- Uso del agua para
enfriamiento
Muchos factores hacen del agua un excelente
refrigerante, tales como:
- Es normalmente abundante
- Es fácilmente utilizable: es de fácil
manejo - Es poco costosa.
- Puede transportar (acarrear) grandes cantidades de
calor por
unidad de volumen. - No se expande ni se comprime significativamente,
dentro de los rangos de temperatura
normalmente usados. - No se descompone.
Se pueden usar como fuentes
de agua de enfriamiento:Agua fresca: Es la fuente principal de agua
de reposición para los sistemas
de agua de enfriamiento. El agua
fresca puede ser: agua superficial (ríos, arroyos,
reservorios) o agua subterránea (agua de pozos poco
profundos o profundos). En general, los suministros de agua
subterránea son más consistentes en
composición y contienen menos materia
suspendida que los suministros de agua superficiales, los
cuales son directamente afectados por las lluvias, erosi6n
y otras condiciones ambientales.Agua de mar y aguas residuales: Debido a
las consideraciones ambientales, al costo
del agua y al agua utilizable, algunas plantas
usan agua de mar y aguas residuales, tratadas en plantas de
efluentes, como fuentes de agua de enfriamiento. Se debe
prestar mucha atención al diseño y tratamiento de los sistemas
de tratamiento de agua de enfriamiento, que usan estas
fuentes de agua para obtener desempeños confiables y
larga vida.- Fuentes de agua de enfriamiento
En general las propiedades químicas
más importantes del agua de enfriamiento
son:Conductividad: Es una medida de la facultad
(habilidad) para conducir la electricidad. En agua de enfriamiento, la
conductividad indica la cantidad de minerales y
gases
disueltos en el agua. La conductividad es medida en
micromhos y puede variar de muy pocas unidades para agua
destilada, a más de 10,000 para el agua
salada.pH: Da una indicación de acidez o
basicidad del agua. La escala
del pH va
del O al 14, donde el cero representa la máxima
acidez y el 14 la máxima basicidad.Alcalinidad: En el agua de enfriamiento dos
formas de alcalinidad juegan un rol clave, ellas son la
alcalinidad de carbonatos (C03=) y la
alcalinidad de bicarbonatos (HC03-)Dureza: Se refiere a la cantidad de
minerales de calcio y magnesio presentes en el agua. La
dureza en agua natural puede variar de unas pocas partes
por millón (ppm) a por encima de 800 ppm. - Principales propiedades del agua de
enfriamientoCada una de las propiedades claves del agua tienen
un impacto directo en los cuatro principales problemas de los sistemas de agua de
enfriamiento: corrosión, incrustaciones,
ensuciamiento y contaminación microbiológica.
Estas propiedades también afectan los programas
de tratamiento diseñados para controlar los
problemas.Conductividad: Los programas de tratamiento
del agua de enfriamiento funcionarán dentro de
rangos específicos de conductividad; el rango
dependerá del diseño del agua de enfriamiento
particular, de las características y del tipo del
programa
químico.PH: El control
de pH es crítico para la mayoría de los
programas de tratamiento de agua de enfriamiento. En
general, cuando el pH esta debajo de los rangos
recomendados la probabilidad de corrosión se
incrementa y cuando el pH esta por encima de los rangos
recomendados, la probabilidad de formación de
incrustaciones se incrementa.La efectividad de muchos biocidas también
depende del pH; en consecuencia pHs altos o bajos pueden
permitir el crecimiento y desarrollo de problemas
microbiológicos.Alcalinidad: La alcalinidad y el pH
están relacionados, ya que un incremento en el pH
indica un incremento de la alcalinidad y viceversa.
Así como el pH, alcalinidad debajo del rango
recomendado incrementa la probabilidad de corrosión;
rangos por encima de lo recomendado incrementa la
probabilidad de formación de incrustaciones. Cuando
existen problemas de corrosión e incrustaciones, el
ensuciamiento también será un
problema.Dureza: Los niveles de dureza están
usualmente asociados con la tendencia del agua de
enfriamiento a formar o no incrustaciones. Los programas
químicos para prevenir incrustaciones pueden
funcionar solamente cuando los niveles de dureza
están dentro del rango especificado. Algunos
programas de control de corrosión requieren de un
cierto nivel de dureza para funcionar correctamente como
inhibidor de corrosión, por lo cual es importante
asegurar que el nivel de dureza no este debajo en aquellos
programas. - Importancia de las principales propiedades del
agua, en los sistemas de agua de enfriamiento - Tipos de sistemas de agua de enfriamiento
más comunes
Existen los siguientes diseños básicos de
sistemas de agua de enfriamiento:
- Sistemas de un solo paso.
