ZONAL   AREQUIPA - PUNO                                    U.O.:   Metal MecánicaOCUPACIÓN / ESPECIALIDAD :   MECANICO DE ...
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CÓDIGO:            DENOMINACIÓN DEL PROYECTO:             MECANICO DE MANTENIMIENTO                                       ...
Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos decalcio, magnesio y sodio, las que proporci...
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DESMINERALIZACIÓNEs el paso del agua a través de los materiales de intercambio catiónico y aniónico. Elproceso de intercam...
por la parte superior del tanque y fluye hacia abajo atravesando la cama de resina. Elcontacto íntimo entre el agua y la r...
El agua que ingresa a un tanque de intercambio de iones pasa a través de una camade resina de intercambio de iones. Durant...
Figura: Tanque de Intercambio IónicoLa salmuera para la regeneración de la resina se produce en el tanque de salmuera.La r...
agua ingresa por la parte superior a presión, fluye hacia abajo atravesando la sal  disolviéndola y formando ¡a salmuera q...
Proceso de AblandadoEl agua cruda ingresa por la parte superior delequipo. Estos equipos están destinados a mejorarla cali...
ETAPAS DEL PROCESO DE ABLANDAMIENTO AUTOMÁTICO: 1. Durante una primera fase, el agua atraviesa el lecho de resina, donde p...
evitar que se formen puntos de concentración de tensiones que ataquen al acero.    Las concentraciones de hidróxido se usa...
Su principio se basa en que la solubilidad de un gas en un líquido es directamenteproporcional a la presión parcial del ga...
La cantidad de agua a sacar, para mantener constante la concentración de impurezasen la caldera, viene dada por la expresi...
Purga discontinua                        Purga continua     Generalmente en calderas pirotubulares          Generalmente e...
Nota : Para evitar que la unidad de ablandamiento se malogre es importante realizaun mantenimiento preventivoINSTRUMENTACI...
comprendido entre 0-7) y la alcalinidad (pH entre 7-14). Para ello utilizaremos unmonitor de pH.La conductividad se utiliz...
Regulación del nivel de H2O y del H2O de alimentación en la caldera. La regulaciónpuede llevarse a cabo por un regulador d...
CONSEJOS PARA SU BUEN FUNCIONAMIENTO
Las unidades se deben operar de manera que nunca necesite regeneración dosunidades al mismo tiempo. Las dimensiones varían...
servicio. En los ablandadores manuales las manecillas del medidor se vuelven a    cero al terminar cada ciclo de ablandami...
fase el agua dura entra por la parte superior del tanque, pasa a través de la resma       efectuándose el intercambio y sa...
El último paso en la recopilación de información para nuestro proceso de selección deun suavizador, es obtener el numero d...
consumo de sal, a continuación se muestran los resultados del ejemplo, en donde necesitamos remover 78,200 granos por día ...
•   Verificar los tornillos de anclajes de los motores, bombas y acoples.•   Verificar el estado de todas las trampas de v...
•   Revisión de las válvulas de purga.    TRATAMIENTOS EN LA UNIDAD    IMPUREZA                     TRATAMIENTO           ...
Ficha n° 1: MANTENIMIENTO  1       Control de purga de caldera.                                                   1M  2   ...
- Indicadores de presión: Toda caldera deberá estar provista de uno o másmanómetros, que se conectarán a la cámara de vapo...
- Control de nivel de agua: Los controles de nivel de agua, tienen por objeto controlarque el agua, dentro de la caldera, ...
tratamiento externo del agua de alimentación para evitar la presencia de sólidossuspendidos de naturaleza orgánica, así co...
Al no tener sales el agua de alimentación no se requiere de las frecuentes purgas y laconsiguiente reposición del agua des...
Ablandamiento con calEl ablandamiento con cal se utiliza para ablandar el agua, es decir, eliminar las salesminerales de c...
vapor acudirá al lugar de la soldadura mientras se suelda si no se ha secado       totalmente.   •   Un truco para evitar ...
canilla, o colocamos un sorbete (pajita). El agua correrá sin ruido por estos hasta lapileta en vez de gotear.Perdidas en ...
Lo que puede ocurrir y es muy frecuente, es que el operador no cuente con unlaboratorio de análisis químico de respaldo o ...
El agua de rechazo en las membranas puede tener un uso secundario, como en riego,limpieza de maquinaria y equipo, se puede...
estrecha en el lecho de resina. Estas resinas reciben el nombre de monodispersas y ellecho uniforme.Una resina convenciona...
contenido de agua              %                    42-48capacidad total                min. eq/l            2,0modificaci...
AL FINAL LLEGAMOS A RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS¿Qué se denomina agua dura?Cuando un agua es referida como agua “dur...
Reparacion de la unidad de ablandamiento de agua dura
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  1. 1. ZONAL AREQUIPA - PUNO U.O.: Metal MecánicaOCUPACIÓN / ESPECIALIDAD : MECANICO DE MANTENIMIENTOMÓDULO FORMATIVO:PROYECTO: REPARACIÓN DE LA UNIDAD DE ABLANDAMIENTO DE AGUA DURA
  2. 2. ETAPA DE PLANIFICACIÓN APRENDIZAJE ORIENTADO A LA ACCIÓN MÉTODOS DE PROYECTOS DE ENSEÑANZA / APRENDIZAJEOCUPACIÓN / ESPECIALIDAD:MÓDULO FORMATIVO / CURSO:PROYECTO: REPARACIÓN DE LA UNIDAD DE ABLANDAMIENTO DE AGUA DURANª INTEGRANTES Nª MATRICULA INGRESO 1 2 3 4 5
  3. 3. MÉTODO DE PROYECTOS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE HOJA DE PLANIFICACIÓNPREVENCIÓN DE RECURSOSPara ejecución del proyecto se requiere de recursos, liste lo que necesite1 MATERIALES 2 INSUMOS • Libros • Documentación impresa • Un computador • Hojas 4 INSTRUMENTOS2. HERRAMIENTAS3. MÁQUINAS / ACCESORIOS 6 EQUIPOS • Manómetro de presión de vapor • Manómetro de presión de la alimentación del agua • Manómetro del tiro de hogar • Manómetro de presión de salida del aire del ventilador de tiro forzado • Caudalimetro de vapor • Registrador de CO2 • Termómetro de entrada y salida de calentadores de aire • Termómetro de entrada y salida del vapor de los recalentadores
  4. 4. • Termómetro de H2O de alimentación • Manómetros de presión sobre los pulverizadores. • Equipo de soldadura (lamparillas de soldar o soplete) • Hilo de Estaño Cortado de Tubos o Sierra para Metal • Mordazas de presión • Tenazas • Protector térmico • Lima4. RECURSOS 8 OTROS REQUERIMIENTOS
  5. 5. MÉTODO DE PROYECTOS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJEDESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: REPARACIÓN DE LA UNIDAD DE ABLANDAMIENTO DE AGUA DURADETALLAR CON CLARIDAD LO QUE DEBE OBTENER AL FINALIZAR EL PROYECTO Al finalizar el presente proyecto , estaremos en la capacidad de detectar posibles problemas en launidad de ablandamiento de agua dura, realizar un diagnostico y la posible solución al problema 2DATOS, CROQUIS ESTANDARES, ORIENTACIONES MÍNIMAS PARA EJECUATAR EL PROYECTO INTRODUCCIÓNLa complejidad del control de costos en proyectos de mantenimiento conlleva a la búsqueda de constantes fórmulas, métodos y modelos que permitan lograr la máxima eficiencia y efectividad de los procesos de producción de cualquier organización, dentro de los parámetros o componentes a optimizar en virtud de tener una alta incidencia en el costo y tiempo total aún cuando sea clasificado como parte de un costo operativo.Para la ejecución del presente proyecto de investigación tendremos como finalidad de realizar una lista de los posibles problemas que se pueda producirse en la unidad de ablandamiento de agua dura de los calderos para esto consideraremos la bibliografía de diferentes autores, y plantaremos como objetivo elaborar una guía en donde conste lo más importante para evitar los problemas en la unidad de ablandamientoA tal fin el contenido de este estudio está estructurado por diferentes temas el cual consta de: contenido teórico, operaciones, pasos, seguridad, sugerencias y recomendaciones para la reparación de una unidad de ablandamiento.Para la ejecución del presente trabajo nos dedicaremos a la investigación y recopilación dediferentes fuentes bibliográficas que a continuación pasaremos a detallar •COMPETENCIA / MÓDULO ESTANDARES DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS/INST./RECURSOS
  6. 6. PZA CANT DENOMINACIÓN NORMA/DIMENSIONES MATERIAL OBSERVACIONES OCUPACIÓN / ESPECIALIDAD CÓDIGO DEL PROYECTO nº MECANICO DE MANTENIMIENTO TIEMPO: PAG. ESCALA: SEM:ESQUEMAS / MEDIDAS FUNCIONALES (Referenciales)Para reparar un unidad de ablandamiento es necesario considerar los siete pasos1. Reunir información2. La comprensión del funcionamiento defectuoso3. Identificar cuales parámetros necesitan ser evaluados4. Identificar la fuente del problema5. Corregir/reparar el componente6. Verificar la reparación7. Realizar el análisis de la causa raíz (RCA)Medidas funcionalesSi bien es cierto a fin de proteger la infraestructura de una maquina de caldera expuesta:Adecuado manejo de la maquinaria.Evitar la obstrucción o reducción de las maquinarias y materiales usados.Implementar medidas para evitar gastos innecesarios para la reparación de la unidadProtección de las unidad de ablandamiento realizando mantenimientos preventivosOBSERVACIONES:
  7. 7. CÓDIGO: DENOMINACIÓN DEL PROYECTO: MECANICO DE MANTENIMIENTO FECHA: MÉTODO DE PROYECTOS DE ENSEÑANZA APRENDIZAJE HOJA DE PLANIFICACIÓN PROCESO DE EJECUCIÓN 1 CONTENIDO TEORICO / OPERACIONES / PASOS- SUBPASOS / SEGURIDAD REPARACIÓN DE UNA UNIDAD DE ABLANDAMIENTO DE AGUA MARCO TEÓRICOEl agua se encuentra en la naturaleza, y va acompañada de diversas sales y gases endisolución. Estos elementos son dañinos para el buen funcionamiento de una caldera,por lo que hay que tratar el agua antes de introducirlo en las calderas. Según loselementos que acompañan al agua, podemos considerar dos grandes grupos, que son:- Elementos disueltos, compuestos por minerales finamente divididos, tales como arcillas, restos orgánicos o gases disueltos.- Elementos en suspensión, que aparecen en mayor cantidad en aguas turbulentas que en aguas tranquilas.Es importante destacar los residuos que las industrias vierten a los ríos procedentes dediferentes procesos de producción.Todos estos elementos son perniciosos para las calderas, ya que provocan en ellascorrosiones, incrustaciones, natas y espumas, arrastres , corrosión por tensiones yfragilidad en las calderas o en la maquinaria conectada que use vapor, como losturbogeneradores.Según la concentración de elementos disueltos y elementos en suspensión nospodemos encontrar con diferentes tipos de aguas:Aguas DurasImportante presencia de compuestos de calcio y magnesio, poco solubles, principalesresponsables de la formación de depósitos e incrustaciones.Aguas BlandasSu composición principal está dada por sales minerales de gran solubilidad.Aguas NeutrasComponen su formación una alta concentración de sulfatos y cloruros que no aportanal agua tendencias ácidas o alcalinas, o sea que no alteran sensiblemente el valor depH.Aguas Alcalinas
  8. 8. Las forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos decalcio, magnesio y sodio, las que proporcionan al agua reacción alcalina elevando enconsecuencia el valor del pH presente.METODOS A USARMétodo de cal – sodaEl proceso de ablandamiento con cal – soda (Ca(OH) 2 – Na2CO3) precipita la durezadel agua. En este proceso se llevan a cabo las siguientes reacciones, las cuales sedeben de tener en consideración para estimar las cantidades de cal y soda necesariaspara el ablandamiento.1. CO2 + Ca(OH) 2 → CaCO3 + H2O2. Ca (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 + 2H2O3. Mg (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → CaCO 3 + MgCO3 + 2H2O4. MgCO3 + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + CaCO35. 2NaHCO3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + Na2CO3 + 2H2O6. MgSO4 + Ca(OH) 2 → Mg (OH) 2 + CaSO47. CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4Método de intercambio iónicoEste método es una aplicación de un viejo proceso que desde hace años se ha usadopara suavizar el agua doméstica. El sistema funciona mediante el intercambio deiones de una solución con los iones de carga similar de una resina.Cuando se utiliza el intercambio iónico para recuperar plata el complejo de tiosulfatode plata, de carga negativa, que se encuentra en el agua de lavado o en una mezcla deaguas de lavado residuales, se intercambia con el anión de la resina. A esto se lellama paso de agotamiento, y se realiza haciendo fluir la solución a través de unacolumna que contiene la resina.Se utilizan tres sistemas comunes de intercambio iónico : el intercambio iónicoconvencional, la precipitación in situ y el circuito electrolítico de intercambio iónico(combinación de los dos primeros métodos).Intercambio iónico convencionalLa unidad de intercambio iónico colecta la plata del blanqueador-fijador. Después serelava con tiosulfato de amonio [(NH4) 2S2O3)] y, luego se desplataelectrolíticamente. El efluente que sale de la unidad de desplatado se usa entoncespara la siguiente etapa de relavado.Intercambio iónico con precipitación in situSe utiliza ácido sulfúrico diluido para que la plata se precipite en los trozos de resinacomo sulfuro de plata, en vez de extraerla con un regenerador. La resina puedeusarse en muchos ciclos sin que pierda su capacidad de recuperar plata.Cuando finalmente la pierde (al cabo de seis meses a un año), o cuando la plata esinsuficiente para que la recuperación sea costeable, la resina se envía a un refinadorde plata, que la incinera para extraer el metal.Sistema electrolítico e intercambio iónico combinadosEste método usa un sistema electrolítico para la recuperación primaria, y un sistemade intercambio iónico con precipitación in situ para desplatar aún más el efluente.Bombas de combustibles líquidos
  9. 9. Para hacer circular los combustibles líquidos, entre los depósitos de almacenamientoy los quemadores. es necesario utilizar bombas que lo impulsen a través de lascorrespondientes tuberías.Se deberán usar, preferentemente, bombas de impulsión del fluido por medio deengranajes que ofrecen las siguientes ventajas, respecto de las centrifugas: • Son más robustas • Son más estables y trabajan de modo más uniforme. • El propio combustible, al ser un producto petrolífero, actúa como lubricante de los engranajes, siendo su vida útil más larga. DESCARCA ASPIRACIÓNTIPOS1. INCRUSTACIONESLas incrustaciones reducen la transferencia de calor.EÍ agua de aumentación a las calderas que contiene sólidos disueltos, ingresa alcaldero con el fin de continuar la generación de vapor. Como el vapor esprácticamente agua pura (H2O) y sale continuamente, Los sólidos se quedan dentrodel caldero y se concentran hasta precipitar adheriéndose fuertemente a la superficiemetálica del área de transferencia de calor.Químicamente, la incrustación consiste de compuestos insoiubies de calcio ymagnesio que forma una masa muy dura llamada cauche. A medida que se eleva iapresión en el caldero, el problema de incrustación se agrava, ias sales de carbonatode calcio y sulfato de calcio se hacen menos solubles.La formación de las incrustaciones se controlan por:
  10. 10. • Ablandamiento del agua.- Es un tratamiento externo que reduce o elimina el calcio y magnesio antes que el agua ingrese al caldero.• Tratamiento químico.- Agregando productos químicos como el fosfato trisódico que causan la precipitación de las sales en forma de lodos suaves o hace que permanezcan dispersos en la solución.• Purgas. Removiendo el agua del caldero que contiene una alta concentración de sólidos disueltos y lodos.2. CORROSIÓNLa corrosión en el interior de los calderos puede ocurrir cuando la alcalinidad del aguaes baja (PH<7) o cuando el oxígeno disuelto, dióxido de carbono están presentes enel agua.El ataque de PH bajo se caracteriza por pérdida de metal en una área grande,mientras que el oxígeno y gases corrosivos pueden producirse en una área pequeña. El tratamiento preventivo para evitar este tipo de corrosión se logra; • Controlando et PH dentro de límites específicos (8,5 - 9,5) agregando fosfato trisódico (NALCO 2580). • Neutralizado los gase con la inyección de químicos como la hidrozina (NALCO 28811)3. ARRATREEl arrastre ocurre cuando humedad y sólidos disueltos salen junto con el vapor delcaldero, provocando erosión y recalentamiento en las máquinas consumidoras devapor.Las principales causas del arrastre son las salpicaduras y la espuma. Las salpicadurasse producen cuando ocurren oleadas de agua en la salida del vapor, debido ademandas bruscas de vapor, nivel muy alto del agua.El espumaje es la formación de pequeñas burbujas estables dentro del caldero,produciendo una elevación del nivel de agua, permitiendo salpicaduras y arrastres deimpurezas a los consumidores de vapor.La contribución más fuerte para el arrastre, son los excesivos sólidos disueltos ysuspendidos y la presencia de aceites.Se controla el arrastre realizando las purgas de nivel y de fondo del caldero. CICLO DEL AGUA EN UN CIRCUITO DE CALDERAS
  11. 11. DESMINERALIZACIÓNEs el paso del agua a través de los materiales de intercambio catiónico y aniónico. Elproceso de intercambio catiónico se opera sobre la base del ciclo de hidrógeno. Estoes, el hidrógeno se sustituye por todos los cationes. El intercambiador aniónico operasobre el ciclo hidróxido, que reemplaza el hidróxido por todos los aniones. El efluentefinal de este proceso consta básicamente de iones, hidrógeno e iones hidróxido oaguaABLANDAMIENTOLa cal hidratada ( hidróxido de calcio) reacciona con el bicarbonato cálcico soluble yel bicarbonato de magnesio para formar precipitados insolubles. Esto se refleja en lassiguientes ecuaciones: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 ________2CaCO3 + 2H2O 2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 _________► Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2OPROCESOTanque de Intercambio Iónico (Ablandadores de Agua)El propósito del tanque de intercambio iónico , es ablandar el agua dura. Se dice que elagua es dura cuando acarrea una alta concentración de calcio y magnesio. Perocuando el agua tiene una baja concentración de calcio y magnesio se dice que esblanda. El agua dura produce costras e incrustaciones, las cuales disminuyen lavida y eficiencia de los calderos industriales.Los átomos de calcio y magnesio disueltos en el agua llevan carga positiva. El átomocargado se llama ion. Estos iones cargados positivamente son atraídos, como imanesmicroscópicos, hacia un material sintético llamado resina de intercambio iónico. Losiones de calcio y magnesio intercambian posiciones con los iones de sodio contenidosen la molécula de la resina. Los iones de sodio van hacia la solución en el agua, y losiones de magnesio y calcio llegan a formar parte de la resina. Los iones de sodio sedisuelven en el agua y no crean los problemas que ocasionan los iones de calcio ymagnesio.El tanque de intercambio de iones contiene una pequeña capa de grava en el fondo.El único propósito de la grava es proveer una cama de soporte a la resina deintercambio de iones y evitar que sea arrastrada por el agua. La cama de la resina deintercambio de iones se tiende directamente sobre la cama de grava. El agua ingresa
  12. 12. por la parte superior del tanque y fluye hacia abajo atravesando la cama de resina. Elcontacto íntimo entre el agua y la resina permite que se realice el intercambio iónico.A medida que se siga tratando más y más agua, la resina se saturará con más y másiones de calcio y magnesio. Habrá muy pocos iones de sodio sueltos en la resina parareemplazarlos por iones de calcio y magnesio. La eficacia del ablandadordisminuye. Cuando el agua que pasa a través de la resina empieza a emerger conuna dureza inaceptable mayor a 4 ppm. La resina debe ser regenerada pararestablecer su eficiencia.. La regeneración se cumple regando la resina con unasolución muy fuerte de la I rila sal disuelta produce una alta concentración de ionesde sodio. La alta concentración de sodio ocasiona una reacción inversa a ladescrita anteriormente. La concentración de sodio es lo suficientemente alta parallevar a los iones de calcio y magnesio de regreso a la solución. Una vez más losiones de sodio vuelven a formar parte de las moléculas de la resina. La solución desodio (conteniendo los iones de calcio y magnesio) se enjuaga de la cama de resina ydel tanque. Entonces el tanque de intercambio de iones estará listo para reasumir laoperación.CONSECUENCIAS DEL MAL USO
  13. 13. El agua que ingresa a un tanque de intercambio de iones pasa a través de una camade resina de intercambio de iones. Durante este contacto íntimo con la resina, losiones de calcio y magnesio se extraen del agua. El agua que sale del tanque deintercambio de iones requiere de la adición de dos productos químicos antes deusarse, NALCO 2580 y NALC0 2811.
