Curso de Tratamiento de Agua de Calderos TESQUIMSA

TRATAMIENTO DE AGUAS PARA CALDEROS

INSTRUCTOR: ING. JUAN PAVONEDICION: ING. JAQUELINE ESTEVEZ

GENERALIDADES SOBRE CALDEROS

DEFINICIONES

CALDERODEFINICION BASICA

Equipos generadores de vapor

OTROS USOS

DEFINICION“Todo aparato a presión en donde el

calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de calorías, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor”.

Fuente: Proyecto Final de Carrera Escuela Universitaria Ingeniería Técnica Industrial

Zaragoza España Autor: Raúl Julián Pardillos

Año 2010

CALDERO DE FLUIDO TERMICO

Es todo caldero en el que el medio de transporte es un líquido distinto al agua

PREGUNTA # 1Los calderos de fuido térmico necesitan

tratamiento de agua?

CALDEROS DE NIVEL DEFINIDO

Disponen de un determinado plano de separación de las fases líquida y vapor.

CALDEROS SIN NIVEL DEFINIDO

INSTALACION

NORMA DE OPERACION

Es el calor necesario para evaporar 15,65 kg de agua y trasformar en vapor seco a una temperatura constante de 100ºC en una hora a la presión atmosférica.

POTENCIA DE LA CALDERA

Es frecuente medir la potencia de una caldera, expresando el calor total transmitido por la superficie de calefacción en unidades de energía por unidad de tiempo.

BHP = 33.531 BTU/h =8382,75 Kcal/ h

POTENCIA DE LA CALDERA

DATOS DE PLACAEJERCICIO #1

250 BHP

300 BHP

CALDEROPARTES PRINCIPALES

CUERPO DEL CALDEROLa carcasa y superficie de calefacción

QUEMADOR

DEFLECTOR

SEPARADOR DE VAPOR

TAPON FUSIBLE

SISTEMA DE ALIMENTACION DE AGUA

NPSHd >NPSHr

ALTURA NETA POSITIVA EN LA ASPIRACIÓN DISPONIBLE

CORROSION POR CAVITACION

SISTEMA DE PURGA

SUMINISTRO DE AIRE PARA COMBUSTION

DEFLECTORES

CIMENTACION Y SOPORTE

REMOCION DE CENIZAS

MATA CHISPAS

CHIMENEA

PRECALENTADORES

INSTALACION COMPLETA

DISTRIBUIDOR DE VAPOR

TIPOS DE CALDEROSCLASIFICACION

CLASIFICACION NORMA UNE EN ISO 9002

Presenta los diversos criterios de clasificación para los calderos

DISPOSICION DE FLUIDOS

CLASIFICACION

DISPOSICION DE LOS FLUIDOSCALDEROS DE TUBOS DE AGUA ( ACUATUBULARES)

DISPOSICION DE LOS FLUIDOS◦ CALDEROS DE TUBO DE FUEGO ( PIROTUBULARES)

PIROTUBULAR

CHATARRA

DISPOSICION DE LOS FLUIDOS◦ CALDEROS MIXTOS (ACUATUBULARES - PIROTUBULARES)

DISPOSICION DE LOS FLUIDOS

COMBUSTIBLE UTILIZADO

CLASIFICACION

COMBUSTIBLE UTILIZADO◦ CALDEROS A CARBON

COMBUSTIBLE UTILIZADOCALDERO DE COMBUSTIBLE LIQUIDO

COMBUSTIBLES LIQUIDOS

COMBUSTIBLE UTILIZADOCALDEROS DE COMBUSTIBLES GASEOSOS

COMBUSTIBLE UTILIZADOCALDEROS DE COMBUSTIBLES ESPECIALES

COMBUSTIBLES ESPECIALES

COMBUSTIBLE UTILIZADOCALDEROS DE RECUPERACION DE GASES

CALDEROS ELECTRICOS

COMBUSTIBLE UTILIZADOCALDEROS NUCLEARES

CLASIFICACION

SEGÚN LA FORMA EN QUE FLUYEN LOS GASES DE

COMBUSTION

FLUYE LOS GASES DE COMBUSTION

◦ CALDEROS DE PASO DIRECTO

◦ CALDEROS DE PASOS MULTIPLES

CALDEROS DE PASOS MULTIPLES

COMPARACION

USO DEL AGUA EN LOS CALDEROS

CICLO HIDROLOGICO DEL AGUA

QUIMICA GENERAL DEL AGUA

PARAMETROS PRINCIPALES QUE SE DEBEN CONSIDERAR PARA EL

TRATAMIENTO DE AGUAS PARA CALDEROS

DUREZA

PREGUNTA # 2

QUE ES LA DUREZA?

Se refiere a la cantidad de sales de calcio y magnesio presentes en el agua. La dureza en el agua natural puede variar de unas pocas partes por millón (ppm) a por encima de 800 ppm.

DUREZA

PREGUNTA # 3

QUE ES LA DUREZA TOTAL?

DT = DUREZA CALCIO + DUREZA MAGNESIO

DUREZA TOTAL

PREGUNTA # 4

DUREZA TEMPORAL Y PERMANENTE ?

DUREZA TEMPORAL Y PERMANENTE

PREGUNTA #5

DE DONDE PROVIENE EL TERMINO AGUA DURA ?

RESPUESTA

RESPUESTA◦ A las aguas con alto

contenido de sales de calcio y magnesio se les conoce como “aguas duras” probablemente del inglés “ hard to wash with” debido a que con este tipo de aguas es muy difícil de lavar.

