Estudio: Planta de osmosis inversa compacta para los submarinos U209 del Perú

– Tesis de Liz Leyva en la Universidad Tecnológica del Perú

maquina-de-combate.com – Un trabajo de tesis de Liz Leyva para obtener el título de Ingeniería Marítima en la Universidad Tecnológica del Perú propone integrar una planta de osmosis inversa compacta en los submarinos U209 de la Marina de Guerra del Perú (MGP). La autora es especialista en el mantenimiento de los submarinos peruanos en SIMA Callao.

SIMA Callao es una de las plantas industriales de SIMA Perú, la única empresa peruana especializada en el mantenimiento y reparación de submarinos.

Mediante la osmosis inversa se puede procesar el agua de mar para obtener agua dulce apta para el consumo humano, en este caso para consumo de la tripulación del submarino. De acuerdo a la tesis, los submarinos de la MGP tienen un sistema de generación de agua dulce basado en la evaporación, un equipo considerado obsoleto, sujeto a fallas frecuentes.

La disponibilidad de agua dulce afecta directamente la autonomía de un submarino y en general de un buque de guerra. La autora señala que a falta de agua dulce se tiene que consumir el agua dulce de otros tanques, como el tanque de compensación de torpedo, cuya finalidad es mantener la estabilidad longitudinal del submarino, y si se consume el agua dulce se rellena con agua de mar, la que provoca corrosión y reducción de la vida útil de los componentes del sistema de tubos lanza torpedos.

Los submarinos modernos de origen alemán utilizan sistemas de osmosis inversa para obtener agua dulce.

Los principales equipos de un submarino diésel eléctrico son los cuatro motores diésel-generadores que alimentan a 480 elementos de batería divididos en dos tanques de baterías proa y tanque de batería popa, un motor diésel de propulsión con doble armamdura, seis mástiles izables (mástil de radar, periscopio de ataque, periscopio de búsqueda, mástil de antenas y mástil de magüe), ocho tubos lanza torpedos en cubierta proa, una hélice de paso fijo, palas de timón de popa superior e inferior, planos de popa babor-estribor, planos de proa babor-estribor y escotillas de presión.

El agua de mar es el líquido más abundante del planeta Tierra y ello hace factible la posibilidad de desalinizarla para el consumo humano mediante el sistema de osmosis inversa, teniendo en cuenta que la mayor concentración de sales es el cloruro de sodio seguido del magnesio.

Los procesos de desalinización de agua de mar se deben activa en zonas alejadas de la costa por la contaminación de las aguas en zonas próximas a la costa. La materia orgánica es uno de los problemas comunes en los sistemas de osmosis inversa, debido a que es abundante en el mar y más para los submarinos que el mayor tiempo están en inmersión a grandes profundidades y al abrir sus válvulas de toma de mar para alguna función siempre deben tener en cuenta que debajo de la napa freática se encuentra gran cantidad de materia orgánica que puede obstruir los filtros principales de cada sistema del submarino.

Debido a los espacios reducidos de un submarino se prefiere la osmosis inversa para procesar agua de mar a bordo de un submarino. Es también un sistema eficiente. La osmosis es el paso natural de disolventes de una solución menos concentrada a otra concentrada, a través de una membrana semipermeable sin el uso de fuerza externa. La osmosis inversa se logra aplicando presión en la solución concentrada para impedir un flujo neto de disolventes, lo que es la presión osmótica, que es aproximadamente proporcional a la concentración de sales. En el caso del agua de mar la presión osmótica, aproximadamente, es de 25 atmósferas.

Los submarinos peruanos tienen tres tanques de agua dulce y una tripulación máxima de 44 personas cada uno. De los tres tanques, dos son tanques de almacenamiento, uno ubicado a babor y otro a estribor del submarino, cuya agua se utiliza para el consumo directo de la tripulación y para la preparación de alimentos. El tercer tanque, un tanque de lavado, está ubicado en el lado babor del submarino, el agua ahí contenida es de uso general, limpieza personal y limpieza del submarino, lavado de útiles de cocina, entre otros.

El autor señala que los tanques de los  submarinos peruanos son pocos y de poca capacidad. El tanque de agua dulce de babor almacena 5,026 litros, el tanque de agua dulce de estribor almacena 8,691 litros y el tanque de lavado almacena 3,722 litros. El consumo diario de agua en un submarino peruano es estimado por la autora en 1,240 litros por día. La autonomía máxima de un submarino U209 en servicio con la MGP es de 40 días, por lo que se requiere de aproximadamente 49,600 litros de agua dulce.

De las tres opciones para procesar el agua de mar, las cuales son equipo evaporador, equipo de osmosis inversa modular y equipo de osmosis inversa compacto, el autor señala que el tercero muestra los mejores niveles de desempeño para la aplicación en cuestión.

Fuente: Título de Informe de Suficiencia. Propuesta de Implementación de un Sistema de Osmosis Inversa para el abastecimiento de agua dulce para Submarino. Para oprta el título de Ingeniería Marítima. Autor: Liz Estrella Leyva Loayza. Lima, Perú. 07 de septiembre de 2017.

Facultad de Ingeniería Industrial y Mecánica, Ingeniería Marítima, Universidad Tecnológica del Perú