- Sistemas de recirculación
abiertos. - Sistemas de recirculación
cerrados.
Sistemas de un sólo paso: El agua de
enfriamiento pasa a través de un equipo de intercambio de
calor solamente una vez. Debido a los grandes volúmenes de
agua de enfriamiento que son usados, la temperatura del agua se
incrementa sólo ligeramente. El contenido mineral del agua
de enfriamiento permanece prácticamente sin cambio al
pasar a través del sistema.
Se usan cuando existe disponibilidad de gran cantidad de
agua y el tratamiento puede ser mínimo y generalmente no
se usa tratamiento.
Sistemas de recirculación abiertos: Se
denominan también sistemas evaporativos y son los
más ampliamente usados en el diseño de enfriamiento
industrial; usan tratamiento químico.
Este sistema consiste de bombas,
intercambiadores de calor y torres de enfriamiento. Las bombas
mantienen el agua circulando a través de los
intercambiadores de calor, donde retiran calor, y de la torre de
enfriamiento donde el calor es liberado del agua a través
de la evaporación. Debido a la evaporación
(disminución del volumen inicial de agua), el agua en los
sistemas de agua de enfriamiento abiertos, sufre un incremento en
su contenido químico.
Sistemas de recirculación cerrados: Usa la
misma agua de enfriamiento repetidamente en un ciclo
continúo. Primero, el agua absorbe calor del fluido del
proceso y
luego lo libera en otro intercambiador de calor. En estos
sistemas no se incluye una torre de enfriamiento evaporativa,
pero si usan un tratamiento químico. Un caso
específico es el sistema de enfriamiento de agua de los
vehículos automotores
Si no se tratan los sistemas de agua de
enfriamiento, proporcionan un ambiente
donde existirán los problemas principales del agua
de enfriamiento, tales como:Corrosión: El agua tiende a
convertir los metales
(tales como el acero
dulce) a su estado
oxidado.Incrustación: Las impurezas del
agua, tales como dureza de calcio y magnesio pueden
precipitar y depositarse, dependiendo de sus
concentraciones y de la temperatura del agua, pH,
alcalinidad y otras características del
agua.Contaminación Microbiológica:
Los sistemas de agua de enfriamiento ofrecen un ambiente
favorable para el crecimiento de microorganismos, los
cuales causan problemas.Ensuciamiento: Los sólidos
suspendidos, tanto de las fuentes externas como internas,
pueden causar depósitos.- Problemas en los sistemas de agua de
enfriamiento - Efectos de los problemas en los sistemas de agua
de enfriamiento
Si no se controlan estos problemas en el agua de
enfriamiento, juntos o por separado, pueden causar:
- Incremento de los costos de
mantenimiento. - Reducción de la eficiencia de
transferencia de calor y grandes pérdidas de
energía - Posible producción de paradas de
planta.
3.
CORROSIÓN
La corrosión es un proceso
electroquímico por el cual los metales procesados,
cómo el acero, cobre y
zinc retornan a su estado natural, cómo compuestos
químicos o minerales. Por ejemplo: el acero dulce
que es el metal más comúnmente usado en
sistemas de agua de enfriamiento, por ser un metal muy
susceptible a la corrosión, en presencia de agua y
oxígeno retornará a su estado
natural de óxido de hierro.La corrosión causa fallas prematuras en los
metales y los productos de la corrosión se
depositan en el sistema y disminuyen tanto la transferencia
de calor cómo el flujo de agua de
enfriamiento.Los niveles de corrosión se expresan
cómo pérdida de metal en mils/año
(mpa): un mils es igual a 0.001 pulgadas (0.0025 cm).En un
sistema de agua de enfriamiento una pérdida
aceptable, por corrosión, puede ser de 10-15
mpa.
- Definición
Para que ocurra corrosión debe existir una
celda de corrosión, consistente en un cátodo,
un ánodo y un electrolito. Los iones
metálicos disueltos en el electrolito (agua) son el
ánodo. Las partículas disueltas, cargadas
eléctricamente (electrones), fluyen a través
del metal a otros puntos (cátodos) donde ocurren
reacciones de consumo
de electrones. Los resultados de esta actividad es la
pérdida de metal y a menudo la formación de
un depósito.Están sujetas a corrosión las
aleaciones de aluminio, cobre y el acero inoxidable, al
igual que el acero dulce (acero con menos de 0.25% de
carbono).En general, aquellos metales se
corroen más lentamente que el acero dulce. Sin
embargo en algunos tipos de agua pueden estar sujetos a
severos ataques localizados (picaduras). También,
algunos gases disueltos como el H2S o
NH3 son frecuentemente más destructivos
para esos metales que para el acero dulce. La
corrosión está en función de las características
del agua, de los metales y del sistema. - Mecanismo de la corrosión
Existen muchos tipos diferentes de
corrosión, pero estos pueden ser caracterizados a
menudo como: ataque general, ataque localizada o picadura:
ataque galvánico y tuberculación.Ataque general: Existe cuando la
pérdida de material esta distribuida uniformemente a
lo largo de la superficie del metal. Las considerables
cantidades de óxido de hierro producido por el
ataque generalizado contribuyen, además, a problemas
de ensuciamiento.Ataque localizado o picadura: Existe cuando
solamente pequeñas áreas del metal se
corroen. La picadura es la forma más seria de
corrosión debido a que la acción está concentrada en un
área pequeña y puede perforar el metal en
corto tiempo.Ataque galvánico: Puede ocurrir
cuando dos metales diferentes están en contacto. El
metal más activo se corroe rápidamente.
