Agua para calderas
En el artículo abordamos la importancia del tratamiento del agua en los generadores de vapor y calderas. Queremos destacar que el agua de alimentación, naturalmente contiene impurezas como gases, compuestos minerales y partículas inorgánicas que pueden afectar negativamente el rendimiento y la vida útil de las calderas de vapor.
Estas impurezas pueden causar incrustaciones, corrosiones y arrastres, lo que a su vez puede llevar a pérdidas de eficiencia y aumentos en el consumo de combustible. Para prevenir estos problemas, en el artículo te sugerimos varias medidas para alargar aún más la vida útil de los generadores de vapor.
1.1 Tratamiento
El agua de alimentación es determinante en la vida y en el funcionamiento de un generador de vapor. Las aguas naturales contienen las siguientes impurezas:
- Gases en disolución (gas carbónico, oxígeno, etc.).
- Compuestos minerales (sales de calcio, de magnesio, de sílice y de sodio).
- Partículas inorgánicas en suspensión.
- Sustancias orgánicas en determinadas ocasiones.
Estas impurezas pueden causar los efectos siguientes:
- Incrustaciones: Sobre las superficies de calefacción como hogar, placas, tubos, etc., dificultando la refrigeración del acero y, en consecuencia, la ruptura de algunos de estos elementos. Asimismo, disminución del intercambio de calor y por tanto pérdida de rendimiento y aumento del gasto de combustible.
- Corrosiones: Ataques químicos sobre las paredes, sobre todo en los lugares de poca circulación de agua, debido al oxígeno, ácidos, etc.
- Arrastres: De agua con el vapor que sale de la caldera.
Estos incidentes se pueden prevenir de la siguiente forma:
- Eliminando las sustancias nocivas contenidas en el agua.
- Añadiendo al agua reactivos capaces de convertir éstas en sustancias solubles e inofensivas. ¡Atención en sector agroalimentario!
- Controlando minuciosa y detalladamente cada día la calidad del agua de alimentación y de la caldera.
1.2 Control
El análisis del agua de alimentación debe determinarnos:
Título Hidrotimétrico (TH) o grado de dureza.
Nos indica la dureza del agua. El agua es muy dura cuando contiene sales de cal y de magnesio (en forma de bicarbonato) a la temperatura de ebullición (50 a 100ºC). Para evitar estas incrustaciones, es necesario que el Título Hidrotimétrico del agua de alimentación sea inferior a 1 TH (grado francés), que corresponde a 10 gr. de carbonato de calcio (CO3Ca), por metro cúbico de agua.
Título Alcalimétrico (TA) (p).
Indica el grado de alcalinidad en el agua bajo forma de carbonato de sosa (CO2Na) o sosa caustica, NaOH. Este análisis se reemplazará ventajosamente por el TAC. ITA= 50ppm NaOH=5p
Título Alcalimétrico completo (TAC) (m).
Mide el valor de la alcalinidad total del agua de la caldera y su concentración. El valor del TAC determina el porcentaje de purgas que deben efectuarse con objeto de evitar el fenómeno de arrastre y corrosión. Para una caldera a presión de trabajo de 8 Kg/cm², el TAC no debe sobrepasar los 1.400 mg/l. Cuanto más elevada es la presión, más bajo debe ser el TAC.
UN TAC = 50 PPM CO3Ca = 5m
Potencia de Hidrógeno (pH).
Es el número de iones de hidrógeno libres que hay en disolución, e indica la mayor o menor basicidad o acidez de ella. Así pues:
- · pH < 7, es ácido
- · pH = 7, es neutro
- · pH > 7, es alcalino
A una temperatura de 25ºC de la disolución, el agua de la caldera será muy alcalino (ver tablas para valores exactos).
Salinidad (T.S.D.).
Expresa la concentración total de sales disueltas en el agua. Su unidad es el miligramo por litro, mg/l (1 mg/l = 1ppm).
Valores recomendables del agua de alimentación.
Los valores de las concentraciones más altas admisibles de un cierto número de impurezas y de las concentraciones máxima y mínima de agentes químicos que se añaden con el fin de minimizar la corrosión, la formación de lodos y los depósitos, deben estar de acuerdo con las tablas 5-1 y 5-2 y con las figuras 5-1 y 5-2.
1.3 Otros requisitos
Las condiciones de funcionamiento de una caldera y/o la elección de ciertos materiales o un diseño especial pueden originar una limitación adicional para algunos de los parámetros especificados en las tablas o requerir consejo de un especialista para ajustar los nuevos parámetros de control. Tales consideraciones especiales incluyen:
- Grietas y/o límites de separación de fase sometidos a flujo térmico;
- Funcionamiento a presiones muy inferiores a la presión de diseño;
- Materiales distintos de los aceros al carbono, por ejemplo, acero inoxidable.
El agua de pulverización del enfriador, si existiera, para el control de la temperatura del vapor debe ser agua desmineralizada y/o condensados sin contaminar dosificados únicamente con agentes químicos volátiles. La calidad requerida para el vapor no debe verse afectada negativamente.
El uso al que se destinará el agua calentada o el vapor debe necesitar limitaciones de calidad adicionales. Si se aplica, por ejemplo, en la industria farmaceútica o alimentaria o para alimentar turbinas de vapor, pueden ser necesarios requisitos especiales para la calidad el vapor. Deben cumplirse los requisitos más estrictos de la aplicación individual.
Los valores fijados deben aplicarse para el funcionamiento continuo. Durante el arranque, la parada o los cambios importantes de funcionamiento, algunos valores pueden desviarse del valor normal durante un breve periodo de tiempo y hasta un alcance limitado dependiendo de los parámetros de funcionamiento y del tipo de caldera.
