CALENTAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DE AGUA DE ALIMENTACION CALENTAMIENTO Para producir económicamente energía se necesita utilizar la máxima cantidad de calor que puede obtenerse a partir de un combustible dado. PRINCIPALES VENTAJAS QUE SE DERIVAN DEL CALENTAMIENTO DEL AGUA DE ALIMENTACION 1. Reducción de las tensiones de las planchas y tubos de la caldera. 2. Utilización del calor que de otro modo se perdería. 3. Purificación parcial del agua tratada 4. Mayor aproximación a los rendimientos térmicos ideales. 5. Aumento de la capacidad de la caldera. CLASIFICACION DE CALENTADORES DE AGUA DE ALIMENTACION ECONOMIZADOR. Son serpentines donde se calienta el agua que va a ingresar en la caldera, utilizando como elemento calefactor a los mismos gases de combustión procedentes de la chimenea. Calentador de agua Contacto directo. Utilizan el calor del vapor por contacto directo con el agua al mezclarse entre sí. Cerrado o tipo superficie. El calor del vapor se transmite a través de las paredes metálicas. El vapor y agua no están en contacto directo. Tratamiento de Agua para Calderas Tratamiento de Agua para Calderas El objetivo del tratamiento de agua es evitar problemas de corrosión e incrustaciones. El tratamiento de agua es fundamental en la vida útil, la prevención de accidentes y la operación eficiente de las calderas. CORROSION • Los principales componentes de la caldera son metálicos. Los agentes que atacan el Hierro y lo disuelven son los gases corrosivos como oxigeno y bióxido de carbono. También la acidez del agua causa corrosión por lo que el pH debe mantenerse entre 9.0 y 11.5. En las líneas de vapor y condensado, se produce el ataque corrosivo más intenso en las zonas donde se acumula agua condensada. La corrosión que produce el oxígeno, suele ser severa, debido a la entrada de aire al sistema, a bajo valor de pH, el bióxido de carbono abarca por si mismo los metales del sistema y acelera la velocidad de la corrosión del oxígeno disuelto cuando se encuentra presente en el oxígeno. • Una forma de corrosión que suele presentarse con cierta frecuencia en calderas, corresponde a una reacción de este tipo: • 3 Fe + 4 H2O ----------> Fe3O4 + 4 H2 • Esta reacción se debe a la acción del metal sobre calentado con el vapor. Sólidos disueltos Los sólidos disueltos y suspendidos en el agua de la caldera se regulan por el sistema de purga INCRUSTACIONES Corresponden a depósitos de carbonatos y silicatos de calcio y magnesio, formados debido a una excesiva concentración de estos componentes en el agua de alimentación y/o regímenes de purga. Sistemas de filtración • Filtro de sedimentos • Filtro de carbón activado TRATAMIENTO DE AGUA EN SUAVIZADORES • CONCEPTO DE DUREZA. • INTERCAMBIO IÓNICO. • PARTES DE UN SUAVIZADOR. • OPERACIÓN. • FACTORES DE SELECCIÓN Y MANTENIMIENTO. DUREZA •DUREZA: CONSISTE EN LA PRESENCIA DE IONES METÁLICOS, COMO COMPUESTOS SOLUBLES, POR EJEMPLO , CALCIO Y MAGNESIO, HIERRO, MANGANESO, NIQUEL ETC. •LA CONCENTRACIÓN SE EXPRESA GENERALMENTE, GRANOS/GALÓN, PPM, O MG/L. Ppm: Número de partes de un producto químico encontrado en un millón de partes de un sólido, líquido o gaseoso mezcla. Equivalente a miligramos por litro (mg / l). ITERCAMBIO IÓNICO: PROCESO QUÍMICO, EN EL QUE UN ION ES SUSTITUIDO POR OTRO. El proceso consiste agua que pasa conteniendo iones de dureza, mayormente calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) a