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circuito de agua de refrigeraciónabierto, donde será eventualmenteeliminado por evaporación en unatorre de refrigeración.

El agua perdida por evaporacióndel circuito de recirculación abier-to debe ser reemplazada, lo cual seconsigue gracias a un aporte adi-cional de agua fresca al sistema. Elagua de aporte puede proceder deríos, lagos, pozos o suministrosmunicipales. Para minimizar loscostes de consumo de agua, un nú-mero cada vez mayor de usuariosindustriales recurre a fuentes deaporte alternativas, como pueden seraguas residuales tratadas, ya seanmunicipales o procedentes de proce-sos industriales. La variable calidadde estas fuentes hace que sea cadavez más crítico un tratamiento delagua de refrigeración eficaz para elfuncionamiento efectivo de laplanta.

Como la evaporación es necesariapara producir un efecto refrige-rante, las partículas sólidas ensuspensión o disueltas que entrancon el agua de aporte se concen-tran. Esto significa que las con-centraciones en el agua de recir-culación serán más altas que lasque encontramos en el agua deaporte. Para evitar sobrepasar loslímites de solubilidad para las es-pecies disueltas, los “ciclos deconcentración” – la relación entrela concentración de sólidos di-sueltos en el agua de refrigeraciónen el circuito y su concentraciónen el agua de aporte –deben sercontrolados de forma aceptablemediante la descarga o la purga departe del agua de refrigeración.Aumentando la purga se disminu-yen los ciclos.

La utilización del agua para losprocesos de refrigeración está muyextendida en la industria actual.Los desarrollos tecnológicos másrecientes han supuesto un aumentode las posibilidades de control de lasedimentación inorgánica, del en-suciamiento biológico y de la co-rrosión, más efectivo y económico,tanto en sistemas de refrigeraciónabiertos como cerrados. En el pre-sente artículo se ofrece una revi-sión general de las tecnologías detratamiento actuales y de las direc-trices a seguir, aunque debido a laconsiderable variabilidad de lascondiciones de operación, puedeser necesario adecuar las aproxima-ciones para poder desarrollar unprograma de tratamiento efectivo.

Los sistemas que se utilizan de for-ma más habitual son los circuitosde refrigeración abiertos, donde sehace circular agua fría desde unatorre de refrigeración hasta el equi-po intercambiador de calor. Elagua calentada es devuelta a la to-rre para refrigerar por evaporación.

Los circuitos cerrados eliminan ca-lor de los procesos y del equipooperativo utilizando equipos inter-cambiadores de calor refrigeradospor una circulación continuada delíquido refrigerante (agua, glicol,etc.) en un circuito cerrado. No seproduce evaporación en este cir-cuito de refrigeración primario ce-rrado, sino que el calor es transfe-rido a través de otro equipo inter-cambiador de calor a un segundo

2. Conservación delagua de refrigeración

1. Introducción

Selección de programas para proteger circuitos de refrigeración

C.R. Ascolese, D. I. Bain y M. SoriaHercules BetzDearborn Inc. (EE.UU.)

El artículo hace una revisión delas tecnologías actuales de

tratamiento de aguas de circuitosde refrigeración y aporta

criterios para su selección.

Tratamiento de Aguas

persantes poliméricos, biocidas y/obiodispersantes), este materialpuede acumularse en áreas de flujobajas del sistema, como puede seren los intercambiadores lado car-casa y en el relleno de torres de al-ta eficacia. La acumulación de di-chas incrustaciones puede reducirla eficacia de la transferencia decalor y provocar corrosión, ya seapor mecanismos de corrosión bajo-depósito (como por ejemplo airea-ción diferencial) o por materialescorrosivos producidos por micro-organismos (como por ejemplo elH2S generado por bacterias sulfa-torreductoras).

Para proteger bien los sistemas derefrigeración, garantizar un funcio-namiento del circuito de refrigera-ción económico y optimizar la pro-ductividad, hay que prevenir lasincrustaciones, la corrosión y elensuciamiento con un programa detratamiento del agua de refrigera-ción completo y bien diseñado.

3.1. Control deincrustaciones –––––––––––––––––––––––––––––––

El ensuciamiento de las superficiesde transferencia de calor por in-crustaciones minerales compuestasde sales de dureza (calcio y/o bi-carbonato de magnesio, sulfato ocloruro) u otras especies inorgáni-cas, puede prevenirse utilizandopolímeros dispersantes, secues-trantes y/o modificadores del cre-cimiento cristalino. Los últimosagentes de control mencionadosson también denominados inhibi-dores de efecto umbral (Fig.2),porque funcionan limitando el cre-cimiento de los cristales de las sa-les inorgánicas cuando son aplica-dos a niveles subestequiométricos.

