¿QUÉ ES UNA CALDERA?

Una caldera puede describirse como un generador de vapor o como “la combinación de equipos para producir o recuperar calor, junto con aparatos para transferir el calor disponible a un fluido” (según el código ASME)

Existen tres tipo de calderas: Acuotubular (en la cual el agua va por dentro de los tubos ), Pirotubular (en la cual el fuego va por dentro de los tubos). Caldera de Fundición seccional (la caldera se compone de secciones huecas dentro de las cuales circula el agua). Las Calderas son ampliamente empleadas en plantas de proceso como: Medio de calentamiento de fluidos o de aire, vaporización, trazado de vapor, deareación del agua, generadores de vacío, generadores de potencia en turbinas, (medio motriz) limpieza y mantenimiento de equipos de proceso, etc.

Partes integrantes de una caldera

Hogar: Sección que se encuentra en contacto directo con la flama.

Quemadores: Dispositivos en donde se lleva a cabo la comunicación

Los combustibles pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.

Tubos pantallas y sobrecalentador, atemperador y banco generador.

LOS PROBLEMAS MÁS COMUNES ENCONTRADOS EN LAS CALDERAS SON:

A continuación veremos un poco mas a detalle los problemas que se ocasionan dentro de las calderas debido al uso de aguas no acondicionadas o tratadas con forma irregular y la forma es las que activa TA-100 CT en el sistema.

INCRUSTACIÓN:

Reduce la eficiencia en la transferencia de calor.

Aumenta dramáticamente la presión del cabezal.

Aumenta el consumo del combustible.

Debido al sobrecalentamiento de las piezas metálicas los tubos pantalla sufren deformaciones y provoca fallas, pudiendo llegar al caso extremo de provocar una explosión.

Paros in-necesarios por mantenimiento correctivo, lo que conlleva: gastos en mano de obra y en desincrustantes químicos o mecánicos.

INCRUSTACIÓN:

Una caldera libre de incrustación y corrosión proporciona un rendimiento eficiente, lo cual redunda en ahorros en tiempo y dinero en la operación y el mantenimiento de la misma, y por si fuera poco brinda SEGURIDAD.

Los responsables de la incrustación son las sales de calcio y magnesio presente en mayor o menor grado en todas las fuentes del agua.

TA-100 CT en su formulación contiene agentes secuestrantes de dureza, dispersantes de lodos y modificadores del habito cristalino que mediante reacción química convierten dichas sales no adherentes entre sí, ni entre los metales.

Las principales sales de Calcio y Magnesio son:

CORROSION:

La corrosión es debida a bajos valores de pH (inferiores a 11.5), y a la presencia de acidez mineral libre (H SO) y HCl), bióxido de carbono.

Provoca adelgazamiento de las partes metálicas.

Paros innecesarios por mantenimiento correctivo, cambio de fluxes completos.

Forma depósitos aislantes en tuberías

Da mal aspecto al agua del sistema

TA-100 CT en su formulación contiene inhibidores de corrosión que neutralizan los ácidos minerales y el bióxido de carbono, así como estabilizadores de pH.

FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA

La fragilización cáustica es provocada por valores de pH superiores a 12.5 como resultado del alto contenido de sólidos totales disueltos (STD) y/o contaminantes con álcalis.

La única forma de controlar el contenido de STD es mediante purgas intermitentes o continuas, ya sea de nivel o de fondo.

OXIDACIÓN

El fenómeno de oxidación es debido al oxígeno presente en el agua.

TA-100 CT contiene un gendarme el cual mediante reacción química elimina él oxigeno presente convirtiéndolo en un producto inocuo para el sistema.

FORMACIÓN DE LODOS

Si se rompe el equilibrio entre residual de tratamiento y los STD, y el contenido de estos últimos es muy elevado los sólidos comienzan a precipitarse formando lo que se conoce como lodos.

Los lodos pueden formar taponamientos en la tuberías y obstruirlas.

ARRASTRE O VOMITO

Se dice que en la caldera existe arrastre cuando en el condensado existe STD (dureza, cloruros, sulfatos).

El arrastre suele ocurrir cuando el contenido de STD es muy elevado, o cuando el diseño de la salida del vapor de la caldera es incorrecto.

CONTAMINACIÓN DEL VAPOR / CONTAMINACIÓN DEL CONDENSADO

Como se menciono anteriormente es debido al arrastre o vomito de la caldera.

