Inhibidores de incrustación

El tratamiento químico del agua de calderas es necesario para evitar o controlar la formación de incrustaciones y depósitos. La formación de incrustaciones y lodo puede causar fallas en la tubería, restringir la circulación, reducir la eficiencia del sistema y poner en riesgo la confiabilidad del sistema de caldera.

Las incrustaciones de calderas son un depósito que se forma directamente en las superficies de transferencia de calor cuando se exceden los límites de solubilidad de un componente y los compuestos resultantes se precipitan sobre las superficies de los tubos. Estos depósitos pueden contener calcio, magnesio, fosfato, hierro y sílice. Cuando el calcio se precipita en forma de carbonato de calcio, forma incrustaciones tenaces en la caldera.

El lodo de las calderas es un depósito que se forma cuando los materiales suspendidos presentes en el agua de la caldera se asientan o adhieren en los tubos y otras superficies calientes. El lodo por lo general consiste en compuestos como hidroxiapatita (también conocida como hidroxil fosfato de calcio) o serpentina (silicato de magnesio). Los óxidos metálicos por lo general son el resultado de la corrosión de condensado, pero muchos también surgen de la corrosión del sistema de agua de reposición o del agua de alimentación. Los óxidos metálicos pueden formar un depósito duro y tenaz en las superficies de los tubos, restringiendo la transferencia de calor. También pueden ser adsorbidos por las partículas de lodo y convertirse en parte de este. Los óxidos metálicos típicamente están constituidos de hierro, pero pueden incluir cobre y otros componentes metálicos.

Los inhibidores de incrustación de calderas y los programas de tratamiento de control de depósitos de ChemTreat están diseñados para prevenir y controlar la cristalización que causa la formación de depósitos, además de dispersar los sólidos y acondicionar el lodo.


Nuestros programas personalizados de control de incrustaciones y deposiciones podrían incluir:

Fosfatos

Los programas de tratamiento con fosfato precipitan la dureza de calcio y magnesio del agua de alimentación de la caldera en la forma de hidroxiapatita y serpentina. Estos compuestos forman lodo, el cual, después de acondicionarse con polímeros, es retirado de la caldera mediante la purga. Cuando se mantiene un exceso considerable de ortofosfato soluble y de alcalinidad de hidróxido libre (cáustica) en el agua de la caldera, la formación de carbonato de calcio puede eliminarse casi por completo. Se añaden dispersantes poliméricos o acondicionadores de lodo con el fosfato para acondicionar el lodo y mejorar su extracción de la caldera. Los inhibidores de incrustación con fosfato de ChemTreat siempre incluyen polímeros, ya sea mezclados en la solución o como suplementos para prevenir la formación de incrustaciones y otros depósitos en las superficies de transferencia de calor. Los programas de tratamiento con fosfato se recomiendan en las siguientes condiciones:

  • Atención y pruebas poco frecuentes por parte del operador
  • Desaireación nula o deficiente del agua de alimentación
  • Se utilizan ablandadores de agua, pero el control dista de ser ideal
  • Se desean bajos costos de tratamiento
  • El diseño de la caldera, la presión operativa y las tasas de producción de vapor son compatibles con las químicas de precipitación

Debe tenerse cuidado cuando se usan inhibidores de incrustación con fosfato en las siguientes condiciones operativas:

  • Altos niveles de hierro (>0,5 ppm) en el agua de alimentación
  • Dureza del agua de alimentación superior a los lineamientos de la ASME (>1,0 ppm)
  • Hay economizadores de agua de alimentación presentes
  • Se requiere una limpieza interna excepcional de la caldera

Polímeros

Los polielectrolitos, comúnmente conocidos como polímeros, se utilizan en casi todos los programas de tratamiento de agua de calderas, ya sea solos o en combinación con otros componentes, como fosfatos o quelantes. En los últimos 30 años, ha evolucionado el uso de químicas totalmente consistentes en polímeros para el agua interna de calderas de baja y mediana presión. Esta evolución ha sido fomentada por el desarrollo de polímeros hidrolíticamente estables, pesos moleculares óptimos, funcionalidad específica para secuestrar la dureza y dispersar óxido e hidróxido de hierro, y la capacidad para analizar con exactitud los residuales de activo de los polímeros. El perfeccionamiento en la química de polímeros, combinados con mejores tecnologías de producción de agua de reposición consistente y de alta calidad para las calderas, han permitido la implementación generalizada de tratamientos totalmente basados en polímeros. El método de todo polímeros, aunque no puede aplicarse en todos los sistemas de calderas, sí tiene ventajas con respecto a los programas con fosfato y quelantes cuando se aplica de modo correcto.