Desde hace años, se utilizan distin-tos compuestos de ácido fosfórico,comúnmente denominados “fosfo-natos”, para el control de las in-crustaciones. Estos compuestostienen límites de estabilidad y/osolubilidad y pueden precipitar apH alto, a altas temperaturas o ensistemas con altos niveles de dure-za. Son también degradados a dis-tintos niveles por biocidas oxidan-tes utilizados normalmente para ladesinfección del agua de refrigera-

El caudal de agua descargada conla purga afecta significativamentelos costes de funcionamiento delsistema de refrigeración. El aguade purga elimina del sistema losproductos de tratamiento químicodel agua de refrigeración, por loque estos productos deben ser re-puestos. Además, es posible que elagua de purga requiera tratamientode residuales o pago de tasas devertido. Los caudales de purga yevaporación deben ser repuestoscon el agua de aporte necesaria pa-ra mantener el balance hidráulicodel circuito de refrigeración. Estotiene un coste añadido, que depen-derá de cada zona.

Los sistemas de refrigeraciónabiertos normalmente funcionanentre 3 y 10 ciclos de concentra-ción. Es preferible un funciona-miento del sistema de refrigeracióna ciclos más altos, ya que es mejordesde un punto de vista económi-co, pero los ciclos están limitadospor la calidad del agua, los índicesde solubilidad y las posibilidadesdel programa de tratamiento delagua de refrigeración que se estéaplicando.

Se deben proteger los circuitos derefrigeración contra tres amenazasprincipales: sedimentación inorgá-nica, ensuciamiento biológico ycorrosión (Fig.1). Un fracaso a lahora de ofrecer protección contraesta “triple amenaza” puede tenerun impacto directo sobre los obje-tivos de productividad y de renta-bilidad de las unidades operativas.La sedimentación biológica e inor-gánica reduce la transferencia de

3. Problemas delcircuito derefrigeración

calor y puede comprometer muyseriamente los niveles de produc-ción forzando paradas no progra-madas, y/o provocando que lostiempos de parada para la limpiezade los equipos sean más largos.Además, un ensuciamiento bioló-gico no controlado puede favore-cer el crecimiento de organismospatógenos como puede ser, porejemplo, la bacteria de la Legione-la. La corrosión puede perjudicarel equipo intercambiador de calor,con lo cual pueden ser necesariosotros paros imprevistos para repa-rar este equipo o, como mínimo,contribuirá a aumentar los costesde amortización, reduciendo la vi-da de los equipos.

La formación de depósitos inorgá-nicos (incrustaciones minerales)supone un problema muy impor-tante en ciertas zonas, porque elagua de aporte disponible contienealtas concentraciones de sales inor-gánicas, que pueden formar depó-sitos aislantes en el intercambiadorde calor. Otro factor que favorecelas incrustaciones es la tendencia aoperar el sistema a ciclos de con-centración altos. Los sistemas derefrigeración que funcionan de es-te modo concentran alcalinidad,provocando así un pH alto en elagua de refrigeración. En estasaguas alcalinas se favorece la pre-cipitación de sales inorgánicas. Amenudo se utiliza ácido sulfúricopara ajustar el pH del agua de re-frigeración y prevenir la formaciónde incrustaciones. Para operar es-tos sistemas de refrigeración alca-linos de forma fiable y a ciclos deconcentración ventajosos desde unpunto de vista económico, el pro-grama de tratamiento de agua debeincluir un agente de control de in-crustaciones que sea efectivo.

Además, el agua de refrigeraciónprovoca corrosión en los metalesdel circuito, por lo que se necesita-rá utilizar inhibidores de la corro-sión para protegerlo.

Por las torres de refrigeración cir-culan grandes cantidades de aire.El resultado es que el agua de re-frigeración sufre una constantecontaminación por las partículas ymicroorganismos de la atmósfera.Sin tratamiento (normalmente dis-

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Figura 1.Principalesproblemasde los circuitos

de pH alcalino. Esto provocó unaumento de la demanda de políme-ros que anuló la capacidad del po-límero dispersante en condicionesnormales para mantener la solubi-lidad del fosfato cálcico. El cambioa un programa con base AEC y pHalcalino supuso una reducción delos niveles de fosfato, una dismi-nución de la demanda de políme-ros y una reducción de la sensibili-dad del programa frente a los pro-blemas de control de pH. El resul-tado fue que pudo mantenerse elfuncionamiento del sistema a pesarde las variaciones en el agua deaporte que previamente habían en-suciado los tubos del condensador.

Indices de solubilidad

Para controlar las incrustacionesde forma eficaz, deberemos utili-zar varios índices de solubilidadcomo referencia (por ejemplo, ín-dice de saturación de Langelier(LSI = Langelier ‘s Saturation In-dex) para el carbonato cálcico,otros para el silicato de magnesio,el sulfato cálcico o el fosfato cálci-co para asegurar que el sistema derefrigeración funciona a un nivelde pH y a unos ciclos de concen-tración que permitan un tratamien-to del agua de refrigeración eficazcon la tecnología aplicada. Porejemplo, algunos programas detratamiento de agua únicamentepueden controlar los niveles de sí-lice en la recirculación hasta 150ppm (mg/L). Existen otros progra-mas que permiten ampliar este lí-mite de control de sílice hasta 200ppm(mg/L). De forma parecida,los circuitos de refrigeración alca-

ción. La precipitación o degrada-ción de fosfonatos hace que enciertas ocasiones resulten inefica-ces a la hora de controlar las in-crustaciones minerales y provocaun ensuciamiento de las superfi-cies de transferencia de calor, tantopor las sales inorgánicas como porlos inhibidores de incrustacionesdegradados precipitados.

