Gabriel Ixtepan Ledezma

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
“Reducción del factor de ensuciamiento en intercambiadores de calor
de un solo paso mediante la aplicación de un optimo tratamiento
químico al agua de enfriamiento”
TRABAJO RECEPCIONAL
MONOGRAFIA
Para obtener el título de:
INGENIERO QUIMICO
P r e s e n t a n:
Gabriel Antonio Ixtepan Ledezma
Asesor:
Ing. Agustín Rodríguez Allerdi
Coatzacoalcos, Ver., Octubre 2009
INDICE
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
CAPÍTULO I: TORRES DE ENFRIAMIENTO ............................................................ 2
1.1 Funcionamiento de las Torres de enfriamiento ..................................................... 2
1.2 Clasificación de las torres de enfriamiento ............................................................ 4
CAPÍTULO II: TRATAMIENTO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO ............................. 8
2.1 Los cuatro principales factores que dañan al metal ............................................ 11
2.2 Corrosión en sistemas de enfriamiento ............................................................... 12
2.3 Incrustación en sistemas de enfriamiento ........................................................... 14
2.4 Microbiología causas y efectos ........................................................................... 17
2.5 Rangos de control en los sistemas de enfriamiento ............................................ 19
2.6 Importancia del control químico ........................................................................... 20
2.7 Objetivo de los tratamientos químicos en los sistemas de enfriamiento ............. 21
2.8 Productos utilizados y su funcionabilidad ............................................................ 26
CAPÍTULO III: REDUCCIÓN DEL FACTOR DE ENSUCIAMIENTO EN
INTERCAMBIADORES DE CALOR DE UN SOLO PASO MEDIANTE LA
APLICACIÓN DE UN OPTIMO TRATAMIENTO QUÍMICO AL AGUA DE
ENFRIAMIENTO ....................................................................................................... 39
3.1
Intercambiadores de calor ............................................................................ 39
3.1.1 Tipos y usos de intercambiadores de calor ................................................. 39
3.2
Arreglos de tubos para los intercambiadores de calor ................................. 41
3.3
Clasificación de los intercambiadores de calor ............................................ 41
3.4
Calculo del factor de ensuciamiento ............................................................ 47
RESULTADOS Y CONCLUCIONES ........................................................................ 50
ANEXOS ................................................................................................................... 52
BIBLIOGRAFÍAS ..................................................................................................... 58
INTRODUCCIÓN
La competencia actual en el mundo, exige a las empresas alcanzar y garantizar la
certificación tanto nacional como internacional. Los métodos utilizados para
mejorar procesos y productos han evolucionado, esto con el fin de proponer
mejoras que incrementen su nivel de calidad y servicios.
En un Complejo Petroquímico se llevan a cabo las actividades bajo el marco
normativo aplicable en materia de calidad, seguridad, higiene y protección
ambiental que garantizan la integridad de las instalaciones, la salud de los
trabajadores y la sustentabilidad del medio ambiente. Por tal motivo en conjunto
con la superintendencia de servicios técnicos y el área de tratamiento de agua de
Pecosa se lleva a cabo una evaluación del tratamiento químico del agua de la
torre de enfriamiento implementado para solucionar los problemas que afectan el
comportamiento del factor de ensuciamiento en el intercambiador identificado
como 127 del sistema de proceso de enfriamiento de la planta de amoniaco.
El tratamiento químico implementado para solucionar los problemas de
incrustaciones en los equipos que utilizan estas aguas para el intercambio de
calor. Al lograr este objetivo se minimizan los paros de planta no programados
derivados por una mala eficiencia de los cambiadores de calor, con ello
asegurando una operación más estable y prolongada. Por tal motivo se llevaron a
cabo las mediciones del tratamiento químico para tener un mejor control de la
calidad del agua de recirculación tratada. Relativo a la necesidad de reducir la
corrosión y las incrustaciones en los equipos, además de los paros de planta para
efectuar limpiezas mecánicas en cambiadores de calor, se pretende documentar la
información obtenida los muestreos hechos a los tratamientos químicos de las
torres de enfriamiento, para la validación de la mejora en el proceso.
Se presentara en capítulo 3 de este trabajo una tabla comparativa de los factores
de ensuciamiento de los tratamientos antes aplicados y el actual, con el objetivo
de analizar los principales problemas que afectan el comportamiento del factor de
ensuciamiento, en el área de servicios auxiliares de Pecosa. Se tiene que tener en
cuenta que un intercambiador es una parte vital e importante en una planta o
proceso, derivado de ello en la actualidad se han ido mejorando los tratamientos
químicos a las aguas de enfriamiento, cuidando de mantener tasas de corrosión
generales y pitting dentro de las 3 mpy, la microbiología por debajo de las 5000
colonias de lo especificado y mantener un factor de ensuciamiento que permita
una transferencia de calor y obtener un coeficiente de limpieza entre el 90 y 80 %
de sus efectividad, para garantizar una mejora en el sistemas.
1
CAPÍTULO I
TORRES DE ENFRIAMIENTO
1.1 FUNCIONAMIENTO DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO
Las torres de enfriamiento son los equipos encargados de disipar grandes
cantidades de calor, que se generan en los procesos industriales. El agua es el
medio más utilizado para la eliminación de calor y las torres de enfriamiento son
los equipos más eficientes para su disipación. En ellas, el agua caliente se pone
en contacto con una corriente de aire para favorecer el enfriamiento.
SISTEMAS RECIRCULANTES ABIERTOS
Este sistema es muy sencillo pues consta sólo de intercambiadores de calor y
bombas de suministro. Como su nombre lo indica, en este sistema el agua,
tomada de una fuente abundante, pasa por el intercambiador de calor una sola
vez y es retornada al sitio de origen o a otra fuente receptora. Debido a los
grandes volúmenes de agua utilizados, el agua descargada presenta un leve
aumento de temperatura. El contenido mineral del agua permanece prácticamente
inalterado cuando pasa a través de este sistema. En la figura 1.1 se muestra un
diagrama simplificado de un sistema de enfriamiento de este tipo.