UNIDADES DE MEDIDA

PPM = PARTES POR MILLON

MEDIDAS EQUIVALENTES

mg/kg g/ton

mg/l g/m3

UNIDADES DE MEDIDA DE DUREZA

•PPM•GPG•GRADOS FRANCESES•GRADOS ALEMANES•GRADOS INGLESES

PREGUNTA #6

Qué significa GPG? A que se refiere ?

PREGUNTA #6

EQUIVALENCIA ENTRE UNIDADES

OXIGENO◦El oxígeno presente en el agua favorece la corrosión de los componentes metálicos de un caldero. La presión y temperatura aumentan la velocidad con que se produce la corrosión

CLORO OXIGENO

OXIGENO DISUELTO VS TEMPERATURA

TEMPERATURA °C

OXIGENO DISUELTO

0,00 14,310,00 11,4321,11 8,87

32,22 7,45

43,33 6,1554,44 5,4465,56 4,4376,67 3,4387,78 2,1598,89 1,43 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000

16R² = 0.96730740259846

TEMPERATURA (C)

HIERRO

ALCALINIDADESRepresentan la cantidad de Carbonatos, Bicarbonatos e Hidróxidos que se encuentran en el agua.

ALCALINIDADESEs muy importante por ser una fuente potencial de depósitos e incrustaciones dentro del caldero

pHRepresenta la característica ácida o alcalina del agua por lo que su control es esencial para prevenir problemas de corrosión.

SILICELa sílice presente en el agua de alimentación puede formar incrustaciones duras en forma de silicatos.

“ La sílice forma incrustaciones indeseables de silicato de Ca2+ y Mg2+ en calderas de alta presión y deposita incrustaciones duras vítreas sobre los álabes de las turbinas de vapor”

ACUIQUIMICA, Jairo Alberto Romero Rojas, Editorial Presencia, Bogotá- Colombia, pag. 101

PROBLEMAS CON LA SILICE

INCRUSTACIONES DE SILICE

SOLUBILIDAD DE LA SILICE

pH Solubilidad ppm

6 1008 1209 13810 310

10.6 876

SOLIDOS TOTALES DISUELTOS(TDS)

•Representa la cantidad de sales disueltas en el agua.

SOLIDOS EN SUSPENSION(SS)

•Representa la cantidad de sólidos presentes en suspensión ( no disueltos en el agua)

SOLIDOS TOTALES(ST)

•Es la suma de los sólidos disueltos más los sólidos en suspensión.

CONDUCTIVIDADEs la capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica y esta relacionada con la cantidad de sólidos totales disueltos.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

COMPOSICION DEL AGUA

COMPOSICION DEL AGUAEsta formada por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por dos enlaces covalentes.

Considerado un disolvente universal.

FACTORES QUE AFECTAN LA COMPOSICION DEL AGUA

•Regiones

Longitud del recorrido

•Tipología del terreno

Tiempo de contacto

•Condiciones climáticas

•Contaminación con residuos urbanos

•Contaminación con residuos agrícolas. Amonio, nitritos, nitratos, fosfatos, materia orgánica

•Contaminación con residuos industriales.Aceites, hidrocarburos, metales pesados

CARACTERIZACION DEL AGUA

PREGUNTA

Qué es caracterizar el agua?

RESPUESTARealizar un análisis físico-químico

de una muestra de agua para conocer sus propiedades

PARAMETROS DEL AGUA

1. Dureza 2. Sólidos totales disueltos3. pH4. Alcalinidades5. Hierro6. Sílice7. Cloruros

ANALISIS DE AGUASNORTE DE QUITO (RED PUBLICA)

Parámetros Valor UnidadDureza total 30 ppmAlcalinidad P 0 ppmAlcalinidad M 35 ppm

Hierro <1 ppmTDS 60 ppmPh 7 unidades

ANALISIS DE AGUASNORTE DE QUITO ( POZO)

Parámetros Valor UnidadDureza 150 ppm

Alcalinidad P 0 ppmAlcalinidad M 180 ppm

ANALISIS DE AGUASSUR DE QUITO (POZO)

Hierro 20 ppmTDS 210 ppmPh 7,8 unidades

ANALISIS DE AGUASLATACUNGA

Hierro <1 ppmTDS 800 ppmPh 8,2 unidades

ANALISIS DE AGUASNORTE DE AMBATO (RED PUBLICA)

ANALISIS DE AGUASPILLARO

ANALISIS DE AGUASPELILEO ( Pozo)

Hierro >1 ppmTDS 280 ppmPh 7,8 unidades

ANALISIS DE AGUASRIOBAMBA

ANALISIS DE AGUASSANTO DOMINGO

ANALISIS DE AGUAS MANTA

TENDENCIA DEL AGUAINDICE DE LANGELIER

PREGUNTA

Qué es la tendencia del agua?

Wilfred Langelier F. nació en 1886 en Nashua, Nueva Hampshire.

Aunque el interés profundo profesado del profesor Langelier estaba en el proceso de coagulación-floculación, no hay duda de que su mayor contribución fue un artículo publicado bajo el titulo “The Analytical Control of Anti-Corrosive Water Treatment”.

Dr. Wilfred Langelier

“El control analítico anti-corrosivo del Tratamiento de Aguas"

Un índice fue desarrollado en este trabajo que hoy se llama el Indice de Langelier. Este es probablemente el parámetro interpretativo individual más ampliamente utilizado en el mundo para el tratamiento de aguas.