Recientemente se introdujo unagente de control de incrustaciones“todo-orgánico” basado en tecno-logía alquilepoxicarboxilato(AEC) (Fig.3). Este inhibidor delas incrustaciones no es un fosfo-nato ni tampoco contiene fósforo.Este material con base AEC ofrecemejor estabilidad y solubilidadcomparado con los fosfonatos tra-dicionales. Es absolutamente com-patible con los productos químicoscon base halógena utilizados parala desinfección del agua de refrige-ración y no se degrada ni siquieracuando tenemos niveles altos decloro libre. (Fig.4). En consecuen-cia, podemos incrementar de for-ma segura los ciclos de la torre sin

provocar incrustaciones en las su-perficies de transferencia de calor.Además, permite reducir los nive-les de fósforo y reducir el caudalde purga, por lo que los programascon base AEC son los preferidosdesde un punto de vista medioam-biental.

Cuando recientemente se aplicóesta nueva tecnología a un grancircuito de refrigeración en una re-finería británica, se consiguió eli-minar el ensuciamiento provocadopor el fosfato cálcico en un con-densador crítico en el circuitocompresor de gas húmedo. El sis-tema había sido tratado con un pro-grama con fosfato soluble y pHneutro. El ensuciamiento apareciócuando un nivel alto de sólidos ensuspensión en el agua de aportecoincidió con la pérdida del con-trol de pH, llevando a incursiones

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Figura 2.Efecto

umbral

Figura 3. Esquema de la molécula AEC

Figura 4.Compatibili-dad con elcloro del AECcomparadacon las deotros antiin-crustantes comúnmenteempleados enel tratamientode agua de re-frigeración

operativas del sistema, y tambiéndel nivel de ensuciamiento micro-biológico.

Los métodos de control biológicoconvencionales están basados enlos procedimientos de cultivo mi-crobiológico tradicionales. Sonmétodos que requieren muchotiempo de dedicación y necesitandías o incluso semanas de incuba-ción para poder obtener resultados.Consecuentemente, el desarrollomicrobiológico puede estar muyavanzado cuando por fin dispone-mos de los resultados. Además, secree que estos métodos dan un re-sultado sobre la población micro-biológica presente en el sistemasignificativamente inferior a la rea-lidad. Un control microbiológicocon base ATP aparecido reciente-mente hace posible valoracionesreales e inmediatas de la carga mi-crobiológica de los sistemas de re-frigeración. Se puede hacer el aná-lisis y obtener los resultados pocosminutos después de tomar la mues-tra. Los procedimientos con baseATP detectan cualquier tipo de vi-da microbiológica presente en elsistema.

Gracias a la combinación de unbiocida no-espumante con un con-trol microbiológico ATP, unaplanta de laminación del acero delsudeste consiguió mejorar nota-blemente su programa de controlmicrobiológico. El biocida al noprovocar espuma en el circuito deagua limpia, evitó el problema

linos tratados con inhibidores defosfonato convencionales normal-mente se limitan a un LSI de me-nos de +2,5. Los inhibidores de in-crustación basados en tecnologíaAEC mantienen una verdadera so-lubilidad del carbonato cálcico dehasta LSI +3,0 como mínimo. Elhecho de que se hayan ampliado es-tos límites supone la oportunidad dereducir los costes operativos mejo-rando al mismo tiempo la fiabilidaddel sistema de refrigeración.

3.2. Control delensuciamientomicrobiológico–––––––––––––––––––––––––––––––

El ensuciamiento biológico se re-duce utilizando varios biocidas. Amenudo se consigue la desinfec-ción del agua de refrigeración pri-maria aplicando biocidas oxidan-tes, los cuales se complementancon biocidas no oxidantes o consurfactantes para garantizar uncontrol microbiológico fiable. Losbiocidas oxidantes que se utilizannormalmente para el agua de refri-geración son el cloro (cloro-gas,hipoclorito sódico o dióxido decloro) o el bromo (productos sóli-dos generadores de halógeno obromuro sódico líquido activadocon cloro). El bromo es más eficazque el cloro en algunas aplicacio-nes, como pueden ser las aguas derefrigeración contaminadas poramoníaco o alcalinas.

