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12 de marzo de 2024

La producción de agua dulce es un aspecto crítico para asegurar una experiencia cómoda y segura a bordo de los cruceros. Con el extenso mar que los rodea, los cruceros han ideado métodos ingeniosos para transformar el agua de mar en agua potable apta para diversos usos a bordo.

Dos técnicas principales empleadas para este propósito son la ósmosis inversa y los evaporadores. Estas tecnologías desempeñan roles fundamentales en satisfacer la inmensa demanda de agua dulce necesaria para beber, cocinar, limpiar y otras funciones esenciales durante el viaje. En esta introducción, profundizaremos en las complejidades tanto de la ósmosis inversa como de los evaporadores, explorando sus procesos, capacidades e importancia en el sustento de la vida a bordo de estas ciudades flotantes en el mar.

En el proceso de ósmosis inversa, el agua de mar se presuriza y se hace pasar a través de una membrana semipermeable, resultando en agua pura permeada mientras que la mayoría de las impurezas se quedan atrás. Como alternativa, en la evaporación, el agua de mar se calienta y el condensado resultante se trata en consecuencia.

Después de la desalinización, el agua pasa por procesos adicionales de mineralización, desinfección y almacenamiento antes de su distribución en todo el barco. Se utilizan varios métodos como la cloración, la ozonización y la radiación UV para la desinfección.

Además de estos dos métodos principales, otros, como el bunkering, se han considerado para el suministro de agua en los cruceros, pero la ósmosis inversa sigue siendo dominante por su eficiencia.

Evaporadores

Los evaporadores de destello (o evaporadores parciales) son componentes indispensables a bordo de los cruceros, con sus dimensiones y ubicaciones cuidadosamente consideradas para un funcionamiento óptimo. Tradicionalmente, ocupan un espacio significativo, extendiéndose longitudinalmente a lo largo de toda la longitud del espacio que ocupan.

Principalmente, colocar los evaporadores de destello en los equipos motores maximiza la utilización del calor generado por el agua de refrigeración a alta temperatura de los motores. Esta disposición asegura que el calor, que de lo contrario se disiparía sin usar, se aproveche eficientemente en el proceso de destilación del agua. Además, la cercanía al equipo motor reduce la carga de trabajo para las bombas a alta temperatura y minimiza las pérdidas de presión dentro del sistema, mejorando así la eficiencia general de la circulación. Esta circulación optimizada es esencial para mantener el funcionamiento constante de los evaporadores de destello, cruciales para satisfacer las necesidades de agua dulce del barco.

El proceso de evaporación de destello en sí mismo es complejo y se basa en una serie de pasos cuidadosamente orquestados. Comienza con el precalentamiento del agua de mar utilizando el agua de chaqueta a alta temperatura proveniente de los motores del barco. El agua de mar precalentada luego entra en el primer tanque de destello, que se mantiene en condiciones de vacío. En este entorno, el agua de mar se vaporiza rápidamente, eliminando eficazmente sales e impurezas. El vapor resultante se dirige luego a través de un desnebulizador y se condensa nuevamente en agua destilada, ayudado por el efecto de enfriamiento del agua de mar, que absorbe el exceso de calor. Al mismo tiempo, el agua no evaporada, ahora concentrada con sales, procede al segundo tanque de destello, donde se repite el proceso, purificando aún más el agua. Este enfoque de múltiples etapas garantiza una destilación y purificación exhaustivas del agua de mar, produciendo agua destilada de alta calidad apta para el consumo. El agua destilada se recoge y almacena, con su calidad monitoreada regularmente mediante herramientas especializadas como salinómetros para garantizar el cumplimiento de los estándares de seguridad y calidad.

Aunque el proceso descrito aquí proporciona una visión simplificada, los sistemas modernos a bordo a menudo incorporan etapas adicionales y tecnologías avanzadas para optimizar la eficiencia y la producción. Estas mejoras permiten a los evaporadores de destello producir agua dulce a una velocidad de 20-25 m3/hora, sujeta a variaciones en la temperatura del agua de mar y en las cargas de los motores.

En resumen, los evaporadores de destello son recursos indispensables en la industria marítima, desempeñando un papel crucial en proporcionar un suministro constante y confiable de agua dulce para las diversas necesidades de pasajeros y tripulación a bordo de los cruceros. Su integración en la infraestructura del barco subraya su importancia en garantizar la comodidad y la sostenibilidad de las operaciones marítimas.