Ejemplos comunes en los sistemas de agua son: acero
inoxidable y latón, aluminio y acero, zinc y acero,
y zinc y latón. Si ocurre ataque galvánico,
el metal nombrado en primer término (en cada par de
materiales) es el que se
corroerá.Tuberculación: es el resultado de
varias circunstancias que originan procesos
de corrosión y producen nódulos sobre la
superficie metálica. Los nódulos son
montículos compuestos por varias formas de
óxidos y productos de corrosión laminar. Los
nódulos se presentan en sistemas con tratamiento
inapropiado y pueden desprenderse alojándose en
lugares críticos. - Tipos de ataque por
corrosión - Características del agua que influyen en
la corrosión
Las características del agua, más
importantes, que influyen en la corrosión, son:
• Oxígeno y otros gases disueltos
- Sólidos suspendidos y sólidos
disueltos
• Basicidad o acidez (pH)
• Velocidad
• Temperatura
• Actividad microbiológica.
El oxígeno disuelto en el agua es esencial
para que la reacción catódica tenga lugar y
se produzcan los óxidos de los metales. En presencia
de agua y oxígeno, la naturaleza ataca incansablemente a los
metales convirtiendo los metales en
óxidos.- Oxígeno
Los sólidos suspendidos pueden influenciar
la corrosión por acción erosiva o abrasiva, y
pueden asentarse en la superficie del metal y producir
celdas de corrosión localizada.Los sólidos disueltos pueden afectar la
reacción de corrosión por incremento de la
conductividad eléctrica del agua. A más altas
concentraciones de sólidos disueltos la
conductividad es más alta y la probabilidad de
corrosión es mayor. Los cloruros y sulfatos
disueltos son particularmente corrosivos. - Sólidos suspendidos y sólidos
disueltosEl agua con acidez o ligera basicidad puede
disolver los metales y la película de óxido
que protege la superficie del metal. Mayor basicidad en el
agua favorece la formación de una capa protectora de
óxido. - Acidez o basicidad del agua de
enfriamientoAltas velocidades del agua pueden incrementar la
corrosión por transporte de oxígeno al metal y por
sacar los productos de corrosión a un rate
más rápido. Las altas velocidades
también pueden causar erosión de la superficie
metálica de las películas protectoras y
óxidos. Cuando la velocidad del agua es baja los
depósitos de los sólidos suspendidos pueden
establecer celdas de corrosión localizada, con lo
cual se incrementa el rate de corrosión. - Velocidad del agua de enfriamiento
Debajo de 71 °C, cada 5 – 10 °C de
incremento en la temperatura causa el doble rate de
corrosión; sobre los 71°C los incrementos de
temperaturas adicionales tienen efectos relativamente
pequeños en los rates de corrosión en los
sistemas de agua de enfriamiento. - Temperatura
- Crecimiento
microbiológico
El crecimiento microbiológico promueve la
formación de celdas de corrosión. Además,
los subproductos de algunos organismos, tales como el
ácido sulfhídrico de las bacterias
anaerobias, son corrosivos.
La corrosión puede ser controlada, dentro
de niveles tolerables, mediante un tratamiento efectivo del
sistema:a.-Cuando se diseña un nuevo sistema se
deben escoger materiales resistentes a la corrosión,
para minimizar el efecto de un medio agresivo.b.-Ajustar el pH
c.-Aplicar recubrimientos protectores tales como
pinturas, revestimientos metálicos, brea o plásticos.d.- Protección catódica usando
metales de sacrificio.e.-Añadir inhibidores químicos,
formadores de películas protectoras, que el agua
puede distribuir a través de todas las partes
humedecidas del sistema.- Métodos usados para el control de la
corrosión - Acción de los inhibidores químicos
de corrosión
Los inhibidores químicos de corrosión
reducen o detienen la corrosión por interferencia con los
mecanismos de corrosión, formando una película
protectora sobre la superficie metálica. Los inhibidores
usualmente actúan sobre el cátodo o el
ánodo.
