tratamientos de aguas

Maquinas Térmicas – Tratamiento de Aguas

Tratamiento de AguaTratamiento de Agua1. El agua y sus características2. Grado de dureza3. Los problemas del agua3.a. Incrustacione

3.b. Arrastres3.c. Corrosión

4. Ataque por H2

5. Sílice6. Dispositivos correctivos

6.a. Sección pre- operacional6.a.1.- Clarificación6.a.2.- Ablandamiento6.a.3.- Desmineralizado

6.b. Sección operacional6.b.1.- Desoxigenación6.b.2.- Control de pH6.b.3.- Purga continua6.b.4.- Control Operacional del ciclo

7. Valores recomendados8. Conservación de la caldera fuera de servicio9. Limpieza interna

9.1. Hervido9.2. Acida

ANEXO I- Los problemas provenientes de las impurezas que contiene el agua en los generadores.

Tratamiento de aguaTratamiento de agua

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En a explotación de los generadores de vapor, tiene gran importancia la calidad del agua con que se alimentan éstos, como el combustible que se quema, y la eficiencia de la combustión.Podemos afirmar hoy en día que, los problemas en la explotación de los generadores de vapor, provienen sustancialmente del tratamiento del agua.La experiencia demuestra que el calentamiento y vaporización se reali-za con una serie de dificultades, como ser la formación de depósitos so-bre superficies de los tubos y arrastre de materiales sólidos por el va-por.Pero los derivados de la corrosión, son mas difíciles de resolver y consti-tuyen uno de los problemas mas graves y difíciles de resolver que se presentan en la mayoría de los generadores de vapor.Las características que deben exigirse en el agua de alimentación, de-penden de la presión de trabajo y de la intensidad del calor absorbido. El agua de alimentación perfecta es difícil de obtener, y resulta bastante onerosa, por lo que para cada condición de trabajo hay que acondicio-nar el agua de manera que tienda a las condiciones mas rentables en la operación. De esto surge la complejidad del problema y la inevitable ne-cedad de una alta especialización para afrontar con absoluto conoci-miento y con reales posibilidades de éxito.

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1.1. EELL AGUAAGUA YY SUSSUS CARACTERISTICASCARACTERISTICAS.. La naturaleza química del agua depende del origen de las mismas, y de las capas o lechos que ella atraviesa.El agua de superficie (ríos y lagos), esta saturada de oxigeno como el agua de lluvia, y tiene por lo general bajo porcentaje de CO2. Las impu-rezas gruesas, coloidales y moleculares dependen de las condiciones antes enumeradas.Las aguas de pozo por las circunstancias que deben pasar por napas fil-trantes, contienen mayores impurezas moleculares que las aguas de su-perficie. Por lo general, están libres de gases.Las posibles impurezas en el agua se dividen:

2.- G2.- GRADORADO DEDE D DUREZAUREZA Se entiende por grado de dureza el total de sales de Mg y Ca diluidos en el agua. La dureza constituida por las sales estables a la acción del calor (C12 – SO4 – (NO3) de Ca/Mg) forman la llamada dureza permanente y la debida a los (CO3H) de Ca y Mg es la llamada dureza temporaria. La su-ma de ambas nos da el valor de dureza total.Así resulta que:DUREZA TOTAL =Dureza temporaria + dureza permanente

(CO3 H)2 SO4 – C12 – (NO3)2

CO3

La dureza se mide en grados, existiendo varias escalas de mediciones que refieren todas las combinaciones posibles de las impurezas en el agua equivalente de Ca, a saber:1° Francés (F) equivalente a 10 mg/lt de CO3 Ca1° Alemán (D) equivalente a 10 mg/lt de de Oca ó 17,9 de CO3 Ca1° Inglés (E) equivalente a 14,3 mg/lt de CO3 Ca1° Americano (A) equivalente a 17,1 mg/lt deCO3 Ca

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En los últimos años, se ha convenido en congresos internacionales la utilización de un valor de dureza único, tomándose a tal efecto el valor miliequivalente por litro.La equivalencia de los distintos grados de dureza es:

°F °A °E mEq/l

Grado Francés 1,00 0,56 0,70 0,2

Grado Alemán 1,79 1,00 1,25 0,36

Grado Inglés 1,43 0,80 1,00 0,286

Para hallar el equivalente en Ca. CO3 de los compuestos que puede te-ner un agua, se dan los factores para lo cual hay que multiplicarlo (ver hoja aparte).La dureza creciente disminuye la potabilidad del agua y en general pue-de aceptarse la siguiente clasificación para definir la dureza:

CCUADROUADRO EQUIVALENTEEQUIVALENTE DEDE ELEMENTOSELEMENTOS YY COMPUESTOSCOMPUESTOS ENEN C CAACOCO 33

IonFór-mula

Fórmula Weight

(to ncarest 0.5)

Equivalent We-ight (to nca-

rest 0.5)

For Equiva-lent as Ca-

CO3 multiply by

Cations

Aluminium

Ammonium

Calcium

Ferric

Ferrous

Hydrogen

Magnesium

Sodium

Anions

Aluminate

Al+++

NH4+

Ca++

Fc+++

Fe++

H+

Mg++

Na+

AlO2

27

18

40

56

56

1

24

23

59

9

18

20

18.5

28

1

12

23

59

5.56

2.78

2.50

2.68

1.79

50.00

4.12

2.17

0.85

4


Bicarbonate

Carbonate

Chloride

Hydroxide

Nitrate

Triphosphate

Bisulphate

Sulphate

HCO3

CO3

Cl

OH’

NO3’

PO4”

HSO4’

SO4”

61

60

35.5

17

62

95

97

96

61

30

65.5

17

62

32

97

48

0.82

1.67

1.41

2.94

0.81

1.56

0.52

1.04

no se lee

Dureza en ° Francés Características del agua

0-22-44-77-12

mayor 12

Muy blandaBlanda

SemiduraDura

Muy Dura

En forma general podemos decir que aquellos generadores de vapor que trabajan hasta 40 atmósfera de presión, la dureza del agua a repo-ner no debe pasar de 0,1°F., (Gc. Francés) para no ocasionar mayores inconvenientes.Para presiones de hasta 80 atmósferas no debe observarse mas de 0,05°F y para presiones mayores el agua no debe indicar presencia de dureza. (0°F).

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3.3.LLOSOS PROBLEMASPROBLEMAS CREADOSCREADOS PORPOR ELEL AGUAAGUA ENEN LOSLOS GENERADORESGENERADORES DEDE VAPORVAPOR..

Cuando los generadores de vapor son alimentados con agua inapropia-da se producen una serie de inconvenientes y perturbaciones que por el tratamiento del agua se trata de corregirlos. Estos inconvenientes son:- Instalaciones en la superficie de calefacción.- Arrastre de partículas, con depósitos en los sobrecalentadores y ala-

bes de turbina.- Corrosiones generalizadas ó localizadas que reducen considerable-

mente la vida útil del generador de vapor.

3.3.AA.- I.- INCRUSTACIONESNCRUSTACIONES Este inconveniente es el mas comúnmente observado y es producido por la precipitación adherente sobre las paredes de las calderas, de las sales poco solubles que contienen las aguas de alimentación. Son las sales de calcio y magnesio las que forman estas deposiciones adheren-tes, corrientemente conocidas como incrustaciones. Las sales poco solu-bles que contienen las aguas de alimentación. Son las sales de calcio y magnesio las que forman estas deposiciones adherentes, corrientemen-te conocidas como incrustaciones. Las sales de calcio y magnesio tienen en general al particularidad de que su solubilidad decrece con la tempe-ratura. Los sulfatos, cloruros y nitratos de calcio y magnesio forman in-crustaciones duras y muy compactas, difíciles de remover. estas incrus-taciones par eliminarlas deberán utilizarse medios mecánicos (como el turbinado con tubos rectos y pared de tubos con tapas de inspección), o por métodos de limpieza ácida.Los carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio, forman incrustacio-nes blandas de relativamente fácil disgregación, y estos fangos son arrastrados por la purga de fondo.La sílice que en determinadas condiciones es también incrustante, for-ma una deposición muy dura. Las incrustaciones se eliminarán casi to-talmente operando con aguas de baja dureza y llevando al mínimo el contenido de sílice.Los inconvenientes causados por las incrustaciones son los mas conoci-dos y traen como consecuencia:- Disminución del coeficiente de transmisión térmica.- Disminución de la sección de los tubos, provocando problemas de cir-

culación- Un desprendimiento brusco de la incrustación, provoca vaporización

espontanea que pueden derivar en explosiones difíciles de controlar.

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3.3.BB.- A.- ARRASTRESRRASTRES El arrastre puede ser producido por las siguientes causas:

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Las sales de sodio tienen una solubilidad que aumenta con la tempera-tura.El aumento de sólidos disueltos en el agua otorgan una mayor viscosi-dad a esta, dificultando la liberación de la burbuja de vapor llegando con altos contenidos de sólidos a ebulliciones tumultuosas que dan ori-gen a arrastres de agua por el vapor. La presencia de grasas o aceites minerales, dan origen también a la formación de espumas donde el ni-vel del cuerpo cilíndrico resulta incierto.

