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CAPÍTULO VII
GUA DE LIMENTACIÓN DE ALDERAA A C
Y U RATAMIENTOS T
7.1. IMPUREZAS EN EL AGUA DE ALIMENTACIÓN DE CALDERA.
La presencia de impurezas en el agua de alimentación en las calderas es una fuente de
constante interés que concierne al personal operador porque ello afecta no solamente
la eficiencia de la caldera sino también su seguridad. Las impurezas más perjudiciales
que pueden introducirse en la caldera por el sistema de agua de alimentación son:
1. Las sales disueltas presentes en el agua de mar y de bahías, las cuales pueden
entrar al sistema de agua de alimentación por arrastre de sal y vapor de la
planta evaporadora, por fugas de agua salada en los calentadores y el vapor
condensado dentro de los serpentines, por salideros de agua salada en los
tanques de reserva de agua de alimentación, por fugas en las válvulas de
extracción de fondo en las calderas apagadas y por filtraciones en otros aparatos
enfriados por agua salada. Estas sales causan los mayores problemas a los
maquinistas navales y pueden clasificarse como sigue:
a. Formación de Incrustaciones.
b. Corrosión Ácida.
c. Causa de Arrastres.
2. Fugas de combustibles en el lado de vapor de los calentadores de aceite
combustible y en los serpentines de vapor de los tanques de almacenaje,
servicios y decantación o asentamiento, de donde el combustible puede entrar
al sistema de alimentación por medio de las purgas.
3. Fugas de aceite lubricante en los serpentines de vapor de los tanques de
decantación, de los cojinetes de las turbinas, bombas rotatorias y de los vástagos
de los pistones de los cilindros de vapor de las máquinas alternativas, de donde
el aceite puede llegar al sistema de agua de alimentación.
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4. Oxígeno disuelto en el agua de alimentación que se introduce al sistema por
aquellas partes del mismo que se encuentra bajo vacío (a presiones más bajas que
la atmosférica) tales como condensadores, turbinas de baja presión y bombas de
baja presión. Además el aire es absorbido por el agua de alimentación cuando
esté expuesta a la atmósfera a través de los respiraderos de los tanques de
reserva de las cisternas y en las purgas abiertas.
5. Productos corrosivos en las tuberías, tanques de alimentación y maquinaria, la
mayor parte de ellos en forma de óxido de hierro (Fe O ).2 3
6.Cantidad excesiva de productos químicos (productos químicos usados en el
tratamiento de agua de alimentación) debido a un tratamiento inapropiado.
FECTOS DE LA ONTAMINACIÓN DEL GUA DE LIMENTACIÓN.7.2. E C A A
Las fugas de agua salada originan una contaminación progresiva del agua de la caldera
debido a la concentración incrementada de sales por la vaporización. Más aún, cuando
el agua de alimentación de calderas está dentro de los límites de impurezas, la
concentración de las sales aumenta en proporción con el régimen de vaporización de la
caldera.
Una muestra de agua de mar contiene las siguientes sales en las cantidades que se
indican:
Cloruro de Sodio (NaCl).......................445 epm.
Cloruro de Magnesio (MgCl )............... 65 epm.2Sulfato de Magnesio (MgSO )................35 epm.4Sulfato de Calcio (CaSO )..................... 30 epm.4Carbonato de Calcio (CaCO ).............. 2.6 epm.
3(epm., Significa: equivalentes por millón).
Otras sales en cantidades variables pueden encontrase en el agua de mar cerca de las
desembocaduras de los ríos, puertos, bahías, etc.
El Cloruro de sodio NaCl (sal común) es particularmente inofensivo a los materiales de la
caldera. Sin embargo causará arrastres de agua, el cual trae como consecuencia una
delgada capa de incrustación en los tubos del recalentador, válvulas de vapor, tuberías
de vapor y en las paletas de la turbina en caso de arrastre excesivo y frecuente. En el caso
de los recalentadores, las características de transferencia de calor en los tubos son
disminuidas por esta incrustación de sal, la cual hará que se quemen los tubos. La
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
formación de sales en las paletas de la turbina originan finalmente un importante
desequilibrio de los rotores, especialmente a altas velocidades, así como reducción en la
eficiencia debido a la fricción entre el vapor y la incrustación. Esta tendencia al arrastre
se reduce con el uso de productos químicos.
El Cloruro de magnesio ( MgCl ) en el agua de la caldera se transforma en ácido 2
clorhídrico (muriático) que ataca a la superficie de los colectores y tubos, causando una
corrosión ácida que se manifiesta por la picadura de las superficies. El efecto del ácido se
controla haciendo ligeramente alcalina el agua de la caldera, con productos químicos.
Los Sulfatos de calcio (CaSo ) y magnesio (MgSo ) se precipitan en una incrustación muy 4 4
dura en las regiones más calientes de la caldera, esto es en el interior de los tubos
cercanos al hogar. Esta incrustación tiene 1/48 de la conductividad térmica del acero.
Cuando esta incrustación alcanza un espesor de una cáscara de huevo, el agua en el
interior del tubo no puede recibir y conducir el calor lo suficientemente rápido para
mantener su temperatura por debajo de la del punto de fusión y los tubos se quemarán.
La presencia de incrustaciones causadas por el sulfato de calcio es la más importante en
los buques de guerra. Para prevenir la formación de estas incrustaciones se usan
productos químicos y pueden removerse por medios mecánicos.
El Carbonato de calcio (CaCo ) es comparable al yeso, es inofensivo a los metales, excepto 3
cuando se encuentra en las cavidades muertas (deadpockets) de la caldera, origina ácido
carbónico (H CO ) que provoca la corrosión ácida. Esto se controla por:2 3
1) Un adecuado diseño de la caldera para eliminar las cavidades muertas.
2) El uso de productos químicos para hacer el agua ligeramente alcalina.
La contaminación con agua de mar tiene lugar cuando la planta está operando cerca de
playas o en bahías y ríos, con lo cual se introducen silicatos en la caldera. Las
incrustaciones de silicatos son delgadas, transparentes, frágiles y duras; debido a su
transparencia son difíciles de localizar. Una capa muy delgada de incrustación puede
causar averías en los tubos debido al sobrecalentamiento. Se pueden controlar por el
uso de productos químicos y por la cuidadosa operación de la planta destiladora cuando
se está en tales lugares (playas, ríos, bahías).
La presencia de aceites en el agua de la caldera causará espumas y arrastre de humedad.
Formará también una película delgada de resistencia al calor sobre la superficie de los
tubos resultando posteriormente una avería debido al sobrecalentamiento. El aceite se
nota por la formación de anillos en el tubo de vidrio del nivel de agua o en la inspección
del drenaje de los tanques. El aceite se controla principalmente con una cuidadosa
inspección del agua de las purgas de los serpentines de los calentadores de aceite
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
y combustible, cuidando que en los lugares donde se lubrica la maquinaria, el aceite no
se ponga en contacto con el agua o el vapor. El uso de productos químicos reduce el
efecto de las espumas por aceite, pero una vez que una caldera haya sido contaminada
con aceite, sus lados de agua deberán vaciarse y llenarse con una solución de agua de
alimentación y productos químicos y entonces usando vapor de otra caldera (a través de
la conexión de la válvula de extracción de fondo) se hace hervir la mezcla por dos o tres días.
El Oxígeno disuelto en el agua de la caldera constituye una seria causa de corrosión en
las calderas modernas. A bajas presiones y temperaturas a las que se operaban las 2calderas (200 o 300 lbs. x Pulg. ) La corrosión debido al oxígeno disuelto era siempre
despreciable, pero a altas temperaturas en las calderas modernas de alta presión, el
grado de corrosión aumenta de tal manera que serias picaduras fueron encontradas en
los colectores de calderas y superficies de los tubos. En las modernas instalaciones, la
cantidad de oxígeno disuelto en el agua de alimentación se controla por el
calentamiento y desaereación mecánica.
Los Productos de corrosión entran a las calderas en forma de óxido de hierro,
permaneciendo en suspensión en el agua causando arrastre y espuma. Ellos pueden
ser eliminados por extracciones de fondo y superficie. El uso de productos químicos
reduce la tendencia a los arrastres y formación de espumas.
Sedimentos. Las gruesas películas de óxido metálico o los sedimentos del tratamiento de
agua ocasionalmente reducen el calor transferido en las paredes de agua e hileras de
tubos de fuego al extremo que ocurren depósitos y ampollas de calor (en los tubos). Los
depósitos o sedimentos son muy difíciles de remover por medios mecánicos y no son
desintegrados por el tratamiento a base de químicos. Las acumulaciones excesivas de
sedimentos indican que el diseño de la caldera hace inefectiva la extracción en el área de
sedimentos o que la extracción ha sido inadecuada.
