Sobre la ósmosis inversa
¿Qué es la ósmosis inversa, cómo funciona un sistema de agua ultrapura y para qué aplicaciones es adecuado? Aquí respondemos a las preguntas más importantes.
¿Qué es la ósmosis inversa?
La ósmosis inversa es un proceso físico que elimina las sustancias disueltas del agua de forma puramente mecánica. El agua se hace pasar a presión a través de una membrana semipermeable cuyos poros son tan finos que prácticamente solo las moléculas de agua pueden atravesarla. Las sustancias retenidas no se recogen, sino que se evacuan de forma continua en la corriente de concentrado – de este modo, el medio ambiente no se ve afectado por sustancias adicionales.
Cuando una membrana semipermeable separa dos líquidos de distinta concentración, el movimiento browniano hace que más moléculas de agua migren del lado puro al lado contaminado que en sentido contrario – esto es lo que se conoce como presión osmótica. Si se aplica artificialmente en el lado contaminado una presión claramente superior a la presión osmótica, este flujo natural se invierte: el agua pura es forzada a través de la membrana. A escala industrial, este mismo principio se emplea incluso para desalinizar agua de mar – el agua resultante alcanza una pureza que solo unas pocas fuentes naturales pueden igualar.
Membrana, concentrado y origen de la tecnología
Por qué la ósmosis inversa genera concentrado
Dado que durante el funcionamiento sigue entrando continuamente agua de alimentación con sustancias disueltas, las sustancias retenidas por la membrana deben evacuarse de forma continua para que no la obstruyan. Por ello, todo sistema de ósmosis inversa produce concentrado (agua de rechazo) además del permeado – la eficiencia nunca alcanza el 100 %. Para reducir esta agua de rechazo, nuestros sistemas emplean una bomba de permeado patentada y sin electricidad, que reduce la proporción de concentrado en aproximadamente un 85 %.
La membrana, corazón del sistema
Mientras que antes las membranas de acetato de celulosa eran habituales, hoy en día se ha impuesto la membrana de polisulfona. Su vida útil media es de 5 a 7 años. El rendimiento y el caudal dependen, entre otros factores, de la presión del agua de alimentación: nuestros sistemas domésticos funcionan normalmente entre 2,8 y 6 bar – una presión más alta aumenta la cantidad de permeado producido. Una temperatura más alta también incrementa el rendimiento (hasta un 60 % más entre 10 °C y 25 °C); sin embargo, deben evitarse temperaturas superiores a 30 °C, ya que la membrana es sensible al calor.
Tecnología de la NASA al alcance de todos
La ósmosis inversa se desarrolló en la década de 1960 por encargo de la NASA para un sistema de reciclaje de agua potable destinado a vuelos espaciales tripulados. Hasta hoy, las membranas de los principales fabricantes se producen mayoritariamente en Estados Unidos. Su aplicación más importante hoy en día es la desalinización de agua de mar a gran escala; otros campos de aplicación son la industria alimentaria (concentración de zumos de frutas), la medicina (diálisis) y el reciclaje de aguas residuales industriales. En Estados Unidos, un filtro de agua con tecnología de ósmosis lleva mucho tiempo formando parte del equipamiento estándar de muchas cocinas.
¿Cómo funciona un sistema de agua ultrapura?
Nuestros sistemas combinan varias etapas de tratamiento, cada una de las cuales elimina distintos tipos de impurezas – hasta que solo queda un agua extremadamente pura.
1. Pretratamiento
Los filtros mecánicos (p. ej. filtros de arena o de cartucho) eliminan las partículas gruesas, el carbón activo adsorbe el cloro y las sustancias orgánicas, y el ablandamiento evita la formación de incrustaciones calcáreas – todo ello para proteger las membranas situadas aguas abajo.
2. Ósmosis inversa de dos etapas (RO)
Dos etapas de tratamiento eliminan entre el 95 y el 99 % de las sales disueltas, las sustancias orgánicas y los microorganismos. El diseño de dos etapas proporciona mayor fiabilidad y una mejor calidad del agua.
3. Electrodesionización (EDI)
Las resinas de intercambio iónico y un campo eléctrico eliminan de forma continua, sin productos químicos, prácticamente todas las sales disueltas restantes – la conductividad desciende por debajo de 0,2 µS/cm.
4. Pulido (purificación final)
La ultrafiltración, la irradiación UV y el intercambio iónico fino alcanzan una resistividad de hasta 18,2 MΩ·cm. Un filtro final garantiza el suministro estéril y libre de gérmenes del agua ultrapura según ASTM Tipo I.
FAQ Sistemas de agua ultrapura de IEM
El agua ultrapura se clasifica internacionalmente según su grado de pureza:
| Tipo | Pureza | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| I | Máxima pureza (p. ej. 18,2 MΩ·cm, TOC < 10 ppb) | HPLC, cultivo celular, aplicaciones de biología molecular |
| II | Alta pureza (≥ 1 MΩ·cm) | Análisis general de laboratorio, preparación de reactivos y tampones |
| III | Pureza media (≥ 0,05 MΩ·cm) | Prefiltración para el Tipo I, enjuague de material de vidrio, trabajos menos críticos |
Nota: Un «Tipo IV» no es una categoría oficial de la norma ASTM, pero en la práctica se utiliza a menudo para el agua bruta o de pretratamiento.
Ya sea en investigación, producción o procesos industriales críticos – allí donde se exige la máxima calidad del agua, nuestros sistemas de agua ultrapura ofrecen la solución adecuada, entre otros para:
- Laboratorios universitarios y de investigación
- Desarrollo farmacéutico y control de calidad
- Biotecnología y cultivo celular
- Industria alimentaria y de bebidas
- Fabricación de semiconductores y electrónica
- Productos sanitarios y suministro hospitalario
- Producción de hidrógeno, p. ej. para electrólisis PEM con agua de alta pureza
- Energía nuclear, p. ej. para refrigeración de reactores, agua moderadora o análisis de laboratorio
Sí – todos nuestros sistemas de tratamiento de agua son soluciones diseñadas a medida. Cada sistema se dimensiona en función de un análisis del agua de alimentación y de la calidad de agua ultrapura requerida para la aplicación. En particular, tenemos en cuenta:
- Demanda de agua (l/h o l/día)
- Espacio disponible in situ
- Requisitos de pureza
- Conexión a la infraestructura existente
- Validación (GMP, IQ/OQ) y monitorización remota opcional
Por supuesto – ofrecemos un servicio completo en torno a su instalación:
- Instalación y puesta en marcha
- Contratos de mantenimiento con intervalos fijos
- Monitorización remota para una supervisión continua de la instalación
- Calibración y validación
- Servicio de repuestos y documentación completa
- Formación de su personal para un funcionamiento seguro y eficiente
- Los sistemas estándar suelen estar disponibles a corto plazo
- Sistemas a medida (incl. ingeniería y documentación): aprox. 6 a 14 semanas
- Entrega urgente e inicio de proyecto acelerado posibles previo acuerdo
Puede contactarnos por teléfono en el +49 6131 963107 o por correo electrónico en info@iemgmbh.de. Alternativamente, utilice simplemente nuestro formulario de contacto.
La membrana de polisulfona, hoy en día la más habitual, tiene una vida útil media de 5 a 7 años. La rapidez con la que realmente se desgasta depende en gran medida de la calidad del agua bruta, la presión de trabajo y un pretratamiento adecuado – un mantenimiento regular y una prefiltración adecuada permiten prolongar notablemente su vida útil.
Todo sistema de ósmosis inversa produce concentrado además del permeado, ya que la eficiencia nunca alcanza el 100 %. Nuestros sistemas emplean para ello una bomba de permeado patentada y sin electricidad, que reduce la proporción de agua de rechazo en un 85 % aproximadamente – considerablemente más eficiente en el uso de recursos que los sistemas estándar sin esta tecnología.