RECIRCULACIÓN
AGUA DE
REPUESTO
CAMBIADORES
DE CALOR
BACIN
PURGA
UNIVERSIDAD VERECRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
DIAGRAMA DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE
LA TORRE N. 7 DE UNA PLANATA DE AMONIACO
ELABORO: GABRIEL A. IXTEPAN LEDEMA
Figura 1.1. Sistema de enfriamiento abierto.
2
A pesar del costo comparativamente bajo y de la abundancia relativa en algunas
zonas, las restricciones ambientales y los costos del tratamiento y bombeo
siempre más altos, hacen que el uso del agua se haga cada vez más racional. Por
estas razones el sistema recirculante abierto es el más usado en el ámbito
industrial.
Este sistema de enfriamiento usa el agua de manera continua y repetida. Está
formado básicamente por:
- Bombas de recirculación
- Tuberías
- Intercambiadores de calor
- Piscinas de agua fría y caliente
- Torre de enfriamiento propiamente dicha.
En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua
caliente que proviene de un circuito de refrigeración mediante la transferencia de
calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. A fin de mejorar el
contacto aire-agua, se utiliza un entrampado denominado “relleno”. El agua entra
en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno
utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el
agua y el aire atmosférico.
El relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de contacto entre el agua y
el aire. Una vez establecido el contacto entre el agua y el aire, tiene lugar una
cesión de calor del agua por convección y la transferencia de vapor desde el agua
al aire, con el consiguiente enfriamiento del agua debido a la evaporación.
La tasa de enfriamiento por evaporación es de gran magnitud en las torres de
enfriamiento; alrededor del 90 % es debida al fenómeno difusivo. Al entrar en
contacto el aire con el agua se forma una fina película de aire húmedo saturado
sobre la lámina de agua que desciende por el relleno.
Esto es debido a que la presión parcial de vapor de agua en la película de aire es
superior a la del aire húmedo que circula por la torre, produciéndose una cesión de
vapor de agua (evaporación). Esta masa de agua evaporada extrae el calor latente
de vaporización del propio líquido. Este calor latente es cedido al aire,
obteniéndose un enfriamiento del agua y un aumento de la temperatura del aire.
La diferencia de temperaturas del agua a la salida y la temperatura húmeda del
aire se llama “acercamiento” o “aproximación”, ya que representa el límite
termodinámico de enfriamiento al que puede llegar el agua.
3
1.2 CLASIFICACIÓN DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO
La forma más simple y usual de clasificar las torres de enfriamiento es según la
forma en que se mueve el aire a través de éstas. Según este criterio, existen
torres de circulación natural y torres de tiro mecánico. En las torres de circulación
natural, el movimiento del aire sólo depende de las condiciones climáticas y
ambientales. Las torres de tiro mecánico utilizan ventiladores para mover el aire a
través del relleno.
 Tiro Natural
 Tiro Mecánico
 Tiro forzado (ventilador al ingreso del aire)
 Tiro inducido (ventilador a la salida del aire)
Según la dirección del flujo de aire


Flujo a contracorriente
Flujo transversal o cruzado
TORRES DE CIRCULACIÓN NATURAL
Se clasifican, a su vez, en torres atmosféricas y en torres de tiro natural.
Proporcionan el enfriamiento sin necesidad de la potencia de un ventilador. El flujo
del aire depende de la atmósfera circundante y su funcionamiento se ve afectado
por la velocidad del viento. Las torres atmosféricas utilizan las corrientes de aire
de la atmósfera. El aire se mueve de una forma horizontal y el agua cae
verticalmente (flujo cruzado). Son torres de gran altura y pequeña sección
transversal. Deben instalarse en lugares muy despejados, de forma que ningún
obstáculo pueda impedir la libre circulación de aire a través de la torre. Tiene un
costo inicial alto debido a su gran tamaño, pero el costo de mantenimiento es
reducido, al no existir partes mecánicas móviles.
Una torre de este tipo puede ser una solución muy económica para determinadas
necesidades de refrigeración si se puede garantizar que funcionará habitualmente
expuesta a vientos de velocidades iguales o superiores a los 8 km/h. Si la
velocidad promedio del viento es baja, los costos fijos y de bombeo aumentan
mucho en relación a una torre de tiro mecánico y no compensan el ahorro del
costo de ventilación. Actualmente, las torres atmosféricas están en desuso.
Una torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran
chimenea situada sobre el relleno (Fig. 1.2). La diferencia de densidades entre el
aire húmedo caliente y el aire atmosférico es el principal motivo por el cual se crea
el tiro de aire a través de la torre.
4
La diferencia de velocidades entre el viento circulante a nivel del suelo y el viento
que circula por la parte superior de la chimenea también ayuda a establecer el
flujo de aire. Por ambos motivos, las torres de tiro natural han de ser altas y,
además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento
del aire ascendente.
Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para
enfriar grandes caudales de agua. Al igual que las torres atmosféricas, no tienen
partes mecánicas. La velocidad media del aire a través de la torre suele estar
comprendida entre 1 y 2 m/s. Las torres de tiro natural no son adecuadas cuando
la temperatura seca del aire es elevada, ya que ésta debe ser siempre inferior a la
del agua caliente. No es posible conseguir un valor de acercamiento pequeño y es
muy difícil controlar exactamente la temperatura del agua. En las torres de tiro natural no se pueden utilizar rellenos de gran compacidad, debido a que la
resistencia al flujo de aire debe ser lo más pequeña posible. Estas torres son muy
utilizadas en centrales térmicas; muy pocas veces son aplicables a plantas
industriales debido a la fuerte inversión inicial necesaria.
