¿Cómo prevenir la formación de sedimentos?

El método más importante para prevenir la formación de sedimentos es mejorar la calidad del agua utilizada en diversas industrias. Este método se lleva a cabo mediante diversas formas de sedimentación, filtración, desaireación, desengrasado, enjuague y ablandamiento del agua. Los métodos físicos son de gran importancia para mejorar la calidad del agua en los equipos y dispositivos de procesos industriales, como las industrias del petróleo, el gas y la petroquímica. A continuación, se presenta una breve explicación de cada uno de estos métodos:

Sedimentación:

La primera etapa de la clarificación del agua es la sedimentación. En este método, la concentración de lodo, limo y materia en suspensión se reduce mediante el uso de estanques de sedimentación o haciendo pasar el agua a través de grandes tanques a baja velocidad para su clarificación. La sedimentación es más adecuada para aguas turbias.

Filtración por sedimentación:

Generalmente, la filtración debe realizarse después de la sedimentación para eliminar las partículas en suspensión restantes. Los filtros industriales están compuestos por capas de arena de grano fino, que se vuelven más gruesas de arriba hacia abajo. El agua entra por la parte superior y sale por la inferior. Puede filtrarse por su propio peso o a presión, pero en la industria se suelen utilizar filtros de presión.

Generalmente, el material filtrante es arena y sílice con una pureza del 98%. El tamaño de grano oscila entre 0,35 y 1 mm. Este pequeño tamaño separa todas las sustancias en suspensión en la superficie del filtro; además, puede formarse una capa microbiológica en la interfaz entre el agua y la arena. La base del filtro suele ser de plástico, y se colocan entre 60 y 90 tubos de plástico (boquillas) por metro cuadrado para la descarga del agua filtrada. Sus extremos se colocan en el agua filtrada, debajo del filtro.

Método de desaireación del agua:

La mayoría de los gases corrosivos disueltos en el agua, como el CO₂y el oxígeno, pueden eliminarse mediante la desaireación. Los calentadores abiertos 1 son adecuados para la desaireación del agua y la producción de vapor a baja presión. Sin embargo, si se requiere vapor a una presión superior a 27 bar, se suelen utilizar calentadores de desaireación de tipo pulverizador 2.

Desaireación física del agua:

La desaireación se realiza mediante dos métodos: físico y químico. En el método físico, la eliminación de oxígeno y dióxido de carbono se logra calentando el agua. Esto reduce la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en la fase líquida, y los gases disueltos en el agua pasan de la fase líquida a la fase gaseosa. La desaireación física es el método más económico. Se lleva a cabo a la temperatura de ebullición del agua y a la presión interna del desaireador. Los desaireadores también pueden operar a presión o al vacío.

Desaireación química del agua:

En el método de desaireación química (desoxigenación), para eliminar el oxígeno y prevenir la corrosión de las calderas de vapor, se utilizan sustancias como el sulfito de sodio o la hidracina. El oxígeno se elimina y se producen compuestos como el sulfato de sodio o nitrógeno y agua. Para aumentar la eficiencia de los equipos en diversas industrias y prevenir la corrosión, la empresa Abrizan ofrece diversas soluciones de desaireación a empresas de petróleo y gas, petroquímicas y afines.

¿Qué aspectos deben tenerse en cuenta en la desaireación del agua?

Debido a la volatilidad del CO₂y la destrucción térmica del carbonato, el pH del agua desaireada se sitúa entre 8,5 y 9,5.

La concentración de bicarbonato que entra en las calderas de vapor debe mantenerse lo más baja posible, ya que, además de la formación de depósitos de carbonato, reduce la concentración de CO₂. El oxígeno disuelto en el agua provoca la oxidación de los metales. Este tipo de corrosión se intensifica a temperaturas superiores a 60°C, causando la perforación de tuberías y depósitos en poco tiempo. Si el dióxido de carbono, resultante de la descomposición de los bicarbonatos en el agua, no se elimina del agua de alimentación de la caldera mediante un separador de aire, se producirá corrosión en las tuberías. Los depósitos como Fe₂O₃y Fe₃O₄, productos de la corrosión de diversos metales, constituyen otro tipo de depósito.

Desengrasado de depósitos:

El diseño de los distintos tipos de separadores de aceite y agua (separadores de grasa) se basa en la diferencia de densidad. Los separadores de grasa por gravedad se utilizan habitualmente para eliminar aceites y grasas. Por lo tanto, en la práctica, la eficiencia de un separador por gravedad depende del diseño hidráulico preciso del separador y del tiempo de retención de agua. El sistema separador de grasa API es, de hecho, un separador de aceite y agua diseñado según las normas API. Este sistema se utiliza ampliamente en refinerías y numerosas unidades industriales.

Lavado de incrustaciones de calderas:

El lavado de incrustaciones es el proceso de eliminar el agua saturada con sólidos en suspensión y sales disueltas de la caldera. El agua eliminada de esta manera se reemplaza por agua de alimentación nueva con menor contenido de sustancias disueltas.

Ablandamiento del agua para prevenir la formación de incrustaciones:

El ablandamiento del agua consiste en reducir los iones de calcio y magnesio, lo cual se realiza mediante dos métodos. La precipitación química y el uso de resinas de intercambio iónico son algunos métodos para prevenir la formación de incrustaciones en sistemas térmicos. Otros métodos incluyen la inyección de ácido, el tratamiento de corrientes laterales y el uso de inhibidores químicos.

Los métodos de intercambio iónico se basan en el intercambio reversible de iones entre una solución y una fase sólida. La fase sólida es insoluble en agua y contiene grupos ácidos o básicos. Estas bases son los principales agentes del intercambio iónico. Las resinas de intercambio iónico son de origen orgánico y están compuestas por polímeros de alto peso molecular. Los grupos de intercambio iónico incluyen grupos aniónicos y catiónicos. Por ejemplo, para ilustrar las reacciones de intercambio iónico, consideremos las resinas ácidas y básicas como H R y OH R. Según las siguientes reacciones, los iones sodio y cloruro se intercambian con iones hidrógeno e hidróxido:

R R → Na + HCl H + NaCl

R R → Cl + H2O OH + HCl