Corrosión y rehabilitación de grandes acumuladores de ACS

Corrosión y rehabilitación de grandes acumuladores de ACS
Adrià Gomila Vinent. Ingeniero Industrial Director de Guldager Electrólisis, S.A.
[email protected]; www.guldager.es
Barcelona, Septiembre de 2013
1. Introducción
En la actualidad, el mantenimiento y conservación de las grandes instalaciones de
agua caliente sanitaria de muchos edificios como Hospitales, Hoteles, Residencias,
Centros deportivos, etc., con consumos importantes de ACS adquiere una gran
importancia.
Uno de puntos clave del sistema de ACS son los acumuladores, pues suelen sufrir
problemas de corrosión interior que en muchos casos acortan de modo grave su vida
útil.
Estos fenómenos, que conducen a la perforación del depósito o provocan coloración
del agua, se deben a diversos motivos. Siendo los más frecuentes los citados a
continuación:
-
Características del agua.
-
Tratamiento inadecuado del agua.
-
Materiales utilizados en el depósito.
-
Características constructivas del depósito.
-
Material de las tuberías de agua.
-
Condiciones de trabajo.
-
Protección inadecuada o insuficiente del acumulador.
-
Acciones para prevenir la legionelosis
Uno preocupación importante es evitar la proliferación de la legionella, para lo que
debe cumplirse el RD 865/03 de Julio de 2003. Para concretar mejor el alcance del
Real Decreto y para facilitar su interpretación, el Ministerio de Sanidad publicó una
1
Guía Técnica en la que aparecen una serie de indicaciones y recomendaciones, que
en teoría no son obligatorias pero que se están convirtiendo en un complemento
prácticamente obligado del Real Decreto.
Como es sabido, las condiciones que propician la proliferación de la legionella son
temperaturas del agua comprendidas entre 20 y 45 ºC, suciedad interior de los
acumuladores y presencia de óxido.
La Norma UNE 100-030 de Octubre de 2001 especifica las recomendaciones
principales para evitar la proliferación de la legionella, entre las que debemos destacar
el interés en mantener los acumuladores limpios y sin corrosión.
Además, el Real Decreto 865/2003 exige que una vez al año se limpien y desinfecten
los acumuladores de ACS de los establecimientos públicos, para lo que es
imprescindible que una persona pueda acceder al interior de los mismos.
Los choques térmicos a temperaturas que pueden superar los 70ºC y los enérgicos
tratamientos de desinfección son factores que incrementan los riesgos de corrosión de
los acumuladores, tanto de acero al carbono revestido como de acero inoxidable.
Los acumuladores de acero inoxidable pueden sufrir problemas serios de corrosión en
función del tipo de inoxidable utilizado, de la técnica de soldadura empleada, del
contenido en cloruros del agua y de la temperatura de trabajo. Ver Figuras 1 y 2.
Fig 1 Corrosión de un acumulador
de acero inoxidable
Fig 2 Corrosión de un interacumulador
de acero inoxidable
2
Los acumuladores de acero al carbono galvanizados en caliente o revestidos
interiormente sufren procesos de corrosión importantes si no están equipados con un
sistema de protección catódica correcto, diseñado, instalado y mantenido de acuerdo
con la norma UNE-EN 12499.
Con los revestimientos utilizados hace unos años, en ausencia de una protección
catódica correcta, la corrosión se producía al cabo de cierto tiempo en los defectos de
la pintura o cuando el cinc del galvanizado no podía seguir protegiendo al acero. Ver
Fig 3, 4 y 5.
Fig 3 Corrosión de un acumulador de acero al carbono
Fig 4 Corrosión de un interacumulador sin boca de hombre
3
Fig 5 Corrosión de un interacumulador de muelles
Para
evitar
estos
problemas,
los
fabricantes
de
acumuladores
buscaron
revestimientos más sofisticados. En muchos casos estos revestimientos, de gran
calidad, se despegan dejando grandes superficies de acero al descubierto. Si el
acumulador no está equipado con un sistema de protección catódica suficientemente
dimensionado y adecuadamente mantenido, los procesos de corrosión son
espectaculares. Ver Fig 6 y 7.