Inhibidores anódicos de
corrosión: Establecen una película protectora
en el ánodo. Aun cuándo estos inhibidores pueden
ser efectivos también pueden ser peligrosos. Si hay
insuficiente cantidad de inhibidor anódico, ocurre
potencial de corrosión en todos los sitios anódicos
no protegidos o insuficientemente protegidos. Esto causa ataques
localizados severos (o picaduras).
Inhibidores principalmente anódicos:
Cromatos, nitritos, ortofosfatos y slicatos
Inhibidores catódicos de corrosión:
Forman una película protectora en el cátodo. Estos
inhibidores reducen la velocidad de corrosión en
proporción directa a la protección del área
catódica.
Inhibidores principalmente catódicos:
Bicarbonatos, polifosfatos y cationes
metálicos
Inhibidores generales de corrosión:
Protegen con una película toda la superficie
metálica, ya sea anódica o
catódica.
Inhibidores Generales:
Aceites solubles y otros productos
orgánicos.
Tipos de sistemas de enfriamiento
El escoger el tipo de tratamiento es básicamente
una materia económica.
En los sistemas de un sólo paso un
gran volumen de agua pasa a través del sistema una sola
vez. La protección puede ser obtenida con relativamente
pocas partes por millón de tratamiento, debido a que el
agua no cambia significativamente en su composición
mientras pasa a través de los equipos.
En un sistema de recirculación
abierta, deben estar presentes mayor cantidad de
productos químicos, debido a que la composición del
agua cambia significativamente debido al proceso de
evaporación. Los constituyentes que pueden causar
corrosión o incrustación son concentrados. Sin
embargo, el tratamiento químico también es
concentrado por evaporaci6n; por eso, después del dosaje
inicial de inhibidores de corrosión, con dosajes moderados
se mantendrá el nivel de tratamiento necesario para estos
sistemas.
En un sistema de recirculación
cerrado, la composición del agua permanece
regularmente constante. Hay pérdidas muy pequeñas
de agua y de tratamiento químico.
El factor más importante en un programa inhibidor
de corrosión efectivo es el control de los inhibidores de
corrosión química en el sistema
de enfriamiento y el control de las características claves
del agua.
4. INCRUSTACIONES
4.1 Definición
Las incrustaciones son un recubrimiento denso de
material predominante inorgánico, formado por la
precipitación química inducida de constituyentes
soluble en el agua, que se vuelven insolubles por aumento de la
temperatura, lo cual causa un exceso en el producto de
solubilidad de algún constituyente del sistema. Las
incrustaciones interfieren con la transferencia de calor y
disminuyen el flujo de agua de enfriamiento.
Las incrustaciones más comunes están
formadas por:
- Carbonato de calcio
- Fosfato de calcio
- Sales de magnesio
- Sílice
4.2 Factores que determinan la formación de
incrustaciones
Los factores que determinan si un agua es formadora de
incrustaciones son:
- Temperatura
- Basicidad o acidez (pH)
- Cantidad presente de materiales formadores de
incrustaciones. - Influencia de otros materiales disueltos, los
cuáles pueden o no ser formadores de
incrustaciones.
Cuando alguno de esos factores cambia, la tendencia
incrustante también cambia. La mayoría de sales
llegan a ser más solubles cuando se incrementa la
temperatura. Sin embargo, algunas sales como el carbonato de
calcio se hacen menos solubles cuando se incrementa la
temperatura. Por eso, el carbonato de calcio causa
depósitos a altas temperaturas.
Un cambio en el pH afecta grandemente la
formación de incrustaciones. Por ejemplo, cuando el pH se
incrementa el carbonato de calcio (el más común de
los constituyentes de incrustaciones en los sistemas de
enfriamiento) decrece en solubilidad y se deposita. Algunos
materiales tales como la sílice (Si02) son menos solubles
a pHs bajos.
Cuando la cantidad de material disuelto en agua y
formadores de incrustaciones excede el punto de
saturación, puede resultar en incrustaciones.
Además otros sólidos disueltos pueden influenciar
la tendencia formadora de incrustaciones.
En general, altos niveles de sólidos disueltos
formadores de incrustaciones presentan las más altas
probabilidades de formación de incrustaciones.
4.3 Control de la formación de
incrustaciones
Las formas básicas de controlar las
incrustaciones, son:
-Limitar la concentración de minerales formadores
de incrustaciones, por control de los ciclos de
concentración o por remoción de los minerales antes
que estos entren al sistema. Los ciclos de concentración
es la relación entre el contenido de un ión en el
agua de purga y su contenido en el agua de
reposición.
