Limpieza de la tubería de entrada de agua de mar: cloración de choque frente al raspado o pigging

Al diseñar una nueva planta SWRO, surge la pregunta de cómo mantener limpia la tubería de entrada de agua de mar: cloración de choque o pigging.

Muchos han debatido la necesidad de clorar las tuberías de toma de agua de mar de una planta SWRO para evitar el crecimiento marino y el crecimiento de percebes, lo que reduce el área de la sección transversal de la tubería de toma de agua de mar.

Este blog analiza las ventajas del pigging frente a la cloración por choque en el funcionamiento de grandes plantas SWRO, con agua de mar sin clorar ni desinfectar.

¿Cuáles son las ventajas del pigging frente a la cloración por choque en el funcionamiento de grandes plantas SWRO?

El proceso de crecimiento de organismos marinos en las tuberías marinas no es demasiado complicado. Las caracolas comienzan su vida como larvas. La larva flota en el agua y llega hasta la boca de aspiración y la tubería. En general, las larvas prefieren situarse en la parte inicial del tubo, donde aún hay algo de luz, pero algunas especies de caracolas pueden vivir prácticamente sin luz. La caracola en estado larvario no pone en peligro el funcionamiento de la planta; sin embargo, una vez que encuentra un lugar adecuado, se adhiere a la superficie de la tubería, comienza a construir su caparazón de carbonato cálcico y luego sufre una metamorfosis hasta convertirse en un percebe juvenil.

El percebe suele adherirse junto a otros percebes para formar una colonia. El tratamiento convencional para evitar que los percebes empiecen a crecer es la cloración de choque. cEl choque puede ser varias veces al día durante unos minutos hasta 5 minutos y en una dosis de 5 a 10 ppm de hipoclorito. La cantidad y la duración dependen del tipo de mar, del tipo de tubería y de la ubicación geográfica.

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El tratamiento convencional para evitar que los percebes empiecen a crecer es la cloración de choque

El inconveniente del método de cloración, aparte del impacto negativo sobre la fauna marina, es que una vez iniciado, debe continuarse durante toda la vida útil de la planta, ya que el hipoclorito solo es eficaz en las primeras fases de la vida del percebe y, en algunos casos, los percebes adultos no se ven afectados por el hipoclorito y permanecen adheridos a la superficie de la tubería. Además, cuando el agua clorada llega a la planta, debe neutralizarse con bisulfato para evitar daños en las membranas de poliamida. Una vez que la colonia de percebes comienza a crecer en la superficie interna de la tubería, disminuye el área transversal efectiva de la tubería. El resultado es que el nivel del agua dentro del pozo de entrada disminuye y el consumo de energía de las bombas de entrada comienza a aumentar. Mediante la solución del pigging, la tubería se puede limpiar periódicamente con un raspador que se lanza desde la estación de bombeo de entrada en tierra.

La idea de la limpieza mecánica para tuberías marinas se ha tomado de las tuberías de gas y petróleo, en las que se insertaba un raspador en el lanzador y limpiaba la tubería. El mismo método se aplica en las tuberías marinas. Para una limpieza eficaz, el raspador debe desplazarse a una velocidad de entre 0,8 y 1 m/s. El raspador puede no ganar suficiente impulso a velocidades más bajas y detenerse. IDE lleva utilizando la limpieza con raspadores desde el año 2004. En primer lugar, se utilizó en la desaladora de Ashkelon, una planta que produce más de 108 Mcm/año con tres tuberías de HDPE de 1500 mm SDR 26, y luego en la desaladora de Hadera con tuberías de HDPE de 1800 mm de diámetro, y también se utilizó en la desaladora de Sorek con tuberías de hormigón de 2,6 m. En la costa mediterránea de Israel, el raspador se lanza cada cuatro meses y, tras su extracción, el nivel del agua dentro del pozo de entrada vuelve al nivel nominal de funcionamiento.

IDE lleva utilizando la limpieza con raspadores desde 2004.

La capacidad de limpiar la tubería con un raspador debe reflejarse en el diseño de las diferentes unidades operativas, como el cabezal de succión de entrada, la tubería marina y la estación de bombeo de entrada. La tubería debe ser raspable, los codos a lo largo de la tubería deben estar diseñados con bandas de 2,5D, el cabezal de succión de entrada debe tener una trampilla para rescatar el raspador, la estación de entrada debe tener una abertura en la parte superior para insertar el lanzador de raspadores y la conexión. Se debe prestar especial atención al lanzador y al proceso de lanzamiento durante el diseño de la estación de bombeo de admisión en tierra. Supongamos que hay más de un tubo de admisión que entra en la estación de bombeo de admisión, entonces durante el proceso de pigging. En ese caso, no debe haber ningún flujo de agua alrededor del lanzador, el compartimento que lo rodea está sellado y no hay movimiento de agua.

Introducción al caso práctico de Hadera

En la central eléctrica Orot Rabin, en Hadera (Israel), la desaladora de Hadera comenzó su explotación comercial en enero de 2010. Es una de las desaladoras de agua de mar más grandes del Mediterráneo y ha sido un proyecto de construcción, operación y transferencia durante 25 años.

Este hito en el panorama mundial de la desalación utiliza tecnologías de vanguardia para reducir el consumo de energía y aumentar la eficiencia general. Esto ha permitido a Hadera alcanzar uno de los costes más bajos de la historia para obtener agua desalada de alta calidad. Aunque su capacidad original era de 100 millones de m3/año, la planta de Hadera se amplió inmediatamente a 127 millones de m3/año y, finalmente, creció hasta alcanzar los 137 millones de m3 anuales, produciendo hasta 525 000 m3/día para más de 1,25 millones de residentes en Israel.

La toma de agua de mar

El agua de mar se bombea a través de tres tuberías de HDPE de 1800 mm de diámetro cada una, desde 1,25 km de la costa. Ecada tubería está equipada con un cabezal de succión, situado a una profundidad de 15 m, con un filtro primario para evitar que la vida marina y los obstáculos extraños entren en la tubería principal y lleguen al pozo de entrada.

Las tuberías llegan a los tres compartimentos del pozo de admisión, que, en condiciones normales de funcionamiento, están todos

interconectados. Por lo tanto, siempre que sea necesario realizar el mantenimiento de una de las tuberías, se puede aislar cada uno de los compartimentos utilizando tapones de cierre, lo que permite que la planta continúe funcionando.

Reducción del nivel dinámico del agua dentro del pozo de toma de -6 m a -8 m, debido al crecimiento de percebes en las paredes internas de las tuberías de toma. Como parte de los procedimientos de mantenimiento rutinario de la planta, el sistema de pigging, diseñado por IDE, se utiliza entre tres y cuatro veces al año para limpiar cada tubería de HDPE.

Este método de pigging ha demostrado ser eficaz para controlar el crecimiento de percebes sin necesidad

de cloración continua o intermitente. El pigging de cada tubería dura unos 25 minutos, pero el tiempo total es de 12 horas desde el inicio de la operación hasta que se recoge el raspador del mar. Durante ese tiempo, la planta siguió funcionando con producción reducida.

Resumen

El pigging o raspado es una alternativa válida para la limpieza de tuberías. Tiene un bajo impacto en la fauna marina, ya que no se utilizan oxidantes como la cloración de choque. Esto supone un ahorro en productos químicos y en CAPEX. Sin embargo, durante el diseño se debe tener en cuenta el pigging para ejecutar dicho proceso.

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