17:12 A produção de água de alta pureza pode tornar-se dispendiosa quando uma instalação depende da regeneração química, de manutenção frequente e de um desempenho instável do equipamento. Escolher um módulo EDI baseando-se apenas no seu preço de aquisição também pode acarretar custos inesperados. Uma abordagem mais adequada consiste em avaliar o sistema na sua totalidade e o seu desempenho operacional a longo prazo.
O tratamento de água por eletrodeionização oferece uma forma contínua de produzir água de elevada pureza a partir de permeado de osmose inversa (RO) adequado. Para determinar se um sistema de EDI constitui um bom investimento, os compradores devem comparar o seu custo de capital, o consumo de eletricidade, os requisitos de pré-tratamento, as despesas de manutenção, os riscos de tempo de inatividade e o custo total por metro cúbico de água produzida.
Tratamento de água por eletrodeionização: custos do módulo EDI, consumo de energia e desempenho ao longo do ciclo de vida
Ao selecionar o equipamento para um sistema industrial de purificação de água, o orçamento inicial é apenas uma parte do investimento. Uma unidade de baixo custo pode exigir mais eletricidade, manutenção frequente ou peças de substituição dispendiosas. Por outro lado, um investimento inicial mais elevado pode proporcionar uma melhor eficiência operacional e uma produção de água mais estável ao longo do tempo.
Isto é particularmente importante para os setores que necessitam de água de alta pureza de forma contínua. Os fabricantes de semicondutores, as empresas farmacêuticas, as centrais elétricas e as fábricas químicas nem sempre podem interromper a produção quando os seus equipamentos de purificação de água necessitam de manutenção. Mesmo uma breve interrupção pode afetar os calendários de produção e a qualidade dos produtos.
A eletrodeionização constitui uma alternativa à troca iônica convencional, utilizando eletricidade para permitir a regeneração contínua da resina. Normalmente, evita a regeneração rotineira com ácido e soda cáustica exigida pelos sistemas tradicionais de leito misto. No entanto, continua a consumir energia elétrica e requer um pré-tratamento adequado, monitorização e manutenção periódica.
Para os responsáveis pelos projetos, a questão certa não é simplesmente quanto custa um módulo EDI. Trata-se de saber quanto custará o sistema completo para garantir a qualidade da água exigida ao longo de toda a sua vida útil prevista.
O investimento total pode ser dividido em duas categorias principais:
Ambas as categorias são importantes. Um sistema de EDI com um preço de aquisição competitivo pode, ainda assim, apresentar um custo elevado ao longo do ciclo de vida se o sistema de RO a montante tiver um desempenho insatisfatório ou se as condições de funcionamento não forem devidamente controladas.
O custo de um sistema EDI depende da sua capacidade, configuração, qualidade da água do produto exigida, nível de automatização e condições de instalação.
Um sistema completo de eletrodeionização inclui, normalmente, mais do que apenas o próprio módulo EDI. Os compradores devem analisar todo o âmbito do equipamento antes de compararem as propostas dos fornecedores.
| Componente de custo | Âmbito típico | Considerações relativas aos custos |
|---|---|---|
| Módulo EDI | Conjunto de membrana e resina | Capacidade, modelo e fabricante |
| Fonte de alimentação de corrente contínua | Energia elétrica e regulação | Potência nominal e rendimento |
| Bombas | Bombagem de alimentação e de circulação | Caudal, pressão e potência do motor |
| Instrumentos | Caudal, pressão, condutividade, resistividade | Requisitos de monitorização e controlo |
| Tubagens e válvulas | Linhas de rações, produtos e concentrados | Materiais e normas de ligação |
| Armário de controlo | PLC, HMI, proteção elétrica | Complexidade da automatização |
| Estrutura de suporte | Suportes para plataformas deslizantes e equipamentos | Materiais e dimensões |
| Engenharia | Concepção e documentação técnica | Complexidade do projeto |
| Instalação | Ligações mecânicas e elétricas | Condições do local |
| Colocação em funcionamento | Teste e apoio à entrada em funcionamento | Âmbito dos serviços prestados pelos fornecedores |
Um erro comum nas compras é comparar o preço de um módulo EDI com o orçamento de um conjunto completo de EDI.
Estes não são produtos equivalentes.
Um módulo individual assegura a função principal de desionização. Um conjunto completo pode ainda incluir bombas, válvulas, instrumentos, uma fonte de alimentação, tubagem, componentes elétricos e controlos automáticos.
