TRATAMIENTO DE AGUAS

E.A.P. Ingeniería Química

CALDEROS

Problemas en las líneas de vapor y condensado

Torres Bazalar, Xiomy Akemi

Tratamiento de aguas industriales

CALDEROS: PROBLEMAS EN LAS LÍNEAS DE VAPOR Y CONDENSADO

EL AGUA PARA CALDEROS DE VAPOR

El principal y más crítico uso que se hace del agua industrial es para equipos generadores de vapor, llamados comúnmente calderos o calderas.

Aunque el tema que estamos tratando se relaciona con el agua principalmente, es interesante conocer brevemente los equipos en que ella funciona, al menos en aquellas características que se interrelacionan con el agua.

Los calderos son básicamente intercambiadores de calor, transfieren la energía térmica de combustible como el petróleo, carbón, etc. al agua líquida para convertirla en vapor y así poder transportar el calor y usarlo directamente o indirectamente con la mayoría de los procesos industriales y otras actividades, tales como plantas de fuerza, buques, locomotoras, hospitales, etc.

Sólo tocaremos aspectos termodinámicos, en la medida que conciernan al tratamiento de aguas.

CALDEROS ACUO Y PIRO TUBULARES

Los calderos pueden ser clasificados de acuerdo a la relación agua/gases de combustión y según su presión operativa.

Si el agua circula dentro de los tubos del caldero y los gases de combustión “golpean desde afuera” a los tubos, el caldero se llama Acuo Tubular. El agua es mantenida en dos o más tambores o recipientes, lo mismo que el vapor producido, es almacenado en un domo. La circulación del agua puede ser natural o forzada.

Por el contrario, si los gases de combustión circulan dentro de los tubos, el caldero se llama Piro Tubular, el agua ebulliciona fuera de los tubos y es contenida por la carcasa misma del caldero, a manera de gran recipiente. Estos calderos pueden ser de uno y hasta 4 pasos.

Indudablemente que las diferencias estructurales de cada uno son grandes y el comportamiento del agua y sus impurezas es diferente.

El tratamiento de aguas en calderos acuo-tubulares es más crítico por muchas razones, una de ellas: Los sedimentos dentro de los tubos pueden “taponear” el caldero y hacerlo explotar y los acuo-tubulares generalmente trabajan con presiones de media a elevadas, más de 3200 psi en casos especiales.

CALDEROS DE BAJA, MEDIA Y ALTA PRESIÓN

Se puede decir en términos generales, que los calderos piro-tubulares trabajan con presiones que raramente pasan de las 250 psi; arriba de 250 psi los calderos se construyen acuo-tubulares.

En la medida que los calderos aumentan su presión, en la misma proporción se incrementa la estrictez del tratamiento de agua, hasta llegar a usarse en equipos súper-críticos, agua prácticamente destilada o desmineralizada con apenas unos cuántos ppm de sólidos totales.

El cuidado de calderos arriba de 500 psi, es extremadamente severo y delicado, particularmente en el lado del agua.

PROBLEMAS EN CALDEROS, CAUSADOS POR EL AGUA

Dentro de los problemas más comunes del agua industrial, se enumeran para los calderos los siguientes:

Sedimentos de incrustación, lodos en exceso, corrosión general, picaduras, arrastre (y espumaje), fragilidad cáustica, sedimentos en líneas de alimentación y calentadores, purgas inadecuadas y aceite carbonizado.

Si analizamos bien los calderos, vemos que estos se pueden agrupar en tres principales: Arrastre, incrustaciones y corrosión, los que a su vez causan otros.

Podemos eso sí, decir que los sedimentos son de dos tipos: Sedimentos en los tubos de calderos causados por calor como las incrustaciones y sedimentos en formas de lodos que precipitan en el fondo del caldero causando problemas de purgas y otros.

PROBLEMAS EN LAS LÍNEAS DE VAPOR Y CONDENSADO

Corrosión por Proceso Electroquímico

Se dice que, la corrosión es todo desprendimiento de metal de su masa principal. Indicamos que la acción del oxígeno disuelto y el 〖CO〗_2 disuelto y ionizado provocaban corrosión en metales como el fierro que constituye la estructura del caldero, en sus tubos y placas.

Ampliamos, que la corrosión es un proceso electroquímico, con un circuito y diferencia de potencial, análogo a la operación de una batería.

En el lado del agua de un caldero y sus circuitos anexos de vapor, cualquier irregularidad en la superficie metálica, es potencialmente, un lugar anódico formador de corrosión, sea corrosión generalizada, picadura o ranurado.

El metal actúa como un conductor electrónico y el agua como un medio electrolítico. El sistema permanecerá en equilibrio, la corriente no fluirá si el lugar catódico, que se encuentra en otro punto de la superficie metálica, está polarizado.

La reacción entre el acero y el agua, libera hidrógeno, el cual forma una delgada película polarizante en el cátodo (a menos que el oxígeno disuelto se encuentre presente).

Cuando hay oxígeno disuelto en el agua, se combina con el hidrógeno y el lugar catódico es despolarizado causando el flujo migratorio de electrones.

Cuando la corriente de corrosión fluye, los iones ferrosos entran en solución; los mismos que pueden permanecer como electrólitos o también pueden luego combinarse con el oxígeno para pasar a óxido férrico, este compuesto puede sedimentarse además, como herrumbre en la superficie del metal, causando incrustaciones peligrosas sobre todo en calderos de alta presión.

Por eliminación del oxígeno disuelto, los reductores de oxígeno como el sulfito de sodio y la hidracina, permiten que se mantenga la película protectora de hidrógeno, polarizando el lugar catódico y minimizando la corriente electrónica de corrosión.

En esta parte, veremos que hay otros medios de protección, sobre todo en líneas de vapor y condensado.

Los gases disueltos como el 〖CO〗_2, aceleran el propio proceso corrosivo del ion hidrógeno, por ejemplo:

Fe+ 〖2H〗_2 〖CO〗_3 → 〖Fe(HCO〗_3)+H_2

hierro+ácido carbónico→bicarbonato ferroso+hidrógeno

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