Caldera

Las calderas de vapor se fabrican principalmente con aceros al carbono, y la superficie interna de estos metales en contacto con el agua debe estar libre de depósitos indeseados. Los depósitos tienen una conductividad térmica menor que los metales, lo que provoca un aumento de la temperatura del metal en la pared de combustión. Por lo tanto, se requiere más combustible para producir vapor (el coeficiente de transferencia de calor disminuye).

Formación de la capa de magnetita en una caldera de vapor

El vapor a altas temperaturas reacciona con los iones de hierro y forma una capa uniforme de óxido de hierro Fe₃O₄, conocida como magnetita. En una atmósfera reductora a temperaturas superiores a 100°C, el agua actúa como agente oxidante y se produce una reacción electroquímica que da lugar a la formación de esta capa de magnetita.

Ventajas y desventajas de la capa de magnetita

La capa de magnetita formada es oscura, delgada y altamente adhesiva, y actúa como una capa pasiva sobre la superficie del acero para prevenir una mayor corrosión superficial. La formación de esta capa de magnetita en las calderas de vapor se considera una ventaja, ya que, en condiciones ideales, las superficies de estos metales en contacto con el agua quedan cubiertas por esta fina película. Sin embargo, con el tiempo, la capa de magnetita crece y se vuelve porosa, o incluso se rompe y se separa. Por lo tanto, esta capa de depósito se vuelve extremadamente gruesa en algunas zonas. Además, afecta negativamente a la transferencia de calor y la falta de uniformidad en el espesor del depósito provoca la adhesión de otros depósitos de sales indeseados, como el carbonato de calcio.

Reducción de la eficiencia y decisión de limpiar la caldera

Cuando la eficiencia de la caldera disminuye significativamente o se producen obstrucciones o perforaciones en las tuberías, generalmente se decide limpiarla. Esto suele hacerse cortando varias tuberías en las zonas donde se prevé una mayor acumulación de depósitos. Tras un exhaustivo análisis metalúrgico, la muestra de tubería, junto con los depósitos correspondientes, se somete a pruebas de limpieza o al llamado proceso de lavado con ácido.

Pasos del decapado

Para llevar a cabo el proceso de decapado adecuado, es fundamental conocer la cantidad de depósitos por unidad de área. Los pasos son los siguientes:

1. Desengrasado

2. Decapado con una mezcla de ácidos HF y HCl

3. Pasivación con citrato de amonio y un agente oxidante

Uso de un conservante durante el decapado

Durante el proceso de decapado, que se realiza mediante la rotación de ácidos clorhídrico e fluorhídrico calientes, la capa de magnetita reacciona con el ácido. Por lo tanto, la concentración de hierro en la solución de decapado aumenta, ya que disuelve la magnetita. Para proteger el acero desnudo de los efectos del ácido, se le añade un conservante ácido. Este conservante ácido reduce la tasa de corrosión a mpy50. La cantidad de hierro en la solución de decapado es un parámetro que indica el resultado del decapado y cómo se realizó. Cuando la cantidad de hierro en la solución permanece constante, toda la magnetita se ha disuelto y el proceso de decapado ha finalizado.

Eliminación del óxido de hierro tras el decapado

Tras el decapado, la superficie del acero queda reactiva y húmeda, y el oxígeno forma óxido. De hecho, el último paso en la limpieza de calderas consiste en eliminar este óxido de hierro y crear una película pasiva de óxido de hierro. Para ello, primero se utiliza una solución de ácido cítrico, que luego se neutraliza con amoníaco para formar citrato de amonio con un pH alcalino. Normalmente, el hierro disuelto precipita como hidróxido. Sin embargo, debido a la fuerte tendencia del citrato de amonio a formar complejos, el hierro permanece en solución.

Se añade un agente oxigenante fuerte al citrato de amonio para activar los iones ferrosos y oxidarlos, convirtiendo así el hierro metálico a un estado férrico uniforme.

Esta acción provoca la aparición de una capa delgada, pasiva y adherente de óxido de hierro (Fe₂O₃).