En total, la contaminación del agua de alimentación por impurezas tiene los siguientes
efectos:
a. Formación de incrustaciones sobre las superficies generadoras, de lo que resulta:
1) Reducción en la eficiencia de la caldera porque disminuye el grado de
transferencia de calor.
2) Sobrecalentamiento y quemaduras en los tubos que dan por resultado
averías.
3) Corrosión en todo el interior de las superficies de la caldera por ciertas sales
y aire (oxígeno).
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
c. Espumas y proyecciones que arrastran humedad en el vapor desde los colectores
de vapor saturado a los recalentadores (cuando estos están instalados y en uso) o
directamente a la maquinaria en plantas que operan con vapor saturado.
Diferencia entre espuma, arrastres y proyecciones. Mientras mayor sea la cantidad de sólidos
disueltos en el agua, mayor será la tendencia a la formación de espumas cuando la
ebullición es violenta. Si una cantidad considerable de materias sólidas se encuentran en
suspensión, cualquier espuma que se forme se estabiliza por las pequeñas partículas
sólidas y el espesor de las películas de las burbujas aumenta, de modo que las burbujas de
vapor pueden romperse antes de entrar en el tubo secador. A las pequeñas partículas de
agua arrastradas por el vapor, se le denomina arrastre. Bajo condiciones pésimas de
ebullición, grandes cantidades de agua serán lanzadas hacia los espacios de vapor en el
colector de vapor ocasionándose pequeñas explosiones intermitentes que tienen lugar
debajo de la superficie del agua. Grandes cantidades de agua son conducidas hacia el
interior del tubo secador y este tipo de arrastre se denomina proyección. Esto es peligroso
para el trabajo seguro de cualquier máquina movida por vapor.
.3. ORROSIÓN ENTRO DE LAS ALDERAS.7 C D C
La corrosión de las paredes que están en contacto con el agua de las calderas puede
ocurrir de tres maneras:
1) Por ataque de ácidos.
2) Por acción electrolítica.
3) Por oxidación.
(La combinación de estos tres procesos también pueden ocurrir).
El agua de mar es una fuente potencial constante de ácido porque de su contenido de
sales (particularmente el cloruro de magnesio), pueden reaccionar con el agua para producir
ácido. Prevenirse contra la corrosión de este tipo de ácido es un simple asunto en el
mantenimiento de la condición alcalina en el agua de caldera.
La corrosión de las paredes que están en contacto con el agua de la caldera es un caso
especial de corrosión electrolítica. El hierro en contacto con el agua tiende a convertirse en
solución y bajo la influencia de una corriente eléctrica la velocidad de solución es más
rápida en las áreas anódicas (positivas). Las inevitables variaciones físicas y químicas en la
superficie de metal de la caldera tienen su correspondiente y ligera diferencia eléctrica,
de tal manera que la superficie del metal en contacto con el agua consta de multitud de
delgadas celdas electrolíticas cada una con su ánodo y cátodo. El hierro tiende a
convertirse en solución en los ánodos y el átomo de hidrógeno es depositado enlos
cátodos.
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Este efecto no puede evitarse, pero sí reducirse a un mínimo tolerable, cuidando las
condiciones que mantienen una capa de hidrógeno atómico, el cual es un aislador
eléctrico, sobre las áreas catódicas. Esto se puede completar manteniendo
simultáneamente las alcalinidades del agua de caldera en el grado prescrito y
eliminando el oxígeno disuelto en el agua de alimentación y del agua de la caldera. La
importancia de estos factores se explica a continuación.
Baja alcalinidad. Permite que la corrosión avance removiendo la capa protectora de
hidrógeno atómico. Por cada molécula de gas de hidrógeno que escapa del área
catódica un átomo de hierro debe convertirse en solución en el área anódica para
restablecer la película protectora. La contaminación de agua de mar es una causa
potencial de baja alcalinidad por que el ión de magnesio precipita el elemento alcalino
del agua.
La corrosión ácida, que es causada por baja alcalinidad, puede ser identificada
generalmente por picaduras localizables en las superficies de las paredes que están en
contacto con el agua de la caldera.
Alta Alcalinidad. Causará fuertes concentraciones cáusticas para desarrollar la
película en contacto con las superficies de vaporización. La fuerte solución cáustica
puede disolver la capa protectora de óxido de la superficie de metal y permitir
reacciones continuas del metal de los tubos con el agua.
Este proceso puede causar una severa corrosión electrolítica y ranuras en la hilera de
tubos y en los tubos empernados de la pared de agua donde un alto régimen de
vaporización, establece en esa región una capa o película alcalina de alta concentración.
Así es que puede observarse que el tratamiento adecuado es el que está en medio de los
dos extremos.
Oxígeno disuelto. Acelera la corrosión electrolítica combinándose con el hidrógeno
atómico y removiendo la capa protectora de este en las áreas catódicas y así renueva la
corrosión de hierro en las áreas anódicas. La corrosión de oxígeno puede ser
identificada por la presencia de quebradizos, picaduras localizables y la ausencia
general de corrosión en las áreas intermedias. La picadura de oxígeno se acelera por un
aumento en temperatura en el oxígeno disuelto y en la acidez (disminución en
alcalinidad). La introducción normal de agua de alimentación al colector superior de
una caldera (vaporizando usualmente) reduce el oxígeno disuelto a un remanente
tolerable, toda vez que los depuradores de vapor despiden el vapor libre de los gases
disueltos, pero hay una evidencia considerable y es que indicios de oxígeno pueden
causar serias picaduras en los tubos expuestos al fuego y en los tubos empernados en la
pared de agua o en otras partes relativamente calientes de las calderas.
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
El agua de alimentación aereada es la principal fuente de contaminación de oxígeno en
el agua de caldera. El oxígeno atmosférico, puede introducirse en una caldera apagada
al nivel de vaporización cuando ésta se ha enfriado. El aire se disolverá rápidamente en
el agua de alimentación y si este no se remueve por los condensadores o los tanques
desaereadores de alimentación, él pasa al economizador y haces de tubos generadores.
Es imperativo que el contenido del oxígeno disuelto en el agua de alimentación sea
reducido al más bajo nivel que se pueda, antes que él abandone el tanque desaerador de
alimentación y que el agua de alimentación sea protegida contra fugas de aire durante
su recorrido a través de las tuberías de succión.
El tipo menos destructivo de corrosión es el llamado general en el cual toda la superficie
expuesta es atacada con suavidad (igualdad), las picaduras localizadas, por su rápido
debilitamiento y penetración en las paredes de metal, es la más severa de las formas de
corrosión. Si la alcalinidad del agua de calderas se mantiene entre los límites prescritos y
se toma cuidado en prevenir la entrada de aire en el agua de alimentación, la presencia
de serias picaduras de este tipo será poco usual.
.4. RUEBAS DE GUA DE LIMENTACIÓN Y DE ALDERAS.7 P A A C
Debido a las dificultades inherentes al control del tratamiento del agua de alimentación,
es necesario que se conozca la condición exacta del agua de la caldera, de día en día,
para poder aplicar el tratamiento necesario y poder corregir cualquier condición
insatisfactoria que pueda existir. Este conocimiento se obtiene por medio de unas
pruebas muy simples, que se realizan periódicamente en todos los buques de guerra de
propulsión a vapor, los cuales se dividen en dos grandes grupos, tipo “A” y tipo “B”, los
comprendidos en el primer grupo (tipo “A”), se consideran los equipados con plantas 2 que operan a 600 lbs x pulg. de presión y 850° F de recalentamiento del vapor, los del
2segundo grupo (tipo “B”), equipados con plantas que operan a 1200 lbs x pulg. de
presión y 950° F de recalentamiento del vapor, como se muestra en la gráfica de la figura
7.1, para estos tipos de instalaciones se llevan a cabo las siguientes pruebas:
1. Para el agua de alimentación y de Caldera.
1) Cloruros.
2) Dureza.
3) De oxígeno disuelto.
4) De Sílice.
5) P.H.
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
6) Conductividad.
7) Fosfatos.
