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“IMPORTANCIA DEL
TRATAMIENTO DE AGUAS EN
CALDERAS INDUSTRIALES”
EMPRESA: INDUSTRIAS NACOL S.A.C.
BENEFICIO DEL USO DE UN PROGRAMA
PARA TRATAMIENTO DE AGUAS
 Operación de manera confiable y segura.
 Alto nivel de Eficiencia Térmica.
 Se vuelve innecesaria la limpieza de los
tubos interiores de la caldera.
 El riesgo de incrustación o “encalichamiento”
es mínimo en la caldera.
 Disminuye la frecuencia de purgas (TDS
son mínimos).
 Se genera un vapor seco y limpio (alta calidad
energética)
 En consecuencia menores costo de producción
y mantenimiento.
PROBLEMAS GENERADOS EN CALDEROS
AL UTILIZAR AGUA SIN TRATAR
 Gases Corrosivos presentes de mayor o
menor corrosividad en el agua ( O2. CO2,
NH3, SH2 )
 El O2 es 5 veces más corrosivo que el CO2.
 El CO2 se encuentra en menor concentración
con respecto al O2.
 Actuando simultáneamente el CO2 y el O2,
su efecto corrosivo es de 10 a 40 % mayor,
que actuando individualmente (acción
sinérgica)
CONSECUENCIA DE LAS
IMPUREZAS EN ELAGUA EN
CALDERAS
 Reducción de la cantidad de calor transmitida
debido a la formación de incrustaciones
sobre la superficie del caldero.
 Corrosión de tubos de la caldera y de las
líneas de vapor.
 Daños y averías dentro de todo el sistema de
generación de vapor en general
PRE - TRATAMIENTO DEL AGUA
INDUSTRIAL
PRE - TRATAMIENTO DEL
AGUA INDUSTRIAL
2.1 ABLANDAMIENTO
2.2 Desmineralización
2.3 Floculación- Coagulación
2.4 Filtración
2.5 Potabilización
2.6 Osmosis Inversa
2.7 Nanofiltración
ABLANDAMIENTO
Viene a ser la
eliminación de sales
causantes de dureza
(Calcio y Magnesio) a
través de un sistema de
resina de intercambio
iónico (catiónica).
El ablandamiento
reduce la dureza
temporal y
permanente. (CaCO3,
Mg(OH)2, CaSO4)
SISTEMAS DE ABLANDAMIENTO
 Sistema Manual
 Sistema Semiautomático
(Válvula Multiport)
 Sistema Automatizado
(Válvula Automática)
RESINA DE INTERCAMBIO IONICO
 Usada generalmente en agua con TDS
(Sólidos Totales Disueltos menor de 1000
ppm.)
 Tiene la capacidad de eliminar selectivamente
los iones disueltos .
 Es de forma granular de un tipo polímero
sintético. Vida útil promedio 5 – 10 años a más.
 Lavado de resina después de un promedio de
cada 150 ciclos de regeneración(reactivación
química)
EL PROCESO DE ABLANDAMIENTO DEL
AGUA
Los equipos Ablandadores
de Agua realizan 04
procesos u operaciones
que garantizan que el agua
dura se convierta en agua
blanda por medio del
intercambio iónico que
realizan las resinas
catiónicas.
1. RETROLAVADO O LAVADO CONTRA
CORRIENTE
Este es el primer paso a realizar. El Flujo es de Abajo hacia Arriba.
Los objetivos son:
- Limpiar las gravas de cuarzo y la resina de impurezas (lodos,
arenillas, etc)
- El Tiempo del retrolavado depende del grado de suciedad de
la resina y gravas.
- La Presión es mínima para NO desordenar las capas de
gravas y romper la resina.
.
2. REGENERACIÓN
• El Proceso de Regeneración es LENTO a fin de garantizar la
restitución completa (100%) de los Iones de Sodio a la Resina y su
producción de Agua sea óptima.
• El Tiempo es de 45 - 60 minutos.
• Se deben garantizar una Sal Industrial de grano fino, de baja
concentracion de fierro y así como,
• Resina Catiónica de alto poder de intercambio ionico (30,000
grains/ pie cúbico ó más).
• El Agotamiento ó saturación de la Resina depende del grado de
Dureza Total del Agua Fuente y obviamente, de la eficiencia y calidad
de la Resina.
La Salmuera debe concentrar el 10 – 12% de NaCl. Usar 07 Kg. De Sal Industrial
por cada pie cúbico de Resina Catiónica
3. ENJUAGUE
Esta operación es para eliminar los restos de Sal. El Tiempo depende del
flujo de descarga y el volumen del Equipo.
En este proceso, se CONTROLA la dureza total con el reactivo DUROTEST
hasta obtener Agua Blanda.
El viraje de color rojo a AZUL debe ser con UNA GOTA del DUROTEST.
4. SERVICIO
Este proceso es de PRODUCCION de AGUA BLANDA y su control es con
DUROTEST
INSTRUCCIONES PARA EL MANEJO
DE ABLANDADORES
PARA REGENERAR UN PIE3 DE RESINA SE NECESITAN 7 KG. DE SAL INDUSTRIAL
PASOS
FUNCIÓN
PRESIÓN
MIN - MAX
TIEMPOS
PROMEDIOS
FLUJO CONDICIONES CONTROLES
1 RETROLAVADO
5 – 8 PSI
Estrangula
r válvula
5 minutos
Abajo
Arriba
No desordenar
gravas ni
resinas
Desagüe
Agua limpia
2 REGENERACIÓN
25 –30
PSI
45 – 60
minutos
Arriba
Abajo
Paso de sal
lento
Estrangular
válvula
Desagüe
3
ENJUAGUE
25 –30
PSI
Hasta
obtener
agua
blanda
Arriba
Abajo
Desagüe
Uso del
Durotest
4
SERVICIO
25 –30
PSI
Arriba
Abajo Durotest
Permanente
VARIACION EN EL DESEMPEÑO
DE LA RESINA
 Perdida de resina por excesiva presión en el
retrolavado o fallas mecánicas.
