¿Está buscando formas de hacer que su sistema de enfriamiento sea más sostenible? A medida que cada vez más industrias buscan formas de mejorar la eficiencia y cumplir con los objetivos ambientales, las prácticas sostenibles de tratamiento del agua han evolucionado para satisfacer la demanda.
Métodos y consideraciones para una refrigeración sostenible
Existen tres caminos principales a considerar al hacer que su sistema de enfriamiento sea más sostenible:
- Aumento de los ciclos de concentración de la torre de enfriamiento (control del pH de la alimentación de ácido)
- Uso de fuentes de agua de aporte alternativas/no convencionales
- Torres de enfriamiento en cascada
Aumento de los ciclos de concentración de la torre de enfriamiento
La Figura 1 muestra que después de seis o siete ciclos de concentración, el potencial de ahorro de agua es pequeño en comparación con el aumento en las concentraciones de contaminantes del agua circulante.
El gráfico de la Figura 1 representa la siguiente ecuación:
Maquillaje = Evaporación + purga
Ablandamiento de zeolita sódica
El ablandamiento de la zeolita sódica es un método para aumentar los ciclos de concentración. La reducción del calcio y el magnesio en el flujo de aporte de la torre de enfriamiento generalmente se traduce en ciclos más altos si los índices de saturación de incrustación relacionados con la dureza son los factores limitantes (LSI, MgSiO3, CPSI). Si otro componente de agua, como cloruro, sílice o conductividad/TDS, es el factor limitante, entonces el ablandamiento de agua puede no conducir a ciclos de concentración más altos.
Para aumentar los ciclos de concentración:
- Elimine la dureza del agua de aporte con suavizantes
- Limitar la formación de incrustaciones de carbonato de calcio
- Reemplazar la dureza por sodio
- La dureza es calcio y magnesio (dureza temporal causada por bicarbonatos de iones de calcio y magnesio)
- El regenerante es sal (cloruro de sodio)
- Intercambio de iones (nada creado o destruido)
El ablandamiento parcial a través del intercambio de iones de zeolita sódica tiene como objetivo reducir:
- La naturaleza agresiva/corrosiva del agua de aporte
- Frecuencia de regeneración y uso de sal
- Concentración de dosis de los componentes del tratamiento activo del inhibidor de corrosión
Se deben considerar los siguientes factores antes del ablandamiento:
- Costo de entrega de sal
- Agua utilizada durante los ciclos de regeneración de resina
- El agua de aporte 100 % suavizada es altamente agresiva para los componentes del sistema de tuberías y torres de enfriamiento de acero con bajo contenido de carbono
- Las alteraciones del suavizador conducirán a una rápida eliminación de sarro si no se detectan inmediatamente, ya que el programa de tratamiento no está diseñado para un alto potencial de eliminación de sarro
Como se mencionó anteriormente, el agua de aporte entrante puede ablandarse parcialmente para mitigar el riesgo de malestar del suavizante. El ablandamiento parcial se puede lograr mezclando válvulas para agregar agua de aporte cruda al efluente de agua 100 % blanda del ablandador. El porcentaje de ablandamiento se determina por las condiciones del sistema y los ciclos de concentración deseados.
Alimentación de ácido
La alimentación de ácido para el control a un pH específico puede mejorar el rendimiento de los inhibidores de corrosión inorgánicos, como el ortofosfato, y mantener sus solubilidades y eficacia general.
Motivos para la alimentación de ácido
- Controlar la incrustación de carbonato de calcio (CaCO3) en enfriamiento industrial
- Controlar la escala de fosfato de calcio (Ca3(PO4)2) (los ciclos pueden aumentar)
- Ayuda a controlar la precipitación de zinc
- Mejorar la eficacia del cloro y el hipoclorito para el control microbiológico
- Mejorar la inhibición de la corrosión con ortofosfato
- La formación de la película de óxido de hierro gamma ortofosfato es más fuerte a un pH de 6,8 a 7,2
La alimentación de ácido puede ser agresiva para varios materiales del sistema porque es altamente densa. Esto puede hacer que ataque el piso de la cuenca de concreto. La dilución del alimento ácido puede ayudar a aliviar estos desafíos.
Beneficios de un sistema de dilución de ácido
- Menor costo al reducir la necesidad de ácido
- Ejecutar a pH alcalino bajo para reducir el requisito de inhibidores de corrosión
- Puede ser necesario alimentar una dosis de inhibidor de incrustaciones ligeramente más alta, pero en concentraciones umbral
- Reducir el potencial corrosivo del agua de enfriamiento circulante
La alimentación de ácido con reducción limitada del pH (rango alcalino bajo) es comparable con el ablandamiento parcial del agua.
Fuentes de agua de maquillaje alternativas/no convencionales para una refrigeración sostenible
El uso de las siguientes fuentes de agua de aporte puede ayudar a mejorar la sostenibilidad de la refrigeración:
- Agua gris (flujos de desechos de procesos en el sitio)
- Permeado de ósmosis inversa (RO)
- Concentrado/rechazo de ósmosis inversa
- Aguas residuales suministradas municipalmente
Posibles beneficios del uso de aguas grises
- Reducir/eliminar la demanda de agua suministrada municipalmente
- Reducir el requisito de descarga de agua gris
- Lograr potencialmente grandes ahorros financieros, proporcionales al tamaño y la carga térmica evaporativa colocada en el sistema de torre de enfriamiento en cuestión
- El PO4 cíclico sirve como inhibidor de corrosión de acero dulce y, si es lo suficientemente alto, puede actuar anódicamente en la función de pasivador en un entorno de pH neutro
- Demostrar una gestión ambiental responsable
El agua gris generalmente contiene un componente PO4 elevado. Esto significa que puede servir como un componente de tratamiento de corrosión de acero dulce cuando se cicla (beneficio). Pero también puede requerir concentraciones de dosis más altas de dispersante cuando se somete a ciclos (exposición).