  14. 14. Figura: Tanque de Intercambio IónicoLa salmuera para la regeneración de la resina se produce en el tanque de salmuera.La regeneración de la resina requiere de cuatro pasos, los cuales son:1.- Ablandamiento; Consiste en una operación normal cuando se está suavizando ei agua.2.- Retro lavado: Durante ef ciclo de contraponiente, el agua fluye rápidamente hacia arriba (en dirección opuesta al flujo normal) a través de la cama de resina para dilatar y aflojar el material y limpiar la acumulación de sedimento, suciedad y otras fuentes de turbiedad.3.- Regeneración: La salmuera del tanque de almacenamiento de salmuera, fluye lentamente a través de la cama de resina. La salmuera extrae los iones de calcio y magnesio de la resina,4.- Enjuague: El agua de lavado fluye a través del lavado de salmuera. Él agua de lavado retira la mayor parte de la salmuera no usada, el cual ahora contiene iones de calcio y magnesio liberados, de la cama. ETAPAS DE LOS ABLANDADORES DE AGUATanque de SalmueraTiene la finalidad de producir salmuera para la regeneración de la resina de losablandadores de agua, cuando esta ya se ha saturado. La Figura muestra el esquemadel tanque de salmuera.El tanque es un recipiente de acero al carbono, que contiene grava en el fondo. Elúnico propósito de la grava es proveer un lecho de soporte a la sal y evitar que éstasea arrastrada por si agua. La sal se hecha directamente sobre el lecho de grava. El
  15. 15. agua ingresa por la parte superior a presión, fluye hacia abajo atravesando la sal disolviéndola y formando ¡a salmuera que se depositará en e! fondo del tanque para que sea utilizada cuando sea necesario la regeneración de la resina. Para determinar la frecuencia de regeneración, Metalurgia realiza pruebas químicas de dureza diaria del agua ablandada. Cuando la dureza del agua ablandada resulte ser mayor a 4 ppm. se debe procederá realizar la regeneración de la resina. La regeneración de la resina es un proceso semtautomático, ya que se tiene que operar manualmente una válvula muftipuerto que se encarga de abrir y cerrar vías en su interior para realizar los pasos de regeneración de la resina. Figura: Esquema del tanque de salmuera (flujos de entrada y salida) Figura; Tanque Equipo de tratamiento de aguaLos ablandadores de agua tienen una amplia gama de aplicación. Desde tratamiento deagua de torres de enfriamiento, calderas, pozo, con altas cargas de carbonatos
  16. 16. Proceso de AblandadoEl agua cruda ingresa por la parte superior delequipo. Estos equipos están destinados a mejorarla calidad del agua por medio de la absorción deiones dobles de difícil disolución(Principalmente Calcio y Magnesio) queproducen el endurecimiento del agua.La absorción es realizada por medio de resinascatiónicas sodicas que adhieren los iones dedifícil disolución y liberan en su lugar ionessimples, que se disuelven con facilidad.El agua tratada pasa por las boquillas hacia lacámara inferior, saliendo posteriormente por elpunto de salida fijo en la parte inferior deltanque. Principio operativo Los ablandadores de agua tienen una estructura especial compuesta por una placa de difusión inferior que separa el manto de resinas en dos cámaras. Sobre la cámara superior están montados unos codos o boquillas especiales tipo troncocónico de polipropileno, modelo E400-700. Esta composición es fundamental para una distribución de flujo homogéneo sobre el manto de resina. La distribución de flujo durante la regeneración es uniforme, lo cual permite la limpieza de resina e impide la formación de “Hendiduras y Canalizaciones.” No hay capa de resina de bajo de los codos o boquillas de regeneración lo que impide una limpieza insuficiente de la resina. La distribución es uniforme por sobre todo el manto de resinas durante la etapa de ablandado, lo que asegura una alta calidad de agua tratada.Proceso de regeneraciónCuando la resina se colmata de iones, se hace fluir una solución salina a través de lasresinas, para su recuperación. El agua de regeneración ingresa a la columna por la parteinferior, pasa por las boquillas, regenera las resinas y expande el manto. Este se eleva demanera uniforme sobre toda la superficie. El exceso de la solución salina es enjuagado yla resina vuelve a estar lista para cumplir su función. Todo el proceso de limpieza serealiza totalmente automático, por medio de las válvulas hidráulicas. Básicamente elproceso de limpieza consta de las siguientes operaciones: Operación normal, enjuaguelento, enjuague y contra lavado.Planta de tratamiento de aguas
  17. 17. ETAPAS DEL PROCESO DE ABLANDAMIENTO AUTOMÁTICO: 1. Durante una primera fase, el agua atraviesa el lecho de resina, donde pierde sus ionesde calcio y magnesio, sustituyéndolos por iones de sodio.2. Cuando la resina esta saturada, se favorece su desbloqueo por una corriente de agua afin de facilitar la regeneración.3. En esta tercera etapa, se hace pasar lentamente la salmuera a través del lecho deresinas, se obtiene una solución salina de sales de calcio y magnesio, y la resina seencuentra nuevamente cargada de sodio.4. En una cuarta etapa, un lavado permite eliminar la salmuera remanente en el lecho ydeja el aparato preparado para un nuevo ciclo.Los equipos automáticos realizan estas operaciones en forma autónoma, calibrando elperiodo entre regeneraciones por tiempo o en forma volumétrica (a través de un meterincorporado). De esta manera se optimiza al máximo el consumo de sal yfuncionamiento del equipo.Los Ablandadores de Agua Automáticos se presentan de simple columna o tipo twin (doble columnas de resina). En este segundo caso, mientras una columna brinda aguaablandada, la otra se regenera De esta manera se asegura una prestación continua las 24hrs. de agua ablandada sin interrupción.VENTAJAS:1. En una sola operación se elimina la totalidad de la dureza ( ve evita la formación deincrustaciones, comúnmente llamado sarro )2. Ausencia de pérdida de carga.3. Ausencia de contaminación.4. Tecnología de primer nivel: "Tratamiento Limpio".5. Reduce importantes costos de operación y disposición.6. Producción de sistemas automatizados, mediciones más controladas y confiables,espacios reducidos, flujos y calidades constantes.PRUEBAS QUÍMICAS PARA DETERMINAR EL TRATAMIENTO DEL AGUAEN CALDERASExiste un número mínimo de pruebas químicas predeterminadas para calderas de altapresión. Dicho número depende de la relación del agua de aportación al condensado,que se usa para elaborar el agua de alimentación de la caldera, así como para determinarel tratamiento a seguir para la conservación de la caldera. Por citas algunas: • Prueba de acidez o alcalinidad: Se usa para controlar la corrosión y la incrustación, y que se determina usando los valores obtenidos al calcular la cantidad de álcali a añadir a un agua bruta ácida, o la cantidad de cal y sosa que se necesita en un desendurecedor de cal y sosa. • Prueba de dureza, calcio y magnesio: Una medida de calcio y magnesio es una medida de la dureza del agua bruta y blanda. La dureza provoca incrustaciones en una caldera, y los valores que se obtienen de calcio y magnesio pueden usarse para determinar la cantidad de sosa y cal que se necesita añadir a un agua de calderas para poder controlar las incrustaciones. • Prueba del hidróxido: La cantidad de hidróxido en el agua de caldera se usa para controlar la corrosión, fragilidad, arrastres o indirectamente, el control de las incrustaciones. El hidróxido debe mantenerse a un nivel suficientemente bajo para que el arrastre no tenga lugar como formación de espumas y, además, para
  18. 18. evitar que se formen puntos de concentración de tensiones que ataquen al acero. Las concentraciones de hidróxido se usan también para convertir la dureza que podría formar una incrustación en lodos que pueden purgarse fuera de la caldera.• Prueba del fosfato: La concentración de fosfatos se controla para producir incrustaciones solubles que se puedan purgar fuera de la caldera. La concentración de fosfatos se mantiene de tal modo que no se permite que haya hidróxido libre que provoque fragilidad.• Prueba del sulfito: La concentración del sulfito, si está ligeramente en exceso, se combinará con oxígeno que exista en disolución en el agua, y así se evitará una corrosión. El tratamiento de sulfito no es recomendable para calderas cuyas presiones en calderín sean superiores a 1600 psig (112 kg/ cm2 ), porque las reacciones químicas pueden ser peligrosa a presiones más elevadas.• Prueba del hierro: Esta prueba se usa para determinar si el retorno del agua condensada presenta un exceso de óxido de hierro o herrumbre procedente de las tuberías próximas o de la maquinaría. El término erosión por partículas sólidas se ha utilizado porque la mayoría del hierro está en forma de partículas, y no disuelto en el agua. Los filtros de membrana se usan para tener una aproximación de la concentración del agua. Figura : Esquema de inyección de Químicos de Calderos PirotubularesTRATAMIENTO INTERNO DEL AGUASe realiza sobre el agua dentro de la caldera y sobre el condensado de retorno,usando productos químicos que reaccionan con los indeseables de! agua. Estetratamiento interno es un complemento del tratamiento externo y maneja impurezas ocontaminantes que entran a la caldera.El grado de de concentración de impurezas depende de las clases de tratamientoexterno aplicado y se mide generalmente según los siguientes parámetros: pH,alcalinidad, dureza, sílice, cloruros, C02 y oxigeno.El tratamiento interno puede realizarse de dos formas: mediante la desgasificaciónDESGASIFICACIÓNBásicamente, existen dos procedimientos para desgasificar el agua de calderas:desgasificación térmica y química.DESGASIFICACIÓN TÉRMICA
  19. 19. Su principio se basa en que la solubilidad de un gas en un líquido es directamenteproporcional a la presión parcial del gas en contacto con la superficie de ese líquido ydisminuye al aumentar la temperatura. Además, se ha demostrado experimentalmenteque la eliminación de los gases disueltos no condensables mejora cuando el liquidose agita en contacto íntimo con burbujas o corriente de otro gas.Los gases no condensables (C02 y oxígeno) deben ser eliminados en undesgasificador térmico, el cual tiene las siguientes funciones:Calentar el agua de alimentación a una temperatura lo más alta posible, por Ejemploa la que corresponde a la presión del vapor.Agitar fuertemente e! agua calentada con vapor libre de gases que arrastre totalmenteel oxígeno y el C02.Mantener lo más baja posible la presión parcial del oxigeno y del C02 en el interiordel desgasificador.Extraer en continuo el oxígeno y el C02 de su interior.Realizar estos procesos independientemente de las fluctuaciones de carga y de lasvariaciones de oxígeno disuelto Desgasificador térmicoDESGASIFICACIÓN QUÍMICACualquier funcionamiento defectuoso de la desgasificación térmica origina nivelessuperiores de oxígeno disuelto. La adición de un agente químico reductor es unapráctica aceptada para la reducción del oxígeno residual; dicho agente actúa como unaseguridad en caso de una mala función del desgasificador.Las sustancias más utilizadas para realizar esta función son:a. Sulfito sódico (NaS03)b. HidracinaSuiflto sódico. Se utiliza habitualmente en calderas de baja y media presión. Debeevitarse su empleo en calderas de alta presión debido a que la adición de suifltosódico incrementa la concentración de sales en eí interior de la caldera.Htdracina. Se recomienda para su utilización en calderas de alta presión.RECUPERACIÓN DE CONDENSADOSEs la operación mediante la cual se recupera el agua condensada una vez que elvapor ha cedido su calor al proceso,Este agua recuperada es agua sin sales disueltas y aún caliente, por lo que resultamuy conveniente enviaría de nuevo a la caldera pasándola previamente por eldesgasificadosRÉGIMEN DE PURGAS. TIPOS DE PURGASi en una caldera de vapor se introducen con el agua de alimentación sales disueítasy se saca solamente vapor (agua pura), las impurezas se irán quedando en el interior.Para extraerlas, la caldera dispone de una válvula de purga discontinua situada en laparte inferior
  20. 20. La cantidad de agua a sacar, para mantener constante la concentración de impurezasen la caldera, viene dada por la expresión:donde:Qp caudal de purgas a efectuar (litros / hora)Ce concentración de impurezas del agua de entrada (gramos/litro)Cp concentración de las impurezas del agua de purgaV producción de la caldera (kilogramos vapor/hora)Conociendo e! caudal de purga y las características de la válvula instalada, se puedecalcular fácilmente eí tiempo que ha de permanecer abierta la válvula para que salgaeste caudal.Otra manera de calcular el porcentaje de purgas es la siguiente. Cuando observamoslos gráficos de abajo, verificamos que mientras que en ia descarga el valor medio deSTD se mantenga distante del valor máximo admitido, en la descarga automática esevalor se encontrará muy próximo del máximo.Como alternativa a la purga discontinua (vista anteriormente), está la purga continua(ver figura).En este caso se está sacando agua de la caldera constantemente, a través de unaválvula de control situada en ía parte inferior, para que la salinidad del agua sea lacorrecta.