Los biocidas no-oxidantes son ge-neralmente moléculas orgánicasque controlan los microorganismosalterando su estructura específica ointerfiriendo en los procesos mi-crobiológicos esenciales. Estosbiocidas son especialmente críticosen sistemas 1) que en el pasadohan sufrido contaminación delagua de refrigeración por pérdidasdel proceso, 2) que utilizan rellenode las torres de alta eficacia tipopelícula, y 3) que sufren interrup-ciones frecuentes para la dosifica-ción de biocida oxidante. En siste-mas que son propensos al ensucia-miento biológico, la utilización debiocidas no oxidantes puede ayu-dar a reducir los niveles de dosifi-cación de halógenos, reduciendoasí la corrosión asociada a altos ni-veles de biocidas oxidantes.

La utilización de productos formu-lados con biocidas no oxidantes esnormalmente más eficaz y econó-mica que la utilización de produc-tos con un solo activo. Se han de-sarrollado formulados biocidas quedemuestran niveles de actividadsorprendentemente altos compara-dos con la eficacia de los compo-nentes cuando son utilizados deforma independiente. Estos formu-lados ofrecen un control microbio-lógico más rápido y durante perío-dos de tiempo más largos entre tra-tamientos. Estas ventajas hacenque el nivel de biocidas necesariopara el control microbiológico seamás bajo, reducen el impacto me-dioambiental del programa y elcoste global para el control micro-biológico disminuye.

Para conseguir un programa decontrol microbiológico efectivo,deberemos tomar en consideraciónlos parámetros físicos del sistema,como por ejemplo el volumen, elnivel de purga, los productos quí-micos aplicados al agua de recircu-lación, los contaminantes no-bio-lógicos, y los tipos de infecciónmicrobiológica. Los biocidas se-leccionados deben ser eficacesfrente a la población que sea nues-tro objetivo, a la vez que deberántener la homologación adecuadapara ser utilizados en una aplica-ción determinada y (si procede)para el vertido del sistema. Los ni-veles de aplicación de biocidas y lafrecuencia del tratamiento depen-den en parte de las características

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Figura 5.Celda

clásica de corrosión

O2 + 2H2O + 4e- ↔ 4OH-

En soluciones ácidas aireadas elagua es el producto de la reaccióncatódica:

O2 + 4H+ + 4e+ ↔ 2H2O

En soluciones ácidas no aireadasse produce hidrógeno en el cátodo:

2H+ + 2e+ H2

En sistemas de refrigeración abier-tos el agua tiene generalmente unpH de 6,5 o más y la producción deOH- es el mecanismo catódico pre-dominante.

La reacción corrosiva general parael hierro bajo estas condicionespuede escribirse de la siguientemanera:

2Fe + O2 + 2H2O ↔ 2Fe ++ + 4OH-

3.3.2. INHIBIDORES DE CORROSION

Existe una gran variedad de inhi-bidores de corrosión para sistemasde refrigeración. En la Tabla Iaparece un resumen de la dosifi-cación y el uso que caracterizaríanun tratamiento típico. Los inhibi-dores normalmente se clasificancomo anódicos o catódicos. Losinhibidores anódicos interfierenen la disolución de metal en elánodo de la celda de corrosión.Los inhibidores catódicos interfie-ren en el proceso catódico. Nume-rosos materiales inorgánicos hanresultado útiles como inhibidoresde la corrosión. Entre ellos encon-tramos metales como el cromato,el molibdato y el zinc, y otros ma-teriales inorgánicos no-metálicoscomo el fosfato (polifosfato y or-tofosfato), el silicato y las sales denitrito.

Para evitar la corrosión también seutiliza un número considerable deinhibidores orgánicos. Entre ellosencontramos varios azoles que pro-tegen al cobre y sus aleaciones.Los azoles actúan para proteger su-perficies metálicas formando unaspelículas finas que estabilizan elmetal y limitan o previenen frente areacciones oxidativas destructivas.

que ésta creaba en el proceso dehierro reducido directo al romperel cierre de gas del reactor. El he-cho de tener los resultados de losanálisis ATP de forma inmediatapermitió dosificar biocidas única-mente cuando era necesario envez de seguir un programa prede-terminado. El nuevo programa detratamiento permitió corregir deforma inmediata el ensuciamientobiológico, eliminó la necesidad deaplicar agentes antiespumantes yevitó los paros de producción noprogramados.

3.3. Control de la corrosión–––––––––––––––––––––––––––––––

Se reduce la corrosión de las su-perficies metálicas en los circuitosde refrigeración aplicando inhibi-dores de corrosión al agua de refri-geración, y también gracias a unaadecuada gestión de los productosquímicos aplicados al agua de re-circulación.

3.3.1. MECANISMOS DE CORROSION

Las partes que componen un siste-ma de refrigeración abierto estánfabricadas con distintos metales(ejemplo, acero al carbono, acero

galvanizado, aleaciones inoxida-bles, cobre y sus aleaciones, alumi-nio). Estos metales están sujetos agran variedad de problemas de co-rrosión, como puede ser una corro-sión generalizada, el ataque galvá-nico, el pitting, el ataque creviceyel stress cracking; sin embargo, lareacción básica es un proceso elec-troquímico bien definido.

