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Desalación
del Agua:
Una Alternativa para
Resolver la Demanda
de Agua Potable
en el Sur de la
República Mexicana
por Manuel Fuentes Díaz y Antonio Ramírez González
Resumen: Debido a la escasez de agua en muchas zonas del mundo,
algunos países se han visto forzados a obtener agua de fuentes alternas
como el mar, lagunas o pozos salobres. Las plantas desaladoras están
siendo utilizadas en mas de 100 ciudades. De estas, sólo 10 cuentan con el
75% del total de la capacidad instalada. Alrededor de la mitad de la capacidad
instalada es utilizada para desalar agua del medio Oriente y norte de África.
Estados Unidos se encuentra en segundo lugar de capacidad instalada con
el 16%. El proceso predominante de desalación de agua de mar es la
destilación súbita multietapas (MSF*) con el 44%, siguiéndole la ósmosis
inversa con un 42%, estos procesos representan el 86% del total de la
capacidad mundial instalada.5 En México existen cerca de 653 cuerpos de
agua, de estos 96 están sometidos a sobreexplotación y abastecen el 50%
del agua necesaria para los diversos usos del país.2 Con base en lo anterior,
la reserva subterránea está disminuyendo a un ritmo cercano a los 8
kilómetros cúbicos por año (8x109 m 3/año).2 La sobreexplotación ha
provocado problemas de intrusión salina en algunos acuíferos ubicados
en Baja California Norte y Sur, Sinaloa, Sonora, Nuevo León, Coahuila,
Colima, Veracruz, Campeche y Quintana Roo. En México existen plantas
desaladoras, sin embargo parte de las que están operadas por los municipios
no funcionan por falta de personal capacitado o por el alto costo de operación
y mantenimiento. El presente trabajo incluye el primer inventario nacional
de plantas desaladoras, a diciembre de 2001. México cuenta con 171
plantas desaladoras: de éstas el 31% (53) no opera. El 53% del total (90)
son utilizadas para fines turísticos, con una capacidad instalada de 26,942
metros cúbicos por dia (m3/d)—o 311 litros por segundo (L/s)—12%
(20) son para uso industrial, equivalente a una capacidad instalada de
22,143 m3 /d (256.3 L/s) y el 35% (61) son de uso municipal, con una
capacidad instalada de 18,403 m3/d (211 L/s). El país cuenta con una
capacidad comprobada para desalar agua de 67,487 m3/d (781 L/s). El
65.5% del total de plantas desaladoras pertenecen a particulares. Los
estados que presentan un crecimiento importante en la instalación de
desaladoras son Quintana Roo y Baja California Sur, por los nuevos
desarrollos turísticos proyectados. El estudio técnico y económico de los
procesos evaluados muestra que la ósmosis inversa es la opción más
económica para desalar agua de mar y salobre, debido a las nuevas técnicas
de ahorro de energía y al material de las membranas, obteniéndose costos
hasta de $0.32 en doláres estadounidense por metro cúbico
(USD/m3) tratado.6 Es necesario considerar varios aspectos antes de
inclinarse por esta alternativa, entre los más importantes están: alto costo
de inversión inicial, se requiere de personal capacitado, no todos los
septiembre/octubre 2003
A G U A
sistemas de ósmosis inversa que están en el mercado son los más eficientes,
costos de membranas, refacciones y servicio. Los sistemas de desalación
por energías no convencionales, para el caso de México, los costos son
altos e inclusive los acoplados a los sistemas convencionales de desalación.
Los rendimientos de la destilación solar están alrededor de 10 litros por
metros cuadrados (L/m2 ) de destilador solar, por lo que estos sistemas se
recomiendan para comunidades pequeñas e inclusive familiares.
L
a tierra tiene aproximadamente 1,386 millones de kilómetros cúbicos
de agua (Mkm3 ), el 97.5% es agua salada, el resto es agua dulce. De
los 34.7 Mkm3 de agua dulce (2.5%), el 69% está congelado en los
casquetes polares y algunas regiones montañosas. El 29.9% están en
acuíferos subterráneos (10.36 Mkm3), el 0.9% (0.32 Mkm 3) se localiza
en la atmósfera y sólo el 0.3% (0.104 Mkm3 ) está distribuida en ríos,
lagos, arroyos, acuíferos, embalses, etc.
