El lado húmedoEl lado húmedo

La Generación del vapor :La Generación del vapor :

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALESSÓLIDOS DISUELTOS TOTALES

• Los SDT se cuantifican en mg/l equivalentes al término más usual de partes por millón (ppm ).

• Minerales más comunes:– Fe Na Ca Mg SiOFe Na Ca Mg SiO22 Cationes ( + ) Cationes ( + )– Cl SOCl SO44 NO NO33 CO CO33 PO PO44 Aniones ( - ) Aniones ( - )

• Partes Por MillónPartes Por Millón (ppm)(ppm) 1 kg en 1 000 000 kg (1 000 Ton.) de 1 kg en 1 000 000 kg (1 000 Ton.) de

aguaagua• Miligramos por litro (mg/l)Miligramos por litro (mg/l) 1 mg en 1 000 000 mg de agua 1 mg en 1 000 000 mg de agua

1 mg en 1 litro de agua 1 mg en 1 litro de agua

ppm = mg/lppm = mg/l

Unidades de ConcentraciónUnidades de Concentración

Tratamientos del aguaTratamientos del aguaEl agua de alimentación se debe tratar :El agua de alimentación se debe tratar :1. Reducción de los SDT.1. Reducción de los SDT.

desmineralización, ósmosis inversa, etc..desmineralización, ósmosis inversa, etc..2. Ablandamiento.2. Ablandamiento.

modificación de sales incrustantes por sales solublesmodificación de sales incrustantes por sales solubles3. Deaereación por medios mecánicos, químicos o térmicos.3. Deaereación por medios mecánicos, químicos o térmicos.

eliminación de oxígeno disueltoeliminación de oxígeno disuelto4. Adición de químicos para mantener las condiciones en la caldera.4. Adición de químicos para mantener las condiciones en la caldera.

precipitación de sólidos en suspensiónprecipitación de sólidos en suspensiónprevenir el ataque corrosivo y mantener alcalinidadprevenir el ataque corrosivo y mantener alcalinidad

El tratamiento que se debe emplear para tratar el agua en un caso particular depende de la calidad del agua.

Dureza del aguaDureza del agua

• La mayoría de las sales inorgánicas La mayoría de las sales inorgánicas incrementan su solubilidad al aumentar incrementan su solubilidad al aumentar la temperatura del aguala temperatura del agua

• Sin embargo, las sales de Mg y Ca Sin embargo, las sales de Mg y Ca presentan un comportamiento inverso, presentan un comportamiento inverso, es decir, su solubilidad disminuyees decir, su solubilidad disminuye

• De esta forma se incrustan en De esta forma se incrustan en superficies de calentamiento superficies de calentamiento

Dureza del aguaDureza del agua

• Dependiendo de las sales de estos Dependiendo de las sales de estos metales, hablamos de:metales, hablamos de:– Dureza alcalina ( o temporal ): causada por Dureza alcalina ( o temporal ): causada por

iones carbonato ( o bicarbonato )iones carbonato ( o bicarbonato )– Dureza no alcalina ( o permanente ): causada Dureza no alcalina ( o permanente ): causada

por iones sulfato y cloruropor iones sulfato y cloruro• Objetivo del ablandamiento:Objetivo del ablandamiento:

– Eliminar los iones de Mg y Ca que pueden Eliminar los iones de Mg y Ca que pueden causar serios problemas en la calderacausar serios problemas en la caldera

Resinas de intercambio iónicoResinas de intercambio iónico

CaCaNaNa

RERE NaNa RERECaCa

NaNa

NaNa

• Los átomos de Ca y Mg son sutituídos por NaLos átomos de Ca y Mg son sutituídos por Na• El ablandamiento reduce la dureza,El ablandamiento reduce la dureza,

NO DISMINUYE LA CONCENTRACIÓN DE SDTNO DISMINUYE LA CONCENTRACIÓN DE SDT

CO2 + H2O

CorrosiónCorrosión

• El agua natural contiene oxígeno disuelto y bióxido El agua natural contiene oxígeno disuelto y bióxido de carbono que obtiene del aire.de carbono que obtiene del aire.

