Agua Para Calderas

TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDERAS

Y SU CONTROL

Marzo 11 de 2013

ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA CONFIABILIDAD DE UN SISTEMA DE VAPOR

TRATAMIENTODE AGUAS Y COMBUSTIÓN

MANTENIMIENTODEL EQUIPO

OPERACIÓN

CONFIABILIDAD

EL AGUA PARA LA CALDERA

1. EL AGUA CRUDA O SIN TRATAMIENTO, NUNCA ES PURA Y CONTIENEUNA VARIEDAD DE COMPONENTES CONTAMINANTES PARA LA CALDERA.

EN FORMA DE LLUVIA ABSORBE GASES DEL AIRE EN SU CAI DA HACIA LA TIERRA, Y EN SU RECORRIDO SUPERFICIAL, RECOGE QU ÍMICOS ORGÁNICOS Y MINERALES.

2. EL AGUA QUE SE MUESTRA CLARA Y LIMPIA A LOS OJOS , NUNCA DEBE SUPONERSE QUE POR ELLO, NO REQUIERE UN TRATAMI ENTO PARA EL USO INDUSTRIAL, SU UTILIZACIÓN SIN TRATAMIE NTO, PUEDE SER UNA “SUSTANCIA DAÑINA” PARA EL EQUIPO DE TRANSFER ENCIA DE CALOR.

GENERALIDADES

Las impurezas comunes que pueden afectar las operaciones físicas de la planta se listan en el siguiente cuadro.

IMPUREZA FUENTE EFECTOAlgas Crecimiento orgánico EnsuciamientoCalcio Depósitos minerales IncrustaciónDióxido de carbono Gases Disueltos CorrosiónCloruros Depósitos Minerales CorrosiónÁcidos libres, grasas Residuos Industriales Corrosión, espumeoDureza Depósitos Minerales IncrustaciónMagnesio Depósitos Minerales IncrustaciónOxígeno Gases Disueltos CorrosiónSílice Depósitos Minerales IncrustaciónSólidos Materiales No disueltos Ensuciamiento

EL PROPÓSITO DEL TRATAMIENTO DEL AGUA ES:

“PROVEER A LA PLANTA (CALDERAS) CON UN AGUA TRATADAAPROPIADAMENTE EN SUFICIENTE CANTIDAD Y CON LOS REQUERIMIENTOS ADECUADOS”

IMPUREZAS DEL AGUA

CALIDAD RECOMENDADA DE AGUA DE ALIMENTACIÓN PARA CALDERAS ACUOTUBULARES

(ASME RESEARCH COMMITTEE ON WATER IN THERMAL POWER S YSTEMS)

AGUA DE ALIMENTACIÓNPRESIÓN TAMBOR

PSIG

HIERROPPM

COBREPPM

DUREZATOTAL

PPM (CaCO3)

0 - 300

301 - 450

451 - 600

0.100

0.050

0.030

0.025601 - 750

751 - 900

901 - 1000

1001 - 1500

1501 - 2000

0.020

0.020

0.010

0.010

0.050

0.025

0.020

0.020

0.015

0.015

0.010

0.010

0.300

0.300

0.200

0.200

0.100

0.050

NO DETECTABLE

NO DETECTABLE

AGUA DE CALDERA

SÍLICEPPM (SiO2)

ALCALINIDADTOTAL PPM

(CaCO3)

CONDUCT.ESPECÍFICAµµµµmhos/cm

150

90

40

30

20

8

2

1

700

600

500

400

300

200

0

0

7000

6000

5000

4000

3000

2000

150

150

CALIDAD LÍMITE EN AGUA DE ALIMENTACIÓN

(BABCOCK AND WILCOX PUBLICATIONS)

AGUA DE ALIMENTACIÓN (1)PRESIÓN TAMBOR

PSIG

HIERROPPM

COBREPPM

DUREZATOTAL

PPM (CaCO3)

0 - 300

301 - 450

451 - 600

0.10

0.10

0.05601 - 750

751 - 900

901 - 1000

1001 - 1500

1501 - 2000

0.05

0.05

0.01

0.01

0.05

0.05

0.05

0.03

0.03

0.03

0.005

0 - 1 máx.

OXIGENOPPM O2

0.007

0.10

0.005

0 - 1 máx.

0 - 1 máx.

0 - 1 máx.

0 - 1 máx.

0 - 1 máx.