-Interferir a los iones potencialmente incrustadores. Se
adiciona un ácido para mantener disueltos los minerales
formadores de incrustaciones, tales como el carbonato de calcio y
prevenir el crecimiento de cristales. La adición de
ácido sulfúrico transforma los bicarbonatos en
sulfatos, previniendo la precipitación como carbonato de
calcio.
-Hacer cambios mecánicos en el sistema para
reducir la probabilidad de formación de incrustaciones. El
incremento del flujo de agua en intercambiadores con grandes
áreas superficiales es un ejemplo de esto.
-Tratamiento con productos químicos
diseñados para prevenir las incrustaciones.
4.4 Tratamientos con inhibidores químicos de
incrustaciones
Los tratamientos con inhibidores químicos de
incrustaciones más usados, son:
Los acondicionadores de incrustaciones: modifican
la estructura del
cristal de las incrustaciones, creando un lodo pesado y
transportable en vez de un cristal duro, que puede continuar
creciendo. Entre los acondicionadores de incrustaciones
tenemos: Ligninas, taninos, compuestos
poliméricos.
Los inhibidores químicos de tratamiento
umbral: previenen la formación de incrustaciones,
manteniendo en solución los minerales formadores de
incrustaciones y no permitiendo que se formen depósitos.
Entre los inhibidores químicos de tratamiento umbral
tenemos: Fosfatos orgánicos, polifosfatos,
compuestos poliméricos.
Al igual que en la corrosión, el control del
programa químico y del sistema de agua de enfriamiento
permite asegurar que la formación de incrustaciones no
llegue a ser un problema.
5.
ENSUCIAMIENTO
5.1 Definición
Ensuciamiento es la acumulación de materiales
sólidos, diferentes de las incrustaciones, que se producen
debido al depósito de partículas que se fijan en
algún punto del sistema, donde la velocidad del agua de
enfriamiento disminuye a un nivel tan bajo, que no es capaz de
arrastrar el material en el flujo. Estos depósitos impiden
la operación del equipo de planta o contribuyen a su
deterioro.
Ejemplos de los materiales más comunes, que
producen ensuciamiento son:
- Polvo y cieno
- Arena
- Productos de corrosión
- Productos orgánicos naturales
- Masas microbiológicas
- Fosfatos de aluminio
- Fosfatos de hierro
5.2 Factores que influyen en el ensuciamiento en un
sistema de agua de enfriamiento.
Los factores más importantes que influyen en el
ensuciamiento en un sistema de agua de enfriamiento
son:
- Características del agua
- Temperatura
- Velocidad del flujo de agua
- Crecimiento microbiológico
- Corrosión
- Contaminación.
5.2.1 Características del agua
El agua destilada no ensucia. Sin embargo la
mayoría de aguas contienen materiales suspendidos y
disueltos que pueden causar un problema significativo de
ensuciamiento bajo ciertas condiciones.
Los materiales afectan en mayor grado cuando es mayor el
tamaño de las partículas y la cantidad de
partículas.
5.2.2 Temperatura
El incremento de temperatura incrementa la tendencia al
ensuciamiento, debido a que las superficies que transfieren calor
están más calientes que el agua de enfriamiento y
aceleran el ensuciamiento.
5.2.3 Velocidad del flujo de agua
A bajas velocidades del flujo de agua (un pie por
segundo o menos) ocurre ensuciamiento debido al asentamiento
natural del material en suspensión. A velocidades del
flujo de agua más altas (dos pies por segundo) puede
ocurrir ensuciamiento, pero usualmente es menos severo. A tres
pies por segundo o más se puede evitar que se depositen
los sólidos suspendidos.
5.2.4 Crecimiento
microbiológico
Los microorganismos pueden formar depósitos en
cualquier superficie. Además las bacterias corrosivas o
depositadoras de hierro causan o utilizan productos de
corrosión los cuales subsecuentemente se depositan como
ensuciantes voluminosos. Todas las colonias
microbiológicas actúan como un lugar colector de
polvo y cieno, causando un depósito de ensuciantes
diversos.
5.2.5 Contaminación del proceso
Los materiales que escapan del lado del proceso del
equipo de intercambio de calor pueden causar serios problemas de
ensuciamiento en varios aspectos:
- Depositándose como productos
insolubles. - Suministrando nutrientes para microorganismos y
causando severos crecimientos
microbiológicos. - Reaccionando con los inhibidores de corrosión
o incrustaciones para formar ensuciamientos
insolubles.
