Universidad
Veracruzana
Facultad de Ciencias Quimicas
AGUA PARA TORRES DE
ENFRIAMIENTO.
INGENIERIA DE PROCESOS.
Materia.
Ing. Luis Elias Cardenas Perez.
Catedratico.
Luna Sanchez Raul Alejandro.
Presenta.
Agua para Torres de Enfriamiento
Introducción.El agua pura es Inodora,
Incolora e Insípida formada
por 11.1% mol en peso de
Hidrógeno y el 88.9% mol en
peso de Oxígeno combinados
químicamente.
El agua es considerado como
un solvente casi universal,
dado que casi todas las
substancias son solubles en
ella. Por lo consiguiente es
considerado también un
excelente refrigerante.
FUENTES DE AGUA:
Ríos, Arroyos, Manantiales, Lagos, Pozos, etc
USOS COMUNES:
Agua potable,
Uso domésticos,
Yacimientos
Petrolíferos,
etc.
Existen varios factores que hacen del agua un excelente
refrigerante:
1.- Abundante.
2.- Disponible.
3.- Barata.
4.- De fácil manejo
5.- Puede transportar grandes cantidades de calor por unidad de
volumen.
6.- No se dilata ni se comprime notablemente dentro de las escalas de
temperatura normalmente utilizadas.
7.- No se descompone
REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA
Los sistemas de enfriamiento se pueden clasificar en tres
grupos:
1. Sistemas de enfriamiento de un paso.
2. Sistema de enfriamiento de recirculación abierta.
3. Sistema de enfriamiento de recirculación cerrada.
Los sistemas de enfriamiento de un paso, se emplean en
lugares en donde el agua está disponible en grandes
cantidades y que requiere de poco o nulo tratamiento, pues
una vez empleada se envía al drenaje.
Los sistemas de recirculación abierta, son empleados en
localidades donde el agua no está disponible en grandes
cantidades y consiste fundamentalmente en circular el agua a
través de una torre y de aquí al equipo que va a ser enfriado
y reciclada nuevamente a la torre.
Los principales componentes de un sistema de
recirculación abierta son:
• Ventiladores
• Estructura (armazón)
• Cubierta exterior
• Vaso de contención
• Equipo de intercambio de calor.
enfriamiento de
Sistemas de recirculación Cerrada, se emplean para el
tratamiento de máquinas de diesel o de combustión interna,
donde el agua se enfría este equipo que circula a través de un
cambiador de calor por aire o por agua, considerando un circuito
cerrado.
Tipo de s is tem a
R ec irc ulac ion A bierta
E jem plos
problem as c om unes
Tanques de as pers ion
C am bio term om etric o prom edio
Torres de E nfriam iento
de 11.2 °C a 16.7°C , c antidad de Inc rus tac iones
C orros ion
taponam iento
C ondens adores E vaporativos agua utiliz ada es m oderada
P utrefac c ion M ic robiologic a
C am is as de m otores dies el
C orros ion
R ec irc ulac ion C errada R adiadores de A utom ovil
D e un s olo pas o
c arac teris tic as
C am bio term om etric o prom edio
5.6°C a 8.4°C la c antidad de agua
Taponam iento
S is tem as de agua fria
utiliz ada es ins ignific ante
S is tem as de agua potable
C am bio term om etric o prom edio
A gua de proc es o
de 2.8°C a 5.6°C , c antidad de agua
Taponam iento
S ervic io general
utiliz ada s um am ente grande
C orros ion
Inc rus tac ion
P urga
m ic robiologic a
Selección del tratamiento para una agua de
enfriamiento.
Para seleccionar el tratamiento más adecuado para un
sistema de agua de enfriamiento se deberán tener en cuenta,
los siguientes factores:
•Tipo de sistema de enfriamiento.
•Características del agua de repuesto.
•Cantidad disponible de agua de repuesto.
•Volumen del sistema.
•Velocidad del agua de recirculación.
•Metales presentes en el sistema.
•Temperatura del agua en el sistema.