SALIDA DE AIRE
Figura 1.2. Esquema de una torre de tiro natural.
TORRES DE TIRO MECÁNICO
Utilizan un ventilador para mover el aire, lo cual acelera el proceso de
enfriamiento y aumenta la eficiencia de la torre de enfriamiento.
Las torres de tiro mecánico proporcionan un control total sobre el caudal de aire
suministrado. Se trata de torres compactas, con una sección transversal y una
altura de bombeo pequeñas en comparación con las torres de tiro natural.
5
En estas torres se puede controlar de forma precisa la temperatura del agua de
salida, y se pueden lograr valores de acercamiento muy pequeños (hasta de 1 o 2
ºC, aunque en la práctica acostumbra a ser de 3 o 4 ºC). En las torres de tiro
forzado el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre (Fig.
1.3). Estas torres son, casi siempre, de flujo a contracorriente. Son más eficientes
que las torres de tiro inducido, puesto que la presión dinámica convertida a
estática realiza un trabajo útil. El aire que se mueve es aire frío de mayor densidad
que en el caso de tiro inducido.
Figura 1.3. Esquema de una torre de tiro forzado
Esto también significa que el equipo mecánico tendrá una duración mayor que en
el caso de tiro inducido, ya que el ventilador trabaja con aire frío y no saturado,
menos corrosivo que el aire caliente y saturado de la salida, Como inconveniente
debe mencionarse la posibilidad de que exista recirculación del aire de salida
hacia la zona de baja presión, creada por el ventilador en la entrada de aire. Las
torres de tiro inducido pueden ser de flujo a contracorriente o de flujo cruzado. El
flujo a contracorriente significa que el aire se mueve verticalmente a través del
relleno, de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma dirección pero
sentido opuesto (Fig. 1.4).
Figura 1.4. Torre de flujo a contracorriente y tiro inducido.
6
La ventaja que tiene este tipo de torres es que el agua más fría se pone en
contacto con el aire más seco, lográndose un máximo rendimiento. En éstas, el
aire puede entrar a través de una o más paredes de la torre, con lo cual se
consigue reducir en gran medida la altura de la entrada de aire. Además, la
elevada velocidad con la que entra el aire hace que exista el riesgo de arrastre de
suciedad y cuerpos extraños dentro de la torre. La resistencia del aire que
asciende contra el agua que cae se traduce en una gran pérdida de presión
estática y en un aumento de la potencia de ventilación en comparación con las
torres de flujo cruzado.
EVAPORACIÓN
CORRIENTE
DE AIRE
CORRIENTE
DE AIRE
Figura 1.5. Torre de flujo cruzado (tiro inducido)
En las torres de flujo cruzado, el aire circula en dirección perpendicular respecto al
agua que desciende (Fig. 1.5). Estas torres tienen una altura menor que las torres
de flujo a contracorriente, ya que la altura total de la torre es prácticamente igual a
la del relleno.
El mantenimiento de estas torres es menos complicado que en el caso de las
torres a contracorriente, debido a la facilidad con la que se pueden inspeccionar
los distintos componentes internos de la torre. La principal desventaja de estas
torres es que no son recomendables para aquellos casos en los que se requiera
un gran salto térmico y un valor de acercamiento pequeño, puesto que ello
significará más superficie transversal y más potencia de ventilación, que en el
caso de una torre de flujo a contracorriente.
7
CAPITULO II
TRATAMIENTO DE LAS AGUAS DE ENFRIAMIENTO
Muchos procesos industriales utilizan el enfriamiento como medio para alcanzar
las condiciones óptimas de operación en cuanto a eficiencia, rendimiento y
seguridad se refieren. Este enfriamiento puede hacerse utilizando aire o agua o
ambos a la vez. El proceso de enfriamiento implica la transferencia de calor desde
una sustancia hasta otra La sustancia que cede o pierde calor decimos que se
enfría (independientemente de su temperatura), mientras que la que recibe el calor
la llamamos medio enfriante.
Factores que hacen del agua un excelente medio de enfriamiento:
 Normalmente es abundante, fácilmente disponible y relativamente
económica.
 Puede absorber grandes cantidades de calor sin cambios apreciables en su
temperatura (alta capacidad calórica).
 No se expande o comprime apreciablemente en los intervalos de
temperatura a los que se usa.
 No se descompone.
 Es inerte.
Pero, lamentablemente, el agua no se encuentra pura en la naturaleza.
Normalmente contiene impurezas que se clasifican en cuatro grandes grupos a
saber: gases disueltos, minerales en solución, micro-organismos y material
suspendido de diferentes naturalezas y composiciones. Adicionalmente, el agua
de enfriamiento también puede contaminarse cuando se usa en ciertos procesos o
por las características mismas del sistema utilizado para lograr ese enfriamiento
Las impurezas y contaminantes llevan asociados también cuatro grandes
problemas: corrosión, ensuciamiento, incrustaciones y problemas microbiológicos,
los cuales se pueden presentar juntos o por separado en un sistema de
enfriamiento. El uso final que va a tener el agua, en este caso enfriamiento,
definirá que impurezas se deben eliminar o reducir en su concentración para evitar
o minimizar los problemas asociados y define también que tratamientos se deben
aplicar.
8
PROPIEDADES QUIMICA Y FISICAS DEL AGUA
Las propiedades más importantes del agua, en función de su aplicación para
sistemas de enfriamiento, que nos interesa conocer son:
Conductividad – sólidos disueltos
Es una medida de la capacidad del agua para conducir electricidad: nos da una
idea, de manera indirecta, de la cantidad de minerales disueltos. La conductividad
es medida en mmhos/cm (mS/cm) y puede variar desde valores muy bajos, para el
agua destilada, hasta valores de 10.000 en el caso de agua de mar. Los
programas de tratamiento de agua en sistemas de enfriamiento operan en
determinados intervalos de conductividad, este intervalo dependerá del diseño
particular de cada sistema, las características del agua y el tipo de tratamiento.
