Tratamiento del agua de sistemas de enfriamiento

Tue, Jan 31, 2017 - 15:30

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Conozca los tratamientos que requiere el agua de los sistemas de enfriamiento y evite costosas paradas de mantenimiento

Boletin InnovaCITE N°01/2017

Enero 31, 2017

Tratamiento del agua de sistemas de enfriamiento

El agua de enfriamiento pasa a través de diversos equipos que tienen una característica común: Están diseñados para intercambiar calor de algún medio al agua de enfriamiento.
El enfriamiento es necesario para: Condensar vapor, controlar temperatura y bajar temperatura.  Una vez que el calor ha sido transferido al agua enfriante, posteriormente es retirado por el agua. 
Los sistemas de enfriamiento pueden ser de un solo paso, de recirculación abierta y de recirculación cerrada.  Los más frecuentes y los que se emplean en el sector agroindustrial, son los de recirculación abierta.

Sistemas de Recirculación Abierta

Emplean torres de enfriamiento en la cual una pequeña parte del agua enfriante es evaporada, cediendo calor a la atmósfera y enfriándose el agua remanente. Justamente por ser abiertos están sujetos a problemas como:
  • Corrosión, por continua oxigenación del agua,
  • Depósitos inorgánicos e incrustaciones, por contaminantes que puede traer el aire y también el agua, y
  • Crecimientos biológicos, por desarrollo de bacterias, algas, hongos.

Parámetros Operativos en Sistemas de Enfriamiento

1.    Pérdida por evaporación:

El efecto de enfriamiento se produce por parte del agua que recircula en el sistema.  En la práctica se acepta que por cada 10 grados de diferencia entre la temperatura del agua que ingresa a la torre y la temperatura del agua de la poza, se evapora 1% del agua de recirculación.

2.    Agua de reposición o make up

Reemplaza pérdida por evaporación y pérdidas por purgas.

3.    Ciclos de concentración

Debido a pérdida de agua como vapor y reemplazo de esta por agua que contiene sólidos disueltos, el agua de recirculación es más concentrada que el agua de reposición o make-up.
Los ciclos de concentración indican el número de veces que el agua de reposición se concentra en el sistema de enfriamiento.

4.    Control de purga

Los ciclos de concentración se regulan o controlan con la purga continua (semejante a una caldera). Aumentando la purga se disminuyen ciclos de concentración, disminuyéndola, se aumentan.
La purga generalmente se define como el agua que se pierde por todos los medios, excepto por evaporación.

Objetivos del Tratamiento del Agua de Enfriamiento

Tres son los objetivos:
1.    Controlar la corrosión.
2.    Controlar la formación de depósitos de tipo incrustante y por ensuciamiento.
3.    Controlar el crecimiento de microorganismos.

Control de la corrosión

La corrosión es un serio problema porque aumenta costos de producción por reparaciones, reemplazo de equipos y mantenimiento en general.  Dificulta operación por pérdidas en presión y temperatura, restricciones de flujo, limitaciones del equipo de enfriamiento y paradas no programadas.
La corrosión es un fenómeno electroquímico, en donde está presente un ánodo (donde ocurre la pérdida de metal), y un cátodo, donde se completa el circuito eléctrico.
La corrosión se incrementa cuando el agua tiene mayor contenido de oxígeno, de sólidos disueltos, bajo pH y bajas alcalinidades, incrementos de temperatura, crecimientos microbiológicos, y sólidos suspendidos.
Los inhibidores de corrosión son químicos que se agregan al agua para detener la reacción en el ánodo, en el cátodo o en ambos.