 Mal retrolavado, insuficiente flujo o tiempo.
 Mala regeneración, concentración
inapropiada de regenerante(cloruro de
sodio).
 Ruptura de los granos de Resina
 Ensuciamiento de la resina por sustancias
orgánicas.
 Contaminación con óxidos
 Se toma una muestra de la zona media del
lecho de resina.
 Se realiza en laboratorio las etapas de
ablandamiento s/c limpieza química.
 Se realiza un Reporte de resultados
encontrados.
 Con los valores del reporte se determina la
capacidad de producción de agua blanda.
 Resultado final la eficiencia de la resina en
uso.
CALCULO DE PRODUCCION DE AGUA
BLANDA
 CONDICIONES ACTUALES
 Se cúbico la resina obteniéndose una capacidad de 40 pies3 de
resina
 Calidad de Agua fuente:
 DurezaTotal = 290 ppm CaCO3
 pH = 7.1
 Fe Total = < 0,05 ppm
 De acuerdo a las condiciones actuales promedio y
eficiencia obtenida en laboratorio, la producción del Agua
Blanda es la siguiente:
 Prod= Cap. Interc. x Ef. x pie3 x 17,1 x 3,785 x 0,001
 DT.
SISTEMAS DE GENERACION
DE VAPOR
Son sistemas que producen vapor para servicios como
lavanderías, cocinas, esterilización y procesos
productivos. Se conocen como calderas o calderos de
agua.
Pueden ser:
 Acuotubulares: El agua pasa por dentro de los tubos y se
usan cuando se requieren altas presiones de trabajo.
 Pirotubulares: El agua pasa por fuera de los tubos y se
usan para procesos con presiones de hasta 125 psi.
SISTEMAS DE GENERACION DE VAPOR
ESTRUCTURA
Están construidos interna y externamente con fierro, y
como están en contacto constante con agua corrosiva y
con sales, requieren un tratamiento químico especial para
mantenimiento y prevención de la estructura.
CONTROLES EN LOS CALDEROS
 Tipo de Combustible: Los combustibles requieren de
un control a la recepción para verificar sus propiedades
fisicoquímicas. Puede venir contaminado con agua o
productos sólidos.
 Consumo Diario de Combustible: Es importante como
indicador del buen funcionamiento de todo el sistema
generador.
 Análisis de Gases de Chimenea: Control especial que
permite ver la relación combustible/aire (oxigeno) y
consecuentemente la eficiencia de combustión. Los
calderos tienen un sistema que permite regular la
entrada de aire al quemador.
 Temperatura de Gases de Chimenea: Cuando el
caldero esta limpio y con todos los parámetros de
control regulados,puede medirse la temperatura
normal de gases de chimenea.
 Control del Ablandador: La calidad del agua a la
salida del ablandador se controla midiendo la
Dureza Total.
 Control de Resina de Ablandamiento: Para
determinar su eficiencia y la necesidad de una
reactivación química o cambio.
 Control de Retorno de Condensado: El
condensado es un agua cara por lo que debe
regresar a la caldera.
CONTROLES EN LOS
CALDEROS
Los valores importantes a tomar en cuenta son el pH,
los sólidos totales disueltos,para determinar su calidad
y /o posible contaminación.
 Control de Agua de Alimentación: Mezcla de agua
blanda y retorno de condensado.
 Control de Agua de Caldero: Debe de muestrearse
con una frecuencia que permita tomar acciones
correctivas para asegurar su protección interna y la
producción de vapor seco.Las especificaciones del
agua de caldero están normadas de manera
internacional por ASTM (Asociación Americana de
Pruebas de Materiales).
CONTROLES EN LOS
CALDEROS
 Control de Purgas de Caldero: Se programan en
función a los ciclos de concentración para
mantener los valores dentro de los rangos y
asegurar la producción de vapor seco.
 Control de Nivel de Agua de Caldero: Control
importante para evitar problemas de
desabastecimiento de agua y deterioro de la
estructura interna del caldero.
 Control de Presión: La presión es un parámetro
muy importante.Debe estar dentro del rango
deseado y esta en función del consumo.
CONTROLES EN LOS
CALDEROS
IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DE
AGUA EN CALDERAS
La vida útil de una caldera de vapor y los
niveles de eficiencia térmica están
asociados directamente con la calidad del
agua que se alimenta.
PROBLEMAS PRINCIPALES POR
AGUA MAL TRATADA EN
CALDERAS
CORROSION
1.- CAUSAS DE LA CORROSIÓN
 Oxigeno disuelto en el agua de alimentación
 Presencia de anhídrido carbónico (CO2)
 Presencia e cloruros y sulfato de magnesio
 Presencia de grasas y aceite.
 Ingresos de ácidos en el agua de alimentación.
2.- PROBLEMAS QUE GENERA LA CORROSIÓN
 La corrosión por O2 forma superficies rugosas en los tubos y
perforaciones ó “picaduras” (pitting).
 La corrosión por CO2 es lisa, brillante y pareja en todo el tubo.
 Otro factor que influye en la corrosión es el pH. Se recomienda mantener
un pH del agua del caldero entre 10,5 a 11,5, como neutralizante de la
acción corrosiva del CO2.
pH y ALCALINIDAD
Estos datos juegan un papel importante, ya que
controlan las reacciones que causan la
corrosión.
REACCION QUIMICA:
3Fe + 6H2O vapor 3 Fe(OH)2 + 3H2
Reacción que debe evitarse manteniendo el pH
entre 10.5 – 11.5 en el caldero.
PRESENCIA DE IONES Cl-
Presentan picaduras Pitting los cuales son
muy frecuentes en zonas sometidas a esfuerzos
tales como las soldaduras, secciones trabajadas
en frío y discontinuidades del metal.
Las picaduras pueden ser en forma de
hoyos, surcos y/o rupturas.
3.1 EXTERNO
• Altos niveles de recuperación de condensados para
incrementar la temperatura del agua de ingreso al caldero
alrededor de 90 – 95°C y eliminar la mayor cantidad de oxigeno
disuelto.