Para os empreiteiros de EPC, é importante confirmar se o orçamento inclui:
Uma comparação clara do âmbito do projeto ajuda a evitar despesas inesperadas durante a execução do projeto.
A eletricidade é um dos principais custos operacionais de uma instalação de EDI. O valor depende da carga elétrica, do caudal de água, da qualidade da matéria-prima, da taxa de recuperação e da pureza exigida para o produto.
O módulo EDI utiliza corrente contínua para fazer passar iões indesejados através de membranas seletivas. A carga elétrica é influenciada pela carga iónica que entra no módulo e pelas condições de funcionamento necessárias para atingir a qualidade pretendida do produto.
A potência elétrica de um circuito de corrente contínua pode ser calculada utilizando:
Potência (kW) = Tensão (V) × Corrente (A) ÷ 1 000
Para estimar o consumo específico de energia:
Energia específica (kWh/m³) = Potência elétrica (kW) ÷ Caudal de água do produto (m³/h)
Por exemplo, uma instalação EDI ilustrativa que funcione com uma carga elétrica de 3 kW e produza 10 m³/h de água tratada teria um consumo elétrico específico de:
3 ÷ 10 = 0,30 kWh/m³.
Este é um exemplo de cálculo, não um valor de desempenho garantido para qualquer módulo EDI específico.
Assim que se conhecer o consumo específico de energia, os compradores podem estimar as despesas anuais com a eletricidade.
Custo anual da eletricidade = Energia específica × Produção diária × Dias de funcionamento × Tarifa de eletricidade
O cálculo deve basear-se em dados operacionais reais, sempre que possível.
Para um sistema completo de purificação de água RO-EDI, os engenheiros devem também ter em conta o consumo de eletricidade por parte de:
É importante distinguir o consumo de eletricidade da fase de EDI da energia total necessária para produzir água de alta pureza.
Tratamento de água por eletrodeionização: custos do módulo EDI, consumo de energia e desempenho ao longo do ciclo de vida
O desempenho de uma unidade de EDI depende em grande medida da qualidade da água que lhe é fornecida.
Na maioria das aplicações industriais, o EDI recebe o permeado de um sistema de osmose inversa, em vez de água de fonte não tratada. A osmose inversa remove a maior parte dos sais dissolvidos antes de a água entrar na fase de EDI.
Se o sistema de osmose inversa (RO) apresentar um desempenho insatisfatório, o módulo EDI poderá receber uma carga iónica superior à prevista. Tal pode aumentar o consumo de energia, reduzir a qualidade da água produzida e aumentar o risco de formação de incrustações.
| Parâmetro | Efeito potencial no EDI | Considerações de conceção |
|---|---|---|
| Condutividade | Maior carga iónica | Verificar a rejeição da osmose inversa e a estabilidade da alimentação |
| Dureza | Depósitos minerais | Assegurar um pré-tratamento adequado |
| CO₂ | Carga adicional de aniões | Avaliar os requisitos de desgaseificação |
| Sílica | Escalabilidade e diminuição do desempenho | Verificar a concentração de sílica |
| Cloro | Possíveis danos materiais | Confirmar a eficácia da decloração |
| Índice | Contaminação orgânica | Avaliar a filtração a montante |
| Temperatura | Alterações no desempenho operacional | Manter o intervalo aprovado |
O dióxido de carbono merece uma atenção especial. As membranas de osmose inversa (RO) podem permitir que o CO₂ dissolvido passe para o permeado, dependendo das condições de alimentação e da configuração do sistema. Uma vez que entra no módulo EDI, pode aumentar a carga iónica.
Uma unidade de descarbonatação ou um desgaseificador de membrana pode, por isso, revelar-se útil em algumas aplicações.
Um bom pré-tratamento não é apenas uma despesa adicional. Pode proteger o módulo EDI, garantir um funcionamento estável e reduzir custos inesperados com limpeza ou substituição.
Um comboio devidamente concebido pode incluir:
A configuração correta depende da água de origem, do nível de pureza exigido e das condições de produção.
Para os compradores, o passo mais importante é avaliar todo o processo de tratamento, em vez de adquirir um módulo EDI sem confirmar os seus requisitos em termos de água de alimentação.
Tanto a troca iônica em leito misto convencional como a EDI podem produzir água desionizada, mas os seus custos operacionais têm origens diferentes.
Um sistema de leito misto requer normalmente uma regeneração química periódica. Isto envolve o uso de ácidos e álcalis, o armazenamento de produtos químicos, a manipulação por parte dos operadores e a gestão das águas residuais.