5.3 Control del ensuciamiento
El ensuciamiento puede ser controlado
mecánicamente o por el uso de tratamientos
químicos. El mejor método
depende del tipo de ensuciamiento. El control del ensuciamiento
en un sistema de enfriamiento involucra tres tácticas
principales:
Prevención: Es todo lo que se pueda hacer
para prevenir que los materiales que producen ensuciamiento
entren al sistema de enfriamiento; esto puede requerir cambios
mecánicos o adición de productos químicos
para clarificar el agua de reposición.
Reducción: Se tiende a remover o reducir
el volumen de los materiales que producen ensuciamiento, que
inevitablemente entran al sistema de enfriamiento. Esto puede
involucrar filtraci6n del flujo o limpieza periódica del
estanque de la torre de enfriamiento.
Control de la operación: Es una
acción regular para minimizar los depósitos de los
materiales que producen ensuciamiento en el sistema. Esto puede
incluir la adición de dispersantes químicos y
agitación por aire o retro
lavado de los intercambiadores.
5.4 Inhibidores químicos de
ensuciamiento
Los inhibidores químicos de ensuciamiento
trabajan mediante los dispersantes y los agentes humectantes para
mantener los materiales que producen ensuciamiento en
suspensión, previniendo que ellos se asienten en las
superficies metálicas o ayudando a remover los
depósitos de ensuciamiento que ya se han
formado.
Los dispersantes, por refuerzo de cargas, causan que los
materiales que producen ensuciamiento se repelan unos a otros por
incremento de las cargas eléctricas iguales que
acarrean.
Los agentes humectantes hacen al agua más
penetrante (reducen la tensión superficial), inhiben la
formación de nuevos depósitos y posibilitan la
remoción de los depósitos existentes. Esta
acción mantiene las partículas, en la masa del
flujo de agua y donde pueden ser más fácilmente
removidas del sistema ya sea a través de las purgas o de
filtración.
5.5 Productos químicos usados
Refuerzo de cargas: Polímeros
aniónicos.
Agentes humectantes: Surfactantes
Un control continuo, tanto del programa químico y
mecánico, es el único camino para reducir el
ensuciamiento.
5.6 Efecto de la corrosión en el
ensuciamiento
La corrosión puede formar productos de
corrosión insolubles que migran y se mezclan con desechos
contaminantes del proceso o masas microbiológicas para
agravar el ensuciamiento.
6. CONTAMINACION MICROBIOLOGICA
6.1 Definición
Contaminación microbiológica es el
crecimiento incontrolado de microorganismos, que puede conducir a
la formación de depósitos, los cuales contribuyen
al ensuciamiento, a la corrosión y a la formación
de incrustaciones.
El limo microbiológico es una masa de organismos
microscópicos y productos residuales que se forman sobre
las tuberías y que interfieren con la transferencia
eficiente de calor. Aquellos limos son usualmente caracterizados
por su contextura viscosa y pueden ser animales o
vegetales.
Algunos organismos no crean depósitos de limo y
no promueven la corrosión del metal. La presencia de gran
número de aquellos organismos no perjudiciales sin embargo
indica que hay condiciones ideales para el crecimiento de
organismos perjudiciales.
Tanto las fuentes de agua de reposición, viento e
insectos pueden acarrear microorganismos dentro del sistema de
agua de enfriamiento.
6.2 Factores que contribuyen al crecimiento
microbiológico
Los factores más importantes que contribuyen al
crecimiento microbiológico, son los siguientes:
Nutrientes: por ejemplo, los hidrocarburos
u otra fuente de carbón pueden servir como nutrientes para
los organismos formadores de limo.
Atmósfera: el crecimiento de los
microorganismos depende de la disponibilidad de oxígeno
y/o dióxido de carbono (CO2).
Localización: factores tales como la
cantidad de luz y humedad
afectan significativamente el rate de crecimiento
microbiológico.
Temperatura: los organismos que producen limo
tienden a prosperar entre 4 y 66°C.
El limo puede causar o acelerar el rate de
formación de incrustaciones. El limo puede causar que el
tratamiento químico para incrustaciones sea inefectivo.
Cuando se forman depósitos se reduce la transferencia de
calor. Esto causa posibles paradas y altos costos de
energía.
Además, las masas de limo por sí mismas
son materiales que causan ensuciamiento Ellas proveen excelentes
sitios para que se depositen otros materiales que causan
ensuciamiento. Otros microorganismos y sólidos suspendidos
pueden llegar a ser parte de los depósitos materiales que
causan ensuciamiento. Aunque muchos organismos tienden a morir a
altas temperaturas, los desechos remanentes aún ensucian
las superficies metálicas.