La celda de corrosión es una celdaelectroquímica. (Fig.5). En el áno-do de la celda de corrosión, el me-tal se disuelve en el agua en formade iones de metal:

M ↔ Mn+ + ne-

En la ecuación, M significa metal,n es la valencia de la especie oxi-dada y e representa al/los elec-trón/es liberado/s.

Los electrones perdidos en el áno-do (la reacción anódica es una re-acción oxidativa ) fluyen a travésdel metal hacia el cátodo. Una vezen el cátodo, los electrones se eli-minan mediante reacciones reduc-toras.

En agua aireada neutra o alcalina,la reacción catódica lleva consigola producción de iones hidróxilos.

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Inhibidor Nivel de Aplicación, Tipo de Programappm(mg/L)

Ortofosfato 10-20 pH Neutro; refrigeración

recirculación abierta

Orto/Polifosfato 6-15/4-7 pH Neutro; refrigeración

recirculación abierta

Orto/Fosfonato 2-12/4-8 pH Alcalino; refrigeración

recirculación abierta

Orto/Zinc 4-8/0,5-4 pH Alcalino; refrigeración

recirculación abierta

Zinc/fosfonato 0,5-4/4-6 pH Alcalino; refrigeración

recirculación abierta

Azol 1-5 Neutro y alcalino

Molibdato 5-10 Como suplemento para el

fosfato o el zinc

Molibdato 400-600 Circuitos cerrados

Nitrito 600-1.200 Circuitos cerrados

Molibdato/Nitrito 200-300/150-250 Circuitos cerradosObservaciones: Las necesidades de tratamiento pueden variar dependiendo de las características del

agua.

Tabla I. Niveles de aplicación típicospara inhibidores de la corrosión

supuso el gran avance que permitióque los programas inhibidores defosfato ofreciesen unos resultadosen la protección contra la corrosióncomparables a los programas concromatos. Esta tecnología con po-límeros está muy extendida en laactualidad y se ha convertido en unestándar cuando hablamos de pro-gramas contra la corrosión con ba-se fosfatos solubles.

Los fosfatos (sales orto y polifos-fatadas) son con diferencia los in-hibidores de corrosión inorgánicosno-metálicos más utilizados. Losortofosfatos a niveles de >10ppm(mg/L) actúan como inhibido-res de la corrosión anódicos enaguas de refrigeración con pH neu-tro (pH 6,8 a 7,9). Los ortofosfatosproporcionan también una protec-ción catódica cuando son aplicadosa sistemas alcalinos (pH> 7,8) a ni-veles <10 ppm(mg/L) debido a larelativa insolubilidad de las salesde fosfato cálcico al cátodo alta-mente alcalino de la celda de co-rrosión. Los polifosfatos a concen-traciones de <5 ppm (mg/L) contri-buyen tanto a la inhibición de lacorrosión catódica como anódica.En aplicaciones de refrigeracióncon pH neutro la reversión del po-lifosfato afecta a los niveles de or-tofosfato y contribuye a la inhibi-ción de la corrosión anódica. Lospolifosfatos no revertidos actúanprincipalmente como inhibidorescatódicos a través de la precipita-ción alcalina marcada por el pHque tiene lugar en el cátodo.

La probada eficacia de los progra-mas de tratamiento del agua de re-frigeración que combinan ortofos-fatos y polifosfatos para inhibir lasreacciones ante la corrosión tantoanódicas como catódicas es el mo-tivo de que estén tan extendidos ala hora de tratar sistemas de refri-geración abiertos.

Sílice

La sílice constituye un eficaz inhi-bidor de la corrosión inorgánicocuando se aplica entre 25 y 50ppm(mg/L) por encima de los ni-veles de sílice que hayan aparecidopreviamente de forma natural. Ac-túa formando lentamente una pelí-cula de silicato en la superficie me-

La selección de inhibidores de lacorrosión es compleja. A la hora detomar la decisión, deberemos teneren cuenta el tamaño y el funciona-miento del sistema, los productosquímicos que encontramos en elagua de recirculación, la normativamedioambiental sobre vertidos, lametalurgia del sistema y los costesdel programa.

a) Inhibidores de corrosiónmetálicos

Cromato

Durante muchos años, los inhibi-dores de corrosión utilizados conmayor frecuencia han sido las salesde cromato. El cromato es un exce-lente inhibidor de la corrosión anó-dico para el acero al carbono y pa-ra el cobre. Proporciona una pro-tección muy efectiva contra la co-rrosión por pitting y también con-tra la corrosión general. De hecho,la actuación del cromato supuso unpunto de referencia a la hora deevaluar inhibidores de corrosiónalternativos. Sin embargo, la nor-mativa vigente contra los cromatosha restringido considerablementesu utilización en los últimos años yya no se utilizan como anticorrosi-vos en los sistemas de agua de re-frigeración industriales en Europay EEUU.

Molibdato

Las sales de molibdato son quími-camente parecidas a las sales decromato y actúan de forma similara los inhibidores de corrosión anó-dicos. Las sales de molibdato tie-nen una toxicidad baja, por lo queson mucho más aceptadas desde unpunto de vista medioambiental ymás fáciles de aplicar.