3.3.CC.- C.- CORROSIONESORROSIONES La disminución de la vida útil de los generadores de vapor producida por la corrosión, en general es el mas grave de todos los problemas que se deben afrontar en la operación, mantenimiento y conservación de esas unidades.Podemos definir varios tipos de corrosión, haciendo notar que es muy raro que se presenten en forma aislada, manifestándose casi siempre en forma combinada.Cuando un líquido (agua, actuando como un electrolito) se encuentra en contacto con un metal, los iones (partículas elementales) de este ultimo tienen tendencia a pasar al liquido. En el electrolito constituido por el agua del generador de vapor, siempre una pequeña cantidad de la mis-ma se encuentra disociada en iones oxidrilo (OH) e iones hidrógeno (H). En el caso del sistema agua hierro predomina el sentido de pasaje de metal a liquido.Cuando el pH de la solución esta alrededor de cinco, la diferencia de po-tencial es elevada, produciéndose el ataque al metal y el ion Fe-se com-bina con el OH formándose Fe (OH)2, quedando H libre que es el causan-te del ataque microestructural. Este ataque es importante en calderas que trabajan a alta presión.A medida que aumenta el “pH” por encima de 5 el potencial hidrogeno de la superficie disminuye hasta que, para fines prácticos, la agresión del hidrogeno se detiene cuando el pH es igual a 9,4.En la corrosión debida a la evolución de hidrógeno, los puntos de ataque cambian continuamente, produciéndose una agresión de la superficie del metal.El proceso de corrosión que puede ocurrir, puede diferenciarse en:Uniforme: Es el proceso que se caracteriza por un ataque homogéneo del metal, reduciendo el espesor en forma uniforme.Localizada: Es una corrosión caracterizada por el ataque puntiforme del metal, siendo muy peligroso por el hecho de perforar el metal en un periodo de tiempo reducido. Para que haya corrosión es necesario:

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1. Areas anodicas y catadicas con su diferencial de potencia: Diferencia de estructura del gramo, o composición del metal.Impurezas extrañas a la composición del metal.Depósitos sobre la superficie del metal, con la consiguiente diferencia en la concentración de oxigeno.Tensión en el metal.El metal en contacto con un electrolitro disueltoExiste flujo de electrones a través del circuito.Para que la corrosión pueda controlarse, debe formarse un óxido metáli-co protector. El óxido magnético de hierro ó magnética (Fe3 O4) es la pe-lícula protectora que impide el proceso de corrosión.Cuando el hierro sufre un proceso de corrosión, se produce la oxidación siguiente:Area Anódica3 Fe – 6e- ( 3 Fe ++ Area Catódica6 H2 O ( 6 H+ + 6 OH-6 H+ + 6e- ( 3 H2 (esta ultima reacción se llama polarizante.En el caso de ausencia total de oxigeno, ocurren reacciones interme-dias, que dan como resultado las siguientes reacciones:3 Fe++ + 6 OH- ( 3 Fe (OH)23 Fe (OH)2 ( Fe3 O4 ( + 2 H2 O + H2y como resultado final:3 Fe + 4 H2O ( Fe3 O4 ( + 4 H2 (Polarización)La corrosión anteriormente definida producida por acción electro- quími-ca, puede activarse por la presencia de oxigeno disuelto en el electrolito (agua), pues entonces el hidrógeno formado se combina con el oxígeno, lo que permite que prosiga y se active el proceso de corrosión.La presencia de oxigeno en el agua, oxida se combina con la película de hidrogeno a medida que este se forma, removiendo constantemente de su lugar, y permitiendo la continuidad de la agresión.El oxigeno puede originar sobre el metal una película de oxido – básica-mente protectora de la corrosión ulterior – pero también es causa de oxidación destructora, como la que se produce en los sistemas de ali-mentación de las calderas cuando la presencia de este gas es elevada.Si el oxigeno esta presente, en el cátodo se produce la despolarización, que da como resultado las siguientes reacciones:2 Fe (OH)2 + ½ O2 + H2O ( 2 Fe (OH)32 Fe (OH)3 ( Fe2 O3 ( + 3 H2O

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y la siguiente acción corrosiva:4 Fe3 O4 (protección) + O2 ( 6 Fe2 O3Como se observa, el oxigeno disuelto en el agua de la caldera actúa co-mo agente despolarizante de la reacción, mediante su interferencia en la formación de la película pasiva, producida en el metal.3.c.1.- Corrosión por el anhidrido carbonicoUna causa importante de la corrosión del hierro es la presencia en el agua de la caldera de ácido carbónico (CO3H2), originado por el anhídri-do carbónico (CO2)al disolverse ene l agua.El ácido carbónico se disocia parcialmente en iones hidrógeno (H)+ e io-nes bicarbonato (CO3H)-, aumenta así la concentración de los iones hi-drógeno, mientras que los iones bicarbonato quedan disponibles para combinarse con el hierro, formando bicarbonato ferroso que precipita sobre la superficie de metal y es posteriormente redescompuesto, si-guiendo la siguiente reacción:2 CO2 + 2 H2O ( 2 CO3H2 ( (CO3H)-- + H+2(CO3H)2 + Fe ( Fe (HCO3)2Fe (HCO3)2 ( FeCO3 ( + CO2 + 2 H2OSi el agua es ácida, dicha acción puede continuar en proporción al apor-te de anhídrido carbónico.La presencia de anhídrido carbónico en el agua favorece la corrosión principalmente por el aumento de la concentración de iones hidrógeno. Ahora bien, como la cantidad de anhídrido carbónico que permanece di-suelta en el agua de alimentación sometida a una desgasificación efi-ciente es muy pequeña, su efecto será despreciable si esta operación se realiza convenientemente.El anhídrido carbónico que escapa del agua de la caldera, pasa a través del sobrecalentador y de la turbina sin producir prácticamente corrosio-nes, pero cuando es absorbido por el condensado (que inclusive puede formarse en algunos puntos del sistema) aumenta inmediatamente la acidez de dichos condensados y se inicia la agresión.3.c.2.- Corrosión por el vaporA elevadas temperaturas el hierro es atacado por el vapor de agua aún en ausencia de oxigeno libre.Esta corrosión se produce ya a temperaturas del orden de 300°C, pero recién es apreciable a temperaturas del orden de 550°C. El oxigeno de hierro formado por la reacción del agua con el hierro de la caldera, for-ma una incrustación dura de color negro en la superficie del metal, de acuerdo a la siguiente reacción:3 Fe + 4H2O ( Fe3 O4 + 4H2Esta oxidación se produce principalmente en los sobrecalentadores de y conductos de vapor.

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3.c.3.- Corrosión por tensiónEste tipo de corrosión, llamado también “corrosión por tensión” se origi-na cuando el material esta sometido a tensiones y esta expuesto a un agua que contiene electrolitos. En este proceso las áreas tensionadas, se tornarán anódicas y son corroídas.3.c.4.- Corrosión GalvanizadaDiferentes tipos de metal expuestos a un agua que contiene electrolitos, generan un proceso corrosivo. El metal menos noble se torna anódico y se corroe. La corrosión galvánica puede ser encontrada en la sección pre-operacional, donde es común la utilización de metales disímiles. En las instalaciones que es necesario utilizar metales diferentes, deberán estar lo mas cerca posible de la serie galvánica ó de ser posible utilizar capas aislantes.

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Ataque por hidrogenoEste ataque es originado por el H2 producido en la corrosión electroquí-mica. La reacción que se produce es la siguientes:2 H2 + Fe3C ( CH4 + 3FeComo primer medida el H2 penetra intersticiamente en la estructura molecular del acero y reacciona con el carburo de hierro, dándonos me-tano. La molécula de metano ejerce presiones sobre la estructura mole-cular del acero, provocando fisuras intersticiales.Las medidas que se deben tomar para evitar este problema son:Prevenir bajas excesivas de pH.Mantener las superficies metálicas limpias y libres de óxidos.

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SíliceEl efecto de la Si O2 en el circuito de la caldera y turbina, es distinto. A saber:CalderaAquí en combinación con las sales de Ca y Mg nos da incrustaciones de silicato que se adicionan a los tubos, haciendo perder transmisión de ca-lor y poner en peligro los metales.TurbinaLa sílice en el agua de la caldera cuando llega a los 280°C. (69 ate) se vaporiza y es arrastrado por el vapor de agua hacia la turbina, originán-dose las siguientes transformaciones:Si O2 (sólida) ( Si O2 (vapor) ( Si O2 (sólida)

Es decir, en las partes de la turbina en que la temperatura oscila entre 250 a 270°C, se precipita como un gel. La turbina en estas condiciones pierde rendimiento y será necesario una limpieza mecánica por chorro de material no abrasivo ó química con soda cáustica al 20% para elimi-narlo.

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Dispositivos correctivosEl tratamiento del agua destinada a los generadores de vapor deben reunir condiciones tales que hagan inocuas todas aquellas sustancias que pueden dañar el sistema.No hay ningún método simple para el tratamiento del agua que sirva en forma general para cualquier tipo de agua, por lo que para cada condi-ción, deberá buscarse el tratamiento adecuado que brinde la mayor efi-ciencia y economía.En general, el tratamiento del agua se puede dividir en dos secciones: preperacional y operacional.La sección pre-operación incluye todos los equipos y cañerías, desde la toma de agua hasta la introducción de la misma en la caldera. La sec-ción operación incluye los equipos del ciclo térmico y caldera.De esta forma, los medios utilizados para condicionar el agua para el ci-clo, pueden ser clasificados en la siguiente manera:

µ §

6.a.1.- Sección preoperacionalA continuación se ilustran los procedimientos mas utilizados en la sec-ción pre-operacional.µ §

6.a.1.- ClarificaciónPor medio de la clarificación se puede obtener a partir de agua o líqui-dos turbios con un gran contenido de sólidos en suspensión, agua o lí-quidos claros aptos para el consumo directo o para su posterior procesa-miento por filtración, ablandamiento, desmineralización, etc.La clarificación consiste en remover las partículas de sólidos en suspen-sión, si las mismas presentan diámetros comprendidos entre 0,01 y 0,001 mm. que se sientan por decantación. En este caso el equipo de clarificación esta constituido esencialmente de piletas de asentamiento y/o filtros. Muy a menudo, sin embargo, las sustancias en suspensión consisten en partículas pequeñas o coloidales que pro el reducido tama-ño de las mismas (menos de 0,0001 mm. de diámetro) no se asientan y aún pasan a través de los filtros. La remoción de estas sustancias fina-mente subdivididas o coloidales requiere el empleo de coagulantes.6.a.1.1.- CoagulaciónEs el proceso mediante el cual las partículas finamente divididas como limo, arcilla, materia orgánica, algas, precipitados minerales, etc. que son causales de la turbidez y color de un agua y capaces de mantenerse en suspensión indefinidamente, son agrupadas mediante la ayuda de

