Recuperación energía mediante turbinado de salmuera en plantas desaladoras
Presentador: Elena Crespo Olazabal, ACCIONA AGUA
INDICE
• PRESENTACIÓN DE ACCIONA AGUA
• EJEMPLO DE IMPLANTACIÓN: PLANTA DESALADORA DEADELAIDA
• CASOS DE ESTUDIO:
• PLANTAS DESALADORAS EN CANARIAS• PLANTAS DESALADORAS EN CHILE
• DIFICULTADES EN EL DISEÑO
• CONCLUSIONES
ACCIONA es una compañía lider, a la vanguardia en energía, construcción, agua,
industrial y servicios, orientada al desarrollo sostenible y el bienestar social.
ACCIONA forma parte de:
• Indice IBEX 35
de la Bolsa de Madrid.
• Dow Jones Sustainability
World Index (DSJI World)
• Dow Jones Stoxx Sustainability
Index (DJSSI)
• Global Compact Lead
• Consejo Empresarial Mundial
para el Desarrollo Sostenible
(WBCSD)
Agua
Energía
Construcción
SostenibilidadCrecimiento económico Equilibrio medioambientalProgreso Social
ACCIONA COMPROMISO CON LA SOSTENIBILIDAD
Industrial
Servicios
En más de 30 países, 5 continentes
+75 añosde historia
50% control familiar
En I+D+i
Datos 31.12.2016
+30.000empleados
€193,9 m
€5.977mVENTAS
2016
€1.192mEBITDA2016
ACCIONA en Cifras
Ventas
708M €
EBITDA
119M €
Población beneficiada
+ 90 M
Plantas gestionadas
+ de 400
Presencia internacional
+ de 20 países
Experiencia
+ de 40 años
ACCIONA Agua, Cifras Clave 2016
ACCIONA Agua, líder en desalación y tratamiento de agua
Más de 75 plantas desaladoras
4 entre las más grandes del mundo
Enfoque dirigido a I+DCompromiso con la protección del medio ambiente, I+D, innovación y tecnología
400 plantas de tratamiento de agua100 plantas potabilizadoras300 plantas depuradoras
Completa oferta de serviciosIngeniería y diseño, financiación, compras, construcción y O&M
Premios Global Water IntelligenceMejor Empresa Mundial de Agua (2010 y 2013), Mejor Compañía Desalinizadora (2007 y 2016)
IDAM Beckton. Reino Unido
APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA SALMUERA
• Objetivo: reducción del consumo energético de la planta.• Aprovechamiento de la energía potencial de la salmuera disponible en
algunas plantas, debido a la diferencia de cota entre la planta y la descargade salmuera.
• Posibilidad de instalación en plantas de nueva construcción.• “Retrofits” en plantas existentes : combinar turbinas con recuperadores
isobáricos.
Adelaida, Australia
Capacidad: 300.000 m3/d
Planta diseñada para alimentarse a partir de energías renovables
PLANTA DESALADORA DE ADELAIDA, AUSTRALIA
CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE DESCARGA DE SALMUERA
• Saline concentrate Buffering Tank: situadoen la planta de osmosis en la cota + 52,00.Los niveles de operación del tanque varíanentre 57,50 y 58,50 metros.
• Sistema de recuperación de energía.• Todos los materiales en contacto con el
agua son Super Duplex o equivalentes conPREN > 40
ENERGÍA RECUPERADA PARA LOS DIFERENTES CAUDALES DE PRODUCCIÓN
Flow to Outfallm3/s
Plant duty %
Efficiency % OPERATION Mech. KW
<0,95 <50% - Stop -
0,95 50% 72.7 Start 278
1,14 60% 80.5 Continue 370
1,33 70% 85.9 Continue 460
1,52 80% 89.2 Continue 546
1,71 90% 90.3 Continue 622
1,896 100% 89.4 Continue 685
2.09 110% 86.4 Continue 728
Generator Efficiency
Load (%) Input kW Generator efficiency (%)
Electrical kW
50 278 93.00 258
75 508 94.00 477
100 685 94.20 645
CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA DE DESCARGA DE SALMUERA
Tipo Turbina Francis de configuración horizontal
Numero de unidades 1 unidad para la planta de 150 MLD2 unidades en total para 300 MLD
Contenido en solidos suspendidos < 5 ppm
Cota de descarga 14.00 m
Cota media de agua en planta 58.00 m
Salto neto 40 m
Perdidas de carga en tuberías Aprox 4m
Caudal de diseño 1,896 m3/s
Eficiencia a caudal máximo > 89%
Potencia recuperada a caudal de diseño 645 kW
Potencia turbina 645 kW
Coste anual energía 512.869,02 € EUR/año
Coste equipo 744.000,00 € EUR
Coste energia considerado 0,09 €/kw
Dias operación anuales 359 dias/año Amortizadas en el segundo año de operación
Se recupera el 3% de la energía consumida por la planta desaladora
Copiapó, Chile
Capacidad: 54.400 m3/d
Construcción de la primera planta desalinizadora para una minería
PLANTA DESALADORA DE COPIAPÓ, CHILE
< > 53 m
PLANTA DESALADORA EN COPIAPÓTipo Turbina Francis de
configuración horizontal
Numero de unidades 1 unidad
Contenido en solidos suspendidos
< 5 ppm
Cota de descarga 6 m
Cota máxima de agua en planta
59 m
Perdidas de carga en tubería
Aprox 3 m
Salto neto disponible 53 m
Caudal de diseño 0,73 m3/s
Eficiencia a caudal máximo
> 86%
Potencia recuperada a caudal de diseño
325 kW
Potencia turbina 325 kW
Coste anual energía 258.422,37 € EUR/año
Coste equipo 384.000,00 € EUR
Coste energia considerado 0,09 €/kw
Dias operación anuales 359 dias/añoAmortización en el segundo año de operación
Se recuperaría aproximadamente el 3% de la energía de la planta.
Captación
Planta Desaladora
< > 75 m
CASO DE ESTUDIO EN ANTOFAGASTA
Tipo Turbina Francis deconfiguración horizontal
Numero de unidades 1 unidad
Contenido en solidos suspendidos < 5 ppm
Cota de descarga 5,292 m
Cota máxima de agua en planta 83,5 m
Perdidas de carga en tubería Aprox 3 m
Salto neto disponible 75 m
Caudal de diseño 1,26 m3/s
Eficiencia a caudal máximo > 89%
Potencia recuperada a caudal de diseño
822 kW
Potencia turbina 822 kW
Coste anual energía 653.609,82 € USD/año
Coste equipo 960.000,00 € USD
Coste energia considerado 0,09 €/kw
Dias operación anuales 359 dias/año
Amortización en el segundo año de operación
Se recuperaría aproximadamente el 6% de la energía de la planta.
< > 35 m
Tipo Turbina Francis deconfiguración horizontal
Numero de unidades 1 unidad
Contenido en solidos suspendidos
< 5 ppm
Cota máxima de agua en planta
39 m
Perdidas de carga en tubería Aprox 4 m
Salto neto disponible 35 m
Caudal de diseño 0,52 m3/s
Eficiencia a caudal máximo > 87,5%
Potencia recuperada a caudal de diseño
162 kW
CASO DE ESTUDIO EN COPIAPÓ II
Amortización en el segundo año de operación
Potencia turbina 162 kW
Coste anual energía 128.813,61 € EUR/año
Coste equipo 198.000,00 € EUR
Coste energia considerado 0,09 €/kw
Dias operación anuales 359 dias/año Se recuperaría aproximadamente el 3% de la energía de la planta.
Arucas , Gran CanariaCaudal de producción: 15.000 m3/día (dos líneas de 7.500 m3/d)
INSTALACIÓN DESALADORA DE AGUA DE MAR POR ÓSMOSIS INVERSA DE ARUCAS Y MOYAPLANTA DESALADORA DE ARUCAS MOYA
< > 20 m
Tipo Microturbinas
Numero de unidades 1 unidad
Contenido en solidos suspendidos
< 5 ppm
Cota de descarga 0 m
Cota máxima de agua en planta
23 m
Perdidas de carga en tubería Aprox 3 m
Salto neto disponible 20 m
Caudal de diseño 0,13 m3/s
Eficiencia a caudal máximo > 85%
Potencia recuperada a caudal de diseño
25 kW
PLANTA DESALADORA DE ARUCAS MOYA
Se recuperaría aproximadamente el 1,5% de la energía de la planta.
Amortización en el segundo año de operación
Roque Prieto , Gran CanariaRoque Prieto I: 5.000 m3/díaRoque Prieto II: 5.000 m3/día
INSTALACIÓN DESALADORA DE AGUA DE MAR POR ÓSMOSIS INVERSA DE ARUCAS Y MOYA
PLANTA DESALADORA DE ROQUE PRIETO
< > 23 m
Tipo Microturbinas
Numero de unidades 1 unidad
Contenido en solidos suspendidos
< 5 ppm
Cota de descarga 0 m
Cota máxima de agua en planta
27 m
Perdidas de carga en tubería
Aprox 4 m
Salto neto disponible 23 m
Caudal de diseño 0,13 m3/s
Eficiencia a caudal máximo > 87%
Potencia recuperada a caudal de diseño
30 kW
PLANTA DESALADORA DE ROQUE PRIETO
Se recuperaría aproximadamente el 2 % de la energía de la planta.
Amortización en el segundo año de operación
DIFICULTADES EN EL DISEÑO
• Formación de espumas en la descarga
Espumas = tensión superficial + oxigenación + energía potencialas
Espumas = tensión superficial + oxigenación + energía potencialas
• Evitar la formación de espumas en la descarga: subir el nivel delagua en la descarga, antiespumantes…
• Pérdida de eficiencia a caudales mínimos, cuando varía la producción de la planta.
• Si es habitual variar la producción estudiar modularidad de equipos o amortización.
91%
80%
Espumas = tensión superficial + oxigenación + energía potencialas
CONCLUSIONES
• Sistemas eficientes de recuperación que permiten el aprovechamientoenergético de la salmuera cuando hay desniveles significativos.
• Recuperación de aproximadamente la mitad de la energía necesaria para elbombeo de agua de mar.
• Equipos caros debido a los materiales de construcción, pero que seamortizan en los primeros años de operación ( en función del precio de laenergía).
• Nuevas tecnologías de micro turbinas para pequeños tamaños, sencillez ensu instalación.
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