El factor poblacional juega un papel fundamental respecto a la
disponibilidad de agua dulce en el futuro. A final del siglo XX la población
fue de 6,000 millones. De acuerdo a la Organización de las Naciones
Unidas (ONU) la tendencia histórica de crecimiento poblacional alcanzará
los 10,000 millones de habitantes (hab) para el año 2050 y 12,000
millones después del año 2100. Sólo 6 países abarcan el 50% del total
de recursos hídricos en el mundo: Brasil, Canadá, Rusia, Estados Unidos,
China e India. Existen 5 grandes ríos que concentran el 27% de estos
recursos: Amazonas, Ganges-Brahmaputra, Congo, Amarillo y Orinoco.
Un país que tiene una disponibilidad per capita de 1,000 m3 de agua
dulce, se considera que tiene un estrés hídrico e impide su desarrollo.1
La realidad actual es que 26 países sufren problemas de escasez (300
millones de personas), para el año 2050, se estima que 66 países se vean
afectados y estos concentran las 2/3 partes de la población mundial.3 La
disponibilidad de agua no implica que su calidad permita su uso, la
contaminación natural y por el hombre ha provocado que sea necesario
tratarla antes de destinarla a consumo humano. La calidad del agua varía
acorde la región, por el tipo de subsuelo de los continentes: un agua
dulce o potable contiene < 1,000 mg/L de SDT, agua salobre va de 1,000
a 10,000 mg/L, salina de 10,000 a 30,000 mg/L, marina de 30,000 a
50,000 mg/L y salmuera > a 50,000 mg/L.4
El 52% de la superficie de México es árida y semiárida, 13% es
trópico seco, 20% templado y 15% trópico húmedo. El desequilibrio
hidráulico en México es notable y sus asentamientos humanos no
corresponden a las disponibilidades de agua: la disponibilidad media
L A T I N O A M É R I C A
1
anual en el país es de 471,891 millones de m3 , en el altiplano y la mesa
del norte habita el 60% de la población (60 millones de habitantes), sólo
se cuenta con el 12% del agua (56,626 millones m3 /año). Lo anterior
significa que cada habitante dispone de 944 m3 /año, como se mencionó
en el párrafo anterior disponibilidades menores a 1,000 m3 /hab/año
implica un estrés hídrico que puede impedir el desarrollo.
Se han identificado en la República Mexicana cerca de 653 cuerpos
de agua subterráneos distribuidos en el territorio nacional, 96 están
sometidos a sobreexplotación, suministrando aproximadamente el 50%
del agua para todos usos en el país. Debido a esto, la reserva de agua
subterránea está disminuyendo a un ritmo cercano a los 8 km3/año.2 La
sobreexplotación ha provocado problemas de intrusión salina en 17
acuíferos ubicados en los estados de Baja California , Baja California Sur,
Sonora, Sinaloa, Nuevo León, Coahuila, Colima y Veracruz. La Figura 1
muestra los acuíferos existentes en México.2
México cuenta con más de 11,000 mil kilómetros de litorales, alrededor
del 68% de estos corresponde a las costas e islas del océano Pacífico y Golfo
de California, y 32% a las costas, islas y cayos del Golfo de México y mar
Caribe. Además la zona marítima mexicana cuenta con 500 mil kilómetros
cuadrados de plataforma continental; 16 mil kilómetros cuadrados de
superficie de estuarios y cerca de 12,500 km2 de lagunas costeras. Lo anterior,
junto a derechos sobre amplias zonas marítimas, le aseguran a México una
riqueza potencial que tienen pocos países en el mundo.
Figura 1. Cuerpos de aguas subterráneas sobreexplotados,
con intrusión salina y ambos. (CNA, 2002)
En agua salada y/o salobre en el área se estima en poco más de 2
millones de hectáreas; de éstas, hay 450 mil propicias para el cultivo del
camarón y 1.6 millones para otras especies. Se debe considerar el
potencial aprovechamiento de los acuíferos salobres intercontinentales
(superficiales y subterráneos) para producir agua potable.
La desalación se refiere al proceso de tratamiento para remover las
sales del agua, ésta puede realizarse por varias vías, el objetivo es obtener
agua potable a partir de agua salobre o de mar.
