MANUAL DE ANALISIS DE AGUA HACHHACH COMPANY LOVELAND, COLORADO, EE.UU 2000CAPITULO 2. ANALISIS DEL PROCESO 2.1 Generalidades sobre el control del proceso.2.1.1 Agua sin tratar Las impurezas del agua varan segn la fuente de suministro. Las aguas superficiales generalmente presentan alto contenido de sedimento y oxigeno disuelto, pero bajo contenido de dureza y slidos disueltos. Las aguas subterrneas a menudo presentan alto contenido de dixido de carbono, dureza y slidos totalmente disueltos, pero bajo contenido de slidos en suspensin.Independientemente del proceso de tratamiento general utilizado para eliminar las impurezas, los primeros pasos por lo general son la coagulacin y la clarificacin.La combinacin de un coagulante, tal como el alumbre y un refuerzo de coagulante producen un flujo denso para atrapar los slidos en suspensin y hace que se asienten. En la mayora de las aplicaciones, es necesario un pretratamiento con un oxidante fuerte (generalmente cloro) para destruir los contaminantes microbiolgicos y materiales oxidantes que puedan producir problemas en el gusto u olor. Resulta mejor mantener los niveles adecuados del mediante analizadores automticos unidos a los sistemas de alimentacin qumica.La dureza, el ph y la turbidez del agua sin tratar y tratada en forma qumica tambin deben controlarse cuidadosamente para verificar la eficiencia del tratamiento. A menudo la turbidez del agua sin tratar se monitorea con un instrumento de amplio rango para asegurar la dosis correcta de los productos qumicos de coagulacin. Los monitoreos que midan ph permitirn controlar el agregado de cal o acido, mientras que el monitoreo de la dureza en la entrada de agua sin tratar indicara los requisitos para suavisar el agua.Los instrumentos de proceso de Hach brindan proteccin permanente contra los desequilibrios de la calidad del agua.