6.3 Áreas afectadas por los
microorganismos
Generalmente los organismos microbiológicos
forman colonias en puntos de baja velocidad del agua, por eso los
intercambiadores de calor están sujetos a
contaminación microbiológica. Similarmente las
torres de enfriamiento están sujetas a ensuciamiento,
tanto en la superficie como en la parte interna.
6.4 Control microbiológico
Los factores de control más importantes
son:
- Tipos y cantidades de organismos
microbiológicos: su concentración será una
indicación de la efectividad del programa de tratamiento
microbiológico. - Signos de problemas microbiológicos tales como
madera
podrida, depósitos de limo y
corrosión. - Características de operación del
sistema, tales como: temperatura, velocidad del flujo de agua y
composición del agua. Tipos de equipos empleados, tales
como: torres de enfriamiento, tanques de rociado, condensadores de caja abierta. - Fuentes de contaminación, tales como:
organismos y nutrientes introducidos al sistema. Aquellos
factores pueden influenciar el crecimiento de organismos que
causan problemas y afectan el tratamiento de control
microbiológico.
Cada sistema debe ser evaluado, tratado y manejado
individualmente.
6.5 Tratamientos
microbiológicos
Los tratamientos microbiológicos son
seleccionados por análisis de muestras representativas de
agua y limo, para determinar los tipos de organismos presentes.
Se escogen los biocidas específicos más
tóxicos a los organismos predominantes y los tratamientos
pueden ser variados si cambia algún factor
importante.
Se usan tres clases generales de tratamientos
microbiológicos:
• Biocidas oxidantes.
• Biocidas no oxidantes.
• Biodispersantes.
6.5.1 Biocidas oxidantes
Los productos químicos denominados biocidas
oxidantes literalmente "queman" cualquier microbio que entre en
contacto directo con ellos. Los biocidas oxidantes más
comunes son: cloro, dióxido de cloro, bromo, ozono y
compuestos órgano clorados de liberación
lenta.
El cloro es un biocida de bajo costo, ampliamente usado
y esta disponible en forma líquida, gaseosa o
sólida. Su efectividad se incrementa cuando se usa en
combinación con biocidas no oxidantes y
biodispersantes.
6.5.2 Biocidas no oxidantes
Son compuestos
orgánicos utilizados para matar microorganismos. Ellos
son efectivos en sistemas de enfriamiento donde el cloro puede no
ser adecuado.
6.5.3 Biodispersantes
Son productos químicos que no matan organismos:
ellos remueven los depósitos microbiológicos, los
cuales luego son sacados del sistema. Ellos también
exponen nuevas capas de limo microbiológico o algas al
ataque de los biocidas oxidantes. Los biodispersantes son una
medida preventiva efectiva debido a que ellos hacen
difícil que los microorganismos ataquen la superficie del
metal para formar depósitos.
7. PRETRATAMIENTO
7.1 Definición
Un pre-tratamiento es la preparación del sistema
de agua de enfriamiento para asegurar que el programa de
tratamiento puede trabajar efectivamente desde la puesta en
marcha.
Los sistemas nuevos o los ya existentes que retornan al
servicio
pueden contener cantidades significativas de material
contaminante. Películas de aceite o
grasa, recubrimientos en general o herrumbre, polvo y arena
siempre permanecen en los sistemas. Estos materiales no son
fallas de construcción, ellos resultan de condiciones
existentes durante la construcción.
En los sistemas fuera de servicio, los depósitos
pueden estar presentes como resultado de incrustaciones,
corrosión, ensuciamiento o contaminación
microbiológica. Si aquellos materiales no son removidos a
través de un pretratamiento efectivo, el programa
químico subsecuente no será efectivo.
7.2 Etapas en la preparación del sistema y la
puesta en marcha
Se deben seguir las siguientes etapas:
- Limpieza del sistema
- Aplicación de productos químicos
especiales para el pretratamiento. - Aplicación de un dosaje inicial alto de
inhibidores de corrosión - Aplicación de inhibidores de corrosión
a niveles de mantenimiento durante la
operación
7.2.1 Limpieza del sistema
Los chorros de agua pueden reducir los contaminantes
pero no en gran extensión. Además el agua no
tratada y la superficie metálica no protegida reaccionan
para formar productos de corrosión adicionales.
Los ácidos
remueven los productos de la corrosión y algunos minerales
contaminantes, pero tienen un efecto pequeño en los
materiales orgánicos. Por una aplicación
inapropiada estos pueden atacar el metal del sistema y causar
severos ataques al metal. Flujos inapropiados de reactivos de
limpieza química, dejarán a la superficie
metálica en un estado altamente reactivo, lo cual hace que
sean especialmente vulnerables a los ataques de
corrosión.