Al hacerse los análisis de agua, los resultados deberán reportarse en un formato de
manera que pueda ser interpretada por el personal técnico. Todos los resultados del
análisis de agua se reportarán bien en partes por millón (ppm) o en equivalente por
millón (epm). Ambos son unidades de peso por peso. Así una parte por millón equivale
a una unidad de peso de una substancia disuelta en un millón de unidades de peso de
la solución, una ppm puede representar una libra de sal disuelta en un millón de libras
de agua o un gramo de sal disuelta en un millón de gramos de agua. (1 miligramo por litro
de agua).Igualmente, un equivalente por millón equivale a una unidad equivalente de
peso de substancia por millón de unidades de peso de la solución. Las partes por millón
pueden convertirse en equivalentes por millón dividiendo por el peso equivalente
químico de la substancia transferida. Todos los resultados de los análisis efectuados a
bordo pueden expresarse en equivalentes por millón, pero como la equivalente por
millón de oxígeno disuelto equivale a 8 partes por millón, solamente se usa partes por
millón para oxígeno disuelto con objeto de reducir por uno el número de cifras
después del punto decimal en el reporte normal de la concentración de oxígeno
disuelto.
1. Los cloruros:
Los cloruros son aniones que están presentes en el agua en diversas
concentraciones y normalmente se incrementan con el contenido mineral.
Las aguas de los mares y océanos tienen una concentración más elevada por
contener los residuos resultantes de la evaporación parcial de las aguas que
fluyen hacia ellos.
El aumento de cloruros se lleva a cabo de diferentes modos, el agua tiene un
gran poder disolvente, disolviendo los cloruros de los suelos y de las
formaciones subterráneas.
Por acción del viento y del oleaje se elevan minúsculas gotitas que son
acarreadas tierra adentro, provocando la formación de pequeños cristales de
sal como resultado de la evaporación del agua.
La concentración de cloruros es mayor en las aguas de desecho que en los
cuerpos de agua natural, por que el cloruro de sodio es un artículo común en
la dieta y pasa por el sistema digestivo sin sufrir cambio alguno.
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Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
1 2
8.00
8.20
8.40
8.60
8.80
9.20
9.40
9.60
9.80
10.00
10.20
10.40
10.60
10.80
11.00
11.20
3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 120 200 300 400 500 1000
TSP = TRIFOSFATO DE SODIODSP = DIFOSFATO DE SODIO TSP TRIFOSFATO DE SODIODSP DIFOSFATO DE SODIO
= =
AGREGUE DIFOSFATODE SODIO
AGREGUE DIFOSFATODE SODIO
AGRE
GUE
SO
SACA
ÚSTI
CAAG
REG
UE S
OSA
CAÚS
TICA
REGIÓN DE FOSFATOS COORDINADOSREGIÓN DE FOSFATOS COORDINADOS
Figura 7-1. Curva de control de fosfatos coordinados.
REGIÓN CÁUSTICA LIBREREGIÓN CÁUSTICA LIBRE
CURVA DE FOSFATOS COORDINADOS
CURVA DE FOSFATOS COORDINADOS TIPO “A”
PH 10.20 A 10.60(FOSFATOS
80 A 120 PPM)
TIPO “A”
PH 10.20 A 10.60(FOSFATOS
80 A 120 PPM)
TIPO “B”
PH 9.8 A 10.2(FOSFATOS
25 A 60 PPM)
TIPO “B”
PH 9.8 A 10.2(FOSFATOS
25 A 60 PPM)
165
PRACTIQUE
EXTRACCIONES
DE FONDO
AG
REG
UE
TRIF
OSF
ATO
DE
SOD
IO
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Los cloruros en proporciones razonables no son dañinos a la salud, en
concentraciones superiores a 250 mg/lt dan sabor salino al agua si el cation es
sodio. Altas concentraciones de cloruros aceleran la corrosión de reactores,
calentadores, etc.
a. Determinación de Cloruros.
Método argento métrico o método de mohr.
Es una solución neutra o ligeramente alcalina, se puede usar el cromato de
potasio para indicar el aire en la valoración de cloruros con nitrato de plata.
El PH de la muestra al llevar a cabo la valoración deberá estar comprendida
en un ámbito de 7 a 8, debido a que los iones Ag se precipitan como AgOH,
si el PH es alto, por el contrario si el PH es bajo, se tiene que el ión CrO se 4
convierte a Cr O=2
b. Procedimiento:
Se usa una muestra de 100 ml. o una porción alícota apropiada dividida a
100 ml.
Las muestras se titulan en un ámbito de PH de 7 a 10 directamente. Las
muestras que no están en este ámbito se ajustan con H SO o NaOH, se 2 4
agrega 1 ml de la solución de K CrO Se titula con una solución valorada de , 2 4
nitrato de plata hasta que vire amarillo rosado.
Realice los mismos pasos para una muestra testigo Co.
Mg/lt CI= (A-B) X N 35.450
A = ml ocupados en la titulación de la muestra.
B = ml utilizados para el testigo.
N = Normalidad del AgNO3
Mg/lt NaCl=mg/Lt Cl X 1.65
2) Dureza
El término dureza, se aplica a las aguas en las que es difícil lavar, pues
requieren de grandes cantidades de jabón para formar espuma, además
producen incrustaciones en las tuberías de agua caliente, calderas,
evaporadores, intercambiadores de calor y otras unidades relacionadas con el
paso de agua a altas temperaturas.
167
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Químicamente la dureza es una característica del agua que representa la
concentración total de iones, calcio y magnesio expresado como CaCO por lo 3
cual su clasificación en grados de dureza es la siguiente:
0-75 mg/lt CaCO agua suave 3
75-150 mg/lt CaCO agua poco dura 3
150 -300 mg/lt CaCO agua dura 3
Más de 300 mg/lt CaCO agua muy dura 3
Los principales cationes que causan la dureza son: calcio, magnesio, estroncio,
fierro y magnesio.
Dureza de calcio y magnesio
Los iones de calcio y magnesio causan la mayor parte de la dureza en aguas
naturales.
Dureza total = Dureza de magnesio + dureza de calcio.
Dureza carbonatada y no carbonatada
La porción de la dureza total químicamente equivalente a la alcalinidad de
carbonatos y bicarbonatos se considera como “Dureza y la alcalinidad se
expresan en CaCO tenemos que:3
Cuando: Alcalinidad < Dureza total.
Entonces: Dureza carbonatada = Alcalinidad
Cuando: Alcalinidad > Dureza total.
Entonces: Dureza carbonatada = Dureza total.
La dureza carbonatada es importante pues los iones carbonato y bicarbonato se
precipitan a temperaturas elevadas como en el caso de calderas o durante el
proceso de ablandamiento.
Las reacciones son:
++ Ca + 2 HCO CaCo Co + H O3 3 + 2 2
++ Ca + 2 HCO Ca(OH) 2CaCo + H O3 + 2 3 2
La cantidad de dureza que no se puede remover con la acción del calor se
denomina “Dureza no carbonatada”
168
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
a. Determinación de dureza por el método volumétrico con EDTA.
Se emplea una solución valorada de ácido etilendiamino tetra acético.
El uso de este método depende de la presencia de un indicador que
determine el EDTA en exceso o el momento en que todos los iones causantes
de la dureza se hayan combinado. El colorante que sirve para este propósito
es el eriocromo negro T (ENT)
b. Procedimiento:
1) Seleccionar un volumen de muestra que requiera menos de 15 mls. de la
solución de EDTA a titularse.
2) Agregar 1 o 2 ml. de la solución amortiguadora para obtener un PH de
10.0 a 10.1.
3) Agregar 1 o 2 gotas de la solución del indicador.
4) Agregar lentamente el titulante, agitando en forma circular la muestra,
hasta que desaparezca de la solución el último tinte rojizo y vire al color
azul que se manifiesta en condiciones normales.
Cálculos
Dureza (EDTA), en mg/lt de CaCO = ml de EDTA x 1000 x F3
m l d e m u estra.
Donde l= mg de CaCO equivalente a 1 ml. De EDTA.3
(Solución previamente preparada)
3) Oxígeno Disuelto.
El oxígeno disuelto es un gas poco soluble, que no reacciona químicamente
con el agua, su solubilidad está en función de las presiones parciales de vapor
saturado y de la temperatura a la cual se encuentra el agua.
En general existen tres factores que afectan la concentración de oxígeno
disuelto en un cuerpo de agua natural, que son: Presión atmosférica, temperatura
y salinidad o contenido de sólidos disueltos.
169
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
La solubilidad del oxígeno atmosférico en agua dulce varía desde 14.6 mg/lt
hasta 7 mg/lt a 36° C, bajo una atmósfera de presión.
En el caso de las industrias, puede causar corrosiones del fierro y del acero,
particularmente en los sistemas de distribución y en calderas, por lo que se
debe remover mediante tratamientos físicos y químicos.
a. Determinación del oxígeno disuelto.
Método iodométrico o de winkler.
