Membrana de ultrafiltración de fibra hueca: PVDF frente a PES y modos de flujo

Equipo de ingeniería de Banott | Ingeniería de procesos y sistemas de membranas, Qingdao Banott Environmental Technology Co., Ltd. | Publicado: 20 de agosto de 2026

En el caso de la UF previa a la RO, la elección del material y del modo de flujo son decisiones independientes. El PVDF es adecuado para alimentaciones con exposición prolongada a oxidantes y retrolavados agresivos; el PES es adecuado para limpiezas a alta temperatura y umbrales de corte más estrictos y precisos. El flujo de «dentro hacia fuera» favorece las alimentaciones con bajo contenido en sólidos; el flujo de «fuera hacia dentro» tolera la presencia de fibras y un mayor contenido de TSS. Ambas opciones interactúan, por lo que deben decidirse conjuntamente.

Membrana de ultrafiltración de fibra hueca: PVDF frente a PES y modos de flujo

Se fusionan dos decisiones en una sola, y ahí es donde las especificaciones fallan

La mayoría de los catálogos de módulos de UF presentan el polímero y la configuración de flujo como una única línea de productos: se elige un número de modelo y ambos vienen incluidos en el paquete. Para un instituto de diseño que elabora las especificaciones de un equipo, ese paquete oculta la verdadera cuestión de ingeniería, ya que el polímero resuelve un problema químico y el modo de flujo resuelve un problema hidráulico, y el mismo agua de alimentación puede hacer que esas dos soluciones vayan en direcciones opuestas.

Un ejemplo de ello es una agua superficial con elevada turbidez, con algas estacionales y una tubería principal de agua bruta clorada. El cloro influye de una manera en el material; los sólidos y la materia filamentosa influyen de otra en la configuración. Si la especificación los trata como una sola opción, una de las dos restricciones queda silenciosamente descartada.

En el resto de este artículo se analizan por separado y, a continuación, se vuelven a reunir para compararlos con cuatro casos de alimentación.

PVDF frente a PES: las propiedades que marcan la diferencia en un diseño

Ambos polímeros se utilizan en toda la gama de UF y se suministran en formas modificadas o mezcladas, en lugar de como resina base pura. Las diferencias que se tienen en cuenta en las especificaciones de una planta son la tolerancia química, el comportamiento mecánico durante el retrolavado y los límites térmicos durante la limpieza.

Hay dos puntos que merecen especial atención, ya que son los que suelen ser objeto de debate durante la fase de aclaraciones de la licitación.

En primer lugar, el encapsulado y la carcasa suelen fallar antes que la fibra. Una fibra de PES diseñada para una temperatura elevada, instalada en un módulo encapsulado con una resina de menor resistencia térmica, hace que el límite del módulo venga determinado por la resina. Especifica el límite a nivel del módulo y exige al proveedor que indique qué componente lo determina.

En segundo lugar, la expresión “resistente al cloro” sin una cifra de ppm-hora no constituye una especificación. Pregunta por los parámetros de exposición: concentración, patrón de contacto, temperatura y el criterio de retención del flujo o del punto de burbuja utilizado para definir el fin de la vida útil. Dos proveedores pueden indicar ambos “resistente al cloro” y referirse a tolerancias que difieran en un orden de magnitud.

Cuando ya te han elegido el material

En estas situaciones, el polímero queda fijado de forma efectiva, pero no se elige:

1. El flujo contiene cloro libre o cloramina de forma continua que no se puede eliminar en las etapas previas. El material debe ser adecuado para soportar una exposición prolongada a los oxidantes.
2. La planta ha estandarizado el proceso CIP con sosa cáustica caliente, ya que las incrustaciones son de origen proteínico o, en cualquier caso, de naturaleza principalmente orgánica.
3. El módulo debe resistir la erosión eólica diaria con la intensidad prevista durante una década, y el operador no tomará medidas para mitigarla.
4. Hay trazas de disolvente en el fluido de entrada. En ese caso, la cuestión ya no es si es mejor el PVDF o el PES, sino si la ultrafiltración polimérica es adecuada en absoluto.
5. Se está llevando a cabo una modernización de una planta ya existente y el módulo de sustitución debe ajustarse a la geometría del bastidor instalado, lo que limita los materiales disponibles a los que ofrece la gama de módulos compatibles.