En circuitos de refrigeración cerra-dos con pérdidas de agua bajas, seconsigue una protección muy efec-tiva manteniendo niveles de molib-dato altos (>100 ppm –mg/L-). Ensistemas de recirculación abiertos,las pérdidas de agua hacen que losprogramas con altos niveles demolibdato resulten poco económi-cos. Si se aplican niveles bajos demolibdato (˜10 ppm –mg/L-) juntocon otros inhibidores de corrosiónen circuitos abiertos, según algu-

nos usuarios se consigue mejorarla actuación de los inhibidores res-tantes. En estas aplicaciones, elmolibdato sirve también para faci-litar el seguimiento y el control delprograma.

Zinc

El zinc es muy utilizado como in-hibidor de la corrosión, especial-mente en programas de agua de re-frigeración alcalinos. En agua oxi-genada con alcalinidad suave o fuer-te, el hidróxido de zinc -Zn (OH)2-precipita en el cátodo de la celda decorrosión, inhibiendo así la reac-ción catódica. El hidróxido de zincprecipitado forma una barrera físi-ca en el cátodo, bloqueando la re-acción de electrones emitida a tra-vés del metal hacia el cátodo.

A menudo se combina una dosifi-cación de zinc <5 ppm (mg/L) coninhibidores anódicos. El programainhibidor de la corrosión resultantepreviene tanto contra las reaccio-nes anódicas como catódicas, conlo que ofrece una protección contrala corrosión más efectiva. El zinctiene una toxicidad relativamentebaja para los humanos (puede apli-carse a sistemas de agua potable);sin embargo, la preocupación porla toxicidad acuática en algunas re-giones ha restringido su vertido di-recto a entidades públicas.

b) Inhibidores de corrosión inor-gánicos no-metálicos

Fosfato

Durante muchos años, el uso defosfatos para proteger contra la co-rrosión se vio frustrado debido a laincapacidad de mantener nivelesefectivos de fosfato soluble. El fos-fato precipitaba como fosfato cál-cico, reduciendo la concentracióndel tratamiento en el agua de recir-culación, dando como resultado lacorrosión y el ensuciamiento gene-ralizado. La clave para conseguirun control de la corrosión con fos-fatos eficaz fue el desarrollo deuna tecnología con polímeros queaumentaba la solubilidad del fosfa-to cálcico de forma drástica. Estatecnología con polímeros apareciópor primera vez con los programasde tratamiento Dianodic II, lo cual

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encima de 1ppm (mg/L) son espe-cialmente destructivos para las pe-lículas de azol y atacan rápidamen-te al cobre y sus aleaciones. Debe-rían evitarse las prácticas de halo-genación agresivas utilizadas parael control del ensuciamiento mi-crobiológico durante las fugas delproceso. Unas dosis fuertes de clo-ro y de bromo pueden destruir lapelícula de azol y ser perjudicialespara las aleaciones de cobre, inclu-so si no se genera un residual dehalógeno libre que pueda medirse.Los halógenos también pueden de-gradar a los azoles añadidos alagua de la balsa y aumentar consi-derablemente los costes de trata-miento químico asociados a la pro-tección contra la corrosión de lasaleaciones de metal.

Los descubrimientos más recientessobre la tecnología con azoles hanllevado a productos que proporcio-nan una protección óptima a lasaleaciones de cobre, incluso enpresencia de residuales halógenos.Los productos con base azol resis-tentes a los halógenos pueden serdosificados tanto a choques comode forma continua en los sistemasde refrigeración. El azol resistenteal halógeno no se ve degradadocuando es dosificado a aguas de re-frigeración que contienen residua-les de halógeno libre. Como esteazol modificado no reacciona concloro ni con bromo, puede llegarsea residuales de desinfección efecti-vos a bajos niveles de halogena-ción. Además, las películas protec-toras formadas por el azol modifi-cado son más estables y duran másque las películas producidas porazoles convencionales. Como re-sultado, se reduce tanto el consu-mo de azoles como los costes aso-ciados. El impacto medioambien-tal también disminuye, ya que ladescarga de cobre y de halógenoses menor.

Una planta de energía nuclear delsudeste donde se hacía una dosifi-cación a choques diaria de hipoclo-rito sódico para controlar la activi-dad microbiológica, tenía proble-mas debido a que el cloro degrada-ba el TTA utilizado para prevenirla corrosión de las superficies dealeación de cobre. Los productosde corrosión de cobre resultantes

tálica que reduce las velocidadesde corrosión. No es tóxica y su uti-lización no es cara. Es preferible laaplicación de la sílice, especial-mente para ciertos circuitos cerra-dos en los que el agua de refrigera-ción puede estar en contacto con elproducto fabricado y donde existeel riesgo de que otros inhibidoresafecten las características propiasdel producto final.