O EDI utiliza energia elétrica para permitir a regeneração contínua da sua resina de troca iônica. Desta forma, evita-se a regeneração química de rotina durante o funcionamento normal.
| Fator de custo | EDI | Leito misto convencional |
|---|---|---|
| Custo inicial do equipamento | Depende da configuração do módulo e do skid | Depende dos recipientes e da disposição da resina |
| Eletricidade | Necessário para o processo de corrente contínua | Normalmente mais baixo no próprio recipiente de desionização |
| Produtos químicos para regeneração | Sem produtos químicos para a regeneração de resina de rotina | Ácidos e substâncias cáusticas frequentemente necessários |
| Armazenamento de produtos químicos | Normalmente com desconto | Frequentemente exigido |
| Águas residuais de regeneração | Ausência de fluxo de resíduos de regeneração de rotina | Requer gestão |
| Trabalho | É possível o funcionamento automático contínuo | Trabalhos adicionais de regeneração |
| Manutenção | Módulo, instrumentos e equipamento a montante | Resina, válvulas, recipientes e equipamento de regeneração |
| Modo de produção | Contínuo | Pode ser necessário recorrer a ciclos de regeneração ou a leitos redundantes |
Um estudo em escala de laboratório publicado na revista «Desalination» avaliou um sistema de RO-EDI para água de alimentação de caldeiras de alta pressão.
De acordo com esse teste específico, o custo de produção de água comunicado foi de aproximadamente US$0,53/m³, em comparação com US$0,66/m³ para os leitos de troca iônica existentes.
Os investigadores identificaram também a eletricidade e a substituição das membranas como custos operacionais importantes.
Estes valores são resultados de estudos históricos e não constituem cotações comerciais atuais nem poupanças garantidas. A rentabilidade real do projeto depende da capacidade, dos preços locais da eletricidade, dos custos dos produtos químicos, da qualidade da água, da configuração do equipamento e das horas de funcionamento.
O EDI não é, por si só, a melhor opção para todas as instalações.
Um sistema de leito misto pode continuar a ser adequado quando:
A decisão certa resulta da comparação do custo total do ciclo de vida, tendo em conta as mesmas condições de qualidade da água e de produção.
Uma instalação EDI não requer regeneração rotineira da resina com ácido e soda cáustica, mas necessita, ainda assim, de inspeção e manutenção regulares.
O módulo funciona de forma contínua em condições elétricas e hidráulicas controladas. A má qualidade da alimentação, um caudal instável, um equilíbrio de pressão incorreto ou a formação de incrustações podem reduzir o desempenho.
| Componente | Foco na manutenção |
|---|---|
| Módulo EDI | Qualidade do produto e desempenho operacional |
| Fonte de alimentação de corrente contínua | Tensão, corrente e estado elétrico |
| Bombas | Ruído, vibração, vedantes e pressão |
| Medidores de caudal | Precisão e calibração |
| Medidores de condutividade | Precisão da medição |
| Válvulas | Fugas e condições de funcionamento |
| Armário de controlo | Proteção elétrica e alarmes |
| Sistema de osmose inversa a montante | Qualidade do permeado e estado da membrana |
A melhor forma de prolongar a vida útil do equipamento é manter condições de alimentação estáveis e seguir as instruções de funcionamento do fabricante do módulo.
Os operadores devem registar:
Uma alteração nestes parâmetros pode indicar um problema em desenvolvimento.
Por exemplo, uma redução gradual da resistividade do produto pode indicar um aumento da carga iónica, condições de alimentação inadequadas ou um problema de desempenho do módulo.
O fornecedor deve indicar procedimentos de limpeza claros, recomendações de substituição, intervalos de inspeção e peças sobressalentes compatíveis.
Evite partir do princípio de que todos os módulos EDI têm o mesmo intervalo de substituição. A vida útil prevista depende do design, das condições de funcionamento, da qualidade da matéria-prima e das práticas de manutenção.
Para os compradores industriais, o indicador financeiro mais útil é, muitas vezes, o custo de produção de um metro cúbico de água que cumpra as especificações de qualidade exigidas.
Isto facilita a comparação entre diferentes fornecedores e tecnologias de tratamento.
Um modelo básico de custos do ciclo de vida é o seguinte:
Custo total do ciclo de vida = CAPEX inicial + OPEX acumulado + Custos de substituição + Custos de inatividade
Para uma comparação mais útil, o custo por metro cúbico pode ser calculado da seguinte forma:
Custo unitário da água = Custo total do ciclo de vida ÷ Total de água de produto qualificada produzida
A palavra qualificado É importante. A água que não cumpra as especificações de qualidade exigidas não deve ser considerada água potável.