Este análisis se basa en la adición de una solución divalente de manganeso,
seguida de una fuerte alcalinización. El oxígeno disuelto presente en la
muestra oxida rápidamente una cantidad equivalente del hidróxido de
manganeso disperso pasando a hidróxidos en estados de valencia mayores,
tomando una precipitación café.
En presencia de iones ioduro y seguido de una acidificación, el manganeso
oxidado se revierte al estado divalente con la liberación del yodo, en una
cantidad equivalente al contenido original de oxígeno disuelto en la
muestra. El yodo se titula con una solución valorada de tiosulfato de sodio
usando almidón como indicador.
b. Procedimiento:
Para fijar el oxígeno adicionar a la botella de DBO que contiene la muestra,
2 ml de sulfato manganoso (MnSO ) con una pipeta graduada, cuidando 4
que la punta del mismo penetre aproximadamente 0.5 ml. en el agua, a
continuación agregar 2 ml. del reactivo alcali-yoduro que es una solución
de hidróxido de sodio (NaOH) y yoduro de sodio (NaI) La adición se hace
de la misma forma que el reactivo anterior. Al hacer esta adición, se forma
un precipitado café si hay oxígeno disuelto, en el caso contrario el
precipitado será blanco.
Una vez agregado el aleali-yoduro, tapar las botellas y agitar vigorosamente
durante 30 segundos, después de lo cual dejar sedimentar al precipitado.
Finalmente adicionar 2 ml de ácido sulfúrico concentrado y agitar hasta la
total disolución del precipitado.
Existe un gran número de interferencia por lo que se han desarrollados
modificaciones al método winkler.
170
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Esta modificación consiste en agregar azida de sodio (NaN ), al reactivo 3
alcali-yoduro, para formar el alcali yoduro azida.
La titulación se efectúa con tiosulfato de sodio (Na S O ) 0.025 N. usando 2 2 3
una solución de almidón como indicador.
Cálculos
ppm de OD= ml de tiosulfato x N Eq X1000
Volumen de muestra.
N= Normalidad de tiosulfato.
Eq= Peso equivalente de oxígeno.
(Corrección. Por la adición de reactivos.)
Reactivos agregados = 4 ml. en 300 ml de muestra.
300 = 100
300-4 X X=98.7 ml.
Ppm OD = ml de bisulfato x 0. 025M x 8 X 1000
Factor cte = 203
Ppm de OD = ml. de tiosulfato x 2.03
4) Sílice
La sílice puede estar presente en el agua de dos formas que son: el cristaloide y
la coloidal. En la forma coloidal la sílice no está en solución sino en suspensión
como partículas finalmente divididas; en esta forma pueden ser removidas
usualmente por coagulación y filtración. Sin embargo en la forma cristaloide o
soluble, es extremadamente difícil de remover y es entonces que ocasiona las
mayores dificultades por la formación de escamas.
El análisis convencional de sílice se expresa como dióxido de silicio (SiO ) 2
El contenido de sílice de las aguas naturales varía considerablemente
dependiendo de la localidad. En algunas aguas con baja dureza y alta
alcalinidad, el contenido de sílice es más alto que en otro tipo de aguas, ya que
en las aguas alcalinas están presentes un número de iones de sodio que se
combinan con sílice para formar silicatos solubles de sodio.
171
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
La sílice puede ocasionar problemas por la formación de escamas de silicatos
de calcio y magnesio en los equipos en que se utiliza el agua como
intercambiadora de calor o en sistemas de enfriamiento por recirculación de
ésta.
La presencia de sílice en el agua que se utiliza para suministro de calderas da
lugar a la formación de escamas densas y duras que tienen una gran
resistencia a la transferencia de calor. En las calderas que operan a
relativamente bajas presiones, las escamas formadas son en su mayoría de
silicato de calcio. Para prevenir las incrustaciones, generalmente es suficiente
ablandar el agua para remover los iones de calcio.
En las Calderas que operan a altas presiones la sílice presente se combina con
iones calcio y magnesio en el agua que alimentan a dichas calderas.
Además de estas dificultades, la sílice ocasiona serios problemas al depositarse
materiales silicososos en las paletas de las turbinas y los serpentines,
provocando pérdidas en la eficiencia de estos.
Alcalinidad.
Los iones hidróxilos presentes en la muestra son el resultado de la disociación
o hidrólisis de los solutos, que se neutralizan por titulación con un compuesto
ácido.
(No se debe filtrar, concentrar, diluir o alterar la muestra).
a. Procedimiento:
1) Alcalinidad a la fenolftaleina.Se colocan 50 a 100 ml. de muestra o una alícuota dividida a 50 ml. en un
matraz erlenmeyer. Se agregan 2 gotas del indicador de fenolftalina y se
titula con ácido sulfúrico 0.2 N, hasta que la solución pierda coloración
esto corresponde a un PH de 8.3
2) Alcalinidad al anaranjado de metilo.Se agregan 2 gotas del indicador a la muestra que se le ha determinado la
alcalinidad a la fenoftaleina o una muestra de volumen adecuado. Se
titula con ácido sulfúrico 0.2 N. El indicador cambia a color canela a un
PH de 37 y a rosa a un PH de 3.1. El color canela indica la exacta
neutralización alcanzada en la titulación y el color rosa determina una
condición ácida.
172
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Cálculos:
Alcalinidad en mg CaCO = A X M X 50,0003
Lt ml de muestra
A = ml de ácido gastados
N = Normalidad del ácido.
El sistema se basa en los siguientes principios:
Hay alcalinidad de carbonatos cuando la alcalinidad a la fenolftaleina no es
nula, pero es menos que alcalinidad total.
Hay alcalinidad de hidróxidos cuando la alcalinidad a la fenolftaleina es mayor
que la mitad de la alcalinidad total.
Hay alcalinidad de bicarbonato cuando la alcalinidad a la fenolftaleina es
menor de la mitad de la alcalinidad total.
Acidez
La acidez se determina por titulación con hidróxido de sodio de una
concentración conocida, detectándose el punto final con la ayuda de
indicadores o de un potenciómetro, recomendándose este último cuando las
muestras son muy coloridas o turbias.
}}}}
PUNTO FINAL DE LA FENOLFTALEINA
PUNTO FINAL DEL ANARANJADO A FENOLFTALEINA
ÁMBITO DE ACIDEZMINERAL
ÁMBITO DE ACIDEZDEL CO
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
173
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
La acidez mineral se mide por titulación hasta un PH de 3.7 detectando este
punto con la ayuda de un potenciómetro o usando como indicador anaranjado
de metilo, denominándosele “Acidez mineral” o “Acidez libre”, pues cuantifica a
los ácidos relativamente fuertes como son los minerales. La titulación de la
muestra a la fenolftaleina determina el punto final (ph=8.3) y mide tanto la
acidez mineral como la acidez debida a los ácidos débiles, las sales ácidas y al
dióxido de carbono, por ello se llama “Acidez total”.
Procedimiento.
a) Acidez de anaranjado de metilo.En un matraz erlenmeyer de 250 ml. Se toman 50 a 100 ml. de la muestra o
una alícota dividida a 50 ml. se agregan unas gotas del indicador de
anaranjado de metilo, si la muestra se torna amarilla, se procede a titular
con la solución de NaOH 0.02N hasta que el color vire a canela,
característica de 3.7 de P.H.
b) Acidez a la fenolftaleina o total.Se toman 50 a 100 ml. de la muestra o una alícota diluida a 50 ml. a 100 ml.
se agregan unas gotas de fenolftaleina, se titula con la solución de NaOH
0.02 H hasta la aparición de un color rosa débil, característica de un PH de
8.3
Cálculos
Acidez en mg CaCO = A x B x 50,0003
Lt ml muestra.
A= ml de NaOH
B= Normalidad del NaOH.
5) Potencial de hidrógeno.
El PH es un término que se usa universalmente para definir las condiciones de
acidez o alcalinidad que se encuentran en una solución.
Considerando que la concentración de iones hidronio, en la práctica,
corresponden a la de los iones hidrógeno, al expresar matemáticamente una u
otra forma es igual.
174
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
+ -14[ H ] [O H] = 10 mol/lt
De lo anterior se deduce la siguiente igualdad.
+ -7[H ] = [OH] = 10 mol/lts.
Debido a que en el trabajo práctico, el manejo de números con exponentes
negativos, puede dar origen a errores al tratar de expresar un grado de acidez o
alcalinidad, Sörensen propone el concepto de PH.