7.2.2 Aplicación de productos químicos
especiales, para el pretratamiento
Los pretratamientos químicos se deben aplicar tan
pronto como sea posible, después de la
construcción. Los pretratamientos químicos pueden
ser aplicados durante o inmediatamente después de la
prueba hidrostática. Mientras más pronto
sea pretratado el sistema después de la
construcción, tendrá una protección mas
completa.
Lo mismo es aplicable a los equipos que han estado fuera
de operación por largo tiempo. El pretratamiento debe
tener lugar tan pronto como sea posible, después que el
mantenimiento necesario ha sido realizado y la unidad este lista
para volver a la operación.
8.MONITOREO Y
CONTROL
8.1 Definición
El monitoreo y control, son pruebas que se
realizan para detectar problemas antes que causen daños
severos.
Para cada programa de tratamiento hay rangos
específicos de concentración química, donde
estos funcionan mejor y proveen la protección deseada. Si
no se controla apropiadamente, cualquier programa químico
puede fallar, conduciendo a: posibles pérdidas de
producción, incremento de los costos de mantenimiento e
incremento del uso de energía.
La selección
de los métodos de
monitoreo deben ajustarse a las características del
sistema.
8.2 Pruebas de monitoreo y control
Para controles diarios del sistema, se utilizan pruebas
simples, tales como: conductividad, pH, alcalinidad, dureza,
cloro y niveles de tratamiento químico. Las pruebas de
control deben ser llevadas a cabo consistentemente y se debe
tomar la acción correctiva sí se encuentran
parámetros fuera de rango. Los controles diarios son el
fundamento de un programa de tratamiento exitoso.
8.3 Sistemas de
control
8.3.1 Sistema automático de control de pH:
es una excelente ayuda para cualquier programa de tratamiento,
donde el control de pH es importante Sin embargo, para una
operación apropiada, estos sistemas necesitan
atención y mantenimiento periódico.
8.3.2 Cupones de corrosión.- Para
establecer las velocidades de corrosión relativas de
diferentes metales en los sistemas de enfriamiento, se pueden
usar pequeñas placas metálicas denominadas cupones
de corrosión. Aquellos cupones preparados y pesados son
colocados en el sistema por 30 días por lo menos, luego
son sacados, limpiados y pesados otra vez La diferencia entre los
pesos antes y después de la exposición
son usados para el cálculo de
la velocidad de corrosión.
8.3.3 Corrater: (Marca registrada
de ROHRBACH CORPORATION) Es un instrumento electrónico que
mide la corrosión y la tendencia a picaduras en el sistema
de enfriamiento. Proporciona una lectura
instantánea y directa de la velocidad de corrosión
del sistema en milésimas de pulgada por año (mpy),
cuando la probeta es insertada dentro del agua de
enfriamiento.
8.3.4 Bastidor de pruebas de corrosión: Se
usan para evaluar la efectividad de los programas de
inhibición de corrosión en superficies de
transferencia no calentadas. Están diseñados para
ser usados con cupones de corrosión o probetas de
corrater.
8.3.5 Monitor de
corrosión: Es una gran ayuda en el examen del desempeño de un programa de agua de
enfriamiento. Una muestra de
tubería de metalurgia
apropiada es circundada por una chaqueta de vidrio para
formar un pequeño intercambiador de calor. El agua del
sistema de enfriamiento fluye entre la tubería y la
chaqueta de vidrio. La superficie metálica de la muestra
puede ser observada en cualquier momento durante el periodo de
prueba. El rate de transferencia de calor puede ser simulado
usando un cartucho calentador y regulando el flujo de agua de
enfriamiento con una válvula de control.
8.3.6 Análisis microbiológico:
Proporciona respuestas de la clase y
cantidad de bacterias presentes en el sistema de enfriamiento.
Los resultados de aquellos análisis indican la efectividad
del programa de control microbiológico.
8.4 Rol del personal de
planta en el control y monitoreo del sistema de agua de
enfriamiento.
El personal de supervisión y operadores de planta deben
conocer la importancia del tratamiento correcto del sistema de
agua de enfriamiento y tener la habilidad para monitorear y
controlar día a día las variables
críticas del agua de enfriamiento. Un primer método
para conseguir un programa de tratamiento exitoso es el entrenamiento de
todo el personal a cargo del sistema de agua de
enfriamiento.
Recopilado por:
Ing. José Puga
Bullón
Ingeniero Químico de la Universidad
Nacional Mayor de San Marcos
Maestría en Ciencias con
mención en Tratamiento de Aguas y Re-uso de Desechos
Facultad Ambiental Universidad Nacional de
Ingeniería
Lima Perú
 Página anterior | Volver al principio del trabajo | Página siguiente  |