través de una columna conteniendo una resina de intercambio ácido de catión en forma de sodio (Na+) (por ejemplo, los cationes intercambiables son sodio). Los iones de calcio y magnesio son intercambiados por un número equivalente de iones de sodio. La resina, una vez agotada, (por ejemplo, todos los iones de sodio disponible han sido intercambiados) deben ser recargados. Esto significa que hay que pasar una solución que contiene una alta concentración de sales de sodio tales como brine cloruro de sodio a través de la resina de intercambio- un proceso conocido como regeneración PARTES DE UN SUAVIZADOR. • • VALVULA DE CONTROL. TANQUE DE RESINA. • • TANQUE DE SALMUERA. • TUBO CENTRAL. • DISTRIBUIDOR. COLUMNA DE RESINA. • SOPORTE DE RESINA. COMPONENTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL. Timer PROGRAMADOR DEL CICLO DE REGENERADO EYECTOR. • REGENERADO POR DIA O DEMANDA. Otros tipos de válvula Válvula Manual Válvulas digitales ETAPAS DEL CICLO DE REGENERACIÓN • RETROLAVADO. • SUCCIÓN DE SALMUERA. • LAVADO LENTO. • LAVADO RÁPIDO. • LLENADO DE TANQUE DE SAL. • SERVICIO. Ciclo de regeneración RETROLAVADO La fase de retrolavado remueve y quita la suciedad del tanque / resina La regeneración comienza con un ciclo de contra-lavado que es donde la válvula invierte el flujo de agua en el tanque y saca los desechos del tanque. SUCCION DE SALMUERA CONCENTRACION SAL: 100%(26% PESO. FLUJO: 0.25-0.5 GPM/PIE3 TIEMPO: 15 MIN PRESION: MIN. 20 PSI CONCENTRACION SALMUERA AL INTERIOR 10% Recarga el depósito mineral con sodio de la solución de la salmuera desplaza el calcio y el magnesio Lavado y llenado de tanque La fase final enjuaga el depósito mineral con agua fresca y carga de salmuera el depósito que está listo para el próximo ciclo. SUAVIZADOR EN SERVICIO SUAVIZADOR ACTIVADO SUAVIZADOR CON POCOS SUAVIZADOR CON DUREZA GALONES DE USO SUAVIZADOR AGOTADO FACTORES DE SELECCIÓN PARA UN SUAVIZADOR. • HACER UN ANÁLISIS DE AGUA. EN ESPECIAL DUREZA, HIERRO, TDS, MANGANESO. • VOLUMEN DE AGUA DE DEMANDA EN EL PUNTO (por cada BHP, 4.25 gal. x hora). Condensados y demanda total por día. • DIAMETRO DE TUBERÍA. • ESPACIO DE INSTALACIÓN. • ELECTRICIDAD. • DRENAJE. • PRESIÓN. • CALIDAD DE AGUA. • APLICACIONES DEL AGUA PROCESADA CALCULO SUAVIZADOR • • • • • • • • Determinar la Dureza en el agua El análisis recibido o muestreado es en partes por millón (ppm), convertirlo a granos por galón (gpg), dividiéndolo entre 17.1; 342/17.1 = 20 gpg Determinar los caballos vapor caldera (caballos de fuerza) Si la capacidad de la caldera la tenemos en libras por hora de vapor. Convertirla a caballos (HP), 3450 libras por hora entre 34.5 = 100 HP (ver tabla de conversión) Determinar la alimentación de agua máxima a la caldera La capacidad de la caldera es de 100 HP (caballos de fuerza), convertir los HP a galones de agua por hora necesarios para alimentar la caldera, HP X 4.25 galones por hora, 100 X 4.25 =425 galones por hora Determinar la cantidad de condensados de retorno o recuperados, y determinar la alimentación neta a la caldera. La alimentación de diseño es de 425 galones por hora, si el retorno de condensados es del 50%, por lo tanto 212.5 galones, la alimentación neta será de 425-212.5 = 212.50 galones por hora. Determinar la alimentación total requerida por día 212.50 galones por hora, si el sistema opera 16 horas por día, 212.50 X 16 horas = 3400 galones por día. Determinar los granos totales de