+PH = - log [H ] 10
1 PH = log10 + [H ]
-ph+[H ] = 10
-7+ +Si [H ] = 10 = 0.0000001 g de iones H por litro
1 PH=Log = 7 10 -710
1 POH = log -10[OH ]
PH + POH = 14 A 25° C
La acidez, la alcalinidad y la concentración de iones, hidrógeno en una solución,
están dados en términos de PH. La escala de P.H. provee un sistema donde la
acidez de una solución puede ser medida con números enteros
Al hacerse los análisis de agua, un sistema standard para reportar los resultados
deberá emplearse de manera que pueda ser reconocido por el personal técnico
de la Armada de México. Todos los resultados del análisis de agua serán
reportados bien en partes por millón (ppm.) o en equivalentes por millón (epm.).
Ambos son unidades de peso por peso. Así 1 parte por millón equivale a una
unidad de peso de una substancia disuelta en 1 millón de unidades de peso de
la solución, 1 ppm. puede representar 1 libra de sal disuelta en un millón de
libras de agua o 1 gramo de sal disuelta en un millón de gramos de agua. (1
miligramo por litro de agua). Igualmente 1 equivalente por millón equivale a
175
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Una unidad equivalente de peso de substancia por millón de unidades de peso
de la solución. Las partes por millón pueden convertirse en equivalentes por
millón dividiendo por el peso equivalente químico de la substancia referida.
Todos los resultados de los análisis efectuados a bordo pueden expresarse en
equivalentes por millón, pero como la equivalente por millón de oxígeno
disuelto equivale a 8 partes por millón, solamente se usa partes por millón para
el oxígeno disuelto con objeto de reducir por uno el número de cifras después
del punto decimal en 10 el reporte normal de la concentración de oxígeno
disuelto.
6) Conductividad.
La conductividad eléctrica es una expresión numérica que representa la
habilidad de una solución para conducir la corriente eléctrica. Mientras más
concentrada se encuentra una solución, existe una mayor cantidad de iones y la
corriente se transmite fácilmente.
La mayoría de los ácidos, bases y sales inorgánicas son mejores conductores que
las moléculas de los compuestos orgánicos.
La conductividad eléctrica de las soluciones se determina transmitiendo una
corriente eléctrica a través de la solución problema. Se emplea una celda que
contiene dos electrodos, uno positivo donde se depositan los iones negativos y
uno negativo donde se depositan los iones positivos.
La resistencia al paso de la corriente eléctrica que es medida, depende de la
concentración iónica, la temperatura de la solución y las características de los
electrodos.
Con el análisis de la conductividad se comprueba la pureza del agua destilada o
desionizada. Se acepta como agua destilada muy pura la que contiene una
resistencia específica de 500,000 ohms, es decir 2 micromhos/cm a 25° C.
a) Pureza Destilada.
GRADO CONDUCTIVIDAD MÁXIMA.
Micromhos/cm a 25° C.
Pura 10
Muy Pura 1
Ultra Pura 0.1
Teóricamente Pura 0.055.
176
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
En la industria y en la Armada de México la conductividad se emplea para
conocer el grado de corrosión del agua en la Caldera, así como la eficiencia de
las mismas. La conductividad es una de los parámetros que deben realizarse en
el lugar del muestreo. Si no se cuenta con el equipo portátil, se recomienda que
el volumen de la muestra sea mayor de 100 mls. pudiéndose almacenar en
recipientes de vidrio o de plástico durante un tiempo menor de 24 horas, a una
temperatura de 4° C.
b) Determinación.
Prueba de conductividad de agua de caldera.
Equipo:
1. Medidor de conductividad “Solubridge” de conductancia específica de
40-8000µ /CM (Micro-ohms/cm) con suministro de energía de 110 a 115
volts.
Material:
1. Celda de conductividad, tipo sumergible, Celda constante de 2.0
2. Termómetro de metal, tipo dial -17.8°C a 104.4° (0°F a 220°F)
3. Botella cuadrada de vidrio de 8 onzas.
Reactivos.
1. Agua destilada
7) Fosfatos
El fósforo es un elemento que tiene interferencia en los estudios de calidad del
agua, debido a que influye sobre los procesos de productividad acuática, baja la
eficiencia de los procesos de coagulación de tratamiento de aguas, es difícil
removerlo mediante tratamientos convencionales para obtener
concentraciones bajas, forma gran variedad de compuestos y posee la
característica de cambiar de una a otra forma en determinadas ocasiones.
177
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
COMPUESTOS DE FÓSFORO CLASIFICADOS POR SUS RELACIONES
QUÍMICAS Y SOLUBILIDADES.
+ + + +2 +3 +3(PO ) H ,Na ,K,NH4 Ca ,A1 ,Fe4 3
+ -4 + + +7 +2 +3 +3(P O ) , H ,Na ,K,NH4 Ca ,A1 ,Fe
-5(P 0 )3 10
-3(P 0 )3 9
Las diversas formas de fosfato provienen de una gran variedad de fuentes,
como son:
1. Aguas de retorno agrícola.
2. Escurrimiento de superficies.
3. Aguas de desecho de origen doméstico:
a) Residuos humanos, animales y vegetales.
b) Detergentes.
c) Microorganismos.
4. Aguas de desecho industrial relacionadas con:
a) Proceso de corrosión.
b) Aditivos usados en el control de las incrustaciones.
c) Detergentes.
1. Frecuencia de pruebas químicas.
a. Tanques de agua de alimentación.
FORMA
ORTOFOSFATOS
POLIFOSFATOS
SOLUBLES EN AGUA
combinado con cationes
monovalentes tales como
INSOLUBLE
combinado con cationes
multivalentes tales como
178
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
1) Prueba diaria de cloruros y de dureza a todos los tanques(con excepción
del que esta en línea; sí no esta en servicio el desmineralizador también se le
hace prueba diaria a este tanque).
2) Prueba de cloruros y de dureza inmediatamente al tanque que entra
en línea.
b. Verificación de los aparatos.
Prueba 1) de comparación diaria de cloruros en cada punto donde
exista un indicador de salinidad
2) Prueba de dureza (en caso de ser necesaria), por no ser satisfactoria la
prueba de comparación anterior.
3) Prueba de cloruros cada 4 horas en cada punto de muestreo en
donde se detecte, por la prueba diaria de comparación, que un
indicador de salinidad está funcionando mal.
c. Agua de alimentación (tanque desaereador).
1) Prueba de oxígeno disuelto.
a) Después de que el tanque desaereador ha sido calentado, antes
de alimentar la Caldera.
b) 2 o 3 horas después de haber entrado en línea.
c) Después se requiere una prueba al día.
2) Prueba de PH
A) 60 a 90 minutos después de estar en línea la caldera.
b) Después se requiere una vez por lo menos cada 4 horas mientras
la morfolina esté en línea; (cada 12 horas si no está la morfolina en
línea).
c) Las pruebas de cloruros, conductividad y dureza al agua de
alimentación, pueden ser realizadas cada vez que se saquen
muestras para efectuar las pruebas de PH y de oxígeno señaladas
en los puntos “1” y “2” anteriores.
179
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
d. Agua de Calderas.
1) Se realizan las pruebas de PH conductividad, fosfatos y cloruros con
la siguiente frecuencia.
a) Pruebas inmediatas después de entrar en línea.
Primera muestra, dentro de la media hora después que la caldera
ha sido puesta en línea (válvula de paso de vapor principal o auxiliar
abierta).
Segunda muestra a los 60 o 75 minutos después de la anterior.
Tercera muestra a los 60 o 75 minutos después de la anterior. (Los
resultados de esta muestra son los que normalmente se deben usar para
tratar el agua; el resultado de las dos muestras anteriores se usa para el
tratamiento solo si la contaminación rebasa a una de grado moderado).
b) Tan frecuente como se requiera para mantener la caldera dentro
de sus límites, pero sin excederse de 8 horas entre prueba y
prueba.
c) Dentro de la hora anterior a cualquier extracción de fondo o de
superficie. Si se asegura la caldera por un incidente no químico,
no es indispensable tomar esta muestra. (ver nota)
d) 30 o 45 minutos después de que se hayan terminado las
extracciones.
e) 60 o 90 minutos después de hacer un tratamiento químico (ver
nota N° 2)
f) Dentro de la hora anterior al aseguramiento de la caldera; si se
vaporiza más de una hora después de tomar esta muestra se
debe tomar otra. Normalmente, en caso necesario, se debe tratar
el agua antes de asegurar.
Si se asegura la caldera por un incidente químico no es
indispensable tomar esta muestra (ver nota 1).
g) En caso de existir contaminación seria, cada 15 minutos después
de inyectar químicos o de hacer extracciones (ver nota Nº 2).
