Incrustaciones de calderas

¿Cuáles son los principales mecanismos de formación de incrustaciones?

 

Debido a la alta temperatura observada en el agua de la caldera, ciertos compuestos, hasta entonces mantenidos en forma solubilizada en el agua de alimentación/reposición, tienden a adquirir una condición de sobresaturación, acabando depositándose en la superficie de intercambio de calor de la caldera. la reducción de sus respectivos límites de solubilidad.

 

Este comportamiento se observa normalmente para los iones de calcio (Ca+2), magnesio (Mg+2), silicatos (SiO3– 2) y carbonatos (CO3-2), que acaban generando compuestos insolubles en el estado térmico del agua de caldera, provocando incrustaciones muy rígidas y de difícil para eliminar. Otro ion muy particular es el Bicarbonato (HCO3), un ion que, aunque rara vez contribuye a la formación de compuestos insolubles, tiene la propiedad de descomponerse en el agua de la caldera. , por acción de la temperatura, formando iones carbonato y dióxido de carbono. La siguiente reacción ilustra mejor esta afirmación:

2HCO3 ——> H3-2O + CO + CO2

Como resultado, si hay presencia de iones de calcio en el agua de la caldera, estos reaccionarán con el carbonato generado, formando incrustaciones de carbonato de calcio, como se muestra en la siguiente reacción:

Ca+2 + CO3-2 ———-> CaCO3

 

Como se puede observar, la gran mayoría de los iones disueltos en agua acaban provocando efectos especialmente nocivos cuando se someten a las condiciones de funcionamiento de los equipos generadores de vapor. En este sentido, a continuación se detallan los principales compuestos que forman incrustaciones en los sistemas de Generación de Vapor, si no existe un control efectivo y conocimiento técnico de sus mecanismos de formación:

Carbonato de calcio CaCO3

Hidróxido de magnesio Mg(OH)2

Silicato de calcio CaSiO3

Silicato de magnesio MgSiO3

Sílice (SiO2)n

Óxido de hierro Fe2O3, Fe3O4, etc.
Hidróxido de zinc (*1) Zn(OH)2

Pirosilicato básico de zinc (*1) Zn4(OH)2Si2O7.H 2O

Hidroxiapatita (*2) [Ca3(PO4)2]3 Ca(OH) 2

 

(*1) En el caso de utilizar líneas y/o depósitos hechos de acero al carbono galvanizado para recibir agua de reposición o condensado, los iones de zinc pueden ser transportados al agua de la caldera.

 

(*2) En el tratamiento a base de fosfatos se suele eliminar el compuesto insoluble generado (hidroxiapatita) junto con el agua de vertido de la caldera. Sin embargo, cuando el control de la inyección de productos químicos y la calidad físico-química del agua no son realmente adecuados, la hidroxiapatita formada puede acabar depositándose en la superficie de intercambio de calor de la caldera, generando incrustaciones.

 

2 – ¿Qué problemas pueden causar las incrustaciones en los generadores de vapor?

La conductividad térmica de los principales compuestos contaminantes es significativamente menor que la de los metales que normalmente componen las calderas y sus equipos periféricos, en particular el acero al carbono y el cobre.

La Tabla 01 confirma la afirmación anterior:

COMPUESTO QUÍMICO CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (kcal/m * h * ºC)
Incrustación de base de sílice
0,2 ~ 0,4
Incrustación de base de carbonato
0,4 ~ 0,6</centro
Báscula de base sulfato
0,6 ~ 2,0</centro
Acero al carbono aleado
40 ~ 60</centro
Aleación de cobre
320 ~ 360</center

 

Como se puede observar en los valores presentados, cuando se produce incrustación existe una «resistencia» muy alta para la transferencia del calor generado en la cámara de combustión de la caldera al agua, lo que necesariamente reduce la eficiencia del equipo. se minimiza cuando existen depósitos (incrustaciones) en su superficie de intercambio de calor.

Asociado a esto, la presencia de incrustaciones puede provocar la dilatación y rotura de los tubos de la caldera, ya que sufrirán un fuerte sobrecalentamiento bajo el depósito, provocando una reducción de su propia resistencia mecánica.

 

Las fotografías 01 y 02 ilustran lo anterior, tomando como ejemplo dos casos prácticos de formación de incrustaciones, en uno de los cuales se rompió uno de los tubos del generador de vapor.

«Foto 1»
báscula de caldera

«Foto 2»
incrustações

 

3 – ¿Cuál es el impacto económico de la presencia de incrustaciones en las calderas?

Además de los riesgos inherentes a la seguridad operativa del equipo, la presencia de incrustaciones también provoca pérdidas en términos de coste operativo de la caldera. A modo de ejemplo, la presencia de incrustaciones de carbonato cálcico, de 1 mm de espesor, adheridas a la superficie de intercambio térmico de la caldera, provoca un aumento del consumo de combustible del orden del 4%. Asimismo, la presencia de incrustaciones silíceas favorece un aumento del consumo de combustible en torno al 8%. La figura 01 confirma lo anterior, relacionando el aumento del consumo de combustible con el espesor de la escala:

Figura 01: Relación entre el espesor de la incrustación y el aumento del consumo de combustible.

 Grosor de la incrustación

 


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