El proceso cal/soda ash en la prcticaEn ste tipo de reactor el agua a tratar o influente entra por la parte inferior del tanque a un compartimiento donde una propela a alta velocidad agita y mezcla el agua con los reactivos qumicos (cal y carbonato de sodio) que se inyectan en forma de solucin a travs de otra lnea hidrulica. El precipitado que se forma pasa a una segunda seccin del tanque-reactor y los lodos producidos que son principalmente carbonato de calcio e hidrxido de magnesio, sedimentan al fondo del tanque de donde son extrados a travs de una tubera y procesados como desecho slido. El efluente o agua suavizada se colecta a travs de las canaletas dispuestas en la parte superior del tanque para enviarlas al siguiente paso de tratamiento.

El agua que sale del reactor como efluente es demasiado alcalina y debe neutralizarse para su posterior uso. Una forma de neutralizar el agua es agregndole algn cido mineral tal como cido clorhdrico o sulfrico, pero se prefiere aadir bixido de carbono CO2 y el agua alcanza un pH neutro a travs de reacciones. Aunque el CO2 es ms caro que otros cidos, se tiene la ventaja de que en el agua se recupera la alcalinidad, lo cual no ocurre con la adicin de un cido mineral, y la alcalinidad del agua es muy importante ya que este parmetro es el que indica las propiedades buffer al agua, para amortiguar los bruscos cambios de pH que pudiesen existir, cuando el agua es expuesta al medio ambiente. Otra ventaja de la dosificacin de bixido de carbono es que una sobredosis de CO2 no causa ningn problema en el agua, ya que el exceso de bixido de carbono que no reacciona se pierde en contacto con el aire. Consideraciones del proceso: Tanto en el proceso de suavizacin o ablandamiento por resinas intercambiadoras en ciclo sdico, como en el proceso de precipitacin qumica, ocurre una reaccin de intercambio. El sodio se integra al agua que se trata y el calcio y magnesio son retenidos en la resina o precipitan como un lodo, en el proceso cal/soda ash. La regeneracin de la resina implica un gasto, y conlleva a un problema de contaminacin, ya que al regenerarse se agregan cantidades de cloruro de sodio mayores a las que se requieren estequiomtricamente y el exceso va a dar al drenaje. Tambin, en el paso de regeneracin se intercambia el calcio y el magnesio adherido a la resina (y otros cationes que pudiesen haber sido retenidos junto con stos) por sodio, y los cationes desprendidos son desechados. Si no se tiene un sistema para retener y darle tratamiento a los residuos, stos finalmente contaminan el agua del drenaje que ocasionalmente es tratada y reciclada para darle uso nuevamente. De la misma manera, si se precipitan calcio y magnesio con cal y carbonato de sodio, se genera un residuo slido, que es ms fcil de controlar, pero que tambin implica un costo en su manejo. Por otra parte, el agua que se obtiene despus del proceso sea ste por resinas intercambiadoras o por precipitacin qumica, ciertamente ya no es un agua que genere incrustacin de carbonato, pero el contenido de sodio es mayor (y tambin su conductividad elctrica) que en el agua original, lo cual puede interferir para ciertos usos y procesos.

Otra ventaja de ambos proceso de ablandamiento, es que en el caso de las resinas de intercambio, algunos metales txicos que el agua pudiese tener como: plomo, cadmio, arsnico, etc. son removidos en mayor o menor grado. En la precipitacin qumica tambin son removidos los metales txicos y algunos metales indeseables como fierro y manganeso, los cuales son insolubles como hidrxidos. Tambin el fsforo precipita en este proceso y desde luego, al inducir a la formacin de un precipitado, los slidos coloidales o turbidez del agua es removida en el mismo tanque de reaccin. Dureza del aguaEn qumica, se denomina dureza del agua a la concentracin de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son stas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentracin de sales alcalinas.DUREZA TEMPORAL La dureza temporal se produce por carbonatos y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adicin del hidrxido de calcio (Ca(OH)2).