FORMACIÓN DE ESPUMA

Es causada por alto contenido de Bicarbonatos (H CO3), Carbonatos (CO 3), Hidróxidos (OH).

ALTA PRESIÓN EN EL CABEZAL / MALA TRANSFERENCIA DE CALOR

Ocasionadas por incrustación de sales de calcio y magnesio.

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En Químicos Calidad Total somos expertos en productos químicos para sistemas de enfriamiento o calderas y todo proceso relacionado.

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EL ACONDICIONAMIENTO DE AGUAS

Al acondicionar o tratar el agua antes de alimentarla a una caldera estamos inhibiendo su tendencia incrustante y corrosiva.

Existen dos métodos básicos para tratar el agua:

•  Tratamiento externo

Cal carbonato en frío

Cal carbonato en caliente

Cloruro de calcio o sulfato y cal en frío

Coagulación

Sedimentación

Filtración

Ablandamiento o suavización

Aereación / Desaireación

Desmineralización

Absorción

Clarificación, clarifoculación, etc.

La combinación de estos métodos sólo son empleados en plantas en la cuales se procesan enormes cantidades de agua que hacen a los proceso rentables (termoeléctricas y petroquímica básica y secundaria).

•  Tratamiento interno

Es el tratamiento químico del agua dentro de la unidad misma,

Se emplean en procesos donde el volumen de agua a tratar no es muy elevado por lo general en la industria privada, incluyendo hoteles y baños públicos.

TA-100 CT es un tratamiento interno para calderas.

Parámetros a mantener en el agua de una caldera con el uso de TA-100 CT

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS EN EL COMPORTAMIENTO DE LA CALDERA

pH Aunado al residual de tratamiento influye en el control de la corrosión. Un pH elevado repercute en fragilización cáustica y un ph por debajo del mínimo repercute en ataque corrosivos.

Fe La presencia del ION Fe Indica inicio o proceso corrosivo.

DUREZA TOTAL La presencia de dureza indica la falta de tratamiento o la inconstancia en la aplicación del mismo. Y puede repercutir en la formación de incrustación.

ALCALINIDAD Es debida a la presencia de hidroxilos, carbonatos y bicarbonatos, se ve afectada por la cantidad de sólidos totales disueltos.

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS EN EL COMPORTAMIENTO DE LA CALDERA:

BENEFICIOS QUE OFRECE EL USO DE TA-100 CT

•  Controla la alcalinidad del agua asegurando el buen funcionamiento del tratamiento, evitando la fragilización cáustica y los ataques corrosivos.

•  Evita la formación de espuma, por lo que previene la contaminación del vapor y por lo tanto del condensado, así mismo previene incrustación en los alabes del turbogenerador.

•  Secuestra las sales de calcio y de magnesio, evitando la formación de depósitos incrustantes.

•  Elimina él oxigeno disuelto, evitando la oxidación.

•  Neutraliza la acidez reducida por el bióxido de carbono, disminuyendo al mínimo la corrosión en las líneas de vapor.

•  Dispersa las partículas sólidas en suspensión evitando que se adhieran entre sí.

•  Evita la precipitación de sales al lograr mantenerlas como soluciones sobresaturadas.

•  Evita que las partículas sólidas se adhieran a las paredes en contacto con el agua por lo que no se forman depósitos incrustantes de sílice o de fierro .

•  Acondiciona los lodos manteniéndolos en forma fluida evitando apelmazamientos.

•  Modifica el habito cristalino. Cambia el habito y el tamaño del cristal de precipitado de tal manera que se forman masa amorfas no adherentes entre sí, ni a las superficies metálicas.

•  Todos los componentes de TA-100 CT son de origen orgánico por lo que este es 100% BIODEGRADABLE.

•  Al evitar la formación de depósitos incrustantes mantiene en niveles adecuados la presión en el cabezal, y la transferencia del calor.

Mediante ciertas técnicas de análisis podemos determinar el estado del agua en el interior de una caldera, con ello y los datos del sistema podemos determinar la cantidad de tratamiento a emplear para acondicionar el agua.

REACCIONES QUÍMICAS

Para el buen funcionamiento de la caldera debemos cuidar el equilibrio entre 4 parámetros básicos que son:

Dureza total

Sólidos totales disueltos

pH

Residual de Tratamiento

SERVICIOS OFRECIDOS POR QUÍMICOS CALIDAD TOTAL

•  Optimización del proceso de desincrustación, en el caso de que este sea requerido.