Tiene cierto efecto en la corrosión y formación de depósitos como veremos más
adelante.
pH
Provee una indicación de la concentración y equilibrio de compuestos ácidos y
alcalinos en el agua. El control de pH es crítico para la mayoría de los programas
de tratamiento. En general, cuando el pH se encuentra por debajo del intervalo
especificado, aumenta el potencial de corrosión, si es mayor aumenta el potencial
de formación de incrustaciones. La efectividad de muchos biocidas también
depende del pH de forma tal que, permitirá o inhibirá el crecimiento y desarrollo de
microorganismos.
Alcalinidad
Es una medida de la capacidad de un agua para neutralizar o consumir un ácido.
En las aguas de enfriamiento, son importantes dos tipos de alcalinidad a saber:
alcalinidad por carbonatos (CO3=) y la alcalinidad por bicarbonatos (HCO3-). La
alcalinidad y el pH están relacionados en forma directa. Al igual que con el pH, una
alcalinidad por debajo del intervalo especificado aumentará la tendencia a la
corrosión, en el caso contrario la formación de incrustaciones es probable.
Dureza
Se refiere a la cantidad de calcio y magnesio presente en el agua. La dureza en
las aguas naturales puede variar desde pocos ppm a más de 800 ppm. Los niveles
de dureza se asocian comúnmente a la tendencia de las aguas a formar o no
incrustaciones. Más recientemente, con el desarrollo de nuevas tecnologías, con
el proceso de control de la corrosión en el agua.
9
Turbidez y sólidos suspendidos
Las partículas muy pequeñas, que se hidratan y pueden cargarse eléctricamente
para mantener un estado de repulsión continuo que les impide aglomerarse y
crecer, son llamados coloides. Estos constituyen la llamada turbidez. Las
partículas de mayor tamaño, sin carga eléctrica, caen en la categoría de sólidos
sedimentables. Los sólidos suspendidos, en altas concentraciones, son
indeseables en un sistema de enfriamiento porque causan taponamientos,
reaccionan o absorben los químicos usados en el tratamiento, erosionan los
equipos y facilitan procesos microbiológicos y corrosivos.
Gases disueltos
La solubilidad de un gas en el agua depende de las características del mismo,
pero en general depende de tres factores: temperatura, presión parcial y de sí es
capaz o no de reaccionar químicamente con el agua. Los gases más comunes y
que pueden ocasionar problemas en un sistema de enfriamiento son O 2, CO2, NH3
y H2S. Estos dos últimos gases proceden normalmente de contaminaciones desde
el lado proceso. En general todos estos gases mencionados están asociados a
procesos corrosivos severos en los diferentes tipos de enfriamiento.
Hierro y manganeso
Muy rara vez se encuentran en las aguas superficiales, ya que en sus formas
solubles (Fe2+, Mn+2) sólo se encuentran en aguas exentas de oxígeno disuelto.
Por lo tanto, son frecuentes en las aguas subterráneas, debido a los estratos por
los que ha pasado.
En el caso del hierro, cuando pasa de su forma ferrosa (+2) a la férrica (+3), por
acción de un agente oxidante, forma depósitos voluminosos, los cuales ocasionan
taponamientos y son altamente aislantes. La presencia de oxígeno promueve la
oxidación del ión ferroso, el cual precipita como hidróxido a pH´s superiores a 4,5.
El manganeso lo hace como dióxido de manganeso.
Sílice
La sílice es el segundo elemento más común en la corteza terrestre, después del
oxígeno. Tanto las aguas superficiales como las de pozo contiene sílice, pero
estas últimas pueden tener concentraciones superiores debido a una mayor
alcalinidad del agua. Las aguas superficiales contienen, normalmente, entre 7 y 10
ppm. Las aguas subterráneas pueden tener 20 ppm y en algunos casos llegar
hasta valores de 100. La sílice es la responsable de la formación de depósitos en
los sistemas de enfriamiento cuando sus concentraciones alcanzan el nivel de
saturación, el cual está alrededor de los 150 ppm. A concentraciones menores
también puede formar depósitos en combinación con el magnesio.
10
Sulfatos y cloruros
Los cloruros son compuestos altamente solubles y abundantes en las aguas
naturales. Los problemas que ocasionan están principalmente relacionados con la
corrosión, ya sea en el agua o debajo de depósitos. Los sulfatos son altamente
solubles, pero el CaSO4, puede formar incrustaciones cuando su solubilidad es
excedida. También son corrosivos. Ambos compuestos juegan un papel muy
importante en la corrosión tipo picaduras.
2.1
LOS CUATRO PRINCIPALES FACTORES QUE DAÑAN AL METAL
En ausencia de un tratamiento químico adecuado pueden causar problemas muy
serios de obstrucción del flujo, restricciones en la transferencia de calor,
incrustaciones, propagación de las unidades formadoras de colonias, corrosión y
disminución severa de la eficiencia de los sistemas: enfriamiento y proceso.
Corrosión
Los equipos de los sistemas de enfriamiento están fabricados con distintos
metales, los cuales, si no son tratados o protegidos adecuadamente, pueden ser
oxidados o destruidos cuando entran en contacto con el agua en presencia de
oxígeno, sólidos suspendidos, sólidos disueltos y microorganismos.
Este proceso se llama corrosión y cuando se halla fuera de control puede llevar a
roturas, perforaciones, contaminaciones y fallas, incluso de alcance general o
total.
Incrustaciones
Las aguas contienen normalmente muchos tipos de minerales en solución, tales
como calcio, magnesio, fosfatos, hierro, los cuales pueden precipitar y adherirse a
las superficies, dependiendo de las concentraciones que se alcancen,
temperatura, pH, alcalinidad y otras variables, formando cristales duros y densos.