Metodología
En el presente estudio se realizó un análisis técnico financiero de
las tecnologías comerciales recientes para desalar agua de mar y salobre.
Para esto fue necesario realizar búsqueda de información para conocer
los sistemas más recientes y avanzados de desalación. Así mismo, se
realizó el primer inventario nacional de plantas desaladoras, por medio
de la aplicación de cuestionarios que fueron proporcionados a las
dependencias de gobierno responsables para que a su vez les fueran
entregados a los responsables de la operación de las desaladoras. El
estudio se enfocó a realizar visitas de campo a zonas factibles para instalar
2
A G U A
desaladoras en los estados de Campeche, Mérida, Quintana Roo, Guerrero
y Oaxaca. Los cuestionarios para las desaladoras se realizaron durante
las visitas de campo en cada uno de los estados mencionados.
Resultados
A diciembre de 2000, la capacidad mundial instalada para desalar
agua era de 26 millones de m3 /día, de estos 14 millones, corresponden
a desalación de agua de mar y 12 millones a agua salobre.5 El 61% del
agua desalada lo realiza el medio Oriente. Arabia Saudita ocupa el primer
lugar en la desalación de agua con el 24.4%, seguido por los Emiratos
Árabes, cincos países árabes más, Estados Unidos, Unión Soviética y
España. Los procesos comerciales a la fecha más utilizados en el ámbito
mundial son los siguientes: La destilación súbita multietapas (MSF*)
con el 44% de la capacidad instalada (11.4 millones de m3 /día), ósmosis
inversa con el 42% (10.92 millones de m3 /día), el 14% restante se
reparte en otros procesos como la electrodiálisis (6%), destilación
multiefecto (4%) y compresión de vapor (4%). El uso de energías no
convencionales (solar o eólica) para desalar agua representa el 0.02% de
la capacidad instalada (89 plantas con 5,829 m3 /día).
Sistemas de ahorro de energía
Las plantas desaladoras de agua de mar han producido agua potable
durante muchos años. Sin embargo, hasta hace poco la desalación sólo se
ha empleado en circunstancias extremas debido al alto consumo de energía
del proceso. Las primeras plantas desaladoras utilizaban diversas
tecnologías de evaporación, las más avanzadas son las de etapas múltiples,
tienen un consumo de energía de más de 9 kilovatios-horas (kWh*) por
metro cúbico—kWh/m3 —de agua potable producido. Por esta razón,
inicialmente las grandes desaladoras de agua de mar se construyeron en
lugares donde el costo de la energía era muy bajo, como el Oriente Medio,
o cercanos a plantas de procesamiento con energía excedente.
En la década de los setenta, se desarrolló el proceso de ósmosis
inversa de agua de mar, el agua salada es forzada a pasar a una alta
presión a través de una membrana semipermeable que filtra las sales e
impurezas. Estas se expulsan del dispositivo en forma de solución
concentrada de salmuera en un flujo continuo que contiene una gran
cantidad de energía de alta presión. La mayor parte de esta energía puede
recuperarse con un dispositivo adecuado.
Las primeras plantas desaladoras de ósmosis inversa construidas
en los años setenta y a principios de los ochenta, tenían un consumo de
energía de más de 6 kWh/m3 de agua potable producido, debido al bajo
rendimiento de la membrana, a las limitaciones de la caída de presión y
a la carencia de dispositivos de recuperación de energía.
En busca del ahorro de energía en 1985, Filmtec (Dow Chemical
Co.) desarrolló el primer elemento comercial de ósmosis inversa de baja
presión y una sola etapa. Al mismo tiempo, los fabricantes de bombas
adaptaban tecnologías existentes, como las turbinas de movimiento
inverso y las ruedas Pelton, a las plantas de ósmosis inversa para recuperar
la energía. Las nuevas tecnologías de membranas y los dispositivos de
recuperación de energía de primera generación posibilitaron la
desalinización de agua de mar con un consumo energético de algo menos
de 4 kWh/m3 . La maquinaria rotatoria de estos primeros dispositivos de
recuperación de energía estaba fabricada con piezas metálicas que a
menudo presentaban problemas de corrosión, desgaste y mantenimiento,
al instalarse en un entorno marino.
