El sistema Pall Aria™ rescata a un productor de agua de manantial embotellada del cierre de su planta
Descripción general
El agua de manantial es un recurso natural valioso, que exige un buen tratamiento de purificación antes de aparecer en las góndolas de las tiendas como un producto embotellado de alta pureza y agradable a la vista. La filtración es un paso clave del proceso necesario para lograr una calidad del producto consistentemente alta. Los costos asociados a la filtración pueden ser considerables, según la calidad del agua de origen. Los filtros desechables son una solución técnica sólida, pero su uso puede volverse insostenible desde el punto de vista económico debido a la escasez de fuentes de agua y su calidad variable. Cuando los costos operativos relacionados con el gasto de filtros desechables, el tiempo de inactividad de los procesos y el costo de mano de obra aumentan demasiado, un sistema de purificación de agua retrolavable con un costo significativamente menor de propiedad para el tratamiento de agua se convierte en una opción muy atractiva. El sistema Aria FB de Pall para la industria de los alimentos y bebidas es una solución excepcional para proporcionar agua de alta pureza, y se lo ha implementado en todo el mundo a fin de reducir los costos de filtración de agua y lograr protección de la marca.
El desafío
Una empresa de agua embotellada comercializa diversos productos de agua para consumo, incluida el agua de manantial. Desde hace muchos años obtiene el agua de manantial de parte de un proveedor externo, que la extrae de un acuífero y la transporta en un camión cisterna hasta la planta1. El negocio del productor de agua de manantial depende en gran medida de la relación continua y el suministro a la empresa de agua embotellada, su principal cliente. Una vez recibida en la planta de agua embotellada, el agua de manantial requiere tratamiento de purificación, que incluye importantes tareas de filtración.
Con el aumento de los requisitos de calidad del agua con el correr de los años en un entorno muy competitivo, la embotelladora descubrió que sus gastos de filtración habían crecido hasta alcanzar niveles insostenibles. Asimismo, la calidad variable del agua de manantial entrante tenía como resultado bloqueos frecuentes del filtro y altos costos de limpieza, reemplazo frecuente de los filtros, costos de agua considerables asociados con el retrolavado del lecho de carbón activado, así como gastos de mano de obra, tiempo de inactividad del proceso e ineficiencia operativa. Con frecuencia se observaba un gasto de filtro desechable de 2,16 USD/m3 (0,82 USD/100 galones estadounidenses) de agua de manantial embotellada, y esta cifra no incluía todos los costos adicionales relacionados con los procesos. La economía de la situación era tan complicada que existía un riesgo real de cierre de la planta y transferencia de las operaciones a otras plantas asociadas, lo que también habría afectado directamente la viabilidad del proveedor de agua de manantial.
La solución: sistema de filtración de agua de manantial
Un sistema Aria FB-4 de Pall proporcionó la solución para el problema que benefició a todos los interesados. El proveedor de agua de manantial, que anteriormente había instituido solo una filtración de agua mínima, vio la oportunidad de proporcionar valor agregado a sus clientes mejorando la calidad del agua en la fuente de agua de manantial. Alquiló el sistema de Pall para probarlo. En un resultado muy positivo, la calidad del agua filtrada mejoró tanto que se tomó la decisión de compra al mes de haber iniciado la prueba. A fin de permitir una implementación rápida de la solución mejorada, se dejó instalada la unidad de alquiler hasta el momento de entrega de un nuevo sistema. El área de Soporte de aplicaciones de Sistemas avanzados de separación de Pall (PASS) brindó asistencia con la preparación e instalación, la capacitación del operador y la puesta en marcha final del equipo de alquiler Sistema de filtración de agua Aria FB-4 de Pall, de acuerdo con el Boletín de aplicación. En el transcurso del período de alquiler, se proporcionó orientación a fin de garantizar una operación adecuada y una buena comprensión de las capacidades del sistema en base a la aplicación.