•Época del año.
ESPECIFICACIONES:
Las especificaciones que debe reunir una agua de
enfriamiento varia mucho ya que dependerán de la
fuente de uso industrial al que sean destinados así como
de material del equipo de enfriamiento.
En términos generales se pueden considerar que el agua
de enfriamiento debe reunir las siguientes
especificaciones generales:
1.2.3.orgánicos
No debe ser corrosiva
No debe formar incrustaciones
No debe causar taponamiento ni depósitos
o inorgánicos en el equipo.
Corrosión
Es un proceso electro-químico en el que un metal, como
el acero dulce, regresa a su estado natural, como oxido
de hierro u orín.
Destrucción de un metal ya sea por la acción química
directa o por la acción electrolítica del metal y el medio
que lo rodea.
Tipos de corrosión.
El ataque localizado o de picada: existe cuando se corroen
áreas aisladas. El picado es él más grave de todos los tipos de
corrosión, ya que toda la fuerza corrosiva esta concentrada en
un área muy pequeña. El ataque por picada puede atraer
como resultado la perforación del metal en muy poco tiempo.
El ataque galvánico: ocurre cuando dos metales diferentes
están en contacto físico. En tal caso, el metal más activo se
corroe rápidamente. Ejemplos comunes en los sistemas de
agua son:
acero y bronce
aluminio y acero
zinc y acero
zinc y bronce
En cada caso, el primer metal se corroerá.
El pretratamiento es el mayor adelanto en el control de
corrosión. El pretratamiento suministra la mejor protección
inicial contra la corrosión.
El pretratamiento simultáneamente ejecuta tres funciones:
(1) Prepara el metal para aceptar un inhibidor químico
eliminando el aceite, grasa, y materias extrañas
residuales.
(2) Condicionan las superficies metálicas para que
reaccionen de preferencia con el inhibidor de corrosión y
resista con el agua y el aire
(3) Establece una película protectora pareja, firme
adherente sobre las superficies metálicas.
FACTORES QUE TIENE EL AGUA PARA LA CORROSION
Los factores más importantes del agua que afectan la corrosión son :
•
•
•
Oxígeno y otros gases disueltos
Sólidos disueltos suspendidos
•
Alcalinidad o acidez pH
•
Velocidad del agua
•
Temperatura
Crecimientos microbiológicos.
Incrustación.
Podemos definir a la incrustación como un recubrimiento
denso de materiales predominantes inorgánicos (CO3, Ca, Mg,
SiO2,etc.) sobre una superficie metálica causada por una
sobresaturación de sales inorgánicas solubles en el agua de
enfriamiento.
Así una incrustación "pura" estará constituida por mezclas de
productos químicos únicamente. las superficies metálicas
únicamente presentan una rebosidad, y debido a las fuerzas
electrostáticas y de cohesión tanto de las partículas de la
superficie metálica como de las impurezas incrustantes del
agua, asen que el ponerse en contacto con las pequeñas
rugosidades se formen verdaderos agregados ínter cristalinos,
difíciles de eliminar por medios mecánicos.
Control de la incrustación
Para conocer cuantitativamente la tendencia incrustante o
corrosiva del agua, hacemos uso de los índices de Langelier
o saturación y de Ryznar o de estabilidad.
Ambos índices se basan en la estimulación cuantitativa de las
siguientes características del agua: temperatura, ph, sólidos,
disueltos, alcalinidad, dureza al calcio las cuales nos servirá
para calcular el ph de saturación del agua
El control de la incrustación en un agua de enfriamiento ,estará
basado precisamente en regular la cantidad de sólidos con tendencia
incrustante , presentes en el agua de enfriamiento.
Existen otros métodos para su control, contándose entre ellos el
empleo de agentes químicos de superficies que por su acción
podríamos decir detergentes (como los polifosfatos ),evitan que
tales compuestos precipiten y se mantengan en solución hasta cierto
limite o bien él emplee de ácido para transformar ciertos
compuestos insolubles a otros más solubles .