En 1990, llegó al mercado una segunda generación de dispositivos
de recuperación de energía que empleaban materiales de alta aleación,
resistentes al desgaste, tales como el acero inoxidable 904L. Por esa época
también se desarrolló el turbocargador hidráulico. Estas innovaciones
L A T I N O A M É R I C A
septiembre/octubre 2003
mejoraron la fiabilidad y redujeron el mantenimiento, aunque todavía se
limitaban a recuperar sólo entre un 50% a 80% de la energía del flujo de
salmuera a alta presión de las plantas de ósmosis inversa.
Durante los últimos 20 años, varios inventores han intentado desarrollar
dispositivos comerciales avanzados de recuperación de energía que permitieran
resolver las limitaciones de rendimiento. Estos dispositivos empleaban
combinaciones de pistones, palas, válvulas y temporizadores; algunos
funcionaban bien inicialmente, pero presentaban muchos problemas de
mantenimiento. Otros estaban equipados con programas de inteligencia
artificial, con lo que desaparecían rápidamente en un sector en el que el
predominio de operadores no calificados exige sencillez de los sistemas.
En 1992, Energy Recovery Inc. comenzó a desarrollar un rotor
tubular relativamente sencillo que podía transferir la energía a presión
directamente desde la salmuera de la ósmosis inversa al flujo de
alimentación.7 Cinco años y varios millones de dólares más tarde, la idea
evolucionó a un dispositivo comercial patentado de 10 cm (4 pulgadas)
de diámetro: el Intercambiador de Presión (Pressure Exchanger, PE).
Los dispositivos PE se comenzaron a vender en 1997. Las partes móviles
y de acoplamiento de cerámica del PE han mostrado un desgaste
excepcionalmente bajo, e incluso nulo, en el uso con salmuera a alta
presión, y el material no es susceptible a la corrosión por picaduras y
tensión que sufren los componentes de acero y bronce en usos similares.
El PE de rotación lenta (1,500 rpm) ha demostrado necesitar poco
mantenimiento en las plantas desaladoras comerciales. Como el PE
transfiere energía directamente de la salmuera al flujo de alimentación
sin los problemas de rendimiento de los ejes giratorios de alta velocidad,
el PE obtiene un rendimiento real de entre un 91 y un 95 por ciento con
un amplio rango de flujos. Con estos dispositivos se han llegado a
obtener consumos energéticos de 2.6 kWh/m3 .
Situación de la desalación en México
Se estima para los próximos años nuestro país tendrá una baja
disponibilidad de agua dulce (entre 1,000 y 5,000 m3 anuales por persona,
es decir, aproximadamente de 3 a 15 m3 diarios), de ahí que el conocimiento
y la puesta en marcha de técnicas para desalar agua de mar resulten de
particular importancia. Sin embargo, el problema no se resuelve
únicamente con importar grandes y costosos equipos del extranjero,
sino que resulta imprescindible la capacitación del personal idóneo a
diferentes niveles de organización.
A pesar de que en diversos estados funcionan plantas desaladoras,
un ejemplo de la situación por la que atraviesan las plantas en México es
el caso de Quintana Roo. En este estado hay plantas de ósmosis inversa,
como en Xcalak, cerca de Chetumal e Isla Contoy que prácticamente
están abandonadas, ya sea por falta de refacciones (en la actualidad para
este proceso más de 50% del equipo es de importación), o porque
realmente nunca falta agua en las comunidades donde se instalaron.
Con base en los cuestionarios aplicados en el ámbito nacional para
conocer el número de plantas desaladoras la Tabla 1 presenta los resultados
obtenidos a diciembre de 2001.
