¿Cómo reducir los costos en desmineralización? Caso de éxito

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Planta Aguirre

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El gerente de operaciones de la empresa Puerto Rico Electric Power Authority (PREPA), planta termoeléctrica Aguirre, reporta una increíble reducción en el consumo de ácido, sosa y horas-hombre para las operaciones de tratamiento en el agua de caldera, agua desmineralizada (DI), así como también en mano de obra para la administración de efluente durante las regeneraciones. Esto debido al cambio de la tecnología de resinas de intercambio estándar por resinas especiales, manteniendo un nuevo procedimiento de regeneración. Por este cambio, el gobierno de la isla otorgó el Premio Manuel A. Pérez a la planta en reconocimiento del rendimiento de los trabajadores.

El cambio a resinas fue necesario por el continuo incremento de dureza en el agua de origen. Esto generaba una necesidad constante de hacer uso de más ácido y sosa. Durante los 30 años anteriores, el origen del agua se encontraba 20 pies debajo y ahora con manganeso y calcio en 420-450 partes por millón (ppm); cloruro en 80 – 90 ppm; y sílice en 37 ppm.

No se disponía de capital para solucionar este problema

“Resolver el problema con cambio de origen del agua no fue una opción cuando las condiciones del tratamiento fueron identificadas.”, dijo Justo L. Gonzalez, gerente de operaciones. “PREPA posee un lago, pero no había capital disponible en este tiempo para conductos, tubo, bombas y probablemente para un tratamiento de ultrafiltración que sería requerido.”

“Cambiar a resinas de intercambio iónico fue recomendada como la mejor opción para promover un funcionamiento del sistema de desmineralización en otra planta de PREPA que tiene el mismo problema en las fuentes de alimentación del agua.”

Para proteger las laminas de la turbina y minimizar el acumulamiento de depósitos de vapor en tubos, la planta requería agua de entrada con sílice (SiO2) <125 partes por billón (ppb); y también alcanzar el total tratamiento de cloruro (CL-1), manganeso (Mg) y calcio (Ca). Desde la instalación de las nuevas resinas especiales SiO2 sigue <50-60 ppb y Cl-1. Mg y Ca se encuentran como no detectables.

Resultados con la nueva resina de clase especial

“Para regeneraciones, antes que nosotros nos cambiáramos a resinas de intercambio iónico, necesitábamos 11 lbs de ácido por pie cúbico de resina. Ahora necesitamos solamente un promedio de entre 5.5–6 lbs,” dijo Luis A. Reyes “Tony” Santini, químico de planta. “Sin embargo, 10 lbs de sosa en el preparado de previa solución tiene ahora un consumo muy bajo, que es un promedio entre 6-7 lbs.”

PREPA (Puerto Rico Electric Power Authority)

“Como resultado, nosotros no solamente ahorramos más de USD 750,000 durante el primer año, también ahorramos más de USD 1,000,000 durante el segundo año de operaciones en el manejo de químicos de regeneración. Pero todo esto fue posible debido a que la planta presentó no solamente ahorro en los químicos sino también ahorro en tiempo de trabajo por ciclo, y ahora nosotros necesitamos 40% menos tiempo de horas-hombre para desmineralización y 20% menos para administración de efluente de regeneración del sistema de tratamiento. Todo eso me proporcionó más tiempo para dedicar al análisis del proceso y permitir que la planta tenga una mayor eficiencia de manera general, y por consecuencia, tuve más tiempo para reparación de equipos y mantenimientos.”

“También tengo ahorro en el consumo de agua para etapas de regeneraciones de 25%, que son cómo 100,000 gal por día, ayudando a nosotros a evitar la crisis en el suministro de agua en las calderas de alta presión.”

Con el sistema de desmineralización con resinas de intercambio iónico especiales probé agua para dos calderas de 450 MW en la planta. Cada caldera de 1005 deg. F, 2600 psi, tiene un uso de 1950 gal. /min. de agua de alimentación y requiere 6000 gal./hr de agua recuperada.

El sistema de desmineralización tiene un rendimiento 12,000-gal. de regeneración mensual, proporcionando un promedio de 6 millón de galones de efluente que viene del sistema de desmineralización y parte del sistema de pulimento.

