El documento describe varios métodos para tratar el agua de alimentación, incluyendo tratamientos químicos con cal, sosa y zeolita para remover minerales e impurezas. También describe la desionización del agua usando resinas de intercambio iónico para eliminar cationes e iones y producir agua prácticamente pura. El objetivo del tratamiento del agua es quitar materias solubles e insolubles y eliminar gases para prevenir problemas en las calderas.

1. MÁQUINAS Y EQUIPOS TÉRMICOS
Tema 4
TRATAMIENTO DEL AGUA
DE ALIMENTACIÓN
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2. Objetivo
Conocer los diferentes
tratamientos del Agua de
alimentación y de acuerdo a las
características del agua
seleccionar el mas adecuado.
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3.  Impurezas del agua.
Contenido
 Substancias contenidas en el agua.
 Efectos producidos por las impurezas del agua.
 Dureza del agua.
 Valores del pH.
 Objeto del acondicionamiento del agua.
 Distintos procedimientos para el tratamiento de agua.
 Tratamiento químico del agua.
 Tratamiento a la Zeolita.
 Rectificación con Zeolita Hidrogenada.
 Desionización del agua.
 Disminución de la fragilidad cáustica.
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4. Impurezas del agua.
 El agua de lluvia al caer puede absorber
oxígeno, CO2, nitrógeno, polvo y otras
impurezas contenidas en el aire, y también
disolver substancias minerales de la tierra.
 Esta contaminación puede acrecentarse
además con ácidos procedentes de la
descomposición de materias orgánicas,
residuos industriales y aguas sépticas
descargadas en lagos y ríos.
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5. Substancias contenidas por el agua.
 Substancias disueltas.
Bicarbonatos de calcio, magnésio y sódio;
Sulfatos de calcio, magnésio y sódio;
Nitratos de calcio y magnésio; Cloruros
calcio, magnésio y sódio; óxido de hierro,
sílice, residuos industriales; y gases, tales
como oxígeno, y anhídrido carbónico.
 Substancias en suspensión.
Lodo, arena, materia vegetal y residuos
industriales.
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6. Efectos producidos por las impurezas
del agua.
 Las impurezas del agua pueden ser la causa de los siguientes
efectos perjudiciales para la caldera y para el funcionamiento
de la central, térmica :
(2) Reducción de la cantidad de calor transmitido debida a la
formación de incrustación sobre las superficies de caldeo.
(3) Averías en los tubos y planchas, producidas por la disminución
de la cantidad de calor transmitido a través de ellos.
(4) Corrosión y fragilidad del acero de la caldera.
(5) Mal funcionamiento, formación de espumas y arrastres de agua
en cantidad por el vapor.
(6) Costos elevado de limpieza, reparaciones, inspección,
mantenimiento y equipos de reserva.
(7) Pérdidas caloríficas debidas a frecuentes purgados.
(8) Bajo rendimiento de los equipos que utilizan el vapor, a causa
de que éste sea sucio.
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7.  La mayor parte de los defectos reseñados
pueden atribuirse a una o varias causas :
 a) Incrustación,
 b) Corrosión,
 c) Fragilidad,
 d) Espumación,
 e) Proyección de masas de agua y
 f) Gases ocluidos.
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8. Dureza del agua.
 La propensión a formar incrustaciones y a su
poder precipitante en las soluciones de jabón
empleadas para determinarla.
 Según sea la naturaleza de las impurezas
contenidas, la dureza de las aguas puede ser:
 temporal (carbonatos) y permanente.
 La cantidad de cualquier substancia productora
de incrustaciones puede expresarse en partes
por millón (p.p.m.) de carbonato calcico
equivalente (CaCO,) contenido en el agua.
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9.  Las aguas con dureza temporal pueden
ablandarse hirviéndolas o calentándolas
suficientemente. Con este método de
purificación el CO2 es liberado,
formándose precipitados relativamente
insolubles de calcio y magnesio,(CaCO3,
MgCO3).
 Las incrustaciones formadas por aguas con
dureza temporal son más blandas y porosas
que las que poseen dureza permanente.
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10. Valores del pH.
 La velocidad con la cual el agua corroe los
metales depende de su temperatura, de la
concentración de iones hidrógeno, de la
cantidad de oxígeno disuelto presente y de la
presencia o ausencia de determinadas sales
minerales.
 Las aguas cuyo pH es menor de 7 son acidas, y
las que sobrepasan de 7, alcalinas. Por ejemplo,
pH = 9 indica alcalinidad.
 Con el fin de reducir la corrosión, las aguas de
alimentación de las calderas se mantienen
ligeramente alcalinas.
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11. Objeto del acondicionamiento del agua.
 Los fines principales perseguidos con el
tratamiento del agua de alimentación son los
siguientes:
(1) quitar las materias solubles y en suspensión, y
(2) eliminación de los gases.
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12. Distintos procedimientos para el
tratamiento de aguas.
 El acondicionamiento del agua solamente debe
llevarse a cabo después de haberse analizado y
estudiado por un químico competente.
 Cada caso debe considerarse individualmente.
 El proceso del tratamiento del agua incluye la
separación de los detritus mediante Cribas fijas o
móviles, filtrado, separación de lodos y limos en
depósitos de decantación, calentamiento,
vaporización o destilación, desaireación, tratamiento
con cal apagada, tratamiento con carbonato sódico,
 tratamiento con ambos productos, con hidróxidos
calcico y bárico, con fosfato trisódico, coagulantes,
y zeolitas (descalcificadores).
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13. Tratamiento químico del agua.
Una vez dentro de la caldera, es de aplicación muy limitada.
 La cal en forma de hidrato de calcio Ca(OH)2
El anhídrido carbónico CO2 contenido en el agua, es
absorbido, formándose precipitados relativamente
insolubles de carbonato calcico e hidróxido magnésico.
CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 + H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2
→ 2 CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
2NaHCO3 + Ca(OH)2 → CaCO2 +
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Na CO + 2H O.