México cuenta con una capacidad instalada de 67,487 m3 /d (781.1
L/s), el 31% no opera, por los altos costos de mantenimiento, refacciones
de importación y personal calificado. El estado que cuenta con la mayor
capacidad instalada y el número de plantas es Quintana Roo representando
el 44% del total nacional. La Tabla 2 muestra la distribución de plantas
desaladoras por proceso:
El proceso más utilizado en México es la ósmosis inversa. El 53%
de las plantas desaladoras (90) son para uso turístico con una capacidad
instalada de 26,942 m3 /d (311.81 L/s), 35% para uso municipal (61) con
Tabla 1: Inventario de plantas desaladoras por estado, capacidad instalada y estado de operación
Estado
Plantas desaladoras
% Nacional
Opera
Capacidad instalada Capacidad que opera
S í No
m3/d
Estado
Plantas desaladoras
% Nacional
OperaCapacidad
instalada
Capacidad
m3/d
que opera
3
S7í No
m /d
Baja California
10
5.8%
3
9,540
8,040
m3/d
Baja California Sur
38
22.2%
32
8,979
3,346
10
5.8%
7
36
9,540
8,040
Campeche
2
1.2%
2
06
3,120
2,132
Baja California Sur
38
22.2%
32
8,979
3,346
Coahuila
4.1%
78
31
Campeche
27
1.2%
2
05
3,120
2,132
Durango
24
14.0%
650
374
Coahuila
7
4.1%
29 15
5
78
31
Guerrero
4
2.3%
29 15
2
2,000
900
Durango
24
14.0%
650
374
Nuevo
León
24
1.2%
325
325
Guerrero
2.3%
2
20
2,000
900
Oaxaca
12
0.6%
12 0
13,478
13,478
Nuevo León
1.2%
325
325
Q.
Roo
76
44.4%
57
27,058
23,266
Oaxaca
1
0.6%
1 19
0
13,478
13,478
SLP
1
0.6%
1 19
0
60
5
Q. Roo
76
44.4%
57
27,058
23,266
Sonora
51
2.9%
41 10
471
80
SLP
0.6%
60
5
Tamaulipas
0.6%
1,728
363
Sonora
51
2.9%
41 10
471
80
Total
nacional
171
100%
118
67,487
52,340
Tamaulipas
1
0.6%
1 53
0
1,728
363
Total nacional
171
100%
118 53
67,487
52,340
Tabla 2: Plantas desaladoras por proceso y por estado
Estado
Plantas desaladoras
Proceso
SolarExperimental
OI
CV
MSF
Solar
Baja California
10
3
4
1
2
0
Baja Californía Sur
38
32
3
0
2
1
Campeche
2
2
0
0
0
0
Coahuila
7
7
0
0
0
0
Durango
24
24
0
0
0
0
Guerrero
4
4
0
0
0
0
Nuevo León
2
2
0
0
0
0
Oaxaca
1
1
0
0
0
0
Q. Roo
76
75
1
0
0
0
San Luis Potosí
1
1
0
0
0
0
Sonora
5
4
0
0
1
0
Tamaulipas
1
1
0
0
0
0
Total Nacional
171
1
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2003
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3
una capacidad instalada de 18,403 m3/d (213 L/s) y el 12% (20) son para
uso industrial con una capacidad instalada de 22,143 m3 /d (256.3 L/s).
La Tabla 3 muestra las comunidades seleccionadas para instalar una
planta desaladora con base en las visitas de campo realizadas en los
estados de Oaxaca, guerrero, Mérida, Campeche y Quintana Roo.
La zona de Xpujil en Campeche con una superficie de cerca de
10,000 km2 , se ubica en la porción central al sur de la península de
Yucatán, es una zona factible para instalar desaladoras y explotar su
acuífero. La condición geohidrológica es de subexplotación, al superar
notoriamente el volumen de recarga (estimado en casi 42 mil millones de
m3 /año) a los volúmenes de extracción (que se estiman del orden de mil
millones de m3 ). Sin embargo, esta zona se caracteriza por tener agua
subterránea a grandes profundidades y con alto contenido de sales
disueltas (STD > 3000 mg/L) principalmente sulfatos.
En el estado de Oaxaca no se detectaron zonas con problemas de
intrusión salina en los mantos acuíferos, únicamente se detectó problemas
de distribución del vital líquido.