0

0 0

(1) EL CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA DEBE SER 0 Y EL pH EN EL RANGO DE 8 A 9.5

0.007

0.007

0.007

0.007

0.007

0.007

0.007

AGUA DE CALDERAS

(AMERICAN BOILER MANUFACTURE´S ASSOCIATION, ABMA)

MÁXIMOS LÍMITES PARA AGUA DE CALDERAPRESIÓN TAMBOR

PSIG

SÓLIDOS TOTALES

PPM

ALCALINIDADTOTAL

PPM (CaCO3)

0 - 300

301 - 450

451 - 600

3500

3000

2000601 - 750

751 - 900

901 - 1000

1001 - 1500

1501 - 2000

1500

1250

1000

750

700

600

500

400

300

250

200

300

SÍLICEPPM SiO2

125

2500

150

Límites de sílice para mantener siliceen el vapor entre 0.02 y 0.03 ppm

90

50

35

20

8

2.5

1.0

SÓLIDOS SUSPENDIDOS

PPM

250

150

100

60

40

20

10

IMPUREZAS DEL AGUA

Las impurezas en el agua están en forma gaseosa o en forma sólida

Los gases disueltos incluyen:

• Oxígeno• Dióxido de carbono• Nitrógeno

Elementos que estánen la atmósfera

Los sólidos suspendidosson todas las impurezasno disueltas:

• Arena• Lodos• Sedimentos• Partículas de materia orgánica. P.e.: ácidos húmicos, fúlvicos, hojas

SÓLIDOS EN EL AGUA

Los sólidos se encuentran en dos formas:

• Sólidos suspendidos • Sólidos disueltos (solubilidad)

Sedimentan

= 0

Los sólidos disueltos son todas las impurezasque representan los solutos dentro del agua:

• Minerales• Sales

SÓLIDOS EN EL AGUA

IMPUREZAS DEL AGUA

EL TÉRMINO "SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES", es una medida de todas las impurezas disueltas en el agua

Muchas impurezas minerales disueltas que se encuentran en el agua, están en forma de iones

IÓN: Partícula eléctrica cargada ya sea negativa o positivamente

(0 – 300) psi 3,000 como total sólidos

IMPUREZAS DEL AGUA

+

-

Iones con carga eléctricapositiva

CATIONES

ANIONESIones con carga eléctrica

negativa

(-)

(+)

IMPUREZAS DEL AGUA

CaCO3

Ca++

Catión

CO3--

Agua dura = Ca++ Mg+++

Anión

DUREZA

PRECIPITACIÓN DE LASIMPUREZAS DEL AGUA

CaCO3

Ca++

Catión

CO3- -

T° Ca y Mg, insolubles

CALOR

PROBLEMAS EN CALDERAS RELATIVOS AL AGUA

• FORMACIÓN DE INCRUSTACIONESY DEPÓSITOS

• ENSUCIAMIENTO

• CORROSIÓN

• FORMACIÓN DE ESPUMA (ARRASTRE)

• CAUSTICIDAD

• LA PRESIÓN DE VAPOR• RATA DE GENERACIÓN • USOS DEL VAPOR/AGUA

LA CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN A LA CALDERA, ES UNA FUNCIÓN DE:

+

TRATAMIENTO GLOBAL DEL AGUA DE CALDERAS

PRETRATAMIENTOTRATAMIENTO

INTERNO

(FUERA DEL SISTEMA DE VAPOR)(DENTRO DE LA CALDERA)

CRÍTICO

SE REDUCEN O ELIMINANLAS IMPUREZAS A NIVELES ACEPTABLES A LA CALDERA

ABLANDAMIENTO EN FRIO

ABLANDAMIENTO EN CALIENTE

SUAVIZACIÓN CON RESINAS

DESMINERALIZACIÓN

DESALCALIZACIÓN

DESAIREACIÓN

Depende del tipo de agua a tratar

Depende del tipo de

caldera

2

EVAPORACIÓN

+


PRETRATAMIENTOTRATAMIENTO

INTERNO

(FUERA DEL SISTEMA DE VAPOR)(DENTRO DE LA CALDERA)

CRÍTICOCOAGULACIÓN - FLOCULACIÓN

LOS COLOIDES DEBEN COAGULARSE EN PEQUEÑAS MASAS LLAMADAS FLOC´s

CONTROLA LA TURBIEDAD DEL AGUA

DESESTABILIZACIÓN DE LOS COLOIDES

• FOSFATO TRICALCICO• SULFITO DE SODIO• SODA

SUAVIZACIÓN


AL (OH)3

FLOC METÁLICO

+ • ••

•••••

• ••

•••••

COLOIDES

VELOCIDAD

+

AGITACIÓN

•••

•

••

••• • ••

•••••• •••••• •

FLOC RESULTANTE

+

COAGULANTECOLOIDE AGITACIÓN FLOC

LOS RANGOS DEL PH DEL AGUA PARA LA COAGULACIÓN CON ALUMBRE O CLORURO FÉRRICO PARA LA REMOCIÓN DE TURBIEDAD Y DE COLOR:

TURBIEDAD

TURBIEDAD

COLOR

COLOR

CARACTERÍSTICA COAGULANTE PH ÓPTIMO

ALUMBRE

CLORURO FÉRRICO

ALUMBRE

CLORURO FÉRRICO

6.5 – 7.5

5.5 – 8.5

5.0 – 6.5

3.7 – 4.2

EL COLOR DESAPARECE A PH´s ácidos

CLARIFICACIÓN-FILTRACIÓN

ARENA DE FILTRO

GRAVA

AGUA CLARIFICADA

CLOROCAL

MEZCLA RÁPIDAMEZCLA LENTA

SULFATO DE ALUMINIOCARBÓN ACTIVADO

Fe++

AGUA( Fe

++)

FeOMECANISMO DE INCRUSTACIÓN

CALDERA ACUOTUBULAR

. .... . .

