agua para calderas
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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
+
TRATAMIENTO GLOBAL DEL AGUA DE CALDERAS
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
TRATAMIENTO GLOBAL DEL AGUA DE CALDERAS
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
CONTROL DE INCRUSTACIONES Y DEPÓSITOS
PROGRAMA DE FOSFATO RESIDUAL
(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.
CONTROL DE INCRUSTACIONES Y DEPÓSITOS
PROGRAMA DE FOSFATO RESIDUAL
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
RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO
cc
RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO
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
PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS
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.
PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS
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
PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS
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
PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS
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
PRUEBAS QUÍMICAS AL AGUA DE CALDERAS