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agentes químicos para formar conglomerados lo suficientemente gran-des como para acelerar su decantación, o facilitar su retención por la superficie. Esta es en general una operación previa al filtrado.La coagulación tiene por objeto reunir, conformando en partículas colu-minosas y pesadas las partículas mas finas y el material coloidal en sus-pensión para que puedan tener una velocidad de sedimentación apre-ciable y asegurar la mayor remoción de la turbiedad del agua.Los coagulante mas comunes son las sales de hierro y aluminio, tales como el sulfato férrico (SO4)3 F2, cloruro férrico CL3 Fe, sulfato ferroso SOFe7 H2O, sulfato de aluminio, aluminaro de sodio, óxido de magnesio OMg.Las condiciones que facilitan la coagulación son tres. A saber:La presencia en el agua de una cantidad mínima de iones de aluminio o hierro para facilitar la formación de conglomerados insolubles.La presencia de un anion fuerte tal como un sulfato o un cloruro (coagu-lante).El pH del agua que debe conservarse dentro de un intervalo definido de valores. Entre 5,5 y 8.También se han desarrollado sustancias sintéticas llamadas polielectroli-tos que actúan como coagulantes. Estos consisten en moléculas de ca-dena larga con carga positiva. EN algunos casos se emplean polímeros orgánicos y tipos especiales de arcilla que actúan como elementos fil-trantes.6. a.1.1.1.- Medios que facilitan el proceso de coagulaciónLos tres pasos fundamentales anteriores a la filtración, son los siguien-tes:Mezclado.Floculación.SedimentaciónEs importante que el coagulante se mezcle rápidamente y eficientemen-te con el agua a tratar para asegurar una floculación a un mínimo de consumo de coagulante.Luego de mezclado viene la floculación que es la operación mediante la cual se promueve la conglometación de las partículas para formar ma-sas gelatinosas y porosas de gran volumen. Este proceso se facilita me-diante el movimiento suave de la masa liquida tratada.Finalmente, luego de las operaciones anteriores, el agua es enviada a una zona de reposo donde los flóculos tienen tiempo de decantar.6.a.1.1.1.a)- Sedimentación estáticaSe realiza en decantadores rectangulares o esféricos, donde el único movimiento del agua es el debido a su circulación. La velocidad de tras-lación vertical o ascendente debe ser menor que la velocidad de caída

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de las partículas en suspensión para poder permitir la deposición de los flóculos.µ §6.a.1.1.1.b)- Sedimentación dinámicaCon agua a clarificar de alta turbiedad y cuando los caudales a tratar son importantes, es ventajoso el uso de clarificadores de sedimentación acelerada y recirculación de barros. En estos, las etapas de dispersión de los productos coagulantes, de floculación y de decantación son reali-zadas en un solo equipo. En este caso la instalación resulta muy com-pacta, ocupa una superficie menor que la requerida por los decantado-res estáticos convencionales, tiene un menor consumo de coagulantes y ofrece una gran elasticidad frente a las variaciones de caudal. La recir-culación parcial de flóculos ya decantados (barros) y su contacto con agua a tratar que entra al equipo, favorece la floculación de las partícu-las de menor tamaño, en especial las coloidales puesto que las mismas son absorbidas en la superficie de los flóculos ya formados.µ §6.a.1.2.- FiltraciónLa filtración tiene por objeto retener las partículas en suspensión en el agua cuando se trata de agua sin previo tratamiento de coagulación, y de los flóculos que no sedimentan, cuando se trata de agua previamen-te clarificada. Se efectúa haciendo pasar el liquido a través de un mate-rial poroso que actúa: fijando por absorción las materias suspendidas mas finas y reteniendo mecánicamente las partículas de mayor volumen en los intersticios del material poroso filtrante.La retención de las partículas contenidas en el agua, produce una obs-trucción progresiva de los intersticios del material filtrante. Este fenó-meno se denomina ensuciamiento del filtro y a medida que avanza au-menta la perdida de carga de la corriente que lo atraviesa.La velocidad de ensuciamiento depende:De la naturaleza del agua tratada.Del caudal por unidad de superficie filtrante o velocidad de filtración, aumentando con dichos velocidad.De la granulometría del material filtrante.Se utilizan generalmente arena y graves con un material mínimo de síli-ce del 98% puesto que se requiere un material duro, resistente al des-gaste por frotamiento durante los lavados. Pueden ser redondeados o angulosos (molidos). Cuando por la naturaleza del tratamiento no puede utilizarse material filtrante silíceo se usa: antracita dura, mármol, dolo-mita, bentonita o materiales sintéticos.Al aumentar la pérdida de carga por el paulatino ensuciamiento del fil-tro, se llega a un limite donde la filtración deja de ser eficaz, es enton-ces necesario eliminar el material retenido por el material filtrante, esto

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se logra provocando un retorno de agua de abajo hacia arriba para arrastrar las impurezas retenidas en la masa filtrante.6.a.2.- AblandamientoEn los procesos de precipitación, los productos químicos agregados reaccionan con los minerales disueltos en el agua para producir agrega-dos reaccionan con los minerales disueltos en el agua para producir pro-ductos insolubles. Los métodos de precipitación se utilizan para reducir las durezas disueltas, la alcalinidad y en algunos casos, la sílice. El trata-miento de precipitación química mas antiguo es el de ablandamiento, con el proceso de cal y soda.6.a.2.1.- Ablandamiento con cal y sodaLa reacción de la cal – cal hidrada (hidróxido de calcio Ca (OH)2) reac-ciona con el calcio soluble y, los bicarbonatos de magnesio, para dar precipitados insolubles, según lo siguiente:Ca (OH)2 + Ca (H CO3)3 ( 2 Ca CO3 ( + 2 H2O2 Ca (OH)2 + Mg (H CO3)2 ( Mg (OH)2 ( + 2 Ca CO3 ( + 2H2OLa mayor parte del carbonato de calcio, y del hidróxido de magnesio se separan de la solución como lodo y pueden eliminarse por asentamiento y filtrado. La cal en consecuencia, puede emplearse para reducir las du-rezas presentas en la forma de bicarbonato. (dureza temporaria) como así también para disminuir la alcalinidad del agua debido a los bicarbo-natos. La cal reacciona con el sulfato y el cloruro de magnesio precipi-tando el hidróxido de magnesio, pero en este proceso se forman sulfa-tos y cloruros de calcio solubles. La cal no es efectiva para remover sul-fatos y cloruros de calcio.6.a.2.2.- Reacción de la soda en el proceso de ablandamientoLa soda (carbonado de sodio) se usa en primer lugar para reducir las du-rezas debidas a productor presentes en la forma de (dureza permanen-te) por sulfatos y cloruros. La reacción es la siguiente:

Na CO3 + Ca SO4 ( Ca CO3 ( + Na2 SI4Na2 CO3 + Ca C12 ( Ca CO3 ( + 2 Na CL

El sulfato y el cloruro de sodio son solubles y no forman incrustación, el carbonato de calcio formado por las reacciones, tiende a separarse de al solución en forma de lodo.El ablandamiento con cal y soda puede realizarse en caliente o en frío, según sea la temperatura del agua. Con el proceso en caliente aumenta la velocidad de las reacciones químicas, obteniéndose en consecuencia, la mayor eficiencia en las reacciones con mejor calidad de agua.Los precipitados del proceso de ablandamiento descripto, son aglutina-dos mediante coagulante previo al filtrado. El aluminato de sodio goza de una ventaja especial como coagulante en el ablandamiento con cal y

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soda, desde que a diferencia de otros coagulantes, participa también en las reacciones de ablandamiento, particularmente en la reducción del magnesio.6.a.2.2.1.- Ventajas y desventajas en el proceso de ablandamiento con cal y soda.La desventaja fundamental es que mientras se reducen las durezas no se las puede remover completamente. La amplia variación en la com-posición de las aguas a tratar y la velocidad de la corriente, hacen que también el control de este método resulte difícil, pues requiere el ajuste de las cantidades de cal y soda durante su alimentación.La ventaja principal es que, mientras reduce las durezas, la alcalinidad y la sílice también se reducen.6.2.2.3.- Intercambio iónicoEl tratamiento de agua por absorbentes sólidos tales como la arena, en tan antiguo como la civilización misma.Del estudio de las arenas y suelos responsables de la absorción nacie-ron las primeras zeolitas naturales utilizadas en ablandamiento de agua y reactivas con soluciones de salmuera.Con la fusión del caolín y la arena, se desarrollaron los primeros mate-riales sintéticos de intercambio, su uso fue limitado al ablandamiento. El ataque con ácido sulfúrico a carbones ó lignitos elegidos por su resisten-cia mecánica o alto contenido de sustancias volátiles, conduce a la apa-rición de compuestos sulfonados con radicales carboxílicos y sulfónicos. Posteriormente a estos productos sintéticos no ha sido ya casi comple-tamente abandonado.Finalmente, los modernos métodos de elaboración, producen resinas po-liestirénicas de alta capacidad de intercambio y resistencia, gracias a la copolimerización del estireno y del divinil benceno, materias primas bá-sicas en la obtención de las resinas sintéticas actuales.Por lo tanto, los intercambiadores de iones son sólidos insolubles que poseen iones (aniones y cationes) móviles susceptibles de ser cambia-dos reversible y estequiométricamente, con los iones del mismo signo de soluciones de electrolitos, con los cuales son puestos en contacto.Existen por lo tanto intercambiadores catiónicos destinados a retener o intercambiar cationes y aniónicos para los aniones. Por otra parte los ca-tiones y aniones se dividen en fuertes y débiles, según el grado de diso-ciación (parcial o total) del compuesto iónico del cual provienen cuando este se disuelve con agua.Es por eso que los tipos fundamentales de intercambiadores incluyen:Intercambiadores catiónicos fuertes.Intercambiadores catiónicos débiles.Intercambiadores aniónicos fuertes.Intercambiadores aniónicos débiles.

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6.2.2.3.1.- Sistemas de intercambio iónicoLas dos técnicas posibles de contacto de soluciones con intercambiado-res iónicos, son el de lecho fijo y el método continuo con lecho móvil.6.2.2.3.1.1. Lecho fijoUn intercambiador iónico para fines industriales esta constituido por un

recipiente cilíndrico cerrado, provisto de un conjunto de válvulas y accesorios necesarios para efectuar las distintas operaciones y de vi-sores para comprobar constantemente el nivel del lecho de resinas. Interiormente posee un distribuidor superior para equirepartir el flujo de agua a tratar, un lecho de resinas de inter-cambio sustentado pro el manto soporte de granulometría creciente o falso fondo con bo-quillas y un colector de recolección de agua tratada.El ciclo de operación de un intercambiadoree de columna esta sujeto a los siguientes proce-sos.

6.2.2.3.1.2.- ProducciónEtapa de utilización real del intercambiador lográndose la obtención de agua tratada en al cantidad y calidad establecidas, de acuerdo a la ca-pacidad del equipo o sea hasta el agotamiento de la capacidad del inter-cambio de las resinas. En la práctica se interrumpe el proceso antes del agotamiento total de la resina para impedir una posible fuga de agua sin tratar y facilitar por otra parte la posterior operación de regenara-ción.6.2.2.3.1.3.- Regeneración.El tratamiento de las resinas de intercambio con una solución apropia-da, elimina los iones absorbidos en la etapa de producción y los reem-plaza por los que contenía inicialmente devolviéndole su composición primitiva. Esto es posible por la reversibilidad de las reacciones de inter-cambio iónico al varias la relación entre las concentraciones del ión re-generante y el ión absorbido en al resina. Este proceso comprende las siguientes etapas:6.2.2.3.1.3.a.- Contralavado.Es necesario como primer paso descompactar el lecho de resinas y eli-minar al mismo tiempo las impurezas físicamente retenidas a lo largo del ciclo utilizando para tal fin una corriente de agua ascendente que lo-

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gra una expansión del lecho de resina entre el 50% y el 75% de su volu-men.6.2.2.3.1.3.b.- Regeneración propiamente dicha.Contacto entre la solución reactiva (sal, ácido, alcalí, etc.) con la resina de intercambio saturada con los iones retenidos en la etapa de produc-ción. Existe para cada tipo de intercambio una velocidad óptima de re-generación regida por la cantidad, concentración, temperatura y tiempo de contacto del reactivo.6.2.2.3.1.3.c.- Desplazamiento.Desplazamiento del volumen de regenerante que ocupa los intersticios vacíos de lecho de resinas una vez finalizado el período de regeneración propiamente dicho. El tiempo involucrado en este proceso se computa generalmente como tiempo de contacto real de la regeneración.6.2.2.3.1.3.d.- Enjuague final.La resina generalmente absorbe físicamente a los reactivos de regene-ración, debido a la concentración de la solución regenerante. El enjua-gue final se realiza con el objeto de eliminarlos totalmente y se lleva a cabo con un caudal que el de regeneración y hasta la obtención de la calidad requerida en el efluente.6.2.2.3.1.3.e.- Lechos de Resinas MóvilesLa necesidad de mejorar los sistemas de intercambio conduce al naci-miento del intercambio iónico continuo como lo indica la tendencia ac-tual del intercambio iónico continuo como lo indica la tendencia actual de la Ingenieria Química para la solución de los procesos y operaciones de la química industrial aplicada. los principales motivos que llevaron al desarrollo de este proceso, surgieron de la necesidad de lograr respecto de los procesos de lechos fijos:Menor necesidad de resinas.Menor consumo de resinas.Instalaciones compactas con menor espacio ocupado.Menor atención y mantenimiento.Mejor adaptación a la automaticidad.Mejor calidad del efluente.Menor inversión.El principio de funcionamiento de los equipos de intercambio iónico con-tinuos, conjuga los criterios y los ordenamientos empíricos de los proce-sos de circulación de fluidos, absorción, intercambio sólido – líquido y las necesidades y secuencias de los equipos de intercambio iónico o sea producción, contralavado, regeneración, etc.Se comprende claramente que la puesta a punto de un proceso de inter-cambio iónico continuo necesita el conocimiento de los equilibrios físico

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– químicos, entre liquido y resinas y de los parámetros variables de los sistemas sólido – líquido en movimiento.En intercambio iónico en lechos móviles continuos se aplica ya en el ablandamiento, descarbonatación y desmineralización de agua. Su uso se va extendiendo paulatinamente y en el país funcionan en la actuali-dad algunas plantas de este tipo. Los principales inconvenientes en es-tas plantas, son entre otros, e desgaste prematuro de las resinas por erosión y la laboriosa determinación del punto óptimo de funcionamien-to. En estas condiciones superan con ventaja a las plantas convenciona-les, en especial, en los casos de aguas con elevada concentración de sa-les y de composición constante.6.a.3.- DesmineralizadoLos distintos tratamientos por intercambio iónico para el acondiciona-miento de agua van desde el simple ablandamiento, hasta la desmierali-zación total. Estos tratamiento se pueden agrupar dentro de 5 grupos generales que son:6.a.3.1.- Ablandamiento:Operación que hemos visto anteriormente y en la cual se elimina la du-reza total presente en el agua a tratar por intercambio de los iones cal-cio (Ca++) y magnesio (Mg++) que la forman con los iónes sodio (Na+) de la resina. O sea las sales de Ca y Mg son transformadas en sales de Na no incrustantes. Las resinas agotadas se regeneran con soluciones de cloruro de sodio (salmuera).6.a.3.2.- Decationización.Intercambio de todos los cationes del agua a tratar por los iones hidró-geno de la resina. Las sales de Ca, Mg y Na generalmente presentes en aguas naturales son transformadas en sus correspondientes ácidos. Por ejemplo la decationización del cloruro de sodio (ClNa) por intercambio del ión Na+ por el ión hidrógeno (H+) de la resina da como resultado la transformación de ClNa en ácido clorhídrico (CLH).Resina (H+) + ClNa ( Resina (Na+) + ClHLas aguas decationizadas son ácidas y no se utilizan directamente; la decationización es solo una etapa de los procesos de desmineralización. Las resinas catiónicas agotadas después de un proceso de decationiza-ción son regeneradas con ácido clorhídrico (ClH) o sulfúrico (SO4 H2).6.a.3.3.- Descarbonatación.Consiste en la eliminación por intercambio iónico de la alcalinidad debi-da a los carbonatos y bicarbonatos presentes en el agua por tratamien-to con una resina carboxílica (catiónica débil). Esta resina intercambia únicamente, por iones hidrógeno con que esta cargada, los cationes de sales de ácidos débiles o sea los cationes de los carbonatos y bicarbona-tos únicamente. De dicho intercambio se obtiene ácido carbónico que por ser inestable se descompone en anhídrido carbónico (CO2) y agua (H2O). La resina agotada se regenera con ácido.

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6.a.3.4.- Desmineralización parcialLos procesos de ablandamiento, deca-tionización y descarbonatación anterior-mente definidos no disminuyen el conte-nido de sales disueltas, presentes en el agua por si solos, sino que intercambian un tipo de sal por otro compuestoLa desmineralización parcial involucra generalmente una disminución en el contenido de sales de agua a tratar. La calidad del efluente se ajustará a las ca-racterísticas requeridas de acuerdo al uso a que se destine. Se aplica particu-larmente donde no se requiere una des-mineralización total tolerándose un cier-to contenido de sales y anhídrido carbó-nico (CO2) en el efluente.Las etapas básicas de este proceso son:

Decationización por intercambio en una resina catiónica fuerte cargada con ion hidrógeno; eliminación parcial de CO2 formado en esta etapa de intercambio en una torre descarbonatadora por inyección de aire en contracorriente y eliminación de aniones fuertes por intercambio en una resina aniónica fuerte. Las resinas aniónicas agotadas se regeneran con soda cáustica.6.a.3.5.- Desmineralización total.La necesidad de agua de gran pureza exenta incluso de CO2 y SiO2 dio origen a los procesos de desmineralización total en los cuales las sales solubles presentes en el agua son eliminadas en forma completa alcan-zándose concentraciones menores de 0.5 ppm de sólidos disueltos tota-les. El CO2 si bien se encuentra tal cual como gas disuelto en el agua natural principalmente se origina por descomposición del ácido carbóni-co (CO3H2) formado en los procesos de descationización de carbonatos y bicarbonatos.La calidad y composición del agua a tratar, las características del efluente y otros factores tales como capacidad de producción, costo de operación, inversión inicial, etc., determinan el diseño de la cadena de desmineralización en cuanto a tamaño y tipo de intercambiadores. Ge-neralmente a la instalación básica de desmineralización parcial se agre-gan equipos de intercambio de refinamiento catiónicas y aniónicas es-tán íntimamente mezcladas formando un único lecho.Algunos tipos de cadena de intercambio mas comunes, se encuentran.µ §

6.a.3.6.- Operación

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La operación de una cadena de desmineralización puede realizarse de varias formas, desde el simple manejo manual, hasta el totalmente au-tomático donde un programador fija incluso los tiempos de las distintas operaciones. El criterio actualmente mas adaptado descarta la opera-ción manual salvo en plantas de ablandamiento y desmineralización parcial con no mas de dos equipos de intercambio, prefiriendo por razo-nes de seguridad la operación a distancia con enclavamientos que impi-dan maniobras incorrectas (comúnmente denominada semi-automáti-ca). En centrales eléctricas con calderas de alta presión y donde se re-quiere desmineralización total es norma la instalación de equipos anali-zadores continuos de pH, conductividad y sílice para controlar la calidad del efluente, dichos equipos generalmente actúan sobre la válvula aisla-dora de la cadena al detectar valores anormales.6.a.3.6.1. ventajas y desventajas del intercambio iónicoLa desventaja fundamental del ablandamiento con zeolitas es de fácil control. Las variaciones de la dureza del agua a tratar o el caudal, no afectan el ablandamiento total. También este sistema generalmente ocupa menos espacio en instalaciones que el de cal y soda, y proporcio-na agua de mejor calidad, y en mayor cantidad, siendo en consecuencia superior a otros métodos.6.a.3.6.1.a.- Desventajas.En este proceso no se reduce la alcalinidad y la sílice. Además, en gene-ral, no se requiere clarificación previa, dado que la sustancias en sus-pensión y la turbidez se suprimen. Utilizando el proceso continuo de ablandamiento en caliente, contribuye a remover el oxígeno y el anhí-drido carbónico.(*) ReferenciasAD Resina aniónica débilCFR Resina catiónica fuerte refinadaAFR Resina aniónicaLM Lecho mixto (CF + AF)6.b) Sección OperacionalEn esta sección describiremos los procesos que deberán llevarse a cabo para proteger la caldera, ciclo térmico y turbina.6.b.1.- DesoxigenaciónLos efectos de la corrosión fueron descriptos anteriormente con presen-cia de oxigeno, anhídrido carbónico, pH bajo, tensión residual, por va-por, etc.Para evitar la corrosión por oxígeno, veremos las medidas que suelen ser tomadas, para controlar y corregir este fenómeno. El oxígeno puede ser eliminado mediante el procedimiento químico ó térmico, que pasa-mos a describir.6.b.1.1.- Desoxidación quimica

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El sulfito de sodio ó la hidrazina son sustancias químicas utilizadas para elimina químicamente el oxígeno residual que permanece en el agua de alimentación después de la gasificación mecánica. Las reacciones quí-micas son las siguientes:6.b.1.1.1.- Sulfito de sodioNa2 SO3 + ½ O2 ( Na2 SO4Sin embargo, a presiones por encima de los 42 kg/cm2, pueden presen-tarse las siguientes reacciones indeseables:Na2 SO3 + H2O ( SO2 ( + 2Na OHEl SO2 se disuelve en el condensado formando ácido sulfúrico.SO2 + H2O ( SO3 H2A presiones por encima de 100 kg/cm2 puede producirse esta reacción:4 Na2 SO3 + 2 H2O ( 3 Na2 SO4 + 2 Na OH + SH2El sulfuro de hidrógeno se disuelve en el condensado y actúa como un ácido.Por todos estos motivos el sulfito de sodio es utilizado como agente des-exidante, cuando las calderas trabajan por debajo de los 42 kg/cm2.6.b.1.1.2.- HidrazinaN2 H4 + O2 ( N2 + 2H2OEsta reacción se produce rápidamente a temperaturas superiores a los 150°C.Por otra parte, la hidrazina reduce en forma efectiva los óxidos Fe y Cu, según las siguientes ecuaciones:N2 H4 + 6 Fe2O3 ( 4Fe3 O4 + N2 + 2 H2OyN2 H4 + 4Cu O ( 2 Cu2 O + N2 + 2 H2 OA temperaturas entre 210 a 350°C, se origina la descomposición de la hidrazina.3 N2 H4 ( 4 N H3 + N2 (amoníaco)El amoniaco es arrastrado por el vapor y produce corrosión en los tubos del condensador, en presencia de oxigeno cuando estos son de cobre. Este ataque puede ser controlado manteniendo valores bajos de exceso de hidrazina en el agua de la caldera.6.b.1.2.- Desgasificación TérmicoEl agua de alimentación de las calderas modernas, aparte de exigir re-quisitos particulares en lo que se refiere al contenido de sales disueltas, debe encontrarse, en todo lo posible, privada de gases en solución.Justamente en anhídrido carbónico y el oxigeno en particular, si se en-cuentran presentes en el agua de alimentación, pueden dar lugar a fe-nómenos de corrosión sobre las superficies internas de los tubos y de los cuerpos cilíndricos de la caldera.