Posibles desafíos del uso de aguas grises
- Mayor potencial de contaminación relacionada con el fosfato
- Aumento del residuo de dispersante polimérico
- Puede requerir alimentación ácida para el control del pH
- El PO4 cíclico es un posible nutriente microbiano
Posibles beneficios del uso del permeado de ósmosis inversa
- Incorporar agua de aporte en gran parte desprovista de todas las especies iónicas potencialmente perjudiciales
- Eliminar los aniones monovalentes corrosivos (cloruro) y, de manera predeterminada, los iones divalentes como el sulfato
- Permite un ciclo de torre de enfriamiento excepcionalmente alto, lo que reduce significativamente el uso de agua de suministro y la posterior purga (descarga) de la torre de enfriamiento
- Demostrar una gestión ambiental responsable
Posibles desafíos del uso del permeado de ósmosis inversa
- El exceso de fugas del sistema, la desviación de la torre de enfriamiento y las pérdidas de viento pueden contribuir a ciclos elevados de concentración inalcanzables
- Alto costo unitario de agua
- El agua más agresiva requiere residuos de inhibidores de corrosión más altos
Posibles beneficios de usar concentrado de ósmosis inversa (rechazar)
- Evitar posibles costos de descarga/tratamiento de aguas residuales (parcial, ya que aún habrá purga de la torre de enfriamiento)
- Reducir la cantidad de agua de aporte de origen convencional a la torre de enfriamiento (y los costos asociados)
- Se puede mezclar con agua limpia para producir una calidad aceptable del agua de aporte de la torre de enfriamiento
- Demostrar una gestión ambiental responsable
Posibles desafíos del uso del concentrado de ósmosis inversa (rechazar)
- El rechazo de ósmosis inversa puede reducir los ciclos alcanzables de concentración si la cantidad representa un gran porcentaje del requisito total de agua de aporte
- Rechazo de RO suministrado que sirve como agua de aporte generalmente se cicla cuatro veces
- Las tasas de corrosión pueden aumentar significativamente, dependiendo de las concentraciones residuales cicladas de aniones agresivos (cloruro y sulfato)
- El programa de tratamiento de la torre de enfriamiento deberá incorporar concentraciones residuales activas potencialmente más altas de inhibidor(es) de corrosión y dispersantes
Posibles beneficios del uso de aguas residuales municipales
- Probablemente elimina el uso de agua de aporte de origen convencional a la torre de enfriamiento y los costos asociados
- Esta agua generalmente se desinfecta y es de bastante buena calidad en comparación con el agua típica de la ciudad de calidad potable
- Puede contener una concentración residual elevada de PO4, lo que conlleva beneficios similares observados con el agua gris
- Demostrar una gestión ambiental responsable
Posibles desafíos del uso de aguas residuales municipales
- Algunos componentes perjudiciales del agua pueden estar significativamente elevados (conductividad, PO4, cloruro)
- La PO4 alta requiere un aumento de los residuos de dispersantes poliméricos para mantener la solubilidad del fosfato
- Por lo general, se requiere control del pH
- Se requerirá un sistema automatizado de alimentación de ácido, como se analizó anteriormente
- El programa de tratamiento de la torre de enfriamiento deberá incorporar concentraciones residuales activas potencialmente más altas de inhibidor(es) de corrosión y dispersantes, así como la provisión de ácido sulfúrico básico
Torres de enfriamiento en cascada para una mayor sostenibilidad de enfriamiento
Cómo funciona
Un par de torres de enfriamiento se colocan en serie. La primera torre de enfriamiento recibe agua de aporte de la fuente de agua utilizada en la instalación y se somete a un ciclo. La segunda torre de enfriamiento utiliza la purga de la primera torre de enfriamiento como su fuente de agua de aporte. Esto limita el grado de ciclo alcanzable, pero también puede reducir el uso general de agua. La efectividad del proceso puede determinarse por la calidad del agua de aporte utilizada por la primera torre de enfriamiento.
El arrastre de tratamiento es clave en las torres de enfriamiento en cascada. Si los inhibidores permanecen en su forma soluble, siguen siendo utilizables en el programa de tratamiento de la segunda torre.
Es posible que se requieran pequeñas adiciones químicas complementarias, especialmente si se requieren niveles más altos de dispersantes o inhibidores de corrosión. Los biocidas oxidantes normalmente se alimentarán a ambas torres de enfriamiento, y cualquier biocida no oxidante de la primera torre puede usarse en la segunda torre dependiendo de los requisitos de tiempo de contacto que se cumplan.
Resumen de sostenibilidad de enfriamiento
Las torres de enfriamiento ofrecen a las instalaciones diversas técnicas para reducir el uso de fuentes de agua convencionales como maquillaje. Esto puede ayudarle a alcanzar sus metas ambientales.
Las torres de enfriamiento también pueden servir como un medio económico de concentración de sólidos cuando se emplean los medios más efectivos de eliminación de calor del sistema.
Al evaluar su sistema de enfriamiento para las mejoras de sostenibilidad, es importante tener en cuenta los siguientes factores:
- Los datos deben ser el factor impulsor y determinante al evaluar qué opciones implementar para lograr la máxima sostenibilidad y confiabilidad del desempeño
- Una evaluación honesta considerando todos los factores en el costo total de operación y la ecuación de implementación es esencial para lograr los objetivos de sostenibilidad a largo plazo
Al igual que con todas las demás tecnologías, es necesario practicar la diligencia debida al determinar la viabilidad de utilizar métodos. Consulte siempre los manuales y guías de su equipo y comuníquese con el equipo de ChemTreat para obtener ayuda.