TENDENCIA DEL AGUA

INDICE DE SATURACION LANGELIERISL = pH - pHs

pH = medidopHs = calculado

pHs =f(Dureza de Calcio, alcalinidades, STD, temp)

TENDENCIA DEL AGUAINDICE DE SATURACION LANGELIER

ISL > 0 Tendencia Incrustante ISL < 0 Tendencia Corrosiva ISL = 0 Equilibrio

TENDENCIA DEL AGUA

INCRUSTANTE CORROSIVA

IL=NEGATIVO IL=EQUILIBRIO IL=POSITIVO

PROBLEMAS DERIVADOS DE LA UTILIZACION DEL AGUA

INCRUSTACION

CORROSION

COBRE HIERRO

INHIBIDORES DE CORROSION

EL AGUA PARA PRODUCCION DE VAPOR EN

LA INDUSTRIA CARACTERISTICAS

PREGUNTA #7

PREGUNTA PORQUE UTILIZAR EL AGUA?

RESPUESTA Abundante

RESPUESTA Económica comparada con otros fluidos

RESPUESTA No es inflamable

RESPUESTA Poder calórico del agua

CALOR LATENTE DE VAPORIZACION

Sustancia Calor latente de vaporización

cal/grAlcohol etílico 204

Hidrógeno 108Mercurio 70,6Oxígeno 50,9Agua 539,6Cobre 1150

Usado desde la revolución industrial continua siendo un transportador de calor moderno flexible y versátil.

Producido por la evaporación del agua es relativamente barato y completamente ecológico.

Siempre fluye de una fuente de presión alta a otra mas baja y no requiere bombeo.

Su temperatura puede ajustarse con precisión controlando su presión.

Transporta una gran cantidad de energía con una pequeña masa

LOS BENEFICIOS DEL VAPOR

Curso Operadores de calderoIng. Rafael Calle Pérez

PURIFICACION DEL AGUA

LA PURIFICACION DEL AGUA

ELIMINACION DE IMPUREZAS EN SUSPENSION: Coagulación - Floculación • Sedimentación• Flotación• Centrifugación• Filtración

ELIMINACION DE IMPUREZAS EN SOLUCION:◦ Ablandamiento químico◦ Desmineralización◦ Destilación◦ Osmosis inversa

CONTROL MICROBIOLÓGICO◦ Radiación◦ Halogenación◦ Ozonización

ELIMINACION DE IMPUREZAS EN

SUSPENSION

COAGULACION Y FLOCULACION

PREGUNTA #8

PREGUNTA Cual es la diferencia entre coagulación y

floculación?

COAGULACION

Desestabiliza los coloides por neutralización de sus cargas, mediante la adición de un producto químico llamado coagulante dando lugar a la formación del flóc.

Generalmente se usa sales de hierro y aluminio

COAGULACION

FLOCULACION

Se trata de la unión entre flóculos ya formados con el fin de aumentar su volumen y peso de forma que puedan decantar.

FLOCULACION

La selección de un coagulante y floculante adecuados se hará mediante una prueba de jarras.

EN RESUMEN

Un coagulante puede ser floculante?

PREGUNTA

SEPARACION

SEDIMENTACIONFLOTACION

SEPARACION

SEDIMENTACION

Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula que se encuentra en suspensión descienda y se deposite en el fondo.

SEDIMENTACION

SEDIMENTADOR

FLOTACION

FLOTACION La flotación es un proceso en el cual se

introducen micro burbujas de aire en un estanque con agua a tratar.

INSTALACIONES INDUSTRIALES

PLANTA DE TRATAMIENTO

TANQUE SEDIMENTADOR

FLOCULACION-SEDIMENTACION

SEPARACION POR FLOTACION

CENTRIFUGACION

FILTRACION

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en una suspensión a través de un medio poroso

FILTRACION

TAMAÑO DE PARTICULAS

TAMAÑOS RELATIVOS

FILTRO DE ARENA

FILTRO DE GRAVEDAD

ULTRAFILTRACION

ELIMINACION DE IMPUREZAS DISUELTAS

ABLANDAMIENTO

PREGUNTA #9

Qué es ablandar el agua?

RESPUESTAEs la eliminación de la dureza producida por las

sales de calcio y magnesio

ABLANDAMIENTO

AGUA CRUDA

AGUA BLANDA

RESINA DE

INTERCAMBIO

OZEOLITA

ZEOLITAS

Las zeolitas, debido a su porosidad, son consideradas como un tamiz molecular, pues sus cavidades son de dimensiones moleculares, de modo que al pasar las aguas duras, las moléculas más grandes se quedan y las más pequeñas siguen su curso, lo cual permite que salga un líquido más limpio, blando y cristalino

ZEOLITAS

TIPOS DE ZEOLITAS

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

RESINAS DE INTERCAMBIO

Son materiales sintéticos de alta porosidad, insolubles en el agua en forma de esferas o perlas de 0.3 a 1.2 mm.

Copolímero del estireno-divinilbenceno Resina Fenol-formaldehido Resina de base estireno

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

SUPERFICIE DE INTERCAMBIO

PREGUNTA #10

PREGUNTA

Porqué es importante retirar solamente el calcio y el magnesio?

RESPUESTAPorque la solubilidad de las sales de calcio y magnesio disminuyen con la temperatura

Sales de sodio

Sales de calcio

EQUIPOS DE ABLANDAMIENTO

ABLANDADOR

SISTEMA DE ABLANDAMIENTO

ABLANDADOR

MECANISMO DE ABLANDAMIENTO Y

REGENERACION

MECANISMO DE ABLANDAMIENTO

Na+1Na+1

Agua dura Agua ablandadaResina de intercambio iónico

MECANISMO DE REGENERACION

Solución sobresaturada

de salResina de

intercambio iónico saturada

Resina de intercambio iónico

Al desagüe

AFINIDAD

La capacidad de intercambio de la resina depende, directamente, de la cantidad de sal utilizada para la regeneración

REGENERACION CON SAL

Utilizar 15 libras de sal en grano lavada por cada pie3 de resina del ablandador

RECOMENDACIÓN

PREGUNTA #10Se puede regenerar una resina catiónica

con Cloruro de Potasio ó Acido Clorhídrico

PROBLEMAS DE LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

PROBLEMAS CON LA RESINA

HINCHAMIENTO Y RUPTURA CONTAMINACION

HINCHAMIENTO

HINCHAMIENTO Y RUPTURA

fragmentada

partida

normal

SOBRESATURACION

CAUSAS DEL HINCHAMIENTO

Ca+2 Ca+2

Resina

Na+1Na+1

Ca+2Na+1

SOBRESATURACION

Cómo se evita la sobresaturación en las resinas de intercambio

iónico?

