Definicion
Indice que mide el potencial de ensuciamiento del agua por particulas coloidales. Se determina filtrando agua a traves de un filtro de 0.45 µm. Las membranas de osmosis inversa requieren SDI menor a 5, idealmente menor a 3. Watersy diseña pretratamientos para lograr estos valores.
¿Que es el SDI?
Desarrollado por ASTM (metodo D4189), el SDI cuantifica la rapidez con la que particulas coloidales y sedimentos pueden tapar los poros de un filtro de membrana de 0.45 micrones bajo condiciones estandarizadas. Un SDI alto indica que el agua contiene particulas que rapidamente taponaran la membrana de RO, reduciendo el flujo y aumentando la presion diferencial.
El SDI es el parametro de calidad de agua más critico para pretratamiento de RO. Fabricantes de membranas como DuPont FilmTec y Hydranautics especifican que el SDI debe ser menor a 5 (preferiblemente menor a 3) para garantizar la operacion confiable y vida util esperada de las membranas.
Procedimiento de medicion del SDI
Procedimiento paso a paso:
1. Instalar membrana nueva de 0.45 µm en portafiltro 2. Aplicar presion de 2.1 bar (30 psi) con nitrogeno o aire comprimido 3. Medir tiempo (t₀) para recolectar los primeros 500 ml 4. Continuar filtrando durante 5, 10 o 15 minutos (tiempo total T) 5. Medir tiempo (tT) para recolectar 500 ml finales 6. Calcular SDI usando la formula:
SDI = (1 - t₀/tT) × 100 / T
Donde: - t₀ = tiempo inicial para 500 ml - tT = tiempo final para 500 ml - T = tiempo total de prueba (5, 10 o 15 min)
Interpretacion: - SDI₁₅ < 3: Excelente, ideal para RO - SDI₁₅ 3-5: Aceptable con precaucion - SDI₁₅ > 5: Inaceptable, requiere mejora de pretratamiento - SDI₁₅ > 6: Alto riesgo, no operar RO
El subindice indica el tiempo de prueba (ej: SDI₁₅ = test de 15 minutos). SDI₁₅ es el estandar industrial.
Factores que afectan el SDI
Materia organica: Acidos humicos, fulvicos, polisacaridos y proteinas que forman agregados coloidales.
Microorganismos: Bacterias, algas y protozoos contribuyen directamente al SDI y sus productos metabolicos (EPS - exopolisacaridos) forman matriz que atrapa otras particulas.
Oxidacion de metales: Hierro y manganeso disueltos que se oxidan y precipitan como particulas coloidales.
Temperatura: El SDI puede variar con temperatura. Aguas frias (< 15°C) tienden a tener SDI menor que aguas calientes con la misma carga de particulas.
Variabilidad estacional: Florecimientos algales, tormentas, lluvias intensas pueden elevar drasticamente el SDI en aguas superficiales.
Fallas de pretratamiento: Breakthrough de filtros, backwash inadecuado, o dosificacion incorrecta de coagulantes.
Un SDI consistentemente bajo requiere pretratamiento bien diseñado y operado. Watersy diseña pretratamientos garantizando SDI < 3 para maxima proteccion de membranas.
SDI vs otros parametros de calidad
SDI vs MFI (Modified Fouling Index): MFI es una prueba similar pero más larga (30 minutos) que proporciona informacion sobre el mecanismo de taponamiento. MFI es más reproducible que SDI pero requiere más tiempo. MFI < 2 sec/L² es aceptable.
SDI y ultrafiltracion: Agua tratada con UF (ultrafiltracion) consistentemente tiene SDI < 2, frecuentemente < 1. Esto es una ventaja principal de UF sobre pretratamiento convencional.
Limitaciones del SDI: - No detecta biofouling potencial - No mide scaling potencial - Puede subestimar fouling en aguas con alta carga organica - Variabilidad entre operadores y equipos
A pesar de limitaciones, SDI sigue siendo el test estandar industrial por su simplicidad, rapidez y bajo costo. Es medicion obligatoria diaria en todas las plantas RO comerciales.
Criterios de calidad de agua segun SDI
| SDI₁₅ | Calidad | Accion requerida | Riesgo para membranas |
|---|---|---|---|
| < 1 | Excelente | Ninguna | Minimo |
| 1 - 2 | Muy buena | Monitoreo regular | Muy bajo |
| 2 - 3 | Buena | Monitoreo frecuente | Bajo |
| 3 - 4 | Marginal | Investigar causa, mejorar pretratamiento | Moderado |
| 4 - 5 | Pobre | Accion correctiva inmediata | Alto |
| > 5 | Inaceptable | NO operar RO hasta corregir | Muy alto |
| > 6.5 | Critico | Falla inminente si opera | Extremo |
SDI tipico segun fuente de agua (sin pretratamiento)
| Fuente de agua | SDI tipico | Pretratamiento minimo requerido |
|---|---|---|
| Agua subterranea profunda | 1 - 3 | Cartucho 5µm |
| Agua de pozo salobre | 2 - 5 | Multimedia + cartucho |
| Agua de rio | 5 - 15 | Coagulacion + multimedia + UF |
| Agua de lago/embalse | 3 - 10 | Multimedia + carbon + cartucho |
| Agua de mar (captacion abierta) | 3 - 8 | UF o multimedia avanzado |
| Agua de mar (pozo playero) | 2 - 5 | Multimedia + cartucho |
| Efluente municipal terciario | 3 - 7 | UF + cartucho |
Efectividad de tecnologias para reduccion de SDI
| Tecnologia | SDI entrada | SDI salida | Eficiencia | Costo relativo |
|---|---|---|---|---|
| Filtro cartucho 5µm | 3 - 5 | 2.5 - 4 | Limitada | Muy bajo |
| Multimedia estandar | 8 - 12 | 3 - 5 | Media | Bajo |
| Multimedia optimizado | 8 - 12 | 2 - 4 | Buena | Bajo-Medio |
| Microfiltracion | 5 - 10 | 1 - 2 | Muy buena | Medio |
| Ultrafiltracion | 5 - 15 | < 1 | Excelente | Medio-Alto |
| DAF + multimedia | 10 - 20 | 2 - 3 | Muy buena | Alto |
Bibliografia
- [1] (2020). ASTM D4189-14: Standard Test Method for Silt Density Index (SDI) of Water. ASTM International.
- [2] (1980). The modified fouling index, a method of determining the fouling characteristics of water. Desalination, 32 137-148. DOI: 10.1016/S0011-9164(00)86014-2
- [3] (2008). The sensitivity of SDI analysis: from RO feed water to raw water. Desalination, 222 (1-3), 17-23. DOI: 10.1016/j.desal.2007.01.125