Remineralizar permeado de ósmosis: por qué y cómo

La remineralización de agua de ósmosis inversa suele plantearse como una cuestión de calidad de producto, y en muchas plantas industriales es en realidad una cuestión de protección de activos: el permeado sale sin alcalinidad, sin capacidad buffer y con CO₂ disuelto, de modo que ataca las cañerías, los tanques y los equipos que están aguas abajo del tren de membranas. Este artículo parte de los criterios generales de sílice en salares de litio.

Este artículo explica por qué el permeado es agresivo, qué límites tienen las correcciones por dosificación y cómo funciona un lecho que aporta calcio y magnesio y eleva el pH sin agregar químicos al circuito.

Qué es el agua desmineralizada agresiva y por qué aparece en procesos con permeado de ósmosis

Definición y química del problema

La membrana de ósmosis rechaza iones, pero el CO₂ disuelto es un gas y la atraviesa casi sin resistencia. Del otro lado queda un agua con la alcalinidad removida y el CO₂ intacto: ese CO₂ forma ácido carbónico, el pH cae y, sin bicarbonato que lo amortigüe, el agua queda sin capacidad buffer.

El resultado es un agua con índice de saturación negativo: en lugar de tender a depositar carbonato de calcio sobre la superficie metálica, tiende a disolver lo que encuentra. Por eso el permeado disuelve hierro de las cañerías de acero y zinc y cobre de las aleaciones.

Valores típicos en procesos con permeado de ósmosis (mg/L)

El diagnóstico se apoya en cuatro datos del permeado: pH, alcalinidad, CO₂ libre y conductividad. A eso se suma el hierro y el cobre medidos en el punto de uso, que es donde se ve el efecto del agua agresiva sobre el material de la instalación. El índice de Langelier se calcula con esos valores más la dureza y la temperatura.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Hierro en el punto de uso que no está presente en el permeado recién producido.
• pH del permeado marcadamente bajo en comparación con el del agua de alimentación.
• Coloración o partículas de óxido en tanques de almacenamiento de permeado.
• Picaduras y adelgazamiento en cañerías y accesorios del circuito posterior a la ósmosis.
• Conductividad que sube entre la salida de la membrana y el punto de uso.

Causas: de dónde viene el problema

Remoción casi total de alcalinidad en membranas

La membrana hace exactamente lo que tiene que hacer: rechaza bicarbonato junto con el resto de los iones. El problema no es una falla sino una consecuencia del proceso, y por eso la corrección es una etapa de diseño y no un ajuste de operación.

CO₂ que atraviesa la membrana y acidifica

El CO₂ pasa al permeado en concentración prácticamente igual a la del agua de alimentación. Cuanto mayor sea la alcalinidad del agua cruda, más CO₂ se libera en el proceso y más marcada es la caída de pH del permeado.

Falta de capacidad buffer del permeado

Sin bicarbonato, cualquier aporte mínimo de ácido —o el propio CO₂— mueve el pH de manera desproporcionada. Esa es la razón por la que las correcciones por dosificación son difíciles de estabilizar: el agua no tiene con qué amortiguar la dosis.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

Corrosión de cañerías, tanques, bombas y accesorios; aporte de hierro y cobre al agua que se quería pura, lo que puede sacar de especificación al propio proceso; fallas de sellos y juntas; y, en instalaciones alimentadas por permeado, aparición de hierro donde el tren de tratamiento había justamente terminado de removerlo, como se describe en hierro y manganeso en agua para bebidas.

Riesgo normativo y de descarga

Cuando el permeado se destina a agua de proceso en contacto con alimentos, el agua final debe cumplir los requisitos del artículo 982 del Código Alimentario Argentino; corresponde consultar los valores vigentes aplicables, entre ellos los de hierro y cobre, que pueden verse afectados justamente por la corrosión de la instalación. La descarga del rechazo se evalúa contra el límite de vertido aplicable de la jurisdicción.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Reemplazo anticipado de tramos de cañería y accesorios, paradas por pérdidas, producto fuera de especificación por aporte metálico y, en el caso de las correcciones por dosificación, el costo permanente de reactivo más el de control analítico. Las especificaciones y la documentación técnica están en la ficha de SilicaTrapp®, el proceso de dos etapas para la sílice.

Remineralización de agua de ósmosis inversa: soluciones convencionales y sus límites

Dosificación de soda: control fino y sobredosis

Dosificar hidróxido de sodio eleva el pH de inmediato, pero sobre un agua sin capacidad buffer el control es delicado: una variación menor de caudal desplaza el pH de forma desproporcionada. Además aporta sodio y no aporta dureza, de modo que el agua sigue teniendo índice de saturación negativo aunque el pH se vea correcto.

Lechos de calcita: canalización y aporte solo de calcio

Los lechos de carbonato de calcio son una solución razonable y de bajo costo, pero tienen dos limitaciones conocidas: aportan únicamente calcio, sin magnesio, y a medida que el medio se consume el lecho se compacta y canaliza, con lo que el agua encuentra caminos preferenciales y el aporte se vuelve irregular.

Mezcla con agua cruda: reintroduce contaminantes

Mezclar permeado con una fracción de agua cruda devuelve alcalinidad y dureza, pero también devuelve todo lo demás: sílice, sulfatos, dureza, materia orgánica y, eventualmente, el contaminante que motivó la instalación de la ósmosis. Es una solución aceptable solo cuando el agua cruda es de buena calidad.

