desalación del agua, una alternativa para resolver la

XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental
Cancún, México, 27 al 31 de octubre, 2002
DESALACIÓN DEL AGUA, UNA ALTERNATIVA PARA RESOLVER LA DEMANDA DE
AGUA POTABLE EN EL SUR DE LA REPÚBLICA MEXICANA
Manuel Fuentes Díaz*
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Ingeniero Bioquímico Industrial, maestría en Ingeniería Ambiental de la UNAM. Campo de especialización:
sistemas anaerobios de tratamiento de aguas residuales y sistemas fisicoquímicos para agua potable y aguas
residuales. 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 Instituto Mexicano de Tecnología del Agua,
donde ha participado en por lo menos 10 proyectos de relevancia nacional. Actualmente trabaja en sistemas de desalación y
remoción de contaminantes específicos en agua potable.
(*) Paseo Cuauhnahuac 8532 Edificio 9 PB, colonia Progreso, Jiutepec, Morelos, C.P. 62550-México Tel +52(777)319-4299 – Fax +52(777)319-43-81. email: mfuentes@tlaloc.imta.mx
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 tienen 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
(Wagnick, 2000). 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 (CNA,2002). Con base en lo anterior, la reserva
subterránea está disminuyendo a un ritmo cercano a los 8 kilómetros cúbicos por año (8x109 m3/año) (CNA, 2002). 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 presenta el primer inventario nacional de plantas
desaladoras, a diciembre de 2001. México cuenta con 171 plantas desaladoras: 30 % no opera, 53 % del total (90) son
utilizadas para fines turísticos, con una capacidad instalada de 26,942 m3/d (311 L/s), 12 % (20) son para uso industrial,
equivalente a 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 USD/m3 tratado. 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 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 L/ m2 de destilador solar, por lo que estos sistemas se recomiendan para comunidades pequeñas
e inclusive familiares.
Palabras clave: ósmosis inversa, agua salobre, sistemas térmicos, desalación, salmuera
INTRODUCCIÓN
La 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 Mkm3) se localiza en la atmósfera y
sólo el 0.3 % (0.104 Mkm3) está distribuida en ríos, lagos, arroyos, acuíferos, embalses etc.
1
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 la tendencia histórica de
crecimiento poblacional alcanzará los 10,000 millones de habitantes 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 1000 m3 de agua dulce, se considera que tiene un
estrés hídrico e impide su desarrollo (Al-Gobaisi, 1997). 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 (Medina, 2000). 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 < 1000 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.
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 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 1000
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 (CNA, 2002). 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.
Figura 1 Cuerpos de aguas subterráneas sobreexplotados, con intrusión salina y ambos. (CNA, 2002)
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.
2
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 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 (Wangnick, 2000). 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 kWh por metro cúbico 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 por metro cúbico 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
3
turbocargador hidráulico. Estas innovaciones 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. 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.
TABLA 1: Inventario de plantas desaladoras por estado, capacidad instalada y estado de operación
Estado
Plantas desaladoras % Nacional
opera
Capacidad instalada Capacidad que opera
Sí
No
m3/d
m3/d
Baja California
10
5.8%
7
3
9,540
8,040
BCS
38
22.2%
32
6
8,979
3,346
Campeche
2
1.2%
2
0
3,120
2,132
Coahuila
7
4.1%
2
5
78
31
Durango
24
14.0%
9
15
650
374
Guerrero
4
2.3%
2
2
2,000
900
Nuevo León
2
1.2%
2
0
325
325
Oaxaca
1
0.6%
1
0
13,478
13,478
Q. Roo
76
44.4%
57
19
27,058
23,266
SLP
1
0.6%
1
0
60
5
Sonora
5
2.9%
4
1
471
80
Tamaulipas
1
0.6%
1
0
1,728
363
Total nacional
171
100%
118
53
67,487
52,340
4
México cuenta con una capacidad instalada de 67,487 m3/d (781.1L/s), el 22 % 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:
TABLA 2 Plantas desaladoras por proceso y por estado
Estado
Plantas desaladoras
Proceso
OI
CV
MSF
Baja California
10
3
4
1
BCS
38
32
3
0
Campeche
2
2
0
0
Coahuila
7
7
0
0
Durango
24
24
0
0
Guerrero
4
4
0
0
Nuevo León
2
2
0
0
Oaxaca
1
1
0
0
Q. Roo
76
75
1
0
San Luis Potosí
1
1
0
0
Sonora
5
4
0
0
Tamaulipas
1
1
0
0
Total Nacional
171
156
8
1
Solar
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
5
Solar
Experimental
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
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 una capacidad instalada de 18,403
m3/d (213 m3/d) 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.
TABLA 3 Sitios recomendados para instalar una planta desaladora
Población
Las Lechugas
Punta Maldonado
Akumal
Estado
Guerrero
Guerrero
Q. Roo
Habitantes
450
1,100
1,088
Nuevo Campechito
Campeche
400
Xpujil,
Campeche
Motivo
La calidad del agua de los pozos artesanales es salobre
No cuentan con agua potable la fuente más cercana está a 32 km
Problemas de intrusión salina constante del agua potable por la alta
permeabilidad de los mantos
Actualmente se abastece de los excedentes de una desaladora, no cuenta
con fuentes cercanas de agua dulce
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
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.
Análisis técnico y de costos de las alternativas evaluadas: La tabla 3 muestra las ventajas y desventajas de las tecnologías
comerciales, para desalar agua de mar.