La unidad Aria FB de Pall es un sistema automatizado y retrolavable diseñado para cumplir con los estrictos requisitos para el agua de la industria de los alimentos y bebidas. El corazón del sistema consta de sólidas membranas de microfiltración de fibra hueca de PVDF (fluoruro de polivinilideno). La ventaja exclusiva de estas membranas es su construcción homogénea, que significa una porosidad y permeabilidad iguales en todo el espesor, garantizando así un rendimiento de remoción uniforme. Estas membranas de 0,1 micrones proporcionan excelente remoción de partículas, material orgánico (coloides) y otros contaminantes, independientemente de la calidad de agua de alimentación y los picos de turbidez (dentro de límites especificados que cubren las aplicaciones de tratamiento de agua más típicas).
El sistema proporciona una calidad de agua muy superior al tratamiento convencional, con valores de filtro típicos de una turbidez de < 0,1 NTU, sólidos totales en suspensión a 0,1 mg/litro e índice de densidad de sedimentación (indicador de la opacidad coloidal) de < 3. Puede llevarse a cabo una prueba general de fallos diariamente para garantizar el rendimiento de filtración uniforme y confiable de las membranas.
El agua y sus componentes solubles pasan por las membranas como material filtrado, en una configuración de flujo “de afuera hacia adentro”. Los sólidos retenidos se excluyen y concentran en la superficie de la membrana durante la filtración directa (“sin salida”) y se descargan del sistema en un flujo de desecho de bajo volumen. También se logra una seguridad microbiológica elevada gracias al diseño higiénico de acero inoxidable del sistema, con una desinfección automática cuando el sistema está fuera de operación durante más de 24 horas. Se permite una alta recuperación del sistema (rendimiento de agua) del 95 a 98 % gracias a la aplicación de una estrategia exclusiva de tres pasos en este sistema completamente automatizado:
- AS/RF (limpieza neumática y retrolavado de flujo inverso) periódicos y automatizados, programados para 2 a 3 minutos entre ciclos de filtración de 45 minutos
- proceso de mantenimiento de flujo mejorado breve, con tratamiento cáustico, ácido y desinfección, realizado cada 7 días
- régimen de limpieza in situ, con tratamiento cáustico, ácido y desinfección, aplicado cada mes. Esta estrategia asegura un flujo constante durante la operación, y una vida útil prolongada de la membrana, generalmente de tres años.
Muchos usuarios finales han reportado una vida útil de la membrana sin problemas de 5 a 10 años, según la operación y el mantenimiento adecuados del sistema. Durante la vida útil de las membranas, los únicos costos de consumibles son los costos de energía vinculados con la tarea de proporcionar energía a la bomba del sistema y el aire comprimido para la limpieza neumática, y los costos de productos químicos para la limpieza y desinfección del equipo. Ambos consumibles son gastos mínimos. Los costos totales de energía y químicos de limpieza del productor de agua de manantial, además del costo esperado de reemplazo de la membrana de esta aplicación, se calculan en 0,03 USD/m3 (0,01 USD/100 galones estadounidenses)2. El sistema Aria FB-4 de Pall en el productor de agua de manantial ahora suministra hasta 22,7 m3/hora (100 galones estadounidenses/min) de agua uniforme y de alta calidad de la fuente para los usuarios finales3. Con una huella de sistema de aproximadamente 22 m2 (237 ft2), el sistema es compacto e independiente. Incluye 4 módulos de filtración, un panel de control, colador de prefiltro, bomba, tuberías, válvulas, flujo, transmisiones de presión y temperatura, y una estación de limpieza in situ. Cada módulo de fibra hueca ofrece 50 m2 (538 ft2) de área de filtración, con un total de 200 m2 (2152 ft2). En esta aplicación, previamente no se había realizado un tratamiento de agua significativo en la fuente de agua de manantial.
En otras aplicaciones en las que se usan estrategias de tratamiento de agua convencionales, como filtros de arena y multimedios, los sistemas Pall Aria proporcionan una calidad de filtrado superior y han demostrado ser rentables, alcanzando una amortización típica aproximadamente en 1 a 2,5 años, según el tamaño y el tipo. La tabla 1 proporciona una comparación general. El resultado inmediato en el cliente principal del productor de agua de manantial, la planta de agua embotellada, fue una mejora significativa en el proceso y una reducción en los costos de filtración, puesto que el agua de entrada a su planta ahora tiene una calidad más alta y más uniforme.