Fig 6 Revestimiento despegado y protección catódica inadecuada
4
Fig 7 Revestimiento despegado y corrosión
En un proyecto en el que se prevea la instalación de nuevos acumuladores de un
volumen importante, superior a 1000 litros por ejemplo, es posible adoptar una
solución que permita evitar los problemas citados, aunque en este documento nos
centramos en el caso de la rehabilitación de los acumuladores existentes ya corroídos,
resumiendo las posibles soluciones al problema que se plantea cuando se descubre
que su estado interior no es satisfactorio.
Veremos
como una protección catódica adecuada permite
mantener los
acumuladores de ACS limpios y libres de corrosión. Asimismo la protección catódica
permite realizar los choques térmicos periódicos y las desinfecciones químicas sin
riesgos de corrosión.
2. Inspección interior de los acumuladores
La exigencia de realizar una limpieza y desinfección anual de los acumuladores de
ACS mayores de 750 litros, plantea en muchos casos un primer problema en los
depósitos que no disponen de una boca de hombre fácilmente accesible, con un
diámetro interior libre mínimo de 400 mm. Ver Fig 8 y 9.
5
Fig 8 Acumuladores de ACS que no disponen de una boca de hombre adecuada
Fig 9 Inspección interior de un acumulador con boca de hombre correcta
Desde que en Marzo de 2006 se aprobó el Código Técnico de la Edificación, es
obligatorio que los acumuladores mayores de 750 litros dispongan de una boca de
hombre con unas características que permitan acceder fácilmente a su interior.
Para los acumuladores instalados antes de esta fecha, la Guía Técnica del Ministerio
de Sanidad exige asimismo la boca de hombre adecuada de 400 mm para poder
entrar en su interior y realizar la limpieza y desinfección.
Por ello, para los grandes acumuladores ya existentes que no cumplen con este
requisito, solo existen dos posibilidades, sustituirlo por uno nuevo o intentar su
rehabilitación a base de instalar una boca de hombre y protegerlo contra la corrosión..
6
En los acumuladores que tienen un acceso adecuado, y que por lo tanto pueden
abrirse e inspeccionarse, en muchos casos aparece un panorama preocupante, con el
revestimiento interior degradado y ataques por corrosión más o menos importantes.
Ver Fig 10 a 13.
Fig 10 Revestimiento interno despegado
Fig 11 Fallos del revestimiento y corrosión
El estado inaceptable que presentan los depósitos por la corrosión interior se hace
ahora evidente a causa de las inspecciones anuales obligatorias para su limpieza,
mientras que antes raramente se abrían, y por lo tanto se ignoraba su aspecto interior.
7
Fig 12 Revestimiento despegado y corrosión
Cuando es posible revisar el estado interior de un acumulador gracias a la existencia
de una boca de hombre adecuada y se constata que existen problemas de corrosión,
el acumulador debe sustituirse o rehabilitarse para frenar el proceso de corrosión y
evitar la proliferación de la legionella.
Fig 13 Degradación de un revestimiento de gran calidad
8
3. Degradación y corrosión interior de los acumuladores
En función de la época de su construcción, los acumuladores
pueden ser
galvanizados en caliente, revestidos con pinturas epoxi con formulaciones antiguas, o
equipados con revestimientos modernos de gran calidad que no siempre conservan la
adherencia necesaria con el acero a lo largo del tiempo.
Las medidas tomadas para prevenir la proliferación de la legionella como los choques
térmicos y la desinfección con productos muy enérgicos, tienen un papel importante en
la degradación o despegue de los revestimientos interiores y en el progreso de la
corrosión del acero, como puede apreciarse en algunas de las fotografías que se
incluyen.
Cuando falla el revestimiento interior suelen aparecer problemas de corrosión que
plantean un problema importante, pues el estado interior del acumulador es
incompatible con las condiciones exigidas por el RD 865/03.
En muchos casos los
sistemas estándar de protección catódica, incluidos por el
fabricante al construir el depósito, son
incapaces
de evitar la corrosión del
acumulador cuando se producen defectos importantes en la pintura. Ver Fig 14 y 15.
Fig 14 El revestimiento y la protección catódica estándar no evitan la corrosión
9
Fig 15 Protección catódica estándar y problemas de corrosión importantes
4. Solución al problema
¿Qué podemos hacer cuando un acumulador empieza a gotear o cuando el agua
caliente adquiere una coloración desagradable?
Lo más frecuente es cambiar el acumulador por uno nuevo, aunque en este caso lo
lógico es asesorarse bien para evitar que se repita el problema.
No obstante, en muchos casos este cambio de acumulador no es inevitable, por lo que
conviene analizar si la mejor solución es cambiarlo o rehabilitarlo y protegerlo.