PREGUNTA?

Resina

Ca+2 Ca+2

Na+1Na+1

Ca+2Na+1

EVITAR LA SOBRESATURACION

REGENERAR

OTROS PROBLEMAS

Ca+2 Ca+2

Resina

Na+1Na+1

CONTAMINACION CON HIERRO

CONTAMINACION

PREVENCIONHIERRO

FORMAS DE PREVENIR

Eliminar el hierro presente en el agua cruda mediante la instalación de una planta de tratamiento

Ca+2 Ca+2

Resina

Na+1Na+1

CONTAMINACION CON CLORO

PREVENCIONCLORO

FORMAS DE PREVENIR

Evitar utilizar aguas con cloro. Usar filtros de carbón activado

VIDA UTIL DE UNA RESINA

Es de 5 años normalmente

◦ Regeneraciones oportunas ◦ Mantenimiento anual◦ Evitar contaminaciones

LIMPIEZA DE LA RESINA

CAMBIO DE RESINA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR UN

ABLANDADOR

Evita las incrustaciones y conserva en buen estado de las instalaciones.

Mantiene la eficiencia y alarga la vida útil de los equipos de intercambio de calor.

Reduce el consumo energético en los elementos calentadores del agua.

Minimiza el riesgo de averías en calderas y calentadores.

Prolonga los tiempos de mantenimiento de equipos en los que se usa calentamiento

VENTAJAS

Son equipos fiables y de fácil instalación, además son económicos en su mantenimiento

VENTAJAS

Costo Inicial Aumenta el riesgo de corrosión. Dependencia de un operador Control químico del agua Requerimientos mínimos de instalación

Contaminación de la caldera con sal

DESVENTAJAS

DESMINERALIZACION

PREGUNTA Qué es desmineralizar el agua?

RESPUESTA Es la eliminación de todas las sales solubles que contiene el agua mediante intercambio iónico

AGUA CRUDA

AGUA LIBRE DE CATIONES

AGUA DESMINERALIZADA

RESINA CATIONICA

RESINA ANIONICA

DESMINERALIZADORES

DESTILACION

PREGUNTA #12EXISTE EL AGUA DESTILADA?

PREGUNTA Qué es la destilación?

RESPUESTA Es una operación unitaria de separación

líquido-líquido

PARA EL AGUA Es la evaporación y posterior

condensación en la que se elimina todos los iones del agua

OSMOSIS INVERSA

Cuando dos soluciones se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable, las moléculas de disolvente se difunden, pasando habitualmente desde la solución con menor concentración de solutos a la de mayor concentración.

OSMOSIS

EQUIPO DE OSMOSIS INVERSA

OSMOSIS INVERSA

PREGUNTA

Cómo sabemos que el agua está químicamente pura?

RESPUESTA Mediante un análisis físico-químico de la

muestra

EJERCICIOS

ABLANDAMIENTOAGUA CRUDA

DUREZA = ? ppmTDS = ? ppm

AGUA ABLANDADA

DUREZA = 80 ppm TDS =150 ppm

ABLANDAMIENTOTIPO DE AGUA DUREZA (ppm) TDS ( ppm)

Agua cruda 150

ABLANDADA

80 150

200 100

DIFERENCIAS

ABLANDADA

DESMINERALIZADA

CONDENSADO

TIPO DE AGUA DUREZA TDS

0 ppm 150 ppm

AGUA CRUDA 80 ppm 150 ppm

0 ppm 0 ppmdesionizadaDESIONIZADA

REQUERIMIENTOS FÍSICO-QUÍMICOS PARA AGUA EN CALDERAS DE VAPOR

NORMA BS 2486

RECOMENDACIONES APAVEASOCIACION DE PROPIETARIOS DE UNIDADES

ELECTRICAS Y DE VAPOR

RECOMENDACIONES ABMAASOCIACION DE FABRICANTES DE CALDERAS

AMERICANOS

Una caldera PIROTUBULAR puede soportar valores de dureza más elevados que una AQUATUBULAR, siempre que se utilice un tratamiento adecuado.

REQUISITOS DEL AGUA DE ALIMENTACION

En la actualidad, los valores máximos los establece el fabricante de acuerdo con las características de la caldera.

REQUISITOS DEL AGUA DE ALIMENTACION

SEGUIR LAS INSTRUCCIONES DEL FABRICANTE

PROBLEMAS DERIVADOS DE LA UTILIZACION DEL AGUA

EN LOS CALDEROS

INCRUSTACION

CORROSION

ARRASTRE

INCRUSTACION

Sedimentos de sales de calcio y magnesio que se adhieren a la

tubería.

INCRUSTACION EN CALDEROS

ACUATUBULARES

INCRUSTACION

INCRUSTACION Y CORROSION

INCRUSTACION

INCRUSTACION EN CALDEROS PIROTUBULARES

INCRUSTACION

INCRUSTACION?

DATOS:

Potencia del caldero: 100 BHPVapor Producido: 1565 kg/hCaudal requerido( Q ): 1565 l/hCaudal real (Q)=1096 l/hDureza total ( DT): 300 mg/lDensidad (d) = 1kg/ l

CASO PRACTICO

Cálculos:

Cantidad de cal = Q x DT / dCantidad de cal = 328.800 mg/h = 328,8 g/hCantidad de cal/día= 7.891 g/d = 7,89 kg/d

Dureza total =5ppmCantidad de cal/día= 131g/d = 0,131kg/d

CASO PRACTICO

CORROSION

CORROSION Es la destrucción parcial o total que sufren

los materiales metálicos así como sus aleaciones producto del ataque químico o electroquímico que ejercen sobre ellos los factores medioambientales.

Concepto de corrosión ( Casaña Hernánz, R. , 2006; 1 p. 22 )

CORROSION

TIPOS DE CORROSION

Por oxígenoPor bajo pHFragilidad caústica

CORROSION POR OXIGENO

CAUSAS

1. Oxígeno presente en el agua de alimentación

2. Bajos valores de sulfito residual en el agua del caldero.

Se denomina pitting

CORROSION POR OXIGENO

CORROSION POR BAJO PH

CAUSAS

Se produce a pH menores de 6.8

Bajas condiciones químicas en el caldero.

CORROSION POR BAJO pH

FRAGILIDAD CAUSTICA

Es el agrietamiento del metal de los tubos y elementos sometidos a esfuerzos mecánicos. Se produce cuando el agua contiene hidróxido de sodio en exceso

FRAGILIDAD CAUSTICA

EL ARRASTRE

QUÉ ES EL ARRASTRE?

• Decimos que existe arrastre cuando el vapor producido en el caldero lleva partículas o gotas de agua líquida.

CAMARA DE VAPOR

CALIDAD DEL VAPOR• Se define como la fracción de fase gas en el

sistema

gas, 80

liquido, 20

gas liquido

PUREZA DEL VAPOR• Se determina con la medición de los sólidos

totales disueltos en el condensado

condensado

PREGUNTA

Cómo identificamos que existe arrastre?

IDENTIFICACION DEL ARRASTRE

RESPUESTA

Al medir los TDS en el condensado

PREGUNTA

Cuál es el valor aceptable?

RESPUESTA

Lo menos posible!!!!

EL ARRASTRECAUSAS

ARRASTRE

1.Contenido excesivo de sólidos disueltos

Sólidos disueltos en el caldero mayores a 5000 ppm

TIEMPO0 12 24

2. Contaminación del agua del caldero

ESPUMA

VAPOR CONTAMINADO

3. Niveles demasiado altos de agua

MAXIMO

NORMAL

MINIMO

Nivel demasiado alto de agua

4. DEMANDAS SUBITAS Y EXCESIVAS DE VAPOR

PRODUCCION MAXIMA

PRODUCCION REAL

5. Defectos de construcción del caldero

6. Calderos subdimensionados

7. Operación a bajas presionesformación de turbulencia

125 psi 50 psi

CAUSAS DEL ARRASTRE1. Contenido excesivo de sólidos

disueltos2. Contaminación del agua del caldero3. Niveles demasiado altos de agua4. Demandas súbitas y excesivas de

vapor5. Defectos de construcción del caldero6. Calderos sub-dimensionados7. Operación a bajas presiones

CONSECUENCIAS DEL ARRASTRE

•Pérdida de eficiencia de los equipos•Obstrucción de válvulas, trampas y tuberías •Operación no económica del caldero•Contaminación del proceso

PROCESOS NECESARIOS PARA EL TRATAMIENTO DE

AGUAS PARA CALDEROS

Pre-tratamiento del suministro de agua cruda

Tratamiento del agua de alimentación que va a la caldera.

Tratamiento interno del agua del caldero. Tratamiento del condensado que está

siendo retornado a la caldera. Control de purga para eliminación de los

lodos precipitados en la caldera

HISTORIA DEL TRATAMIENTO QUIMICO

HISTORIA

En 1800 se introduce las

calderas cilíndricas

FUENTE: Mantenimiento y operación de calderos/Luis Fernando Ceballos

HISTORIALa incrustación se acumula en el fondo del cilindro y actúa como aislante.La diferencia de temperatura causa grandes tensiones dentro del metal que hacen estallar el cilindroFUENTE: Mantenimiento y operación de calderos/Luis Fernando Ceballos

HISTORIA

De 1870 a 1910 se registran alrededor de 10.000 accidentes

En 1910 se registran 1400 explosiones

HISTORIA

Se tardó en comprender

que la calidad de

agua era un factor de

gran importanciaFUENTE: Mantenimiento y operación de calderos/Luis Fernando Ceballos

HISTORIA

La mala calidad de agua condujo al uso de diversos materiales:•Papas•Ceniza•Carbonato de sodio•Animales muertos

CAUSAS DE LAS EXPLOSIONES

• 36 % por exceso de presión y fallas de los equipos

• 30% por incrustaciones y falta de agua

• 20 % por desgaste• 10% por defecto de

construcción• 4% por orígenes inciertos

o exteriores

80% Bajo nivel del agua

Mantenimiento deficiente

Fuente: Instituto de Control de accidentes de los Estados Unidos

PRINCIPALES CAUSAS DE ACCIDENTES

http://www.taringa.net/mrpinwin/posts

EXPLOSIONES DE CALDERAS

GRABADO ANTIGUO

BRASIL

TURQUIA

PARAGUAY

BRASIL

ARGENTINA

ARGENTINAUN MUERTO Y TRES HERIDOS POR UNA EXPLOSIÓN EN UNA FÁBRICA

AMPLIAR FOTO

ARGENTINA

ECUADOR

ARGENTINA

MEXICO

CASOS DE EXPLOSIONES

CASO #1

CASO #2

METODOS DE PREVENCION DE INCRUSTACIONES

Los métodos para prevención de incrustaciones en el interior de las calderas tiene actualmente una base científica firme.

