Integrantes: Franco Madrid Moliné.

Pablo Uribe Mesa.

Melissa Aguilar Pino.

Estivalia Valverde Bustamante.

Cristian Salazar.

Agua en las calderas y su tratamiento químico.

Facultad de Ciencias Matemáticas y del Medio Ambiente, Química Industrial. Procesos Químicos.

Procedencia de fuentes naturales

- Ríos

- Pozos.Impurezas (inapta para consumo industrial y humano)

Agua de alimentación en las calderas.

H2O debe ser clara con turbidez inferior a 10ppm.(sino cumple esta medida debe ser sometida a filtración)

Exenta de dureza no carbónica.La dureza total no debe superar 35ppm.Exenta de aceites. Exenta de oxigeno.Bajo contenido de Sílice.

Condiciones del agua para calderas

Impurezas para agua sin tratamiento: Sólidos en suspensión. Sales disueltas. Gases disueltos.

Clasificación de las impurezas.

Sobrecalentamiento de las planchas inferiores.- Barro y otros sólidos.Incrustaciones.

- Sales de Calcio y Magnesio.

Efectos generales de la impurezas.

La dureza del agua esta determinada por la cantidad de sales de Calcio y Magnesio que contenga.

Existen dos tipos de dureza según sea la forma en que se compone el agua al hervir.

- Dureza Temporal- Dureza PermanenteLa suma de ambas durezas se llama Dureza

Total

Dureza del agua

Algunas empresas realizan los análisis respectivos del agua de sus calderas por si mismos o bien por asesorías externas.

Aquellas que realizan los análisis por si mismas, deben ser cuidadosas en la toma de muestras como en el análisis mismo.

Dureza del agua

La medición se puede realizar con un densímetro o un medidor de conductancia eléctrica.

La concentración máxima tolerable de TDS no debe ser superior a 3500 ppm.

Concentración de sólidos totales disueltos y en suspensión (TDS)

Control de Cloruros: Máximo 300 ppm

Control de Sulfitos: 15 a 40 ppm

Control de Fosfatos: 20 a 40 ppm

Controles realizados

Los Problemas mas frecuentes que se presentan en las calderas se clasifican en 3 grandes grupos:

Problemas de Incrustación y Embancamiento

Problemas de Corrosión

Problemas de Arrastre y Ensuciamiento o Contaminación

Problemas causados por impurezas en el agua de calderas

Incrustaciones: son depósitos duros muy adherentes y difíciles de remover, los cuales forman una especie de costra la que se pega en las paredes de la caldera. Las sustancias que forman estas incrustaciones son principalmente el carbonato de calcio, hidróxido de magnesio, sulfato de calcio y sílice. 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.

Problemas: Afectan la transferencia de calor al agua reduciendo la capacidad de la

caldera. provoca recalentamiento de tubos con peligro de deformaciones o rupturas. Limita o restringe el paso de agua (C. acuotubulares)

Problemas de Incrustación y Embancamiento

Embancamiento: Es producido por lodo y sílice con ayuda de otras sales disueltas, las cuales se depositan en el fondo de la caldera dificultando o impidiendo la circulación o salida del agua.

También puede originarse a través de la precipitación de sólidos en suspensión y recibe el nombre de Lodos Adheridos.

Solución: Todas estas impurezas debieran ser retiradas en su totalidad antes del ingreso a la caldera, sometiéndolas a un proceso de filtración.

Reacciones:Ca+2 + SiO3 SiO3Ca

Mg+2 + SiO3 SiO3Mg

Corrosión: Es el deterioro progresivo de las superficies metálicas en contacto con el agua, debido a la presencia y acción del oxigeno, anhídrido carbónico y algunas sales como el cloruro de sodio.

También puede ser causada por compuestos químicos derivados de tratamientos de agua mal aplicados (desincrustaciones) y por una reacción electroquímica, en la que una corriente circula debido a una diferencia de potencial existente en la superficie metálica.

Problemas: El oxígeno disuelto ataca las tuberías de acero al carbono formando

montículos o tubérculos, bajo los cuales se encuentra una celda de corrosión activa, esto suele tener una coloración negra, formada por un óxido ferroso-férrico hidratado.

El anhídrido carbónico acelera la velocidad de corrosión del oxigeno.

Problemas de Corrosión

Arrastre: Ocurre cuando el vapor que sale de la caldera lleva partículas de agua en suspensión. Los sólidos disueltos en esas partículas se depositan en los elementos y equipos donde circula y se utiliza el vapor, provocando problemas de funcionamiento del sistema de vapor (fenómeno asociado a la formación de espuma en la superficie del agua).