Principalmente en el caso de acumuladores de dimensiones considerables (del orden
de 2000 litros o mayor), y con acceso difícil a la sala de calderas para la sustitución,
suele ser más rentable la recuperación que el cambio.
5.
Sustitución del acumulador
La sustitución del acumulador puede ser a veces relativamente simple según la
ubicación del mismo,
que permite sacar el depósito viejo y montar el nuevo sin
grandes dificultades. En estas condiciones es posible que la opción más lógica sea la
de sustituir el acumulador por uno nuevo, aunque si el existente no está muy dañado y
dispone de una boca de hombre adecuada, conviene estudiar el coste de su
rehabilitación y compararlo con el de la sustitución.
10
En el caso de montar un acumulador nuevo, es fundamental evitar que el problema de
corrosión se reproduzca en el nuevo depósito, por lo que el mejor camino es adquirir
uno que cumpla la Norma UNE 112076 “Prevención de la corrosión en circuitos de
agua”, equipado con un sistema de protección catódica según la Norma UNE-EN
12499 ”Protección catódica interna”.
En algunos casos la sustitución del acumulador es complicada, pues para sacar el
depósito viejo y situar el nuevo en su emplazamiento existen importantes obstáculos
como
tuberías,
instalaciones,
paredes
etc.
Frecuentemente
los
trabajos
complementarios que deben realizarse en muchos casos pueden superar el coste del
nuevo acumulador. En estas condiciones
la opción de intentar aprovechar el
acumulador existente es mucho más interesante y si técnicamente es viable puede
justificarse el coste necesario para la realización de algunos trabajos complementarios.
6.
●
Rehabilitación del viejo acumulador existente
Resistencia mecánica
Cuando es complicado sustituir el acumulador y por lo tanto es interesante aprovechar
el existente, la primera condición es estar seguro de que sus condiciones mecánicas
son adecuadas, o pueden serlo tras la reparación, pues no tiene sentido intentar
proteger contra la corrosión un depósito que puede verse afectado mecánicamente
ante cualquier golpe de ariete o sobrepresión.
Para ello la mejor opción consiste en realizar una prueba de presión hasta un valor
situado suficientemente por encima de la presión normal de trabajo. Si el acumulador
soporta bien la prueba de presión, instalando una válvula de seguridad tarada a un
valor algo superior a la presión normal de trabajo se garantiza la resistencia mecánica
del depósito y puede ser lógico protegerlo para que no continúe la progresión de la
corrosión interior.
11
●
Boca de hombre
Cuando nuestro acumulador se calienta mediante un intercambiador exterior,
normalmente de placas, y dispone de una boca de hombre fácilmente accesible y de
suficiente diámetro, la rehabilitación es sencilla y tan sólo deben realizarse ciertas
operaciones para adecuar el depósito a lo que se indica en la Norma UNE 112076
Una vez existen garantías de la resistencia mecánica del depósito, si este no dispone
de una boca de hombre fácilmente accesible, con un diámetro mínimo interior de 400
mm debe contratarse a un calderero que soldará la boca de hombre adecuada y
realizará el resto de operaciones mecánicas de rehabilitación necesarias. Ver Fig 16.
Además de las operaciones citadas para acceder al depósito y repararlo, deben
realizarse algunos trabajos complementarios como la instalación de un purgador
automático de gases correcto, una purga de lodos suficiente y los detalles necesarios
para la instalación posterior del sistema de protección catódica.
Fig 16 Instalación de la boca de hombre en acumuladores existentes
●
Pintado interior
En algunos casos se intenta acondicionar el acumulador y prolongar su vida útil frente
a la corrosión, rehaciendo el revestimiento interior. Para ello se chorrea interiormente
el depósito y se aplica una pintura interior. Se trata de una operación penosa y
complicada que frecuentemente puede fallar al tener el revestimiento aplicado una
vida relativamente corta. Hay que destacar que si el revestimiento original aplicado en
fábrica, en unas condiciones adecuadas ha fallado, es difícil asegurar la vida de una
pintura aplicada in situ, con las dificultades que ello representa. En efecto las
12
condiciones para la preparación de la superficie, el grado de humedad del interior del
depósito y las dificultades del trabajo pueden cuestionar el éxito de la operación.