Nitrito

Las sales de nitrito suelen utilizarsecomo inhibidores de la corrosiónanódicos en circuitos cerrados. Senecesitan altas concentraciones(>500 ppm – mg/L-) de nitrito paraconseguir una inhibición de la co-rrosión eficaz. Cuando el nitrito esutilizado como único medio de pro-tección en circuitos cerrados, su ac-ción se ve favorecida por las condi-ciones alcalinas, las cuales tiendena suprimir la reacción catódica yproporcionan una protección contrala corrosión adicional. Sin embar-go, para obtener una mejor protec-ción contra la corrosión en sistemascerrados, los nitritos suelen combi-narse con molibdato.

La utilización de nitritos presentael inconveniente de que éstos sonfácilmente metabolizados por va-rios microbios. Los microbios re-ducen rápidamente los residualesde nitrito, lo que resulta en una dis-minución de la protección contra lacorrosión. Consecuentemente, losnitritos casi nunca, por no decirnunca, se utilizan en circuitosabiertos. La tendencia a altos nive-les de contaminación microbioló-gica, combinada con un uso fre-cuente de biocidas oxidantes, sig-nifica que los nitritos en circuitosde refrigeración abiertos son meta-bolizados o bien oxidados quími-camente y convertidos en nitratosperdiendo su eficacia para el con-trol de la corrosión.

Los biocidas no oxidantes se utili-zan para prevenir la degradaciónmicrobiológica de los nitritos encircuitos cerrados. Los biocidas nooxidantes basados en isotiazolonase utilizan frecuentemente para elcontrol microbiológico en circuitoscerrados porque están basados enagua y el activo tiene una vida re-

lativamente alta, por lo que no ne-cesitan ser dosificados con dema-siada frecuencia. Sin embargo, losproductos basados en isotiazolonaconvencionales utilizan el cobrecomo estabilizador para la molécu-la isotiazolona. Con el tiempo, unarepetida aplicación de estos pro-ductos en circuitos cerrados puedegenerar importantes niveles de co-bre y provocar ataque galvánico enel acero al carbono. Recientementeha aparecido un producto formula-do con isotiazolona, el cual consi-gue una estabilización de la isotia-zolona sin cobre ni otros metales.Como se trata de un formulado si-nergista de dos activos biocidas,conseguimos mejorar considera-blemente tanto los costes de trata-miento como su eficacia en com-paración a productos isotiazolonesde un solo activo. Los circuitos ce-rrados pueden protegerse eficaz-mente contra la infección micro-biológica, consiguiendo que secumplan plenamente todas las ven-tajas que ofrecen los programasbasados en nitratos en la protec-ción contra la corrosión.

c) Inhibidores de corrosión orgá-nicos

Azoles

Los inhibidores de corrosión conbase azol son a menudo utilizadosen circuitos de refrigeración paraproteger al cobre y sus aleaciones.Estos inhibidores previenen contrala corrosión del cobre, formandouna película que hace de barreraentre la superficie metálica y elagua. En el caso de los mercapto-benzotriazoles (MBT) y de losbenzotriazoles (BZT), la películade azol puede ser bastante gruesa(>100 moléculas en espesor). Eltolitriazol (TTA), el azol más utili-zado, produce una película muchomás fina, normalmente de pocasmoléculas en espesor. Sin embar-go, sea cual sea la película de azol,el espesor de la misma no interfie-re en la transferencia de calor enlas superficies intercambiadoras. Las películas de azol generadascon MBT, BZT y TTA se ven de-gradadas en presencia de un haló-geno, por lo que deben reponerseañadiendo azol al agua de la balsa.Los residuales de cloro libre por

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intrínseca contra las incrustacio-nes. Proporcionan además una ex-celente protección contra la corro-sión siempre y cuando se manten-gan unos niveles de inhibición efica-ces junto con un buen control de pH.Sin embargo, cuando el control depH no es bueno, puede aparecer co-rrosión debido a unas excursionesde pH bajas. A la inversa, una pérdi-da de dosificación de ácido acompa-ñada de los niveles de inhibidoresanódicos moderadamente altos querequieren normalmente estos pro-gramas puede llevar a ensuciamien-to provocado precisamente por elprograma que se está aplicando.

Una de las ventajas que se obtienecon un funcionamiento del sistemade refrigeración bajo condicionesalcalinas es una corrosividad delagua de refrigeración reducida. Es-ta protección contra la corrosiónnatural es originada sobre todo pormecanismos catódicos. Las aguasde refrigeración alcalinas altamen-te tamponantes ralentizan la pro-ducción de iones de hidroxilo(OH-) y el nivel general de la reac-ción catódica. Además, la alcalini-dad presente en el agua de formanatural es convertida en sales decarbonatos. Cuando encontramoscantidades significativas de durezacálcica, el carbonato cálcico preci-pita, formando una película que ac-túa como barrera en el cátodo.

