En muchos procesos industriales se utilizan calderas, máquinas encargadas de generar vapor al calentar agua mediante un combustible no nuclear o electricidad de resistencia. Siendo tan importante el uso de agua en las calderas, conocer las características de este recurso es fundamental para elegir los equipos de tratamiento de agua que se necesitan para la eliminación de impurezas y arrastrar la materia orgánica, los residuos sedimentados y la corrosión.
¿Por qué es importante el tratamiento de agua para calderas?
El tratamiento del agua utilizada en calderas es importante porque la calidad del vapor generado es directamente proporcional a la calidad del agua de alimentación. Con esto en mente, el acondicionamiento de agua debe cumplir los siguientes objetivos:
- Intercambio de calor continuo
- Protección contra la corrosión
- Producción de vapor de alta calidad
Tipos de tratamientos del agua para calderas
Básicamente, hay dos tipos de tratamiento del agua para calderas, el interno y el externo. El tratamiento externo consiste en eliminar y reducir las impurezas del agua en la parte externa de la caldera, esto cuando hay muchas impurezas como para provocar daños.
Existen varios tratamientos externos para el agua de las calderas: ablandamiento, evaporación, desaireación, contactores de membrana, entre otros que se pueden usar para adaptar el agua de alimentación al sistema.
Por su parte, el tratamiento interno consiste en el acondicionamiento de las impurezas que se encuentran al interior del sistema de la caldera, de modo que se logre una reacción adecuada con la dureza del agua para acondicionar los lodos, eliminar el oxígeno y evitar que se formen espumas.
Con frecuencia, el tratamiento interno se aplica en conjunto con el externo para incrementar su efectividad y mantener la caldera en condiciones óptimas.
Tratamientos externos
Pretratamientos. La caldera se trata mediante evaporación para producir vapor puro, que se condensa y se utiliza para alimentar la caldera, purificar el agua y desairearla
Ablandamiento. El uso de un ablandador de intercambio catiónico ayuda a eliminar los iones minerales del agua al intercambiarlos con otros, que pueden ser materiales naturales o sintéticos. Por ejemplo, los iones de calcio y magnesio se eliminan y reemplazan por iones de sodio. Este es un pretratamiento para reducir el sílice, la alcalinidad y la dureza del agua.
Tratamientos internos
El proceso de acondicionamiento requiere dosis específicas de productos acondicionadores que se agregan al agua, como:
- Fosfatos o polifosfatos que reaccionan con la alcalinidad del agua de la caldera para neutralizar su dureza mediante la formación de fosfato tricálcico, que es un compuesto insoluble que se elimina a través del fondo de la caldera.
- Agentes antiincrustantes. Son dispersantes que aumentan la dispersión de los productos en acondicionamiento; pueden ser naturales (taninos o lignosulfonatos) o sintéticos (poliacrilatos, sulfonatos de poliestireno, copolímeros de acrilato maleico).
- Agentes inhibidores. Fosfatos inorgánicos que actúan como inhibidores de la corrosión.
- Eliminadores de oxígeno. Taninos, hidracina, sulfito de sodio, derivados del ácido ascórbico o de la hidroxilanina que elimina o reducen los óxidos y el oxígeno disuelto, además de pasivar las superficies metálicas.
- Agentes antiespumantes. Es la mezcla de agentes de superficie activa que modifican la tensión superficial del líquido para eliminar las espumas y prevenir que las partículas finas del agua sean transportadas en la corriente de vapor.
Beneficios del tratamiento de agua de calderas
- Los pretratamientos reaccionan con cualquier dureza del agua para prevenir su precipitación en la caldera y que se formen incrustaciones.
- El acondicionamiento de los sólidos suspendidos como el lodo o el óxido de hierro en la caldera, evitando que se adhiera a los metales y acabe oxidándolos.
- Proteger contra la formación de espuma para permitir una concentración controlada de sólidos disueltos y suspendidos en el agua sin que sean arrastrados por las espumas.
- Provocar suficiente alcalinidad en el agua y eliminar el oxígeno para prevenir la corrosión de los metales.
Productos utilizados para tratar el agua
Los productos químicos que se usan para ablandar el agua son fosfatos de sodio, sosa cáustica y ceniza de sodio, los cuales reaccionan con los compuestos de calcio y magnesio presentes en el agua.
El silicato de sodio se usa para reaccionar de forma selectiva con la dureza del magnesio. El bicarbonato de calcio reacciona con la sosa cáustica para formar carbonato de calcio, el cual es insoluble y sale fácilmente de la disolución.
Tratamiento de los lodos dentro de la caldera
Los lodos pueden tratarse mediante dispersión o coagulación. Cuando la cantidad de lodo es muy alta como consecuencia de la dureza en el agua de alimentación, el tratamiento adecuado es la coagulación para formar partículas floculantes que se eliminan mediante purga. Para este procedimiento se usan álcalis, fosfatos y compuestos orgánicos.
Cuando la cantidad de lodo es poca, por una baja dureza del agua, se usa la dispersión mediante la adición de fosfatos, que forman partículas de lodo separadas para mantener dispersas a las partículas de lodo en el agua.
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