Problemas: Presencia excesiva de sólidos totales disueltos. Alta alcalinidad. Materiales oleosos. Sustancias orgánicas y Detergentes.

Problemas de Arrastre y Ensuciamiento o Contaminación

Ensuciamiento o contaminación: Se considera todo tipo de contaminante, distintas grasas, aceites y algunos hidrocarburos que se presentan en la industria.

Dependiendo de la cantidad y característica de los contaminantes existentes en el agua generará en su interior depósitos y la formación de espuma con su consecuente arrastre de agua.

La contaminación por hidrocarburos provoca la formación de un film aislante dificultando la transferencia térmica entre los tubos y el agua del interior de la unidad. Este film facilita y promueve la formación de incrustaciones y la formación de corrosión bajo depósito.

El agua de alimentación de las calderas debe ser tratada con el fin de prevenir problemas causados por las impurezas.

Los procedimientos utilizados son:Físicos

TérmicosEléctricosQuímicosMixtos

Tratamientos para purificar el agua de alimentación.

1. Filtración: Tiene como objeto extraer partículas grandes en suspensión.

2. Des aireación o desgasificación: Consiste en extraer los gases disueltos (oxígeno, anhídrido carbónico).

3. Extracciones o purgas: Consiste en evacuar cierta cantidad de agua desde el fondo de la caldera o domo, con objeto de disminuir o mantener la cantidad total de sólidos disueltos y extraer lodos.

Tratamientos físicos.

Se suministran internamente sustancias químicas que reaccionan con las impurezas del agua, precipitando sólidos insolubles o suspensión, eliminables mediante purga.

Estas sustancias corresponden a:Reductoras de dureza o ablandadoras:

Hidróxido de sodio o soda caustica(NaOH), precipita las sales de magnesio, aumenta la alcalinidad.

Carbonato de sodio o soda comercial(Na2CO3), precipita las sales de calcio, bajo costo, produce acidez.

Tratamientos Químicos.

Hidróxido de calcio o cal (Ca(OH)2), precipita las sales de calcio y magnesio.

Fosfatos de sodio(Na2HPO4), precipita sales de calcio. Debe mantenerse en exceso.

Intercambio de iones, se utilizan ablandadores naturales o sintéticos (zeolitas o permutitas).

Inhibidores de corrosión:

Sulfito de sodio (NaSO3): Reacciona con el oxígeno produciendo sulfatos de sodio.

Hidrazinas (N2H4): Reacciona con el oxígeno produciendo nitrógeno y agua sin producir sólidos disueltos.

Aminas: Utilizadas para el control de la corrosión en tuberías de retorno de condensado (corrosión por anhídrido carbónico)

Inhibidores por fragilidad caústica:

Nitratos y nitritos de sodio (NaNO3-NaNO2): Debe usarse donde el agua tiene características de fragilidad.

Inhibidores de adherencia por lodos:

Agentes orgánicos: Taninos, almidones, derivados de aguas marinas.

- Tratamientos térmicos Calentamiento de agua hasta ebullición Eliminación de carbonato insolubles

No separa la dureza permanente

- Tratamientos mixtos- Desincrustantes químicos- Calentamiento de agua

- Tratamiento eléctrico- Electrolisis

- Planchas de zinc apernadas a los tubos- defiende de sales incrustantes

En el rendimiento de la caldera

Rendimiento en el caso de las calderas es la relación que existe entre el calor total entregado por el combustible al quemarse y el calor contenido en el vapor.

Incrustación: Sales en agua de generadores de vapor Conductividad térmica muy baja Se forman en los puntos de transferencia de calor Calderas incrustadas requieren un mayor gradiente térmico.

Influencia de la calidad del agua

En la seguridad Incrustaciones, aíslan las superficies de calefacción del agua.

Provocando roturas y explosiones. Falla en los tubos, ocasionada por sobrecalentamiento por presencia de depósitos Sustancias formadoras de incrustaciones son principalmente el carbonato de calcio, hidróxido de magnesio, sulfato de calcio y sílice.

Causas más frecuentes de este fenómeno son las siguientes:               -Excesiva concentración de sales en el interior de la unidad.               -El vapor o condensado tienen algún tipo de contaminación.               -Transporte de productos de corrosión a zonas favorables para su precipitación.               -Aplicación inapropiada de productos químicos

Corrosión, presencia de agua en forma líquida,  oxígeno disuelto ataca las tuberías de acero al carbono formando montículos o tubérculos, bajo los cuales se encuentra una cavidad o celda de corrosión.