  21. 21. Purga discontinua Purga continua Generalmente en calderas pirotubulares Generalmente en calderas acuotubularesAl descomprimir el agua que se extrae de la purga continua, se obtiene un vapor abaja presión y alta temperatura, sin coste adicional de energía (vapor flash), quegeneralmente se emplea en mantener las condiciones correctas en ei desgasificador.Una deficiente purga de las calderas puede supones favorecer notablemente lacorrosión en la estructura, con la consiguiente pérdida de resistencia mecánica delmaterial.EFECTOS PRODUCIDOS POR LAS IMPUREZAS DEL AGUALas impurezas del agua pueden ser la causa de los siguientes efectos perjudicialespara la caldera y el funcionamiento de la central térmica: 1.- Reducción de la cantidad de calor transmitido debida a la formación de incrustaciones sobre las superficies de caldeo. 2.- Averías en los tubos y planchas, producidas por la disminución de la cantidad de calor transmitido a través de ellos. 3.- Corrosión y fragilidad del acero en la caldera. 4.- Mal funcionamiento, formación de espumas y arrastres de agua en cantidad por el vapor. 5.- Perdidas caloríficas debidas a frecuentes purgados. 6.- Mal rendimiento de los equipos que utilizan el vapor, a causa de que este sea sucio. A continuación, mostramos los efectos provocados por las corrosiones e incrustaciones en las calderas:
  22. 22. Nota : Para evitar que la unidad de ablandamiento se malogre es importante realizaun mantenimiento preventivoINSTRUMENTACION ASMEComo en todos los campos técnicos, las calderas también están regidas por uncódigo, el código ASME, para ver mejorada una instalación, recomienda el uso deunos instrumentos que permitan a un operario especializado leer y entender lo queesta ocurriendo en nuestra calderaEntre estos instrumentos recomienda:• Manómetro de presión de vapor• Manómetro de presión de la alimentación del agua• Manómetro del tiro de hogar• Manómetro de presión de salida del aire del ventilador de tiro forzado• Caudalimetro de vapor• Registrador de CO2• Termómetro de entrada y salida de calentadores de aire• Termómetro de entrada y salida del vapor de los recalentadores• Termómetro de H2O de alimentación• Manómetros de presión sobre los pulverizadores.Además de esto, si se trata de una caldera grande se debería de incluir un aparatocapaz de realizar el análisis de los gases para así obtener el rendimiento de lacombustión.Por lo tanto, la implantación de microprocesadores (chips) ofrece como ventajas:• Ponerse en marcha-parada mas rápidamente• Detectar el mal funcionamiento• Realizar un ajuste mas cerrado de los limites de trabajo y por lo tanto aumentar el rendimiento• Mejorar las relaciones aire/combustibleEntre los distintos parámetros que se pueden medir esta el pH,conductividad,O2disuelto en H2O, sílice, Na+... con el fin de controlar la calidad del H2O de la caldera.El pH, mide la concentración de iones hidrógeno (H+), relacionada con la acidez (pH
  23. 23. comprendido entre 0-7) y la alcalinidad (pH entre 7-14). Para ello utilizaremos unmonitor de pH.La conductividad se utiliza para detectar el contenido de sólidos o sales en unadisolución o H2O de caldera, y el siguiente instrumento se basa en determinar lacorriente eléctrica a través de los puntos y relacionarlas con el contenido de sólidos osales.ELEMENTOS DE MEDICIONComo se ha venido comentando hasta ahora, hay una clara necesidad de mantenerunas medidas constantes para establecer un correcto control sobre nuestra caldera.Serán los termostatos y los presostatos los encargados de realizar las mediciones ylos que en caso de llegar a un punto límite o critico para nuestra caldera la que hagaque distintos elementos, como válvulas de seguridad, u otros elementos cesen orealicen su actividad para eliminar la situación crítica en nuestra caldera.NIVEL DE AGUAEl nivel de agua de la caldera será indicado con columnas de agua, con niveles decristal o con grifos manómetros. Es importante mantener un nivel óptimo de H2O ysino en caso contrario se debe de disponer de dispositivos que corte el combustible ydemás medidas de seguridad
  24. 24. Regulación del nivel de H2O y del H2O de alimentación en la caldera. La regulaciónpuede llevarse a cabo por un regulador de alimentación del agua.Los controladores más modernos pueden ser por válvulas que dependen de sensores ocomo en los casos de calderas más viejas estar equipadas con registradores de aguade alimentación que pueden ser de tres tipos:S Regulador mecánico-termostáticoS Fluido termostáticoS Flotador o boyaEn la siguiente figura vemos que el dispositivo, conocido como “Copes” es de tipomecánico-termostático. Se caracteriza por ser un dispositivo muy sensible a lavariación del nivel de aguaEste otro dispositivo, el regulador Bailey es del tipo termostático hidráulico. Este estarodeado de una camisa que es capaz de disipar calor rápidamenteY el regulador Stets, representa al tercer tipo, flotador o boya, en él el flotador sube ybaja con el nivel de agua de la caldera a través de un sistema de bielas y palancas, quesube y controla la posición de la válvula de alimentación
  25. 25. CONSEJOS PARA SU BUEN FUNCIONAMIENTO
  26. 26. Las unidades se deben operar de manera que nunca necesite regeneración dosunidades al mismo tiempo. Las dimensiones varían dependiendo del volumen deagua a tratar y de su dureza, ya que con estos datos es fácil obtener el volumen dezeolita necesario, y por el tamaño del tanque.Los ablandadores a presión son tanques metálicos cilíndricos verticales o en algunoscasos horizontales, cuya altura es por lo general dos o tres veces su diámetro, y suselementos constituyentes son los siguientes:Coraza: consiste de un cilindro metálico con tapas abombadas a un radio igual aldiámetro del ablandador, construido de placas metálicas de espesor suficiente para lapresión a la que se somete. El diámetro en las unidades verticales varía entre 1.65 y10 pies y la altura depende del volumen necesario de zeolita. Los tanqueshorizontales se construyen cuando el espacio vertical es limitado, y pueden tenerhasta 25 pies de longitud y de 7.9 a 11.8 pies de diámetro.Sistema colector se encuentra colocado en la parte inferior o fondo del ablandador, ysirve para extraer el agua blanda durante el ciclo de ablandamiento, distribuir el aguade retrolavado, eliminar la sal y los lavados. Durante el ablandamiento este sistemadebe recolectar uniformemente toda el agua que pase por el lecho, y durante elretrolavado distribuye perfectamente el agua, de manera que ésta fluyauniformemente hacia arriba. Debe construirse de materiales resistentes a la corrosióndebido a la acción corrosiva de la salmuera y del agua con dureza cero. La prácticacomún ha sido usar un tubo múltiple central con ramales roscados a él en ángulorecto y espaciados a igual distancia sobre el piso del tanque.Grava y Arena: sobre los sistemas colectores se colocan capas de grava graduada(gruesa abajo y fina arriba) seguida, usualmente, de una capa de arena gruesatodo lo cual sirve como soporte al intercambiador. El espesor del lecho de soportevaría según el diseño del tanque, tamaño de las unidades y otros factores, ygeneralmente tiene entre 11.8 y 23.62 pulgadas.• Lecho de zeolita intercambiadora: se encuentra colocado sobre la capa de arena o grava fina. A medida que el lecho se clasifica hidráulicamente en las operaciones de retrolavado, las partículas mayores se van al fondo y las más finas quedan en la superficie, lo que asegura una perfecta distribución del agua a través del intercambiador. Sobre el lecho del intercambiador hay un espacio libre, lo suficientemente grande para absorber la expansión de la resma durante la operación de retrolavado. Este espacio de expansión se expresa como porcentaje del espesor del lecho, y varía con los diferentes tipos de intercambiadores: zeolitas naturales 25%; zeolitas sintéticas 33%; resinas de alta capacidad y de tipo carbonáceo 75%.• Colector del agua de lavado: en la parte superior del recipiente y un poco abajo de la parte recta de la coraza, hay un colector de agua de lavado, que sirve durante las operaciones de ablandamiento y de lavado para introducir y distribuir el agua que entra, y durante el retrolavado para colectar el agua y conducirla a las líneas de salida.• Sistema de distribución de salmuera: el sistema distribuidor de salmuera está a poca distancia sobre la superficie del lecho de zeolita, y sirve para introducir y distribuir la salmuera diluida sobre el lecho, de manera que todo el intercambiador entre en contacto con ella.• Medidores: se emplea un medidor de agua colocado en la línea de salida de agua blanda. En los ablandadores automáticos el medidor está equipado con contactos eléctricos que inician automáticamente el ciclo de regeneración y lo vuelven al
  27. 27. servicio. En los ablandadores manuales las manecillas del medidor se vuelven a cero al terminar cada ciclo de ablandamiento; cuando llega a pasar una cantidad determinada de agua hacen contacto eléctrico que suena una campana indicando que hay necesidad de regenerar el lecho. Válvulas de control: la regulación de los ablandadores se lleva a cabo por válvulas operadas manualmente, automáticas o semiautomáticas.En la operación de un ablandador podemos distinguir cuatro etapas o fases biendefinidas que son:1. Retrolavado: Un ablandador funcionando con la corriente de agua de arriba hacia abajo, además de efectuar el intercambio iónico, trabaja también como un eficiente filtro, eliminando turbidez y materias suspendidas en el agua dura: estas materias extrañas acumuladas en la resma, deber ser removidas para obtener un funcionamiento eficiente. Un buen lavado en sentido contrario o retrolavado, de abajo hacia arriba, pasando por el lecho, removerá todas las impurezas y limpiará la resma. La resina por la acción del retrolavado, se expande en el espacio libre superior del tanque y revuelta violentamente por la comente ascendente del agua producirá una acción abrasiva entre sus partículas removiendo las materias extrañas y dejando limpia la zeolita. La corriente de agua debe ser apropiada para permitir un bien lavado ya que presiones bajas no realizan una buena remoción de las impurezas, en cambio presiones muy altas producirán una gran turbulencia que podría ocasionar arrastre de la zeolita. La duración de la fase de retrolavado pude ser de unos 5 minutos, tiempo suficiente par que se efectúe la eliminación de impurezas y salga agua limpia.2. Regeneración: Basándonos en que la acción intercambiadora de iones de la zeolita tiene la gran propiedad de ser reversible, la resma agotada puede ser regenerada a su capacidad evaluada por medio de una solución fuerte de salmuera de cloruro de sodio (sal común), haciéndola pasar a través del lecho de zeolita cargado como está de calcio y magnesio. El sodio de la salmuera entra en la resma desalojando el calcio y el magnesio, los cuales son arrastrados por la salmuera y el agua de enjuague, para dejarla nuevamente con su capacidad intercambiadora inicial. La salmuera, preparada en un tanque aparte, entra al ablandador por la parte superior, cubriendo completamente la resma para su regeneración, y sale por la parte inferior del tanque hacia la tubería de drenaje. Sin embargo, es necesario usar un exceso de sal para poder efectuar la regeneración debido a la mayor afinidad de los intercambiadores por el calcio y magnesio que por el sodio. Los factores que influyen en el consumo de sal durante la regeneración depende del tipo de material de intercambio de sal en el lecho. El tiempo de esta fase depende del que requiera la salmuera para pasar al suavizador, cubrir toda la resma y salir por la parte inferior.3. Enjuague: Una vez que ha entrado al suavizador toda la salmuera necesaria, o el peso especificado de sal de acuerdo con la cantidad de zeolita, se debe proceder a hacer el enjuague con agua corriente par remover toda la salmuera que ha dentro del ablandador. Este enjuague debe continuar hasta que haya sido eliminada toda la salmuera y el agua esté saliendo prácticamente con una dureza cero. En esta fase el agua entra por la parte superior del tanque, pasa a través de la zeolita y capas de soporte arrastrando la salmuera y sale por la parte inferior hacia la tubería de drenaje. La duración del enjuague es de unos 30 minutos.4. Servicio: Una vez que el ablandador ha sido regenerado por medio de las tres fases anteriores, y la zeolita ya limpia ha vuelto a su capacidad inicial evaluada, está en condiciones de ponerlo en servicio para efectuar la suavización. En esta