Los polímeros para agua de calderas funcionan como dispersantes y secuestrantes débiles. La química de fosfato trabaja precipitando el calcio, como cualquiera de varios compuestos insolubles de fosfato de calcio. Este material puede depositarse sobre los tubos o en las superficies de los tambores (drums), y su acumulación puede impedir la transferencia de calor en los tubos generadores y causar fallos en estos. Los polímeros pueden usarse en combinación con programas de fosfato para acondicionar los compuestos precipitados, evitar que se acumulen y ayudar en su eliminación de la caldera.

Desafortunadamente, no es posible purgar todos los materiales insolubles de la caldera con una cantidad limitada de purga. Por lo tanto, por lo general se encuentran diversos grados de depósitos en las calderas tratadas con fosfato en las que ha ocurrido incursión de dureza. Muchas plantas consideran indeseable el material insoluble generado por los programas de tratamiento con fosfato. Los quelantes forman compuestos solubles con calcio y magnesio durante las excursiones de dureza, siempre y cuando haya suficiente quelante libre presente. Surgen problemas con las químicas quelantes por la mala estabilidad hidrolítica del EDTA libre, el quelante de uso más común para agua de calderas. La incapacidad para mantener un residual libre puede causar la formación de incrustaciones duras durante estas inestabilidades. Los quelantes pueden ser muy agresivos para el metal de la caldera si se alimentan en exceso o en el lugar incorrecto.

Una química todo polímero puede superar las desventajas de los programas tipo fosfato y de quelantes. Los polímeros secuestran la dureza, formando compuestos solubles. Algunos polímeros disponibles comercialmente se vuelven insolubles al exponerse a condiciones de alta dureza de calcio. Los polímeros también dispersan materiales insolubles. (Los secuestrantes débiles no son agresivos con las metalurgias de las calderas y es posible mantener y medir los residuales libres).

La línea de productos de ChemTreat para agua de calderas incluye fosfato con polímero, quelante con polímero, fosfato con polímero trazados y productos todo polímero. Los polímeros utilizados en estos productos son optimizados para cumplir requerimientos regulatorios, como el peso molecular, la estabilidad hidrolítica térmica y la funcionalidad específica para dispersar y secuestrar. La mayoría de los productos contiene una mezcla de dos polímeros, lo que nos permite incorporar las mejores funcionalidades de los polímeros en un producto específico. Las aplicaciones de polímero se limitan a presiones operativas de caldera inferiores a 900 psig. Los requisitos de dosis son determinados por la presión y temperatura operativas, la calidad del agua de alimentación y la limpieza de la caldera.

Quelantes

La quelación depende del secuestro de iones, en el que químicas como calcio, magnesio y hierro, se unen y mantienen en un estado soluble. Es más fácil obtener calderas más limpias con quelantes que con cualquier otra forma de tratamiento precipitante. Sin embargo, los quelantes tienden a ser más costosos que los programas de fosfato, ya que reaccionan mol con mol. Además, los requisitos de control y pruebas para la quelación son más estrictos y exigentes que para los fosfatos. Los programas de tratamiento con quelantes por lo general tienen las siguientes condiciones:

  • Niveles de oxígeno disuelto inferiores a 25 ppb.
  • Eliminación de calcio y magnesio a menos de 0,5 ppm como carbonato de calcio.
  • Eliminación de sílice y/o alcalinidad del agua de reposición.
  • Los requisitos operativos y de producción de vapor de la planta impiden el uso de un programa de precipitación.
  • El diseño de la caldera impide el uso de un tratamiento con fosfato.

Dado que, en teoría, nunca se logra una quelación completa, ChemTreat incorpora dispersantes poliméricos en todos los programas a base de quelantes, a fin de asistir en la prevención de depósitos de hierro y minerales. Dado que las reacciones quelantes predominantes ocurren en el agua de alimentación de la caldera y no en el agua de la caldera, hay que tener mucho cuidado al seleccionar los puntos de alimentación química apropiados. Los ingenieros de campo de ChemTreat son expertos en aplicar tecnologías quelantes a todo tipo de sistemas de calderas.