PREVENCION DE INCRUSTACIONES

En la mayoría de los casos en que los compuestos para calderas se usan con éxito el tratamiento es aplicado por operadores inteligentes y capaces, y se encuentran regulados mediante el análisis del agua cruda y tratada.

PREVENCION DE INCRUSTACIONES

METODOS DE PREVENCION

Precipitación Modificación Solubilización Magnetización Físico-Químico

PRECIPITACION

Ca PO4

MgOH OH

HCO3- + H2O CO2 + OH- +H2O

PRECIPITACION

Ca PO4

PRECIPITACION

Eficiente en amplio rango de dureza Formación de lodos. Requiere de

acondicionadores Mínimo control químico Se acopla con otros métodos de prevención Económico

MODIFICACION

Sólido Polímero Sólido envuelto con

polímero

MODIFICACION

MODIFICACION Aplicable en aguas muy blandas No producen lodos Mantiene la dureza en suspensión Estricto control químico especialmente

dureza Económico Mínimo impacto ambiental

SOLUBILIZACION

Quelantes

SOLUBILIZACION

Quelantes

SOLUBILIZACION

Complejo soluble

Quelantes

SOLUBILIZACION

Quelantes

SOLUBILIZACION No produce lodos Util en aguas blandas Estricto control químico No se acopla con otros métodos de

prevención Bajo impacto a la naturaleza Relativamente económico Utilizado en desincrustaciones paulatinas

MAGNETIZACION

CALCITA ARAGONITA

“La calcita es termodinámicamente estable en todas las presiones y temperaturas investigadas. El polimorfo de la aragonita es inestable y cambia irreversiblemente a calcita cuando se calienta, y la rapidez aumenta con la temperatura. La transformación es mucho más rápida cuando está en contacto con el agua y puede llevarse a cabo a temperatura ambiente”.

RICHARD H. LEPLEY KIRK- OTHMER ENCICLOPEDIA TEMATICA DE QUIMICA TOMO DOS PAG 416

MAGNETIZADOR

FISICO - QUIMICO

FISICO - QUIMICO No produce lodos No aporta sólidos Minimiza el fenómeno de arrastre Fácil control Registro FDA Estricto control de la dureza en el agua de

alimentación

PREVENCION DE CORROSION EN CALDEROS Y LINEAS DE

CONDENSADO

PREVENCION DE LA CORROSION EN CALDEROS

CORROSION POR BAJO pH

CONTROL

Mantener pH 10.5 a 11.5 Hidróxidos entre 200 y 1000 ppm

FORMACION DE OXIDO MAGNETICO

FORMACION DE CAPA DE TANINO

COMPARACIONTANINO HIERRO

CONTROL DE CORROSION POR OXIGENO

Eliminar el oxígeno: Usando secuestrantes de oxígeno

◦ Sulfito de sodio catalizado Retornar el condensado Calentando el agua de alimentación

Utilizando secuestrante de oxígeno◦ Sulfito de sodio catalizado

Precalentando el agua de alimentación por intercambio de calor

Precalentando el agua de alimentación mediante Inyectores de vapor y válvulas de control

Retornando el condensado.

CONTROL DE LA CORROSION EN LINEAS DE

VAPOR Y CONDENSADO

CORROSION EN LINEAS DE VAPOR Y CONDENSADO

CAUSAS

Presencia de Dióxido de Carbono (CO2) Formación del Acido Carbónico (H2CO3)

PROCESO DEL CO2

BICARBONATO

(HCO3)--

CO2 H2O H2CO3+

pH 6.5

HCO3- + H2O CO2 + OH- +H2O

CONTROL DE LA CORROSION EN LINEAS DE VAPOR Y

RETORNO DE CONDENSADO

AMINAS NEUTRALIZANTES

Las aminas neutralizantes son compuestos químicos orgánicos volátiles derivados del amoníaco.

Controla el Dióxido de Carbono en el caldero y el sistema de vapor y condensado.

Las aminas se combinan con el CO2 libre que existe en el vapor formando las AMIDAS.

Existe aminas de corto, medio y largo alcance. Dependiendo de la longitud de recorrido se aplica

el tipo de amina neutralizante o una mezcla de ellas.

CONTROL DE LA CORROSION CON AMINAS NEUTRALIZANTES.

pH 7.5 – 8.5

pH 6.5 – 6.8

Amina neutralizante

Condensado Condensado neutralizado

AMINAS NEUTRALIZANTES

AMINA NEUTRALIZANTE

pH 7.5- 8.5

AMINA NEUTRALIZANTE

Puede ser utilizado en la preparación de alimentos en concentraciones inferiores a 10 ppm.

