INGENIERIA DE EJECUCION MECANICA PROGRAMA DE PROSECUCION DE ESTUDIOS VESPERTINO ASIGNATURA CONTAMINACION AMBIENTAL Y DESARROLLO SUSTENTABLE NIVEL 06 EXPERIENCIA E963 TRATAMIENTO QUÍMICO PARA AGUAS DE CALDERAS HORARIO: MARTES DE 19.00 A 21.30 HRS.
TRATAMIENTO QUÍMICO DE LAS AGUAS DE CALDERAS Introducción: La calidad de las aguas de alimentación de una caldera repercuten directamente en el rendimiento de la fuente, es decir, en el rendimiento de combustión ( c ) y en el rendimiento en la generación de vapor ( v ) y además, sobre la vida útil de muchos elementos que forman parte del equipo de la caldera. Por ejemplo: La acumulación de lodos en los tubos, dificulta la transferencia de calor, resultando un sobrecalentamiento de los mismos La corrosión de los tubos es el resultado de la mala regulación del ph de las aguas y además, del exceso de oxígeno disuelto en las aguas de la caldera, principalmente cuando la bomba de retorno de agua no ha sido bien purgada, generando la presencia de bolsones de aire. La presencia de sales en suspensión, es decir, sales que no han encontrado la condición química para flocularse y decantar, o bien, para depositarse como durezas. Estas sales, junto a la presencia de sustancias orgánicas(grasas y aceites) conllevan a la formación de espumas. Todo lo anterior se soluciona al agregarle, al agua de alimentación de la caldera, las cantidades adecuadas de productos químicos necesarios para abatir la formación de lodos, ajustar el ph, flocular los sólidos en suspensión y, ser posteriormente eliminados a través de las purgas. La cantidad total de sólidos disueltos, la alcalinidad total, los sólidos en suspensión, no deben exceder de un cierto valor determinado experimentalmente, el que es función directa de la presión a la cuál se trabaje la fuente, como lo demuestra la siguiente proyección: Presión Kg/cm 2 Presión psi Sólidos totales (ppm) Alcalinidad total (ppm) Sólidos suspensión (ppm) 0-20 0-285 3500 700 300 20-30 285-427 3000 600 250 30-40 427-569 2500 500 150 140 2000 500 100 5 en
CORROSIÓN La causa puede ser por ph inadecuado, o por oxígeno libre en el agua de la caldera. Para evitar la corrosión por oxígeno libre se debería emplear un desgasificador externo, capaz de entregar un agua con un nivel de oxígeno menor a 0,5 (cc / Litro de agua). También se puede emplear sulfito de sodio Na 2 SO 3, que se podría agregar al estanque donde se encuentra bomba de recirculación. Y, para mantener el ph entre 10,5 y 11 se debería agregar, en forma continua, NaOH ( soda caústica). Nota: Tratar de no agregar fosfato trisódico Na 3 PO 4, que sirve como desgasificador, ya que este compuesto tiene una solubilidad limitada y se necesitarían altas concentraciones. FORMACIÓN DE LODOS Es necesario que previamente la dureza del agua sea reducida a lo menos a 2 ppm, manteniendo la alcalinidad ( ph 10 y 11). Esto conlleva a formar lodos no adherentes y que pueden ser eliminados por la purga. PREVENCIÓN POR ARRASTRE El arrastre se realiza de dos formas diferente: - A elementos que se transportan mecánicamente, a través del vapor y/o por el agua - Y, a elementos que se volatilizan con la presión y temperatura. En el primer caso, la sustancia problema, puede ser un sólido insoluble, por ejemplo, sílice SiO 2, que puede encontrarse finamente fragmentado y flotando en el agua de la caldera, Estas finas partículas pueden posteriormente ser arrastrado por el vapor cuando se abre la llave de servicio en el Domo, o bien, cuando se abre la válvula de alivio, donde incluso pueden llegar a incrustarse en el vástago de ella, malogrando su operación, es decir, la válvula puede quedar pegada situación muy peligrosa!!! En el segundo caso, es decir lo referido a elementos que se volatilizan, estos pueden ser sólidos flotantes que por efecto de la alta presión y temperatura, alcanzan un cambio de fase. El agua de reposición contiene una carga normal de sólidos disueltos (SD). Cuando se genera el vapor, estos sólidos NO se evaporan sino que se van acumulando dentro de la caldera. Después de un cierto período los sólidos disueltos (SD) alcanzan un nivel crítico. Cuando la caldera es de baja presión, es decir, de 0 a 20 Atm, se recomienda que estos sólidos no superen los 3500 ppm o
(mg/m 3 ). Cuando la caldera sobrepasa este límite es probable que se genere espuma, y, la espuma arrastra altos contenido de (SD) hacia la línea de vapor y hacia las trampas. Esto es lo que se conoce como ciclo de concetración, Si un agua de alimentación contiene una concentración de 175 ppm (SD), y el ciclo de concentración se repite 20 veces alcanzara los 3500 ppm (SD), que sería la cantidad recomendada para calderas de baja presión. Si la caldera es de alta presión, entonces la cantidad de (SD) debe disminuir, como lo muestra la siguiente tabla. Presión (psi) (SD) máximo(ppm) Alcalinidad Máxima(ppm) Dureza Máxima 300 3500 700 20 301-450 3000 600 0 451-600 2500 500 0 601-750 2000 400 0 751-900 1500 300 0 901-1000 1250 250 0 1001-1500 750 150 0 2001-3000 150 100 0 Para lograr el mejor control de los niveles de (SD), el operador debe abrir en forma periódica la válvula de purga de la caldera. Cuando la caldera es de alta presión las purgas deberían ser automáticas y continuas.
EL TRATAMIENTO DE AGUA DE LA CALDERA El tratamiento de aguas para calderas trata de reducir la dureza cálcica a valores inferiores a las 3 ppm. Para ello deberán cumplirse 3 etapas: - Ablandador por cal - Filtrado - Ablandador por resina de intercambio iónico Ablandador por cal Ca(OH) 2 : Corresponde a un depósito donde el agua se mezcla con los agentes químicos para producir la precipitación de las sales causante de la dureza. Este equipo reduce las sales cálcicas hasta unos 300 ppm Los reactivos químicos son: Ca(OH) 2 : el ph del agua se hace muy básico provocando la precipitación de las sales disueltas. Al 2 (SO 4 ) 3 = Sulfato de aluminio, actúa de floculante, de las sales formadas. De todo este proceso se produce además un lodo que se recoge en el fondo del equipo (de forma cónica), y se recoge por escurrimiento El agua ablandada debe ser transferida a un estanque-pulmón. FILTRADO En esta etapa se elimina la turbidez del agua ablandada, haciéndola pasar por filtros de arena, como lo indica la figura: