MÉTODOS INDUSTRIALES DE SEPARACIÓN

En esta entrada presentaremos los diferentes métodos de separación de agua y aceite y analizaremos su posible uso para mejorar la eficiencia de los skimmers y los grupos de bombeo.

Separación por gravedad: Es el método de separación más antiguo y extendido. Suele ser un primer paso en el tratamiento de aguas aceitosas. Gobernado por la ley de Stoke se basa en la diferente densidad de los fluidos inmiscibles. Cuanto más diferentes son las densidades mejor separa. Para lograr un eficiencia media se necesitan largos tiempos de residencia y gotas de aceite grandes. No obstante, para acelerar el proceso se puede hacer uso de la coalescencia. La eficiencia de la separación oscila entre el 20% y el 60%. Tipos:

•       Separadores API
•       Separadores circulares
•       Separadores de placas (paralelas y corrugadas)
•       Separadores de placas curvas

Separación rotacional: Fue concebida para acelerar el proceso de separación por gravedad, ya que la fuerza centrífuga es muy superior a la fuerza de la gravedad. Una diferencia de un 5% entre las densidades es suficiente para separar los fluidos, pero cuanto mayor es esta diferencia más rápida y con menor consumo energético es la separación. La eficiencia de separación oscila entre el 77% y el 91%. Con el uso de la coalescencia estos valores pueden aumentar. Tipos:

• Centrifugadoras: Se transmite un movimiento giratorio al fluido contenido en un depósito rotatorio.
• Ciclones: Se inyecta a presión el fluido tangencialmente en el ciclón forzando de esta manera el movimiento giratorio.
• Ciclones axiales: Por medio de una hélice estática o dinámica el fluido adopta una trayectoria helicoidal a lo largo del tubo que provoca la separación de los fluidos.

Filtración: Es uno de los métodos más antiguos que se utilizan. Es muy eficaz para la eliminación materia en suspensión especialmente hidrocarburos

• Multicapa/media: consiste en hacer pasar el agua contaminada a través de un conjunto de capas de diferentes materiales sólidos de diferente tamaño y densidad. Su mayor ventaja es la menor pérdida de carga para caudales importantes a tratar sin disminuir la calidad del efluente.
• Filtros de adsorción absorción: El carbón activo y en los últimos años el grafeno han demostrado una gran capacidad de adsorción. La saturación de los cartuchos y su regeneración son los principales problemas que están afrontando los investigadores en la actualidad para vencer la barrera de la factibilidad. Eficiencia entre 95 y 100%

Membrana: En las últimas décadas se han desarrollado membranas de materiales hidrorepelentes e hidrófilos. La membrana para ser efectiva tiene que ser elegida en función de las características de la sustancia a separar y encuentra dificultades con aceites o hidrocarburos viscosos. Es todavía una tecnología muy cara y se justifica como última etapa de filtración para eliminar las últimas trazas de hidrocarburo del agua.

Electrodialisis: La separación tiene lugar gracias a la aplicación de una corriente eléctrica. Ha encontrado mayor aplicación en el sector de las desaladoras.

Osmosis inversa: Aplicando una gran presión a la sustancia a tratar el aceite y el agua se separan en la superficie de la membrana ya que las primeras tienen una dimensión molecular superior a la del agua que puede atravesar la membrana.

Ultrafiltración: Similar a la osmosis inversa trabaja a presiones muy inferiores.

Coalescencia: Se utiliza para agrupar hidrocarburos dispersos en solución acuosa. Generalmente ayuda a acelerar los procesos de separación anteriormente citados (gravitacional, rotacional, filtración). En algunos casos se puede llegar a valores de eficiencia del 90-98%

Otros:

•         Separación electromagnética
•         Separación térmica
•         Separación por ultrasonidos
•         Separación cromática

Para lograr una casi perfecta separación se necesitan la sucesión de diferentes métodos utilizados en cascada con la adecuada combinación para responder a las necesidades de cada caso.

Osmosis inversa, ultrafiltración y adsorción mediante carbón activo o grafeno son los métodos de mayor potencial pero conllevan elevados costes de operación, energéticos fundamentalmente) y equipos auxiliares. Por su parte la separación por gravedad necesita volúmenes de trabajo importantes y tiempos largos por lo que no deja de ser utilizado como un pretratamiento. Mientras que los filtros, a causa de su facilidad para saturarse y su elevado coste en ciertos casos, son adecuados para una última etapa de separación en la que alcanzar así el 100% de eficiencia.

De este análisis de las tecnologías de separación se deduce que las más adecuadas para mejorar el rendimiento de los skimmers son la coalescencia y la separación rotacional.