Desarrollo y modelización de un proceso de evaporación natural para la gestión de concentrados de procesos de membrana
- Autores: Mª Carmen León Hidalgo
- Directores de la Tesis: Jaime Lora García (dir. tes.), José Miguel Arnal (codir. tes.), J. M. Gozálvez Zafrilla (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Isabel Alcaina Miranda (presid.), María Isabel Iborra Clar (secret.), Antonio Gallardo Izquierdo (voc.), Francisco Javier Uche Marcuello (voc.), Diego César Alarcón Padilla (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En la presente Tesis Doctoral se ha realizado el estudio de la evaporación en condiciones ambientales de los concentrados de procesos de membrana mediante el empleo de superficies absorbentes.
El trabajo se ha centrado en el estudio experimental en planta piloto del proceso de evaporación, así como en la modelización y simulación del proceso para conseguir una aplicación efectiva del mismo pudiendo llegar a comprender la interacción entre los fenómenos que tienen lugar.
Se ha desarrollado un prototipo de evaporación en condiciones ambientales basado en arreglos de superficies mojadas expuestas a ventilación natural o forzada para así aumentar la superficie expuesta por unidad de volumen, incrementando consecuentemente la productividad del proceso. Mediante este proceso de evaporación sin aporte de calor se pretende reducir el consumo energético en el tratamiento, así como reducir las necesidades de espacio requeridas para la evaporación de las salmueras.
En primer lugar, se ha realizado un estudio de diferentes superficies absorbentes. Tras dicho estudio se ha seleccionado el PVC por la escasa adherencia a sales que presenta, así como por su comportamiento más uniforme. En segundo lugar, se han realizado ensayos de evaporación en planta piloto para determinar los parámetros de operación óptimos. Una vez determinados los parámetros de operación se han efectuado ensayos de evaporación con disoluciones modelo de NaCl y con un concentrado procedente de una planta desaladora de agua salobre.
Además, se ha estudiado la presión de vapor de disoluciones salinas de diferentes de sales. Mediante este estudio se ha concluido que es posible el estudio de la presión de vapor de concentrados de procesos de membranas a partir de disoluciones modelo de NaCl.
Por otra parte, se ha realizado la modelización del sistema mediante CFD. El modelo desarrollado ha permitido predecir la evolución de las diferentes variables dentro del dominio, así como determinar la tasa de evaporación del prototipo bajo las diferentes combinaciones de las variables climatológicas. Además, se ha realizado un análisis exergético tanto a una planta desaladora como al evaporador. El rendimiento exergético del evaporador es inferior al 50% ya que el sistema trabaja en condiciones ambientales, siendo la tasa de evaporación reducida en comparación con otros sistemas. Sin embargo, pese a que no se alcanza un rendimiento elevado, la energía necesaria para la evaporación procede del ambiente de manera que no supone un coste añadido al sistema.
Finalmente, el sistema de evaporación propuesto permite reducir las necesidades de espacio para la evaporación de concentrados en al menos un 95%. Asimismo, en función del volumen a evaporar y de la tasa de evaporación se pueden optar por diferentes empaquetamientos de las superficies de PVC aprovechando la altura.