...

. .. .. .. ..... .

.

.

.

.. .

.. ...

... .. ...

.

..

. .. . .

..

.

..

.

. .....

...

.

. . ..

..

. ... .

. .

.

CALDERA PIROTUBULAR

GASES CALIENTES

MECANISMO DE DAÑO EN LOS TUBOS DE LA CALDERA

CALOR DE LACALDERA

CALOR DE LACALDERA

EFECTO DE LA INCRUSTACIÓN SOBRE LA OPERACIÓN DE LA CALDERAESPESOR DE LA INCRUSTACIÓN EN m.m

ESPESOR DE LA INCRUSTACIÓN EN PULGADAS

PÉ

RD

IDA

S D

E E

NE

RG

ÍA, E

N %

INCRUSTACIÓN DEHIERRO Y SILICE

INCRUSTACIÓN ALTA DE HIERRO INCRUSTACIÓN

NORMAL

1/64 1/32 3/64 1/16 5/64 3/32

8

7

6

5

4

3

2

1

0

0 0.39 0.79 1.2 1.6 1.98 2.4

COMPUESTOS QUÍMICOS A CONTROLAREN EL AGUA DE CALDERAS

DUREZA: SALES DE CALCIO Y MAGNESIO

FORMAN INCRUSTACIONES CALCÁREAS EN LAS ZONAS CALIENTES DE LAS CALDERAS

DUREZA MÁXIMA PERMITIDA EN EL AGUA DE ALIMENTACIÓN ES < 2 ppm, PARA PRESIONESMAYORES DE 150 psi.

TUBO DE CALDERAPIROTUBULAR

El ensuciamiento se genera cuando existen restricciones de flujo en las tuberías y pasajes de los equipos creando ineficientes flujos de agua.

La mayoría de las veces esta situación se presenta por causas externas en el tratamiento del agua de alimentación.

Cuando el ensuciamiento se permite continuar y proliferar en un sistema, los intercambiadores de calor y otros dispositivos críticos, podrían propiciaruna situación de emergencia.

Ensuciamiento

El ensuciamiento es una acumulación de materialesindeseables sobre una superficie, ocasionando restricción al flujo normal.

CUÁNDO OCURRE ?

Corrosión

La corrosión ocurre cuando metales (por ácido o acción electrolítica), atacan otrosmetales. La corrosión incrementa los costos de mantenimiento y resulta en prematuro cambio de partes y causa innecesarios riesgos en la seguridad.

En los sistemas que manejan agua, la corrosión ocurre cuando:

• Los niveles de oxígeno o dióxido de carbono disueltos en el agua, son altos. • Cuando los valores de pH son bajos.• Cuando hay contacto entre metales disímiles y • En ambientes húmedos o atmósferas corrosivas.

La corrosión es un desgaste acelerado de la superfi cie metálica de un material por un agente externo.

El metal es corroído o “comido” como el tubo de escapede gases de un automóvil.

CUÁNDO OCURRE ?

DUREZA

REMOCIÓN: SUAVIZACIÓN DEL AGUA

• SUAVIZACIÓN QUÍMICA• SUAVIZACIÓN POR RESINAS CATIÓNICAS• DESMINERALIZACIÓN• EVAPORACIÓN• TRATAMIENTO INTERNO

MECANISMOS DE OPERACIÓN

COMO CONTROL DE LAS INCRUSTACIONES DE CALCIO Y MAGN ESIO, LA DUREZA SE PRECIPITA COMO SALES DE CaCO 3 Y Mg(OH)2, (CARBONATO DE CALCIO E HIDRÓXIDO DE MAGNESIO).

NO INCRUSTA

SUFICIENTE RESIDUAL

01.04

3 ≤≈

≈

SO

CO

Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 4NaOH Mg(OH)2 + Na2CO3 + 2H2O

CaSO4 + Na2CO3CaCO3 + Na2SO4

CONTROL DE INCRUSTACIONES Y DEPÓSITOS

PROGRAMA DE FOSFATO RESIDUAL

EN ESTE TIPO DE CONTROL, EL AGUA DE LA CALDERA SE TRATA CON UN FOSFATO SOLUBLE, PARA PRECIPITAR EL CALCIO COMO FOSFATO TRICÁLCICO (ES MUY POCO SOLUBLE) Y NO FORMA INCRUSTACIÓN.

• SULFATO• CARBONATO• SILICATO

CUANDO SE ADICIONA FOSFATO, EL PRECIPITADO FORMADO DE HIDRÓXIDOS SE PUEDE REMOVER FÁCILMENTE POR PURGAS.

LOS RESIDUALES DE ORTOFOSFATO EN EL AGUA DE LA CALDERA ES UN RESIDUAL IMPORTANTE EN EL CONTROL A SER MONITOREADO.