180
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Nota Nº 2:- No es necesario permanecer en línea 60 o 90 minutos
después para tomar la muestra posterior a una inyección de
químicos, si se asegura la caldera antes de los 60 minutos después
de la inyección, efectúe la prueba dentro de la hora anterior a la
extracción de fondo.
Nota Nº 3:- Sobre Inyección de químicos.
Las inyecciones químicas se deben realizar en base a los resultados
de las pruebas que se efectúen, salvo la dosis inicial de 7.5 onzas de
trifosfato y 7 onzas de difosfato que se le agregan al agua de
alimentación nueva que se le introduce a una caldera vacía para
su encendido.
Cualquier inyección química debe realizarse dentro de la hora
posterior a la toma de la muestra.
.5. RATAMIENTO DEL GUA DE ALDERA A ASE DE OSFATOS 7 T A C B FOORDINADOS.C
Para impedir los efectos de contaminación, el agua de alimentación de la caldera, es
tratada químicamente, para controlar;
a) Formación de incrustaciones en los lados de agua de las calderas.
b) Corrosión.
c) Espumas y arrastres.
y es tratada mecánicamente y por calentamiento, para reducir la presencia de oxígeno
disuelto en el agua. La siguiente discusión concernirá primeramente el empleo del
tratamiento químico.
Nota Nº 1: Si se asegura la caldera por un incidente no químico,
no es indispensable tomar esta muestra, debiendo tomarse
solamente una muestra después de volver a entrar en línea a
menos que la caldera:
a. Haya sido asegurada por más de 2 horas.
b. Haya sido tratada químicamente durante su aseguramiento.
c. Haya sido extraccionada durante su aseguramiento.
181
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Trifosfato de sodio.
Difosfato de sodio.
Sosa cáustica.
a. En las calderas de alta presión, con altas tasas de transferencia de calor, el
control del tratamiento interno debe contribuir con pocos o cero sólidos.
El potencial para el ataque cáustico del metal de la caldera aumenta cuando
se eleva la presión, por lo que la alcalinidad debe hacerse mínima. Para
estas condiciones se tiene el tratamiento de fosfatos-coordinados. El fosfato
trisódico se hidroliza para producir iones hidróxido.
- -2+Na PO +H O 3 Na + OH + (HPO )3 4 2 4
Esto no puede ocurrir con la ionización de fosfatos di y monosódicos.
+ -2Na HPO 2 Na + (HPO ) 2 4 4
+ -2 NaH PO Na + H + (PO ) 2 4 4
El programa se controla alimentando combinaciones de fosfato disódico
con fosfatos tri o monosódicos para producir un PH óptimo sin la presencia -
de OH libre. Para controlar con éxito un programa de fosfato coordinado,
el agua de alimentación deberá ser extremadamente pura y de una calidad
sin variaciones.
Las sales mono (MH PO ), son solubles en agua, dando disoluciones de 2 4
poca acidez (su dilución al 1% tiene un PH entre 4.4 y 4.5). Las sales di
(M HPO ), salvo las de calcio, son igualmente solubles en agua, dando 2 4
origen a disoluciones neutras o ligeramente alcalinas (una disolución al 1%
da un PH entre 8.0 y 8.8).
1) Para neutralizar la formación de sales ácidas en el agua de la caldera, esto es,
manteniendo una ligera condición alcalina.
2) Para quitar incrustaciones y prevenirlas contra las mismas químicamente.
3) Para precipitar impurezas convirtiéndolas en lodo, que pueden removerse
por extracciones de fondo y de superficie.
4) Para prevenir corrosión por oxidación, los productos químicos usados. son:
182
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Los fosfatos di y tricálcicos (M PO ), son relativamente insoluble en agua, 3 4
formando disoluciones fuertemente alcalinas (al 1% tienen un PH. entre 11.8 y
12.0)
CONTROL DELROTÁMETRO
FILTRO
CONEXIÓN PARA
PRUEBA
A SENTINAS O TANQUECOLECTOR DE DRENADOSDE AGUA DE DESPERDICIO
CONTAMINADA
DRENADO
LOCALIZADO EN EL NIVELSUPERIOR EN EL CUARTO
DE CALDERAS
EMBUDO DE LLENADO
TANQUE CON MORFOLINAPARA EL TRATAMIENTO
DE AGUA DE CONDENSADO
INDICADORDE NIVEL
DE LÍQUIDO
VENTILACIÓN
TANQUE CON MORFOLINA
PARA EL TRATAMIENTODE AGUA DE
CONDENSADO
20 GALS.
15 GALS.
10 GALS.
5 GALS .
TANQUECOLECTOR
DE DRENADOS
Figura 7-2. Sistema de tratamiento de agua de condensado a base de morfolina.
183
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
b. Tratamiento a base de fosfatos coordinados. Para llevar a cabo este
tratamiento se deberá incluir el uso de la morfolina (figura 7-2) y el
desmineralizador (figura 7.3), la morfolina se usa para ajustar el PH al agua
del condensado y el desmineralizador, (la conductividad del agua de
alimentación de reserva), es necesario el conocimiento de los diferentes tipos
de agua y los parámetros en que se deben mantener como se muestra en el
diagrama en bloques de la figura 7-4, en donde se incluye también los
DERIVACIÓNDEL SISTEMA
DESMINERALIZADOR
DE LA TUBERÍA DEALIMENTACIÓN DEL
TANQUE DE SUPLEMENTOEN SERVICIO
REGISTRODE HOMBRE(ELIPTICO)
VENTILACIÓNDE 1” A 180º
CANCAMOS PARAIZAR EL TANQUE
PLACA DEDATOS
CONEXIÓN DESALIDA DEL
LAVADO DE RESINA
VÁLVULA DEMANGUERA
1/4”7’ - 16
AL POZO CALIENTE DELOS CONDENSADORES
DE LOS TUBOGENERADORESY PRINCIPAL
Figura 7-3. Sistema de tratamiento al agua de alimentación de reserva con el desmineralizador.
CELDA DECONDUCTIVIDAD
CONEXIÓN DE SALIDADEL AGUA DESMINERALIZADA
DE 2” IPS
CODO
UNIÓN
VÁLVULA DECOMPUERTA
VÁLVULA DEMANGUERA
TE
REGISTRODE MANO
DE 11” x 15”
CONEXIÓN DE ENTRADA DEAGUA DE ALIMENTACIÓN
DE SUPLEMENTO DE 3” IPS
INDICADOR DECONDUCTIVIDAD
VÁLVULA DE LA MANGUERADE ½ ” PARA LA CONEXIÓN DE
ENTRADA DEL LAVADO DE RESINA
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
184
lugares donde se aplica la morfolina y el uso del desmineralizador, en este se
pueden apreciar los nombres de los diferentes tipos de agua con que se
alimenta la caldera a los cuales se les asigna un color arbitrariamente para
diferenciarlos entre ellos.
TANQUE DE AGUA DE
ALIMENTACIÓNDE RESERVA
AGUA CALDERA
VAPOR
CONDENSADO
AGUA ALIMENTACIÓN DESAEREADA
AGUA DESTILADA
AGUA ALIMENTACIÓN RESERVA
AGUA ALIMENTACIÓN RESERVA DESMINERALIZADA
Figura 7-4. Diagrama en bloques del sistema de las distintas denominaciones de agua y parámetros de sus límites
permisibles en cada punto del agua que interviene en la alimentación de la caldera.
A
A
B
B
F F
C
C
D
D
E
EPLANTA
DESTILADORA
CONDENSADORPRINCIPAL
TRATAMIENTOA BASE DE MORFOLINA
TURBINAPRINCIPAL
COLECTOR DE VAPOR
ECONOMIZADOR
TANQUE DESAEREADOR
DESMINERALIZADOR
.065 epm SI
.07 epm CI10 umho/cm
.10 epm CI
.10 epm dureza
15 umho/cm
1.0 umho/cm
.04 epm SI
.02 epm CI6 umho/cmpH 8.6 - 9.0DO 15 oxigeno disuelto.02 epm dureza
.04 epm SI
.02 epm CI6 umho/cm.02 epm dureza
185
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
N O R M A L
P.H.
FOSFATOS(PPM)
CONDUCTIVIDAD(MICROMHO/CM)
CLORUROS(EPM)
Figura 7-5. Rangos en que se deben mantener los límites de agua de caldera.Figura 7-5. Rangos en que se deben mantener los límites de agua de caldera.
OCULTAMIENTOHIDEOUT
PRUEBAANTES DEENCENDER
LÍMITES DE AGUA DE CALDERA
N O R M A L
P.H.