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fra, as que hervir (que contribuye a la formacin de carbonato) se precipitar el bicarbonato de calcio fuera de la solucin, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentracin de cido carbnico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el cido carbnico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto est en relacin con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolucin y precipitacin es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas. DUREZA PERMANENTE Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio y magnesio y/o cloruros en el agua, que son ms solubles mientras sube la temperatura hasta cierta temperatura luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura.

CorrosinPara que esta aparezca, es necesario que exista presencia de agua en forma lquida, el vapor seco con presencia deoxgeno, no es corrosivo, pero los condensados formados en unsistemade esta naturaleza son muy corrosivos.En las lneas de vapor y condensado, se produce el ataque corrosivo ms intenso en las zonas donde se acumula agua condensada. Lacorrosinque produce el oxgeno, suele ser severa, debido a la entrada deaireal sistema, a bajo valor de pH, el bixido de carbono abarca por si mismo losmetalesdel sistema y acelera lavelocidadde la corrosin del oxgeno disuelto cuando se encuentra presente en el oxgeno.El oxgeno disuelto ataca las tuberas deaceroal carbono formando montculos o tubrculos, bajo los cuales se encuentra una cavidad o celda de corrosin activa: esto suele tener una coloracin negra, formada por un xido ferroso- frrico hidratado.Una forma de corrosin que suele presentarse con cierta frecuencia en calderas, corresponde a una reaccin de este tipo:3 Fe + 4 H2O ----------> Fe3O4 + 4 H2Esta reaccin se debe a la accin del metal sobre calentado con el vapor.Otra forma frecuente de corrosin, suele ser por una reaccinelectroqumica, en la que una corriente circula debido a una diferencia de potencial existente en la superficie metlica.Losmetalesse disuelven en el rea de mas bajo potencial, para dar iones y liberar electrones de acuerdo a la siguiente ecuacin:En el nodo Fe - 2 e- ---------------> Fe++En el ctodo O2 + 2 H2O + 4 e- ----------> 4 HO-Los iones HO- (oxidrilos) formados en el ctodo migran hacia el nodo donde completan la reaccin con la formacin de hidrxido ferroso que precipita de la siguiente forma:Fe ++ + 2 OH- ----------> (HO)2 FeSi la concentracin de hidrxido ferroso es elevada, precipitar como flculos blancos.El hidrxido ferroso reacciona con el oxgeno adicional contenido en el agua segn las siguientes reacciones:4 (HO)2 Fe + O2 ---------- 2 H2O + 4 (HO)2 Fe2 (HO)2 Fe + HO- ----------> (HO)3 Fe + e(HO)3 Fe ----------> HOOFe + H2O2 (HO)3 Fe ----------> O3Fe2 . 3 H2OIncrustacinLa formacin de incrustaciones en el interior de las calderas suelen verse con mayor frecuencia que lo estimado conveniente.El origen de las mismas est dado por las sales presentes en las aguas de aporte a los generadores de vapor, las incrustaciones formadas son inconvenientes debido a que poseen una conductividad trmica muy baja y se forman con mucha rapidez en los puntos de mayor transferencia detemperatura.Por esto, las calderas incrustadas requieren un mayor gradiente trmico entre el agua y la pared metlica que las calderas con las paredes limpias.Otro tema importante que debe ser considerado, es la falla de los tubos ocasionadas por sobrecalentamientos debido a la presencia de depsitos, lo que dada su naturaleza, aslan el metal del agua que los rodea pudiendo as sobrevenir desgarros o roturas en los tubos de la unidad con los perjuicios que ello ocasiona.Las sustancias formadoras de incrustaciones son principalmente el carbonato de calcio, hidrxido de magnesio, sulfato de calcio y slice, esto se debe a la baja solubilidad que presentan estas sales y algunas de ellas como es el caso del sulfato de calcio, decrece con el aumento de la temperatura. Estas incrustaciones forman depsitos duros muy adherentes, difciles de remover, algunas de las causas ms frecuentes de este fenmeno son las siguientes:Excesiva concentracin de sales en el interior de la unidad.El vapor o condensado tienen algn tipo decontaminacin.Transportedeproductosde corrosin a zonas favorables para su precipitacin.Aplicacin inapropiada de productos qumicos.Lasreacciones qumicasprincipales que se producen en el agua de calderas con las sales presentes por el agua de aporte son las siguientes:Ca ++ + 2 HCO3 - ------------> CO3 Ca + CO2 + H2OCa ++ + SO4= ------------> SO4Ca Ca++ + SiO3= --------> SiO3CaMg++ + 2 CO3 H- -------------> CO3 Mg + CO2 + H2OCO3 Mg + 2 H2O ---------> (HO)2 Mg + CO2Mg++ + SiO3 -----> SiO3 Mg