El método de control más empleado para la incrustación es el
método ácido ya que a la vez que nos permita ajustar el ph del
agua al nivel de trabajo de los inhibidores de corrosión, nos
transforma las sales de calcio y magnesio a compuestos más
solubles, permitiéndonos mayores concentraciones de estas sales en
el agua ,logrando con ello un mayor aprovechamiento de la misma
ya que la hace más estable. El ácido comúnmente empleado es el
ácido sulfúrico
Factores que afectan la incrustación
Hay cuatro factores principales que determinan la
tendencia incrustante de un agua:
a).-Temperatura
b).-Alcalinidad o acidez (pH)
c).-La cantidad de elementos incrustantes
presentes.
d).-Influencia de otras materias disueltas
que pueden formar incrustaciones o no
Métodos para evitar la formación de incrustaciones
Los métodos más comunes son :
1.- Suavización del agua a fin de eliminar los materiales
incrustantes.
2.- La adición de ácido o álcali para mantener disueltos los
materiales incrustantes.
3.- Tratamiento con estabilizan tez químicos específicos
para evitar la incrustación.
Algunos componentes de las incrustaciones son:
Carbonato de calcio
Sulfato de calcio
Fosfato de calcio
Sales de magnesio
Sílice
DEPÓSITOS
Un descenso gradual en la transferencia de calor del Sistema de
Enfriamiento, puede ser una buena indicación de que se tiene un
problema de depósitos.
A pesar de que exista un programa para el control de corrosión,
incrustación y contaminantes microbiológicos, la obstrucción
puede aún causar serios problemas.
En los sistemas de agua de enfriamiento los depósitos pueden
clasificarse en dos grupos principales:
Obstrucciones.
Incrustaciones.
La obstrucción, ensuciamiento o taponamiento:
Es la acumulación de materiales sólidos diferentes a los incrustante,
de tal manera que estorban la operación del equipo o contribuyen a
su deterioro.
Como ejemplos de obstrucciones comunes, tenemos:
a).-Suciedad y limo
b).-Arena
c).-Productos de corrosión
d).-Orgánicos naturales
e).-Masas microbianas
f).-Desechos en general
g).-Alúmina
h).-Fosfato de Aluminio
i).-Fosfato de Hierro
La obstrucción en los sistemas de agua.
En sistemas abiertos recirculantes: Suciedad y Sedimentos,
arena y productos corrosivos, Alúmina, Fosfatos de Aluminio o de
Hierro, orgánicos naturales, masas microbianas y desechos en
general.
En sistemas recirculantes: Productos de corrosión y orgánicos
En sistemas de un paso: Suciedad, sedimentos, masas
microbianas y desechos en general
Los factores más importantes en sistemas de
enfriamiento:
1 Características del agua.
2 Temperatura.
3 Velocidad de flujo.
4 Desarrollos microbianos.
5 Corrosión.
6 Contaminaciones del proceso.
Control del taponamiento
Los tratamientos químicos, especialmente los de tipo
orgánico pueden ofrecer un control efectivo, dispersando,
solubilizando y suspendiendo ciertos atacantes, los que son
posteriormente eliminados del sistema por la purga normal.
Los procesos mecánicos, tales como filtros laterales,
separadores de aceite, y unidades para la eliminación de hierro,
pueden reducir o hacer mínima algunas obstrucciones problema.
Estas son de gran ayuda, pero generalmente ofrecen una respuesta
parcial.
Ensuciamiento
Es la acumulación de materiales sólidos inorgánicos y orgánicos
sobre una superficie y de naturaleza diferente a la incrustación.
El ensuciamiento puede ser artificial y natural.
El natural es causado por materiales que existen en el sistema de
enfriamiento como resultado de factores externos al mismo tales
como: lodos, arcillas, sedimentos, fibras, etc.
El artificial es el causado por las características del sistema y
obedece a variaciones indeseables en la operación del mismo
materiales de este tipo son : productos de corrosión, arrastres de
clarificador, crecimiento microbiológico, etc.
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