dureza a remover por día 3400 galones por día con una dureza de 20 gpg (granos por galón) será 3400 X 20 = 68,000 granos de dureza se necesita remover al día. La información lograda en los seis pasos anteriores nos ofrece la cantidad de dureza a remover al día, esto nos ofrece la información básica para poder seleccionar el suavizador 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%, multiplicando los 68,000 granos por 1.15 la demanda total a remover será de 78,200 granos por día. MANTENIMIENTO • • • • • MEDICION DE DUREZA LIMPIEZA DEL CONTROL. LIMPIEZA FRECUENTE DEL EYECTOR. LIMPIEZA DEL TANQUE DE SAL. EVALUACIÓN DE LA RESINA CADA 5 AÑOS DE OPERACIÓN. PURGA Mantiene equilibrio químico en el interior de la caldera. La purga de agua de la caldera consiste en la expulsión de cierta cantidad de agua con una alta concentración de sólidos disueltos. Control Total Sólidos Disueltos Cuando el agua es evaporada y se forma vapor los minerales o sólidos disueltos y suspendidos en el agua , permanecen dentro de la caldera. El agua de reposición contiene una carga normal de minerales disueltos , estos hacen que se incrementen los sólidos disueltos totales dentro de la caldera. Después de un periodo de tiempo los sólidos disueltos totales (TDS) alcanzan niveles críticos dentro de la caldera. CONTROL DE ALCALINIDAD Adicionalmente al control de los ciclos de concentración de los TDS , la alcalinidad debe de ser considerada con mucha precaución. Los niveles de alcalinidad cuando se tienen calderas de baja presión , no deben de exceder las 700 ppm . La presencia de alcalinidad por encima de los 700 ppm puede resultar en un rompimiento de los bicarbonatos produciendo carbonatos y liberando CO2 (dióxido de carbono) libre en el vapor . La presencia de CO2 en el vapor generalmente se tiene como resultado un vapor altamente corrosivo , causando daños por corrosión en las líneas de vapor y retorno de condensados. El nivel de alcalinidad generalmente controla el total de ciclos de concentración en la caldera. Si el agua de reposición contiene 70 ppm de alcalinidad total en una caldera que no deba de exceder la concentración de 700 ppm se podrá operar a 10 ciclos de concentración (700 ppm / 70 ppm = 10 ciclos) Control de Dureza Hasta ahora hemos descrito en pocas palabras lo correspondiente a la concentración de TDS y alcalinidad dentro de la caldera , el tratamiento y efecto de la dureza total en el agua debe de ser revisada al detalle. La formación de incrustación en las superficies de la caldera es el problema mas serio encontrado en la generación de vapor. La primera causa de la formación de incrustación , es debido al hecho de que la solubilidad de las sales decrece a medida de que se incrementa la temperatura aumentando la facilidad de precipitación. Consecuentemente , la alta temperatura (y presión) en la operación de las calderas , las sales se vuelven mas insolubles la Precipitación o incrustación aparece . Esta incrustación puede ser prevenida de ser formada en las calderas mediante el empleo de un tratamiento externo. (suavizador) . SOLIDOS DISUELTOS Los sólidos disueltos y suspendidos en el agua de la caldera se regulan por el sistema de purga. Nivel de SDT en caldera PURGA MANUAL Máximo nivel de SDT Nivel promedio de SDT 0 12 Tiempo en horas 24 PURGA MANUAL PURGA AUTOMATICA Nivel de SDT en caldera Máximo nivel de SDT Nivel promedio de SDT 0 12 Tiempo en horas 24 PURGA AUTOMATICA