As despesas operacionais anuais podem incluir:
Considere uma instalação industrial que necessita de água de alta pureza de forma contínua.
Em vez de partir do princípio de que a proposta mais barata oferece a melhor relação qualidade-preço, a equipa de aquisições pode comparar os três sistemas propostos utilizando as mesmas condições de funcionamento.
| Critério de avaliação | Fornecedor A | Fornecedor B | Fornecedor C |
|---|---|---|---|
| Investimento inicial | Valor cotado | Valor cotado | Valor cotado |
| Consumo de energia do EDI | Dados verificados | Dados verificados | Dados verificados |
| Procura de energia na RO | Dados verificados | Dados verificados | Dados verificados |
| Consumo de produtos químicos | Estimativa anual | Estimativa anual | Estimativa anual |
| Manutenção | Estimativa anual | Estimativa anual | Estimativa anual |
| Substituição do módulo | Estimativa do fabricante | Estimativa do fabricante | Estimativa do fabricante |
| Qualidade da água garantida | Objetivo definido | Objetivo definido | Objetivo definido |
| Produção anual certificada | Calculado | Calculado | Calculado |
Trata-se de um quadro de avaliação, não de preços reais do projeto Banott nem de orçamentos de fornecedores.
A comparação deve basear-se nos mesmos valores relativos à produção anual, à qualidade da água, à tarifa de eletricidade, ao horário de funcionamento e ao período financeiro.
Deve também incluir o custo do tempo de inatividade e da água rejeitada. Um sistema que produza mais água fora das especificações pode ter um preço de equipamento mais baixo, mas um custo real por metro cúbico mais elevado.
A dimensão de um sistema EDI tem impacto tanto no investimento inicial como nas despesas operacionais a longo prazo.
Uma unidade subdimensionada pode ter dificuldade em satisfazer a procura de água em períodos de pico. Uma unidade sobredimensionada pode aumentar os custos de investimento e funcionar de forma ineficiente em condições de baixa carga, caso não tenha sido concebida para um funcionamento com gama de regulação adequada.
Os engenheiros devem avaliar:
Uma configuração com um único módulo pode ser adequada para instalações de menor dimensão com uma procura de água estável.
Os projetos de maior dimensão podem utilizar várias unidades EDI em paralelo para aumentar a capacidade de produção ou garantir flexibilidade na manutenção.
Uma conceção modular também pode facilitar futuras ampliações, desde que a tubagem, o fornecimento elétrico, os controlos e o sistema de osmose inversa (RO) a montante tenham sido concebidos em conformidade.
A integração entre o PLC e o SCADA pode ajudar os operadores a monitorizar parâmetros importantes e a identificar condições de funcionamento anormais.
Um sistema de controlo bem concebido pode incluir:
No caso de instalações que funcionam de forma contínua, uma automação fiável pode reduzir o trabalho manual e ajudar a evitar interrupções dispendiosas.
A promoção da adoção da EDI em sistemas de água industriais deve, por conseguinte, centrar-se no valor operacional mensurável e não apenas na alegação de que a tecnologia não utiliza produtos químicos.
Tratamento de água por eletrodeionização: custos do módulo EDI, consumo de energia e desempenho ao longo do ciclo de vida
Uma boa decisão de compra começa com uma especificação técnica clara.
Antes de solicitarem orçamentos, os compradores devem preparar a análise da água de alimentação, a capacidade necessária, a qualidade da água tratada e o calendário de funcionamento previsto.
A lista de verificação que se segue pode ajudar os empreiteiros EPC, os integradores de sistemas e as equipas de aquisições industriais a comparar fornecedores.
| Artigo | Informações a solicitar |
|---|---|
| Modelo de módulo | Modelo exato do fabricante |
| Capacidade nominal | Fluxo do produto em condições definidas |
| Necessidades alimentares | Condutividade, dureza, CO₂, sílica e TOC |
| Qualidade do produto | Resistividade ou condutividade garantida |
| Taxa de recuperação | Condições de funcionamento definidas |
| Consumo de energia | Tensão, corrente e potência |
| Dados hidráulicos | Fluxo de ração, produto e concentrado |
| Requisitos de pressão | Limites de pressão de entrada e diferencial |
| Dimensões | Espaço livre para instalação e manutenção |
| Materiais | Membrana, resina, caixa e ligações |
| Manutenção | Procedimentos de limpeza e inspeção |
| Substituição | Disponibilidade de peças sobressalentes e módulos |
| Automação | Requisitos relativos a PLC, HMI e comunicações |
Um fornecedor profissional deve ser capaz de explicar os pressupostos de conceção subjacentes ao seu orçamento.