Microbiológico
El agua del sistema de enfriamiento ofrece un ambiente favorable para el
desarrollo de microorganismos y subsecuentes problemas. Estos ingresan al
sistema con el agua, con animales macroscópicos como los insectos por
contaminaciones desde el lado proceso o a través del aire circundante.
11
Ensuciamiento
Los sólidos suspendidos, ya sean presentes en el agua o absorbidos del aire
circundante, pueden sedimentar causando depósitos en los distintos equipos de
un sistema de enfriamiento.
2.2
CORROSIÓN EN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
Corrosión Generalizada
Se trata de una corrosión distribuida sobre la superficie metálica, en la que el
desgaste es igual en todos los puntos y hay formación de grandes cantidades de
óxido de fierro que contribuyen al ensuciamiento del sistema.
Corrosión por picadura o “pitting”.
Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión generalizada y el
proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que
afectan.
Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión
generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la
pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo
mucho mayor.
Corrosión microbiológica (Mic)
Es aquella corrosión en la cual organismos biológicos son la causa única de la
falla o actúan como aceleradores del proceso corrosivo localizado. La MIC se
produce generalmente en medios acuosos en donde los metales están
sumergidos o flotantes. Por lo mismo, es una clase común de corrosión.
Los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie del metal,
acelerando el transporte del oxígeno a la superficie del metal, acelerando o
produciendo, en su defecto, el proceso de la corrosión
Corrosión localizada
La corrosión localizada se produce cuando las áreas anódicas (de oxidación) y las
catódicas (de reducción) están separadas unas de otras dando lugar a la
disolución del metal en un área restringida. La corrosión localizada puede ocurrir
tanto a escala microscópica como macroscópica de diversas formas.
Corrosión por picado y corrosión por grietas
La corrosión por picado es muy localizada y, eventualmente puede perforar el
metal, de allí su peligrosidad. El picado es causado por la ruptura local de la
película de óxido protector que cubre el metal.
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Frecuentemente las picaduras son difíciles de detectar ya que los pequeños
agujeros son tapados por productos de corrosión y por ese motivo puede provocar
fallos inesperados. Si bien la cantidad de metal que se disuelve es poca si ocurre
una perforación podrá poner, por ejemplo, fuera de servicio un tubo de un
intercambiador de calor, con la necesidad de la parada de planta para su
recambio.
Si ocurre el picado de un tanque, una cañería subterránea, etc., producirá severos
daños en el ambiente (contaminación de suelos, fuentes de agua, etc.) y pérdidas
del producto. Los cloruros son aniones muy agresivos que causan picado en
metales tales como aceros (al carbono e inoxidable) y aluminio y aleaciones entre
otros. La disolución localizada en general se inicia en los lugares donde ocurren
heterogeneidades superficiales tales como inclusiones, heterogeneidades en la
composición o en la estructura cristalina.
Prevención de la corrosión
La corrosión puede ser prevenida o minimizada mediante varios métodos, uno de
ellos consiste en la adición de inhibidores de corrosión. En un sistema de
enfriamiento es imposible eliminar el electrolito (agua) o el conductor eléctrico
(metal), por lo que quedan dos opciones posibles: la eliminación el ánodo o del
cátodo o de ambos a la vez. De aquí surge la clasificación más general de
inhibidores: anódicos, catódicos y generales.
Para que ocurra una celda de corrosión deben existir cuatro componentes a saber:
un ánodo, un cátodo, un electrolito y un conductor de electrones. Si alguno de
estos cuatro componentes desaparece, lo mismo sucede con la celda de
corrosión.
Inhibidores Anódicos
Los inhibidores de corrosión anódicos actúan creando una película protectora
sobre el ánodo, impidiendo el contacto del electrolito con el metal. Aún cuando
estos inhibidores son efectivos, pueden ser peligrosos, ya que si no hay suficiente
inhibidor en el medio existirán pequeñas zonas anódicas desprotegidas causando
un ataque severo localizado (picaduras).
Ejemplos de inhibidores anódicos son:
1.
2.
3.
4.
Cromatos
Ortofosfatos
Nitritos
Silicatos
Dentro del grupo de inhibidores anódicos se puede hacer otra clasificación
dependiendo del mecanismo por el cual se forma la película protectora.
13
Precipitantes
Los Ortofosfatos y silicatos están incluidos en este grupo. Los Ortofosfatos forman
compuestos insolubles con los productos de corrosión tales como el ión ferroso,
los cuales se depositan sobre la superficie anódica impidiendo que continúe el
proceso de corrosión.
Hasta hace pocos años, estos inhibidores no eran muy utilizados en sistemas
recirculantes debido a su tendencia a precipitar también con el calcio formando así
incrustaciones. El desarrollo de polímeros dispersantes y agentes estabilizantes
ha permitido solventar este problema y actualmente son utilizados en bajas dosis
junto con inhibidores catódicos.
Los Ortofosfatos han sido utilizados ampliamente en sistemas de un solo paso. Al
igual que los Ortofosfatos, los silicatos reaccionan con los productos de corrosión
en el ánodo formando silicatos metálicos en forma de gel. Este gel formado sobre
el ánodo se adhiere fuertemente y es menos sensitivo a variaciones de pH que
otros inhibidores. Las propiedades de inhibición de los silicatos aumentan a
medida que aumenta la temperatura y el pH, disminuyen con la dureza del agua.
Inhibidores Catódicos
Forman una película protectora sobre el cátodo y reducen la tasa de corrosión en
relación directa a la reducción del área catódica. A este tipo de inhibidores
pertenecen los bicarbonatos, polifosfatos y algunos cationes metálicos.
2.3
INCRUSTACION EN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
Una incrustación es un recubrimiento denso de material inorgánico,
predominantemente, formado por la precipitación de compuestos solubles en el
agua.