• Desaereador.
3.2 INTERNO
Usar secuestrante de oxígeno a base de sulfito de
Sodio Catalizado (PREVEN 2).
Mantener el pH entre 10,5 a 11,5
3.- TRATAMIENTO QUÍMICO
4.- RESIDUALES DE PROTECCIÓN
•Recomendamos:
Mínimo : 30 ppm SO3
-2
Máximo : 60 ppm SO3
-2
La velocidad de corrosión depende de la cantidad de oxigeno
presente. A menor temperatura del agua mayor cantidad de oxigeno
y viceversa. En cada caso reconsiderar dosificación del PREVEN 2
bajo asesoria de INDUSTRIAS NACOL.
5.- CONTROLES
Usar Kit básico INDUSTRIAS NACOL para análisis de agua.
TEMPERATURA OXÍGENO DISUELTO
°F °C ppm cm3/L
30 -1 14.3 10
50 10 11.43 8
70 21.1 8.87 6.2
90 32.2 7.45 5.2
110 43.3 6.15 4.3
130 54.4 5.44 3.8
150 65.6 4.43 3.1
170 76.7 3.43 2.4
190 87.8 2.15 1.5
210 98.9 1.43 1
SOLUBILIDAD DEL OXÍGENO
DELAIRE EN AGUA
( A Presión Atmosférica )
Tº AGUA DE ALIMENTACION vs O2 DISUELTO
T° de agua de alimentación Vs Oxígeno
disuelto
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
-1 10 21.1 32.2 43.3 54.4 65.6 76.7 87.8 98.9
T° del agua de alimentación ( °C )
Oxígeno
disuelto
(ppm)
LINEA DE VAPOR Y
CONDENSADO
En las líneas de vapor y condensado se
produce el ataque corrosivo mas intenso en
las zonas donde se acumule agua
condensada
4.2 INCRUSTACION
11.- CAUSAS
L Las sales que la producen son los carbonatos y bicarbonatos
de Calcio (Ca) y de Magnesio (Mg),los Sulfatos de Ca, Mg,
Sílice .
22 .- FORMACIÓN
 Las Incrustaciones por Carbonatos son duras, pero de fácil
remoción química.
 Las de Sulfato son duras pero de difícil remoción química (Los
ácidos Clorhídrico y sulfúrico no lo atacan).
 Las de Sílice y Alúmina son mucho mas duras cuando se
quiebran producen un ruido casi metálico.
3.- PROBLEMAS QUE GENERAN
- Menor transferencia de Calor
- Mayor consumo de combustible
- Incrustación (caliche) en los tubos de fuego
- Diferencia de temperaturas en los tubos que pueden
provocar fisuras intercristalinas.
4.-TRATAMIENTO QUÍMICO CON TECNOLOGÍA DE
POLIMEROS NACOL
Recomendamos usar productos de alta calidad en base a co-
polímeros, Food Grade y recomendados por la Food & Drug
Administration USA. (POLYVEN,PREVEN 6L)
Garantizar los residuales de protección
 Polímero : 200 - 500 ppm Capacidad de Dispersión
 ND ( Fe) : 0.5 - 1.2
 ND (Calcio) : 0.6 - 1.5
El Nivel de Dispersión del Calcio, Magnesio, Fierro, Sílice por el
POLYVEN permite mantenerlos disperso solubles en el agua el
caldero y garantizar su transporte eficiente hacia las purgas.
5.-CONTROLES
Titular con Reactivos POLY-1 y POLY-2 para el residual del polímero y calcular los
niveles de dispersión del Ca, Mg, Fe, SiO2.
PRINCIPALES DAÑOS DE LA
INCRUSTACIÓN
 Reduce la eficiencia calórica de 0,1 % a 0,2%.
 Altera peligrosamente la temperatura del metal
superficial de los tubos.
 En calderos acuo-tubulares, la incrustación crece
dentro de los tubos y los llega obstruir, impidiendo la
circulación del agua y provocando la
destrucción del equipo.
 Esto ocasiona fuertes pérdidas de tiempo y dinero.
INCRUSTACION EN LOS TUBOS
MAL TRATAMIENTO BUEN TRATAMIENTO
4.3 VAPOR HUMEDO
O “ARRASTRES”
¿ QUE ES ELARRASTRE ?
El arrastre en
las calderas es la
contaminación del
vapor con los
sólidos del agua,
el cual se
manifiesta por pH
superior al rango
permisible
¿CUALES SON LAS CAUSAS
DELARRASTRE ?
 Formación de espuma sobre la superficie de
la caldera y que se libera con el vapor.
 Neblina retenida en el vapor liberándose
rápidamente cuando el vapor se condensa
sobre la superficie metálica.
 Formación de corrientes rápidas de agua
dentro de la caldera por ingreso de agua de
alimentación en forma violenta.
¿ QUE CAUSA LA ESPUMA
?
 Muy altas concentraciones de sólidos
solubles o insolubles en el agua de caldera.
 Sustancias específicas como grasas, alcalis,
aceites y cierto tipo de materiales orgánicos y
sólidos en suspensión causan severos
problemas de espuma.
VAPOR HUMEDO O
“ARRASTRE”
El Vapor que produce una Caldera debe ser seco, libre de
humedad. La Humedad lo aportan “gotas de agua de la caldera”
bajando su poder calórico o de calentamiento.
Esta humedad alcaliniza las líneas de vapor y de condensados.
Debe diferenciarse lo que es “el arrastre de agua” en el vapor, de
la producción de los condensados. El “Arrastre” tiene distintas
causas que la provocan (químicas y mecánicas o de diseño) y los
condensados se producen por diferencia de temperaturas entre
el vapor, la línea que lo conduce y el medio que lo rodea.
 - CAUSAS QUIMICAS
Elevada concentración de las Alcalinidades y el pH
- Elevada concentración de Sólidos Totales Disueltos
- Presencia de grasa, aceites o jabones dentro de la caldera
CAUSAS MECANICAS -OPERATIVAS
Demanda subita de vapor (“priming”)
- Desbalance entre la producción y el consumo de vapor.