AGUA PARA CALDERAS TRATADA CON OSMOSIS INVERSAInicialmente el uso de las Unidades de Osmosis Inversa (OI) estuvo ntimamente ligado al abastecimiento de agua mediante el uso de recursos salobres. En la actualidad esta tecnologa se utiliza para transformar agua proveniente de pozos, ros, mares y ocanos en agua potable para comunidades o apta para una diversidad de aplicaciones industriales.La incorporacin de una unidad de OI al sistema de tratamiento del agua de reposicin de las Calderas, tpicamente compuesto por un Suavizador y dosificacin de productos qumicos, mejora significativamente la calidad del agua, removiendo un 95 a 99% de los Slidos Totales Disueltos (STD) - he aqu la Clave para optimizar su proceso de Generacin de Vapor - , porque mientras mayor sea la pureza del agua de alimentacin de una caldera mayor ser la pureza del vapor generado y menores sern los costos asociados al proceso, a continuacin mencionamos los principales beneficios: Vapor de mayor Pureza, como mnimo la reduccin de la contaminacin del vapor es proporcional a la reduccin de los STD del agua tratada con OI, este beneficio es an ms relevante en plantas donde el vapor es inyectado directamente al producto. Adicionalmente los STD arrastrados por el vapor tienden a depositarse en vlvulas y turbinas reduciendo capacidad y eficiencia. Menor acumulacin de depsitos de minerales e impurezas y corrosin en el interior de la caldera, lo que se traduce en reduccin de costos de mantenimiento, menor consumo de energa y mayor vida til de la caldera. Un estudio realizado por la Water Quality Association (WQA) en equipos trmicos, demostr que cuando la incrustacin de minerales estaba presente en los mismos haba un 22% de consumo adicional de energa en unidades operadas con gas y 17% en unidades operadas con electricidad. Adicionalmente, las incrustaciones pueden causar un sobrecalentamiento del metal de los tubos de la caldera generando posibles fracturas que requieren costosas reparaciones, dejando la caldera fuera de servicio y bajo condiciones inseguras de trabajo. Mejor control de la corrosin en el condensado. La OI remueve la alcalinidad del agua disminuyendo la cantidad de dixido de carbono en el vapor, principal causante de la corrosin en el sistema de condensado. Incremento de ciclos de concentracin. La reduccin de los STD del agua de alimentacin permite aumentar el tiempo de residencia del agua dentro de la caldera, disminuyendo la frecuencia de las purgas ahorrando importantes cantidades de agua, energa y productos qumicos. Optimizacin del uso de los productos qumicos. Menor cantidad de purgas es igual a menor cantidad de qumicos que se van al drenaje, reduciendo costos y aliviando el manejo de las aguas residuales. Adems, en un agua de mejor calidad los qumicos actan ms eficientemente. Optimizacin del uso de los productos qumicos. Menor cantidad de purgas es igual a menor cantidad de qumicos que se van al drenaje, reduciendo costos y aliviando el manejo de las aguas residuales. Adems, en un agua de mejor calidad los qumicos actan ms eficientemente.Todas las calderas, de acuerdo a su presin de operacin, tienen una concentracin mxima permitida en su interior de STD, alcalinidad (20% de los STD) y dureza (que en todos los casos debe ser 0 ppm). Es por ello que mientras ms bajos sean estos valores en el agua que se utilice de reposicin mayor ser la eficiencia de operacin y podr disfrutar de todos los beneficios mencionados anteriormente.