El fabricante debe especificar el alcance o magnitud de cualquier desviación posible. Los valores deben llevarse dentro de los límites de funcionamiento continuo tan pronto como sea posible.
Cuando los valores especificados se desvían durante el funcionamiento continuo, esto puede deberse a:
- Un tratamiento defectuoso del agua de relleno
- Un acondicionamiento insuficiente del agua de alimentación
- Contaminación del agua originada por la entrada de fugas de impurezas procedentes de otros sistemas, por ejemplo, condensadores, intercambiadores de calor
- Corrosión de ciertas partes de la instalación
Para garantizar un funcionamiento correcto deben hacerse inmediatamente las modificaciones apropiadas. Por ejemplo, los condensados reciclados para la alimentación no deben afectar negativamente la calidad del agua de alimentación y deben ser purificados en caso de necesidad.
La composición química del agua de caldera en las calderas de “calderín” puede controlarse dosificando los productos químicos de acondicionamiento así como por la purga continua o
intermitente de una proporción del volumen de agua, que debe hacerse de tal manera que puedan eliminarse tanto las impurezas disueltas como las que están en suspensión.
1.4 Ensayo de la composición química
Generalidades
Para garantizar que prevalecen las condiciones químicas apropiadas, los parámetros de la calidad deben comprobarse periódica y/o continuamente. El agua de pulverización del enfriador, el agua de alimentación y el agua de caldera en las calderas de vapor y el agua de caldera en las calderas de agua caliente deben comprobarse en lo que respecta a los parámetros correspondientes, tales como pH, conductividad directa, conductividad ácida, dureza y oxígeno o reducción de oxígeno.
El fabricante de la caldera debe especificar la frecuencia de tales ensayos en las instrucciones de funcionamiento. NOTA − Si se utilizan analizadores fiables de registro continuo puede reducirse la frecuencia de las comprobaciones manuales de la calidad del agua.
Muestreo
El muestreo del agua y del vapor del sistema de caldera debe realizarse según ISO 5667-1 y la preparación y manipulación de las muestras de acuerdo con ISO 5667-3.
Puntos de muestreo
Los puntos de toma de muestras deben situarse en emplazamientos representativos del sistema. Emplazamientos típicos de puntos de muestreo son:
- · Agua de alimentación de la válvula de entrada;
- · Agua de caldera de un tubo de descenso o de una línea de purga continua;
- · Agua de relleno aguas debajo de la instalación de tratamiento del agua de relleno o de los tanques de almacenamiento;
- · Condensados de la salida del condensador, si lo hay; en caso contrario, el condensado debe muestrearse en un punto lo más próximo que sea posible al tanque de alimentación.
1.5 Análisis
Generalidades
La prueba de que se cumplen los valores que se dan en las tablas 5.1 a 5.2 debe proporcionarse de acuerdo con procedimientos escritos que aplican los métodos de análisis descritos en el apartado 7.3, cuando sea posible. Si los análisis se realizan de acuerdo con otras normas o por métodos indirectos, deben hacerse las calibraciones para dichos métodos.
NOTA 1 − En algunos tipos de agua, la cantidad de materia disuelta puede estimarse a partir de la conductividad. Para el agua totalmente desmineralizada, es posible obtener un valor del Ph a partir de la correlación entre las conductividades directa y ácida.
NOTA 2 − Preferentemente, deberían instalarse monitores de funcionamiento continuo para los parámetros principales. Las comprobaciones periódicas de laboratorio son esenciales y, en ocasiones, constituyen el único ensayo posible.
Criterios visuales
Los cambios en la apariencia o aspecto del agua en relación con los sólidos en suspensión, color o espuma pueden indicar que se han producido cambios incontrolados o que están a punto de ocurrir en la instalación.
Métodos de análisis
Salvo fuerza mayor, la comprobación de los parámetros debe hacerse de acuerdo con las normas siguientes:
1.6 Necesidad de purgar la caldera
Aunque la caldera sea alimentada por agua ablandada en un descalcificador, entra a la caldera una gran cantidad de sales minerales, ya que en el descalcificador sólo se realiza una transformación iónica que evita que las sales disueltas en el agua (carbonato cálcico y carbonato sódico) se adhieran a las paredes de la caldera.
Al no adherirse a las paredes de la caldera, estas sales minerales se acumulan en el fondo, formando lodos que son necesarios eliminar con las purgas. Estas sales disminuyen la transmisión térmica del acero al agua, lo que produce a su vez un aumento de la temperatura del hogar y de los tubos de la caldera, lo que podría producir una pérdida de la resistencia mecánica de los mismos y una reducción considerable del rendimiento del equipo.
Estos inconvenientes se eliminan realizando purgas frecuentes durante la jornada de trabajo (es decir, con la caldera presurizada), y que en general serán las siguientes:
- Al comenzar la jornada, una purga de 5 segundos por la válvula de fondo y de 2 segundos por las purgas de los accesorios (niveles, botellón de nivel, etc.)
- Cada dos horas, repetir el proceso
- Al finalizar la jornada de trabajo, repetir el proceso
Aun siguiendo estas indicaciones, el régimen de purgas podría ser insuficiente, ya que depende en gran medida de la calidad del agua de abasto y del perfil de consumo de vapor. En este caso, es necesario tomar muestras periódicas del interior de la caldera y medir su salinidad, modificando la periodicidad de las purgas para mantener los valores marcados por la normativa vigente e indicada en el presente anexo.
No se recomienda vaciar completamente la caldera si la misma ha trabajado recientemente y todavía se encuentra por encima de la temperatura ambiente, ya que se podría producir un endurecimiento de los lodos e incrustaciones interiores que dificultarían su extracción posterior.
En resumen, el tratamiento y monitoreo del agua de alimentación son cruciales para el funcionamiento eficiente y la longevidad de los generadores de vapor y calderas.
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