- Ebullición irregular
D Diseño
Manejo deficiente operativo
PROBLEMAS QUE GENERAN
 Mayor consumo de petróleo
 Mayor frecuencia de purgas, mayor consumo de agua
blanda.
 Vapor alcalino y sedimentación de los productos en
las líneas de vapor.
 Corrosión por Cloruros elevados
 Fragilidad Caústica en los tubos
ALTERNATIVAS DE SOLUCION
Usar productos químicos en base a
Polímeros (POLYVEN) y/o Antiespumantes
(PREVEN 65) bajo la Asesoría Técnica de
INDUSTRIAS NACOL SAC.
Evaluar el diseño de la Caldera, el uso de bufles,
deflectores ó domos,
El Manifold y su sistema de evacuación de los
condensados
STANDARES DE CALIDAD
NORMA ASME
ABLANDADOR DE AGUA
CALDERO
DUREZA TOTAL : 0 - 5ppm CaCO3
pH : 7,0 - 7,5
DUREZA TOTAL : 0 ppm CaCO3
pH : 10,5 - 11,5
FOSFATOS : 20 - 60 ppm PO4
-2
SULFITOS
HIERRO COMO HIERRO
TOTAL
: 30 – 60 ppm SO3
-2
: < 10 ppm Fe
SÍLICE como SiO2
: < 100ppm SiO2
POLIMERO 300 - 600 CDCC
:
*pH : Uso de amina neutralizante
:
:
:
DUREZA TOTAL
:
0 ppm CaCO3
ALCALINIDAD
PARCIAL : 0 ppm CaCO3
pH * : 7,5 – 8,5
FOSFATOS : 0 ppm PO4
-2
SULFITOS : 0 ppm SO3
-2
TDS : < 50 ppm
CONDENSADO – VAPOR
STANDARES DE CALIDAD
NORMA ASME
5. TRATAMIENTO QUIMICO
INTERNO EN CALDERAS
5.1 TRATAMIENTO
TRADICIONAL
5.1.1 Tratamiento con Fosfatos :
(Prevencion de incrustaciones)
En este proceso se utilizan
diversos compuestos fosfatados
llamados polifosfatos, para evitar la
formación de depósitos de Hierro,
Manganeso, CaCO3. Los fosfatos
condensados se producen mediante
deshidratación de uno o más
compuestos de ortofosfatos (PO4
-3).
5.1.2 Tratamiento con Sulfitos
Prevencion de corrosion
El sulfito de sodio, es el agente
químico reductor más usado debido a
su efectividad y bajo costo. Este reactivo
evita la corrosión producida por el
oxígeno disuelto.
5.2 TRATAMIENTO
CON
TECNOLOGIA
NACOL
5.2.1 TRATAMIENTO CON PREVEN 2
A).Concepto :
Es en base a un sulfito de sodio catalizado y
estabilizado, el cual va acelerar la reacción ,y
cuya función principal es evitar la corrosión
por oxígeno disuelto.
La velocidad con que reacciona el Preven 2
le da una mayor protección a los tubos y a
las superficies metálicas de las calderas
Na2SO3 + O2 2Na2SO4
Sulfito Oxígeno Sulfato
El sulfato que se forma es una sustancia
relativamente inerte.
El pH óptimo de operación es entre 10.5, y
11.5.
B). Reacción Química
A).Concepto :
Es un copolimero orgánico sintético de gran
estabilidad térmica, elaborado en base a
polímeros de tipo acrilatos de alto poder
dispersante
5.2.2 TRATAMIENTO CON POLYVEN
B) ACCIÓN DISPERSANTE
Es la acción del polímero en poder atraer a
su cadena molecular por medio de fuerza
electromotriz y mantener las sales
disueltas dentro del baño y transportarlo
hasta la purga.
Su acción dispersante permite remover
incrustaciones formadas e incorporarlos
en su cadena y llevarlos a la purga
GRADO DE ACCION DE POLYVEN
A).Concepto :
Es un producto elaborado a base de aminas
neutralizantes y fílmicas de gran estabilidad,
neutralizando los componentes ácidos del
vapor,principalmente el ácido carbónico.
B). Control:
Se controla a traves de pH de vapor,que
debe mantenerse en un nivel no corrosivo,
alcalino de 8,5 a 9,0
5.2.3 TRATAMIENTO CON PREVEN
75 (Linea de Vapor y Condensado)
INFORMACIÓN FDA
( Food & Drug Administration)
INFORMACIÓN DE FDA
( Food & Drug Administration)
La lista de sustancias de la FDA ,ahora usada
como la fuente para determinar apropiadamente
los aditivos en el agua de caldera para el uso en
todos los sistemas donde los alimentos tiene
contacto con el vapor sin tener en cuenta el tipo
de alimento producido.
21CFR 173.310 FDA-USA
LISTA DE SUSTANCIAS DE FDA
- Acrylamide-sodium acrylate resin (contains
not more than 0.05 percent by weight of
acrylamide monomer.)
- Ammonium Alginate
- Cobalt Sulfate (as catalyst)
- Lignosulfonic Acid
- Poly (acrylic acid-co-hypophosphite),
sodium salt
- Polymaleic Acid and/or Na salt (not to
exceed 1 ppm in boiler feedwater)
- Potassium Carbonate
- Sodium Acetate
- Sodium Aluminate
- Sodium Carboxy - methylcellulose (as defined)
- Sodium Hexametaphosphate
- Sodium Hydroxide
- Sodium Metabisulfite
- Sodium Nitrate
- Sodium Polyacrylate
- Sodium Silicate
- Sodium Sulfite (neutral or alkaline)
- Tannin (including quebracho extract)
- Tetrasodium Pyrophosphate (d) "Substance to be
used alone or in combination with substances above."
- Diethylaminoethanol (not to exceed 15 ppm in
steam and steam must not contact milk and milk
products.)
