Discos de ruptura en plantas desaladoras por ósmosis inversa (SWRO)

El sistema de alivio de presión en las distintas fases de producción de las plantas desaladoras por ósmosis inversa debe diseñarse cuidadosamente para alcanzar una alta durabilidad en un entorno de fuerte corrosión, severas condiciones de trabajo 24/7 y presiones de diseño de los equipos muy cercanas a las de trabajo.

Las bajas presiones de trabajo permiten utilizar discos de ruptura instalados directamente entre bridas sin necesidad de incurrir en el sobrecoste del portadiscos. Por lo general, los discos se han diseñado para instalarse en bridas metálicas con un relativamente elevado par de apriete. Cada vez es más frecuente fabricar lo equipos de proceso de baja presión en un compuesto de plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP por sus siglas en inglés). En estos casos es importante discutir previamente que el par de apriete mínimo requerido para el correcto funcionamiento del disco sea inferior al que puede resistir la brida fabricada en GRP.

Discos para la zona de baja presión, fabricados en grafito o  metálicos, instalados directamente entre bridas.

El disco de ruptura puede instalarse como sistema de alivio primario o secundario en combinación con la válvula de seguridad. La solución más económica son los discos metálicos y de grafito que no requieren portadiscos y pueden instalarse directamente entre bridas. El disco instalado en portadiscos es la solución óptima cuando se requieren altas prestaciones como trabajar a alta presión, reducida tolerancia de ruptura y para reducir la fatiga del disco cuando la presión de trabajo está cerca de la de apertura del disco.

En algunas ocasiones es necesario proteger la zona de alta presión frente a la sobrepresión que genera el cierre inesperado de una válvula aguas abajo o el acolmatamiento de los filtros y las membranas. A presiones de 70-80 bar se requiere la utilización de un disco metálico instalado en su portadiscos. La correcta selección de los materiales le permite alargar la vida útil de los discos, evitar a la corrosión y mantener los costes bajo control.

Disco metálico instalado en portadiscos para la zona de alta presión.

Si bien el proceso no trabaja en vacío, es importante que los discos de ruptura sean paces de resistir vacío absoluto, no sólo para aportar una solución más robusta, sino también para evitar roturas innecesarias durante operaciones en las que se genera vacío cuando se vacían los equipos.

No todos los materiales son adecuados para fabricar discos de ruptura. Es muy importante conocer las propiedades mecánicas del material para que la presión de apertura sea predecible dentro del rango de tolerancia. La selección de los materiales debe ser compatible con el agua salada, adecuado para la presión de apertura requerida y que no represente un sobrecoste tanto para la construcción de la planta como durante la explotación. Es tan importante saber lo que se puede hacer como lo que se debe evitar. Proponemos el grafito y aleaciones de acero inoxidable probadas para evitar la corrosión del disco de ruptura en contacto con el agua salada. Si se requiere portadiscos, existe una variedad de aleaciones exóticas con distinto grado de compatibilidad con el agua salada y también con distintos niveles de precio. El material seleccionado tendrá consecuencias a nivel técnico y económico.

El área del disco varía si la descarga es directa a la atmósfera o si se conduce el flujo a un sistema de descarga. También varía ligeramente si utilizamos la normativa europea EN ISO4126-7 o la americana ASME XIII / API520.

Los principales estándares para el diseño, dimensionado, pruebas de ruptura y marcado de los discos de ruptura es la Directiva de Equipos a Presión (DEP) para Europa y el código ASME, acrónimo en inglés de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos para Estados Unidos de América. Si bien existen otros marcados, ambos estándares tienen un gran nivel de aceptación en la mayoría de países. EN461-7 da la guía para el dimensionado de los discos con el marcado CE según la DEP. Por su parte, ASME XIII y API 520 dan las guías para el dimensionado de los discos con marcado ASME UD en USA y los países afines.

Somos especialistas en discos de ruptura y conocemos las exigencias de su proceso. Hasta 2023 hemos participado en el diseño del sistema de alivio de presión o en el suministro de recambios de más de diez desaladoras con una producción superior de a los tres millones de metros cúbicos diarios en España, Oriente Medio y Sudamérica, abasteciendo una población de casi siete millones de habitantes.

Participamos en la fase de especificación para el dimensionado, el diseño del sistema de seguridad como sistema de alivio primario o en combinación con la válvula de seguridad según normativas, la selección de materiales resistentes al agua marina, la puesta en marcha de los equipos y el mantenimiento a lo largo de la vida útil.