FOSFATOS(PPM)
CONDUCTIVIDAD(MICROMHO/CM)
CLORUROS(EPM)
Figura 7-5. Rangos en que se deben mantener los límites de agua de caldera.Figura 7-5. Rangos en que se deben mantener los límites de agua de caldera.
OCULTAMIENTOHIDEOUT
PRUEBAANTES DEENCENDER
LÍMITES DE AGUA DE CALDERA
9.8 - 10.2 9.2 A 10.39.2 A 10.3
10 A 3010 A 30
1.01.0
300 MÁXIMO300 MÁXIMO
9.0 Ó MÁSDEPENDIENDO
NIVEL DEFOSFATOS
9.0 Ó MÁSDEPENDIENDO
NIVEL DEFOSFATOS
25 a 6025 a 60 10 Ó MÁS10 Ó MÁS
400400 ABAJO DE 400ABAJO DE 400
1.01.0
ABAJO DE 1.0PH Y FOSFATOS
NO EN LA REGIÓNCAUSTICA
ABAJO DE 1.0PH Y FOSFATOS
NO EN LA REGIÓNCAUSTICA
El tratamiento consiste básicamente en efectuar cuatro pruebas de las siete
que se mencionan en el inciso 7-4, PH, fosfatos, conductividad y cloruros los
cuales se deberán mantener dentro de los parámetros adecuados como se
muestra en el cuadro de la figura 7-5 estos parámetros se mantienen por un
proceso de acción de productos químicos, así como un proceso de
extracciones de fondo a la caldera, en el cuadro de la figura 7-6 se puede
apreciar lo que sucede cuando se da el tratamiento químico a base de
trifosfato de sodio, difosfato de sodio, sosa cáustica y cuando se extracciona
la caldera, es necesario conocer lo que ocasiona el no conservar dentro de los
rangos permisibles (figura 7-5), el PH oxígeno disuelto, cloruros,
conductividad y fosfatos como se muestra en el cuadro de la figura 7-7. Para
llevar a cabo el tratamiento lo que se hace prácticamente es:
a) Toma de las lecturas de aparatos
b) Pruebas químicas, registro e interpretación de resultados.
c) Acciones correctivas en caso necesario.
La toma de lecturas de aparatos se llevan a cabo en las estaciones de
muestreo y límites máximos como se indica en el cuadro de la figura 7-8.
186
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Las pruebas químicas e interpretación de las mismas se efectúan de acuerdo
al inciso 7-4 y se aplican acciones correctivas en caso necesario. Para calcular
lo que se debe hacer en el caso de inyección de productos químicos, se
presenta una carta de zonas para el tratamiento de fosfatos coordinados
para caldera tipo “B” figura 7.9.
Figura 7-6. Efectos que producen al agregar los productos químicos al agua
de la caldera y las extracciones de fondo.
TRATAMIENTOS P.H.P.H.O.S.
(FOSFATOS) CONDUCTIVIDAD CL
DIFOSFATO SODIOD.S.P.
SOSA CÁUSTICANaOH
EXTRACCIONES(BLOWDOWN)
TRIFOSFATO SODIOT.S.P.
Si los resultados de las pruebas no están dentro de los límites permisibles
hay que tomar acciones correctivas.
1. Control de averías adicionales.
a. Asegurar la caldera (o disminuir/minimizar el rango de fuego).
b. Inyectar químicos (para restaurar PH y fosfatos).
c. Restaurar el tanque desaereador a su apropiada operación.
2. Localizar y aislar la fuente de contaminación (Al mismo tiempo que el
punto 1).
187
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
Figura 7-7. Efectos que producen los niveles de sustancias cuando no se mantienen en el rango adecuado
PRUEBAS QUÍMICAS Y EFECTOS SEGÚN EL RANGO PERMISIBLE
a. Identificar el tipo de contaminación.
3. Quitar la contaminación de la caldera.
a. Mediante extracciones o vaciado.
4. Alistar la planta para operación normal.
188
A B A J O
P.H.
OXIGENO DISUELTO
CLORUROS(SÓLIDOS
DISUELTOS)
CONDUCTIVIDAD
FOSFATOS
ZONA S/N ZONA PROBLEMÁTICA
CORROSIÓN ACIDACORROSIÓN ROJAINCRUSTACIONES
CORROSIÓN ACIDACORROSIÓN ROJAINCRUSTACIONES
CORROSIÓN CAUSTICA(SE CONCENTRA EN
DOBLECES DEL TUBO)
CORROSIÓN CAUSTICA(SE CONCENTRA EN
DOBLECES DEL TUBO)
CAPA ROJAPICADURASCAPA ROJAPICADURAS
CORROSIÓN GALVÁNICA(SEPARA TUBOS DE
DIFERENTES METALES)ARRASTRES
CORROSIÓN GALVÁNICA(SEPARA TUBOS DE
DIFERENTES METALES)ARRASTRES
CORROSIÓN CAUSTICAFORMA CAPA AISLADORA
DE TUBOS
CORROSIÓN CAUSTICAFORMA CAPA AISLADORA
DE TUBOS
ARRASTRES(AFECTA RECALENTADOR)PICADURAS O CORROSIÓN
POR FATIGA
ARRASTRES(AFECTA RECALENTADOR)PICADURAS O CORROSIÓN
POR FATIGA
LODOS SUAVES PARA SU FÁCIL EXTRACCIÓN
CAPA NEGRA
LODOS SUAVES PARA SU FÁCIL EXTRACCIÓN
CAPA NEGRA
CAPAÓXIDO NEGRO
CAPAÓXIDO NEGRO
CAPAÓXIDO NEGRO
CAPAÓXIDO NEGRO
S/NS/N S/NS/N
S/NS/N S/NS/N
S/NS/NNO
FORMARÁ LODOSNO
FORMARÁ LODOS
A R R I B A
LÍMITENIVEL
PRUEBA
DENTRODEL
RANGO
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
PRUEBAS QUÍMICAS L E C T U R A S
DESTILADO
DRENADO DEL EYECTORDE AIRE DE LA PLANTADESTILADORA 1A Y 1B
AGUA DE ALIMENTACIÓNDE RESERVA (MAKE UP)
AGUA DE ALIMENTACIÓNDEL DESMINERALIZADO
VAPOR GENERAL (BAJA PRESIÓN) DRENADOS QUE VAN AL TANQUE DE DRENADOS
CONDENSADO PRINCIPALY AUXILIAR
AGUA DE ALIMENTACIÓNTANQUE DESAREADOR
Figura 7-8. Estaciones de muestreo y límites máximos permisibles.
- VALV. (PLANTA DESTILADO 1A)- VALV. (PLANTA DESTILADORA 1B)- VALV. (CALDERAS) CLORUROS ( 0.07 EPM)
INDICADOR EN PROPULSIÓNPLANTA MEDIARANGO (0.065 EPM)
IND. CUARTO CONTROLPROPULSIÓNRANGO (0.100 EPM)
IND. CUARTO CONTROLDE PROPULSIÓNRANGO (0.040 CON MORFOLINA)RANGO (0.020 SIN MORFOLINA)
IND. CUARTO CONTROLDE PROPULSIÓNRANGO (0.040 CON MORFOLINA)RANGO (0.020 SIN MORFOLINA)
IND. CUARTO CONTROLDE PROPULSIÓNRANGO (0.040 CON MORFOLINA)RANGO (0.020 SIN MORFOLINA)
PROPULSIÓN CUARTO CONTROLRANGO (O.065 EPM)
- VALV. EN LA PLANTA 1A (PROPULSIÓN)- VALV. EN LA PLANTA 1B (PROPULSIÓN)- VALV. EN DESCARGA DEL TQ. DRENADOS. DESPUES DE LA VÁLVULA DE CONTROL (CALDERAS) CLORUROS (0.02 EPM)
- VALV. No. 92-2 (MAKE UP) (CALDERAS)- VALV. SALIDA DEL TQ. ER. DE RESERVA CALDERAS. (CLORUROS 0.10 EPM) (DUREZA 0.10 EPM)
- VALV. DESCARGA DE LA BBA. DE DRENADOS (CALDERAS) (CLORUROS 0.02 EPM) (DUREZA 0.02 EPM)
- VÁLVULA DESCARGA DE LA BBA. CONDENSADO PRINCIPAL (PROPULSIÓN)- VÁLVULA EN CADA INTERCONDENSADOR AUXILIAR DEL CUADRO EYECTORES (CLORUROS 0.02 EPM) (DUREZA 0.02 EPM)
- VALV. E-1 AL LABORATORIO QUÍMICO (CALDERAS) (CLORUROS 0.02 EPM) (DUREZA 0.02 EPM) OXIGENO DISUELTO 15 PPB. PH. (TRATADA EN MORFOLINA) 8.6 A 9.0
IND. EN CUARTO CONTROLCALDERAS.RANGO (ENTRADA 15.0)RANGO (SALIDA 1.0)
SISTEMA ESTACIÓN DE MUESTRASESTACIÓN INDICADORASALINIDAD (EPM)
ESTACIÓN INDICADORACONDUCTIVIDAD (pMho/cm)
189
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
.6. IPOS DE ONTAMINACIÓN EN GUA DE ALDERAS.7 T C A C
A continuación se presenta un cuadro que nos señala de acuerdo con el tipo de
contaminante, lo que ocurre al agua en el interior de la caldera elaborado con base en
las observaciones hechas por personal de la Armada de México en las fragatas tipo
“Knox”.