- Morpholine (not to exceed 10 ppm in steam
and steam must not contact milk and milk
products.)
- Trisodium Nitrilotriacetate (not to exceed 5
ppm in boiler feedwater and steam must not
contact milk and milk products.)
Note: In poultry, meat, rabbit and egg processing
plants, only decharacterized sodium sulfite may
be used. Sodium sulfite used in any other type
of food processing plant does not need to be
decharacterized.
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  • 1. “IMPORTANCIA DEL TRATAMIENTO DE AGUAS EN CALDERAS INDUSTRIALES” EMPRESA: INDUSTRIAS NACOL S.A.C.
  • 2. BENEFICIO DEL USO DE UN PROGRAMA PARA TRATAMIENTO DE AGUAS  Operación de manera confiable y segura.  Alto nivel de Eficiencia Térmica.  Se vuelve innecesaria la limpieza de los tubos interiores de la caldera.  El riesgo de incrustación o “encalichamiento” es mínimo en la caldera.  Disminuye la frecuencia de purgas (TDS son mínimos).  Se genera un vapor seco y limpio (alta calidad energética)  En consecuencia menores costo de producción y mantenimiento.
  • 3. PROBLEMAS GENERADOS EN CALDEROS AL UTILIZAR AGUA SIN TRATAR  Gases Corrosivos presentes de mayor o menor corrosividad en el agua ( O2. CO2, NH3, SH2 )  El O2 es 5 veces más corrosivo que el CO2.  El CO2 se encuentra en menor concentración con respecto al O2.  Actuando simultáneamente el CO2 y el O2, su efecto corrosivo es de 10 a 40 % mayor, que actuando individualmente (acción sinérgica)
  • 4. CONSECUENCIA DE LAS IMPUREZAS EN ELAGUA EN CALDERAS  Reducción de la cantidad de calor transmitida debido a la formación de incrustaciones sobre la superficie del caldero.  Corrosión de tubos de la caldera y de las líneas de vapor.  Daños y averías dentro de todo el sistema de generación de vapor en general
  • 5. PRE - TRATAMIENTO DEL AGUA INDUSTRIAL
  • 6. PRE - TRATAMIENTO DEL AGUA INDUSTRIAL 2.1 ABLANDAMIENTO 2.2 Desmineralización 2.3 Floculación- Coagulación 2.4 Filtración 2.5 Potabilización 2.6 Osmosis Inversa 2.7 Nanofiltración
  • 7. ABLANDAMIENTO Viene a ser la eliminación de sales causantes de dureza (Calcio y Magnesio) a través de un sistema de resina de intercambio iónico (catiónica). El ablandamiento reduce la dureza temporal y permanente. (CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4)
  • 8. SISTEMAS DE ABLANDAMIENTO  Sistema Manual  Sistema Semiautomático (Válvula Multiport)  Sistema Automatizado (Válvula Automática)
  • 9. RESINA DE INTERCAMBIO IONICO  Usada generalmente en agua con TDS (Sólidos Totales Disueltos menor de 1000 ppm.)  Tiene la capacidad de eliminar selectivamente los iones disueltos .  Es de forma granular de un tipo polímero sintético. Vida útil promedio 5 – 10 años a más.  Lavado de resina después de un promedio de cada 150 ciclos de regeneración(reactivación química)
  • 10. EL PROCESO DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA Los equipos Ablandadores de Agua realizan 04 procesos u operaciones que garantizan que el agua dura se convierta en agua blanda por medio del intercambio iónico que realizan las resinas catiónicas.
  • 11. 1. RETROLAVADO O LAVADO CONTRA CORRIENTE Este es el primer paso a realizar. El Flujo es de Abajo hacia Arriba. Los objetivos son: - Limpiar las gravas de cuarzo y la resina de impurezas (lodos, arenillas, etc) - El Tiempo del retrolavado depende del grado de suciedad de la resina y gravas. - La Presión es mínima para NO desordenar las capas de gravas y romper la resina. .
  • 12. 2. REGENERACIÓN • El Proceso de Regeneración es LENTO a fin de garantizar la restitución completa (100%) de los Iones de Sodio a la Resina y su producción de Agua sea óptima. • El Tiempo es de 45 - 60 minutos. • Se deben garantizar una Sal Industrial de grano fino, de baja concentracion de fierro y así como, • Resina Catiónica de alto poder de intercambio ionico (30,000 grains/ pie cúbico ó más). • El Agotamiento ó saturación de la Resina depende del grado de Dureza Total del Agua Fuente y obviamente, de la eficiencia y calidad de la Resina. La Salmuera debe concentrar el 10 – 12% de NaCl. Usar 07 Kg. De Sal Industrial por cada pie cúbico de Resina Catiónica
  • 13. 3. ENJUAGUE Esta operación es para eliminar los restos de Sal. El Tiempo depende del flujo de descarga y el volumen del Equipo. En este proceso, se CONTROLA la dureza total con el reactivo DUROTEST hasta obtener Agua Blanda. El viraje de color rojo a AZUL debe ser con UNA GOTA del DUROTEST. 4. SERVICIO Este proceso es de PRODUCCION de AGUA BLANDA y su control es con DUROTEST
  • 14. INSTRUCCIONES PARA EL MANEJO DE ABLANDADORES PARA REGENERAR UN PIE3 DE RESINA SE NECESITAN 7 KG. DE SAL INDUSTRIAL PASOS FUNCIÓN PRESIÓN MIN - MAX TIEMPOS PROMEDIOS FLUJO CONDICIONES CONTROLES 1 RETROLAVADO 5 – 8 PSI Estrangula r válvula 5 minutos Abajo Arriba No desordenar gravas ni resinas Desagüe Agua limpia 2 REGENERACIÓN 25 –30 PSI 45 – 60 minutos Arriba Abajo Paso de sal lento Estrangular válvula Desagüe 3 ENJUAGUE 25 –30 PSI Hasta obtener agua blanda Arriba Abajo Desagüe Uso del Durotest 4 SERVICIO 25 –30 PSI Arriba Abajo Durotest Permanente
  • 15. VARIACION EN EL DESEMPEÑO DE LA RESINA  Perdida de resina por excesiva presión en el retrolavado o fallas mecánicas.  Mal retrolavado, insuficiente flujo o tiempo.  Mala regeneración, concentración inapropiada de regenerante(cloruro de sodio).  Ruptura de los granos de Resina  Ensuciamiento de la resina por sustancias orgánicas.  Contaminación con óxidos
  • 16.  Se toma una muestra de la zona media del lecho de resina.  Se realiza en laboratorio las etapas de ablandamiento s/c limpieza química.  Se realiza un Reporte de resultados encontrados.  Con los valores del reporte se determina la capacidad de producción de agua blanda.  Resultado final la eficiencia de la resina en uso.