14.  la sosa está indicada para el tratamiento químico de aguas con
dureza permanente. la sosa produce la descomposición de los
sulfatos, la precipitación de carbonato calcico insoluble y la
formación de sulfato sódico soluble.
CaSO4 +
Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2 NaCl.
 La cal y sosa, se aplica cuando el agua tiene simultáneamente
durezas temporal y permanente. La cal absorbe el CO2, el cual no
es afectado por la sosa empleada para corregir la dureza
permanente, Reacciones Mixtas:
MgSO4 + Ca(OH)2 + Na2 + CO3 → Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4
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MgCl2 + Ca(OH)2 + Na2CO3 → Mg(OH)MANZO
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2 + CaCO3 + Na2Cl

15. Tratamiento a la Zeolita
 Se conocen por zeolitas a los silicatos hidratados de
sodio y aluminio, bien sean naturales o artificiales;
su fórmula general es : Na2O-Al2O3-SiO2. Esta
sustancia tiene la propiedad de absorber el calcio y
magnesio (por intercambio iónico) de las aguas que
la atraviesan, debido a que sus bases son
permutables. De esta manera, en el proceso del
ablandamiento o rectificación, el sodio de la zeolita
pasa a la solución en forma de carbonato, sulfato o
cloruro, debido a que el calcio y magnesio del agua
son absorbidos por la zeolita.
 El tratamiento con zeolita produce aguas con
contenidos muy bajos de calcio y magnesio.
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16. Rectificación con Zeolita Hidrogenada.
 Las aguas tratadas solamente con zeolita sódica quedan con
una considerable cantidad de sales sódicas disueltas, las cuales
pueden producir espumas y ebullición irregular en las calderas.
Para evitar este inconveniente pueden emplearse zeolitas
hidrogenadas, que son resinas artificiales especialmente
preparadas para fines específicos y que se regeneran con ácido
sulfúrico, H2SO4. Al reaccionar H2Z con Ca(HCO3)2,
Mg(HCO3)2, y 2 NaHCO3, produce CaZ, MgZ, y Na2Z junto con
2H2O y 2CO2. Cuando la H2Z se pone en contacto con sulfatos
calcico, magnésico y sódico, respectivamente, se produce ácido
sulfúrico (H2SO4) y CaZ, MgZ o Na2Z, según sea el caso.
Cuando existen cloruros calcico, magnésico y sódico, se
produce 2HCl y CaZ, MgZ ó Na2Z. La regeneración con H2SO4
produce H2Z, CaSO4, MgSO4 TAFOLLA MANZO
20/03/12 ING. NEMECIO y Na SO .
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17. Desionización del agua.
 En este proceso un solo tanque puede contener una
mezcla de resinas para aniones y cationes. El
agente para los cationes es un intercambiador de
iones hidrógeno resinoso de poliestireno sulfonado.
Para la sustitución de los aniones se utiliza una
resina tipo amina fuertemente básica. El
intercambiador de cationes quita los iones cargados
positivamente, tales como el calcio, magnesio,
hierro, sodio y potasio, y los reemplaza por iones
H+. Cuando se neutralizan entre sí los iones
hidrógeno con los iones hidróxido se forma agua.
Las operaciones combinadas eliminan los
minerales, sílice y anhídrido carbónico para dar
agua aproximadamente neutra.
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18. Disminución de la fragilidad cáustica
 El diseño y construcción de los cilindros de caldera
soldados reduce el número de puntos focales en las
costuras y agujeros de los roblones como
emplazamientos de fragilidad cáustica.
 Un tratamiento del agua apropiado reduce
considerablemente los agentes de ataques
localizados, tales como la sílice e hidróxido sódico
que puedan resultar de las sales sódicas en
disolución. Añadiendo suficiente cantidad de nitrato
sódico se consigue obtener una buena protección
cuando existen álcalis libres.
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