2.2 Aplicaciones 2.2.1 Agua filtrada y aguas residuales2.2.1.1 Agua filtradaLa turbidez es un parmetro de control importante durante el proceso de filtracin. Por ejemplo, una operacin crtica es el retrolavado, en la cual se limpian los filtros sucios bombeando grandes volmenes de agua final a travs de los filtros en direccin inversa. Antes de la presentacin del turbidimetro de retrolavado de Hachh podra controlarse nicamente con cronometros de intervalos preestablecidos o segn el criterio del operador. Actualmente, los operadores pueden utilizar el tubdimetro de retrolavado para determinar si los solidos filtados han sido eliminados y si se puede reanudar la filtracin.2.2.2 Agua de caldera2.2.2.1 Agua de alimentacin Los objetivos para el tratamiento del agua de alimentacin para calderas consisten en evitar la insercin de contaminantes en la caldera y controlar el agregado de productos qumicos de acondicionamiento.Mediante un cuidadoso control de la composicin qumica del agua de alimentacin se pueden eliminar problemas tales como escamacin, corrosin, arrastre y fisura a la vez que permite reducir los costos de operacin. En general, a medida que aumenta la presin de la caldera, se requiere agua de alimentacin de mejor calidad. Las fuentes de agua de alimentacin pueden variar de relleno a condensado con todos los grados de requisitos de tratamiento entre estos extremos.Los ablandadores de Zeolite con frecuencia reducen los niveles de la dureza del calcio y el magnesio de 0 a 2 mg/l como CaCO3 y se utilizan a menudo para condicionar el agua de relleno para calderas de presin baja y media. El punto de regeneracin de estos ablandadores puede determinarse mediante el monitoreo del efluente para establecer el aumento en la dureza total. Mediante un anlisis de dureza automtico y continuo pueden obtenerse importantes beneficios como un ahorro considerable de costos y una mayor eficiencia. Aun en el caso de que las condiciones del agua de entrada se modificaran, la regeneracin tendra lugar nicamente de ser necesario.Para los sistemas de mayor presin que requieren pureza, generalmente se utilizan desmineralizadores para eliminar las impurezas mediante el intercambio de iones. Cuando los desmineralizadores se aproximan al agotamiento, la slice es la primera impureza que aparece por el efluente.Debido a su baja concentracin inica, no es fcil detectar la slice mediante los slidos disueltos tpicos o los medidores de conductividad.Un analizador automtico de slice puede detectar los niveles de slice en aumento que se producen antes del agotamiento completo. Luego, se puede iniciar la regeneracin y evitar as reparaciones prolongadas con el fin de eliminar las escamas de slice.2.2.1 Agua de caldera internaNi los mejores sistemas de tratamiento de agua de alimentacin pueden evitar que algunos slidos ingresen a la caldera. El tratamiento directo del agua de caldera se conoce como tratamiento interno y se utiliza para evitar la formacin de escamas provocadas por la dureza y otros iones, suministrar un control de pH e impedir la corrosin. Los elementos que producen escamacin tales como los compuestos de calcio y magnesio estn controlados por un programa de fosfato/pH, agregado de quelantes o una combinacin de ambos. Un mtodo para tratar con los contaminantes que producen escamas es el agregado de compuestos de fosfato soluble al agua de caldera. El propsito principal del tratamiento con fosfato es precipitar la dureza del calcio y el magnesio antes de que formen escamas o depsitos en el metal del tubo de la caldera. Por lo tanto, para la eficiencia del funcionamiento de la caldera es indispensable un cuidadoso control del fosfato.Otro parmetro importante para el control de la escamacin y la corrosin es la alcalinidad. El bicarbonato y el carbonato producen CO2 en vapor, una fuente de corrosin en los sistemas de calderas. La alcalinidad del agua de caldera debera ser lo suficientemente alta como para proteger al metal de la caldera de la corrosin cida. Sin embargo, si los niveles son excesivos se produce un arrastre de los slidos con el vapor. Las medidas para eliminar la corrosin y la fisura incluyen un control minucioso de los niveles de oxgeno y pH. Las cantidades de trazas de oxgeno disuelto en los sistemas de caldera pueden provocar una corrosin severa. Los productos de corrosin (xidos) pueden transportarse a la caldera, donde se depositan en superficies dando como resultado una prdida en la transferencia de calor.Existen dos mtodos que se utilizan habitualmente para reducir los niveles de oxgeno: desaereacin para la eliminacin mecnica de oxgeno y tratamiento qumico con depuradores de oxgeno tales como hidracina, DEHA, cido eritrbico, hidroquinona, carbohidrazida o metiletilquetoxima. La desaereacin qumica o depuracin del oxgeno incluye el agregado de un producto qumico depurador de oxgeno al agua de alimentacin de la caldera. Puede utilizarse un analizador del proceso de un depurador de oxgeno para monitorear cuidadosamente la cantidad de depurador de oxgeno requerida para controlar la corrosin en el sistema de caldera. Adems, se pueden aplicar amonaco u otras aminas para neutralizar el dixido de carbono y aminas de peliculizacin para formar una capa protectora en las superficies metlicas del sistema de vapor.En las calderas de alta presin, la slice debe mantenerse en niveles muy bajos para evitar los arrastres en el vapor y la deposicin en las paletas de la turbina lo que provoca ineficiencia y una parada prematura para realizar reparaciones (vea la Figura 16). 2.2.2.3 condensadoEl vapor condensado es agua de alta pureza y generalmente recircula en la caldera en lugar de la costosa agua de relleno previamente tratada. El sistema de recirculacin de condensado es un claro punto de muestreo para monitorear el desempeo del tratamiento total del agua de caldera. La cantidad y naturaleza de los contaminantes a menudo presentar problemas tales como arrastre y corrosin y pueden indicar la necesidad de tomar medidas correctivas.Una fuente de contaminacin comn en la recirculacin del condensado es la fuga interna del agua de enfriamiento desde el condensador de la turbina. Los gases disueltos y los aceites de lubricacin pueden penetrar a travs de bombas de recirculacin y los iones disueltos y partculas metlicas en suspensin pueden tomarse como productos derivados de la corrosin. Por lo general, se utilizan pulidores del condensado para evitar que estos contaminantes penetren en la calderaLa identificacin de la fuente de contaminacin y el control de los sistemas de tratamiento depende del cuidadoso monitoreo de los parmetros claves. La presencia de una turbidez, conductividad o dureza excesiva puede indicar una fuga interna a travs de los intercambiadores de calor y los condensadores; el hierro, el cobre y el oxgeno disuelto pueden indicar la existencia de problemas de corrosin. La presencia de sodio o slice en el condensado puede indicar problemas de arrastres o fugas en el condensador. Los analizadores de slice y turbidez pueden utilizarse para indicar la eficiencia y el punto de regeneracin de los sistemas pulidores.2.2.2.4 PurgaUna parte integral de cualquier programa de tratamiento de agua de caldera es la purga mediante la cual se elimina el lodo precipitado y los slidos disueltos de la caldera antes de alcanzar niveles perjudiciales. Sin embargo, la purga tambin provoca una prdida de agua calentada y requiere productos qumicos de tratamiento de alto costo. Para un funcionamiento econmico es necesario un cuidadoso control de la purga para mantener niveles de slidos seguros y a la vez minimizar la prdida adicional de calor y producto qumico.La purga puede ser continua o intermitente. Para la purga continua, la tasa se basa en la tasa de acumulacin de slidos en la caldera. Si la tasa de acumulacin de slidos en la caldera vara, tambin deber variar la tasa de la purga. Para una purga intermitente, se permite que los slidos se acumulen hasta un determinado nivel; luego se retira una cantidad calculada de agua.En cualquiera de los casos, es necesario realizar un anlisis continuo para mantener el balance crtico entre la eliminacin de slidos y la prdida de calor y los productos qumicos de tratamiento que deben reemplazarse. Los parmetros de control que deben monitorearse incluyen slice, hidracina y otros depuradores de oxgeno, fosfato, pH y conductividad.