10 Ca(HCO3)2 + 6 Na3PO4 + 2 NaOH Ca10(PO4)6 (OH)2 + 10 Na2CO3 + 10 CO2 + 10 H2OHidroxiapatito

Solo el ión ortofosfato (PO4)≡≡≡≡ puede precipitarfosfato tricálcico. El fosfato pasa a ortofofatopor condiciones de temperatura y alcalinidad



(Na3PO4)6 + 6 H2O

Solo el ión ortofosfato (PO4)≡≡≡≡ puede precipitarfosfato tricálcico. El fosfato pasa a ortoPor condiciones de temperatura y alcalinidad

LOS POLIFOSFATOS COMO EL HEXAMETAFOSFATO O TRIPOLIFOSFATO, SE HIDROLIZAN Y:

6 NaH2PO4

HEXAMETAFOSFATO

(Na5P3O10 + 2 H2OTRIPOLIFOSFATO

2 Na2HPO4 + NaH2PO4

ESTAS FORMAS EN PRESENCIA DE ALCALINIDAD (OH), FORMAN ORTOFOSFATO

SÓLIDOS DISUELTOSPO4 (PO4 ) ≡≡≡≡

ALCALINIDAD OH (CaCO3)

SULFITO (SO3) SILICE (SiO3)HIERRO TOTAL (Fe)

CONTROLPRESIÓN (PSI)

150 300 600 900 1200

2,50030 – 60200 – 300

30 – 60100 máx.10 máx.c

2,00030 – 40200 – 250

30 – 4050 máx.5 máx.

1,50020 – 40150 – 200

20 – 3030 máx.3 máx.

75015 – 20120 – 150

15 – 2010 máx.2 máx.

50010 – 15100 – 120

10 – 15.5 máx.2 máx.



La alimentación al sistema depende del producto a emplear:

Tambor de vapor: El fosfato debe ser ortofosfato para precipitar calcio inmediatamente. Si se adiciona polifosfato, podría retardar la reacción.

Línea de agua de alimentación: Debe ser polifosfato, para evitar la precipitación de calcio

CONTROL DE INCRUSTACIONES

EXISTEN CINCO ETAPAS BÁSICAS PARA PREVENIR YCONTROLAR LA FORMACIÓN DE INCRUSTACIONES EN LAS CALDERAS

• TRATAMIENTO EXTERNO DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN

• TRATAMIENTO INTERNO DE AGUA DE CALDERAS

• CONTROL DE CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS EN EL AGUA DE LA CALDERA

• PROCEDIMIENTOS ADECUADOS DE ENFRIAMIENTOS DURANTE LAS PARADAS DE LA CALDERA.

• LIMPIEZAS PERIÓDICAS

CORROSIÓN

8 OXÍGENO DISUELTO EN EL AGUA

• CALDERAS

• ECONOMIZADORES

• LÍNEAS DE CONDENSADO

8 DIÓXIDO DE CARBONO, CO 2 EN CONDENSADOS

8 ALTA CONCENTRACIÓN DE SODA (NaOH) EN ZONAS DE LA CALDERA

Una operación de ataque ácido o bajo pH, causa que la película de óxido de hierro magnético existente sobre la superficie del metal de la tubería de agua, desaparezcadejando el metal expuesto a ser atacado por corrosión localizada. Luego viene el ataque por causticidad e hidrógeno.

CALIDAD AGUA

Análisis Cruda Consumo Suavizada Min. Max.pH 7.6 8.2 7.6 8.5 11.5Cloro residual ppm Cl2 0.6 0.2 1.2Turbiedad, NTU 23.6 27.0 1.4Alkalinidad P 0 0 0Alkalinidad M 30 28 22 300 500Dureza total 20 40 2 0 5Calcio, ppm 20 40 1Magnesio, ppm 0 0 1Cloruros, ppm 14 20 20 600Sulfitos, ppm 20 40Fosfatos, ppm 30 60Hierro Total, ppm 0.5 0.2 0.1Sílice, ppm 185Sólidos totales disueltos 55 85 88 3,5

TRATAMIENTO QUÍMICO DE AGUA DE CALDERAS

Análisis Alimentación Purga Ideal

pH 10 10.5 – 11.5Alkalinidad “OH” como CaCO3 60 100-400Alkalinidad “P” como CaCO3 110 100-400Alkalinidad “M” como CaCO3 160 100-400Dureza total ppm, como CaCO3 0.3 MáximoCloruros ppm Cl 50 Máximo 300Hierro, ppm Fe 0.1 Máximo 5Residual de sulfitos, ppm SO3 10 20-60Residual de fosfatos, ppm PO4 40 20-60Sólidos totales disueltos, ppm 600 Máximo 2,500 Oxígenos disuelto, ppm O2 Máximo 0.007

