La planta desaladora de Tseung Kwan O, ubicada en el área 137 de Tseung Kwan O, Hong Kong, es una infraestructura pionera en la gestión sostenible del agua que juega un papel crucial en la estrategia hídrica de la región. Esta instalación, desarrollado por ACCIONA y sus socios Jardine Engineering Corporation Limited y China State Construction Engineering Limited, utiliza tecnología de ósmosis inversa para la desalinización de agua de mar y está diseñada para producir 135.000 m3/día de agua. Con una producción que cubre cerca del 5% de las necesidades hídricas de la población, la planta desempeña un papel crucial en satisfacer la creciente demanda de agua potable en Hong Kong.
La R.A.E. de Hong Kong (China) ha dado un paso decisivo hacia la seguridad hídrica con la puesta en marcha de la planta desaladora de Tseung Kwan O, la primera de la región equipada con tecnología de ósmosis inversa. Esta infraestructura marca un hito en la diversificación de los recursos hídricos de la ciudad, ofreciendo una solución innovadora para afrontar los retos que plantea el cambio climático climático y el rápido crecimiento demográfico de ciudades colindantes en la China continental que tradicionalmente abastece a la ciudad, y garantizando un suministro eficiente y estable de cara al futuro. Mediante el uso de tecnologías avanzadas, Hong Kong asegura un suministro de agua potable de alta calidad, reforzando su resiliencia hídrica y contribuyendo al bienestar de su población.
El desarrollo de la planta desalinizadora de Tseung Kwan O ha sido liderado por ACCIONA, en colaboración con sus socios Jardine Engineering Corporation Limited y China State Construction Engineering Limited, responsables de su diseño, construcción, operación y mantenimiento. Inaugurada en diciembre de 2023 en el área residencial 137 de Tseung Kwan O, la planta cuenta con una capacidad de producción de 135.000 metros cúbicos diarios a plena capacidad. Esta cifra representa aproximadamente el 5% de la demanda total de agua dulce de Hong Kong, lo que equivale al abastecimiento de cerca de medio millón de habitantes.
Diseñada con un enfoque integral centrado en la eficiencia energética, dispone de un sistema de gestión de energía para maximizar la fiabilidad y optimizar la eficiencia operacional. Los paneles fotovoltaicos instalados generan más de 800 kW de energía renovable, y las turbinas contribuyen a la eficiencia energética al utilizar la corriente de agua rechazada para producir electricidad. Esta instalación de referencia no solo integra tecnología avanzada para cumplir con su función principal, sino que también incorpora soluciones sostenibles.
Cuenta con más de 17.800 m² de zonas verdes incluyendo una cubierta verde en los distintos edificios para reducir la ganancia de calor solar y mejorar la eficiencia térmica; así como un sistema de recogida de agua de lluvia, que reduce en un 50% el uso de agua dulce para riego. Estos esfuerzos han sido reconocidos con la certificación Beam Plus Platinum, un prestigioso estándar que valida el cumplimiento de los más altos criterios en construcción sostenible. Además, la instalación recibió el Premio CIC de Construcción Sostenible 2023, destacándose como un modelo de innovación y compromiso con el medio ambiente.
Como resultado del éxito de la construcción de la instalación, ACCIONA ha sido seleccionada por el Water Supplies Department (WSD) para diseñar e implementar un gemelo digital en la planta de Tseung Kwan O, marcando un hito en la industria de la desalación y su evolución hacia una mayor digitalización. Por su posición de liderazgo en la implementación de soluciones digitales en el sector del agua, ACCIONA garantizará que este sistema pionero cubra de manera integral todas las etapas del proceso de desalinización.
La instalación de Tseung Kwan O se construyó basándose en una selección rigurosa de materiales y equipos, aplicando un enfoque integral que consideró el ciclo de vida de los componentes, las características regionales, las condiciones climáticas y otros factores externos relevantes. Para asegurar su óptimo funcionamiento y garantizar un alto rendimiento durante su vida útil, se midieron variables clave, como el paso de sal, el ensuciamiento o el deterioro. El clima tropical de Hong Kong, con temperaturas de hasta 40°C y humedad relativa del 100%, fue un factor determinante para elegir elementos capaces de soportar estas exigentes condiciones.
Además, se trazaron estrategias concretas para ofrecer una disponibilidad continua superior al 96%, como la redundancia de equipos críticos, la implementación de un sistema computarizado de gestión de mantenimiento que ayuda a planificar y automatizar las actividades de mantenimiento de manera eficiente, y la optimización de la capacidad de reserva de producción. Estas acciones permiten a la planta recuperar su capacidad operativa máxima en un tiempo reducido, logrando pasar del 0% al 100% de producción en tan solo seis horas.
