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La evaporación al vacío, una tecnología para la reducción de residuos y reutilización del agua

17-01-2018

Para mejorar la sostenibilidad de las empresas, y su compromiso medioambiental, desarrollamos una tecnología de concentración para reducir el volumen de las aguas residuales industriales, con un bajo coste energético, y recuperar el agua en aplicaciones dispares.

Mediante la Evaporación al Vacío, se han conseguido solucionar problemáticas históricas de distintos sectores industriales que hasta hoy, se habían encasillado como casos sin una solución técnico-económica viable. Las opciones más habituales por las que optaban las empresas en estos casos, eran separar el residuo acuoso problema y gestionarlo mediante un gestor de residuos autorizado, o bien mezclar dichas aguas con el resto aguas residuales provenientes de otros procesos distintos y obtener un vertido general dentro de los parámetros de vertido autorizados.

Ambas opciones presentan importantes desventajas: La primera, por lo costos de gestión y transporte muy elevados. La segunda porque suele dar problemas graves de vertido puntual, que produce un mayor aporte de polución en el medio hídrico receptor y por obligar a las empresas a consumir más agua de la necesaria, hecho que incluso puede limitar la propia gestión productiva en periodos de sequía, fenómeno un tanto habitual en nuestra climatología.

La evaporación al vacío, consiste en un proceso de minimización que a su vez permite el reciclaje del agua evaporada y su reutilización en muy distintas aplicaciones.

Los sectores en los cuales la función del evaporador al vacío es totalmente imprescindible para una solución adecuada, son aquellos que generan
aguas residuales con alta salinidad como en la industria alimentaria, galvánicos, fabricantes de productos químicos de elevada salinidad, y empresas con instalaciones de columnas descalcificadoras con un rechazo de cloruro sódico a elevadas concentraciones, o bien empresas pertenecientes a sectores como el sanitario, fabricantes de pinturas, mecanizado y automovilístico, fabricantes de productos orgánico, artes gráficas, que generan residuos con niveles altísimos de DQO no volátil, que con el evaporador se pueden reducir a la mínima expresión.

En general podemos decir que recurriremos al evaporador para reducir el volumen de aguas residuales en todos aquellos casos en que los métodos de depuración convencional no den un óptimo resultado.
 
¿QUÉ ES LA EVAPORACIÓN AL VACÍO?

La evaporación al vacío es un sistema de concentración de disoluciones acuosas procedentes de diferentes procesos industriales. La función principal del evaporador es concentrar un residuo hasta prácticamente el punto de saturación incluso en algunos casos llegar hasta un residuo seco (5% de agua). La evaporación es un método de minimización de residuo.
Generalmente la reducción del residuo contaminante suele estar entre un 90-95%, con el correspondiente ahorro económico.
El principal motivo por el cual el evaporador representa un avance tecnológico importante es que aplicando la tecnología de las bombas de vacío, se realiza un vacío de 33 mbares en toda la instalación y eso permite hervir el agua residual a una temperatura aproximada de 31 ºC. El hecho de hervir el agua residual a baja temperatura no solamente permite evaporar sin un coste energético muy elevado sino que además el agua después condensada sale con una calidad inmejorable y en la mayor parte de los casos es reutilizable en muchas aplicaciones.
La temperatura de ebullición del agua va disminuyendo a medida que aumentamos la condición de vacío (desciende la presión en caldera).
En nuestra condición de 33 mbares  el agua pura herviría sobre 25ºC, y cuando tenemos cierta carga orgánica o inorgánica en disolución la temperatura de ebullición oscila entre 28-31ºC
 
¿CÓMO FUNCIONA UN EVAPORADOR AL VACÍO?

En esta ocasión hablaremos del evaporador serie V-NT (vertical). El equipo cuenta con dos circuitos que trabajan en simultáneo pero de manera independiente:

 - CIRCUITO DEL AGUA

Cuando ponemos en marcha el evaporador inmediatamente la bomba de vacío (P1) empieza a trabajar y la electroválvula (EV1) se abre dejando paso al residuo líquido.
Cuando en la caldera tenemos un nivel de vacío suficiente la manguera comienza a succionar el agua residual, los líquidos tienen que venir ya pre-tratados si tienen una importante cantidad de sólidos, y este deberá ser apartado o bien mediante: filtración, centrifuga, decantación, etc.
Una vez el agua entra en la caldera supera un primer nivel mínimo y llega a un segundo nivel de trabajo, en ese momento se cierra EV1 para mantener el nivel y se pone en marcha el compresor C1 para comenzar a calentar la disolución. Cuando las aguas que cubren el serpentín llegan a una temperatura de 31ºC (aprox.), en unas condiciones de vacío alcanzadas de 33 mbares, se empieza a producir la evaporación. Los vapores generados atraviesan el interior de la caldera en dirección vertical pasando por una chimenea que contiene pequeños cuerpos rompegotas  que evitan el paso de contaminaciones espontáneas. Todo el vapor acaba llegando al serpentín superior donde se encuentra con el serpentín frío 5-10ºC. Al haber este intercambio de calor todo el vapor se condensa y cae por gravedad a una bandeja que acaba rebosando en un barril de acumulación de destilado.
En todo momento el concentrado que cubre el serpentín de la caldera se mantiene en agitación mediante una bomba que toma el líquido del fondo de la caldera y lo envía a un nivel medio. Esta misma bomba será la encargada de enviar el concentrado a un depósito para que un gestor de residuos autorizado lo retire.
 
 - CIRCUITO DE FRIO
 
El compresor (C1) comprime el fluido frigorífico. A causa  de la compresión éste se calienta alcanzando las condiciones de vapor sobrecalentado, con una temperatura de 75-80°C y una presión de 19-20 bares. Este refrigerante, antes de ser enviado al intercambiador de calor (E1) situado en la cámara de ebullición, pasa por el intercambiador auxiliar (DS), que mediante aire re- gula su temperatura de modo que evitamos ebulliciones  violentas, y la posterior contaminación del destilado.
Ahora sí, en condiciones de vapor saturado y a una presión de 19-20  bares, el refrigerante puede llegar al intercambiador puesto en la cámara de ebullición (E1). Aquí se realiza el contacto, del serpentín E1 con la solución a tratar, la cual recibe el calor del refrigerante.
Se consigue así el primer objetivo de la destilación: que la solución pase de fase líquida a fase vapor.
Cuando el refrigerador sale del intercambiador de calor E1, pasa por el intercambiador principal (SL), éste lo enfría con aire dejándolo en condiciones de líquido saturado a alta presión.
Antes de entrar en el intercambiador de calor puesto en la cámara de condensación (E2), el fluido frigorífico se expande a través de una válvula termostática (V1).
El vapor de agua que se ha evaporado en la cámara de ebullición, avanza hacia la zona más fría, la cámara de condensación. Aquí cede su calor al refrigerante frío que ha atravesado la válvula termostática. Este cambio térmico produce por un lado la recondensación del vapor acuoso presente, y del otro la evaporación del refrigerante que, bajo P (6 bares) llega de nuevo al compresor frigorífico (C1).
El sistema se mantiene bajo vacío por una adecuada bomba (P1). El refrigerante utilizado en este circuito frigorífico es el R407C, uno de los nuevos HFC no nocivo para el entorno.
 
VENTAJAS DE LA EVAPORACIÓN AL VACÍO

La más destacable es, sin duda, que el agua evaporada en un altísimo porcentaje de los casos se puede  reutilizar en diferentes usos como: industrial (inicio de proceso), sanitario, riego, lavado de suelos, en sustitución de agua desmineralizada u osmotizada, gracias a la gran calidad de agua que obtendremos de la evaporación, que suele rondar una conductividad inferior a 200 S/cm, una DQO inferior a 1000 ppm (en ausencia de volátiles), un pH entre 6-9, y ausencia total de sólidos en sus- pensión, metales pesados, dureza y turbidez.
Otras ventajas que nos ofrece esta tecnología son:
  • Total automatización y mantenimiento mínimo;
  • Ausencia de reactivos (a excepción del antiespumante en algunos casos);
  • Compacidad, robustez y tamaño reducido;
  • Muy práctico para tratar bajas cantidades de agua residual (hasta 100 l/día);
  • Representa un ahorro energético muy importante con respecto a la evaporación atmosférica.
 
ENERGIA Y CONCENTRACIÓN

La energía consumida por litro evaporado es siempre directamente proporcional a la concentración del concentrado. La explicación es sencilla, el punto de ebullición de la muestra va en aumento y el rendimiento disminuye. En ésta podemos ver como el rendimiento de la máquina, por el contrario es inversamente proporcional a la concentración del concentrado.

CONCLUSION

La aplicación de la evaporación al vacío abre muchas posibilidades en diferentes sectores industriales. Económicamente es la solución más rentable, además de esto, hemos generado una forma de trabajo más respetuosa con el medio ambiente y más sostenible a nivel empresa.
A día de hoy con el único sistema que ha sido posible rentabilizar de esta forma la gestión de los residuos es con la evaporación al vacío.
 

 

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