●
Interacumuladores
Cuando se trata de un acumulador equipado con un cuerpo de calentamiento interior,
en función del diámetro de la tapa del intercambiador y de la presencia o no de camisa
interior, la operación de inspección y rehabilitación será más o menos compleja.
Por las dificultades en garantizar tanto la protección contra la corrosión, como la
limpieza y desinfección del conjunto, en el caso de la rehabilitación de los
interacumuladores debería eliminarse el serpentín interior y calentar el depósito
mediante un intercambiador exterior de placas.
Las condiciones peores se dan en el caso de interacumuladores con una pequeña
tapa para el intercambiador y una camisa interna en los que la primera operación
precisa es perforar el depósito, eliminar el intercambiador de calor y practicar una boca
de hombre con lo que ello representa. Ver Fig 17.
Fig 17 Eliminación del intercambiador de calor y preparación de una boca de hombre
En cualquier caso, debemos llegar a la situación de un depósito vacío, con una boca
de hombre fácilmente accesible y con un sistema exterior de calentamiento del agua,
generalmente mediante intercambiador de placas.
13
En estas condiciones podemos reparar el depósito si es necesario, y someterlo a una
prueba de presión que garantice su estado.
Un acumulador vacío, con acceso simple, que ha sido sometido a una prueba de
presión y equipado con una válvula de seguridad tarada a un nivel adecuado, reúne
las condiciones ideales para protegerlo contra la corrosión con las debidas garantías.
●
Protección catódica
Es importante destacar que en muchos casos es técnicamente posible la rehabilitación
de los acumuladores existentes
instalando
un sistema de protección catódica
adecuado, lo que permite garantizar la resistencia a la corrosión de los depósitos por
periodos importantes de tiempo. En muchos casos esta es la solución más segura y
económica para evitar la complicada sustitución del acumulador. Ver Fig 18.
Fig 18 Una protección catódica adecuada frena la corrosión de los acumuladores existentes
Igual que para los acumuladores nuevos, en la rehabilitación de los acumuladores
existentes debe cumplirse la Norma UNE 112076 “Prevención de la corrosión en
circuitos de agua” en todos los detalles necesarios del acumulador, y la protección
catódica debe realizarse según la Norma UNE-EN 12499 “Protección catódica interna”.
Para que el acumulador quede preparado según se indica en la Norma UNE 112076,
en los acumuladores existentes suele ser preciso realizar algunos trabajos previos de
calderería y fontanería.
14
Cuando el estado interior del acumulador lo aconseja, antes de instalar la protección
catódica es frecuente aplicar un cementado interior que no precisa una preparación de
superficie especial. Ello permite disminuir la corriente necesaria para la protección
catódica y mejorar el aspecto interior del depósito. Ver Fig 19 y 20.
Fig 19 Protección catódica de acumuladores existentes según la norma UNE-EN 12499
Fig 20 Protección catódica de acumuladores existentes según la norma UNE-EN 12499
En estas condiciones es posible garantizar el acumulador contra la corrosión interior
por un periodo inicial de 10 años, siempre que se realicen las operaciones necesarias
de mantenimiento del sistema. Esta garantía puede prolongarse si se cambian los
ánodos de titanio activado tras concluir la vida prevista de los mismos de 10 años. Ver
Fig 21.
15
Fig 21 A través de la boca de hombre, se observa a la izquierda el ataque interior por
corrosión de un depósito antes de ser protegido y a la derecha los ánodos de la
protección catódica y el aspecto del interior del acumulador dos años después
7. Conclusiones
En ciertos casos los acumuladores de ACS presentan un estado de corrosión interior
inaceptable.
La prevención de la legionella obliga en muchos casos a la sustitución o la
rehabilitación de los grandes acumuladores de ACS a causa de su corrosión interior.
En algunos casos es preferible rehabilitar los grandes acumuladores de agua caliente
sanitaria y equiparlos con un sistema adecuado de protección catódica que sustituirlos.
Es imprescindible la existencia de una boca de hombre adecuada que permita el fácil
acceso de una persona al interior del acumulador.
Una vez verificada la resistencia mecánica del depósito y realizadas las modificaciones
necesarias, un sistema de protección catódica diseñado e instalado según la Norma
UNE-EN 12499 permite una excelente protección
contra la corrosión interior del
acumulador.
Cuando las condiciones son adecuadas, puede garantizarse sin problemas el éxito de
la operación, lo que permite protegerlos contra la corrosión interior y además
mantenerlos limpios y cumplir el Real Decreto 865/2003.
16