  • 17. CALCULO DE PRODUCCION DE AGUA BLANDA  CONDICIONES ACTUALES  Se cúbico la resina obteniéndose una capacidad de 40 pies3 de resina  Calidad de Agua fuente:  DurezaTotal = 290 ppm CaCO3  pH = 7.1  Fe Total = < 0,05 ppm  De acuerdo a las condiciones actuales promedio y eficiencia obtenida en laboratorio, la producción del Agua Blanda es la siguiente:  Prod= Cap. Interc. x Ef. x pie3 x 17,1 x 3,785 x 0,001  DT.
  • 19. Son sistemas que producen vapor para servicios como lavanderías, cocinas, esterilización y procesos productivos. Se conocen como calderas o calderos de agua. Pueden ser:  Acuotubulares: El agua pasa por dentro de los tubos y se usan cuando se requieren altas presiones de trabajo.  Pirotubulares: El agua pasa por fuera de los tubos y se usan para procesos con presiones de hasta 125 psi. SISTEMAS DE GENERACION DE VAPOR
  • 20. ESTRUCTURA Están construidos interna y externamente con fierro, y como están en contacto constante con agua corrosiva y con sales, requieren un tratamiento químico especial para mantenimiento y prevención de la estructura.
  • 21. CONTROLES EN LOS CALDEROS  Tipo de Combustible: Los combustibles requieren de un control a la recepción para verificar sus propiedades fisicoquímicas. Puede venir contaminado con agua o productos sólidos.  Consumo Diario de Combustible: Es importante como indicador del buen funcionamiento de todo el sistema generador.  Análisis de Gases de Chimenea: Control especial que permite ver la relación combustible/aire (oxigeno) y consecuentemente la eficiencia de combustión. Los calderos tienen un sistema que permite regular la entrada de aire al quemador.
  • 22.  Temperatura de Gases de Chimenea: Cuando el caldero esta limpio y con todos los parámetros de control regulados,puede medirse la temperatura normal de gases de chimenea.  Control del Ablandador: La calidad del agua a la salida del ablandador se controla midiendo la Dureza Total.  Control de Resina de Ablandamiento: Para determinar su eficiencia y la necesidad de una reactivación química o cambio.  Control de Retorno de Condensado: El condensado es un agua cara por lo que debe regresar a la caldera. CONTROLES EN LOS CALDEROS
  • 23. Los valores importantes a tomar en cuenta son el pH, los sólidos totales disueltos,para determinar su calidad y /o posible contaminación.  Control de Agua de Alimentación: Mezcla de agua blanda y retorno de condensado.  Control de Agua de Caldero: Debe de muestrearse con una frecuencia que permita tomar acciones correctivas para asegurar su protección interna y la producción de vapor seco.Las especificaciones del agua de caldero están normadas de manera internacional por ASTM (Asociación Americana de Pruebas de Materiales). CONTROLES EN LOS CALDEROS
  • 24.  Control de Purgas de Caldero: Se programan en función a los ciclos de concentración para mantener los valores dentro de los rangos y asegurar la producción de vapor seco.  Control de Nivel de Agua de Caldero: Control importante para evitar problemas de desabastecimiento de agua y deterioro de la estructura interna del caldero.  Control de Presión: La presión es un parámetro muy importante.Debe estar dentro del rango deseado y esta en función del consumo. CONTROLES EN LOS CALDEROS
  • 25. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DE AGUA EN CALDERAS La vida útil de una caldera de vapor y los niveles de eficiencia térmica están asociados directamente con la calidad del agua que se alimenta.
  • 26. PROBLEMAS PRINCIPALES POR AGUA MAL TRATADA EN CALDERAS
  • 28. 1.- CAUSAS DE LA CORROSIÓN  Oxigeno disuelto en el agua de alimentación  Presencia de anhídrido carbónico (CO2)  Presencia e cloruros y sulfato de magnesio  Presencia de grasas y aceite.  Ingresos de ácidos en el agua de alimentación. 2.- PROBLEMAS QUE GENERA LA CORROSIÓN  La corrosión por O2 forma superficies rugosas en los tubos y perforaciones ó “picaduras” (pitting).  La corrosión por CO2 es lisa, brillante y pareja en todo el tubo.  Otro factor que influye en la corrosión es el pH. Se recomienda mantener un pH del agua del caldero entre 10,5 a 11,5, como neutralizante de la acción corrosiva del CO2.
  • 29. pH y ALCALINIDAD Estos datos juegan un papel importante, ya que controlan las reacciones que causan la corrosión. REACCION QUIMICA: 3Fe + 6H2O vapor 3 Fe(OH)2 + 3H2 Reacción que debe evitarse manteniendo el pH entre 10.5 – 11.5 en el caldero.
  • 30. PRESENCIA DE IONES Cl- Presentan picaduras Pitting los cuales son muy frecuentes en zonas sometidas a esfuerzos tales como las soldaduras, secciones trabajadas en frío y discontinuidades del metal. Las picaduras pueden ser en forma de hoyos, surcos y/o rupturas.