2.2.3 Agua de enfriamiento y de proceso2.2.3.1 Agua de enfriamientoLos sistemas de enfriamiento representan la mayor utilizacin de agua en una planta industrial o empresa de servicio pblico. El agua de enfriamiento se utiliza para condensar el vapor, en los enfriadores de agua y de aire, y para enfriar el proceso. Generalmente, existen dos tipos bsicos de sistemas de enfriamiento: de paso nico y de recirculacin.Cada uno presenta requisitos especficos sobre la composicin qumica de agua. Los sistemas de paso nico por lo general slo requieren cloracin para evitar la corrosin biolgica de los intercambiadores de calor. El tratamiento resulta ms crtico en sistemas de recirculacin por la formacin de slidos debido a la evaporacin. A medida que aumenta la dureza y los slidos, aumenta tambin la probabilidad de la formacin de escamas minerales en los intercambiadores de calor.Para combatir el dao producido por la escamacin, se utilizan aditivos qumicos para mantener las sales formadoras de escamas del calcio y magnesio en solucin. El tratamiento puede ser tan simple como alimentar con cidos minerales u orgnicos para mantener los niveles de pH adecuados y minimizar la formacin de depsitos. Los quelantes, fosfatos o fosfonatos tambin pueden resultar necesarios para un adecuado tratamiento del agua de enfriamiento. En ambos casos, se recomienda un monitoreo continuo de la dureza, pH y aditivos adicionales para un tratamiento con una correcta proporcin de costo-efectividad. La corrosin de la torre de enfriamiento puede ser generalizada o localizada, y los principales formadores de corrosin son el oxgeno disuelto y el dixido de carbono.El control de la corrosin se puede obtener en gran medida mediante el agregado de inhibidores de corrosin tales como cromatos, polifosfatos, molibdatos y compuestos de zinc. En general, el ataque qumico puede controlarse manteniendo el pH constante y niveles apropiados de alcalinidad y cloro residual. La contaminacin y acumulacin de limo pueden evitarse con cloro. Sin embargo, las concentraciones de cloro en un exceso de 1 mg/l (ppm) junto con la alcalinidad en el agua es altamente destructiva para la lignina de la madera.En sistemas ms grandes, el agua de relleno turbia puede requerir la eliminacin de materia en suspensin. La medicin de la turbidez del agua de recirculacin controla el proceso de filtracin.2.2.3.2 Agua de procesosLa mayor parte de la toma de agua de una planta industrial se utiliza para enfriamiento sin otro tratamiento ms que la cloracin. El agua de procesos constituye aproximadamente una cuarta parte de la toma total y se utiliza en operaciones como la metalizacin, trabajo con metales y muchas actividades de fabricacin precisas. Los requisitos de la calidad del agua varan segn la industria, pero la mayor parte del agua de procesos se ablanda y/o trata qumicamente para ajustar el pH, controlar la corrosin e inhibir la acumulacin de limo. Prcticamente todos los procesos de fabricacin requieren aguas no corrosivas libres de turbidez, color, hierro y manganeso. Por otra parte, el crecimiento microbiolgico tambin puede ser objetable.Adems: El agua de lavado y enjuague industrial generalmente necesita estar libre de durezas. El agua para bebidas debe estar esterilizada, extremadamente limpia, inodora y sin sabor. El agua para cerveceras debe ser baja en calcio, magnesio y alcalinidad. Los procesos de fabricacin del papel requieren agua con poco o nada de color, hierro o manganeso.2.2.4 Agua ultrapuraAgua ultrapura es aquella procesada ms all de los pasos del pretratamiento de la cloracin, filtrado o el ablandado. El tratamiento puede incluir uno o ms de los siguientes procesos: smosis inversa, ultrafiltrado, intercambio de iones o esterilizacin UV. Aunque los requisitos de la calidad del agua pueden variar segn la industria, el control del pH, los niveles de la turbidez, el cloro, la conductividad y los niveles de slice en el agua ultrapura ayudarn a mantener la eficiencia del proceso. Se instalan medidores del pH del proceso para mantener niveles apropiados de pH en todo el sistema de agua desionizada. Los turbidmetros colocados posteriores a los filtros multimedios detectan canalizacin o contaminacin de filtros. Se agrega una cantidad de trazas de cloro al agua de procesos para eliminar la acumulacin microbiolgica y para evitar el envenenamiento de la membrana RO. Los niveles apropiados de cloro se mantienen mejor con un anlisis continuo. Los analizadores de slice se utilizan en todo el sistema para proporcionar un monitoreo dependiente del desempeo del desmineralizador y para detectar los niveles bajos de slice soluble en sistemas aguas abajo. La conductividad es un parmetro comn para el monitoreo de los contaminantes no especficos dentro de todo el sistema. Dado que el agua pura no conduce una corriente, la medicin de la conductividad indicar la presencia o ausencia de los slidos disueltos en la corriente del proceso.2.2.5 SliceSlice: Un parmetro crtico en el anlisis contino de las operaciones del desmineralizador y la caldera. El silicio, que compone un gran porcentaje de la corteza slida de la tierra, ocupa el segundo lugar frente al oxgeno nicamente en lo que a abundancia natural respecta. El silicio se encuentra en cierto grado en todos los suministros de agua natural, generalmente como slice disuelta (SiO2) o como pequeas partculas de silicato suspendidas (slice coloidal).En aplicaciones que requieren agua ultrapura, la desmineralizacin es un medio eficaz y comn para la extraccin de slice. Pero las resinas de intercambio de aniones bsicos se deben cargar fuertemente para extraer la slice de manera eficaz ya que la slice disuelta posee una fuerza inica muy baja. Cuando los intercambiadores se aproximan a su punto final, generalmente es la slice la primera impureza que penetra el efluente (Figura 20). Por este motivo, la slice es un parmetro del control de calidad crtico en el tratamiento del agua ultrapura.Los medidores de la conductividad, muy utilizados como indicacin de la pureza del agua, no son confiables en la deteccin del consumo de las cmaras de la resina ya que la penetracin de la slice no aumenta de manera considerable la conductancia (vea la Figura 21). Para los operadores de caldera de alta presin, los fabricantes de los semiconductores y los procesadores qumicos, los analizadores continuos de slice proporcionan un monitoreo dependiente del desempeo del desmineralizador y protegen contra la introduccin de slice en los depsitos de agua pura y sistemas aguas abajo.Ningn sistema de tratamiento extrae el100% de las impurezas, y la evaporacin y el reemplazo del agua de caldera tienden a concentrar los slidos disueltos. La Figura 16, pgina 58, presenta las concentraciones mximas de slice recomendadas en calderas modernas; los niveles excesivos pueden arrastrarse con el vapor y depositarse en los labes de la turbina. Dichos depsitos reducen significativamente la eficiencia de la turbina y finalmente provocan el desmontaje de la turbina para la extraccin mecnica de la escama. Los operadores pueden confiar en la purga de caldera para restringir los niveles de slice de la caldera, pero los productos qumicos del tratamiento interno y el valor del calor se pierden en las aguas residuales. El anlisis continuo del agua de caldera (vea la Figura 15,pgina 56,) ayuda al operador a mantener un equilibrio econmico entre los niveles de slice de la caldera y el ndice de purga.