  28. 28. fase el agua dura entra por la parte superior del tanque, pasa a través de la resma efectuándose el intercambio y sale por la parte inferior hacia un tanque de almacenamiento o directamente a la red de distribución para alimentar los equipos. La duración de la fase de servicio o suavización se puede determinar y controlar fácilmente mediante un contador de flujo, ya que conociendo la dureza del agua a tratar y la capacidad intercambiadora del equipo, se determina la cantidad de galones de agua blanda que pueden producirse, y cuando debe suspenderse el servicio para proceder a la regeneración de la resina. En la instalación de un equipo de suavización a base de resma zeolita, existen diferentes formas que dependen primordialmente de los métodos empleados por el fabricante, pero en general podemos distinguir tres sistemas que varían según la forma de operación y el suministro de la salmuera. 1. Automático, donde la válvula múltiple es accionada eléctricamente, y regulada según un circuito previamente calculado en base a la capacidad y la dureza del agua, siendo el suministro de la salmuera por succión. Son los más prácticos ya que no requieren la operación manual constante y su control se limita simplemente al suministro de sal para la preparación de la salmuera y análisis periódicos del agua para cualquier corrección que sea necesaria. 2. Semiautomático, donde se emplea una válvula múltiple accionada manualmente, con suministro de salmuera por succión a través de dicha válvula. Son los más corrientemente usados por lo sencillo de su operación y su fácil instalación, además de que se reduce gradualmente el riesgo de una operación fuera del lugar en cualquiera de las fases del ciclo. 3. Manual, que emplea diferentes válvulas individuales, las cuales según se operen permiten efectuar las diferentes fases del ciclo completo. El suministro de la salmuera puede ser por medio de tanques a presión, por inyección o por gravedad. Este sistema requiere un cuidado especial en la operación. 4. Por las diferentes válvulas que hay que maniobrar, ya que un descuido, puede ocasionar la realización de una fase diferente a la deseada. En este sistema a su vez existen varias formas de instalación según la colocación de las válvulas y el método de suministrar la salmuere. Es conveniente durante la instalación colocar las uniones necesarias para permitir no solo el montaje de la tubería, sino también cualquier reparación necesaria.Cálculo de un suavizadorEl procedimiento para seleccionar un suavizador adecuado para la alimentación delagua a la caldera, muchas consideraciones deben de ser revisadas. De entrada y esbásico obtener un análisis del agua, los caballos de vapor de la caldera y la informaciónpertinente sobre la recuperación de vapor en condensados. Cada una de estas áreasdeberá de ser calculada antes de comenzar el proceso de selección del suavizador.El orden para seleccionar un suavizador de agua, comienza con determinar como primerpaso la cantidad de dureza. Muchos de los análisis del agua expresan la dureza en“partes por millón” (ppm). Las partes por millón deben de convertirse a “granos porgalón” (gpg), para poder calcular el tamaño del suavizador. Para convertir la durezaexpresada en ppm a gpg hay que dividir los ppm entre 17.1. dureza en ppm gpg =17.1Es necesario determinar el volumen de agua de reemplazo. Determinamos la capacidadde la caldera en caballos de fuerza caldera (BHP), por cada BHP la caldera requierealimentarse con 4.25 galones por hora de agua, de esta manera obtenemos el consumopor hora de acuerdo al caballaje de la caldera. Consumo/hora = BHP*4.25
  29. 29. El último paso en la recopilación de información para nuestro proceso de selección deun suavizador, es obtener el numero de horas al día en que la caldera esta en operación.Esto no es solo importante en la determinación del volumen de agua para alimentar lacaldera, también es importante esta información para determinar el diseño de nuestrosistema de suavización. Una caldera que opera las 24 horas del día, necesitará aguasuavizada todo el tiempo, por lo tanto en el diseño se tiene que considerar dos unidades.En sistemas en donde la operación es solamente 16 horas al día, un suavizador sencillo ode una unidad cumple con las necesidades de la caldera. El tiempo típico para regenerarun suavizador es menor a tres horas. (consumo) Consumo / dia = ----------------- * [horas operacion caldera) y hora JEsto primero para poder determinar la cantidad de condensados que se recuperan. Lacantidad de condensado recuperado en una caldera es una información vital en laselección de un suavizador. El operador de la caldera o el ingeniero de diseñogeneralmente conocen esta información. La cantidad de condensados recuperada esrestada del consumo diario de alimentación a la caldera, calculada de los caballos vaporo caballos de fuerza. La cantidad neta se obtiene del resultado del consumo diario enbase a los caballos de vapor, menos la cantidad de condensados recuperados en elsistema. Consumo neto = (consumo / dia) -(recuperación condensado)Con la información obtenida anteriormente podemos realizar el cálculo de cuántosgranos totales de dureza (GTD) deben ser removidos al día. GTD = (Consumo neto)* gpgLa información lograda en los pasos anteriores nos ofrece la cantidad de dureza aremover al día, esto nos ofrece la información básica para poder seleccionar elsuavizador. Debido a la natural importancia de obtener agua suavizada como alimentación a la caldera, debemos de considerar un margen de error en la selección del suavizador. Este margen es común el 15%, por lo tanto multiplicamos el resultado de GTD * 1.15 para obtener un resultado mas confiable.En la selección de un suavizador de agua, primero hay que estar familiarizado en cualesson las capacidades de un suavizador. Obviamente los esfuerzos realizados para calcularlos granos totales necesarios para suavizar un volumen específico de agua con unadureza específica, nos sirven para seleccionar algún suavizador en base a su capacidad.Cuando se revisa la información técnica de un suavizador se observara que la mayoríade ellos siempre vienen especificados a su capacidad máxima de intercambio en granos.Al poner un ejemplo que se necesitan remover 78200 granos al día, la selección no debede realizarse en la capacidad máxima de granos del suavizador, hacer esto tendrá comoresultado una ineficiente operación en términos de consumo de sal. La selección debe derealizarse en base a la capacidad baja o media de granos del suavizador. Para demostraresto en el ejemplo anterior, vamos a revisar la operación en los tres niveles decapacidad, los tres niveles convencionales para los suavizadores son:Nivel 1:30,000 granos por pie3 de resina (regenerando con 15 libras de sal por pie3 de resina)Nivel 2:25,000 granos por pie3 de resina (regenerando con 10 libras de sal por pie3 de resina)Nivel 3:20,000 granos por pie3 de resina (regenerando con 5 libras de sal por pie3 de resina)Si aplicamos mediante una sencilla regla de tres, lo anterior al ejemplo, se observa losbeneficios en forma muy tangible, además de observar un ahorro real del 50% en el
  30. 30. consumo de sal, a continuación se muestran los resultados del ejemplo, en donde necesitamos remover 78,200 granos por día por lo tanto: Nivel 1: 78,200gpg3 3 = 2.60 pies *15 libras sal = 39.09 libras sal dia 30,000granos pie Nivel 2: 78,200gpg3 3 = 3.12pies *10 libras sal = 31.28 libras sal dia 25,000granos pie Nivel 3: 78,200gpg3 3 = 3.91pies *5 libras sal = 19.55 libras sal dia 20,000granos pie Por lo que se recomienda que cada vez que se seleccione un suavizador, se considere que tan eficiente se quiere diseñar, en el ejemplo anterior si se diseña en base a 15 libras para regenerar un pie3 de resina, es decir a la capacidad máxima de intercambio, probablemente seleccionemos un equipo mas pequeño pero muy ineficiente en el consumo de sal, seleccionando en el nivel de 5 libras por pie 3 de resina, es decir en su nivel bajo de capacidad lograremos un ahorro del 50% en el consumo de sal. Si la planta opera 365 días al año el ahorro en el consumo de sal será de 39.09 – 19.55 = 19.54 libras * 365 días = 7132.10 libras por año. Es importante mencionar que el empleo de la máxima, media o baja capacidad solamente afecta en el consumo de sal, pero cualquiera de las tres que se seleccione el suavizador elimina totalmente la dureza, esto se hace por el ahorro en la operación y no por la calidad del agua, siempre será suavizada. Mantenimiento mensual El mantenimiento mensual y general lo brinda la empresa Unión de Servicios Industriales (USI, por sus siglas) ya que dichos mantenimientos son servicios subcontratados. El encargado de la caldera supervisa las actividades realizadas por los técnicos de USI. Las actividades contempladas en el mantenimiento mensual son:• Limpiar con cuidado el polvo de los controles eléctricos y revisar los contactos de los arrancadores. Verificar que el interruptor general este desconectado antes de hacer limpieza, mantenga siempre cerrada la puerta del gabinete de control a menos que se haga algún trabajo en los controles eléctricos.• Limpiar todos los filtros en líneas de combustible y/o aire. Siempre que se limpie el filtro cerciorarse del estado de los mismos, el tipo de suciedad y la hermeticidad de las tapas o tapones.• Limpiar los filtros de agua de alimentación de la caldera: filtro de la válvula de entrada de agua al tanque de condensado y el filtro de descarga a la bomba de alimentación. Comprobar el funcionamiento de las válvulas de control de nivel. Revisar la bomba de alimentación, su lubricación, los empaques, ajustes de las conexiones. Verificar el alineamiento de la bomba de alimentación con su motor, si la bomba se ha desalineado causa vibraciones y posibles daños en acople y rodamiento. • Efectuar mantenimiento del sistema de combustión: desmontar y limpiar el conjunto del quemador. Desmontar el conjunto de la boquilla, no se debe limpiar la boquilla con instrumentos metálicos, revisar el empaque de caucho interior de la boquilla y reemplazarlo si esta desgastado. Revisar el electrodo del sistema de encendido y verificar que la apertura es correcta, limpiar el conjunto y revisar el aislamiento para ver si no está roto. Limpiar la fotocelda con un trapo seco al igual que el conducto en donde va colocada. Verificar el filtro del compresor de aire. Realizar análisis de gases de la combustión.