USO EN ALIMENTOS

INHIBIDORES FILMICOS

Otra forma de protección de la corrosión. Forma una película que protege contra la

humedad, el oxígeno y dióxido de carbono. Se usan en concentraciones de 1 a 5 ppm Dosifican en el cabezal de vapor

CONTROL DE LA CORROSION CON INHIBIDORES FILMICOS

pH 6.5 – 6.8

fílmico

Condensado Condensado

pH 6.5 – 6.8

AMINA FILMICA

Por ser productos derivados de ácidos carboxílicos no presentan restriciones para uso en industrias alimenticias

USO EN ALIMENTOS

CONSECUENCIAS DE LA CORROSION EN LINEAS DE VAPOR Y

CONDENSADO Canales en la tubería Rotura de tuberías Destrucción de accesorios

CONTROL DE LA FRAGILIDAD

CAUSTICA

CONTROL DE FRAGILIDAD CAUSTICA

Limitando el uso de sosa caústica en el tratamiento

TRATAMIENTO QUIMICO DE CALDEROS

OBJETIVOS Controlar la formación de incrustaciones Inhibir la corrosión en los calderos Suministrar vapor de alta calidad y pureza Controlar la acumulación de lodos Evitar paras de la planta por fallas en los

calderos

BENEFICIOS Mantenimiento mínimo de la caldera Menores interrupciones y paras de planta Mayor seguridad Costo reducido de agua y productos

químicos Mayor vida útil de los equipos

OBJETIVO

BENEFICIOS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS

Espesor de la incrustación mm

Pérdidas de energía%

1,6 153,1 206,3 39

• Evita pérdidas de energía

COSTOS DE FUNCIONAMIENTO78,7% COMBUSTIBLE

8% OPERACION

6% DEPRECIACION

3% ELECTRICIDAD

2% AGUA

1,3% PURGAS

1% QUIMICOS

Fuente: Mantenimiento y operación de calderas /Luis Fernando Ceballos

DOSIFICACION DEL PRODUCTO QUIMICO

ManualMecánica

Automática

DOSIFICACION MANUAL

Dosificación irregular Dependencia del operador Control no adecuado de dosis

DESVENTAJAS

DOSIFICACION MANUAL

0 120 24

Concentraciónmínima

Concentraciónóptima

Caldero no protegido

CONCENTRACION DE QUIMICO

Caldero protegido

Caldero sobredosificado

DOSIFICACION MANUAL

Agua de reposición

Condensado

Desborde

Producto Químico

Desagüe

Agua de alimentación

DOSIFICACION MANUAL

Agua de reposición

Desborde

Producto Químico

DesagüeAgua de alimentación

Condensado

DOSIFICACION MECANICA

PURGAR EL DOSIFICADOR

PRODUCTO QUIMICO

COLOCAMOS EN EL DOSIFICADOR

Dosificación más regularDependencia del operadorControl medianamente adecuado

CARACTERISTICAS

0 120 24

Caldero no protegido

Caldero protegido

Caldero sobredosificado

DOSIFICACION AUTOMATICA

Los equipos que se usan para la dosificación automática son las bombas dosificadoras o simplemente dosificadores

EQUIPOS

PRESION CAUDAL CARACTERISTICAS DEL FUIDO

CRITERIOS PARA LA SELECCION DE LOS DOSIFICADORES

Dosificación regular Independencia del operador Control adecuado Ahorro de aditivo de calderos

CARACTERISTICAS

0 120 24

Alta probabilidad de arrastre Operación no económica Utilizado en desincrustaciones paulatinas

SOBREDOSIFICACION

PUNTOS DE DOSIFICACION DEL

PRODUCTO QUIMICO

PUNTOS DE DOSIFICACION1

tanque de alimentación

PUNTOS DE DOSIFICACION2 Succión de la bomba

PUNTOS DE DOSIFICACION3 Descarga de la bomba

PUNTOS DE DOSIFICACION4 Directo al caldero

PURGAS

Por el tipo de caldero

◦Caldero Vertical◦Caldero Horizontal◦Caldero Acuatubulares◦Calderos Modulares o de Serpentín◦Calderos Mixtos

CLASIFICACION DE LAS PURGAS

Por la posición en el caldero

◦Purga de nivel◦Purga lateral◦Purga de fondo◦Purga de controles◦Purga de seperficie

PURGA DE CONTROLES

Por el tiempo de purga

◦Intermitentes◦Continua

PURGA CONTINUA

Por el grado de automatización:

◦Manuales◦Automáticas Sólidos totales disueltos Tiempo

PURGA MANUAL

PURGA AUTOMATICA

PURGAS AUTOMATICAS

PURGAS EN CALDEROS VERTICALES

PURGASPURGA DE NIVEL

PURGA LATERAL

PURGA DE FONDO

TIEMPOS DE PURGAPURGA DE NIVEL( 1 vez por semana )

PURGA LATERAL( 8 segundos)

PURGA DE FONDO( 15 segundos)

PROCEDIMIENTO DE PURGA EN CALDEROS VERTICALES

1. Apagar el caldero si es posible o llama baja2. Elevar el nivel de agua hasta la mitad del

visor3. Esperar un minuto hasta que se recupere la

presión4. Abra la válvula de purga lentamente5. Purgue 15 segundos en tres golpes de 5

segundos6. Cierre la válvula7. Abra la válvula lateral durante 8 seg

PURGAS EN CALDEROS HORIZONTALES

PURGA DE NIVEL( 1 vez por semana)

PURGA LATERAL( 8 segundos)

PURGA DE FONDO( 15 segundos)

PROCEDIMIENTO DE PURGA

1. Apagar el caldero si es posible o llama baja2. Elevar el nivel de agua hasta la mitad del

visor3. Abra la válvula lenta más del 50%4. Abra la válvula rápida 5. Purgue 15 segundos6. Cierre la válvula rápida7. Cierre la válvula lenta8. Abra la válvula rápida9. Cierre después de purgar10. Abra la válvula lateral

SUGERENCIAS

SUGERENCIA 1 Cuando realice la purga de fondo nuncadeje que desaparezca el agua del visor