TRATAMIENTO DE AGUA PARA SU UTILIZACION EN CALDERAS2.Solidos disueltos2.1 Las impurezas en el agua de alimentacin se concentran en la caldera Todas las aguas de alimentacin a las calderas contienen solidos disueltos. Cuando el agua de alimentacin se calienta, se evapora y sale de la caldera como vapor destilado dejando las impurezas atrs. Entre mas y mas agua se evapora en la caldera, se aade mas liquido para reemplazarla. Como resultado de esto, la cantidad de solidos disueltos al interior de la caldera aumenta gradualmente. Como resultado de esto, la cantidad de solidos disueltos al interior de la caldera aumenta gradualmente. En poco tiempo se acumula una gran cantidad de estos en el agua de la caldera, provocando que no hierva ya como agua ordinaria, sino como una especie de jarabe.Las burbujas de vapor que suben no se separan fcilmente de la superfice; en vez de esto, se forman grandes burbujas que, cuando revientan, arrastran con ellas hacia el especio de vapor algo de la pelcula (solucin) con que se formo la burbuja. Esta condicin se denomina comnmente acarreo. Adems, algunos materiales que son altamente solubles a baja temperaturas, debido a la alta temperatura en la caldera, cambian su solubilidadm se transforman en materiales con baja solubilidad y son presipitados, como es el caso del carbonato de calcio (CaCO3), un compuesto presente en la mayora de las aguas de alimentacin para calderas. La mayor parte de esta precipitacin tiene lugar donde el agua de la caldera esta mas caliente, es decir, donde el agua esta en contacto con las zonas de mayor transferencia de calor. El material precipitado se deposita en la superficie caliente y forma incrustaciones, Estas incrustaciones, en forma de placas, son un buen aislante de calor y reducen el grado de reducir la resistencia del material de los tubos y casar su ruptuta. Dependiendo de las circunstancias, esta falla puede presentarse en forma de ampollas o incluso, provoca que se funda el material de los tubos. Uno de los objetivos de un programa de tratamiento de agua es el de matener en solucin a algunos de los solidos responsables de la formacin de incrustaciones. Entre otros casos, se busca convertirlos en un precipitado ligero y esponjoso que fluta hacia las zonas bajas de la caldera.2.2 Ciclos de concentracin 2.3 Dureza del aguaA las aguas con alto contenido de minerales de calcio y magnesio se les conoce como aguas duras. La dureza en el agua de la caldera indica la presencia de impurezas relativamente insolubles; estas se clasifican en :solidos disueltos, gases disueltos y solidos en suspensin. En el proceso de calentamiento y concentracin del agua de la caldera, estas impurazas precipitan mas rpidamente debido a que son menos solubles en alta temperatura.La cantidad de dureza en el agua normal puede variar desde algunas partes por millos hasta mas de 500. Como los compuestos de cay mg son relativamente insolubles en agua, tienden a precipitar fcilmente causando problemas de incrustacin y depsitos. Como se menciono arriba, el proceso de precipitacin ocurre principalmente sobre las superficies calientes y se comonoce como incrustacin. No solo la cantiad disponible, si no tambien la dureza del agua de la regiin es de suma importancia al considerar la disponibilidad de agua para la generacin de vapor.2.4 Corrosion del sistema de condensado El tipo de corrosin mas comn en estos sitemas es la causada por el dixido de carbono. El CO2 entra al sistema con el agua de alimentacin en forma de sales de carbonato o bicarbonato ( alcalinidad) que cuando se ponen en contacto con el agua interior de la caldera a alta temperatura, estos compuestos se rompen formando dixido de carboo que es transportado por eo vaor y se condensa en tuberas y equipos que forman el sistema de condensados, transformndose en acido carbonico (H2CO3)3. Arrastre de aguaEl arrastre de agua ocurre cuando una porcin de liquido entra al sistema de dsitribucion de vapor y se forma una especie de embolo de agua que viaja a la misma velocidad del vapor. Existen varias causas que pueden provocar esto como son: un aumento en la demanda de vapor, cadas bruscas en la presin del sistema, purgas, la abertura rapuida de vlvulas en el sistema de distribucin, tamao inadecuado de la tobera o del cabezal de vapor. Este fenmeno tambien puede producirse por el aumento repentino de la cantidad de condensado en una tubera.Una condicin tpica en que ocurre el arrastre de agua se da cuando la caldera ha alcanzado la presin de trabajo y el operario abre rpidamente la valvula de distribucin del cabezal de vapor.