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Para la eliminación de los gases disueltos se utilizan los procedimientos químicos y termofísicos, al vacío o a presión. Entre estos el mas fre-cuentemente utilizado en las centrales térmicas, es el que se vale del uso del desgasificador termofísico a presión.El funcionamiento de tal aparato se basa en el hecho de que la solubili-dad de los gases en el agua disminuye al aumentar la temperatura; ca-lentando el agua a la temperatura de ebullición y manteniéndola por un cierto tiempo, se obtiene la separación de todos los gases en ella conte-nidos, que quedan de esta manera libres, y expulsados a la atmósfera. Naturalmente, algunos son fácilmente eliminables, otros no. El anhídrido carbónico, por ejemplo, es mas fácilmente eliminable que el oxigeno por lo que si el análisis químico indica en el agua ausencia de oxígeno se deduce que el anhídrido carbónico ya ha sido reducido.Para obtener la eliminación de los gases en solución, un desgasificador termofísico debe por lo tanto estar en condiciones de:Calentar el agua a desgasificar a la temperatura de ebullición.Fraccionar esta agua minuciosamente de manera de facilitar la libera-ción de los gases disueltos.La elección de las dimensiones del aparato, la forma de sus piezas inter-nas, el sistema de fraccionamiento mecánico o natural del agua entran-te, el sistema de distribución del vapor, permiten obtener una desgasifi-cación mas o menos pareja, de acuerdo a las exigencias de la caldera.A continuación transcribimos una tabla que indica el máximo contenido de oxigeno disuelto en el agua de alimentación admitido para las calde-ras.

Presión en caldera kg/cm2Contenido en oxígeno mg/1

203040506070800.040.030.020.010.007

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0.0050.005

Para presiones en calderas superiores a 80 atm. se requiere que el agua tenga un contenido de oxígeno en solución inferior a 0.005 mg/1 (*)El desgasificador representado en la figura, es del tipo combinado a chorro y a platillos. Consta de una torre desgasificadora y de un tanque de recolección del agua desgasificada.La torre desgasificador esta dispuesta verticalmente sobre el tanque y esta subdividida en su interior en varias zonas, en las cuales el agua se caliente, fracciona y se desgasifica.(*) Según norma VGB-1980 el contenido de oxigeno en agua de alimen-tación excento de sales, para operación alcalina o neutra, puede admi-tirse hasta 0.02 mg/l.FALTA DIBUJO PAG. 35

6.b.1.2.1.- Primera zona: CalentamientoEl agua fría inyecta en la parte superior de la torre por medio de un sis-tema rociador, que la fracciona en gotas pequeñas y la distribuye unifor-memente sobre el plato más alto.En esta zona fluyen los gases liberados en las zonas inferiores, junta-mente con una cierta cantidad de vapor. Los chorros de agua que atra-viesan la zona de vapor y de gas, bajan la temperatura: así se condensa la mayor parte del vapor y de esta forma solo un pequeño porcentaje de este se descarga a la atmósfera desde la cima de la torre juntamente con el gas.En la parte inferior de la zona de calentamiento, dado el elevado coefi-cientemente de transmisión entre le vapor condensador y agua en con-tacto directo, la temperatura del agua llega rápidamente a un valor igual a la temperatura de saturación, correspondiente a la presión rei-nante en el aparato.6.b.1.2.2.- Segunda zona: Fraccionamiento.El agua, luego de haber atravesado la zona de calentamiento, cae sobre una serie de platos perforados, de los cuales desciende en forma de llu-via; el vapor se desprende desde abajo fluyendo alternadamente hacia el centro y hacia los bordes del aparato; es decir, siempre en forma per-pendicular al flujo de agua. El fraccionamiento mecánico del agua al pa-sar de un plato al otro, unido al efecto dinámico y térmico del vapor, asegura la eliminación de la mayor parte del oxigeno contenido en el agua.6.b.1.2.3.- Tercera zona: Ebullición

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Para eliminar los últimos vestigios de oxigeno contenido en la solución del agua de alimentación, es necesario llevar el agua a una presión lige-ramente más alta que la reinante ene l desgasificador, calentarla a la temperatura de ebullición correspondiente, y así hacerla expander.En la fase de expansión el agua hierve y los últimos vestigios de oxi-geno, que están contenidos en solución, hacen de núcleos de formación de burbujas de vapor y quedan así definitivamente eliminados.Todo lo dicho, se obtiene mediante la disposición particular del tubo que conduce el vapor a la torre desgasificador, que termina en un cono de metal, EN la base de este se produce el contacto del vapor con el agua que desciende de la torre, y de esta manera el agua se calienta a una temperatura ligeramente superior a la reinante en el tanque. Sucesiva-mente se expande liberando los últimos vestigios de oxígeno.El agua desgasificada desciende en el tanque de reserva a través de los tubos de recolección, mientras el vapor prosigue hacia arriba y va hacia las zonas del desgasificador anteriormente descriptas.6.b.1.2.4.- Tanque de reserva y accesoriosLa torre desgasificadora está montada sobre un tanque de recolección del agua desgasificada, dispuesto horizontalmente: el volumen del tan-que es tal que asegura una reserva de agua igual a la necesaria para el funcionamiento de la caldera a la PMC por un tiempo que varia entre 5 y 20 minutos. Tal tanque esta en condiciones de soportar la máxima presión de funcionamiento del aparato y está reforzado de manera de poder resistir también contrapresiones.6.b.2.- Contro de pHEl control de pH se realiza mediante el agregado de compuestos alcali-nos, ya sea en la reacción preoperación u operativo.El compuesto utilizado depende e la presión de trabajo de la caldera y del tipo de material empleado en la construcción del ciclo y equipos principales. Ellos pueden ser:Soda cáustica – Utilizado para presiones menores a los 42 kg/cm2Forfato alcalino – Se deber mantener una relación estricta entre pH y fosfato.Morfolina ó agentes quelantes – Sin limite de presión. (*)Amoníaco

Los valores de pH tanto en la sección operaciones como la preoperacio-nal, deben ser lo suficientemente elevados para controlar la corrosión.La morfina ó agentes quelantes son compuestos solubles y termosta-bles. Deben ser dosificados con un agua libre de oxigeno, ya que esta puede causar su degradación.

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Como estos compuestos tienen mas afinidad con los iones cobre que con Ca y Mg, la dosificación no debe realizarse ante equipos contenidos en Cu o sus aleaciones.No deben ser dosificados directamente en el domo, ya que las elevadas temperaturas y concentraciones allí reinantes, pueden provocar corro-siones, atacando la película de óxido protector.6.b.3.- Purga ContinuaPara mantener en el interior de las calderas las condiciones que tiendan en general a evitar los inconven28 ientes descriptos anteriormente, es evidente que los contenidos salinos y gaseosos de las aguas deberán ser limitados al máximo.En tales condiciones la forma mas sencilla de actuar sobre la lógica y continua concentración del agua en la caldera, es regular la salida de una parte del agua mas concentrada (purga) reemplazándola por agua de alimentación(*) La hidrazina ayuda a mantener el control de pH.Esta solución parece en principio cómoda y fácil de utilizar, pero resulta muy antieconómica.A pesar del perfeccionamiento de los sistemas de recuperación calórica, es evidente que porcentajes de purga elevados, constituyen incuestio-nablemente fuertes pérdidas térmicas que inciden sobre la economía del proceso de generación de vapor.En los generadores alimentados con aguas muy mineralizadas o defi-cientemente acondicionadas, varios pueden ser los determinantes del régimen (porcentaje) de purga, a saber: la concentración de sólidos en solución y el contenido de sílice.El régimen de purgas se puede expresar de la siguiente manera, hacien-do un balance de masa: µ §Donde:x = Caudal a purgar, referido a 1 kg de vapor que sale del domoCaa = Concentración en el agua de alimentación.Co = Concentración en el agua de purga.

Un ejemplo, no ayudará a interpretar el valor de la purga.Para un ciclo que trabaje a 80 kg/cm2 de presión, tiene los siguientes valores:

Agua alimentaciónAgua de caldera

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ConductibilidadSíce( Mho/cmmg/1100.22503

El régimen de paradas será:6.b.3.1.- Por Sólidosµ §6.b.3.1.- Por Siliceµ §6.b.4.- Control operacional del cicloPara controlar y evitar los problemas que suelen suceder en el ciclo,s e realiza una serie de operaciones en el mismo, que son detalladas en el gráfico de mas abajo.A su vez, se ubican las mediciones que serán necesarias para controlar el proceso.Durante las paradas de una planta, el agua contenida en el ciclo térmico se contamina fundamentalmente de gases, Fe, Cu y sólidos disueltos.Antes de poner en marcha la planta y encender los quemadores de la caldera, es necesario primeramente desgasificar, utilizando a tal efecto una fuente de vapor auxiliar. Si los sólidos en el agua disueltos son muy elevados, se podrá derivar el agua de alimentación hacia el condensa-dor, para luego hacerla pasar por un tren de pulido, formado por un fil-tro de carbón activado ó magnético, un intercambiador catiónico, si fue-se necesario y un lecho mixto. Este mismo tren puede ser operado en condiciones de marcha del ciclo, cuando existe contaminación por filtra-ción a través de los tubos del condensador.No bien las condiciones del agua son las adecuadas, se cierra el by-pass que deriva el agua al condensador, y el fluido esta en condiciones de entrar en la caldera.Una vez en funcionamiento la planta y normalizadas las condiciones exi-gidas en el agua, se saca fuera de servicio el tren de pulido de conden-sado, operando el ciclo en forma convencional.Esta es una de las formas posibles para acondicionar el agua durante el arranque de la planta.

