PROYECTO POIROT

Proyecto POIROT: Predictive Operation of critical water Infrastructure based on Reverse Osmosis Real-Time monitoring

Fecha de inicio: 1 de diciembre de 2021.
Fecha de finalización: 30 de noviembre de 2024.

Alrededor de 300 millones de personas en todo el mundo dependen del agua que producen más de 18.000 desalinizadoras para consumo humano, riego e industria. Por eso las plantas desalinizadoras son infraestructuras críticas para la sociedad.

La desalinización es un proceso de separación que se utiliza para reducir el contenido de sal disuelta en el agua salina hasta alcanzar un nivel que permita su uso. La ósmosis inversa, el sistema más avanzado y energéticamente eficiente hoy en día, es el líder tecnología de desalación a nivel mundial. El elemento clave del proceso es una membrana semipermeable que, al aplicar presión, permite el paso del agua mientras bloquea las sales.

En una desaladora de tamaño medio hay aproximadamente 20.000 membranas de osmosis inversa, dispuestas en grupos de 7 dentro de un recipiente a presión sellado (PV). Los PV se fabrican y sellan para hacer frente a la alta presión (50-60 bar) necesaria para el proceso de ósmosis inversa. Por lo tanto, la única forma de controlar el rendimiento de la ósmosis inversa cuando se instalan membranas consiste en sondear manualmente el agua permeada en diferentes puntos de un PV, utilizando un conducto de plástico o acero inoxidable.

Este procedimiento requiere la parada parcial de la planta desaladora, lo que disminuye la tasa de producción. El procedimiento lleva mucho tiempo, es laborioso y no es práctico para plantas de un cierto tamaño. Se requieren varios días o semanas para evaluar el rendimiento de una planta entera. Y para cuando se completa, pueden haber ocurrido cambios que obliguen a repetir la evaluación.

El objetivo del proyecto POIROT es desarrollar un nuevo sensor inalámbrico para medir en tiempo real la conductividad y el flujo del agua permeada para detectar desviaciones operativas en el proceso de osmosis inversa.

Las medidas de conductividad se correlacionan con la existencia de defectos físico-químicos en la membrana (estado estructural) y los valores de flujo anómalos sugieren la presencia de fenómenos de incrustaciones en el membranas (estado funcional).

La combinación de ambos datos en tiempo real permitirá crear señales de alerta temprana de mal funcionamiento, identificando el o los elementos  que lo provocan.

La información del sensor será la base para una herramienta de apoyo a la toma de decisiones que permitirá la identificación temprana de elementos que pueden estar dañados y el desarrollo de un modelo de estado de salud de la membrana.

Los tiempos de respuesta se pueden reducir de semanas a un solo día. Así se minimiza el número y duración de las paradas, se evita cambiar de forma innecesaria elementos en funcionamiento y se asegura que los componentes defectuosos se reemplazan antes de alcanzar un estado crítico.

Las dimensiones requeridas del sensor, la necesidad de utilizar materiales resistentes a un ambiente altamente corrosivo, la frecuencia de adquisición de datos, la autonomía de las baterías, y especialmente restricciones de conectividad y transmisión y las dificultades esperadas para la detección de anomalías son los principales retos a los que se enfrentará este proyecto.

Objetivos del proyecto POIROT

El proyecto POIROT tiene como objetivo desarrollar un nuevo sensor inalámbrico para medir en tiempo real la conductividad y el flujo del agua permeada para detectar desviaciones operativas en el proceso de ósmosis inversa.

La medición de ambos parámetros permitirá diagnosticar si alguna membrana va a sufrir fallos, identificar qué elementos están funcionando mal elementos y desarrollar un protocolo de alerta temprana para la toma de decisiones.

Resultados esperados

1. Sensor de conductividad y flujo para el monitoreo continuo del agua permeada
2. Un sistema de apoyo de decisiones capaz de proporcionar al operador información visual y sugerencias sobre el estado de las membranas.

Los usuarios directos de estos resultados son operadores de agua, clientes (propietarios de plantas) y consumidores (ciudadanos).

Los operadores de agua se beneficiarán de la reducción de los recursos y el tiempo necesarios para identificar daños en RO que pueden comprometer la calidad del agua o el funcionamiento de la planta, mientras que los clientes y los consumidores se beneficiarán de un servicio de agua mejor y más fiable.

Persona de contacto

Uxua Pérez de Larraya, gestora de proyectos de Mecatrónica en NAITEC.

Email: uperezdelarraya@naitec.es

Socios

Financiación

Esta actividad es parte del proyecto de I+D+i PLEC 2021-007876, financiado por MCIN/ AEI/10.13039/501100011033/ y por la Unión Europea NextGenerationEU/PRTR.