  31. 31. • Verificar los tornillos de anclajes de los motores, bombas y acoples.• Verificar el estado de todas las trampas de vapor. Las trampas defectuosas no solo malgastan el vapor sino que también en los sistemas con retorno de condensados se presentan bloqueos.• Efectuar revisión de la columna de agua. Realizar purga de columna principal.• Limpiar la malla de entrada de aire al ventilador.• Verificar todos los acoples, motores, la tensión de la correas en “V”.• Verificar el funcionamiento de las válvulas de seguridad.• Revisión de falla por bajo nivel de agua.• Revisión de los controles de seguridad y operación: presuretrol, control de la presión de vapor, control de la presión de vapor auxiliar. Mantenimiento general También llamado mantenimiento trimestral, ya que se realiza a cada tres meses, durante el año se realizan 4 mantenimientos de este tipo. Las actividades contempladas en el mantenimiento general son: • Se efectuará las actividades contempladas en el mantenimiento mensual.termómetros y manómetros Revisar el lado de agua de la caldera. Una vez la caldera esta fría se debe drenar por completo, abrir las tapas de registros de mano y la tapa de registro de hombre y lavar bien con agua a presión, verificando que toda la incrustación y sedimentos sean removidos del interior de la caldera. • Después de lavar la caldera, examinar con cuidado las superficies de evaporación, para ver si hay indicios de corrosión, picadura o incrustación. Cualquier indicio de estas condiciones denota la necesidad de dar mejor tratamiento de agua a la caldera. • Utilizar empaque nuevos al volver a colocar las tapas de registros de mano y la tapa de registro de hombre. Antes de colocar los empaques, limpiar los residuos de las juntas viejas, los asientos de las tapas y el interior de la caldera. Aplique grafito en polvo a las juntas para facilitar su cambio la próxima vez que se destape la caldera. • Si es necesario, cambiar las correas en V. Antes de instalar un nuevo juego de correas, se debe verificar la alineación de las poleas, los ejes deben estar paralelos y los centros de los canales de ambas poleas en perfecta alineación. Nunca usar correas nuevas y usadas en el mismo juego, se debe hacer el cambio total de las correas. Después de un funcionamiento inicial de 36 horas de las correas reemplazadas, se debe revisar la tensión de las mismas. • Limpiar el lado de fuego de los tubos, la eficiencia de la caldera depende en gran parte de una superficie limpia de los tubos. El hollín actúa como aislador y evita la absorción del calor. Los tubos deben limpiarse adicionalmente cuando lo indique la alta temperatura del la chimenea o la baja producción de vapor • Al llenar la caldera para volver a ponerla en servicio, se debe verificar la hermeticidad de las tapas de inspección y acceso, apretándolas con una llave a medida que calienta la caldera y suba la presión. • Limpieza del flotador del control de nivel de agua. Desmontar el Mc. Donnell, limpiar el flotador con cuidado y revisar que no tenga picaduras, si existen reemplace por uno nuevo. • Verificar el estado de la cámara de combustión y refractarios. Revisar que el refractario de las puertas y tapaderas este en buen estado, si presentan grietas biselarlas profundamente a todo lo largo, rellenarlas con concreto o cemento refractario. • Limpiar la chimenea hasta donde sea posible, limpiar el interior de la chimenea para evitar posibles acumulaciones de hollín que podrían dañarla, revisar que no existan filtraciones de agua, si existen corregirlas de inmediato.
  32. 32. • Revisión de las válvulas de purga. TRATAMIENTOS EN LA UNIDAD IMPUREZA TRATAMIENTO RESIDUO NORMAL Dióxido de Aireación (por tiro de aire). 5-10 ppm carbono Desgasificador a vacio 2-5 ppm Desqasificador térmica 0-2 ppm Sulfuro de Aireación. 0.1 ppm hidrógeno Coagulación con sales de hierro. 0.2 0-0.5 ppm Cloración 0 ppm Oxigeno Desgasificación a vacio 0-0 3 pin Desgasificación térmica 0-0.007 ppm Turbiedad Filtración con o sin coagulante 0-1 ppm Coagulación en clarificador. 5-10 ppm Coagulación en clarificador mas filtración 0-1 pm Color. Coagulación, cloración y filtración Color 5-10 ppm materia Filtración en carbón activo. Variable organica Aceite Coagulación en clarificador y filtración Variable (coloidal). Filtración con pre-floc (aceite < 50 ppm.,). 0.5-1 ppm. Dureza Ablandamiento con suavizadores. 0-2 ppm. CaCO3 Variable Ablandamiento con cal. frió o caliente. 0.3 ppm. CaCO3 Ablandamiento con cal y suavizadores 0.4 Variable (proceso caliente). 0-2 ppm. CaCO3 Variable Ablandamiento, ciclo H débil Desmineralización. Alcalinidad Descarbonotación con cal en frío 35 ppm. CaCOs Descarbonotación con cal en caliente. 20 ppm CaC03 Alcalinidad Descarbonotación ciclo H débil 20-30 ppm CaC03 Descarbonotación ciclo Cl" 5-15 ppm. CaCOs Desmineralización 0-5 ppm. CaC03 Sulfates Desmine ralización 0.5 ppm. CaC03 Precipitación con bario en clarificador 25 ppm. CaCOs Desulfatación ciclo Cl" 0-5 ppm. CaC03 Cloruros Desmineralización 0-5 ppm. CaC03 Nitratos Desmineralización 0-1 ppm. CaCOs Silice Tratamiento con cal en caliente. 2 ppm. Si 02 Desmineralización 0.02-1 ppm Si 02 Hierro Aireación y filtración (poco hierro). 0.1-03 ppm. Aireación , clarificación y filtración (mucho 0.1-03 ppm. hiero )
  33. 33. Ficha n° 1: MANTENIMIENTO 1 Control de purga de caldera. 1M 2 Control de condiciones de combustión y rendimiento de la caldera. 3M 3 Anotación del pH del agua de caldera. 3M 4 Contraste y ajuste de regulación de tiro 6M 5 Contraste y ajuste de los termostatos de mando y seguridad. 1M 6 Contraste y ajuste de los presotatos de mando y seguridad. 1M 7 Control de equipos de depuración de humos, si procede. 3M 8 Verificación y ajuste en caldera de vapor de los automatismos de nivel. 1M 9 Comprobación haces tubulares de caldera, refractarios y juntas de puerta. 1A 1 Limpieza y verificación filtro bomba quemador. 6M 0 Limpieza y verificación de electrodos. 6M 1 Limpieza y verificación boquillas de pulverización y válvulas solenoides. 6M 1 Limpieza y verificación de mirilla. 6M 1 Limpieza y verificación de platos deflectores. 6M 2 Limpieza y verificación célula fotoeléctrica. 6M 1 Verificación de programador de encendido. 1A 3 Verificación de seguridad y enclavamiento quemadores 6M 1 Verificación de la regulación de presión de combustible. 1M 4 Contraste y ajuste de termómetros y manómetros. 6M 1 Limpieza de residuos sólidos de los depuradores de humos, si procede. 1A 5 Comprobación del circuito de gases de la caldera. 1M 1 Inspección del aislamiento de la caldera. 1A 6 Limpieza de chimenea y conductos de comprobación y tarado válvula seguridad. 1A 1 1A 7 Comprobación y tarado válvula seguridad. 1A 1 Control de la prueba hidráulica de la caldera 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 Leyenda: A= Anos M= MesesDescripción de los AccesoriosAccesorios de Observación:- Indicadores de nivel de agua: Toda caldera deberá estar provista, a lo Menos, de dosindicadores de nivel de agua, independientes entre sí. Uno de ellos deberá ser deobservación directa del nivel de agua, del tipo tubo de vidrio, pudiendo ser el otroformato por una serie de tres Grifos o llaves de prueba.
  34. 34. - Indicadores de presión: Toda caldera deberá estar provista de uno o másmanómetros, que se conectarán a la cámara de vapor de la caldera Mediante un tubo queforme un sello de agua.-Analizadores de gases: Son aparatos que sirven para controlar la calidad de lacombustión dentro del hogar, a través del análisis de los gases que salen por lachimenea- Indicadores de temperatura: Son instrumentos destinados a medir la temperatura, yasea del agua de alimentación, del vapor, de los gases de la combustión del petróleo, etc.Accesorios de Seguridad:-Válvulas de seguridad: Tiene por objeto dar salida al vapor de la caldera cuando éstasobrepasa a la presión máxima de trabajo (figura 5)- Tapón fusible: El tapón fusible, es un elemento que permite el paso de vapor y aguahacia el hogar, cuando el nivel de agua en la caldera baja más allá del mínimo permitido- Alarmas: Toda caldera dispondrá de un sistema de alarma, acústica o visual, quefuncione cuando el nivel de agua alcance el mínimo o el máximo, deteniendo a la vez, elfuncionamiento del sistema de combustión, cuando se alcance el nivel mínimo de agua.Accesorios de Alimentación de Agua:- Bombas: Este accesorio al igual que el inyector, nos permite reponer él agua que se havaporizado en el interior de la caldera. Entre éstas, tenemos las Bombas Centrífugas ylas de émbolo.- Inyectores: Los inyectores, son dispositivos que funcionan con el mismo vapor queproduce la caldera y son capaces de descargar agua a una presión mayor que la presióninterna de la caldera.Accesorios de Limpieza-Puertas de inspección: Según sus dimensiones se llaman puertas de hombre o tapas deregistro. Éstas últimas sólo permiten el paso de un brazo. Ambas puertas sirven paraefectuar limpiezas o inspecciones en el interior de los colectores principales o de lostubos según sea su ubicación.- Llaves de purga: Entre las llaves de purga, se pueden distinguir las válvulas deextracción de fondo y las de extracción de superficie. La primera de ellas va ubicada enlas partes más bajas de la caldera y sirven para extraer los lodos o barros provenientesde la vaporización de las aguas duras y acción del uso de los desincrustantes.Accesorios de Control-Retardadores: Consisten en una plancha lisa, del mismo ancho que el diámetrointerior del tubo, torcida en forma de hélice, la que se mete en el tubo de caldera. Losgases calientes tienen ahora que recorrer un camino mayor, siendo más lento el paso deellos por el interior de los tubos y entregando mayor cantidad de calor al agua. Laeficiencia de la caldera se aumenta entre un 2 % y 8 % con el uso de retardadores.- Presostatos: Son accesorios que funcionan sobre la base de la máxima y mínimapresión de trabajo de la caldera. Actúan sobre el quemador, apagándolo al llegar a lamáxima presión para lo cual fue regulado y encendiéndolo al alcanzar la mínimapresión deseada.- Termostato: Son accesorios que funcionan de acuerdo a la temperatura del agua.Apagan el quemador cuando se obtiene la máxima temperatura para la cual fueregulada.