Membrana de ultrafiltración de fibra hueca: PVDF frente a PES y modos de flujo

¿De dentro hacia fuera o de fuera hacia dentro? Depende de los sólidos del pienso

El modo de flujo determina dónde se acumulan los sólidos y cómo se eliminan, lo que a su vez determina el sistema de prefiltración que hay que instalar aguas arriba.

La asimetría en el fallo es más importante que la comparación de rendimiento. Un módulo «de dentro hacia fuera» que sufra un episodio de derivación del filtro puede perder capacidad de forma permanente en un solo turno. Un módulo de tipo «outside-in» que no se limpia lo suficiente pierde capacidad de forma gradual y, por lo general, se recupera con un régimen de limpieza corregido. Para un instituto de diseño que asume la responsabilidad del diseño, esa diferencia en la capacidad de recuperación tras un fallo tiene más valor que una pequeña diferencia en la densidad de empaquetamiento.

Adecuación del material y el modo a cuatro casos de alimentación

A diferencia del enfoque basado en catálogos, habitual entre los proveedores de módulos de membrana —en el que se asigna un número de modelo al caudal requerido y el material se adapta al que se utilice en esa línea de productos—, este procedimiento parte de la composición química de la alimentación y de la estrategia de limpieza, y adapta el módulo en función de ello. De este modo, se obtiene un pliego de condiciones más detallado y se reducen las rondas de aclaraciones.

La idea errónea que persiste en la mayoría de las revisiones de licitaciones: las clasificaciones del tamaño de los poros no son comparables

El tamaño de poro y el umbral de peso molecular se publican para casi todos los módulos de ultrafiltración del mercado, y los ingenieros suelen compararlos entre los distintos proveedores como si esas cifras tuvieran una definición común. Pero no es así.

Los tamaños nominales de poro en la ultrafiltración (UF) suelen indicarse en un rango que oscila aproximadamente entre 0,01 y 0,1 µm, pero el valor depende de la prueba de desafío utilizada para obtenerlo: qué partícula o macromolécula, a qué concentración, con qué umbral de rechazo y si la cifra es nominal o absoluta. Un tamaño nominal de 0,03 µm indicado por un fabricante y otro de 0,03 µm indicado por otro pueden corresponder a curvas de retención mediblemente diferentes.

La consecuencia para un documento de diseño es de carácter práctico. Si una especificación se redacta como “tamaño de poro ≤ 0,03 µm”, cualquier proveedor puede cumplirla sobre el papel. En su lugar, redacte el requisito como un rendimiento de retención: turbidez e índice SDI en la salida de la UF en las condiciones de alimentación especificadas, además de un método de ensayo de integridad y un criterio de superación. Esa versión se puede comprobar durante la puesta en servicio.

El mismo razonamiento se aplica al flujo de diseño. Un valor de flujo sin referencia de temperatura, sin límite de TMP y sin margen para las incrustaciones no es más que una cifra comercial. Es necesario especificar el flujo a temperatura de referencia, indicando la base de la corrección de temperatura.

Ocho campos que hay que rellenar en la solicitud de la ficha técnica de UF

Envía esta lista junto con la solicitud de información, en lugar de conformarte con una ficha general del catálogo. Así se acorta el proceso de evaluación y se pone de manifiesto qué proveedores disponen de datos de pruebas reales.