Ambos procesos eliminan las sales disueltas del agua, pero funcionan de forma distinta: las resinas de intercambio iónico fijan los iones químicamente y deben regenerarse periódicamente, mientras que la ósmosis inversa retiene las sustancias disueltas de forma puramente mecánica mediante una membrana, sin necesidad de productos químicos. En la práctica, combinamos a menudo ambos procesos – por ejemplo, ósmosis inversa como etapa principal con una etapa de electrodesionización (EDI) aguas abajo para alcanzar los mayores grados de pureza.
Según el lugar de instalación y los requisitos, suministramos nuestros sistemas en cuatro variantes de carcasa:
- Carcasa de acero inoxidable – para entornos con altos requisitos de higiene y estética, p. ej. en el sector médico y alimentario
- Móvil – montada sobre ruedas, flexible para ubicaciones de instalación cambiantes
- Bastidor abierto – de fácil acceso para el mantenimiento, ideal para su integración en infraestructuras existentes
- Sistema en armario – completamente cerrado, de poco espacio y protegido del polvo y el contacto
En muchos casos, sí – ya se trate de etapas de tratamiento adicionales (p. ej. una etapa EDI aguas abajo para mayor pureza), más capacidad o monitorización remota: contáctenos simplemente indicando los datos clave de su instalación existente, y evaluaremos de forma individual las opciones de modernización.
En el marco de nuestros contratos de mantenimiento, le asistimos en caso de avería con servicio de repuestos y apoyo personalizado. Cuando se ha configurado la monitorización remota, a menudo detectamos los problemas antes de que lleguen a provocar un fallo.
El agua ultrapura procedente de un sistema de ósmosis inversa está diseñada para aplicaciones técnicas, médicas y de análisis de laboratorio, no como sustituto del agua potable. Las aplicaciones de agua potable requieren un diseño diferente, con la remineralización adecuada y un concepto de higiene apropiado – póngase en contacto con nosotros directamente si tiene esta necesidad.
Una única etapa de ósmosis inversa reduce la conductividad entre un 95 y un 99 %, el resultado exacto depende de la calidad del agua bruta – ya suficiente para la mayoría de las aplicaciones industriales. Si se añade adicionalmente una etapa EDI aguas abajo, la conductividad desciende aún más, hasta menos de 0,1 µS/cm (hasta 18,2 MΩ·cm), tal como requieren las aplicaciones de agua ultrapura según ASTM Tipo I.
Si la calidad del agua obtenida con una sola etapa de ósmosis inversa (ASTM Tipo II–III) no es suficiente para la aplicación – por ejemplo en HPLC, cultivo celular u otros procesos de laboratorio y producción altamente sensibles – se añade una etapa de electrodesionización (EDI) aguas abajo. Esta elimina de forma continua y sin productos químicos las sales disueltas restantes, alcanzando así agua ultrapura según ASTM Tipo I.
Ambos términos suelen confundirse: el agua desionizada (DI) se refiere a un agua a la que se le han eliminado las sales disueltas, generalmente dentro del rango ASTM Tipo II–III – suficiente para muchas aplicaciones generales de laboratorio e industriales. El agua ultrapura se refiere al nivel de pureza más alto (ASTM Tipo I, a partir de 18,2 MΩ·cm), necesario por ejemplo para HPLC o cultivo celular, y por lo general requiere una etapa adicional de EDI y pulido.
Los electrolizadores PEM y alcalinos requieren agua de alimentación con una conductividad muy baja, ya que incluso pequeñas impurezas pueden dañar la membrana o el catalizador y reducir el rendimiento. Según el tipo de electrolizador y las especificaciones del fabricante, esto suele requerir un sistema de ósmosis inversa con una etapa EDI aguas abajo, que suministre de forma fiable agua ultrapura en el rango de los MΩ·cm.
¿Aún tiene preguntas sobre la ósmosis inversa o el agua ultrapura?
Nuestro equipo estará encantado de asesorarle sobre su solución de tratamiento de agua personalizada.
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