Que es corrosión La corrosión es el proceso de deterioro de los metales ocurrido por reacciones químicas y electroquímicas. El proceso de la corrosión lleva a los metales a su estado original. La reacción se produce a partir del área del metal llamada anódica, en ese caso el hierro F0 se pierde en la solución […]
Tratamiento del agua de calderas
Es uno de los más sofisticados químicamente, entender los fundamentos de la química del agua es muy importante para mantener estos equipos en buenas condiciones.
El diseño de la caldera determina la calidad que se requiere en el agua que alimenta estos equipos. Usualmente el gua de alimentación es previamente tratada para que cumpla con la calidad que se requiere.
El tratamiento de agua para calderas más adecuado depende del tipo y la cantidad de concentración de contaminantes encontrados en el agua de alimentación, así como de la calidad requerida en el proceso.
Parámetros para considerar en el agua de calderas
1. Depósitos:
Cuando la concentración de contaminantes en el agua es muy alta dejan de ser solubles y tienden a formar depósitos, particularmente incrustaciones sobre todo en áreas donde las temperaturas son altas como los tubos de una caldera.
Los componentes que más comúnmente forman depósitos en las Calders son: fosfato de calcio, carbonato de calcio (en boiler de baja presión), hidróxido de magnesio, silicato de magnesio y varias formas de oxido de hierro.
Entre más alta es la temperatura en la caldera los depósitos se van incrementando, teniendo como resultado una pobre transferencia de calor y fallas en la caldera.
2. Corrosión:
El tipo de corrosión más frecuente es la causada por el oxígeno y estos ataques por el oxígeno pueden estar presentes en prácticamente todo el proceso, desde el agua de alimentación hasta las líneas de retorno de condensado.
La corrosión por ataque de oxígeno es acelerada por las altas temperaturas y por un PH bajo. Por lo tanto, la mejor forma de prevenir la corrosión es eliminando el oxígeno en al agua de alimentación.
3. Arrastre:
El arrastre también llamado cebado es cualquier tipo de contaminante sólido, liquido o en forma de vapor presente en una caldera que es arrastrado por las burbujas o la espuma que se acumulan en la superficie del agua de la caldera (espumacion) y viajan con el vapor.
Mantener la concentración baja de solidos en el agua de caldera nos ayuda a prevenir la espumacion y el cebado, evitar altos niveles de agua y cargas excesivas en la caldera también ayudan.
Problemas relacionados con el agua en calderas.
Corrosión:
La corrosión en una caldera puede ser un problema serio ya que la alta presión y temperatura puede causar fallas muy rápido en los tubos y otras partes donde ha habido pérdidas de metal por corrosión provocando el debilitamiento del metal.
Los residuos de corrosión se acumulan causando problemas de depósitos. Existen varios tipos de corrosión que se presentan en las calderas.
Tipos de corrosión
Corrosión generalizada:
La corrosión generalizada es ocasionada por bajo pH en el sistema y se previene manteniendo niveles altos de alcalinidad y PH en al agua de caldera
Picaduras de oxígeno:
Son uno de los problemas más severos en calderas, se presentan en las superficies de los metales. La solubilidad del oxígeno en el agua disminuye al aumentar la temperatura. De tal manera que el nivel de oxígeno puede ser reducido precalentando el agua de alimentación de la caldera
Ataque de ácido carbónico:
La combinación de dióxido de carbono con el agua del condesado forma el ácido carbónico. El ácido carbónico baja el PH del condensado acelerando la corrosión generalizada en las tuberías y el tanque de condensado.
CO2 + H20 = H2CO3
Productos químicos para el tratamiento de agua para calderas
La mayor parte de corrosión en las calderas está relacionada con el oxígeno disuelto en el agua; por tal motivo los inhibidores de corrosión principalmente utilizados son secuestradores de oxígeno. Los inhibidores que forman películas de protección en la superficie son utilizados también en las mezclas de los productos de tratamiento de agua
La protección de las líneas de vapor y condensado del sistema se realiza por medio de productos químicos inhibidores, denominados aminas neutralizadoras. Estas neutralizan el ácido carbónico y elevan el PH del condensado. Generalmente se utilizan mezclas de tipo paquete con todos los productos mezclados en uno
Problemas de incrustación
La concentración de minerales en el agua de caldera debido a la producción de vapor puede provocar la formación de incrustaciones.