Para os distribuidores internacionais e as empresas contratadas para a execução de projetos (EPC), isto é especialmente importante, uma vez que a compatibilidade dos equipamentos, a documentação técnica, a embalagem para exportação, o apoio à instalação e as peças sobressalentes podem afetar o custo total do projeto.
O EDI revela-se particularmente interessante quando uma instalação necessita de água de alta pureza de forma contínua e pretende reduzir a carga operacional associada à regeneração química convencional.
Pode ser uma excelente opção para:
No entanto, o seu valor económico depende do sistema completo de produção de água.
Um módulo EDI não consegue compensar a má qualidade do permeado da osmose inversa. Nem consegue eliminar todas as necessidades de produtos químicos na estação de tratamento de água a montante.
A solução mais fiável combina um pré-tratamento adequado, membranas de osmose inversa (RO) adequadas, módulos EDI com dimensões corretas, instrumentos precisos, controlos automáticos e um plano de manutenção baseado nas condições reais de funcionamento.
Na Banott, compreendemos que os compradores industriais precisam de mais do que uma membrana ou um módulo isolado. Precisam de equipamento que se adapte ao projeto, que tenha um desempenho consistente e que possa ser integrado num sistema completo de produção de água.
Na qualidade de fabricante e prestador de serviços de tratamento de água com enfoque na engenharia, oferecemos:
Trabalhamos com empreiteiros EPC, empresas de engenharia de tratamento de água, proprietários de instalações industriais, integradores de sistemas e distribuidores internacionais.
O nosso objetivo é ajudar os clientes a escolher uma configuração adequada com base nas condições reais da água de alimentação, nos requisitos de qualidade do produto, na capacidade de produção e nos custos operacionais.
Explore a nossa Sistemas de Tratamento de Água EDI e Serviços de Engenharia e Integração de Sistemas para saber mais.
O investimento inicial pode ser superior ou inferior, dependendo da configuração do equipamento e da dimensão do projeto. No entanto, o EDI pode reduzir as despesas a longo prazo associadas à regeneração de ácidos e álcalis, ao manuseamento de produtos químicos e às águas residuais de regeneração. Uma comparação dos custos ao longo do ciclo de vida é mais útil do que a simples comparação dos preços dos equipamentos.
O consumo de eletricidade depende da carga iónica da água de alimentação, do caudal do produto, da pureza exigida, da taxa de recuperação e do design do módulo. Os compradores devem solicitar dados reais relativos ao consumo de energia nas condições de funcionamento propostas, em vez de se basearem numa estimativa geral do setor.
Não necessariamente. Os requisitos de limpeza dependem do design do módulo e das condições de funcionamento. Embora o EDI evite a regeneração química de rotina da resina, a limpeza pode ainda ser necessária caso ocorram incrustações, obstruções ou contaminação.
Não existe uma vida útil única que se aplique a todos os módulos EDI. A qualidade da água de alimentação, as condições de funcionamento, a manutenção e o projeto do fabricante são fatores que influenciam a vida útil. Os compradores devem solicitar ao fabricante o intervalo de manutenção previsto e os critérios de substituição.
Sim. O funcionamento contínuo é uma das principais vantagens da eletrodeionização. Quando a água de alimentação, as condições elétricas e o caudal hidráulico se mantêm dentro dos limites operacionais indicados pelo fabricante, o sistema pode produzir água desionizada de forma contínua.
Os compradores devem fornecer os dados relativos ao caudal do produto, à análise da água de alimentação, à resistividade pretendida, às horas de funcionamento, às condições de instalação e aos requisitos de automatização. Estas informações permitem ao fabricante avaliar a capacidade do módulo e a configuração completa do sistema.
Planning an industrial high-purity water project?
Send Banott your required water capacity, source-water analysis, target resistivity, and project location. Our team can help evaluate the suitable RO and EDI configuration, review technical requirements, and prepare a customized equipment proposal.
Explore a área de inspeção pré-expedição das membranas UF da Banott, incluindo ligações dos módulos, monitorização do caudal, manómetros e controlos de qualidade na fábrica.
Descubra os módulos de membrana de UF de fibra oca já prontos da Banott, com caixas cilíndricas, designs das tampas das extremidades, revestimento protetor e detalhes de produção em fábrica.