Ósmosis Inversa

La ósmosis inversa (RO) es un método común para producir agua dulce a partir de agua de mar en los cruceros. Típicamente, una planta RO a bordo es compacta, con un área de ocupación menor en comparación con un evaporador de destello, y tiene una capacidad de 12-15 m3/hora según la calidad del agua de mar y las condiciones de los filtros. Los cruceros pueden tener una o dos plantas RO según sus necesidades.

El proceso de la planta RO comienza con el agua de mar suministrada por una bomba de alimentación a baja presión a través de un filtro de malla gruesa para eliminar impurezas de tamaño medio. El agua luego pasa por filtros de arena para una purificación adicional, eliminando partículas sólidas y microorganismos. El lavado a contracorriente de los filtros de arena es necesario diariamente para mantener la eficiencia de la planta. A continuación, el agua se trata con un producto químico para inhibir la formación de incrustaciones en las superficies de las membranas RO. La filtración fina sigue en el filtro de cartucho, eliminando impurezas más finas antes de que el agua alcance las membranas. Las bombas a alta presión suministran luego agua a las membranas, operando a presiones de 50-70 bares para separar las sales disueltas. Las membranas, organizadas en 3-4 grupos, producen agua dulce limpia como permeado y rechazan una solución de sales separadas. El permeado se une a la salida de agua limpia, mientras que el producto de desecho se somete a un tratamiento adicional antes de ser descargado al mar.

Comparación entre métodos

Cada método tiene sus ventajas, limitaciones y aplicaciones específicas, convirtiéndolos en tecnologías complementarias para satisfacer las diversas necesidades de agua de los pasajeros y la tripulación. A continuación, comparamos estos dos sistemas en diferentes aspectos clave:

1. Eficiencia:

– Ósmosis inversa: Los sistemas de ósmosis inversa son altamente eficientes en la eliminación de sales e impurezas del agua de mar, produciendo agua dulce de alta calidad adecuada para el consumo y varios usos a bordo. Pueden alcanzar tasas de recuperación de agua dulce de hasta el 50-60%.

– Evaporadores: Los evaporadores utilizan el calor para evaporar el agua de mar, dejando atrás sales e impurezas. Aunque son eficaces, son menos eficientes que los sistemas de ósmosis inversa, alcanzando típicamente tasas de recuperación de agua dulce alrededor del 25-30%.

2. Consumo energético:

– Ósmosis inversa: Los sistemas de ósmosis inversa requieren una considerable entrada de energía para hacer funcionar las bombas de alta presión necesarias para empujar el agua de mar a través de las membranas. Sin embargo, los avances en la tecnología de las bombas han mejorado la eficiencia energética en los últimos años. Las bombas de alta presión utilizadas en los sistemas de ósmosis inversa consumen una parte sustancial de esta energía, que suele oscilar entre 3 y 6 kWh por metro cúbico de agua dulce producida. Además, equipos auxiliares como filtros de arena, filtros de cartucho y mineralizadores también contribuyen al consumo total de energía de las plantas de ósmosis inversa.

– Evaporadores: Los evaporadores consumen menos energía en comparación con los sistemas de ósmosis inversa, ya que dependen principalmente del calor para la evaporación del agua. Sin embargo, aún requieren energía para calentar el agua de mar y hacer funcionar el equipo auxiliar. El consumo de energía de los evaporadores está determinado principalmente por la energía necesaria para generar y mantener la fuente de calor. Mientras que el consumo específico de energía varía según el tipo y tamaño del evaporador, así como los factores ambientales como la temperatura del agua de mar, el consumo de energía típico varía de 8 a 12 kWh por metro cúbico de agua dulce producida. Además, los evaporadores también pueden requerir energía para el equipo auxiliar como bombas y condensadores.

3. Mantenimiento:

– Ósmosis inversa: Los sistemas de ósmosis inversa implican procesos de filtración de membrana complicados que requieren un mantenimiento regular para garantizar un rendimiento óptimo. La limpieza de las membranas, el reemplazo y el monitoreo de los parámetros del sistema son tareas esenciales.

– Evaporadores: Los evaporadores son relativamente más simples en diseño y mantenimiento en comparación con los sistemas de ósmosis inversa. La limpieza regular de los intercambiadores de calor y el monitoreo del rendimiento del sistema son generalmente suficientes para mantener en funcionamiento la planta.

4. Espacio e instalación:

– Ósmosis inversa: Los sistemas de ósmosis inversa tienen un tamaño compacto, lo que los hace adecuados para la instalación a bordo de cruceros con espacio limitado. Se pueden integrar en la infraestructura existente con modificaciones mínimas.

– Evaporadores: Los evaporadores requieren más espacio que los sistemas de ósmosis inversa debido a la necesidad de intercambiadores de calor y cámaras de evaporación. La instalación puede implicar una reestructuración significativa o la asignación de un espacio dedicado.