•  Recomendación del producto adecuado, en base a la capacidad de su sistema,

•  Recomendación de la dosificación de mantenimiento diario del tratamiento.

•  Control estadístico del proceso para el tratamiento de cada sistema.

•  Implantación de un régimen de purga adecuado para cada sistema.

•  Recolección de muestras.

•  En principio análisis de muestra cada 15 días (correlacionado con su Laboratorio de Control de Calidad), a fin de corregir desviaciones a los parámetros de control, una vez estabilizado el sistema la frecuencia de muestro se abrirá a mensual.

•  Reporte cada vez que una muestra sea tomada.

TA-1 Tanque de alimentación

C-1 Caldera

TC-1 Tanque de condensador

TV-1 Trampa de vapor

B-1 Bomba de alimentación a caldera

VV-1 Válvula de Venteo

VP-1 Válvula de purga de fondos

VN-1 Válvula de purga de nivel.

Si el sistema no cuenta con recipiente de alimentación de tratamiento interno, la adición deberá hacerse a través de la válvula de venteo del taque de condensados.

Las muestras de agua deben tomarse de la purga de fondos o de la purga de nivel, no olvide purgar por lo menos durante 3 segundos antes de tomar la muestra.

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Problemas de combustión en un generador de vapor

Los problemas de ensuciamiento, corrosión y contaminación en una caldera durante la generación de vapor de calidad significan un serio y costoso problema. En forma general y para su estudio se han dividido en la siguiente forma:

Problemas en zona de alta temperatura en generadores de vapor

La corrosión y el ensuciamiento en la región de alta temperatura es consecuencia de los depósitos formados a partir de las impurezas metálicas provenientes del combustible. Estos depósitos son compuestos cuyos puntos de fusión se encuentran próximos a la temperatura del metal de los tubos del generador de vapor.

La composición química de los depósitos es sumamente variada y depende principalmente de la calidad del combustible que se utilice.

Los depósitos extraídos de la zona de alta temperatura están constituidos básicamente de:

Vanadio, azufre, sodio, níquel y fierro.

Durante la combustión el vanadio, cualquier que sea su estado de oxidación, reacciona con el oxígeno y forma óxidos de vanadio. Uno de los compuestos formados es el pentóxido de vanadio (V2O5), cuyo punto de fusión es de 667 grados centígrados. Posteriormente el pentóxido de vanadio se combina con compuestos de sodio, níquel y fierro formados en la combustión para originar compuestos “orto, meta y para” vanadatos de sodio, níquel y fierro de bajos puntos de fusión.

Estos compuestos son los principales causantes de la corrosión. Así también por contener pentóxido de vanadio contribuirán a la formación de SO3 por conversión catalítica.

Problemas en zona de baja temperatura en generadores de vapor

El SO2, SO3, vapor de agua y partículas carbonosas son los principales responsables de la corrosión y ensuciamiento de las canastas de los precalentadores de aire regenerativo.

Durante el proceso de combustión el azufre del combustible es oxidad a SO2 y posteriormente un pequeña fracción se oxida hasta SO3.

El SO3, al combinarse con el vapor de agua de los gases de combustión forma ácido sulfúrico, el cual condensará sobre las superficies metálicas de la zona fría que alcancen la temperatura de punto de rocío o punto de condensación del ácido sulfúrico.

Los mecanismos principales de oxidación de SO2 a SO3 son:

Problemas de emisiones atmosféricas de generadores de vapor

Estos problemas se presentan al tener concentraciones altas en el flujo de gases de combustión de:

•  Partículas no quemadas acídicas

•  Monóxido de carbono

•  Óxidos de nitrógeno

•  Óxidos de azufre y otros

Que afectan directamente al medio ambiente.

Entre los problemas más graves que se originan por las emisiones fuera de la Norma de tales productos está la lluvia ácida.

Grupo Carbono 14 ha desarrollado varios aditivos que disminuyen en forma contundente y económica la problemática que presentan los generadores de vapor por la combustión de aceite residual de baja calidad.

Entre sus productos se encuentran el Amergy y el Carbo, hoy ampliamente utilizados por la Comisión Federal de Electricidad en numerosas plantas y certificados por el Instituto de Investigaciones Eléctricas.

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