  35. 35. - Control de nivel de agua: Los controles de nivel de agua, tienen por objeto controlarque el agua, dentro de la caldera, se mantenga en un valor o en un rango pre-determinado.- Control de la llama: Mediante una celda fotoeléctrica se controla la llama (su largo)impidiendo la alimentación de combustible, en caso de que ésta no exista en el hogar.Control del encendido (chispa): Por medio de este control, se impide que salgacombustible sin que exista la chispa para encenderCALIDAD DEL AGUA EN UNA CALDERA: Los problemas más frecuentes en loreferente a la calidad del agua y que influyen en la operación de la caldera son:1: Formación de depósitos: La incrustación es indeseable ya que al formar una capa enlos tubos y demás componentes del equipo, evitan la transmisión efectiva del calor. Estoconduce a una baja eficiencia en la producción de vapor, disminuyendo la cantidad devapor producido por unidad de calor generado, y también causa desgaste del tubo yaccesorios por fatiga térmica ya que se requiere de mayor temperatura del metal en laparte expuesta a la flama, que cuando no existe incrustación y este desgaste térmicoafecta también la vida útil del equipoLos depósitos se producen por sólidos suspendidos que el agua pueda contener yprincipalmente por formación de depósitos de sulfatos y carbonatos de calcio ymagnesio, en mezclas complejas con otros componentes como sílice, bario, etc.Para evitar la formación de incrustaciones se deben remover los sólidos coloidales ymateria suspendida que el agua contenga y ablandamiento o suavización del agua crudaantes de integrarla a la caldera.2: Corrosión por Oxidación del metal: Los principales componentes de la caldera sonmetálicos. Los agentes que atacan el fierro y lo disuelven son los gases corrosivos comooxigeno y bióxido de carbono. También la acidez del agua causa corrosión por lo que elpH debe mantenerse entre 9.0 y 11.5.El control del oxigeno disuelto es uno de los puntos críticos en la operación de lacaldera. Las picaduras o áreas de desgaste localizadas en ciertas partes de los tubos de lacaldera ocurre por la acción corrosiva del oxigeno.En el condensador del sistema, el bióxido de carbono se suma a la acción corrosiva deloxigeno y destruyen en poco tiempo el tanque del condensador si no son removidosestos gases.3: Fragilización cáustica: Si la alcalinidad a la fenolftaleina que es la que se encuentraen forma de carbonatos es muy alta, pueden presentarse problemas de fragilzación delmetal. Esta perdida de elasticidad, también puede ocurrir por frecuentes shocks térmicosen la caldera, al complementar sin calentamiento previo el agua de repuesto paracompensar por las perdidas por fugas de vapor o por purgas de la caldera.4: Formación de Espumas: esto ocurre cuando hay presencia de materia orgánica o deuna gran cantidad de sólidos disueltos en el agua de la caldera. Para evitar la formaciónde espumas, se purga la caldera cuando en el agua se alcanza un cierto nivelpreestablecido de sólidos disueltos. Otra acción preventiva consiste en tener un
  36. 36. tratamiento externo del agua de alimentación para evitar la presencia de sólidossuspendidos de naturaleza orgánica, así como de grasas y aceites del equipo de procesoque puedan contaminar el agua. ACCIONES CORRECTIVAS: un buen operador de calderas puede controlar ycompensar por los efectos indeseables del agua de proceso en la caldera. La adición deproductos químicos como antiespumantes, secuestrantes de metales corrosivos,neutralizadores de gases corrosivos, modificadores de alcalinidad y pH, etc. Puedenexitosamente solucionar los problemas de daños y desgaste anormal de la caldera.Lo que puede ocurrir y es muy frecuente, es que el operador no cuente con unlaboratorio de análisis químico de respaldo o no esté capacitado adecuadamente paracomprender que efectos tiene cada uno de los componentes químicos que acompañan elagua y no se implemente el tratamiento adecuado.Si el servicio de operación y mantenimiento de la caldera es externo, puede ocurrir queel prestador del servicio da la misma formulación en sus productos para elacondicionamiento y tratamiento interno de todas las calderas independientemente delanálisis y composición del agua en particular, sea esta de una fuente propia como es unpozo o de la red municipal.SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE CALDERA CON AGUADESMINERALIZADA: El concepto de desmineralizar el agua que se alimenta a unacaldera tiene la gran ventaja de poder emplear una sola formulación o adición desustancias químicas que protejan la caldera de la acción corrosiva e incrustante del aguade proceso, independientemente de la procedencia y calidad del agua. a: PROCESO DE ABLANDAMIENTO TRADICIONAL. En el proceso deablandamiento con resinas cationicas, el calcio y el magnesio son intercambiados poriones sodio. En el proceso de ablandamiento la salinidad o contenido de sales disueltasen el agua no disminuye, de hecho se incrementa ligeramente ya que un equivalente decalcio Ca+2 pesa 20 gramos y un equivalente de sodio Na+ pesa 23 gramos. b: ABLANDAMIENTO CON MEMBRANAS. Para que el agua pueda ser procesadapor membranas, previamente deberá tener un adecuado tratamiento externo, paragarantizar la ausencia de sólidos y coloides en el agua a alimentar a la caldera.En el proceso de membranas, si éstas son de osmosis inversa, las sales son removidas yel permeado o producto solo contiene trazas de sales disueltas. En el proceso demembranas se remueven del agua de alimentación a la caldera componentes indeseablescomo: calcio, magnesio, fierro y otros metales, carbonatos y bicarbonatos, cloruros,sulfatos, etc., por lo que estos ya no precipitan en el calentamiento y evaporación delagua en la caldera.En el ablandamiento por membranas la salinidad disminuye debido a que no es unareacción de intercambio, sino un proceso de tamizado a nivel atómico y molecular quesepara los iones en dos corrientes, una que es el producto sin iones disueltos y unrechazo que acarrea los iones que ya no contiene el agua producto y que originalmentecontenía el agua de alimentación a la membrana.
  37. 37. Al no tener sales el agua de alimentación no se requiere de las frecuentes purgas y laconsiguiente reposición del agua desechada. Esto conduce a menor gasto se productosquímicos y a menores pérdidas de calor por el agua caliente que se desecha en la purga.El agua desmineralizada es altamente corrosiva, por lo que es necesario neutralizar éstay agregar sustancias químicas que suban el pH y tengan una acción protectora con elmetal con el que estarán en contacto en la caldera.ESQUEMA DE TRATAMIENTO: El esquema de tratamiento para un sistema decaldera con agua desmineralizada consiste en lo siguiente: el agua de la fuente desuministro pasa a través de un filtro de multimedia para remover partículas suspendidasy posteriormente por un filtro de micro filtración de 5 micrones que remueve laspartículas de finos del agua a alimentar a la membrana.El agua de rechazo en las membranas puede tener un uso secundario, como en riego,limpieza de maquinaria y equipo, se puede integrar al agua de servicios generales,reinyectarse en el pozo, o como última opción desecharse al drenaje.El agua producto sin sales pasa por una membrana Liquicel que remueve los gasesdisueltos entre ellos el oxigeno y bióxido de carbono, que son altamente corrosivos enlas condiciones de operación de las calderas.El agua producto de las membranas y que ya no contiene sales se alimenta a la calderapero antes se agrega un reactivo especialmente formulado que reacciona químicamentecon el oxigeno residual del agua de proceso en la caldera, y lo convierten a una formano corrosiva.También se deberá agregar una formulación para incrementar el pH del agua dealimentación y proteger el metal de la acción corrosiva del agua y componentes trazaque pudiese haber en el agua que se procesa en el ciclo de calentamiento y evaporaciónen la caldera.Este esquema de tratamiento tiene las siguientes ventajas:1: Protege la caldera de la corrosión.2: No hay forma de tener incrustaciones por precipitación de sales insolubles y sólidossuspendidos3: No hay formación de espuma en la caldera, lo cual afecta la calidad del vapor y causaproblemas de operación en la caldera.4: La formulación del producto que protege la caldera, no esta sujeta a variables en lacomposición del agua o a criterios del operador. Siempre es un mismo esquema detratamiento independientemente de la naturaleza y calidad del agua de suministro ofuente de abastecimiento.
  38. 38. Ablandamiento con calEl ablandamiento con cal se utiliza para ablandar el agua, es decir, eliminar las salesminerales de calcio y magnesio. Además se eliminan toxinas perjudiciales como elarsénico y el radón. Aunque no existe opiniones consensuadas, algunos estudios hansugerido que el ablandamiento del agua con cal es eficaz para eliminar la Giardia.Las aguas duras son responsables de muchos problemas. Una forma sencilla dereconocerlas es ver que impide que el jabón haga espuma. Por otra parte, estas aguasgeneran problemas en las tuberías, calderas y calentadores de agua caliente porquecausan incrustaciones (“scale”).Para evitar tales inconvenientes, muchas instalaciones de tratamiento usan elablandamiento con cal para ablandar aguas duras para el uso del consumidor.Antes de usar el ablandamiento con cal, se debe determinar la química necesaria para elablandamiento. Ésta es una tarea relativamente fácil para las fuentes de aguasubterránea, las cuales permanecen más constantes en su composición. Sin embargo enlas aguas superficiales, existen fluctuaciones en la calidad y quizá requieran cambiosfrecuentes en la mezcla química de ablandamiento.El tratamiento consiste en agregar al agua cal y algunas veces carbonato de sodiocuando ésta ingresa en un clarificador por contacto de sólidos combinados. Esto eleva elpH (es decir, aumenta la alcalinidad) y provoca la precipitación del carbonato cálcico.Luego el pH del efluente del clarificador se vuelve a reducir, y el agua se filtra entoncesa través de un filtro con medios granulares.Es importante aclarar que este sistema debe ser supervisados por operadores técnicoscapacitados (al igual que los anteriores), ya que el método de ablandamiento con cal noes económico en sistemas pequeños.En caso de atasco en los desagües, no utilice productos abrasivos. Son muy dañinospara las tuberías de PVC. Mejor utilice un desatascador o desmonte el desagüe y el sifónsi puede hacerlo.Soldar Tuberias de cobreMaterial Necesario::Equipo de soldadura (lamparillas de soldar o soplete)Hilo de Estaño Cortado de Tubos o Sierra para MetalMordazas de presiónTenazasProtector térmicoLimaAntes de cortar cualquier tubería que contenga agua, cerciórese de que ha cerrado elpaso de agua, y abra los grifos situados en nivel mas bajo en la casa para drenar el aguaque pueda quedar en las tuberías. • Cualquier cantidad de agua (aunque sea una gota) en el lugar en que se va a realizar la soldadura dará como resultado una soldadura defectuosa. Es por tanto imprescindible el secado concienzudo del tubo a soldar. El agua en forma de
  39. 39. vapor acudirá al lugar de la soldadura mientras se suelda si no se ha secado totalmente. • Un truco para evitar esto es poner un poco de pan blanco (elimine las cortezas) en el tubo. Evitará que la humedad alcance el empalme mientras que está soldando. Posteriormente las migas se disolverán dentro del tubo, saliendo inofensivamente a través del grifo o por el sistema de alcantarillado. • Corte el tubo con una sierra para metales, o un cortador del tubos ajustándolo progresivamente hasta cortar el tubo. Algunos cortadores también tienen una lima triangular que se utiliza para quitar las rebabas del corte. • Quite los posibles restos de suciedad y esmerile o pase un cepillo de alambres por la zona a soldar, limpiándola posteriormente con un trapo. • Una las partes a soldar y caliente el empalme con un soldador de propano. En unos 30 segundos (se tornará color rojo cereza) se conseguirá la temperatura necesaria para la soldadura. • Eche la soldadura a lo largo del empalme caliente. La soldadura deberá rellenar virtualmente el empalme. • Si el empalme no derrite al metal de soldadura, puede haber agua en el tubo, lo sabrá ya que herbirá. • Limpie rápidamente cualquier exceso de soldadura con un trapo y deje que el empalme se enfríe. • Una vez haya comprobado que la soldadura ha sido correcta y que por tanto no tiene fugas, coloque el tubo en su lugar fijándolo con abrazaderas o grapas, para que no esté suelto, aislándolo y previniendo así posibles golpes.Perdidas y goteras. Consejos útilesLas goteras y las filtraciones parecen problemas menores, pero si no se reparan, atiempo pueden provocar inundaciones, daños en la carpintería en el revoque y crearacumulación de sarro en baños y piletas. También son peligrosas cerca de lasinstalaciones eléctricas, y ocasionan un incremento económico ya sea por el gastomayor de agua; electricidad, (si es que utilizamos una bomba para subir el agua altanque ) y, si además de esto la perdida fuese de agua caliente, tenemos que contar lamayor cantidad de veces que se enciende el quemador y por ende el mayor consumo degas.Perdida por los ejesEn las canillas viejas las pérdidas por el eje indican que el anillo, que se encarga de nodejar pasar el agua del vástago cuando la canilla gira, está gastado y hay quereemplazarlo.En las canillas modernas tienen anillos de plástico en vez de anillos de hilo engrasado.Si hay que remplazar una empaquetadura de plástico, debe conocer la marca de lacanilla para comprar una nueva.Silenciar una gotera de nocheEn el caso que la gotera se produjera en un horario no oportuno para cambiar el cuerito,podemos aplicar un método casero para silenciar la gotera, atamos un hilo al pico de la
  40. 40. canilla, o colocamos un sorbete (pajita). El agua correrá sin ruido por estos hasta lapileta en vez de gotear.Perdidas en cañosEn cañerías que se encuentren a la vista una de las formas provisorias para parar unaperdida de agua, es utilizar una cámara de bicicleta vieja. Se enrosca como una cintaadhesiva y se la va estirando mientras da la vuelta al caño, se comienza unos 10 cmantes de la fisura y se envuelve hasta unos 10 cm. después, y se ajusta con un alambre.Un arreglo con mas durabilidad que el anterior seria la colocación de algún adhesivo.Para esto el caño debe estar bien seco, puede pasarle una lija para dejarlo mas poroso ylograr que se pegue el adhesivo de mejor forma.Se coloca el adhesivo y se deja secar unos minutos antes de volver a abrir la llave deagua.Recuerde que el agua potable es un bien que escasea, no la derroche, repare las goterasy perdidas en las cañerías. Corrosión por Oxidación del metal: Los principales componentes de la caldera sonmetálicos. Los agentes que atacan al acero y lo disuelven, son los gases corrosivoscomo oxigeno y bióxido de carbono. También la acidez del agua causa corrosión por loque el pH debe mantenerse entre 9.0 y 11.5.El control del oxigeno disuelto es uno de los puntos críticos en la operación de lacaldera. Las picaduras o áreas de desgaste localizadas en ciertas partes de los tubos de lacaldera ocurre por la acción corrosiva del oxigeno.En el condensador del sistema, el bióxido de carbono se suma a la acción corrosiva deloxigeno y destruyen en poco tiempo el tanque del condensador si no son removidosestos gases.Fragilización cáustica: Si la alcalinidad a la fenolftaleina que es la que se encuentra enforma de carbonatos es muy alta, pueden presentarse problemas de fragilzación delmetal. Esta perdida de elasticidad, también puede ocurrir por frecuentes shocks térmicosen la caldera, al complementar sin calentamiento previo el agua de repuesto paracompensar por las perdidas por fugas de vapor o por purgas de la caldera.4: Formación de Espumas: esto ocurre cuando hay presencia de materia orgánica o deuna gran cantidad de sólidos disueltos en el agua de la caldera. Para evitar la formaciónde espumas, se purga la caldera cuando en el agua se alcanza un cierto nivelpreestablecido de sólidos disueltos. Otra acción preventiva consiste en tener untratamiento externo del agua de alimentación para evitar la presencia de sólidossuspendidos de naturaleza orgánica, así como de grasas y aceites del equipo de procesoque puedan contaminar el agua.Acciones correctivas: un buen operador de calderas puede controlar y compensar porlos efectos indeseables del agua de proceso en la caldera. La adición de productosquímicos como antiespumantes, secuestrantes de metales corrosivos, neutralizadores degases corrosivos, modificadores de alcalinidad y pH, etc. Pueden exitosamentesolucionar los problemas de danos y desgaste anormal de la caldera.