CONTROL DE CALIDADDEL AGUA DE CALDERAS

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

COMPUESTOS SINTÉTICOS DE INTERCAMBIO IÓNICO MACROMOLECULAR INSOLUBLES EN AGUA

cc

PEQUEÑAS ESFERAS TIPO GEL O MACRORETICULAR

PROPIEDAD DE INTERCAMBIOIÓNICO CON EL MEDIO CON ELQUE ESTÁ EN CONTACTO


cc


cc

ELECTRICAMENTECARGADO + -

RETIENEN CARGACONTRARIA

ESQUELETO POROSOPERMEABLE

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO IÓNICO

KILOGRANOS DE CaCO 3POR PIE CÚBICO DE RESINA

(ESFERAS PLÁSTICAS)

c

cc

SUAVIACIÓN CON RESINAS

cc

c

c cc c c

Na+

Ca ++

Mg++

Fe+++

NH4 +

CATIÓNICO

10 lb de sal por10 lb de sal por10 lb de sal por10 lb de sal porpiepiepiepie3333 de resinade resinade resinade resina

AGUA CON DUREZA

VÁLVULA DE TRES

VÍAS

AGUA SIN DUREZA

TANQUE DESALMUERA

Mg(HCO3)2 +R(Na)2 RMg + 2NaHCO3CaSO4 + R(Na)2 RCa + Na2SO4

RCa + 2NaCl RNa2 + CaCl 2RMg + 2NaCl RNa2 + MgCl 2

Ca(HCO3)2 +R(Na)2 RCa + 2NaHCO3

REGENERACIÓNDE RESINA

Agua de empuje

EDUCTOR

45 MINUTOS

LÍMITES DE SÓLIDOS TOTALES EN AGUA DE CALDERAS(TAMBOR DE VAPOR) ASME PERFORMANCE TEST CODE 19.11

PRESIÓN TAMBOR SÓLIDOS TOTALESDE VAPOR - (PSI) (PPM)

000 - 300 3,500301 - 450 3,000451 - 600 2,500601 - 750 2,000751 - 900 1,500901 - 1,000 1,250

1,001 - 1,500 1,0001,501 - 2,000 750

> 2,000 15

CONTENIDO DE SÓLIDOS VAPOR = CONDUCTIVIDAD ELÉCTRI CA x 0.55(ppm) = [MICROMHOS/Cm].[NO GASES]

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES EN EL VAPOR=

SODIO EN EL VAPOR CONDENSADO

SODIO EN EL AGUA DE CALDERAS

- LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, DETERMINA LAPUREZA DEL VAPOR.

- LOS SÓLIDOS DISUELTOS EN EL VAPOR SON DEL ORDEN DE 0.001 ppm.

- LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA ES PROPORCIO-NAL A LOS SÓLIDOS DISUELTOS

ARRASTRE MECÁNICO = SUMATORIA DE IMPUREZAS DEL AGUA DE LA CALDERA x % DE HUMEDAD DEL VAPOR

SÓLIDOS DISUELTOS TOTALES EN AGUA DE CALDERAS

AGUA DE CALDERAS, 1 µµµµmho = 0.9 ppm DE SÓLIDOS DISUELTOSCONDENSADOS, 1 µµµµmho = 0.5 ppm DE SÓLIDOS DISUELTOS

Se manejan conpurgas

CONCENTRACIÓN DE IMPUREZAS - PURGA DE LA CALDERA

LAS IMPUREZAS DEL AGUA DENTRO DE LA CALDERA, SE VAN CONCENTRANDO A MEDIDA QUE EL AGUA SEVA EVAPORANDO.

PARA CONTROLAR ESTOS SÓLIDOS Y MANTENERLOS EN LOS LIMITES MÁXIMOS, DEBE DESCARGARSE UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE AGUA DE LA CALDERA .

ESTA CANTIDAD DE AGUA DRENADA DE LA CALDERA SE DENOMINA PURGA

CANTIDAD DE SÓLIDOS REMOVIDOS = CANTIDAD DE SÓLIDOS QUE ENTRAN EN EL AGUA BFW

FIJAR LOS LÍMITES MÁXIMOS

PURGA = CANTIDAD DE AGUA PURGADA

CANTIDAD DE AGUA DE ALIMENTACIÓNx 100

MÉTODOS DE PURGA:

• CONTINUA

• INTERMITENTE

CONTINUA: EXTRACCIÓN QUE SE HACE DEL TAMBOR DE VAPO R, EN LA ZONADE EVAPORACIÓN

INTERMITENTE: EXTRACCIONES PUNTUALES QUE SE REALIZA N DESDE LA PARTE BAJA DEL TAMBOR DE LODOS

• SÓLIDOS SUSPENDIDOS

• SÓLIDOS DISUELTOS

SE CONTROLAN EFECTIVAMENTE CON LA PURGA CONTINUA

ESTABLEZCA NIVELES DE PURGA ÓPTIMOS PARA MANTENER LA CALIDAD DEL AGUA DENTRO DE LA CALDERA Y MINIMIZAR PÉRDIDAS DE CALOR.

MANTENGA CONTINUAMENTE UN MÍNIMO DE PURGA ACEPTABLE POR AJUSTES MANUALES O SISTEMAS AUTOMÁTICOS

Continuación ...PURGAS DE LA CALDERA

CONTROL DE CALIDAD DEL AGUA DENTRO DE LA CALDERA

EL CONTROL DE CALIDAD SE REALIZA POR MEDIO DE LA PURGA. ESTO ES CRÍTICO EN EL CONTROL DE COSTOS DE OPERACIÓN DE LA CALDERA.