Algunas incrustaciones comunes son:
 Carbonato de calcio.
 Fosfato de calcio.
 Sales de magnesio.
 Sílice.
Las incrustaciones difieren de los lodos, ya que usualmente estas son adherentes,
densas y están firmemente unidas entre sí y al metal. Su alta densidad es debida
a la formación de diferentes cristales. A diferencia de los lodos, las incrustaciones
son difíciles de remover y se eliminan mediante limpiezas químicas o mecánicas.
El carbonato de calcio es el tipo de incrustación más comúnmente encontrado en
sistemas de enfriamiento. No obstante, incrustaciones de sulfatos, fosfatos y
silicatos (así como otras sales de calcio, hierro, magnesio, manganeso y zinc) son
también observadas en depósitos de aguas de enfriamiento.
14
Efectos de la presencia de incrustaciones
Los más importantes son:





Reducción en la transferencia de calor de los intercambiadores
Puntos calientes y corrosión en los equipos de transferencia
Reducción de flujo y necesidad de paros para limpieza
Pobre distribución de agua en las torres de enfriamiento
Acumulación de depósitos en distintos puntos del proceso.
Factores necesarios para la formación de incrustaciones
La cristalización de un compuesto sobre la superficie metálica requiere cuatro
factores simultáneos:
 Sobresaturación, excediendo la solubilidad del compuesto en el agua, bajo las
condiciones específicas.
 Nucleación o formación de pequeñas partículas que actúan como semillas.
 Tiempo de contacto adecuado, que permita el crecimiento del cristal.
 Formación de contacto de la incrustación por precipitación.
Factores que provocan la formación de incrustaciones, así como
su velocidad de formación y adherencia.
pH del sistema. Las fluctuaciones de pH son una causa importante de formación
de incrustaciones. Cuando el pH aumenta, también lo hace la probabilidad de
incrustaciones para la mayoría de las sales en aguas de enfriamiento. pH bajos
aceleran el proceso de corrosión proporcionando sitios nucleación para la
formación de incrustaciones y aumenta la posibilidad de algunos tipos de
incrustaciones por sílice.
Temperatura. Muchas de las sales que comúnmente forman incrustaciones
muestran solubilidad inversa, es decir que su solubilidad disminuye con la
temperatura. Esto es particularmente cierto para el carbonato y fosfato de calcio,
los cuales se forman más rápidamente en las zonas de alta transferencia de calor.
Velocidad del flujo. Baja velocidad de flujo (m/seg) en los tubos de los
intercambiadores resulta en un flujo laminar, no turbulento. Esto crea una extensa
capa fronteriza próxima a la superficie del metal, la cual es muy diferente del resto
de la masa de agua respecto a temperatura, sobresaturación y sitios de
nucleación. La rugosidad de la superficie también tiene una influencia significativa
en el comportamiento de esta capa fronteriza. Al aumentar la rugosidad de la
superficie, los patrones de flujos de la capa fronteriza también serán alterados.
15
Corrosión. La corrosión aumenta la potencial formación de incrustaciones al
incrementar la rugosidad de la superficie y la concentración de hidróxidos
metálicos aumentando el número de sitios para la nucleación.
Ensuciamiento. El ensuciamiento afecta la formación de incrustaciones al causar
aumentos de temperatura de piel, promover corrosión y proveer sitios de
nucleación.
Actividad microbiológica. Los microorganismos interfieren con la transferencia
de calor y pueden causar corrosión, aumento de temperaturas de piel y sitios de
nucleación. El limo puede actuar también como ligante de los depósitos e
incrustaciones.
Diseño y operación del sistema. Un sistema mal diseñado u operado puede
causar bajas velocidades de flujo, ensuciamiento actividad microbiológica, altas
tasas de transferencia de calor y corrosión aumentando la probabilidad de
formación de incrustaciones.
PREVENCIÓN DE INCRUSTACION EN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
La formación de incrustaciones en sistemas de enfriamiento puede ser prevenida
en cuatro formas básica:
Concentración de especies incrustantes
Limitar la concentración de las especies iónicas críticas manteniendo los niveles
de estos iones, en el agua de enfriamiento, por debajo de los requeridos para la
formación de incrustaciones. Esto previene que se exceda la solubilidad de las
especies incrustantes y se logra ajustando los ciclos de concentración de la torre
y/o removiendo las especies indeseables antes de que el agua sea introducida al
sistema.
Reducción de la alcalinidad
La adición de ácido para disminuir la alcalinidad es una forma de remover iones
incrustantes, ya que los bicarbonatos y carbonatos son convertidos a CO2 y
eliminados del agua.
Cambios mecánicos
La formación de incrustaciones puede ser disminuida drásticamente con la
implantación de mejoras en la operación y diseño del sistema. Mantenimiento de
velocidades de flujo entre 3 y 5 pies/seg (0,9 – 1,5 m/s) son suficientes para
asegurar que el agua no se calentará demasiado en los intercambiadores, y
disminuye la posibilidad de sedimentación dentro de los mismos.
16
Desde el punto de vista de tratamiento de agua, es preferible que ésta circule por
los tubos del intercambiador, en lugar de por la carcasa. La metalurgia del sistema
también influencia la formación de incrustaciones, el acero al carbono puede
presentar incrustaciones bajo condiciones en las cuales el cobre y sus aleaciones
no las presentaría. La reducción de flujos de calor, bien disminuyendo la carga
sobre el sistema o aumentando el tamaño de los intercambiadores, provee un
ambiente menos propenso a la formación de incrustaciones.
Tratamientos químicos
Los inhibidores químicos de incrustaciones pueden operar por diversos
mecanismos: inhibición umbral, modificación de cristales, secuestro, quelación,
dispersión o por acondicionamiento de lodos.