El gasto en filtros desechables de la planta se redujo a la mitad. Asimismo, mientras que el lecho de carbono anteriormente necesitaba retrolavado 4 veces por semana, con un uso de agua de 34 a 38 m3 (9000 a 10.000 galones estadounidenses) por retrolavado, la frecuencia de retrolavado se ha reducido a solo una por quincena, lo que tiene como resultado una reducción en el uso de agua del 87,5 % o $54.600/año de ahorros en el costo de agua en relación con esta operación. Por último, los ahorros de costo generales, que incluyen la mano de obra, los químicos de limpieza y las operaciones relacionadas, han cambiado la ecuación económica para permitir a la planta continuar con sus operaciones. En efecto, el valor obtenido por la planta de agua embotellada debido a la instalación del sistema Aria FB-4 de Pall en el proveedor de agua de manantial representó una compensación de costos del sistema en menos de 1,5 años.
Los beneficios
El sistema Aria FB-4 de Pall ha permitido al productor de agua de manantial y a la planta embotelladora mantener y continuar sus operaciones en el futuro.
El productor de agua de manantial obtiene estos beneficios:
- Nuevo valor agregado para sus clientes debido a la producción de agua de manantial uniforme y de alta calidad, independientemente de la variabilidad o los picos de turbidez del agua de origen
- Bajos costos de operación (consumo de energía y químicos de limpieza) del sistema Aria de Pall • Operación eficiente con tiempos de actividad de los procesos prolongados • Operación sencilla y fácil debido a la automatización completa del sistema, garantizando un flujo uniforme y confiable, un rendimiento predecible, un mantenimiento mínimo y un costo de mano de obra insignificante
- Confirmación del rendimiento de filtración con una sencilla prueba de falla general
- Instalación sencilla que permite ahorrar espacio debido al tamaño compacto de 22 m2 (237 ft2) del sistema Aria de Pall
La embotelladora obtiene estos beneficios:
- Considerable mejora de la economía de la operación, con una reducción del gasto en filtros desechables a la mitad, y ahorros significativos en los costos de agua, químicos de limpieza y mano de obra
- Impacto medioambiental positivo debido a una reducción en el uso de agua del 87,5 % para la limpieza del lecho de carbono
- La rentabilidad ha aumentado de modo tal que la planta puede continuar sus operaciones y mantener su empleo actual
En cientos de aplicaciones adicionales en plantas de alimentos y bebidas de todo el mundo, los sistemas Aria de Pall se usan para purificar diversos tipos de agua de origen de entrada (de manantial, superficial, de pozo, municipal), permitir el reciclaje de agua en el proceso y proporcionar una filtración directa del agua embotellada, el agua de mezcla o el agua de base en la producción de alimentos y bebidas. Estos sistemas son excepcionales debido a la reducción del riesgo de contaminación del producto y las pérdidas asociadas, el bajo costo de propiedad para el tratamiento de agua y los requisitos mínimos de intervención del operador.
Notas al pie
- Las regulaciones de las distintas regiones varían en relación con los métodos usados para la obtención, el transporte y la producción de agua de manantial embotellada. Los pasos que se muestran en el diagrama de flujo de proceso representan la estrategia de un fabricante en relación con el tratamiento del agua.
- En base a un costo de energía de $0,11/kWh
- La capacidad varía según la calidad del agua no tratada.
- La cifra se basa en la limpieza in situ mensual. El mantenimiento de flujo mejorado diario, por lo general solo en las aplicaciones de tratamiento de efluentes secundarios, requeriría 0,1 kWh/m3 (0,038 kWh/100 galones estadounidenses) adicionales.
- La cifra se basa en el tratamiento con Aria FB de Pall del agua no tratada proveniente de fuentes típicas, un costo de energía de $0,11/kWh y la vida útil típica de la membrana, según la aplicación.
Acerca de Pall Corporation
Pall Corporation es un líder mundial en filtración, separación y purificación que ofrece soluciones para satisfacer las necesidades críticas de gestión de fluidos de clientes de todo el espectro de las ciencias de la vida y la industria. Trabajamos con nuestros clientes para ayudar en el progreso de la salud, la seguridad y las tecnologías responsables con el medio ambiente. Pall Food and Beverage provee productos y servicios para garantizar la calidad del producto y mantener la fiabilidad del proceso en la producción de bebidas y alimentos. Nuestras soluciones también contribuyen a la protección del consumidor, la minimización de los residuos y la reducción de los costos operativos.