A continuación, se describen los equipos y componentes clave implementados por ACCIONA, diseñados para cumplir con los requisitos técnicos de la planta y alcanzar la producción prevista.
La instalación garantiza una disponibilidad continua superior al 96%, asegurando un suministro constante y fiable.
El sistema de pretratamiento está configurado para optimizar el rendimiento del proceso, asegurar el cumplimiento de las especificaciones operativas y maximizar la eficiencia en la desalación. En el caso de la desaladora de Tseung Kwan O, la captación de agua de mar para el tratamiento de ósmosis inversa se lleva a cabo a través de un sistema de toma de agua, que incluye una tubería submarina y una torre de toma con un diámetro interno de 2,5 metros.
La tubería sumergida está ubicada a unos 330 metros de la costa y se extraen de ella hasta 355.000 metros cúbicos de agua de mar al día. Este agua llega por gravedad hasta una estación de bombeo de agua de mar en tierra, a través de una tubería de 2.500 mm de diámetro interior, y se recoge en un pozo húmedo. La cámara de entrada está dividida en tres compartimentos generales: área de prefiltración; área de filtración, dividida en tres canales de filtración que se pueden aislar individualmente, y estación de bombeo.
En esta fase entran en funcionamiento los 16 filtros ACTIDAFF® instalados, un sistema que combina flotación y filtración con lecho de medio granular en un mismo tanque. La flotación ocurre en la parte superior del tanque y la filtración en la inferior. El agua floculada pasa por un distribuidor, donde las burbujas de aire capturan los flóculos y los llevan a la superficie. Simultáneamente, el agua desciende y se filtra a través del lecho granular para fluir hasta el área de filtración, donde se emplean antracita y arena de alta calidad como medios de filtración.
A continuación, dos conjuntos de bombas transfieren el efluente filtrado a la siguiente etapa del tratamiento. Un conjunto de bombas intermedias de alta presión proporcionará el caudal y la presión necesarios para alimentar el sistema de ósmosis inversa, mientras que otro conjunto de bombas intermedias suministrará el caudal y la presión requeridos a los dispositivos de recuperación de energía.
Antes de iniciar el siguiente paso, el efluente fluye a través de dos conjuntos de filtros de cartucho para proteger las membranas de ósmosis inversa, con colectores principales de entrada y salida DN1000. Se integrarán transmisores de presión diferencial en los colectores generales para monitorear la caída de presión y activar una alarma ante valores elevados, mientras que los medidores de caudal en la salida de los filtros permitirán evaluar la carga en cada unidad. Si se detecta agua fuera de especificación, las bombas de ósmosis inversa se detendrán y el efluente se desviará al sistema de drenaje mediante las tuberías dispuestas en los circuitos de alta presión y alta resistencia.
El sistema de ósmosis inversa opera en dos pasos para optimizar el consumo energético y la calidad del agua. El agua de mar filtrada ingresa al primer paso, donde el permeado se divide en dos corrientes: la delantera, que se dirige directamente al colector general, y la trasera, que se bombea al segundo paso para su refinamiento.
Este diseño con división parcial optimiza la flexibilidad del sistema y reduce el consumo general de energía, ya que únicamente una fracción del permeado de la primera etapa, aquella de mayor conductividad, se dirige a la segunda etapa para garantizar el máximo rechazo de sal y la mínima concentración de boro.
Las membranas utilizadas son de poliamida aromática en configuración espiral, dispuestas en grupos de siete dentro de cada tubo de presión. El agua de rechazo fluye a través de las membranas, garantizando el equilibrio hidráulico mediante una salida de permeado en ambos extremos del tubo de presión.
La línea de ósmosis inversa consta de los siguientes elementos:
• Zona de bombeo de alta presión, que cuenta con dos bombas de alta presión grandes (cada una es capaz del 50% de la producción), y dos bombas de alta presión pequeñas (cada una soportando el 25% de la producción). Un total del 150% instalado, para cumplir con la filosofía de funcionamiento N+1Ocho bastidores de membranas de ósmosis inversa de primer paso.
• Ocho dispositivos de recuperación de energía y bombas de refuerzo de alta presión.
• Cuatro bombas de segundo paso de alta presión, formado por dos bombas grandes (cada una abastece al 50% del segundo paso) y dos pequeñas (cada una abastece el 25% del segundo paso).
• Cuatro bastidores de membranas de ósmosis inversa de segundo paso
• Sistema de limpieza in situ (CIP) y neutralización de residuos químicos Si las condiciones del agua de mar pretratada no son adecuadas para los módulos de ósmosis inversa, se desactivarán las bombas de alta presión y se llevará a cabo un lavado automático.