Cada una de las tres cadenas de tratamiento tiene tres columnas con 500 pies cúbicos de resina catiónica y tres columnas con 250 pies cúbicos de resina aniónica. El agua de entrada para el tratamiento tiene una conductividad mayor que 900 micromhos/cm. La conductividad, después de la columna catiónica, queda en 1400 micromhos/cm, y después de la aniónica, queda en un promedio entre 15-40 micromhos/cm. Después del pulimento, lecho mixto, la calidad del agua es de 0.056 micromhos.

Santini recuerda que cuando el embarque de ácido y sosa para la planta alcanzó 16 tráiler mensuales, él fue llamado para identificar si eso era realmente necesario.

“Yo empecé consultando con nuestro distribuidor Manuel Bismark, que tenía experiencia como químico de planta”, dijo Santini. “Despué, recibí una visita de Fabio Sousa de Resinas Purolite. Él indicó que el cambio a resinas podría ayudar, entonces me puse a buscar diferentes resinas y encontré que todas ellas eran las mismas, excepto las de Purolite, que tenían una tecnología Shallow Shell, activación solamente de las coronas de las resinas”

“Nos llevó cerca de 6 meses probar sus resinas en la columna catiónica y detectamos que podíamos ahorrar entre el 37 % y 38 % en costo de químicos. Nosotros promovimos una presentación más formal para el gerente de planta y nos tomo año y medio el cambio total a las resinas Purolite, que también nos ayudó a cambiar el tiempo y flujos de regeneración.

Nosotros encontramos que el alto precio de la resinas se ha compensado con los ahorros que hemos realizado y estamos muy agradecidos por su alto nivel de soporte técnico”.

Resinas nuevas de Purolite

Combinar el tratamiento en serie de las resinas Purolite SST60H y Purolite PFA300 que fueron instaladas aquí, fue  la recomendación del vendedor como una salida para los muchos incrementos de precio en el ácido y sosa.

Purolite describe su familia de resinas SSTTM como Resinas de Intercambio Iónico de alta eficiencia basadas en la tecnología de activación solamente de las Coronas (Shallow Shell Tecnology). Estas resinas tienen un centro inerte. Solamente la parte externa de la resina se encuentra activada y eso acorta el espacio para el cambio iónico. Esto permite un cambio iónico más rápido y más eficiencia en la regeneración, que a su vez proporciona alta capacidad de cambio, menor fuga de iones, mayor seguridad para disminuir riesgos de contaminación de hierro y orgánicos y mucha más resistencia con oxidaciones en comparación a resinas standards.

Una regeneración más completa consiste en un uso más eficiente del regenerante. La compañía estima que, cuando se compara suavización o desmineralización con resinas convencionales, el ahorro en los costos de regeneración es de entre 20 y 50%. Esto es posible sin sacrificar la capacidad operacional de las resinas de intercambio y el incremento de fuga de iones al final del tratamiento.

Fabio Sousa, director regional para América Latina de Resinas Purolite, informa que los periodos de retorno de inversión son más cortos para los sistemas de resinas de intercambio iónico, como fue el caso en la planta de PREPA Aguirre, donde su potencial para aplicaciones es muy diverso.

“La taza del retorno de inversión en los altos precios de las resinas de intercambio iónico se da en pocos meses", afirma. “Después de un corto periodo, todos los ahorros en químicos debidos a las nuevas resinas de intercambio iónico reducen directamente los costos de operación, mientras el impacto del costo de las resina de intercambio iónico debe de ser muy bajo.”

“Los beneficios percibidos en PREPA, a través del uso combinado de la tecnología única de intercambio iónico y el apoyo técnico de su vendedor, son disponibles para todos los usuarios de la planta de desmineralización, teniendo en cuenta el tipo de industria a la a que ellos pertenecen o en dónde se encuentran ubicadas sus plantas.”

Proveedores de resinas de intercambio iónico

Purolite México es parte de Purolite Company, industria americana dedicada a la producción y venta de resinas de intercambio iónico. Purolite México ofrece la más amplia gama de resinas catiónicas, aniónicas, mixtas, selectivas, especiales de alta capacidad, y de grado nuclear, entre otras.

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O bien, haga contacto directo con Purolite México, para obtener mayor información sobre sus resinas de intercambio iónico.