2.4 MICROBIOLOGIA: CAUSAS Y EFECTOS
El crecimiento de bacterias, algas y hongos en sistemas de enfriamiento puede
generar serios problemas si no se controla adecuadamente. Si hay protozoarios
presentes y otros organismos multicelulares en un número irregular se considera
que hay pérdida del control microbiológico. Las bacterias individualmente pueden
tener un ancho de 0,5 micrones y un largo de hasta 2 micrones, los hongos y las
algas pueden tener tamaños un tanto mayores, pero de cualquier manera son
invisibles a simple vista.
Los microorganismos pueden producir grandes cambios tanto físicos como
químicos, hongos y algas ya que son capaces de sintetizar un vasto número de
enzimas, muchas de las cuales son excretadas a su medio ambiente. Estas
enzimas pueden reaccionar con una variedad de moléculas orgánicas e
inorgánicas suministrando al organismo alimentos y energía para su crecimiento y
multiplicación.
Simultáneamente los microorganismos excretan un gran número de ácidos
orgánicos e inorgánicos y otros materiales de desecho que pueden crear una alta
concentración de iones. También la respiración de algunos organismos aumenta la
demanda de oxígeno del sistema. Como resultado las funciones metabólicas
normales de los microorganismos si no son controlados pueden ocasionar al
sistema problemas corrosión, reducciones del pH y pérdida de los inhibidores
aplicados.
Requerimientos nutricionales
Todos los organismos vivos necesitan una fuente de energía para poder vivir.
Algunos microorganismos como las algas son capaces de usar la luz solar como
su fuente de energía, otros el sulfato inorgánico o la oxidación de un elemento
como el hierro. El carbón es requerido por los organismos vivos.
17
Las plantas toman el CO2 y por el proceso de fotosíntesis lo convierten en
carbohidratos, algunos organismos pueden usar varios complejos de carbón como
azúcares, celulosa, taninos, etc.
El nitrógeno es también requerido por todos los organismos, los requerimientos
varían, algunos usan nitrógeno atmosférico, otros el nitrógeno de compuestos
orgánicos como las proteínas o compuestos inorgánicos. Los organismos vivos
requieren también azufre y fosfato, algunos usan compuestos inorgánicos de
azufre como el SO4-2. El requerimiento de fosfato tiene gran importancia para el
tratamiento del agua de enfriamiento donde los polifosfatos o fosfatos orgánicos
están presentes, ya que los microorganismos pueden romperlos y degradarlos a
Ortofosfatos, esto produce una mayor demanda del inhibidor y una mayor
posibilidad de que ocurran precipitaciones de fosfato tricálcico.
Condiciones físicas
Al igual que las condiciones químicas, las condiciones físicas también afectan el
metabolismo de los organismos. Por ejemplo temperatura juega un papel
importante en el crecimiento de muchos microorganismos, la temperatura óptima
para el crecimiento de muchas especies es de unos 30 °C, la cual es una
temperatura muy común en sistemas de enfriamiento.
Hay tres tipos de microorganismos clasificados por temperaturas:
- Psicrófilos:
Organismos que crecen en medios fríos, en
temperaturas intermedias menores de 24 °C.
- Mesófilas:
Organismos que se desarrollan mejor en temperaturas
intermedias de 24 a 60 °C.
- Termófilas:
Organismos que crecen en medios calientes,
temperaturas mayores a 60 °C.
- Termófilas Facultativas: Son organismos que pueden cambiar de termófilas a
mesófilas y viceversa, dependiendo del medio.
Los microorganismos varían en sus requerimientos por oxígeno, algunos lo
necesitan indispensablemente, otros crecen en su completa ausencia. Hay
algunas bacterias que pueden cambiar y crecer con o sin él. Este comportamiento
genera otra clasificación.
Bacterias aeróbicas: Crecen en presencia de O2
Bacterias anaeróbicas: Crecen en ausencia de O2
Bacterias anaeróbicas facultativas: Crecen en presencia o en ausencia de O2
Bajo condiciones óptimas, las aeróbicas formadoras de limo crecen rápidamente
para producir grandes cantidades de limo y depósitos a través del sistema.
18
En los sistemas de enfriamiento las bacterias aeróbicas están tipificadas por las
especies pseudomonas. Para muchos microorganismos el pH óptimo para su
desarrollo está en el intervalo de 6,5 a 9,5. Los microorganismos pueden modificar
el pH de su microambiente o cuando están fuera de control el pH de todo el
sistema. Por ejemplo: los microorganismos que usan el amonio como fuente de
nitrógeno (bacteria nitrificante) puede reducir significativamente el pH por
conversión de amonio en ácido nítrico.
2.5 RANGOS DE CONTROL EN LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
Los rangos de control en los sistemas de enfriamiento ideales, para evitar posibles
problemas de precipitaciones, adhesiones, incrustaciones, así como corrosión son
los siguientes:
PARAMETRO
RANGO OPTIMO DE OPERACIÓN
pH
7,0 ~ 8,2 unidades
Alcalinidad Total
Mín. 30
Hierro Total
Máx. 2 ppm
Conductividad
Máx. 2.000
Turbidez
Máx. 20 Ntu
Dureza-Calcica
100 – 200 ppm
Ciclos de Concentración
3–6
Cloruro
< 300 ppm
Fosfato Total
12,0 - 10,0 ppm
Zinc total
1 ~ 2 ppm
Bacterias Totales
Max 10.000 Ufc
Sílice
Máx. 150 ppm
DQO
Máx. 40
Amonio
Máx. 50 ppm
Sólidos suspendidos
Máx. 20
El tener a un sistema de enfriamiento bajo las condiciones anteriores conlleva a
que los equipos de transferencia de calor se mantengan en buenas condiciones de
operación, evitando con ello posibles paros no programados por problemas de
refrigeración.
