Tratamiento de agua para calderas

A día de hoy, en la mayoría de procesos industriales, encontramos el uso de calderas. Estas maquinarias son las encargadas de generar vapor al calentar agua por medio de calor generado a partir del consumo de un combustible no nuclear o mediante electricidad de resistencia.

Puesto que el agua es la principal fuente de alimentación de las calderas, es fundamental conocer las características de este recurso. Esto permitirá seleccionar correctamente los equipos de tratamiento de agua necesarios destinados a eliminar impurezas y controlar el arrastre de materia orgánica, sedimentación y corrosión.

En este sentido es importante destacar que la calidad del vapor es proporcional a la calidad del agua de alimentación. Es decir, si se parte de un buen pretratamiento del agua, la eficiencia de la caldera y de la calidad del vapor estará garantizada.

A la hora de llevar a cabo un tratamiento de agua para calderas, la principal tarea a tener en cuenta es evitar por encima de todo las incrustaciones, la corrosión en la caldera y la corrosión en la zona de condensación.

Por un lado, las incrustaciones en las calderas se ocasionan cuando el agua de alimentación no ha sido tratada del modo correcto. Pueden provocar sobrecalentamientos locales en la caldera, originando fracturas en las tuberías y formación de sarro, lo cual conlleva, sin duda, a un importante aumento del consumo de energía.

Y, por otro lado, la corrosión es un ataque químico que se produce en las superficies metálicas, ocasionando la pérdida final de la pieza en cuestión. La corrosión puede estar ocasionada por el oxígeno disuelto, el dióxido de carbono o la presencia de ciertas sales como los cloruros.

Llevar a cabo un tratamiento de agua para calderas es una tarea fundamental para asegurar la vida útil de la maquinaria. Sin problemas operacionales, necesidad de reparaciones inesperadas o probabilidades de accidentes.

Para asegurar esta calidad, también es prioritario cumplir con la normativa vigente que fija los límites recomendados para los parámetros involucrados en el tratamiento del agua en función del tipo de caldera y la presión de trabajo.

Un descuido en el tratamiento de aguas para calderas puede ocasionar costosas reparaciones, labores de mantenimiento continuas o un importante gasto en combustible. Además de un desgaste completo en los equipos.

El uso, por ejemplo, de agua dura –aquella que tiene un alto nivel de minerales, en concreto, sales de magnesio y calcio puede provocar daños no solo en las calderas, sino también en tuberías, torres de enfriamiento, así como en otros componentes integrados dentro de un mismo proceso.

Las características que debe tener el agua destinada a calderas y generación de vapor deben ser:

• Cero dureza.
• Ph del 10.5-11.5 (rango normal). Valor máximo permisible de 12.5.
• Libre de oxígeno disuelto con un valor de sulfito residual >50ppm.
• Sólidos totales disueltos. En función del tipo de caldera, puede variar desde 3.000 ppm (baja presión) hasta menor a 100 ppm para calderas de alta presión.
• Hierro disuelto <1.0 ppm.
• Libre de sólidos suspendidos.
• Sílice desde 120 ppm a 1 ppm en función del tipo de caldera.

Es importante contar con un análisis físico-químico del agua para determinar el tratamiento de aguas de calderas más adecuado. Para ello, es primordial tener presentes los siguientes parámetros:

• Sólidos suspendidos: estos sólidos pueden ser eliminados mediante filtración. En la mayoría de las ocasiones con medios filtrantes como la Zeolita que elimina sedimentos y partículas de óxido con una eficiencia de 2,8 veces superior a la arena sílice convencional. Esta filtración es el primer paso a llevar a cabo en cualquier sistema de tratamiento de agua para calderas.
• Sólidos totales disueltos: son los minerales disueltos que se pueden hallar en el agua. Por ejemplo: carbonato de calcio, sulfato de calcio, sílice, sulfato de magnesio, hierro o aluminio. Cuando el agua se evapora, estos minerales disueltos y suspendidos en el agua permanecen en la caldera y se incrementan. Por lo tanto, después de un periodo de tiempo, hay bastantes probabilidades de que los sólidos totales disueltos alcancen niveles críticos. Para controlar precisamente estos niveles, es necesario abrir la válvula de purga de la caldera. Si se da el caso de que el agua de alimentación tiene altos los sólidos totales disueltos, las purgas se harán constantes. Por consiguiente, y en estos casos, la opción más recomendada es emplear una unidad de ósmosis inversa para reducir considerablemente las sales disueltas y así aumentar la eficiencia de la caldera como veremos más adelante.
• Dureza total: corresponde a los minerales de calcio y magnesio que están presentes en el agua. Ocasiona la aparición de incrustaciones en las calderas y, por consiguiente, la pérdida por transferencia de calor, el incremento del consumo de energía y sobrecalentamiento en el metal de los tubos de la caldera.
• Alcalinidad: es importante controlar el nivel de alcalinidad porque puede causar daños por corrosión e influir en los ciclos de concentración con el fin de aumentar o disminuir las purgas que se emplean en los equipos.

El tratamiento y acondicionamiento del agua de calderas debe satisfacer los siguientes objetivos:

• Intercambio de calor continuo.
• Protección contra la corrosión.
• Producción de vapor de alta calidad.

Existen varios tipos de tratamientos en el agua de las calderas y son los siguientes:

Tratamiento externo

Su misión es reducir y eliminar las impurezas del agua en la parte externa de la caldera. Este tratamiento se utiliza cuando la cantidad de las impurezas del agua es muy elevada como para ser tolerada por la caldera. Existen multitud de tratamientos externos que pueden ser empleados para adaptar el agua de alimentación a un sistema en particular como puede ser el ablandamiento, la evaporación, la desaireación y los contactores de membrana.

Tratamiento interno

Trata el acondicionamiento de impurezas dentro del sistema de la caldera. Puede aplicarse dependiente o independientemente del tratamiento externo. Su finalidad es reaccionar de forma adecuada a la dureza del agua de alimentación, acondicionar los lodos, eliminar el oxígeno y evitar que se formen espumas en el agua de la caldera. El tratamiento interno siempre es necesario aún cuando las calderas operan a presiones bajas o moderadas, cuando grandes cantidades de vapor son usadas como agua de alimentación o cuando hay disponibilidad de agua bruta de alta calidad.

Ósmosis inversa

La ósmosis inversa para el sector industrial reduce los sólidos disueltos que conducen a la formación de incrustaciones en la caldera. Su eliminación mejora la eficiencia de las calderas y aumenta su capacidad para trabajar con total capacidad.

Es importante tener en cuenta que es aconsejable colocar un sistema de ósmosis inversa antes que un desionizador de agua porque esta solución reducirá el número de ciclos de regeneración, lo que provocará una reducción del consumo de ácido y sosa.

También es importante conocer que disponer de un sistema de ósmosis inversa para el tratamiento de agua para calderas reducirá las facturas de combustible, reducirá los costos operativos de la caldera, los tiempos y volúmenes de purga y los de formación de incrustaciones y corrosiones.

Tratamiento del agua mediante resinas de intercambio iónico

Un tratamiento de agua mediante resinas de intercambio iónico forma parte de los tratamientos de desmineralización. Permite eliminar especies iónicas disueltas como sales que pueden provocar precipitaciones en equipos industriales. Reduce transferencias en superficies metálicas evitando posibles fallos o roturas que podrían darse por stress térmico.

Electrodesionización (EDI)

La electrodesionización permite obtener agua de alta pureza para la industria.

Puesto que combina dos técnicas de purificación de agua –la electrodiálisis y el intercambio iónico–, en esta tecnología intervienen una pequeña cantidad de resinas de intercambio iónico, membranas semipermeables aniónicas y catiónicas alteradas, además de una corriente eléctrica entre los electrodos cátodo y ánodo.

Se trata de un tratamiento que se está imponiendo en la mayoría de procesos industriales desplazando al intercambio iónico. Principalmente porque es una “solución verde” y de menor coste. No requiere productos químicos y solo necesita electricidad para eliminar los iones del agua a diferencia de otros sistemas convencionales de tratamiento de agua industrial.