3.3 que tan pura debe ser el agua de alimentacin?La pureza del agua de alimentacin depende de la cantidad de impurezas de la naturaleza de estas. Algunas impurezas como la dureza, hierro y slice. Por ejemplo, son de mayor preocupacin que las sales de sodio. Los requerimientos de pureza dependen de cuanta agua de alimentacin se utiliza y del diseo particular de la caldera que se trate. Asimismo, la presin, grado de transferencia de calor y equipo instalado en el sistema, como turbinas, pistone,etc. Tienen que se considerados para definir la pureza del agua de alimentacin.Los requerimientos de pureza del agua de alimentacin varian ampliamente. Una caldera de tubos de humo a baja presin puede, normalmente, tolerar una dureza alta del agua mediante un trtamiento quimico adecuado, mientras que prcticamente todas las impurezas deben ser eliminadas del agua para las calderas modernas de tubos de agua y alta presin.3.4 Acarreo de agua en el vaporEl agua evaporada para producir vapor no debe contener materiales contaminantes, sin embargo, el vapor puede acarrear junto con el, gotas de agua, debido a varias causas:Acarreo de humedad, 4.1 Acarreo de sliceLa slice dentro del agua de la caldera puede evaporarse y entrar en la corriente de vapor, independientemente del arrastre de agua. Cuando esto ocurre, la slice puede formar un deposito en los alabes de las tubinas y otros equipos al condensarse el vapor. Esto puede ser controlado manteniendo un nivel bajo de slice en el agua de la caldera. Los limites recomendados dependen de la presin de trabajo de la caldera y se muestran en la tabal 4.1

6. Tratamiento de agua6.1 Agua de repuestoEl agua de repuesto la que se aade a la caldera, desde una fuente externa, para reemplazar la que se pierde en la caldera y el sistema de distribucin de vapor y retorno de condensado, esto incluye las purgas, fugas de vapor, perdidad de condensado y el vapor utilizado en los procesos.La fuente normal del agua de repuesto es el suministro de agua potable municipal. Esta generalmente, agua tratada que tiene una calidad uniforme y que se mantiene prcticamente igual dia con dia. Algunas otras fuentes de alimentacin son pozos de agua, agua superficiales o ros, lagos y lagunas, que no son tratadas de igual forma que las municipalesLa uniformidad de la calidad del ahua de repuesto es muy importante para disear y operar con confiabilidad el sistema de tratameinto de agua de la calderaEl tratamiento del agua de repuesto varia segn las necesidades de cada instalacin en particular y se puede utilizar varios proceso para mejorar su calidad, entre los que se incluyen: 1. Ablandamiento mediante cal y bicarbonato de sodio2. Intercambio de iones (general)3. Intercambio de iones de sodio4. Intercambio de iones hidrogeno 5. Deionizacin6. Dealcalinizacion 7. Destilacin 8. Osmosis inversa9. ElectrodilisisEl agua de repuesto se combina con el condensado del vapor que regresa del sistema de distribucin, llamado retorno de condensado, para formar el agua de alimentacin a la caldera. Esta es deareada para eliminar los gases no condensables y tratada con los eliminares oxgeno.6.2 Tratamiento interno del aguaEl mejor mtodo es la eliminacin de los materiales que producen la incrustacin del agua de repuesto reduciendo la dureza de esta a valores a cero.

EFECTOPROBLEMAOBSERVACIONES

INCRUSTACION SliceForma recubrimiento duro y vidrioso en las superficies internas de la caldera. Se vaporiza en las calderas de alta presin y se deposita en los labes de la turbinas.

DurezaEl CaSO4, MgSO3, CaCO3 y MgCO3 forman incrustaciones en los tubos de la caldera,

SE REDUCE LA TRANSFERENCIA DE CALORDepsitos: incrustaciones y lodosPerdida de eficiencia, desperdicio de combustible.