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FALTA DIBUJO PAGINA 41

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7.- vALORES RECOMENDADOS PARA EL AGUAUna serie de valores recomendados para evitar la corrosión, arrastre y depósitos indeseables en los ciclos, se establecen en las tablas que se adjuntan.Estos valores son de aplicación corriente en calderas construidas correc-tamente y operadas en forma adecuada.Diseños de caldera con tendencia a producir arrastres de agua, deberán considerar normas mas estrictas para el agua de la caldera que las indi-cadas en las tablas.La presencia de los iones Fe y Cu en el agua, da origen a la formación de capas que suele ocasionar serias averías en la caldera y además faci-litar la corrosión.La experiencia ha permitido demostrar que en base a una vigilancia operativa estricta en los valores de Fe y Cu, es posible minimizar las di-ficultades encontradas en una serie de instalaciones.

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7.1.- Condiciones exigidas en el agua de alimentación (Calderas acuotu-bulares)

Caldera de paso forzadoClara e incoloraMax. 0.02 en servicio permanenteMax. 0.03 en arranque y paradasNo detectable( 0.02( 0.003( 0.02( 9Alcalinidad Gaseosa( 0.2No detestable( 0.3( 5

Caldera de circulación natural Presión mayor 80 ate

( 0.02( 0.003Ver condiciones exigidas en agua de caldera( 9

Ver condiciones exigidas en agua de caldera

( 0.5( 5

Presión 40 a 80 ate

( 0.01

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( 0.03( 0.005

( 9

( 25( 0.5( 10

UNIDAD------mg/1m Eq/1mg/1mg/1mg /1

( Mho/cm ó ( s/cmmg/1mg/1mg / 1

REQUISITOSAspecto del aguaOxigenoDurezaHierro TotalCobre TotalSilicio (SI O2)pH A 25°CConductibilidad a 25°C (Agua libre de CO2 y luego de interc. cationico)CO2 TotalAceitePermanganato (Mn O4 K)

7.2.- Condiciones exigidas del agua en calderas humotubulares

Requisitos

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unidadHasta 15 kg/cm215 a 30 kg/cm2

pH a 25°C--max. 12min.11max. 11,7min. 11

Silicio (Si O2)mg/1( 200( 150

Sales Totalesmg/1( 8000( 5000

Alcalinidad Total (CO3 Na2)mg/1max. 140min 25max. 120min 25

Si O2

( 2,5( 1,5

Alcalinidad Total x 10

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Fosfato sódico (Na3 PO4)mg/1----( 100

7.3. – Condiciones exigidas en el agua de calderas acuotubulares (con tratamiento alcalino)160( 50No detectable – si el agua contiene dureza el PO4 precipita en forma de barros9 a 10( 0,31 a 4

125

( 1,2

110( 300

9 a 10,5( 1,82 a 6

80

( 4

64

35


( 2500

10 a 11( 8( 10

40(5000

10 a 11( 35( 10

20( 8000

10 a 11( 90(25

ate( Mhc/cmmEq/1---mg/1mg/1g

Presión de OperaciónConductividad a 25°CDurezapH a 25°CSilicio (Si O2)Fosfato (PO4)

7.4.- Condiciones exigidas del vapor que ingresa a la turbina

REQUISITOSUNIDAD

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VALORES

Conductividad a 25°C (agua libre de CO2 y luego de interc. catiónico)( Mho/cm0.2

Silicio (SiO2)mg/10.02

Hierro totalmg/10.02

Cobre totalmg/10.003 – 0.005

Sodio + Potasiomg/10.01

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8.- Conservación de la caldera fuera de servicio8.1.- Por periodos cortosNo drenar la caldera si la parada está prevista por 3 o 4 días.Eventualmente introducir nitrógeno a través de la válvula de venteo del domo o del sobrecalentador y mantener una presión de 0.35 kg/cm2 por medio del nitrógeno.8.2.- Por periodos largos8.2.a.- Conservación húmedaCuando la caldera deba ser mantenida fuera de servicio (no por repara-ción que requiera vaciarla y abrirla), durante un periodo de varias sema-nas y mas:Llenar la caldera con condensado conteniendo 10 ppm de amoniaco y 200 ppm de hidrazina. El valor de pH debe ser aproximadamente 10.El llenado debe hacerse llenando primeramente el sobrecalentador a contracorriente hasta desbordar en el domo y llenar completamente la caldera , cuidando de mantener una pequeña carga de agua en la parte mas alta con un tanque que permita las dilataciones debidas a los cam-bios de temperatura, o bien mantener un colchón de nitrógeno a una presión de 0,3 kg/cm28.2.b.- Conservación seca.Cuando la caldera deba estar fuera de servicio por un tiempo prolonga-do, se la vacía y se completa el secado soplando aire seco, agregándos-ele silica-gel para extraer la humedad. la conservación puede ser com-pletada con la inyección de gas inerte, como ser el amoniaco ó N3.Para este caso la caldera se vacía, y el gas de amoniaco ó N2 es enton-ces inyectado manteniendo una presión de 100 mm de Hg. La puesta en funcionamiento puede tener lugar en cualquier momento y sin instruc-ciones especiales. La conservación con amoniaco o Na es especialmente recomendable para calderas con sobrecalentadores verticales. Una for-ma de llenado de la caldera con amoniaco o N2 es como se puede ob-servar en la figura.

FALTA FIGURA PAGINA 48

9.- lIMPIEZA INTERNA DE LA CALDERAAntes de la primer puesta en servicio de la caldera, las superficies inter-nas del equipo evaporador deben ser limpiadas para eliminación de aceite, grasa, pinturas (hervido) y para eliminación de los óxidos de hie-rro (herrumbre y óxidos de la laminación lavado ácido).

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El lavado ácido debe ser controlado por personal responsable y especia-lizado, ya que el estado final de las superficies depende del cuidado con el cual se efectúa la operación, y de esa superficie depende la vida de la caldera.El lavado ácido se recomienda para unidades que operan con presiones mayores a los 62 kg/cm2.Durante la vida de la caldera, la limpieza química puede ser necesaria para la eliminación de óxidos de hierro, cobre y depósitos sobre las su-perficies internas.la frecuencia de las limpiezas operacionales depende del tratamiento de agua y de las condiciones de operación. Se estima sin embargo que des-pués de unas 25000 horas de servicio, debe estudiarse la conveniencia o la necesidad de esta limpieza química. este período puede ser alterna-do ya que pérdidas en condensados, fallas en el tratamiento de agua, pueden exigirla antes y es obvio que a altas presiones el estado de lim-pieza de las superficies es capital para asegurar una continuidad de ser-vicio.Si bien es recomendable el control de las operaciones por un especialis-ta, las operaciones principales a efectuar son las siguientes:9.1.- hervidoLimpiar mecánicamente la caldera de grasa, aceite y todo otro objeto ajeno: maderas, tuercas, etc.Llenar la caldera hasta nivel normal con la solución para el lavado. se recomienda una solución de 4% de Na2 CO3 y 4% de Na3 PO4.Controlar las indicaciones del nivel (eventualmente provisorio) y prepa-rar la unidad para encenderla. Levantar lentamente la presión hasta 20 kg/cm2 ó 1/5 de la presión de diseño (la que fuera la menor) en unas 8 horas.

Mantener durante 4 horas, controlando la temperatura de los colectores inferiores para asegurarse de la circulación del agua.

Después de 4 horas, apagar los fuegos; dejar bajar la presión notable-mente; purgar la caldera por las válvulas de purga, una después de otra, sin que el nivel deje de estar a la vista.Después de la purga reponer el agua al nivel normal.

Reencender los quemadores como indicado en d. y volver a purgar co-mo indicado en e. Repetir esta operación dos veces mas.Debe controlarse periódicamente la calidad de la solución y si la alcalini-dad y la concentración en fosfato bajarán a la mitad del valor original, reponer los reactivos a la concentración original.

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Se recomienda controlar la alcalinidad, el fosfato y la sílice durante el proceso, así como la presencia de aceite.

Cuando alcalinidad, fosfato y sílice llegan a un equilibrio y no se detecta mas aceite en las muestras, se pueden apagar los quemadores.

Cuando la presión ha bajado hasta 2 kg/cm2, se abren los venteos del sobrecalentador y del domo; cuando la temperatura del metal del domo superior ha bajado a menos de 90°C drenar la caldera.

Después de drenar completamente la caldera de la solución alcalina, la caldera deberá ser llenada hasta el punto alto del nivel con agua limpia a unos 75/80°C.

Al mismo tiempo llenar a contracorriente el sobrecalentador con con-densado o agua desmineralizada. El sobrecalentador debe estar lleno de agua para las operaciones siguientes del lavado químico.Dejar enfriar el agua en la caldera para permitir la inspección. drenar la caldera.Si el hervido no hubiera disuelto aceite, grasa y materiales silíceos, el la-vado ácido podría no ser satisfactorio y por lo tanto sería de la mayor importancia una inspección cuidadosa interna después del último enjua-gue.De no ser satisfactoria, debe repetirse la operación.

9.2.- Limpieza acidaUno de los procedimientos de limpieza ácida es el basado en el uso del ácido hidroclórico (diluido al 5% en peso) mas un inhibidor.La limpieza ácida debe llevarse a cabo inmediatamente después del hervido.Los procedimientos son los siguientes:Llenar la caldera con agua limpia y establecer un nivel cercano al nor-mal de operación, preparándola para el encendido y regulando la tem-peratura del metal. El metal debe alcanzar alrededor de 32°C max. – 70°C min antes de introducir ácido a la caldera. debido a la desigual proporción de enfriamiento entre las paredes gruesas de los domos y cabezales, es necesario alcanzar la temperatura adecuada del metal en forma gradual, lo cual se logra encendiendo moderadamente los que-madores.Una vez alcanzada esta temperatura, drenar la caldera. Todas las aber-turas del horno y compuertas deben cerrarse para mantener el calor.