Cuando los índices de solubilidadpermiten conseguir unos ciclos deconcentración económicos, los sis-temas de refrigeración tratados conprogramas alcalinos pueden apli-carse absolutamente sin nada deácido. Suprimiendo el ácido para elcontrol de pH conseguimos elimi-nar varios de los costes del trata-miento del agua. Los tratamientosalcalinos capitalizan en una protec-ción natural contra la corrosión, pe-ro pueden suponer un riesgo de en-

provocaron pitting sobre el aceroal carbono. Cuando se incrementa-ron los niveles de zinc y de fosfa-tos para controlar el pitting, la cali-dad medioambiental del agua depurga de vertido directo se vioafectada negativamente. Sustitu-yendo el TTA por un azol resisten-te al halógeno se consiguió acabarcon este ciclo destructivo, dismi-nuyendo la corrosión del cobre y elpitting sobre el acero al carbonoreduciendo los niveles de trata-miento del zinc, del fosfato y delos biocidas oxidantes, y mejoran-do así las condiciones medioam-bientales.

El hecho de sustituir los programascon base cloro convencionales porel producto de bromo líquido esta-bilizado anteriormente menciona-do se ha ofrecido a veces como unmedio para evitar el problema de ladegradación del azol por el cloro, ytambién el problema del ataque ha-lógeno a los inhibidores de incrus-taciones con base fosfonato. Ten-dremos que hacer las comproba-ciones necesarias para poder deter-minar cual es el enfoque más eco-nómico: utilizar productos quími-cos de tratamiento de aguas queson intrínsecamente halógeno esta-bles o bien sustituir los económi-cos biocidas por bromo líquido es-tabilizado, que es más caro.

Un tratamiento de agua de refrige-ración efectivo implica el uso deun programa químico diseñado es-pecialmente para mantener las su-perficies internas limpias de in-crustaciones de productos quími-cos, de corrosión y de ensucia-miento microbiológico. La clave

4. Programas derefrigeración con pHalcalino

para el diseño del programa son losproductos químicos del agua de re-circulación que se generan cuandoun sistema alcanza ciclos de con-centración operativos, y el nivel depH más adecuado para conseguirun funcionamiento económico yfiable teniendo en cuenta los con-tenidos químicos del agua.

La mayoría de los sistemas de re-frigeración funcionan a unos nive-les de pH de entre 6,8 y 9,0. Encualquier sistema, el nivel de pHoperativo debe ser controlado (nor-malmente ± 0,20 pH unidades delpH ideal) para asegurarnos poderconseguir que el programa de tra-tamiento dé unos resultados ópti-mos. Conseguiremos controlar elpH del agua de refrigeración dosi-ficando ácido o cáustico, o biencontrolando los ciclos de concen-tración. Los programas de refrige-ración pueden dividirse en dosgrandes grupos: programas con pH“neutro” para unas condiciones depH de <7,8 y programas alcalinosdiseñados para un pH de >7,8. (Enla Tabla II se comparan los dos ti-pos de programa).

Los programas con pH neutro nor-malmente controlan el pH con áci-do sulfúrico. Estos programas nor-malmente permiten alcanzar los ci-clos de concentración más altos,por lo que son a menudo los máseconómicos. Los programas conpH neutro son especialmente ade-cuados para fuentes de agua deaporte que contienen altos nivelesde alcalinidad, combinados con sa-les de calcio y magnesio (dureza) yotros sólidos disueltos. Sin capaci-dad para controlar el pH, la alcali-nidad natural del agua limita consi-derablemente los ciclos de concen-tración, aumentando así los costesdel tratamiento de refrigeración.Los programas con pH neutro ofre-cen un cierto nivel de protección

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Tipo de Nivel de pH Alcalinidad, Ca, ppm Sílice Reactiva Conductividad, LSIPrograma ppm (mg/L) (mg/L) ppm (mg/L) µmho (µS)pH Neutro 6,8-7,8 ˜35-150 50-1.200 <150 6.000 N/A

pH Alcalino 7,8-9,0+ 150 min. 100-800 <150 6.000 <2,5

Tabla II. Características químicas típicas del agua derefrigeración en circuitos de recirculación abiertos

últimos avances en tratamiento deaguas han llevado a programas queofrecen mejores condiciones tantoeconómicas como de funciona-miento. Estos programas puedencontribuir al éxito y a la fiabilidaddel proceso de producción.

suciamiento debido al potencial deensuciamiento generalizado de lasincrustaciones de carbonato cálci-co. Los más recientes avances en lainvestigación de los inhibidores decorrosión con base no-fosfonato,altamente solubles y muy establesha mejorado considerablemente lafiabilidad y la rentabilidad de di-chos programas, permitiendo unaoperativa segura a ciclos de con-centración ventajosos desde unpunto de vista económico.

Los sistemas de refrigeración sonparte esencial de muchas unidadesde producción industriales. Nece-sitaremos unos programas de trata-miento del agua de refrigeracióneficaces a fin de prevenir incrusta-ciones, ensuciamiento y corrosiónque podrían perjudicar seriamentelos objetivos de producción y ren-tabilidad de dichas unidades. Los

5. Conclusión

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