CORROSIONOxgeno Causa erosin en las superficies metlicas de la caldera y las tuberas de condensado

Dixido de carbonoEs la causa principal del deterioro de las lneas de retorno de condensado

Oxgeno y Dixido de carbonoSu combinacin es ms corrosiva que cuando actan aislados.

Arrastre de agua y espumadoAlta concentracin en agua de calderaContaminacin del sistema de distribucin, vapor hmedo y depsitos en las tuberas, en alabes de turbina y asientos de vlvulas.

FRAGILIDAD CAUSTICAAlta concentracin causticaCausa fisuras intercristalinas del metal de la caldera (tubos)

PERDIDAD ECONOMICASReparaciones Reparacin de calderas daadas y limpieza mecnica de calderas con incrutaciones severas

Paros no programadosSe reduce la eficiencia y capacidad de toda la planta.

Tabla Efectos de un tratamiento inadecuado del agua de la caldera

Presin de trabajo (kg/cm2)Contenido de slice permitido como SiO2

0-1200

1-10200

10-21150

21-3290

32-4240

42-5330

53 y mas20

Lmites permitidos de slice en el agua de la caldera

Para remosion de oxigeno por mtodo quimic Para la eliminacin completa se requiere un tratamiento quimico adicional. Uno de los mtodos mas comunes es el que utiliza sulfito de sodio como catalizadorm que reacciona con el oxigeno, produciendo sulfato de sodio, el cual provoca corrosinNa2SO3+1/2 O2 = Na2SO4 (sulfato de sodio)La reaccin qumica requiere 7.88 kh de sulfito de sodio puro por cada kilogramo de oxigeno. En la practica se aaden 10 kg por kilogramo de oxigeno para mantener un pequeo exceso de sulfito en el agua de la caldera. Este exceso depender de la presin de trabajo de la caldera

Presion de trabajo (kg/cm2)Contenido de slice permitido como SiO2

0-130-60

1-1030-60

10-1430-60

14-3120-40

31-4220-40

42-5215-30

52 y mas15-30

Nivel de sulfito (SO3) en el agua de la caldera

Presin de trabajo (kg/cm2)TSD mximo (ppm)Solidos Totales DisueltosConductividad mxima (mho)

0-160009000

1.1-10.540006000

10.6-2140006000

21.1-31.635005250

31.7-42.130004500

42.2-52.625003720

52.7-mas20003000

Lmites para los slidos totales disueltos y la conductividad de vapor.Comisin Nacional para el uso eficiente de la energa. Tratamiento de agua para su utilizacin en calderas. Mxico (2009)

