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Tema 02Cómo las impurezas presentes en el agua afectan equipos, calderas y procesos productivos.
Cuando el agua no recibe un tratamiento adecuado, pueden presentarse diversos problemas que afectan tanto la operación como la seguridad de la caldera.
Entre los principales efectos se encuentran:
La mayoría de estos problemas se relacionan con uno o varios de los siguientes fenómenos:
La incrustación consiste en la formación de depósitos minerales adheridos a las superficies internas de transferencia de calor de la caldera.
Estos depósitos están constituidos principalmente por carbonatos, sulfatos, sílice y otros compuestos minerales precipitados debido a la temperatura y presión de operación.
Al actuar como un aislante térmico, las incrustaciones reducen significativamente la transferencia de calor entre los gases de combustión y el agua, obligando al equipo a consumir mayor cantidad de combustible para producir la misma cantidad de vapor.
Las principales causas de la formación de incrustaciones son:
Además del incremento en el consumo de combustible, las incrustaciones pueden provocar deformación, sobrecalentamiento y ruptura de tubos.
La corrosión es el deterioro progresivo de las superficies metálicas debido a reacciones químicas o electroquímicas.
Entre sus principales causas se encuentran:
A diferencia de las incrustaciones, la corrosión ocasiona pérdida irreversible de material, disminuyendo la resistencia mecánica de la caldera y aumentando el riesgo de fugas o fallas estructurales.
Una vez que el metal ha sido afectado, la reparación generalmente implica el reemplazo de las partes deterioradas.
Es importante destacar que la dosificación inadecuada de soda cáustica (hidróxido de sodio) en una caldera con condiciones favorables para la corrosión puede incrementar el riesgo de fragilidad cáustica.
La fragilidad cáustica es una forma localizada de corrosión que puede desarrollarse en zonas sometidas a altos esfuerzos mecánicos y elevadas concentraciones de hidróxido de sodio.
Este fenómeno favorece la formación de grietas en remaches, uniones, placas y zonas cercanas a los tubos, especialmente en equipos sometidos a esfuerzos repetitivos.
La fatiga por corrosión ocurre cuando el ataque químico se combina con ciclos continuos de carga y descarga mecánica, acelerando la aparición de fisuras y reduciendo considerablemente la vida útil del equipo.
Aunque este problema era más frecuente en calderas remachadas, también puede presentarse en calderas modernas cuando existen condiciones químicas inadecuadas.
La formación de espuma ocurre cuando el agua de la caldera contiene elevadas concentraciones de sólidos disueltos, materia orgánica, aceites o contaminantes provenientes del proceso.
La espuma ocupa parte del espacio destinado a la separación entre agua y vapor, favoreciendo el arrastre de gotas de agua hacia la línea de vapor.
Este fenómeno puede originarse por:
El arrastre de agua provoca contaminación del vapor, obstrucción de trampas de vapor, filtros e intercambiadores de calor, además de afectar directamente la calidad del proceso industrial.
En industrias como la alimentaria, farmacéutica o textil, este problema puede ocasionar contaminación del producto y pérdidas importantes de producción.
Asimismo, la formación excesiva de espuma reduce la eficiencia de evaporación y aumenta el consumo de combustible.
La ebullición irregular consiste en el arrastre de masas de agua junto con el vapor debido a una separación deficiente entre ambas fases.
Puede producirse por:
Este fenómeno reduce la calidad del vapor y disminuye el rendimiento térmico del sistema.
Los gases disueltos, especialmente el oxígeno y el dióxido de carbono, representan una de las principales causas de corrosión en sistemas de generación de vapor.
El oxígeno acelera la corrosión localizada (picaduras o pitting), mientras que el dióxido de carbono forma ácido carbónico al condensarse con el vapor, favoreciendo la corrosión en las líneas de condensado y tuberías de retorno.
Por esta razón, es indispensable controlar la concentración de estos gases mediante procesos de desaireación mecánica y tratamiento químico.
Además, los gases no condensables reducen la eficiencia de los intercambiadores de calor, dificultan la transferencia térmica y aumentan la carga de trabajo de bombas de vacío, desaireadores y equipos de recuperación de condensado.