• INSUFICIENTE PURGA

• EXCESIVA PURGA

DESPILFARRO DE:

• AGUA• CALOR• QUÍMICOS

MALA CALIDAD DEL AGUA DENTRO DE LA CALDERA

(FORMACION DE DEPÓSITOSY ARRASTRE DE SÓLIDOS)

UNA PURGA DEL 2 % SIGNIFICA QUE LA CANTIDA DE AGUA PURGADA ES EL 2 % DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN ENTRANDO A LA CALDERA.

GENERALMENTE LA CANTIDAD DE AGUA PURGADA SE DESCONOCE.

EL RECURSO QUÍMICO PARA DETERMINAR POR CÁLCULO ES EN BASE A LA SÍLICE O A LOS CLORUROS.

CONCENTRACIÓN DE IMPUREZAS - PURGA DE LA CALDERA

SÍLICE (CLORUROS) EN EL AGUA DE ALIMENTACIÓN

SÍLICE (CLORUROS) EN EL AGUA DE LA CALDERA% PURGA =

CONTROL DE QUÍMICOS EN EL TAMBOR DE VAPOR DE LA CAL DERA(PARA CALDERAS DE PRESIONES MENORES DE 300 PSI)

ALKALINIDAD TOTALMáx.

(PPM - COMO CACO3)

SÓLIDOS TOTALES(PPM)

SÓLIDOS SUSPENDIDOS(PPM)

700 3,500 300 2,500 2.0

SÓLIDOS DISUELTOS(PPM)

HIERRO(PPM) MAXIMO

MATERIA ORGÁNICA PH COBRE

(PPM MÁXIMO)

0 10 - 11.3 300 0.007 7,000

OXÍGENO(PPM)

CONDUCTIVIDADµMHOS/cm MÁXIMO

DUREZA(PPM COMO CACO3)

Máx. 1.0 Máx. 150 30 - 60 30 - 50

SÍLICE(PPM COMO SIO2) MAXIMO

FOSFATO(PPM PO4)

SULFITO(PPM COMO SO2) MÁXIMO

DE AMERICAN BOILER MANUFACTURER ASSOCIATION-ABMA DE ASME RESEARCH COMMITTEE & BABCOCK & WILCOX PUBLICATIONS

0-300 psi

AGUA

Fe: 0.1 ppmCu: 0.05 ppmDureza: 1 ppm máximaOxigeno: 0.007 ppm

Vapor

SÓLIDOS TOTALES: 3500 ppmALCALINIDAD TOTAL (CaCO 3): 700 ppmSÓLIDOS SUSPENDIDOS: 300 ppmSÍLICE: 125 ppmCONDUCTIVIDAD: 7000 µµµµmhos/cm.

0.02 - 0.03 ppm de sílice

CALIDAD DEL AGUA DE CALDERAS

MECANISMOS DE OPERACIÓN

LA ALCALINIDAD OH SE CALCULA DE LA ALCALINIDAD P Y M.

LA ALCALINIDAD M NEUTRALIZA ÁCIDO HASTA UN pH de 4.3.

ALCALINIDAD OH = 2 P - M

PARA CALDERAS DE PRESIÓN MENORES DE 300 PSI, DEBE CONTROLARSE LA RELACIÓN

5.12

≥SiO

P

ALCALINIDAD

• BICARBONATOS

• CARBONATOS

• HIDROXILOS

HCO3-

CO3 - -

OH

AGUA NATURAL

ALCALINIDAD

HCO3-

CO3 - -

OH

Las alcalinidades de los carbonatos y los bicarbonatosse combinan con el calcio y magnesio para dar durezaen forma de incrustación.

ALCALINIDAD TOTAL

HCO3-

CO3 - -

OH

AGUA NATURAL

Alcalinidad M = Alcalinidad TotalΣΣΣΣ (HCO3

- + CO3 - - + OH)

Alcalinidad P = Phenolphtalein

Mitad de alcalinidad de los carbonatosmas toda la alcalinidad de los hidroxilos

Alcalinidad P = 1/2 CO3 - - + OH

ALCALINIDAD

PH= 4.3

ALCALINIDAD M(ÁCIDO)

PH= 8.3

ALCALINIDAD P(PFENOLFTALEINA)

ALCALINIDAD OH = 2 P - MLA ALCALINIDAD OH, SE CALCULA DE LA ALCALINIDAD P Y M.