  • 31. 3.1 EXTERNO • Altos niveles de recuperación de condensados para incrementar la temperatura del agua de ingreso al caldero alrededor de 90 – 95°C y eliminar la mayor cantidad de oxigeno disuelto. • Desaereador. 3.2 INTERNO Usar secuestrante de oxígeno a base de sulfito de Sodio Catalizado (PREVEN 2). Mantener el pH entre 10,5 a 11,5 3.- TRATAMIENTO QUÍMICO
  • 32. 4.- RESIDUALES DE PROTECCIÓN •Recomendamos: Mínimo : 30 ppm SO3 -2 Máximo : 60 ppm SO3 -2 La velocidad de corrosión depende de la cantidad de oxigeno presente. A menor temperatura del agua mayor cantidad de oxigeno y viceversa. En cada caso reconsiderar dosificación del PREVEN 2 bajo asesoria de INDUSTRIAS NACOL. 5.- CONTROLES Usar Kit básico INDUSTRIAS NACOL para análisis de agua.
  • 33. TEMPERATURA OXÍGENO DISUELTO °F °C ppm cm3/L 30 -1 14.3 10 50 10 11.43 8 70 21.1 8.87 6.2 90 32.2 7.45 5.2 110 43.3 6.15 4.3 130 54.4 5.44 3.8 150 65.6 4.43 3.1 170 76.7 3.43 2.4 190 87.8 2.15 1.5 210 98.9 1.43 1 SOLUBILIDAD DEL OXÍGENO DELAIRE EN AGUA ( A Presión Atmosférica )
  • 34. Tº AGUA DE ALIMENTACION vs O2 DISUELTO T° de agua de alimentación Vs Oxígeno disuelto 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 -1 10 21.1 32.2 43.3 54.4 65.6 76.7 87.8 98.9 T° del agua de alimentación ( °C ) Oxígeno disuelto (ppm)
  • 35. LINEA DE VAPOR Y CONDENSADO En las líneas de vapor y condensado se produce el ataque corrosivo mas intenso en las zonas donde se acumule agua condensada
  • 37. 11.- CAUSAS L Las sales que la producen son los carbonatos y bicarbonatos de Calcio (Ca) y de Magnesio (Mg),los Sulfatos de Ca, Mg, Sílice . 22 .- FORMACIÓN  Las Incrustaciones por Carbonatos son duras, pero de fácil remoción química.  Las de Sulfato son duras pero de difícil remoción química (Los ácidos Clorhídrico y sulfúrico no lo atacan).  Las de Sílice y Alúmina son mucho mas duras cuando se quiebran producen un ruido casi metálico.
  • 38. 3.- PROBLEMAS QUE GENERAN - Menor transferencia de Calor - Mayor consumo de combustible - Incrustación (caliche) en los tubos de fuego - Diferencia de temperaturas en los tubos que pueden provocar fisuras intercristalinas. 4.-TRATAMIENTO QUÍMICO CON TECNOLOGÍA DE POLIMEROS NACOL Recomendamos usar productos de alta calidad en base a co- polímeros, Food Grade y recomendados por la Food & Drug Administration USA. (POLYVEN,PREVEN 6L)
  • 39. Garantizar los residuales de protección  Polímero : 200 - 500 ppm Capacidad de Dispersión  ND ( Fe) : 0.5 - 1.2  ND (Calcio) : 0.6 - 1.5 El Nivel de Dispersión del Calcio, Magnesio, Fierro, Sílice por el POLYVEN permite mantenerlos disperso solubles en el agua el caldero y garantizar su transporte eficiente hacia las purgas. 5.-CONTROLES Titular con Reactivos POLY-1 y POLY-2 para el residual del polímero y calcular los niveles de dispersión del Ca, Mg, Fe, SiO2.
  • 40. PRINCIPALES DAÑOS DE LA INCRUSTACIÓN  Reduce la eficiencia calórica de 0,1 % a 0,2%.  Altera peligrosamente la temperatura del metal superficial de los tubos.  En calderos acuo-tubulares, la incrustación crece dentro de los tubos y los llega obstruir, impidiendo la circulación del agua y provocando la destrucción del equipo.  Esto ocasiona fuertes pérdidas de tiempo y dinero.
  • 41. INCRUSTACION EN LOS TUBOS MAL TRATAMIENTO BUEN TRATAMIENTO
  • 42. 4.3 VAPOR HUMEDO O “ARRASTRES”
  • 43. ¿ QUE ES ELARRASTRE ? El arrastre en las calderas es la contaminación del vapor con los sólidos del agua, el cual se manifiesta por pH superior al rango permisible
  • 44. ¿CUALES SON LAS CAUSAS DELARRASTRE ?  Formación de espuma sobre la superficie de la caldera y que se libera con el vapor.  Neblina retenida en el vapor liberándose rápidamente cuando el vapor se condensa sobre la superficie metálica.  Formación de corrientes rápidas de agua dentro de la caldera por ingreso de agua de alimentación en forma violenta.
  • 45. ¿ QUE CAUSA LA ESPUMA ?  Muy altas concentraciones de sólidos solubles o insolubles en el agua de caldera.  Sustancias específicas como grasas, alcalis, aceites y cierto tipo de materiales orgánicos y sólidos en suspensión causan severos problemas de espuma.
  • 46. VAPOR HUMEDO O “ARRASTRE” El Vapor que produce una Caldera debe ser seco, libre de humedad. La Humedad lo aportan “gotas de agua de la caldera” bajando su poder calórico o de calentamiento. Esta humedad alcaliniza las líneas de vapor y de condensados. Debe diferenciarse lo que es “el arrastre de agua” en el vapor, de la producción de los condensados. El “Arrastre” tiene distintas causas que la provocan (químicas y mecánicas o de diseño) y los condensados se producen por diferencia de temperaturas entre el vapor, la línea que lo conduce y el medio que lo rodea.