  41. 41. Lo que puede ocurrir y es muy frecuente, es que el operador no cuente con unlaboratorio de análisis químico de respaldo o no este capacitado adecuadamente paracomprender que efectos tiene cada uno de los componentes químicos que acompañan elagua y no se implemente el tratamiento adecuado.Si el servicio de operación y mantenimiento de la caldera es externo, puede ocurrir queel prestador del servicio da la misma formulación en sus productos para elacondicionamiento y tratamiento interno de todas las calderas independientemente delanálisis y composición del agua en particular, sea esta de una fuente propia como es unpozo o de la red municipal.Sistema de tratamientos de agua de caldera con agua desmineralizada:desmineralizar el agua que se alimenta a una caldera tiene la gran ventaja de poderemplear una sola formulación o adición de sustancias químicas que protejan la calderade la acción corrosiva e incrustante del agua de proceso, independientemente de laprocedencia y calidad del agua.Proceso de ablandamiento tradicional: En el proceso de ablandamiento con resinascationicas, el calcio y el magnesio son intercambiados por iones sodio. En el proceso deablandamiento la salinidad o contenido de sales disueltas en el agua no disminuye, dehecho se incrementa ligeramente ya que un equivalente de calcio Ca+2 pesa 20 gramosy un equivalente de sodio Na+ pesa 23 gramos.Ablandamiento con membranas: Para que el agua pueda ser procesada pormembranas, previamente deberá tener un adecuado tratamiento externo, para garantizarla ausencia de sólidos y coloides en el agua a alimentar a la caldera.En el proceso de membranas, si éstas son de osmosis inversa, las sales son removidas yel permeado o producto solo contiene trazas de sales disueltas. En el proceso demembranas se remueven del agua de alimentación a la caldera componentes indeseablescomo: calcio, magnesio, fierro y otros metales, carbonatos y bicarbonatos, cloruros,sulfatos, etc., por lo que estos ya no precipitan en el calentamiento y evaporación delagua en la calderaEn el ablandamiento por membranas la salinidad disminuye debido a que no es unareacción de intercambio, sino un proceso de tamizado a nivel atómico y molecular quesepara los iones en dos corrientes, una que es el producto sin iones disueltos y unrechazo que acarrea los iones que ya no contiene el agua producto y que originalmentecontenía el agua de alimentación a la membrana.Al no tener sales el agua de alimentación no se requiere de las frecuentes purgas y laconsiguiente reposición del agua desechada. Esto conduce a menor gasto se productosquímicos y a menores pérdidas de calor por el agua caliente que se desecha en la purga.El agua desmineralizada es altamente corrosiva, por lo que es necesario neutralizar éstay agregar sustancias químicas que suban el pH y tengan una acción protectora con elmetal con el que estarán en contacto en la caldera.Esquema de tratamiento: El esquema de tratamiento para un sistema de caldera conagua desmineralizada consiste en lo siguiente: el agua de la fuente de suministro pasa através de un filtro de multimedia para remover partículas suspendidas y posteriormentepor un filtro de micro filtración de 5 micrones que remueve las partículas de finos delagua a alimentar a la membrana
  42. 42. El agua de rechazo en las membranas puede tener un uso secundario, como en riego,limpieza de maquinaria y equipo, se puede integrar al agua de servicios generales,reinyectarse en el pozo, o como última opción desecharse al drenaje.El agua producto sin sales pasa por una membrana Liquicel que remueve los gasesdisueltos entre ellos el oxigeno y bióxido de carbono, que son altamente corrosivos enlas condiciones de operación de las calderas.El agua producto de las membranas y que ya no contiene sales se alimenta a la calderapero antes se agrega un reactivo especialmente formulado que reacciona químicamentecon el oxigeno residual del agua de proceso en la caldera, y lo convierten a una formano corrosiva.También se deberá agregar una formulación para incrementar el pH del agua dealimentación y proteger el metal de la acción corrosiva del agua y componentes trazaque pudiese haber en el agua que se procesa en el ciclo de calentamiento y evaporaciónen la caldera.Este esquema de tratamiento tiene las siguientes ventajas:1: Protege la caldera de la corrosión.2: No hay forma de tener incrustaciones por precipitación de sales insolubles y sólidossuspendidos3: No hay formación de espuma en la caldera, lo cual afecta la calidad del vapor y causaproblemas de operación en la caldera.4: La formulación del producto que protege la caldera, no esta sujeta a variables en lacomposición del agua o a criterios del operador. Siempre es un mismo esquema detratamiento independientemente de la naturaleza y calidad del agua de suministro ofuente de abastecimiento.EJEMPLOEl ablandamiento del agua mediante un procedimiento de intercambio iónico utilizaresina y, en concreto, una resina intercambiadora de cationes muy ácida. En elablandador Durlem hay un lecho de resina que atraviesa el agua dura. El agua duraatraviesa este lecho de resina sobre el que los iones de sodio se intercambian con losiones de calcio y de magnesio (la cal del agua). Resultado: el agua que sale del aparatoes agua blanda.En el proceso de selección de una resina intercambiadora de iones es importante teneren cuenta la resistencia mecánica y la estabilidad química. Estas dos características seexplican a través de la estructura de la matriz y del porcentaje de divinilbenzeno (DVB),responsable del intercambio de enlaces de la estructura. La carga de DVB determina elnúmero de grupos activos (SO3H) anclados en la matriz y representa la capacidad deintercambio de la resina, otro criterio para la selección de una resina. Por último, enrelación con el ablandamiento del agua potable, la conformidad a las normas másestrictas en materia de calidad del agua es para Durlem un criterio fundamental. Durlemha seleccionado para su gama de ablandadores de uso doméstico e industrial las resinasLEWATIT de BAYER y, en particular, las resinas MonoPlus, lo que supone elegir unagama de productos de una calidad excepcional.MonoPlus, la generación más reciente de resinas apropiada para el agua potable, de unagran calidad y estabilidad, proporciona una dispersión granulométrica extremadamente
  43. 43. estrecha en el lecho de resina. Estas resinas reciben el nombre de monodispersas y ellecho uniforme.Una resina convencional heterodispersa presenta una dispersión granulométrica de 0,3-1,2mm. LEWATIT MonoPlus S 1468 alcanza una granulometría de 0,6±0,05mm enmás de un 90 %. Por esta razón, esta resina proporciona una capacidad de intercambiomás importante y una pérdida de carga sobre el lecho inferior.Las ventajas más destacadas de LEWATIT MonoPlus en relación con una resinaconvencional y heterodispersa intercambiadora de iones son:• difusión eficaz sobre un lecho uniforme de granulometría óptima• capacidad de intercambio elevada• alta cinética de reacción sobre una gran superficie de contacto• bajo consumo de agua y de sal regeneradora• lecho uniforme con estructura hexagonal• baja pérdida de carga• gran estabilidad mecánica y química de la estructura• resina fuerte de gran longevidadEl siguiente cuadro recoge los datos técnicos de la resina BAYER utilizadaDatos técnicos:LEWATIT resinaintercambiadora de cationes MonoPlus S 1468muy ácidadescripción del productoforma iónica Na+grupo funcional ácido sulfónicomatriz poliestireno "crosslinked"estructura gelaspecto castaño transparentedatos del productogranulometría > 90% mm 0,6±0,05densidad en bloque ±5% g/l 820densidad ca. g/ml 1,28
  44. 44. contenido de agua % 42-48capacidad total min. eq/l 2,0modificación del volumen Na+> ca. % 8H+estabilidad térmica °C (-10)-120estabilidad en zona pH 0-14conformidad a la normarésolution AP(97)-1 E.G. OUIAFNOR-TOC-Méthode T90-60121 CFR* 173.25 (a) FDA** VS OUIBGA*** XXIV D OUICSHP**** F * Code of Federal Regulations ** Food and Drug Administration *** Bundesgesundheitsamtes **** Conseil Supérieur dHygiène Publique
  45. 45. AL FINAL LLEGAMOS A RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS¿Qué se denomina agua dura?Cuando un agua es referida como agua “dura” esto simplemente significa, que contienemás minerales que un agua normal. Hay especialmente minerales de calcio y magnesio.El grado de dureza de un agua aumenta, cuanto más calcio y magnesio hay disuelto.Magnesio y calcio son iones positivamente cargados. Debido a su presencia, otros ionescargados positivamente se disolverán menos fácil en el agua dura que en el agua que nocontiene calcio y magnesio.Ésta es la causa de hecho de que el jabón realmente no se disuelva en agua dura.¿Qué procesos industriales la dureza del agua tiene un valor importante?En muchos procesos industriales, tales como la preparación de agua potable, encervecerías y en sodas, pero también para el agua de refrigeración y de alimentación dela caldera la dureza del agua es muy importante.

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