En esta tabla se muestran los diferentes tipos de contaminación en agua de calderas y
cómo afecta para los rangos en que se deben mantener.
CONTAMINANTE
AGUA DE MAR
AGUA DE TIERRA
ACEITE
RESINADESMINERALIZADORA
NORMALMENTEY
DIFÍCIL DE MANTENER
DESECANTE(GEL SÍLICA)
EXCESO INYECCIÓNQUÍMICOS O
INYECCIÓN ERRÓNEA
EXCESO TRATAMIENTOCON MORFOLINA QUE
RESALTE EN UN PHMAYOR DE 9.0 PUEDE
CAUSAR CUALQUIERA DE
PRUEBA QUÍMICA DEEMERGENCIA PHMAYOR QUE EL
MEDIDOR
FALSAMENTEALTOS
Figura 7-10. En esta tabla se muestran los diferentes tipos de contaminación en agua de
calderas y cómo afecta para los rangos en que se deben mantener.
CÁLCULO TEÓRICO MÁSALTO QUE EL DEL
MEDIDOR.EL MEDIDOR MOSTRARÁ
INCREMENTOINSIGNIFICANTE
OLOR A AMONIO EN LAS
MUESTRAS
SEGUN MEDIDOR PHPRUEBA QUÍMICADE EMERGENCIAPH MUCHO MÁS
ALTO QUE EL MEDIDOR
PUEDE SER MÁSALTO QUE
EL ESPERADO
CAMBIOINESPERADO
CAMBIOINESPERADO
APARIENCIAINUSUAL
DEL AGUA
MOSTRARÁ QUE ELVALOR DEL MEDIDOR
PH ES CORRECTO
SI SE NOTA TODOESTO HAY QUE HACER
PRUEBAS DE SÍLICA
AGUA CON OLORA
PESCADO MUERTO
PUEDE CREAR ARRASTRESY CONTAMINAR INDICADORES
DE CONDUCTIVIDAD/SALINOMETROS
PUEDE O NOCAMBIAR
PUEDE NO SERTAN SEVERO
COMO CON AGUADE MAR
PUEDE O NOCAMBIAR
PH FOSFATOS CONDUCTIVIDAD CLORUROS OTROS
190
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
1 2
8.00
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 80 100 200 300 400 500 600 800
SOSA CÁUSTICA = 1 ONZA x V 1000 GLS
MISMAS DIRECTIVAS DE LA ZONA GSI LA CALDERA ESTA ASEGURADASUMINISTRE TSP
TSP = f + epm C1 x f
4
SOSA CÁUSTICA 1 ONZA V 1000 GLS
MISMAS DIRECTIVAS DE LA ZONA GSI LA CALDERA ESTA ASEGURADASUMINISTRE TSP
TSP f + epm C1 f
4
= x
= x
SOSA CÁUSTICA = 1 ONZA x V 1000 GLS
SOLO SI 1.- LA CALDERA ESTÁ VAPORIZANDO 2.- EL JEFE DE MAQS. LO AUTORIZA 3.- QUE EL FOSF. SEA MAYOR DE 60 PPM. 4.- PH ES MENOR DE 9.8 5.- LA LECTURA DEL INDICADOR DE PH Y LA PRUEBA QUÍMICA CONCUERDAN
SI LA CALDERA ESTA ASEGURADA NO SUMINISTRE
SOSA CÁUSTICA 1 ONZA V 1000 GLS
SOLO SI LA CALDERA ESTÁ VAPORIZANDO EL JEFE DE MAQS. LO AUTORIZA QUE EL FOSF. SEA MAYOR DE 60 PPM. PH ES MENOR DE 9.8 LA LECTURA DEL INDICADOR DE PH Y LA PRUEBA QUÍMICA CONCUERDAN
= x
1.-2.-
3.- 4.-
5.-
SI LA CALDERA ESTA ASEGURADA NO SUMINISTRE
SI EL FOSF. Y PH. ESTAN ARRIBA DE SULÍMITE SUPERIOR DEBERÁ HACEREXTRACCIONES.SI EL PH O EL FOSF. ESTA ABAJO DESU LÍMITE SUPERIOR EFECTUE EL TRAT. CON DOSIS NORMAL DE TSP. Y/O DSP ANTES DE EFECTUAR LA EXT. A FINDE EVITAR QUE EL PH. O FOSF. CAIGANPOR ABAJO DE SU VALOR MÍNIMODURANTE LA EXTRACCIÓN.
SI EL FOSF. Y PH. ESTAN ARRIBA DE SULÍMITE SUPERIOR DEBERÁ HACEREXTRACCIONES.SI EL PH O EL FOSF. ESTA ABAJO DESU LÍMITE SUPERIOR EFECTUE EL TRAT. CON DOSIS NORMAL DE TSP. Y/O DSP ANTES DE EFECTUAR LA EXT. A FINDE EVITAR QUE EL PH. O FOSF. CAIGANPOR ABAJO DE SU VALOR MÍNIMODURANTE LA EXTRACCIÓN.
TSP = NINGUNA
DSP = FOSF. MIN. - FOSF. ACTUAL x V x 1.2 1000 5
V = VOL. DE VAPORIZ. DE AGUA DE LA CALD. EN GLS.
TSP NINGUNA
DSP FOSF. MIN. - FOSF. ACTUAL V 1.2 1000 5
V VOL. DE VAPORIZ. DE AGUA DE LA CALD. EN GLS.
=
= x x
=
DSP = APLIC. NORMAL
TSP = NINGUNA
DSP APLIC. NORMAL
TSP NINGUNA
=
=
DSP = APLIC. NORMAL
TSP = APLIC. NORMAL
DSP APLIC. NORMAL
TSP APLIC. NORMAL
=
= DSP = APLIC. NORMAL
TSP = APLIC. NORMAL
DSP APLIC. NORMAL
TSP APLIC. NORMAL
=
=
CALDERA TIPO B
PH. 9.80 A 10.20
FOSF. 25 A 6O PPM
CALDERA TIPO B
PH. 9.80 A 10.20
FOSF. 25 A 6O PPM
HH
DD
BB
AA
EE
GG
CCFF
( ESTA ZONA CONTINUA A LA IZQ. DONDE LOSFOSF. SON O Y HACIA ABAJO PARA EL PH DEBAJODE 8.0 ).
DSP = NINGUNA
TSP = f x epm C1 x f
4
( ESTA ZONA CONTINUA A LA IZQ. DONDE LOSFOSF. SON O Y HACIA ABAJO PARA EL PH DEBAJODE 8.0 ).
DSP NINGUNA
TSP f epm C1 f
4
=
= x x
f = ES LA CANTIDAD DE FOSF. TRISÓDICO REQUERIDO PARA EL TRATAMIENTO DE LA CALDERA CUANDO SE LLENA CON AGUA NUEVA.
f = ES LA CANTIDAD DE FOSF. TRISÓDICO REQUERIDO PARA EL TRATAMIENTO DE LA CALDERA CUANDO SE LLENA CON AGUA NUEVA.
Figura 7-9. Cantidad de productos químicos que se deben suministrar según el caso y límites donde se deben mantener la curva de tratamiento a base de fosfatos coordinados.
CURVA DE FOSFATOS COORDINADOS
CURVA DE FOSFATOS COORDINADOS
191
Agua de Alimentación de Caldera
y su Tratamiento
ÁMINA B LAPÍTULO VIIC
PICADURA POR OXÍGENO
CORROSIÓN POR OXÍGENO
INCRUSTACIÓN SILICEA
Ejemplo de tubos que muestran los resultados del tratamiento
incorrecto del agua de claderas.
ARRASTRES EN ELRECALENTADOR
HIDRÓXIDO DE CALCIO