• OO22 y CO y CO22 causan corrosión en los metales ferrosos. causan corrosión en los metales ferrosos.• Oxígeno disuelto Oxígeno disuelto cavitación por oxígenocavitación por oxígeno • El bióxido de carbono al combinarse con agua El bióxido de carbono al combinarse con agua

produce ácido carbónico:produce ácido carbónico:

H2CO3

• Medios químicos:Medios químicos:– Productos secuestradores de oxígeno.Productos secuestradores de oxígeno.– Ejemplo: Ejemplo: Sulfito de sodio Sulfito de sodio

• Medios físicos:Medios físicos:– Calentar el agua de alimentación para Calentar el agua de alimentación para

disminuír la solubilidad del oxígeno.disminuír la solubilidad del oxígeno.

Eliminación del oxígeno disueltoEliminación del oxígeno disueltoen el aguaen el agua

Temperatura del agua (°C)Temperatura del agua (°C)20203030404050506060707080809090

OO2 2 en ( ppm ) en ( ppm )9.09.07.87.86.46.45.55.54.94.94.04.03.03.01.61.6

Contenido de oxígeno Contenido de oxígeno disueltodisuelto

IncrustacionesIncrustaciones

• La incrustación se produce por un purgado La incrustación se produce por un purgado insuficiente y/o un tratamiento de agua pobre.insuficiente y/o un tratamiento de agua pobre.

• Esto nos lleva a:Esto nos lleva a:– Aumento en el consumo de combustible.Aumento en el consumo de combustible.– Aumento en los costos de mantenimiento.Aumento en los costos de mantenimiento.

Un control de SDT no elimina el problema de Un control de SDT no elimina el problema de incrustación. Ayuda a mantener concentraciones incrustación. Ayuda a mantener concentraciones constantes, lo que permite que los químicos en el constantes, lo que permite que los químicos en el

agua actúen eficientemente.agua actúen eficientemente.

El arrastreEl arrastre

• Agua y espumaAgua y espuma acarreadas junto con acarreadas junto con el vapor cuando éste sale de la caldera.el vapor cuando éste sale de la caldera.

• Dos efectos a considerar:Dos efectos a considerar:– La espuma que se forma con niveles altos La espuma que se forma con niveles altos

de SDT . Son sales que se depositan en de SDT . Son sales que se depositan en todo el sistema de vapor.todo el sistema de vapor.

– Vapor húmedo. Las gotas de agua viajando Vapor húmedo. Las gotas de agua viajando con el vapor causan erosión.con el vapor causan erosión.

Efectos de la alta concentración de SDT.Efectos de la alta concentración de SDT.Alta concentración de SDT Alta concentración de SDT

en la calderaen la calderaContaminación de Contaminación de válvulas de controlválvulas de control

Bloqueo de trampas para vaporBloqueo de trampas para vapor

Caldera

Fallas en intercambiadores de calorFallas en intercambiadores de calor

Purgas de la calderaPurgas de la caldera• Las calderas se purgan por la superficie para Las calderas se purgan por la superficie para

que la concentración de SDT no exceda el que la concentración de SDT no exceda el nivel máximo recomendado por el fabricante.nivel máximo recomendado por el fabricante.

• Por el fondo se purgan para extraer los Por el fondo se purgan para extraer los sólidos sedimentados.sólidos sedimentados.

NOTA: NOTA: al purgar la caldera se extrae agua al purgar la caldera se extrae agua a la presión y temperatura iguales a las a la presión y temperatura iguales a las del vapor generado.del vapor generado.

Purga manualPurga manualN

ivel

de

SDT

en c

alde

raN

ivel

de

SDT

en c

alde

ra

0 12 240 12 24Tiempo en horasTiempo en horas

Máximo nivel de SDTMáximo nivel de SDT

Nivel promedioNivel promediode SDTde SDT

Control automático de SDTControl automático de SDTN

ivel

de

SDT

en c

alde

raN

ivel

de

SDT

en c

alde

ra

0 12 240 12 24

Máximo nivel de SDTMáximo nivel de SDT

Nivel promedioNivel promediode SDTde SDT

Tiempo en horasTiempo en horas

Ahorro en combustible por la Ahorro en combustible por la automatización de la purga.automatización de la purga.

Presión de generación(bar m)

% de ahorro decombustible

7 0.19

10 0.21

17 0.25

25 0.28

Los % de ahorro en combustible son por cada 1% queLos % de ahorro en combustible son por cada 1% quedisminuya el caudal purgado respecto a la generacióndisminuya el caudal purgado respecto a la generaciónde vapor.de vapor.