1. Material de la membrana, incluyendo si la modificación hidrofílica consiste en una mezcla o en un tratamiento superficial, y si es permanente o está sujeta a una pérdida gradual.
2. Modo de flujo y configuración: de dentro hacia fuera o de fuera hacia dentro, presurizado o sumergido, y el diámetro interior de la fibra en el caso de los módulos de flujo de dentro hacia fuera.
3. Valor nominal con los parámetros de ensayo indicados: especie de prueba, concentración y umbral de rechazo.
4. Caudal de diseño a temperatura de referencia, aplicando el método de corrección de temperatura y el margen por incrustaciones.
5. Presión de funcionamiento y presión transmembranaria máxima (TMP), además del límite de presión de retrolavado y la presión inversa transmembranaria máxima permitida.
6. Tolerancia química expresada como exposición acumulada: ppm-hora de cloro, rango de pH a la temperatura del CIP y temperatura máxima del CIP a nivel de módulo.
7. Dimensiones del módulo, superficie efectiva, tamaños de conexión y compatibilidad con el bastidor, si se trata de un recambio.
8. Protocolo CIP: productos químicos, secuencia, tiempo de contacto, frecuencia prevista en la figura de flujo y recuperación de flujo esperada tras cada limpieza.
9. Método de prueba de integridad y criterio de conformidad que el proveedor aceptará en el momento de la puesta en servicio.
10. Vida útil prevista de la membrana en las condiciones indicadas, y los fundamentos en los que se basa dicha estimación.

Los puntos 6, 8 y 10 están relacionados entre sí. No es posible evaluar un valor de vida útil de la membrana que no esté vinculado a un régimen de limpieza concreto ni a una exposición química específica, y tampoco es posible exigir su cumplimiento posteriormente.

Membrana de ultrafiltración de fibra hueca: PVDF frente a PES y modos de flujo

Membrana de ultrafiltración de fibra hueca Banott: alcance documentado y campos que se deben solicitar

El Banott Serie de membranas de ultrafiltración de fibra hueca Se ofrece en diversos materiales de membrana y modos de flujo, en lugar de una única configuración fija, lo que significa que la lógica de selección anterior se aplica directamente en la fase de consulta, sin verse limitada por una sola línea de productos. El posicionamiento operativo publicado es el de la filtración a baja presión para la eliminación de sólidos en suspensión, coloides y microorganismos, utilizada bien como etapa de purificación independiente, bien como pretratamiento previo a la ósmosis inversa (RO). Dentro del ámbito más amplio de Banott, el mismo proveedor también cubre Membranas de ósmosis inversa, Módulos EDI, Módulos MBR, y plantas en contenedores, de modo que una etapa de UF especificada aquí pueda integrarse en la línea de procesamiento posterior mediante una única interfaz técnica.

En el caso de un instituto de diseño, lo más práctico es enviar, junto con la solicitud, el análisis del agua de alimentación y los parámetros de calidad requeridos para el efluente de UF, además de los diez campos enumerados anteriormente. El enfoque de diseño declarado por Banott parte de los datos del influente y de la norma de efluente objetivo, en lugar de basarse en un número de modelo de catálogo, por lo que la ficha técnica facilitada en función de un agua de alimentación definida resulta más útil que una ficha genérica de la serie. Según la propia declaración publicada por Banott sobre su equipo de ingeniería de tratamiento de aguas, la experiencia del grupo en tecnología de separación por membranas de ultrafiltración y en aplicaciones de ingeniería abarca casi dos décadas; utilice esa persona de contacto del departamento de ingeniería en la fase de preventa, que es precisamente para lo que existe.

Cuándo deja de ser útil esta comparación

La selección del material y del modo de flujo reduce las opciones. Sin embargo, no determina tres aspectos que serán decisivos para el rendimiento real de la planta, y estos requieren un análisis por separado.

La reversibilidad de la incrustación en tu alimentación específica solo se determina mediante pruebas piloto. Una prueba piloto de tres semanas en la que se mida la recuperación del flujo tras cada CIP te aporta más información que cualquier comparación de fichas técnicas, ya que la cifra que importa no es el flujo del primer día, sino el flujo que mantiene el módulo tras veinte ciclos de limpieza.