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Antes de introducir ácido a la caldera, constatar lo siguiente:Que el sobrecalentador esté lleno de agua condensada o desmineraliza-da.Que las aberturas del horno y compuertas estén cerradas.Que todas las válvulas de ventilación del domo estén abierta. Las válvu-las deben estar en la misma posición que para el hervido, a no ser que específicamente se determine otra posición.Que todos los drenajes de caldera y válvulas químicas estén cerrados.Que se registren las temperaturas del metal y se mantengan en obser-vación.

Bajo ninguna circunstancia estas deben exceder los 82°C. Cuando la temperatura del metal llegue a aproximadamente 77°C, llenar la calde-ra con la solución ácida (5-6% ácido hidroclórico).Recomendamos agregar un 0.25% de bifluoruro de amonia (NH4 HF) pa-ra mejorar la capacidad de remoción de sílice e intensificar la solución. Para mantener la temperatura del solvente entre 71 a 77°C, mezclar el agua con el vapor.Para evitar que la solución ácida tome contacto con las cañerías calien-tes, el vapor requerido para control de temperatura debe introducirse en el agua de dilución antes que el ácido. Deberá existir una distancia de por lo menos diez diámetros de tubo entre estos dos puntos de admi-sión.Se tomará una muestra de la solución para analizar la concentración del ácido y de hierro; estas muestras se seguirán tomando cada hora. El pe-riodo de limpieza continua hasta que la concentración de hierro y la de la solución, llegan a un equilibrio, lo que se logra en aproximadamente 6 horas.Se desagotará la caldera con una presión de nitrógeno positiva (0,2 a 0,55 kg/cm2), usando todas las válvulas de drenaje posibles, cuidando que la presión de nitrógeno se mantenga en positivo, y en el menor tiempo posible. El regulador de presión debe ser de un tamaño adecua-do para introducir nitrógeno en un proporción volumétrica, capaz de desplazar toda la solución ácida en una hora.Se llenará la caldera con agua limpia, calentada a 65°C, hasta un nivel poco mas alto que el de la solución ácida pero sin que desaparezca del nivel. Simultáneamente, llenar y desagotar, a contra-corriente, el sobre-calentador con agua condensada o desmineralizada, y agua desde el economizador, para, de esa forma, limpiarlo de cualquier rastro de ácido que pueda haberse introducido a estas áreas. Drenar nuevamente la caldera bajo presión de nitrógeno, y llenar otra vez con agua limpia (a 65°C) para proceder a un segundo enjuague. Se debe añadir aprox. 0.1% de ácido cítrico por peso, evitando la precipitación de hidróx. de

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hierro. Desagotar, asegurándose de mantener una presión de nitrógeno positiva.Llenar la caldera hasta el nivel normal con una solución neutralizante (1% por kilo) de carbonato de sodio. Encender la caldera en forma mo-derada, elevando la presión a 7 kg/cm2 en dos horas, mantener esta presión por dos horas. Permitir que la caldera se enfríe gradualmente. Durante este período, purgar la caldera intermitentemente para reducir la turbiedad.Re-establecer el nivel de la solución después de cada purgado.Las ventilaciones de los domos deben estar abiertas cuando la presión baje a 1,7 kg/cm2.Cuando la temperatura del cabezal y domo desciendan a 94°C, desago-tar la caldera. Cuando la unidad se ha enfriado lo suficiente realizar una inspección interna y montar los internos del domo.

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– SopladoEl objeto de proceder al soplado a la atmósfera de la línea principal de vapor, antes del arranque de una unidad nueva, es el de remover cual-quier material extraño en el sobrecalentador y en las cañerías de vapor. Si se permite la entrada de materiales extraños al sistema de vapor o a la turbina, pueden resul43 tar considerablemente perjudicial para los equipos.Para unidades ya en uso, se debe considerar la necesidad de realizar un soplado después de reapariciones de importancia en partes de presión, donde la posibilidad de introducción de materiales extraños a estas zo-nas es grande.Lo ideal, para lograr una limpieza óptima es que las condiciones de flujo durante el soplado sean iguales a las de operación normal con carga máxima. Dado que es imposible duplicar estas condiciones al soplar a través de las cañerías a la atmósfera, es deseable producir condiciones equivalentes usando presiones inferiores de vapor por la velocidad sea igual al de condiciones normales. La determinación de la cantidad de flujo, debe basarse en la resistencia de flujo en todo el sistema, inclu-yendo cañerías temporarias. esta determinación la hace normalmente el diseñador de la caldera.Las cañerías provisorias están generalmente equipadas con una válvula de cierre, la que se utiliza como válvula de soplado. De esta manera, el sobrecalentado, recalentador y la parte de vapor aguas arriba de las ca-ñerías temporarias se mantienen siempre a la presión del domo, a no ser durante el soplado.El proceso de soplado implica condiciones anormales y severas

FALTAN VARIAS HOJAS EN EL ORIGINAL

8.a.3.- Cuales son algunos de los tipos comunes de depositos en la cal-dera?En el agua de caldera no tratadala formación de depósitos es semejante a un retorno a la naturaleza. Es decir, que los minerales al depositarse, formar varios tipos de estructuras cristalinas semejantes a las de las ro-cas, tales como las que se encuentran en los estratos de la tierra. los depósitos raramente están compuestos de un solo componente, sino que generalmente están formados por varios tipos de minerales, de pro-ductos de la corrosión y otros contaminantes del agua. Los tipos de de-pósitos mas comunes en las calderas pueden contener: carbonato de calcio, sulfato y silicato; hidróxido de magnesio o silicato, óxido de hie-

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rro, y sílice. los depósitos de lados en la caldera provenientes del agua tratada, también pueden contener calcio y fosfatos de magnesio.3.a.4.- Cuáles son las caracteriticas de un depósito de carbonato?Un deposito de carbonato es generalmente granular y algunas veces de naturaleza muy porosa. Los cristales de carbonato de calcio están uni-dos entre si por partículas finalmente divididas de otros materiales, de modo que la incrustación aparece densa y uniforme. Un deposito de car-bonato se puede identificar fácilmente introduciéndolo en una solución ácida, pues se produce efervescencia por las burbujas de anhídrido car-bónico que se desprenden.3.a.5.- Cuáles son las caracteristicas de un deposito de sulfato?Un deposito de sulfato es mucho mas duro y mas denso que uno decar-bonato, debido a que sus cristales son mas pequeños y están fuerte-mente cimentados entre si. El deposito de sulfato es quebradizo; no se pulveriza con facilidad, y no produce efervescencia al sumergirlo en áci-do.3.a.6.- Cuáles son las caracteristicas de un depósito de sílice?Un deposito con elevado contenido de sílice es muy duro, asemejándose a la porcelana. Los cristales de sílice son extremadamente pequeños y forman una incrustación muy tensa e impenetrable. Esta incrustación es extremadamente frágil y muy difícil de pulverizar. No es soluble en áci-do clorhídrico y generalmente es de color claro.3.a.7.- Cuáles son las caracteristicas de un depósito de hierro?Los depósitos de hierro, debidos ya sea a la corrosión o a la contamina-ción del agua con hierro, son de color muy oscuro. Estos depósitos, en la caldera, son lo mas a menudo magnéticos.Son solubles en ácido caliente y dan una solución pardo oscura.3.a.8.- Que problemas producen los depósitos?El problema más grande que producen los depósitos es el recalenta-miento y rotura de tubos. El deposito actúa como un aislante y los depó-sitos excesivos se oponen a una buena transmisión del calor a través de los tubos donde circula el agua. Esto causa que el metal se recaliente. Cuando el recalentamiento es lo bastante severo y de larga duración, el metal se rompe. Los depósitos pueden producir también la obstrucción parcial de los tubos, dejándolos en seco con el consiguiente recalenta-miento de los mismos. Otro peligro importante de los depósitos en las calderas es que pueden producirse corrosiones debajo de los mismos. En general, estos depósitos pueden disminuir el rendimiento de opera-ción, producir daños en las calderas, dar lugar a paradas fuera de pro-grama, y aumentar los gastos de limpieza.

3.b. El agua produce corrosión del metal de la caldera

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3.b.1.- Qué es la corrosiónE forma sencilla, la corrosión es la reversión de un metal a su forma ori-ginal de mineral. EL hierro, por ejemplo, se convierte a óxido de hierro como resultado de la corrosión. El proceso de la corrosión, sin embargo, es una reacción electroquímica compleja que adquiere distintas formas.La corrosión puede producir un ataque general sobre toda la superficie de un metal o puede circunscribirse a un punto penetrando en el metal. Mientras la corrosión básica en las calderas puede deberse principal-mente a la reacción del metal con oxígeno, otros factores tales como las tensiones, condiciones de acidez y la acción de corrosión específicos pueden tener una influencia importante produciendo distintas formas de ataques.3.b.2.- donde se experimenta generalmente la corrosión?La corrosión puede producirse en el sistema de alimentación, debido a un agua de bajo pH y a la presencia de oxígeno disuelto y de anhídrido carbónico. La corrosión, en la caldera misma, generalmente se produce cuando la alcalinidad del agua que contiene es reducida o cuando el metal está expuesto a la acción del agua que contiene oxígeno ya sea durante la operación ó en los períodos de detención. Las elevadas tem-peraturas y las tensiones en el metal de la caldera, tienden a acelerar el mecanismo de la corrosión. En el sistema de vapor y de condensado, la corrosión, generalmente , es el resultado de la contaminación con anhí-drido carbónico y oxígeno. los contaminantes específicos, tales como el amoníaco o los gases que contienen sulfuros, pueden aumentar el ata-que en las aleaciones de cobre del sistema.3.b.3.- Qué es la fatiga por corrosión?Este tipo de fisura en el metal de la caldera puede producirse por dos mecanismos diferentes. Con el primero, las tensiones cíclicas tales co-mo las originadas por el alentado y enfriamiento rápido están concen-tradas en puntos donde la corrosión ha picado o puesto áspera la super-ficie del metal. Esto está asociado generalmente con una prevención no adecuada de la corrosión. El segundo tipo del fisuramiento por fatiga por corrosión se produce en las calderas aún con agua convenientemen-te una denominación incorrecta. Estas fisuras a menudo se originan donde las superficies del metal están cubiertas por una película protec-tora densa de óxido y las fisuras tienen lugar debido a la acción cíclica de las tensiones aplicadas. Las fisuras debido a la fatiga por corrosión son generalmente grandes, ásperas y a través de los granos de metal. En general, comienzan en la superficie interna de los tubos y son muy a menudo circunferenciales.3.b.4. Qué son las fisuras cáusticas?Las fisuras cáusticas, también llamadas cristalizaciones, son fallas serias que se producen ene l metal de la cadera y se caracterizan por ser grie-