Tabla 3: Sitios recomendados para instalar una planta desaladora
Población
Estado
Habitantes
Motivo
Las Lechugas
Guerrero
450
La calidad del agua de los pozos artesanales es salobre
Punta Maldonado
Guerrero
1,100
No cuentan con agua potable la fuente más cercana está a 32 km
Akumal
Q. Roo
1,088
Problemas de intrusión salina constante del agua
potable por la alta permeabilidad de los mantos
Nuevo Campechito
Campeche
400
Actualmente se abastece de los excedentes de una desaladora,
no cuenta con fuentes cercanas de agua dulce
Xpujil
Campeche
Representa el 16% de la superficie de Campeche y es el 7.3% de
la zona hidrológica de la península de Yucatán, la calidad de agua
es salobre y representa una fuente de abastecimiento no explotada
Tabla 4: Valoración de las diferentes alternativas comerciales de desalación
Característica
MSF
MED-TVC
CV
OI
Tipo de energía
Térmica
Térmica
Eléctrica
Eléctrica
Consumo energético primario (KJ/kg)
Alto>200
Alto/medio150-200 Medio100-150
Bajo< 80
Consumo de energía eléctrica kWh/m 3
3.5-4.0
1.5-2.0
9.0-11.0
2.4 – 4.5
Costo de instalaciones
Alta
Alto/medio
Alto
Medio
Capacidad producción m3/d
Alta>50,000
Media<20,000
Baja <5,000
Alta>50,000
Posibilidad ampliación
Difícil
Difícil
Difícil
Fácil
Desalación agua de mar
Sí
Sí
Sí
Sí
Calidad agua desalada ppm
Alta< 50
Alta<50
Alta<50
Media300-500
Superficie terreno requerida de instalación
Mucha
Media
Poca
Poca
Costo USD/m3 tratado
1.14-1.68
0.83-1.115
0.63-0.86
0.32-0.61
Costo USD/m 3 plantas pequeñas
1.28-2.16
1.1-1.8
1
Agua salobre
NOTA: MSF* = destilación súbita multiefecto, MED-TVC* = destilación de etapas múltiples- termocompresión de vapor,
CV = compresión de vapor, OI = ósmosis inversa, ED = electrodiálisis
ED
Eléctrica
Bajo<30
1-2
Medio
Media<30,000
Fácil
No
Media<300
Poca
0.17-0.321
Figura 2. Costo de inversión de las plantas desaladoras de ósmosis inversa en México
4
A G U A
L A T I N O A M É R I C A
septiembre/octubre 2003
Análisis técnico y de costos de las alternativas evaluadas
La Tabla 4 muestra las ventajas y desventajas de las tecnologías
comerciales, para desalar agua de mar.
La electrodiálisis es exclusiva para desalar agua salobre, los procesos
de destilación se recomiendan para desalar agua de mar, para agua salobre
son recomendables por el alto consumo energético.
Los costos de electricidad, operación y mantenimiento, aditivos y
reposición de membranas y filtros de arena, para los procesos de ósmosis
inversa van de $0.15 a $0.33 USD/m3 en México. Para los procesos
térmicos (MSF, MED*, CV) van de $0.11 a $0.51 USD/m3.
Con base en la información obtenida en el inventario nacional, se
calcularon los costos de inversión para las plantas de osmosis inversa de
acuerdo al volumen a tratar. La Figura 2 muestra las líneas de tendencia,
considerando periodos de amortización de 15 y 20 años y se realizó una
comparación con un modelo desarrollado por una empresa española que
se dedica a la venta de plantas desaladoras.
Los costos de inversión se calcularon con base en la Ecuación 1:
que utilizan energías alternativas como la solar o la eólica, esto no es el
caso para los procesos de ósmosis inversa, donde la diferencia de costos
de inversión entre una y otra es grande.
Conclusiones
De los 653 acuíferos existentes en el país 96 están sometidos a
sobreexplotación, de estos 17 ya presentan problemas de intrusión salina.
El país está perdiendo alrededor de 8,000 millones de m3 al año en aguas
subterráneas por sobreexplotación. El norte del país es la zona más afectada.
Los equipos desarrollados para producir agua potable por medio
de destiladores solares aún no compiten económicamente, ni
eficientemente con los sistemas comerciales de desalación en México.
Los sistemas más eficientes obtienen alrededor de 10 L de agua desalada
por m2 de destilador, por lo que se requerían de grandes superficies para
atender necesidades de una población mediana. Por lo que estos sistemas
se recomiendan para poblaciones rurales e inclusive podría emplearse a
nivel familiar, donde no hay servicio energía eléctrica. La calidad de agua
obtenida con estos sistemas es tan buena como
los sistemas convencionales de tratamiento.