La energía destinada a la aireación y al retrolavado en configuraciones «de fuera hacia dentro» debe incluirse en el cálculo de costes del modelo OPEX antes de seleccionar el módulo, no después. En las operaciones de reutilización, el aire de lavado puede suponer un gasto operativo mayor que el bombeo de alimentación.

Por último, la interfaz con la etapa de ósmosis inversa (RO) posterior establece una serie de requisitos que las fichas técnicas de la ultrafiltración (UF) rara vez abordan directamente: el valor objetivo de SDI en la entrada de la RO, el nivel residual admisible de oxidante y la forma de detectar un fallo en la integridad del sistema de UF antes de que llegue a los elementos de la RO. Esa interfaz, más que la elección del polímero, es normalmente el motivo por el que un tren UF-RO no rinde al máximo.

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Es el PVDF siempre la mejor opción para el agua de alimentación clorada?

R: Por lo general, es la opción predeterminada más segura en caso de exposición prolongada a oxidantes, pero lo que resulta decisivo es la clasificación acumulada en ppm-hora del proveedor y la definición de «fin de vida útil» que la sustenta, no el nombre del polímero. Un módulo de PES bien modificado, con una clasificación de exposición documentada, puede ser adecuado cuando la dosificación es intermitente y controlada.

P: ¿Puedo especificar el sistema «inside-out» para la reutilización del efluente secundario?

R: Se puede hacer, pero el riesgo se traslada a la prefiltración. Se necesitaría un filtro de malla fina adaptado al diámetro interior de la fibra, además de una estrategia para actuar en caso de que el filtro quedara sin efecto durante una avería. El sistema «de fuera hacia dentro» admite sólidos fibrosos sin esa dependencia, por lo que es más habitual en aplicaciones de reutilización.

P: ¿Cómo puedo comparar los valores de tamaño de poro de dos proveedores?

R: No se pueden comparar las cifras directamente a menos que ambas indiquen la misma base de ensayo. Pide a cada proveedor que te facilite la especie de prueba, la concentración y el umbral de rechazo en los que se basa la cifra y, a continuación, compáralas en función de los criterios de rendimiento en la salida: turbidez, SDI y el criterio de superación de la prueba de integridad.

P: ¿El modo de flujo influye en la forma en que se dibuja la etapa de ultrafiltración (UF) en la parte anterior del circuito?

R: Sí. El método «de dentro hacia fuera» requiere un filtro cuya abertura esté adaptada al diámetro interior de la fibra, y el esquema P&ID debe indicarlo. El método «de fuera hacia dentro» suele admitir un tamizado más grueso, pero añade un suministro de aire de limpieza, que aparece en el programa de aireación y en la lista de cargas eléctricas.

P: ¿Qué especificaciones de UF publica Banott y qué hay que solicitar?

R: La información publicada sobre la serie abarca la disponibilidad de materiales y modos de flujo, el funcionamiento a baja presión y la función del módulo, ya sea como sistema de purificación independiente o como pretratamiento para ósmosis inversa. El tamaño de poro o MWCO, el flujo de diseño, los modelos de los módulos y sus áreas efectivas, así como los precios, no se publican y se facilitan previa solicitud, en función de un análisis específico del agua de alimentación.

P: ¿Debe elegirse el material de UF antes o después de determinar las dimensiones de la etapa de ósmosis inversa?

R: Antes, en la mayoría de los casos. El requisito de salida de la UF viene determinado por el requisito de entrada de la RO, por lo que la etapa de RO define el objetivo que debe alcanzar la UF. Sin embargo, la estrategia de gestión del oxidante debe definirse de forma conjunta para ambas etapas, ya que las membranas de RO necesitan protección frente al cloro libre, independientemente de lo que tolere el material de la UF.