CALIDAD DEL VAPOR

100* - 100 )( CALDERALA DEAGUA EN SÓLIDOS

VAPOR EL EN SÓLIDOSVAPOR DEL

=CALIDADx

SÓLIDOS EN PPM

PUREZA SODIO O CONDUCTIVIDAD

CALDERALA EN Na

VAPOR EL EN Na

CALDERALA EN DISUELTOS TOTALES SÓLIDOS

VAPOR EL EN DISUELTOS TOTALES SÓLIDOS =

CONDUCTIVIDAD ~ CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS DISUELTOS

SÓLIDOS EN EL VAPOR (PPM) = 0.55 * CONDUCTIVIDAD (µ MHOS/cm)

ALCALINIDAD

• PRESENCIA DE CARBONATOS• PRESENCIA DE BICARBONATOS• PRESENCIA DE HIDRÓXIDOS

CARBONATODE CALCIO

SUFICIENTE ALCALINIDAD DEBE MANTENERSEEN EL AGUA DE LA CALDERA PARA PREVENIR LA CORROSIÓN

pH = 10.0 - 11.3

CONTROL DE ALCALINIDAD

ALCALINIDAD

ABLANDAMIENTO CON CAL

DESMINERALIZACIÓNANIÓNICA

DE-ALCALINIZACIÓN

DESTILACIÓN

PROBLEMAS COMUNES EN LAS RESINAS

PÉRDIDA DE CAPACIDAD

FRACTURA O ATRICIÓN

ENSUCIAMIENTO(BARRO, FLOC, HIERRO)DESGASTE FÍSICO

(ALTOS FLUJOS)

CONTROLAVADO

ENSUCIAMIENTO(MATERIAL SUSPENDIDO)

ENSUCIAMIENTO(HIERRRO)

LAVADO HCl

INSUFICIENTE REGENERANTE

CAPACIDADF(REGENERANTE)

DETERIORO QUÍMICO

OXIDACIÓN CON FeY O2 (Na2SO3), Cl , CONCARBÓNRESIBA CATIÓNICA

ENSUCIAMIENTIO CON CaSO4,(H2SO4 COMO REGENERANTE. (2 Y 4 %)

COLOR ORGÁNICO

RESINA ANIÓNICAFUERTE (CARBÓN ACTIVADO)}LAVADO CON SOLUCIÓNCAUSTICA Y SAL ALTERNANDO CON HIPOCLORITO

CANALIZACIONES

SOBRE O BAJOSFLUJOS

PÉRDIDA DE RESINA

FALLA DE BOQUILLAS

INTERCAMBIO IÓNICO

Na+

Ca ++

Mg++

Fe+++

NH4 +

CATIÓNICO ANIÓNICO

NO3-

NO2-

Cl -

HCO3-

HSiO3-

OH-

SO4--

HOH

Ca(HCO3)2 +R(Na)2 RCa + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 +R(Na)2 RMg + 2NaHCO3CaSO4 + R(Na)2 RCa + Na2SO4

DEGASIFICADOR

RCa + 2NaCl RNa2 + CaCl 2RMg + 2NaCl RNa2 + MgCl 2

HNO3 + ROH RNO3 + 2H2OHCl + ROH RCl + 2H2O H2SO4 + ROH R2SO4 + 2H2O H2SiO3 + ROH RHSiO3 + 2H2O

RCl + NaOH ROH + NaCl

Base fuerteSiO3 , CO3

alta presión

10 lb de sal porpie3 de resina

c

cc

Canalización del lecho

PROBLEMA MUY COMUN EN LOS INTERCAMBIADORES

cc

1. PRUEBA DE ALCALINIDAD O ACIDEZ

SE USA PARA CONTROLAR LA CORROSIÓN Y EN FORMA INDIR ECTA TAMBIEN LA INCRUSTACIÓN DEL AGUA, USANDO VALORES OB TENIDOSDE CÁLCULOS, O DE LA CANTIDAD DE ALCALI PARA ADICIO NARSE A UNAGUA CRUDA ÁCIDA O A LA CANTIDAD DE CAL Y SODA QUE PUEDE NECESITARSE PARA UN SUAVIZADOR TIPO SODA/CAL.

2. PRUEBA PARA DUREZA DE CALCIO Y MAGNESIO

LA MEDICIÓN DE CALCIO Y MAGNESIO ES UNA MEDIDA DE L A DUREZADEL AGUA CRUDA. DE LA DUREZA DE UN SUAVIZADOR, O DE LA DUREZA DEL AGUA DE UN ALIMENTADOR A CALDERA. LA DUREZA PRO DUCE INCRUSTACIÓN EN LAS CALDERAS Y LOS VALORES DE Ca Y Mg, OBTENIDOSPUEDEN UTILIZARSE PARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE CA L Y SODA EN ESCAMAS QUE SE REQUIERE PARA ADICIONAR AL AGUA DE L A CALDERA PARA CONTROLAR LA FORMACION DE INCRUSTACIÓN

PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS

3. PRUEBA PARA HIDRÓXIDOS

LA CANTIDAD DE HIDROXIDOS EN EL AGUA DE LA CALDERA SE DETERMINA PARA CONTROLAR LA CORROSIÓN, LA FRAGILIZA CIÓNCAÚSTICA, EL ARRASTRE DE SÓLIDOS E INDIRECTAMENTE E L CONTROL DE LA INCRUSTACIÓN.