Solución Watch Water: Trappsorb®

Trappsorb®: mecanismo de acción y qué resuelve

Trappsorb®, las perlas activadas de óxido de magnesio y óxido de calcio, son MgO y CaO en la forma más pura del mercado, activadas térmicamente a 400 °C para convertir el hidróxido de magnesio en un adsorbente activado de estructura porosa y amorfa, con macroporos de amplio rango de diámetros —a diferencia de los granulados de MgO convencionales—.

Sobre un permeado de ósmosis cumple tres funciones simultáneas y sin dosificar nada:

• Remineralización: aporta magnesio y calcio al agua, no solo calcio.
• Neutralización del pH: su alta alcalinidad corrige el carácter ácido y agresivo del permeado.
• Captura de CO₂: el fabricante lo describe como el producto número uno del mundo para capturar CO₂ y H₂S en forma granular de MgO, lo que ataca la causa de la acidez y no solo su efecto.

El medio está declarado libre de regeneración —se repone según desgaste, sin salmuera ni efluente— y cuenta con certificado WQA/NSF de la división Adsorbentes de Watch Water®.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Tren de ósmosis con su pretratamiento correspondiente, descrito en cómo proteger resinas y membranas.
2. Lecho de Trappsorb® sobre el permeado, dimensionado con el tiempo de contacto del régimen de remineralización.
3. Post-filtración con Crystolite®, el medio granular de 0,5 micras, cuando el objetivo incluye remoción de contaminantes y hay que retener los productos de la reacción.
4. Verificación de pH, alcalinidad, calcio y magnesio a la salida, y de hierro en el punto de uso.

Qué NO hace el producto (límites declarados por el fabricante)

• No es un producto de dosificación de precisión: el aporte se regula con el tiempo de contacto y varía con la química del agua y la temperatura.
• El fabricante no publica un valor de subida de pH aplicable a todos los casos: depende del CO₂ presente y del contacto, y debe determinarse con ensayo de columna.
• La fisisorción es reversible: las moléculas adsorbidas se liberan mediante retrolavado lento, lo que debe contemplarse en el régimen de mantenimiento.
• Para remoción de contaminantes el fabricante indica post-filtración con Crystolite®: el lecho solo no entrega agua de claridad final.
• No reemplaza a la ósmosis ni a un pretratamiento: es una etapa de acondicionamiento posterior.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Del permeado: pH, alcalinidad, CO₂ libre, conductividad, dureza residual, temperatura y caudal en m³/h. Del agua de alimentación de la ósmosis: alcalinidad, para estimar el CO₂ que atravesará la membrana. Del punto de uso: hierro y cobre, para dimensionar el problema real de corrosión. Y el objetivo de calidad del agua acondicionada.

Dimensionamiento: caudal, tiempo de contacto, profundidad de lecho y retrolavado

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El retrolavado óptimo se hace al arranque y luego en forma semanal o según necesidad. El control de rutina mide pH, alcalinidad, calcio y magnesio a la salida del lecho, más hierro y cobre en el punto de uso, que es el indicador de que la corrección está cumpliendo su propósito. La reposición del medio se programa por el descenso del aporte, no por calendario.

Caso de aplicación

Lecho de remineralización a la salida de un tren de ósmosis industrial

Como ejemplo típico, una planta farmacéutica del Gran Buenos Aires con un tren de ósmosis para agua de proceso registraba hierro en el punto de uso que no estaba presente en el permeado recién producido. El tren funcionaba correctamente: el hierro provenía de la propia instalación de distribución, disuelto por un agua sin capacidad buffer.

La corrección por dosificación de soda se había intentado y resultaba inestable, porque sobre un agua sin alcalinidad el pH se movía de manera desproporcionada ante cualquier variación de caudal. Un lecho de Trappsorb® dimensionado con tiempo de contacto de 4 a 6 minutos resuelve el problema de otra forma: aporta calcio y magnesio, eleva el pH y devuelve capacidad buffer, de modo que el agua deja de ser agresiva en lugar de simplemente mostrar un pH corregido.

Qué se midió antes y después

pH, alcalinidad, calcio y magnesio del permeado antes y después del lecho; CO₂ libre; índice de saturación calculado; hierro y cobre en el punto de uso; y estabilidad del pH frente a variaciones de caudal, que era el punto débil del esquema anterior.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

El mecanismo es el mismo en cualquier permeado, pero el aporte real de calcio, magnesio y alcalinidad depende del CO₂ presente, del tiempo de contacto, de la temperatura y del estado del lecho. El dimensionamiento se hace sobre ensayo propio: no hay valor transferible de otra instalación.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

Caudal de permeado en m³/h, análisis del permeado con pH, alcalinidad, CO₂ libre, conductividad y dureza residual, análisis del agua de alimentación de la ósmosis, materiales de la instalación aguas abajo, uso final del agua y objetivo de calidad. Para el cuadro general del contaminante puede consultarse sílice en salares de litio, cómo removerla del agua.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esa información se define el ensayo de columna y el dimensionamiento del lecho. Para el resto del tren conviene leer agua desmineralizada: cómo proteger resinas y membranas y el tren de pulido para reúso de agua, además de los artículos existentes sobre remineralización y los beneficios del agua alcalina. El catálogo completo de medias filtrantes está disponible en el sitio.

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