Agua de alimentacin de calderasMediante un cuidadoso control de la composicin qumica del agua de alimentacin se pueden eliminar problemas tales como escamacin, corrosin, arrastre y fisura a la vez que permite reducir los costos de operacin. En general, a medida que aumenta la presin de la caldera, se requiere agua de alimentacin de mejor calidad. Los productos de corrosin (xidos) pueden transportarse a la caldera, donde se depositan en superficies dando como resultado una prdida en la transferencia de calorLos ablandadores de Zeolite con frecuencia reducen los niveles de la dureza del calcio y el magnesio de 0 a 2 mg/l como CaCO3 y se utilizan a menudo para condicionar el agua de relleno para calderas de presin baja y media. Para los sistemas de mayor presin que requieren pureza, generalmente se utilizan desmineralizadores para eliminar las impurezas mediante el intercambio de iones. Cuando los desmineralizadores se aproximan al agotamiento, la slice es la primera impureza que aparece por el efluente.2.2.1 Agua de caldera internaEl tratamiento directo del agua de caldera se conoce como tratamiento interno y se utiliza para evitar la formacin de escamas provocadas por la dureza y otros iones. Los elementos que producen escamacin tales como los compuestos de calcio y magnesio estn controlados por un programa de fosfato/pH, agregado de quelantes o una combinacin de ambos. El propsito principal del tratamiento con fosfato es precipitar la dureza del calcio y el magnesio antes de que formen escamas o depsitos en el metal del tubo de la caldera. Otro parmetro importante para el control es la alcalinidad. El bicarbonato y el carbonato producen CO2 en vapor, una fuente de corrosin en los sistemas de calderas. La alcalinidad del agua de caldera debera ser lo suficientemente alta como para proteger al metal de la caldera de la corrosin cida. Las medidas para eliminar la corrosin y la fisura incluyen un control de los niveles de oxgeno y pH. Las cantidades de trazas de oxgeno disuelto en los sistemas de caldera pueden provocar una corrosin severa.Existen dos mtodos que se utilizan habitualmente para reducir los niveles de oxgeno: deareacin para la eliminacin mecnica de oxgeno y tratamiento qumico con depuradores de oxgeno tales como hidracina, DEHA, hidroquinona, carbohidrazida o metiletilquetoxima. En las calderas de alta presin, la slice debe mantenerse en niveles muy bajos para evitar los arrastres en el vapor y la deposicin en las paletas de la turbina lo que provoca ineficiencia y una parada prematura para realizar reparaciones 2.2.2.3 condensadoEl vapor condensado es agua de alta pureza y generalmente recircula en la caldera. El sistema de recirculacin de condensado es un claro punto de muestreo para monitorear el desempeo del tratamiento total del agua de caldera. Una fuente de contaminacin comn en la recirculacin del condensado es la fuga interna del agua de enfriamiento desde el condensador de la turbina. Los gases disueltos y los aceites de lubricacin pueden penetrar a travs de bombas de recirculacin y los iones disueltos y partculas metlicas en suspensin pueden tomarse como productos derivados de la corrosin. Por lo general, se utilizan pulidores del condensado para evitar que estos contaminantes penetren en la calderaLa presencia de una turbidez, conductividad o dureza excesiva puede indicar una fuga interna a travs de los intercambiadores de calor y los condensadores; el hierro, el cobre y el oxgeno disuelto pueden indicar la existencia de problemas de corrosin. La presencia de sodio o slice en el condensado puede indicar problemas de arrastres o fugas en el condensador. PurgaUna parte integral de cualquier programa de tratamiento de agua de caldera es la purga mediante la cual se elimina el lodo precipitado y los slidos disueltos de la caldera antes de alcanzar niveles perjudiciales. Sin embargo, la purga tambin provoca una prdida de agua calentada y requiere productos qumicos de tratamiento de alto costo. Para un funcionamiento econmico es necesario un cuidadoso control de la purga para mantener niveles de slidos seguros y a la vez minimizar la prdida adicional de calor y producto qumico.La purga puede ser continua o intermitente. Para la purga continua, la tasa se basa en la tasa de acumulacin de slidos en la caldera. Si la tasa de acumulacin de slidos en la caldera vara, tambin deber variar la tasa de la purga. Para una purga intermitente, se permite que los slidos se acumulen hasta un determinado nivel; luego se retira una cantidad calculada de agua.Los parmetros de control que deben monitorearse incluyen slice, hidracina y otros depuradores de oxgeno, fosfato, pH y conductividad.

2.2.3.1 Agua de enfriamiento. Generalmente, existen dos tipos bsicos de sistemas de enfriamiento: de paso nico y de recirculacin.Cada uno presenta requisitos especficos sobre la composicin qumica de agua. Los sistemas de paso nico por lo general slo requieren cloracin para evitar la corrosin biolgica de los intercambiadores de calor. Es ms crtico en sistemas de recirculacin por la formacin de slidos debido a la evaporacin. A medida que aumenta la dureza y los slidos, aumenta tambin la probabilidad de la formacin de escamas minerales en los intercambiadores de calor.Para combatir el dao producido por la escamacin, se utilizan aditivos qumicos para mantener las sales formadoras de escamas del calcio y magnesio en solucin. El tratamiento puede ser tan simple como alimentar con cidos minerales u orgnicos para mantener los niveles de pH adecuados y minimizar la formacin de depsitos. Los quelantes, fosfatos o fosfonatos tambin pueden resultar necesarios para un adecuado tratamiento del agua de enfriamiento. La corrosin de la torre de enfriamiento puede ser generalizada o localizada, y los principales formadores de corrosin son el oxgeno disuelto y el dixido de carbono. El control de la corrosin se puede obtener en gran medida mediante el agregado de inhibidores de corrosin tales como cromatos, polifosfatos, molibdatos y compuestos de zinc. En general, el ataque qumico puede controlarse manteniendo el pH constante y niveles apropiados de alcalinidad y cloro residual. La contaminacin y acumulacin de limo pueden evitarse con cloro. La medicin de la turbidez del agua de recirculacin controla el proceso de filtracin.