La potabilización del agua permeada de la ósmosis inversa se realiza mediante un sistema de remineralización, asegurando que cumpla con las especificaciones de calidad exigidas para el agua potable. El permeado de ósmosis inversa fluye directamente a la planta de remineralización sin tanques intermedios, minimizando el riesgo de contaminación y optimizando la eficiencia energética.
En este proceso, se disuelve CO2 en la corriente de permeado, reaccionando posteriormente con agua de cal para alcanzar los niveles requeridos de dureza y alcalinidad. La desinfección se lleva a cabo mediante cloro. Se diseñó un sistema de ultrafiltración para reducir la turbidez del agua producto. Este sistema también cuenta con dos bombas, una de servicio y otra de reserva, ambas con una capacidad de 15 m³/h a 1,5 bar, asegurando la continuidad y eficiencia en el proceso de postratamiento.
La instalación incorpora una planta de generación de cloro gaseoso que garantiza la máxima calidad de desinfección evitando subproductos nocivos. Por último, ácido fluorosilícico se añade al sistema en concentraciones específicas y controladas para alcanzar la concentración de flúor deseada.
Posteriormente, una planta de tratamiento de sólidos procesa el agua de retrolavado del pretratamiento, generando lodos deshidratados para su disposición fuera del sitio y una corriente líquida que es devuelta al mar mediante un emisario de salmuera. El proceso incluye dos espesadores de lodos y una etapa final de deshidratación mediante dos filtros prensa, optimizando la gestión de residuos y minimizando el impacto ambiental.
En caso de que el agua no cumpla con las especificaciones requeridas, el diseño contempla instalaciones de vertido en varias etapas del proceso:
Agua de mar sin tratar: Se incluye un bypass de agua de mar después de las bombas de entrada para redirigir el flujo en caso necesario.
Pretratamiento: Se instalan instrumentos de monitoreo en línea, ubicados aguas abajo de los filtros de cartucho, para supervisar la calidad del agua que ingresa a las membranas. El parámetro clave de control será el ORP (potencial de oxidación-reducción), ya que una concentración elevada de oxidantes podría dañar las membranas. Aunque el operador monitoreará otros parámetros, solo el ORP activará automáticamente un fuera de especificación.
Permeado de ósmosis inversa: Si el permeado no cumple con los parámetros de calidad requeridos, se descargará a través de la línea fuera de especificación.
Agua de consumo: Si el agua de consumo no cumple con las especificaciones, las bombas se detendrán, permitiendo que el nivel del tanque de agua de producto aumente hasta que se desborde hacia el alcantarillado.
Como se mencionó al inicio del texto, la próxima mejora planificada para la instalación será el desarrollo de un gemelo digital. Desarrollado por ACCIONA, este gemelo será el primero en abarcar de manera integral todas las fases del proceso de desalación, desde la captación del agua de mar hasta la distribución del agua tratada, ofreciendo una representación virtual en tiempo real de la planta y sus operaciones.
El desarrollo del gemelo digital de la instalación proporcionará una herramienta útil, eficaz y visual para entender y ajustar los procesos productivos de la desalación.
ACCIONA cuenta con una amplia trayectoria en el desarrollo de soluciones digitales avanzadas que simulan y optimizan partes específicas de los procesos en diversas plantas desaladoras. Entre sus logros, se incluyen el simulador de limpieza de membranas de ósmosis en la planta de Fouka (Argelia), la predicción del índice de Langelier en ductos mineros en Copiapó (Chile), la predicción del valor de Boro en el agua osmotizada en la planta de Ras Abu Fontas A3 (Qatar) y la gestión remota de la planta de Al-Khobar (Arabia Saudita) durante las restricciones por la pandemia del COVID-19.
La desaladora de Tseung Kwan O se ha consolidado como un referente en sostenibilidad y eficiencia energética, con una tecnología de vanguardia que garantiza la producción de agua dulce de alta calidad para la región.
La implementación de estos sistemas ha permitido mejorar la toma de decisiones operativas, optimizando el rendimiento y la eficiencia. Estos avances son fundamentales para integrar de manera escalable todos los datos operativos de las plantas desde su fase de diseño, con miras a una gestión más eficiente y sostenible del agua a largo plazo.
Con todo, la desaladora de Tseung Kwan O se ha consolidado como un referente en sostenibilidad y eficiencia energética, con una tecnología de vanguardia que garantiza la producción de agua dulce de alta calidad para la región. Además, su diseño contempla una futura ampliación que permitirá cubrir hasta el 10% de la demanda total de agua dulce de Hong Kong, beneficiando aproximadamente a 850.000 habitantes. Este enfoque integral no solo responde a las necesidades actuales, sino que también asegura un crecimiento sostenible a largo plazo.
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