El incremento en la temperatura del agua reduce la solubilidad de los sólidos que son introducidos en el agua de alimentación del sistema de calderas, estos se precipitan en las superficies de intercambio de calor, principalmente en los tubos, formando incrustaciones.
La presencia de depósitos en las superficies de transferencia de calor afecta la función básica de una coladera.
Los depósitos en los tubos por el lado del agua ocasionarán un sobrecalentamiento de los tubos ocasionando subsecuentemente el debilitamiento del metal. Los metales de la caldera comienzan a perder fuerza rápidamente cuando la temperatura se incrementa por arriba de los 4800 C (8960 F).
En situaciones donde los depósitos no generan un aislamiento suficiente para causar el daño en los tubos, el efecto de aislamiento resulta en desperdicio de agua, aumentando los gastos de operación.
Los depósitos también pueden restringir la circulación de agua en los tubos, evitar un purgado efectivo, así como restringir el flujo de entrada de agua de alimentación.
La mayoría de las incrustaciones en una caldera están asociadas con dureza de calcio. El calcio puede reaccionar con diferentes aniones en el agua de caldera, pero las incrustaciones más comunes son las de carbonato de calcio, comúnmente conocido como sarro.
Control de incrustaciones en caldera
Un tratamiento externo del agua de alimentación de las calderas es utilizado para remover los minerales que forman incrustaciones, generalmente se utilizan suavizadores de agua. Estos minerales no pueden ser removidos al 100% del agua de alimentación por tal motivo inhibidores de incrustación son utilizados para controlar la formación de incrustaciones.
Los inhibidores de incrustación pueden trabajar de dos maneras básicas; tratamiento de pro-precipitacion, el cual permite al calcio precipitarse como un lodo suave en lugar de incrustación sólida y dura, y tratamiento de anti-presipitacion, el cual mantiene el calcio y los minerales en solución en el agua de caldera.
El carbonato de calcio puede ser precipitado como un lodo suave por medio del uso de agentes modificadores de cristal tales como acrilatos.
Si se introducen fosfatos en el gua de caldera, se forman fosfatos de calcio el cual es un lodo suave no adherente que es fácilmente removido por medio de las purgas. Cualquiera que sea la fuente de adición de fosfatos, el ion de ortofosfatos es requerido para la reacción con calcio para formar el lodo.
El uso de fosfonatos para mantener componentes que forman depósitos en solución, es otra manera de prevenir formación de incrustaciones en las calderas.
Los fosfonatos ha sido utilizados específicamente para la dispersión y la acción de secuestrar el fierro en las calderas y más recientemente para control general de incrustación.
Sin embargo, los fosfonatos tienen la tendencia de revertirse en ortofosfatos a altas temperaturas. Por tal motivo su uso ha tenido poca aceptación.
Purgas
Las purgas son la remoción de agua con alta concentración de sólidos y lodos de la caldera para reducir el nivel de solidos disueltos y solidos suspendidos.
Las purgas son el medio de control para mantener los ciclos de concentración apropiados de la caldera para asegurar que la potencial tendencia de incrustación este dentro de los limites controlables.
Las purgas son necesarias para remover el lodo acumulado en el fondo de la caldera y son realizadas automáticamente por el control de conductividad que se instalara en la caldera.
Las purgas automáticas son hechas en intervalos programados.
La frecuencia de las purgas puede variar de varias veces por día. Las purgas de intervalos cortos más frecuentes son más efectivas que las purgas de intervalos más largos y menos frecuentes. Una a tres veces por día 15 a 20 segundos representa un buen promedio de purga.
La cantidad de lodo generado es un factor predominante para la determinación del tiempo y la frecuencia de las purgas.
Las purgas continuas remueven agua de la superficie de la caldera y son utilizadas para controlar el nivel de sólidos disueltos en el agua de la caldera.
Además de los sólidos disueltos y sólidos suspendidos otros parámetros de operación pueden indicar el aumento en las purgas.
Si los niveles de alcalinidad son muy altos, o las concentraciones de sílice y fierro exceden los límites permisibles, el incremento de purgas continuas es necesario.
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