Control de incrustaciones

La formación de incrustaciones y depósitos en general, son críticos en los procesos de enfriamiento porque reducen la transferencia de calor, el flujo de agua a través de los equipos, aumentando el riesgo de formación de más incrustaciones. Son causa de celdas de concentración y/o celdas de aireación, las cuales aceleran la corrosión. Finalmente sirven de soporte para el desarrollo de microorganismos, especialmente del tipo anaeróbico, los cuales son causantes de corrosión.
La incrustaciones son el resultado de precipitaciones de la fase acuosa, debido a que su solubilidad se ha excedido. Las incrustaciones a diferencia de los lodos o suciedades, son duras, densas y sobre todo muy adherentes. Los constituyentes más comunes de las incrustaciones son Carbonato de Calcio, Sulfato de Calcio, Fosfato de Calcio, Sales de Magnesio y Sílice.
La incrustación se incrementa con el aumento del pH, de la temperatura, especialmente para el Carbonato de Calcio y Fosfato Tricálcico, con bajas velocidades del flujo de agua, con la corrosión, con mayor presencia de sólidos suspendidos y de actividad microbiológica.
Las incrustaciones se pueden prevenir de tres formas: 
1. Limitando las concentraciones de especies iónicas críticas, con bajos ciclos de concentración o usando agua blanda como reposición.
2. Bajando la alcalinidad con adición de ácido para destruir carbonatos y bicarbonatos, pero con cuidado porque el agua tiende a ser corrosiva.
3. Aplicando agentes químicos, inhibidores de incrustación.
Los inhibidores químicos actúan por modificación de los cristales, secuestro de iones causantes de la incrustación, y modificación química de la estructura cristalina de la incrustación.

Control microbiológico

El crecimiento excesivo de microorganismos que ingresan al sistema de enfriamiento con el agua de make-up, y polvos que arrastra el viento, constituye un problema muy serio por lo siguiente:
1. Produce ensuciamiento de tipo gelatinoso (slime) que interfiere en la transferencia de calor y flujo de agua.
2. Indirectamente son causa de corrosión ya que los depósitos formados por colonias dan lugar a celdas de concentración o celdas de aireación, y/o interfieren en la formación de películas de inhibidores.
3. Algunos microorganismos son causa directa de corrosión como consecuencia de su proceso metabólico.
Los grupos de microorganismos más comunes en sistemas de agua enfriamiento son las bacterias, las algas y los hongos.
Los hongos al igual que algas y bacterias pueden crear depósitos en sistemas de enfriamiento.
Las algas son organismos que requieren de luz solar para su desarrollo y fabrican su propio alimento por fenómeno de fotosíntesis. Por requerir luz solar, casi siempre se encuentran en el distribuidor de agua de la torre de enfriamiento y superficies húmedas expuestas al aire y sol. Las principales algas encontradas en los sistemas de enfriamiento son Oscillatoria, Chlorococcus y Navícula. Cuando hay crecimientos grandes, se parten cayendo a la poza y luego pasan al sistema de enfriamiento causando problemas.
Las bacterias son quizá las que más problemas causan. Se pueden agrupar en tres clases: aeróbicas formadoras de slime, anaeróbicas corrosivas y depositadoras de hierro.
Dentro de las aeróbicas formadoras de slime tenemos Pseudomona, Legionella, Flavobacterium y Anaerobacter, siendo las de mayor cuidado las dos primeras, la Pseudomona porque en el hombre puede causar infección en las vías respiratorias, pulmones, vías urinarias, y la Legionella porque produce la fiebre de Pontiac, que es una infección leve, y también una infección severa que es la neumonía. Los depósitos de slime se presentan porque el agua tiene suficiente oxígeno para promover el crecimiento.
De las anaeróbicas corrosivas, las Desulfovibrio son la más problemáticas. Están donde existen condiciones anaeróbicas. Son sulfato reductoras y pueden originar fuerte corrosión localizada.
Las bacterias depositadoras de hierro son abundantes en aguas naturales y las más comunes son Gallionella y Sphaerotilus. Ambas usan hierro soluble como fuente de energía convirtiéndolo a óxido insoluble, el cual causa problemas de ensuciamiento, produce celdas de concentración y crea condiciones para el desarrollo de bacterias anaeróbicas.
El control microbiológico es de suma importancia en los sistemas de enfriamiento. La mayoría de los programas químicos de tratamiento en sistemas de enfriamiento, fallan más por carecer de un control microbiológico adecuado, que por otras razones.
Entre los biocidas podemos establecer dos tipos: Oxidantes, como el Cloro el Bromo, el Ozono, etc. y los No Oxidantes, como Aminas Cuaternarias, Isotiazolina, Metilenbistiocianatos, Dibromonitrilopropionamida, etc., todos con una característica de mecanismo y tiempo de acción sobre los microorganismos.

Autor:

Jorge E. Li Paredes
ESPECIALIDADES QUIMICAS S.R.L.
Tlf.: 044-421763 / 949-374504
email: jorge.li@quimtia.com

Contáctenos:

Fredy Chávez Cruzado
CITE agroindustrial Danper
Tlf: 949143853
email: fchavez@danper.com
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