LOS HIDRÓXIDOS DEBEN MANTENERSE EN UN NIVEL SUFICIE NTEMENTEBAJO, DE MANERA QUE QUE EL ARRASTRE NO OCURRA POR E SPUMEOY PREVENIR PUNTOS DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS QUE ATAQUENAL ACERO, A LA VEZ QUE EVITA LA FRAGILIZACIÓN DEL A CERO EN LOS PUNTOS MUERTOS DE CIRCULACIÓN.

LA CONCENTRACIÓN DE HIDRÓXIDOS SE USA TAMBIÉN PARA DEGRADAR DUREZA QUE PODRÍA CONVERTIRSE EN INCRUSTAC IONES DURAS QUE EN FORMA DE LODOS PUEDEN PURGARSE FUERA D E LA CALDERA


4. PRUEBA PARA FOSFATO

LA CONCENTRACIÓN DE FOSFATO SE CONTROLA EN EL AGUA DELA CALDERA PARA PRODUCIR INCRUSTACIÓN SOLUBLE QUEPUEDE EVACUARSE POR PURGAS FUERA DE LA CALDERA.

LA CONCENTRACIÓN DE FOSFATO SE MANTIENE DENTRO DEL AGUA DE UNA CALDERA EN UNA RELACIÓN CON EL Ph O LA ALCALINIDAD EN EL AGUA DE LA CALDERA TAL QUE HAYA HIDRÓXIDOS LIBRES EN EL AGUA Y ASI EVITAR FRAGILIZACIÓNCAÚSTICA EN EL METAL DE LOS TUBOS DE LA CALDERA.


CUANDO LA CONCENTRACIÓN DE SULFITO ESTÁ LIGERAMENTE EN EXCESO EN EL AGUA DE LA CALDERA, SE COMBINARÁ CON EL ÓXIGENO DISUELTOEN EL AGUA Y SE PREVENDRÁ LA CORROSIÓN.

EL TRATAMIENTO CON SULFITO NO ES RECOMENDADO PARA USO EN CALDERAS CON PRESIONES DE VAPOR MAYORES DE 1600 PSI, YA QUE LAS REACCIONES QUÍMICASQUE SE LLEVAN A CABO, PUEDEN SER DAÑINAS A ALTAS PRESIONES.

5. PRUEBA DE SULFITO


AGUA CRUDARIO BOGOTÁ

SULFATO DEALUMINIO

CLARIFICACIÓN DEL AGUA

MEZCLA RÁPIDA

BOMBA DE AGUA

FILTRACIÓN

TANQUES SUBTERRANEOS

PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDERAS

CAL

CAL

HIPOCLORITO

• Sílice• Dureza • Cloruros• Hierro• Sólidos Disueltos• Oxígeno• Bacterias Patógenas

• Sílice• Dureza • Cloruros• Hierro• Oxígeno• Bacterias Patógenas

• Sílice• Dureza • Cloruros• Oxígeno• Bacterias Patógenas

• Sílice• Dureza • Cloruros• Oxígeno

• Sílice• Dureza • Cloruros• OxígenoAgua de

Consumo y proceso

Calderas1 & 2

Caldera Unial

Suavizador

• Sílice• Cloruros• Oxígeno

SulfitoFosfato

• Sílice• Cloruros

• Sílice• Cloruros

• Sílice• Cloruros• Oxígeno• Dureza

Agua tratada

ESTA PRUEBA SE USA PARA DETERMINAR SI LOS RETORNOS DECONDENSADOS, TIENEN EXCESOS DE ÓXIDOS DE HIERRO O HERRUMBRE DE LAS TUBERÍAS QUE ESTAN CONECTADAS ASISTEMAS DE VAPOR PARA TURBOMAQUINARIA.

EL TÉRMINO "EROSIÓN POR PARTÍCULA SÓLIDA" SE UTILIZA ENRAZÓN A QUE MUCHO DE ESTE ÓXIDO DE HIERRO, ESTÁ EN FORMA DE PARTÍCULA Y NO VA DISUELTO EN EL AGUA.

SE USAN FILTROS DE MEMBRANA PARA APROXIMAR LA CALIDAD DEL AGUA A LAS CONCENTRACIONES MÍNIMAS PERMISIBLESDENTRO DE LA CALDERA

6. PRUEBA DE HIERRO


SIMILAR A LOS EFECTOS DEL HIERRO, PERO LA FUENTE ES PORGENERAL LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR O EQUIPOS DE BOMBEO, LOS CUALES PUEDEN REDUCIRSE POR MANEJO QUÍMICO DE LOS COMPONENTES NOCIVOS DEL CONDENSADO

7. PRUEBA DE COBRE

ESTA PRUEBA DETERMINA LA CANTIDAD DE SÓLIDOS PRESENTESEN EL AGUA Y SE UTILIZA PARA EL CONTROL DE LA PURGA.

SI SE MIDE EN LOS CONDENSADOS RETORNADOS, PODRÍA DETECTARFUGAS DE AGUA ENFRIANTE EN LOS CONDENSADORES EINTERCAMBIADORES, QUE DAÑAN LOS TRATAMIENTOS QUÍMICOS DELAGUA DE CALDERAS

5. PRUEBA DE CONDUCTIVIDAD


Agua Para Calderas

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