  • 47.  - CAUSAS QUIMICAS Elevada concentración de las Alcalinidades y el pH - Elevada concentración de Sólidos Totales Disueltos - Presencia de grasa, aceites o jabones dentro de la caldera CAUSAS MECANICAS -OPERATIVAS Demanda subita de vapor (“priming”) - Desbalance entre la producción y el consumo de vapor. - Ebullición irregular D Diseño Manejo deficiente operativo
  • 48. PROBLEMAS QUE GENERAN  Mayor consumo de petróleo  Mayor frecuencia de purgas, mayor consumo de agua blanda.  Vapor alcalino y sedimentación de los productos en las líneas de vapor.  Corrosión por Cloruros elevados  Fragilidad Caústica en los tubos
  • 49. ALTERNATIVAS DE SOLUCION Usar productos químicos en base a Polímeros (POLYVEN) y/o Antiespumantes (PREVEN 65) bajo la Asesoría Técnica de INDUSTRIAS NACOL SAC. Evaluar el diseño de la Caldera, el uso de bufles, deflectores ó domos, El Manifold y su sistema de evacuación de los condensados
  • 50. STANDARES DE CALIDAD NORMA ASME ABLANDADOR DE AGUA CALDERO DUREZA TOTAL : 0 - 5ppm CaCO3 pH : 7,0 - 7,5 DUREZA TOTAL : 0 ppm CaCO3 pH : 10,5 - 11,5 FOSFATOS : 20 - 60 ppm PO4 -2 SULFITOS HIERRO COMO HIERRO TOTAL : 30 – 60 ppm SO3 -2 : < 10 ppm Fe SÍLICE como SiO2 : < 100ppm SiO2 POLIMERO 300 - 600 CDCC :
  • 51. *pH : Uso de amina neutralizante : : : DUREZA TOTAL : 0 ppm CaCO3 ALCALINIDAD PARCIAL : 0 ppm CaCO3 pH * : 7,5 – 8,5 FOSFATOS : 0 ppm PO4 -2 SULFITOS : 0 ppm SO3 -2 TDS : < 50 ppm CONDENSADO – VAPOR STANDARES DE CALIDAD NORMA ASME
  • 54. 5.1.1 Tratamiento con Fosfatos : (Prevencion de incrustaciones) En este proceso se utilizan diversos compuestos fosfatados llamados polifosfatos, para evitar la formación de depósitos de Hierro, Manganeso, CaCO3. Los fosfatos condensados se producen mediante deshidratación de uno o más compuestos de ortofosfatos (PO4 -3).
  • 55. 5.1.2 Tratamiento con Sulfitos Prevencion de corrosion El sulfito de sodio, es el agente químico reductor más usado debido a su efectividad y bajo costo. Este reactivo evita la corrosión producida por el oxígeno disuelto.
  • 57. 5.2.1 TRATAMIENTO CON PREVEN 2 A).Concepto : Es en base a un sulfito de sodio catalizado y estabilizado, el cual va acelerar la reacción ,y cuya función principal es evitar la corrosión por oxígeno disuelto. La velocidad con que reacciona el Preven 2 le da una mayor protección a los tubos y a las superficies metálicas de las calderas
  • 58. Na2SO3 + O2 2Na2SO4 Sulfito Oxígeno Sulfato El sulfato que se forma es una sustancia relativamente inerte. El pH óptimo de operación es entre 10.5, y 11.5. B). Reacción Química
  • 59. A).Concepto : Es un copolimero orgánico sintético de gran estabilidad térmica, elaborado en base a polímeros de tipo acrilatos de alto poder dispersante 5.2.2 TRATAMIENTO CON POLYVEN
  • 60. B) ACCIÓN DISPERSANTE Es la acción del polímero en poder atraer a su cadena molecular por medio de fuerza electromotriz y mantener las sales disueltas dentro del baño y transportarlo hasta la purga. Su acción dispersante permite remover incrustaciones formadas e incorporarlos en su cadena y llevarlos a la purga
  • 61. GRADO DE ACCION DE POLYVEN
  • 62. A).Concepto : Es un producto elaborado a base de aminas neutralizantes y fílmicas de gran estabilidad, neutralizando los componentes ácidos del vapor,principalmente el ácido carbónico. B). Control: Se controla a traves de pH de vapor,que debe mantenerse en un nivel no corrosivo, alcalino de 8,5 a 9,0 5.2.3 TRATAMIENTO CON PREVEN 75 (Linea de Vapor y Condensado)
  • 63. INFORMACIÓN FDA ( Food & Drug Administration)
  • 64. INFORMACIÓN DE FDA ( Food & Drug Administration) La lista de sustancias de la FDA ,ahora usada como la fuente para determinar apropiadamente los aditivos en el agua de caldera para el uso en todos los sistemas donde los alimentos tiene contacto con el vapor sin tener en cuenta el tipo de alimento producido. 21CFR 173.310 FDA-USA
  • 65. LISTA DE SUSTANCIAS DE FDA - Acrylamide-sodium acrylate resin (contains not more than 0.05 percent by weight of acrylamide monomer.) - Ammonium Alginate - Cobalt Sulfate (as catalyst) - Lignosulfonic Acid - Poly (acrylic acid-co-hypophosphite), sodium salt - Polymaleic Acid and/or Na salt (not to exceed 1 ppm in boiler feedwater) - Potassium Carbonate - Sodium Acetate
  • 66. - Sodium Aluminate - Sodium Carboxy - methylcellulose (as defined) - Sodium Hexametaphosphate - Sodium Hydroxide - Sodium Metabisulfite - Sodium Nitrate - Sodium Polyacrylate - Sodium Silicate - Sodium Sulfite (neutral or alkaline) - Tannin (including quebracho extract) - Tetrasodium Pyrophosphate (d) "Substance to be used alone or in combination with substances above."
  • 67. - Diethylaminoethanol (not to exceed 15 ppm in steam and steam must not contact milk and milk products.) - Morpholine (not to exceed 10 ppm in steam and steam must not contact milk and milk products.) - Trisodium Nitrilotriacetate (not to exceed 5 ppm in boiler feedwater and steam must not contact milk and milk products.) Note: In poultry, meat, rabbit and egg processing plants, only decharacterized sodium sulfite may be used. Sodium sulfite used in any other type of food processing plant does not need to be decharacterized.