Costo de la plantas desaladora (USD)
______________________________________________________________________________________
Las consideraciones principales antes de
Ecuación 1: Ci =
3
decidir
instalar una desaladora son las siguientes:
Gasto(m /d)×eficiencia operación × dias de operación/año × amortización
alto costo de inversión inicial, requiere de personal
capacitado, llevar a cabo un análisis económico (en el caso de abastecer
La curva muestra que a partir de un gasto de 450 m3 /día el costo de
un municipio, con el fin de conocer sí el costo de inversión de una
capital se mantiene casi constante.
desaladora es menor que traer el agua potable de distancias lejanas o
Por otra parte se llevo a cabo un análisis técnico y económico de los
perforando de pozos), condicionantes ambientales y sociales.
sistemas de desalación que utilizan energías no convencionales acopladas
El sistema de ósmosis inversa es la opción más económica para
a los sistemas comerciales existentes. En México, los sistemas que utilizan
desalar agua salobre y de mar, los costos de inversión de estos procesos
energía no convencional exclusivamente para desalar agua sus costos no
para agua de mar van de $0.32 a $0.61 USD/m3 para plantas que producen
son competitivos. Un destilador solar eficiente esta produciendo alrededor
2
de 10 L de agua por m de destilador, lo que implica que se requeriría de
en promedio más de 10,000 m3/d y de $0.41 a $0.43 USD/m 3 para plantas
grandes superficies para obtener agua para una comunidad. Por lo anterior,
que producen menos de 5,000 m3/d. Para agua salobre el costo de inversión
estos sistemas se recomiendan para pequeñas comunidades. La Figura 3
se reduce de $0.146 a $0.30 USD/m3 , esto se debe a que los costos de
muestra la comparación de costos de inversión para plantas desaladoras
membrana se reducen respecto a las utilizadas para agua de mar.
que utilizan energía no convencional contra las que utilizan diesel,
Si se seleccionó un sistema de ósmosis inversa, es importante que
electricidad u otro combustible.
la empresa que instale ésta: cuente con personal capacitado, experiencia
Se observa que los costos para los procesos de desalación térmicos
y ofrezca servicio rápido en caso de alguna falla del sistema. Es necesario
(MED, MSF) son muy similares entre los procesos convencionales y los
considerar que el equipo que se va a adquirir cuente con el mejor y más
Figura 3. Comparación de costos de diferentes alternativas de desalación de agua de mar, utilizando energía convencional y no convencional
septiembre/octubre 2003
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eficiente sistema de ahorro de energía. Los equipos más eficientes gastan
alrededor de 2.4 kWh/m3 , lo anterior se reflejará en ahorros significativos
en el consumo de energía. Hay que considerar los gastos de operación,
reactivos, cambios de membranas y filtros, que dependiendo del tipo de
agua pueden impactar los costos finales. Estos son en promedio de
$0.15 a $0.33 USD/m3 para ósmosis inversa y de $0.11 a $0.51 USD/m3
para procesos térmicos.
Los procesos térmicos comerciales (MSF, MED, CV, TCV*) no se
recomiendan para desalar agua salobre, debido al alto costo energético
requerido, lo anterior significa que consume la misma energía para desalar
agua salobre o agua de mar.
Los sitios recomendados para instalar plantas desaladoras con base
en las visitas realizadas y a una evaluación de la zona son las siguientes:
Las Lechugas, Guerrero, comunidad con 450 habitantes, donde la calidad
del agua de los pozos artesanales es salobre, Punta Maldonado, Guerrero,
localidad con 1,100 habitantes ésta no cuenta con agua potable y la
fuente más cercana se encuentra a 32 km, Akumal, Q. Roo, con 1,088
habitantes, existen problemas de intrusión salina constante por la alta
permeabilidad de los mantos freáticos, Nuevo Campechito, Campeche
población con 400 habitantes, actualmente se abastece del excedente de
una desaladora que proporciona agua potable a otras comunidades
cercanas, no cuenta con fuentes de agua dulce, Xpujil, Campeche,
representa el 16% de la superficie de Campeche y el 7.3% de la zona
hidrológica de la península de Yucatán, la calidad de agua es salobre y es
una fuente de abastecimiento no explotada, puede aportar
aproximadamente 42,000 millones de m3 /año.
