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
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.
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.
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
:
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
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)
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.