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10)2016-1_Montaño Herrera_Nubia Fernanda

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Se describe un proceso electrolítico para el control de la dureza del agua en sistemas con recirculación como son las torres de enfriamiento de agua.

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  1. 1. Operaciones Unitarias II Tratamiento electroquímico del enfriamiento de agua: Una nueva estrategia para el control de dureza, incrustaciones, sedimentos y reducción del consumo de agua Nubia Fernanda Montaño Herrera 18 de Febrero del 2016
  2. 2. Tratamiento electroquímico del enfriamiento de agua: Una nueva estrategia para el control de dureza, incrustaciones, sedimentos y reducción del consumo de agua • Por: Henry A. Becker (miembro de ASHRAE, vicepresidente y director tecnico) , Jon J. Cohen, Alan D. Zdunek, PhD • Publicado en ASHRAE Transactions • Vol. 115, Part 1., Paginas 399-404 Año 2009
  3. 3. Índice Resumen ……………………………………… 4 Introducción………………………………….. 6 Estrategia de control de depósitos tradicionales…………………….. 9 Una nueva estrategia para control de depósitos………………………… 11 Conclusiones…………………………………. 24
  4. 4. Resumen
  5. 5. Resumen • Problemática por obstrucciones debido a las sales de calcio presentes en el agua • Establecimiento de una nueva estrategia para el tratamiento de agua • Proceso electrolítico para sistemas de enfriamiento por evaporación
  6. 6. Introducción
  7. 7. Introducción Un sistema de enfriamiento por evaporación. Agua de reposición se agrega a una sistema de torre de enfriamiento para reemplazar la perdida de agua por evaporación y mantenerla cerca del volumen constante de agua.
  8. 8. • El calcio y bicarbonato son de interés principal en la lucha contra la deposición de minerales en los sistemas de enfriamiento de agua por evaporación. • El agua dura se convierte en una problemática en agua de enfriamiento y sistemas de transferencias de otras energías • Formación de depósitos de carbonato de calcio
  9. 9. Estrategia de control de depósitos tradicionales
  10. 10. Estrategia de control de depósitos tradicionales Existen dos estrategias para el tratamiento químico de agua para controlar la formación de carbonato de calcio. 1) Añadir acido para revertir la formación de carbonato debido a la descomposición del bicarbonato y después retirarlo 2) Introducción de dos aditivos para retrasar anti- precipitantes y dispersivos.
  11. 11. Una nueva estrategia para control de depósitos
  12. 12. Una nueva estrategia para control de depósitos El tratamiento se basa en un proceso electroquímico, que aumenta el pH en la superficie del electrodo y esto causa la precipitación de CaCO3 El proceso de electrolisis funciona mediante la reducción de agua a gas de hidrogeno e hidróxido, creando un entorno altamente insoluble formando depósitos de minerales.
  13. 13. La electrolisis del agua contiene un electrolito que produce dos reacciones químicas: Oxidación del agua Reducción del agua En agua dura que contiene bicarbonato se produce una reacción secundaria en el ánodo y cuando contiene iones de bicarbonato y calcio produce dos reacciones secundarias. 2H2O – 4e-1 -> O2 + 4H+1 4H2O + 4e-1 -> 2H2 + 4OH-1
  14. 14. Los fenómenos clave que regulan los movimientos y que influyen en la reacción de precipitación de la electrolisis son transporte iónico y las reacciones electroquímicas de transferencia de cargas que ocurren en la interface de electrodo y la solución. Migración puede cambiar el flujo de una especie cargada de dos maneras
  15. 15. Una abundancia de iones de carga negativa en el cátodo proporcionan una fuerza motriz en los iones de calcio y miran hacia el cátodo para mantener una neutralización eléctrica en la solución. El producto de las reacciones son tres gases (H2,O2 y CO2) Una nueva estrategia para controlar la deposición de carbonato de calcio no se basa tanto en el purgado para la eliminación de calcio
  16. 16. Depósitos de dureza del agua han sido históricamente problemático en los procesos electroquímicos. Varios años de experimentación y desarrollo mostraron que, de hecho, la eliminación de calcio podría llevarse a cabo a una velocidad igual o incluso mayor que la requerida para el depósito operación libre de agua de enfriamiento por evaporación y otros sistemas de transporte de agua.
  17. 17. Formación de iones hidroxilo en la capa límite de agua en contacto inmediato con el cátodo de una celda electrolítica puede ser proyectado para alcanzar o superar los 10.000 ppm, o aprox. 0,25 moles por litro. La saturación de iones de calcio se reducirá según lo dictado por el producto de solubilidad y consideraciones del efecto de un ion común.
  18. 18. La diferencia entra la concentración de la fase libre de calcio y la saturación catódica del calcio es establecida en gran medida por una fuerza impulsora de precipitación que se encuentra en cualquier lugar del circuito del agua refrigerante
  19. 19. La clave para la prevención adecuada de la precipitación electrolítica se rige por el flujo y densidad de la corriente catódica en la superficie de la celda de reacción electrolítica. Variación de la corriente se utiliza para lograr un control preciso para que coincida con la variación del sistema de enfriamiento
  20. 20. El efecto de la variación del flujo a través de celdas de proceso electrolítico se ha estudiado y probado en el campo para maximizar la captura de calcio carbonato. - Optimizar el flujo - Maximizar el flujo
  21. 21. Una suficiente área catódica, la fuerza de conducción y el tiempo de residencia están disponibles para limitar el crecimiento de microcristales para un conjunto dado de condiciones de funcionamiento de refrigeración del sistema. La experiencia operacional verifica esto.
  22. 22. • Existen beneficios adicionales derivados de la electrolisis. • Contaminación orgánica por crecimiento microbiano gracias al cloro y bromo que se produce en la electrolisis del agua.
  23. 23. Evidencias
  24. 24. Conclusiones
  25. 25. Conclusión La electrólisis puede proporcionar la cáustica para promover la precipitación, la captura, la retención y la eliminación de los mecanismos necesarios para crear una estrategia de tratamiento completamente funcional. La electrólisis proporciona un camino para una captura rápida, limpia y una fijación del calcio que es simple, fácil de mantener y no requiere la introducción química o manipulación.
  26. 26. ¡Gracias por su atención!

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