La destilación súbita multietapa —MSF, por sus siglas en inglés— fue durante décadas la tecnología dominante en desalación de agua de mar, sobre todo en instalaciones de gran capacidad asociadas a plantas de generación eléctrica. Hoy la ósmosis inversa ha tomado ese lugar en las instalaciones nuevas, pero la MSF sigue en servicio en un número considerable de plantas y conserva ventajas en situaciones concretas.
De dónde viene
Los primeros evaporadores para producir agua destilada a partir de agua de mar aparecieron en los buques de vapor, que necesitaban agua de calidad para sus calderas. De ahí el proceso pasó a instalaciones en tierra, en regiones con escasez estructural de agua dulce y con energía térmica disponible.
La ósmosis inversa empezó a emplearse en desalación a partir de los años sesenta, pero durante mucho tiempo las plantas térmicas siguieron produciendo la mayor parte del agua desalada del mundo. Esa relación se ha invertido con la mejora del consumo específico de las membranas y de los sistemas de recuperación de energía.
Cómo funciona
El proceso se basa en un principio sencillo: si se introduce agua caliente en una cámara a presión inferior a la de saturación correspondiente a su temperatura, una fracción del agua se evapora de forma instantánea. De ahí lo de evaporación súbita, o flash.
La instalación es un recipiente a presión dividido en etapas sucesivas, cada una a presión y temperatura menores que la anterior. El recorrido del agua es el siguiente:
- Precalentamiento. El agua de mar circula por los haces de tubos que atraviesan todas las etapas, en sentido contrario al del flujo principal. En ese recorrido cumple dos funciones: condensa el vapor generado en cada etapa y, al hacerlo, se va calentando.
- Calentador de salmuera. El agua ya precalentada pasa por un intercambiador alimentado con vapor, que eleva su temperatura hasta el valor máximo de operación. Ese máximo se limita deliberadamente para controlar la formación de incrustaciones.
- Evaporación por etapas. La salmuera entra en la primera etapa, donde parte se evapora de forma súbita al encontrar una presión inferior. El vapor asciende, condensa sobre los tubos fríos y se recoge en bandejas. La salmuera restante pasa a la etapa siguiente, a presión aún menor, y el proceso se repite.
- Recogida. El destilado acumulado en las bandejas se conduce a los depósitos de producto; la salmuera final se envía al vertido. Un salinómetro en la salida vigila la conductividad y desvía el producto si supera el límite establecido.
Ventajas que conserva
- Coste de explotación bajo cuando hay calor residual. Es su ventaja decisiva. Si el vapor procede de un proceso industrial o de una central de generación, la energía deja de ser un coste y pasa a ser un aprovechamiento.
- Menor exigencia sobre la calidad del agua de captación. No depende de membranas sensibles al ensuciamiento, por lo que su pretratamiento es más sencillo que el de una planta de ósmosis inversa.
- Agua producida de muy baja salinidad, adecuada directamente para usos que exigen agua desmineralizada.
Los puntos críticos
El arrastre de gotas
Al evaporarse de forma súbita, el vapor arrastra microgotas de salmuera. Si esas gotas llegan a los tubos de condensación, contaminan el destilado y forman incrustaciones sobre la superficie exterior de los tubos.
Los separadores de gotas —demisters— retienen ese arrastre antes de que el vapor alcance el haz de condensación. Su funcionamiento correcto condiciona directamente la calidad del producto.
La pérdida de carga en el separador
El paso del vapor por el separador produce una caída de presión y, con ella, un descenso de temperatura. Aunque ese descenso sea pequeño, reduce el salto térmico disponible en la condensación y obliga a aumentar la superficie de intercambio.
Como los haces de tubos representan una parte importante de la inversión, la elección del tipo de separador —pérdida de carga, densidad, eficacia de separación— tiene efecto directo sobre el coste de la instalación.
Las incrustaciones
La temperatura máxima de operación se limita para controlar la precipitación de sales sobre las superficies de intercambio. Subirla mejoraría el rendimiento del proceso, pero acelera la formación de incrustaciones y las paradas de limpieza.
Dónde encaja hoy
La MSF sigue teniendo sentido allí donde hay calor residual disponible y capacidad de gran tamaño, típicamente en cogeneración con plantas de generación eléctrica. Fuera de ese escenario, el menor consumo energético de la ósmosis inversa ha desplazado a la destilación térmica en las instalaciones nuevas.
La elección entre una y otra se decide con los datos del proyecto: agua de captación, caudal, uso final y, sobre todo, qué energía está disponible en el emplazamiento.
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