El 98.5% del agua extraída en la Península de Yucatán es subterránea,
por lo que la calidad del agua deberá representar un factor prioritario a
cuidar, considerando las descargas de aguas residuales mal tratadas,
considerando el gran número de fosas sépticas que hay en la región y a
los rechazos (salmuera) de los procesos de desalación existentes. La
desalación de agua, no debe tomarse como alternativa para obtener agua
potable del mar por los complejos turísticos, sin cumplir con la
normatividad respecto a las descargas de aguas residuales en cuerpos
receptores, contaminando los acuíferos de agua dulce (mantos freáticos)
que son utilizados por las poblaciones cercanas, es importante monitorear
donde se realiza la descarga de la salmuera, ya que puede provocar
daños irreversibles en los mantos freáticos cercanos.
Existen 171 plantas desaladoras en el ámbito nacional con una
capacidad comprobada de 67,487 m3/d (781 L/s), el 53% se destina para
uso turístico (90) y equivale a una capacidad instalada de 26,942 m3 /d
(311.81 L/s), el 12% (20) es para uso industrial, la capacidad instalada
es de 22,143 m3/d (256.3 L/s) y el resto son municipales (61) con una
capacidad instalada de 18,403 m3 /d. Por lo que 110 plantas desaladoras
que representan el 65.5% del total nacional pertenecen a particulares.
Existen 53 plantas desaladoras que no operan las principales causas es
por falta de capacitación, mantenimiento y costos de las refacciones
Avilés Flores por su apoyo en el levantamiento de encuestas y por su
aportación al proyecto.
Referencias
1. Al Gobaisi D.M.K., “Sustainable augmentation of fresh water
resources through appropriate energy and desalination technologies”, IDA
World Congress on Desalination and Water Reuse, Madrid, España, 1997.
2. Comisión Nacional del Agua, Compendio Básico del Agua en
México, México, D.F., 3-25, 2002.
3. Medina, J.A., “Desalación de Aguas Salobres y de Mar”, Ósmosis
Inversa, Ed. Mundi-Prensa, 15-120, 2000.
4. Valero, A., et al., "La Desalación como alternativa al plan hidrológico
nacional", Universidad de Zaragoza y el Centro de Investigación de
Recursos y Consumos Energéticos (CIRCE), España, 1-104: 2001.
5. Wangnick, K., 2000 IDA Worldwide Desalting Plants Inventory:
Report Nº 16, pp. 25-246, International Desalination Association, 2000.
6. “Sistemas de desalación de agua, estudios económicos, análisis
financiero, sistemas ahorradores de energía”: www.hohcanarias.net
7. Energy Recovery Inc., “Sistemas de ahorro de energía para los
procesos de ósmosis inversa”: www.energy-recovery.com
Acerca de los Autores
Manuel Fuentes Díaz y Antonio Ramírez González trabajan para
el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) en en Jiutepec,
Morelos, México.
El Lic. Fuentes es ingeniero bioquímico industrial de la Universidad
Autónoma Metropolitano, con una maestría en ingeniería ambiental de
la UNAM. Su campo de especialización: sistemas anaerobios de
tratamiento de aguas residuales y sistemas fisicoquímicos para agua
potable y aguas residuales. Tiene 15 años de experiencia en el área de
biotecnología e ingeniería ambiental, ha trabajado en investigación,
docencia y para empresas privadas, actualmente labora en el IMTA,
donde ha participado en por lo menos 10 proyectos de relevancia
nacional. Actualmente trabaja en investiagación sobre sistemas de
desalación y remoción de contaminantes específicos en agua potable.
Contacto: +52(777)319-42-99; Fax: +52(777)319-43-81 o
[email protected]
El Lic. Ramírez es ingeniero civil y maestro en ingeniería ambiental
por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Cuenta
con trabajos principalmente en proyectos de tratamiento de aguas
residuales y potabilización, especialmente en remoción de hierro y
manganeso y en operación de plantas de lodos activados. Es coordinador
y profesor de la maestría en ingeniería ambiental de la UNAM, Campus
Morelos. Imparte más de 20 cursos cortos de capacitación en agua
potable y aguas residuales. Fue subcoordinador de aguas residuales
(un año) y actualmente es subcoordinador de potabilización en el
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
* Por sus siglas en inglés.
Agradecimientos
Ing. Roberto Calam Cob y el Ing. Patricio Ávila por su apoyo
desinteresado en el desarrollo del presente proyecto. M.en C. Martha
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