Factores que modificanFactores que modificanla conductividad:la conductividad:

Temperatura y y pH

El efecto del El efecto del pH.pH.

• Ácidos y bases tienen el efecto de Ácidos y bases tienen el efecto de incrementar la conductividad del agua de incrementar la conductividad del agua de caldera comparada con la del agua neutra. caldera comparada con la del agua neutra.

• El agua de caldera se mantiene El agua de caldera se mantiene normalmente básica (típicamente pH 9 - 11) normalmente básica (típicamente pH 9 - 11) con el fin de prevenir la corrosión, pero con con el fin de prevenir la corrosión, pero con el mencionado incremento de la el mencionado incremento de la conductividad. conductividad.

Automatización de laAutomatización de lapurga de superficiepurga de superficie

para control de los SDTpara control de los SDT

BCS 1BCS 1

Caldera

Válvula de interrupción

sensor CP10

Válvula de Válvula de purga BCV1 purga BCV1

Válvula de

retención

Controlador Controlador BC 3200BC 3200

camara sensora

Conector PT2

Válvula de interrupción

Ahorro por automatización Ahorro por automatización de la purga de superficiede la purga de superficie

El fabricante de la caldera recomienda mantener la El fabricante de la caldera recomienda mantener la concentración de SDT entre 2 000 y 3 000 ppm.concentración de SDT entre 2 000 y 3 000 ppm.– La caldera genera 5 000 kg/h de vapor a 7 barm.La caldera genera 5 000 kg/h de vapor a 7 barm.– El agua de alimentación a la caldera tiene 378 El agua de alimentación a la caldera tiene 378

ppm.ppm.– Suponiendo 4000 h/año de trabajo (2 turnos al día, Suponiendo 4000 h/año de trabajo (2 turnos al día,

5días/semana, 50 sem/año)5días/semana, 50 sem/año)– ¿Qué porcentaje de la generación de vapor ¿Qué porcentaje de la generación de vapor

debo purgar para mantener este nivel ?debo purgar para mantener este nivel ?

Beneficios al automatizarBeneficios al automatizar

• Ahorros sustanciales (agua y combustible) al Ahorros sustanciales (agua y combustible) al purgar solo lo necesario.purgar solo lo necesario.

• Vapor limpio y seco.Vapor limpio y seco.• Facilita la dosificación de químicos al agua de Facilita la dosificación de químicos al agua de

caldera.caldera.• Menores incrustaciones.Menores incrustaciones.• Todo con un mínimo de atención personal.Todo con un mínimo de atención personal.

Como influye la recuperación de Como influye la recuperación de condensado en la purga de calderacondensado en la purga de caldera

• Una fábrica genera 18,000 kg/h de vapor Una fábrica genera 18,000 kg/h de vapor a 10 barm.a 10 barm.

• El agua suavizada tiene 325 ppm de El agua suavizada tiene 325 ppm de SDT.SDT.

• El condensado tiene una concentración El condensado tiene una concentración de 12 ppm de SDT.de 12 ppm de SDT.

• El nivel máximo en caldera es controlado El nivel máximo en caldera es controlado a 3000 ppm.a 3000 ppm.

Sin recuperar el condensado la Sin recuperar el condensado la tasa de purga es:tasa de purga es:

qpurga = Qvapor F B - F

qpurga = 2 187 kg/h

qpurga = 18 000 kg/h 325 ppm (3000 - 325) ppm

Si se recupera el 40% del Si se recupera el 40% del condensado:condensado:

qpurga = 1 286 kg/h

qpurga = 18 000 kg/h 200 ppm (3000 - 200) ppm

El agua de reposición ( suavizada ) es solo el 60% ( 10 800 kg/h )

( 10 800 kg/h )( 325 ppm ) + ( 7 200 kg/h )( 12 ppm ) == ( 18 000 kg/h )( x ppm )

x = 200 ppm ( SDT en el agua entrando a la caldera )

Recuperando el 80% del Recuperando el 80% del condensado:condensado:

qpurga = 462 kg/h462 kg/h

qpurga = 18 000 kg/h 75 ppm (3000 - 75) ppm

El agua de reposición ( suavizada ) es solo el 20%20% ( 3 600 kg/h )

( 3 600 kg/h )( 325 ppm ) + ( 14 400 kg/h )( 12 ppm ) == ( 18 000 kg/h )( x ppm )

x = 75 ppm 75 ppm ( SDT en el agua entrando a la caldera )