5
TABLA 3 Valoración de las diferentes alternativas comerciales de desalación
Característica
MSF
MED-TVC
CV
Tipo de energía
Térmica
Térmica
Eléctrica
Consumo energético primario (KJ/kg)
Consumo de energía eléctrica kWh/m3
Costo de instalaciones
Capacidad producción m3/d
Posibilidad ampliación
Desalación agua de mar
Calidad agua desalada ppm
Superficie terreno requerida de instalación
Costo USD/m3 tratado
Alto
>200
3.5-4.0
Alta
Alta
>50,000
Difícil
Sí
Alta
< 50
Mucha
1.14-1.68
Alto/medio
150-200
1.5-2.0
Alto/medio
Media
<20,000
Difícil
Sí
Alta
<50
Media
0.83-1.115
Medio
100-150
9.0-11.0
Alto
Baja
<5,000
Difícil
Sí
Alta
<50
Poca
0.63-0.86
OI
Eléctrica
ED
Eléctrica
Bajo
< 80
2.4 – 4.5
Medio
Alta
>50,000
Fácil
Sí
Media
300-500
Poca
0.32-0.61
Bajo
<30
1-2
Medio
Media
<30,000
Fácil
No
Media
<300
Poca
0.17-0.32*
Costo USD/m3 plantas pequeñas
1.28-2.16
1.1-1.8
*agua salobre
MSF: destilación súbita multiefecto, MED-TVC: Destilación de etapas múltiples- Termocompresión de vapor, CV:
Compresión de vapor, OI: ósmosis inversa, ED: Electrodiálisis
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 1 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.
2.00
1.80
COSTO CAPITAL USD/m3
1.60
1.40
1.20
U SD /m 3 20 años
1.00
U SD /m 3 15 años
U SD /m 3 C anarias 20 años
0.80
U SD /m 3 C anarias C om erciales
0.60
0.40
0.20
0.00
0
100
200
300
400
500
600
700
800
C apacidad
FIGURA1 Costo de inversión de las plantas desaladoras de ósmosis inversa en México
Los costos de inversión se calcularon con base en la ecuación 1:
Ci =
Costo de la planta desaladoraUSD
Gasto (m3 / d ) × eficiencia operación × días de operación / año × años amortización
ecuación (1)
6
La curva muestra que a partir de un gasto de 450 m3/día el costo de capital se mantiene casi constante.
Por otra parte se llevo a cabo un análisis técnico y económico de los sistemas de desalación que utilizan energías no
convencionales acopladas a los sistemas comerciales existentes. En México, los sistemas que utilizan energía no
convencional exclusivamente para desalar agua sus costos no son competitivos. Un destilador solar eficiente esta
produciendo alrededor de 10 L de agua por m2 de destilador, lo que implica que se requeriría de grandes superficies para
obtener agua para una comunidad. Por lo anterior, estos sistemas se recomiendan para pequeñas comunidades. La figura 2
muestra la comparación de costos de inversión para plantas desaladoras que utilizan energía no convencional contra las que
utilizan diesel, electricidad u otro combustible.
4.5
USD/m3
4.02
4
3.5
3
2.5
2
3.06
2.4
2.16
1.8
1.5
2.9
1.8
1.6
1.5
2.43
1.61.47
1.34
1.35
1.28
1.1
1.12
0.61
1
0.5
0 0
0
100
500
1,000
5,000
50,000
Gasto en m3/d
OI Energía solar
MED Energía solar
MED convencional
OI convencional
FIGURA 2 Comparación de costos de diferentes alternativas de desalación de agua de mar,
utilizando energía convencional y no convencional.
Se observa que los costos para los procesos de desalación térmicos (MED, MSF) son muy similares entre los procesos
convencionales y los 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.
Las consideraciones principales antes de decidir instalar una desaladora son las siguientes: alto costo de inversión inicial,
requiere de personal capacitado, llevar a cabo un análisis económico (en el caso de abastecer un municipio, con el fin de
conocer sí el costo de inversión de una desaladora es menor que traer el agua potable de distancias lejanas o perforando de
pozos), condicionantes ambientales y sociales.
El sistema de ósmosis inversa es la opción más económica para desalar agua salobre y de mar, los costos de inversión de
estos procesos para agua de mar van de 0.32 a 0.61 USD/m3 para plantas que producen en promedio más de 10,000 m3/d y
7
de 0.41 a 0.43 USD/m3 para plantas que producen menos de 5,000 m3/d. Para agua salobre el costo de inversión se reduce
de 0.146 a 0.30 USD/m3, esto se debe a que los costos de membrana se reducen respecto a las utilizadas para agua de mar.
Si se seleccionó un sistema de ósmosis inversa, es importante que la empresa que instale ésta: cuente con personal
capacitado, experiencia y ofrezca servicio rápido en caso de alguna falla del sistema. Es necesario considerar que el equipo
que se va a adquirir cuente con el mejor y más 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 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
Agradecimientos: Ing. Roberto Calam Cob y el Ing. Patricio Ávila por su apoyo desinteresado en el desarrollo del
presente proyecto. M.en C. Martha Avilés Flores por su apoyo en el levantamiento de encuestas y por su aportación al
proyecto.
BIBLIOGRAFÍA
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technologies. IDA World Congress on Desalination and water reuse. Madrid España
Comisión Nacional del Agua. 2002. Compendio Básico del Agua en México, 3-25
Medina, J. A. (2000). Desalación de Aguas Salobres y de Mar. Ósmosis Inversa. Ed. Mundi-Prensa, 15-120.
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www.hohcanarias.net. Sistemas de desalación de agua, estudios económicos, análisis financiero, sistemas ahorradores de
energía.
www.energy-recovery.com Sistemas de ahorro de energía para los procesos de ósmosis inversa.
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