Ingeniería en Sistemas de Vapor: Pruebas y Parámetros Críticos

Los sistemas de calderas de vapor proporcionan energía a una variedad de aplicaciones comerciales, institucionales e industriales. El agua tratada adecuadamente es necesaria para la operación confiable y eficiente de estos sistemas. Los rangos de control del tratamiento de agua para calderas de vapor pueden variar según la calidad del agua de reposición, el diseño de la caldera, la presión de operación, los requisitos de vapor y las necesidades de calidad/pureza del vapor.
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Diversas organizaciones de la industria publican lineamientos de calidad para el agua de calderas. Estos grupos a menudo incluyen fabricantes, ingenieros, científicos y representantes de la industria aliada. Al especificar un programa de tratamiento, los especialistas en tratamiento de agua suelen usar estos lineamientos de forma individual o combinada para proporcionar las mejores recomendaciones para las condiciones presentes. Algunas guías comúnmente referenciadas incluyen las de la Asociación Americana de Fabricantes de Calderas (ABMA, por sus siglas en inglés) y la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME). Los fabricantes de equipos individuales también pueden publicar pautas para el cuidado y mantenimiento de sus equipos específicos.

El agua del sistema debe ser analizada y monitoreada en el proceso de pretratamiento, el agua de alimentación, la caldera y el condensado para asegurar una operación confiable en todas las etapas. Operar fuera de los parámetros de control puede resultar en problemas que:

• Aumentan los costos de energía, agua, mantenimiento y operación.
• Dañan el sistema de vapor.
• Provocan fallas en el sistema.

La siguiente tabla resume las pruebas comunes de tratamiento de calderas y su importancia para el programa de tratamiento de agua:

Muestra	Prueba	Propósito	Consecuencias	Medidas Correctivas*
Agua Cruda	Conductividad	Establece el rango de control de purga de la caldera y monitorea cambios en el agua cruda.	Impacta la purga de la caldera y puede indicar otros cambios en la calidad del agua que podrían influir tanto en el pretratamiento como en la operación de la caldera.
	Dureza	Se utiliza para calcular el punto de consigna de capacidad del suavizador de agua.	Los cambios inesperados pueden resultar en fugas de dureza o uso excesivo de sal.
	Alcalinidad Total	Puede establecer el rango de control de purga de la caldera, impacta la corrosión del sistema de condensado o se usa para calcular el punto de consigna de capacidad del desalcalinizador.	Puede afectar el uso de aminas neutralizantes, la tasa de purga de la caldera o provocar fugas de alcalinidad en el desalcalinizador.
	Sílice	Puede establecer el rango de control de purga de la caldera.	Puede formar depósitos aislantes tanto dentro de la caldera como en el sistema de vapor.
​Suavizador	Dureza	Indicador de la operación adecuada del suavizador.	Puede causar formación de depósitos de incrustación en equipos de postratamiento y calderas. Puede consumir químicos de tratamiento dentro de la caldera.	Confirmar: Hay sal en el tanque de salmuera, la regeneración es adecuada (ej., estudio de elución), la capacidad del suavizador, no se está bypassando agua dura, la operación del suavizador es correcta, el nivel y condición de la resina son adecuados.
	Cloruros	Indicador de ciclos de enjuague de regeneración exitosos del suavizador.	Puede afectar la conductividad de la caldera y aumentar la purga.	Evaluar la regeneración adecuada del suavizador y sus tiempos.
	Conductividad	Puede establecer el rango de control de purga de la caldera. Indicador de ciclos de enjuague de regeneración exitosos del suavizador.
Desalcalinizador	Alcalinidad Total	Indicador de la operación adecuada del desalcalinizador.	Puede afectar los ciclos de la caldera y provocar un aumento de la corrosión en el sistema de condensado o del uso de aminas neutralizantes.	Confirmar: Hay sal en el tanque de salmuera, la regeneración es adecuada (ej., estudio de elución), la capacidad del desalcalinizador, no se está bypassando agua con alta alcalinidad, la operación del desalcalinizador es correcta, el nivel y condición de la resina son adecuados.
	Cloruros	Indicador de ciclos de enjuague de regeneración exitosos.	Puede afectar la conductividad de la caldera y aumentar la purga.	Evaluar la regeneración adecuada y sus tiempos.
	Conductividad	Puede establecer el rango de control de purga de la caldera. Indicador de ciclos de enjuague de regeneración exitosos del suavizador.
Ósmosis Inversa (OI)	Conductividad	Establece el rango de control de purga de la caldera. Asegura la operación adecuada de la OI.	Impacta la purga de la caldera.	Revisar la operación de la OI.
	Dureza	Asegura el pretratamiento adecuado y la operación de la OI.	Causa formación de incrustaciones y consume químicos de tratamiento dentro de la caldera.	Revisar la operación del pretratamiento y de la OI.
	Temperatura / Presiones / Caudales	Para monitorear la operación de la OI y normalizar datos.	Impacta el rendimiento de la OI.	Limpiar la OI cuando los datos normalizados lo indiquen.
Agua de Alimentación	Conductividad	Se utiliza para cálculos de ciclos de la caldera. Valor de referencia para la calidad del agua de alimentación y monitoreo de ocurrencias de arrastre.	Impacta los ciclos de la caldera. Puede provocar depósitos de incrustación y corrosión en el sistema de caldera si está fuera de rango.	Realizar un estudio del condensado para encontrar la fuente de contaminación. Evaluar el rendimiento del pretratamiento y/o la operación de la caldera.
	Dureza	Indica problemas en el pretratamiento o contaminación del condensado.	Puede provocar depósitos de incrustación si está fuera del rango de control.	Verificar la operación del pretratamiento o realizar un estudio del condensado para encontrar la fuente de dureza.
	pH	Se utiliza para el control de la corrosión en el sistema de agua de alimentación.	Puede provocar corrosión si está fuera del rango de control.	Verificar la dosificación de químicos y el pH del condensado.
	Hierro	Si hay niveles altos en el agua de reposición cruda, puede indicar corrosión en los sistemas de reposición, agua de alimentación y/o retorno de condensado.	Indicador de corrosión y puede causar depósitos en la caldera.	Dependiendo del sistema, verificar: Niveles de tratamiento del condensado, operación del pulidor de condensado, operación del desaireador, dosificación del eliminador de oxígeno, sistema de condensado en busca de fuentes de contaminación por hierro, niveles de hierro en el pretratamiento.
	Sílice	Se utiliza como indicador de ciclos cuando está presente en concentración suficiente. Puede ser un factor limitante para los ciclos de concentración de la caldera.	Puede causar depósitos en la caldera.	Verificar el equipo de pretratamiento y el porcentaje de retorno de condensado.
Agua de Caldera	Conductividad Neutralizada	Se utiliza para monitorear los requisitos de purga.	Niveles bajos (purga excesiva) desperdician agua y químicos de tratamiento y pueden causar corrosión. Niveles altos (purga inadecuada) pueden causar depósitos de incrustación y/o arrastre. Los depósitos de incrustación pueden resultar en fallas de la caldera.	Si es baja, se debe reducir la purga. Nota: disminuir la purga aumentará los niveles químicos. Si es alta, se debe aumentar la purga o verificar el pretratamiento. Nota: aumentar la purga disminuirá los niveles químicos.
	Sílice	Puede usarse para monitorear los requisitos de purga. Cuando es un factor limitante, se usa para asegurar que la sílice se mantenga dentro del rango de control.	Cuando se usa para monitorear la purga, niveles bajos (purga excesiva) desperdician agua y químicos y pueden causar corrosión. Niveles altos pueden causar depósitos de incrustación y/o arrastre.
	Alcalinidad / Alcalinidad P / Alcalinidad M / Alcalinidad OH	Se usan individualmente o en combinación para determinar la capacidad del programa para absorber fugas de dureza. Proporciona protección general contra la corrosión.	Niveles bajos pueden permitir la formación de incrustaciones y corrosión. Niveles altos pueden causar arrastre, corrosión y formación de depósitos. Los depósitos y la corrosión pueden causar fallas en el sistema de vapor.	Asegurar: Se mantienen los ciclos de concentración objetivo (ej., conductividad neutralizada, sílice), la dosificación química es adecuada (ej., constructor de alcalinidad), el agua de alimentación es suave, la calidad del condensado es adecuada (ej., pH, contaminación).
	Trazador/Activos (Fosfato, Polímero, Fluoresceína, Molibdeno)	Asegurar que se mantengan los niveles objetivo del químico inhibidor en la caldera.	Niveles bajos pueden permitir la formación de incrustaciones y corrosión, lo que puede provocar fallas en el sistema de vapor. Niveles altos pueden desperdiciar químicos.	Si es bajo, aumentar la tasa de dosificación del producto. Nota: disminuir la purga también puede aumentar el nivel del trazador. Si es alto, disminuir la tasa de dosificación. Nota: aumentar la purga también puede disminuir el nivel del trazador. La dureza en el agua de alimentación puede causar una caída del fosfato y la alcalinidad. Eliminar la fuente de dureza.
	Sulfito	Asegurar niveles residuales adecuados del eliminador de oxígeno.	Niveles bajos pueden resultar en corrosión en todo el sistema de caldera. Niveles altos pueden desperdiciar químicos.	Si es bajo, aumentar la tasa de dosificación del producto. Nota: disminuir la purga también puede aumentar el nivel de sulfito. Si es alto, disminuir la tasa de dosificación. Nota: aumentar la purga también puede disminuir el nivel de sulfito. Verificar la operación adecuada del desaireador (ej., venteo adecuado, temperatura).

Conclusión​

El tratamiento efectivo del agua es una parte crítica del programa de mantenimiento preventivo para cualquier sistema de vapor. Al determinar un nuevo programa de tratamiento de agua y los parámetros críticos del proceso, es vital asociarse con un proveedor de soluciones experimentado. Un programa de tratamiento de agua personalizado de Chem-Aqua hace más que proteger los sistemas de vapor. Las soluciones de tratamiento a medida ayudan a maximizar la vida útil, eficiencia, confiabilidad y seguridad de los sistemas de agua de vapor, manteniendo los costos de energía, agua y mantenimiento al mínimo.