SUGERENCIA 2Purgar el visor por lo menos una vez por semana

CONTROLADOR DE NIVEL

SUGERENCIA 3Limpiar las tuberías de entrada al controlador de nivel

PURGAS EN CALDEROS ACUATUBULARES

Domo de lodos

Domo de aguaVapor

PurgaContinua

Purga de fondoIntermitente

PURGAS EN CALDEROS MIXTO

CALDERO MIXTO

PURGAS EN CALDEROS MIXTOS

PURGAS EN CALDEROS MODULATIVOS Y DE SERPENTIN

CALDERO MODULAR CLAYTON

CONTROL FISICO-QUIMICO

ANALISIS “ IN SITU “

RECOMENDACIONES “IN SITU”

TOMA DE MUESTRAS

ABLANDADA

ALIMENTACION

CONDENSADO

CALDERO

RECOMENDACIONES GENERALES PARA UNA

ADECUADA OPERACION DEL CALDERO

MANTENIMIENTO PREVENTIVO

RUTINA DIARIA

SEGUIR LAS INSTRUCCIONES DEL FABRICANTE

INSPECCION DEL CALDERO Y TUBERIAS

DOSIFICAR EL PRODUCTO QUIMICO

REALIZAR LAS PURGAS

MANTENER LA ZONA LIMPIA

COMUNICAR NOVEDADES

APERTURA DEL CALDERO POR EL LADO DEL AGUA

COLOCAR LETRERO

Se debe realizar semestralmente o anualmente

APERTURA DEL CALDERO

APERTURA DEL CALDERO Apagar y enfriar el caldero.

APERTURA DEL CALDERO Drenar el caldero.

APERTURA DEL CALDERO Abrir todos los registros, inmediatamente

después de haber drenado

APERTURA DEL CALDERO Lavar la superficie de los tubos con

abundante agua a presión

APERTURA DEL CALDEROIngresar al caldero si es posible

RECOMENDACION

NO ESPEREN QUE LLEGUEN LOS ASESORES TECNICOS

PARA EMPEZAR A LAVAR EL CALDERO

PRECAUCION

SI NO SE LAVA INMEDIATAMENTE , LOS LODOS FORMADOS PUEDEN ADHERIRSE A LOS

TUBOS Y SU REMOCION SERA MAS DIFICIL

INSPECCION

LODOS FORMADOS

LIMPIEZA

CALDERO ABIERTO

LIMPIEZA APRESION

LIMPIEZA CON AGUA A PRESION

LODOS FORMADOS

TUBOS LIMPIOS

APERTURA DEL CALDERO Inspeccionar los tubos con los asesores técnicos.

INSPECCION DEL CALDERO

APERTURA DEL CALDERO Inspeccionar los tubos con los asesores técnicos.

INSPECCION

INSPECCION DE LOS TUBOS

TOMAR FOTOGRAFIAS

APERTURA DEL CALDEROCerrar los registros inferiores y laterales del caldero

APERTURA DEL CALDEROColocar dosis inicial del producto químico

APERTURA DEL CALDERO Cerrar el registro superior

LIMPIEZAS QUIMICA EN LOS CALDEROS

TIPOS DE LIMPIEZA

ACIDA ALCALINA

LIMPIEZA ACIDA

Se utiliza limpiadores ácidos inhibidos. Se usa equipo especial. Presión atmosférica. Temperatura de ebullición. Control estricto del asesor técnico. Neutralización adecuada en caliente.

LIMPIEZA QUIMICA

CALDEROS INCRUSTADOS

CALDEROS EN PROCESO DE CORROSION

LIMPIEZA ACIDA

EL ENFERMO

LIMPIEZA QUIMICA

REACCION QUIMICA

RIESGOS DE UNA LIMPIEZA ACIDA

RIESGOSFuga por el espejo

RIESGOS

LIMPIEZA ALCALINA

CALDEROS NUEVOS

REEMPLAZO DE TUBOS

PRUEBA HIDROSTATICA

LIMPIEZA ALCALINA

SEGURIDAD INDUSTRIAL EN SALA DE MAQUINAS

IDENTIFICACION DE LOS RIESGOS

RIESGOS FISICOS

ILUMINACION

RIESGOS FISICOS

QUEMADURAS

RIESGOS FISICOS

INSTALACIONES DEFICIENTES

RIESGOS FISICOS

INSTALACIONES DEFICIENTES

RIESGOS FISICOS

IMPLOSION

RIESGOS FISICOS

EXPLOSION

RIESGOS FISICOS

EXPLOSION

RIESGOS FISICOS

COMBUSTIBLE REGADO

RIESGOS FISICOS

RIESGOS QUIMICOS

Contacto con la piel

RIESGOS QUIMICOS

Derrames

RIESGOS QUIMICOS

Quemaduras con:◦ Productos Químicos

RIESGOS QUIMICOS

Contacto con los ojos

RIESGOS QUIMICOS

Ingestión

RIESGOS QUIMICOS

RIESGOS MECANICOS

RIEGOS MECANICOS

Tuberías mal ubicadas

Canales sin rejilla de protección

RIESGOS MECANICOS

Pisos resbaladizos

RIESGOS MECANICOS

Caída

RIESGOS MECANICOS

Caída

RIESGOS MECANICOS

QUE LES FALTA?

Instalaciones seguras

RIESGOS MECANICOS

Herramientas defectuosas

RIESGOS MECANICOS

HERRAMIENTAS APROPIADAS

RIESGOS ERGONOMICOS

Posturas de trabajo

RIEGOS ERGONOMICOS

Levantamiento de peso

RIEGOS ERGONOMICOS

Levantamiento de peso

RIEGOS ERGONOMICOS

RIESGOS LOCATIVOS

RIEGOS LOCATIVOS

CANAL DE CONTENCION

EQUIPOS DE PROTECCION

EQUIPO DE PROTECCION

Curso de Tratamiento de Agua de Calderos TESQUIMSA

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