5. Calidad del agua:

– Ósmosis inversa: Los sistemas de ósmosis inversa producen agua dulce de alta calidad con baja salinidad e impurezas mínimas, cumpliendo con rigurosos estándares de agua potable. El agua es apta para beber, cocinar y otros usos a bordo.

– Evaporadores: Aunque los evaporadores eliminan eficazmente sales e impurezas del agua de mar, la calidad del agua dulce producida puede variar según el diseño y el mantenimiento del sistema. Puede ser necesario un tratamiento adicional para cumplir con los estándares de agua potable.

Gestión y uso del agua

La gestión del agua dulce es un aspecto crítico para asegurar una experiencia cómoda y segura para los pasajeros a bordo de los cruceros. Desde beber hasta lavarse e higiene, el acceso a agua limpia y potable es esencial. Uno de los componentes clave de este proceso es la distribución del agua dulce desde los tanques de agua potable a las cabinas individuales, un recorrido que implica varias etapas para mantener la calidad y eficiencia.

En el corazón del sistema de distribución de agua dulce en los cruceros se encuentran los tanques de agua potable. Estos tanques, generalmente fabricados con materiales resistentes a la corrosión como el acero inoxidable, se vigilan y mantienen cuidadosamente para cumplir con rigurosos estándares de salud y seguridad. Antes de emprender un viaje, los tanques se llenan con agua tratada proveniente de instalaciones en tierra o producida a bordo mediante avanzados sistemas de desalinización o purificación. Antes de ingresar a los tanques de agua potable, y sin importar el sistema utilizado, el agua producida requiere un tratamiento adicional para el consumo.

Los mineralizadores llenos de minerales como la calcita regulan el sabor, el pH y la dureza del agua, haciéndola segura para el consumo. A menudo, se agrega dióxido de carbono para controlar el pH durante la remineralización. El cloro se dosifica para desinfectar el agua, y su concentración se monitorea regularmente para cumplir con los estándares del USPHS (organismo de control de la salud pública de los Estados Unidos). Algunos barcos pueden utilizar dosificaciones ácidas para el control del pH. Después de la mineralización, la cloración y el tratamiento del pH, el agua se almacena en los tanques de agua potable, asegurando la estabilidad del barco. El consumo de los tanques sigue un orden específico para permitir que el cloro se deposite, con el contenido residual de cloro controlado antes del uso. El agua para el consumo también debe cumplir con los estándares de cloración, superando típicamente los requisitos del USPHS para garantizar la conformidad.

Una vez que el barco zarpa, el agua en estos tanques se convierte en la principal fuente de agua dulce para pasajeros y tripulación. Para asegurar que esta agua siga siendo segura para el consumo, se somete a procedimientos regulares de prueba y tratamiento. Esto incluye la filtración para eliminar impurezas, la desinfección para eliminar bacterias y virus dañinos, y el ajuste del pH para mantener la calidad óptima. Cuando un pasajero abre el grifo en su cabina, comienza el viaje del agua dulce desde los tanques. El agua se bombea a través de una red de tuberías que recorre todo el barco, entregándola a varios puntos como lavabos, duchas y servicios higiénicos. A lo largo de la ruta, reguladores de presión y válvulas ayudan a controlar el flujo y la distribución del agua a las diferentes partes de la embarcación.

Para mejorar aún más la eficiencia del agua y la conservación, los modernos cruceros están equipados con tecnologías avanzadas como grifos y duchas de bajo flujo, así como sistemas basados en sensores que interrumpen automáticamente el suministro de agua cuando no está en uso. Estas medidas no solo ayudan a reducir el consumo de agua, sino que también contribuyen a los objetivos de sostenibilidad de las compañías de cruceros.

En conclusión, tanto la ósmosis inversa como los evaporadores desempeñan roles vitales en la producción de agua dulce a bordo de los cruceros, ofreciendo ventajas y desafíos distintos. Mientras que los sistemas de ósmosis inversa destacan en eficiencia y calidad del agua, los evaporadores proporcionan una alternativa confiable con un menor consumo energético. La elección entre estas tecnologías depende de factores como la disponibilidad de espacio, los objetivos de eficiencia energética y los requisitos de calidad del agua. La instalación de agua potable, por otro lado, constituye uno de los sistemas más complicados y delicados debido a la necesidad de suministrar agua a más de mil cabinas, potencialmente simultáneamente, tanto de agua caliente como fría. Por lo tanto, es fundamental un diseño correcto, pero sobre todo, una gestión adecuada del sistema para garantizar que siempre sea eficiente y funcional.

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Luca Paglia

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