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tas continuas intergranulares. Las siguientes son las condiciones nece-sarias para que se produzca este tipo de fisura:El metal debe estar sometido a tensión;EL agua de la caldera debe ser cáustica;Por lo menos deben existir trazas de sílice en el agua de caldera;Debe existir una ligera grieta que permita el agua de la caldera concen-trarse sobre el metal en tensión.La fisura cáustica es un problema particular en las calderas antiguas con domos roblonados debido a las tensiones y resquebraduras en las áreas de los roblonas y costuras. mientras este tipo de fisura es cada vez menos frecuente, desde el empleo de los dobles a este tipo de ata-que. La posibilidad de las fisuras cáusticas debe considerarse al estable-cer todo programa de tratamiento de agua.3.b.5.- Qué problema crea la corrosión?La corrosión en general, produce problemas desde dos puntos de vista. El primero es el deterioro del metal mismo, y el segundo consiste en el depósito de los productos de la corrosión. Generalmente, la corrosión uniforme en las superficies de la caldera raramente es de importancia. La corrosión, sin embargo adopta formas insidiosas y las picaduras pro-fundas pueden producir la penetración y pérdidas en los tubos de las calderas. La corrosión debajo de ciertos tipos de depósitos puede debili-tar tanto el metal que se producen fisuras en los tubos.En los sistemas de condensado, el reembolso de líneas y equipos debido a la corrosión puede ser un problema costoso.3.b.6.- Qué medida se toman para prevenir la corrosión en el sistema de caldera?Los métodos mas comunes para prevenir la corrosión obligan:A remover el oxigeno disuelto en el agua de alimentación; A reducir la cantidad de anhídrido carbónico libre en el sistema de cal-dera;A mantener las condiciones alcalinidad en el agua de caldera;A mantener limpias las superficies internas;A proteger a la caldera durante los intervalos de detención.A neutralizar los gases corrosivos en los sistemas de vapor y de conden-sado, con tratamientos químicos.

La selección y control de los productos químicos, empleados para preve-nir la corrosión, requiere el conocimiento perfecto de las causas y de las medidas correctivas.3.c.- El agua deficiente produce un vapor deficiente.3.c.1.- En qué consiste el arrastre del agua en al caldera?

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El arrastre del agua en la caldera consiste en la contaminación del vapor con los sólidos del agua de caldera. Existen cuatro tipos fundamentales de arrastre del agua de caldera.Una burbuja o espuma crece en la superficie del agua y abandona la cal-dera arrastrada por el vapor. Esto recibe el nombre de formación de es-puma y puede compararse a la espuma estable que se forma sobre la cerveza. En el segundo tipo, las gotas pequeñas de agua en la forma de un pulverizado o niebla son lanzadas en el espacio del vapor debido a la explosión de las burbujas de vapor al atravesar la superficie del agua. Esto es semejante al “ginger ale” ó al champagne cuando no se forma sobre ellos una espuma estable y entonces las gotas de liquido son eyectadas desde la superficie del líquido. La tercera condición del arras-tre, consiste en una agitación del agua de la caldera que es arrastrada por el vapor; es un efecto similar al producido al destapar una botella de agua gaseosa. La combinación del vapor también puede producirse por fugas de agua a través de equipos separadores en el domo de la caldera mal proyectados y de instalación deficiente.3.c.2.- Que es lo que produce la formación de espuma?Las muy elevadas concentraciones de sólidos en el agua de caldera pro-ducen espuma. Sin embargo, en general, se cree que existen sustancias especificas co-mo los alcalis, aceite, grasas, ciertos tipos de sustancias orgánicas y de sólidos en suspensión que son la causas que conduce a la formación de espuma.3.c.3.- Quién produce el arrastre?El arrastre puede ser debido a una construcción deficiente de la caldera, a la vaporización excesiva, o bruscas variaciones en la demanda de va-por.El arrastre se agrava algunas veces por las impurezas que contiene el agua de caldera.3.c.4.- Cómo afecta el aceite al arrastre?La contaminación por el aceite del agua de alimentación de caldera, ge-neralmente proveniente de máquinas alternativas, bombas, etc., puede dar lugar a una formación seria de jabones en el agua de caldera debido a la saponificación del aceite por los álcalis del agua de caldera.3.c.5.- Cómo afectan el arrastre los sólidos en suspensión?La teoría mas aceptada es que los sólidos en suspensión se acumulan en la película que rodea a la burbuja de vapor, resiste a la rotura y crea la espuma. se cree que cuanto mas finas son las sustancias en suspen-sión, mayor es la cantidad que rodea a la burbuja. La experiencia ha in-dicado, sin embargo, que muchas calderas operan con un gran exceso de sólidos en suspención sin que se produzca arrastre, mientras que en otras tiene lugar este fenómeno con solamente trazas de sólidos en sus-

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pensión. Esto parece indicar que el tipo como así también la cantidad de sólidos en suspensión, tienen mucha que ver ene l arrastre.3.c.6.- En qué consiste el arrastre selectivo del sílice?El arrastre de la sílice por el vapor se realiza en dos formas. La sílice puede estar presente en el vapor como resultado del arrastre general del agua, o puede encontrarse volatilizada en el vapor. En el último caso la sílice actúa en forma muy semejante a un gas y se considera a este fenómeno como un arrastre selectivo. A medida que la presión de la cal-dera aumente por encima de 28 kg/cm2, se produce una tendencia en el aumento del arrastre selectivo de la sílice por el vapor en cantidades proporcionales al contenido de sílice presente en el agua de la caldera.3.c.7.- Qué problemas produce el arrastre?La desventaja del vapor húmedo, es la disminución general de la efi-ciencia de operación sumada a la erosión de las máquinas y turbinas. Además, toda sustancia disuelta o en suspensión ene l agua de caldera, tiende a depositarse en los sistemas de vapor y de condensado. Cuando los sólidos se depositan en los sobrecalentadores y turbinas, se produ-cen recalentamientos y roturas en los tubos de los sobrecalentadores y disminuye el rendimiento de las turbinas. Las impurezas arrastradas por el vapor pueden dar lugar a dificultades en muchos procesos con los cuales se emplea el vapor.3.c.8.- Qué medidas se toman en general para evitar el arrastre?La medida mas común es la de mantener la concentración de sólidos, en el agua de la caldera, en niveles relativamente reducidos.Evitando niveles elevados de agua, cargas excesivas de la caldera, y bruscos cambios de carga, se combate el arrastre por el vapor. En estos casos el condensado deberá desecharse hasta que se haya individuali-zado y eliminado a la fuente. El empleo de agentes químicos antiespu-ma puede ser muy efectivo para prevenir el arrastre debido a las eleva-das concentraciones de impurezas en el agua.

Indice µTratamiento de Agua µ1§Tratamiento de agua µ2§1. El agua y sus caracteristicas. µ3§2.- Grado de Dureza µ4§Cuadro equivalente de elementos y compuestos en CaCO3 µ5§3. Los problemas creados por el agua en los generadores de vapor.

µ7§3.a.- Incrustaciones µ7§

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3.b.- Arrastres µ9§3.c.- Corrosiones µ9§3.c.1.- Corrosión por el anhidrido carbonico µ11§3.c.2.- Corrosión por el vapor µ12§3.c.3.- Corrosión por tensión µ12§3.c.4.- Corrosión Galvanizadaµ12§4. Ataque por hidrogeno µ13§5. Sílice µ14§5.1. Caldera µ14§5.2. Turbina µ14§6. Dispositivos correctivos µ15§6.a.1.- Sección preoperacional µ16§6.a.1.- Clarificación µ16§6.a.2.- Ablandamiento µ20§6.a.3.- Desmineralizado µ24§6.b) Sección Operacional µ27§6.b.1.- Desoxigenación µ27§6.b.2.- Contro de pH µ31§6.b.3.- Purga Continua µ31§6.b.4.- Contro49!l operacional del cicl µ33§7.- vALORES RECOMENDADOS PARA EL AGU µ34§7.1.- Condiciones exigidas en el agua de alimentación (Calderas acuotu-bulares µ35§7.2.- Condiciones exigidas del agua en calderas humotubulare µ35§7.3. – Condiciones exigidas en el agua de calderas acuotubulares (con tratamiento alcalino µ36§7.4.- Condiciones exigidas del vapor que ingresa a la turbin µ37§8.- Conservación de la caldera fuera de servici µ38§8.1.- Por periodos corto µ38§8.2.- Por periodos largo µ38§8.2.a.- Conservación húmed µ38§8.2.b.- Conservación seca µ38§9.- lIMPIEZA INTERNA DE LA CALDER µ39§9.1.- hervid µ39§9.2.- Limpieza acid µ40§10. – Soplad µ43§8.a.3.- Cuales son algunos de los tipos comunes de depositos en la cal-dera µ43§

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3.a.4.- Cuáles son las caracteriticas de un depósito de carbonato µ44§3.a.5.- Cuáles son las caracteristicas de un deposito de sulfato µ44§3.a.6.- áles son las caracteristicas de un depósito de sílice? µ44§3.a.7.- Cuáles son las caracteristicas de un depósito de hierro? µ44§3.a.8.- Que problemas producen los depósitos? µ44§3.b. El agua produce corrosión del metal de la caldera µ45§3.b.1.- Qué es la corrosión µ45§3.b.2.- donde se experimenta generalmente la corrosión? µ45§3.b.3.- Qué es la fatiga por corrosión? µ45§3.b.4. Qué son las fisuras cáusticas? µ46§3.b.5.- Qué problema crea la corrosión? µ46§3.b.6.- Qué medida se toman para prevenir la corrosión en el sistema de caldera? µ46§3.c.- El agua deficiente produce un vapor deficiente. µ47§3.c.1.- En qué consiste el arrastre del agua en al caldera? µ47§3.c.2.- Que es lo que produce la formación de espuma? µ47§3.c.3.- Quién produce el arrastre? µ47§3.c.4.- Cómo afecta el aceite al arrastre? µ47§3.c.5.- Cómo afectan el arrastre los sólidos en suspensión?µ48§3.c.6.- En qué consiste el arrastre selectivo del sílice? µ48§3.c.7.- Qué problemas produce el arrastre? µ48§3.c.8.- Qué medidas se toman en general para evitar el arrastre?

µ48§Indice µ49§

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tratamientos de aguas

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