19
2.6 IMPORTANCIA DEL CONTROL QUIMICO
Dar a conocer las ventajas del programa de tratamiento, preparado para el
complejo petroquímico Cosoleacaque, y con el compromiso de proveer una alta
confiabilidad e integridad operacional de las unidades de producción sustentable
en el tiempo, El tratamiento actual suministrara sus mejores recursos en términos
de tecnología, investigación y desarrollo, soporte técnico y servicio.
El programa fue diseñado específicamente para atender las necesidades
particulares de plantas petroquímicas, tratando de cubrir todos los detalles
relacionados con la implementación de un programa sustentable.
Para el tratamiento a ser aplicado en los sistemas del complejo Cosoleacaque, se
consideraron todas las características físicas y químicas de los fluidos
relacionados con el sistema a evaluar, tal como los índices de Langelier, Índice de
Ryznar, así como de posibles contaminantes, inclusive los del lado proceso, y
datos operacionales y de diseño de los equipos, como temperaturas criticas y de
película, velocidades de flujo, diseño de los equipos y metalurgias involucradas.
En el área de tratamiento de aguas industriales, se presentan tres principales tipos
de problemas:




Corrosión
Deposición o Incrustación
Crecimiento microbiano
Ensuciamiento
Estos problemas no se presentan en forma aislada; ocurren en conjunto y están
íntimantemente relacionados. Es necesario controlarlos para garantizar la
operación segura y confiable de los equipos, el crecimiento de su vida útil y la
reducción y/o eliminación de las paradas no programadas que causan altos costos
asociados a la producción y mantenimiento.
El programa de tratamiento fue diseñado considerando dosis de sales de
Fosfonato/Fosfato y Zinc, como inhibidores de corrosión, un dispersante
inorgánico de última generación, los cuales son responsables por la formación,
control y mantenimiento de la película protectora depositada, un biodispersante
especifico para oxidantes fuertes y el dióxido de cloro aditivado como biocida
oxidante para el control microbiano.
20
PARÁMETROS PRINCIPALES DE OPERACIÓN
Temperatura. Es una medida de la operación eficiente del sistema de
enfriamiento.
pH. Define el grado de acides o alcalinidad del agua. Se expresa con números del
1 al 14, en donde el 7 representa la neutralidad; valores menores de 7
corresponden a condiciones ácidas y valores mayores de 7 a condiciones
alcalinas.
Residual de Dióxido de Cloro. Es la cantidad de dióxido (en partes por millón)
que queda libre después de que este biocida oxidante ha sido aplicado a la torre.
DOSIFICACIÓN DE ADITIVOS
Los aditivos que se dosifican a una torre de enfriamiento tienen como propósitos:
 Aumentar el número de ciclos de concentración con el consecuente ahorro
de agua de repuesto.
 Prevenir incrustaciones o depósitos a la concentración de las sales por
evaporación de agua en la torre.
 Mantener bajo control la corrosión en los equipos de proceso.
 Evitar la proliferación de microorganismos que afecten la operación de la
torre y los intercambiadores de calor.
2.7 OBJETIVO DE LOS TRATAMIENTOS QUÍMICOS EN LAS
TORRES DE ENFRIAMIENTO
Prevención de incrustación y depósitos:
 Modificando la solubilidad de las sales.
 Dispersando los sólidos en suspensión.
Inhibición de la corrosión:
 Formando una película protectora sobre la superficie del metal, ya sea por
reacción, adsorción o precipitación.
 Manejando un pH alto / alta alcalinidad.
Control de la proliferación de microorganismos:
 Aplicando biocidas eficaces y adecuados, compatibles y sinergísticos entre
si.
Biodispersión o remoción de biocapa.
 Aplicando un removedor que disperse la materia orgánica depositada sobre
la superficie en donde fluye el agua de enfriamiento.
21
INHIBIDORES DE INCRUSTACIÓN Y/O DISPERSANTES
Los dispersantes inhiben la depositación de las sales sobre las superficies, debido
a que modifican la solubilidad de las sustancias. Al mismo tiempo los dispersantes
contribuyen a una menor formación de cristales y los que llegan a formarse lo
hacen severamente distorsionados, siendo menos duros y menos adherentes.
Inhibidores de corrosión base zinc y fosfonato
Estos aditivos basan su funcionamiento en la formación de capas como barreras
entre el agua y la superficie metálica, y que interfieren en las reacciones de la
corrosión mediante los siguientes mecanismos:
 Las moléculas del inhibidor se depositan en la superficie del metal.
 El inhibidor propicia que el metal forme su propia película protectora a base
de óxidos metálicos.
 El inhibidor reacciona con las sustancias presentes en el agua y se deposita
en las superficies del metal.
Biocidas
Los biocidas ayudan a controlar la proliferación de bacterias, algas y hongos en
las torres de enfriamiento, mediante diversos mecanismos de interferencia con los
procesos vitales de la célula.
Biodispersantes
Los biodispersantes propician la eliminación paulatina de la biomasa, mejorando
las condiciones de limpieza de las superficies en los sistemas de enfriamiento.
Este efecto de remoción de biomasa permite el ahorro y la optimización de
biocidas oxidantes y no oxidantes, además de mejorar la funcionabilidad de los
dispersantes e inhibidores de corrosión, ya que permite que funcionen sobre una
superficie limpia.
TIPOS DE DOSIFICACIÓN DE PRODUCTOS
Dosificación continúa. Adición constante, baja cantidad, por periodos largos.
Dosificación por choque: adición periódica del reactivo (una o dos veces por
semana); gran cantidad, por un periodo corto.
Dosificación intermitente: también periódica, pero mucho más frecuente que el
choque, por ejemplo cada tres horas.
Dosificación para limpieza: dosis alta (choque, lo necesario para controlar);
remover el exceso de biocapa o deposito.
Dosis de mantenimiento: niveles de uso normal para control continúo; prevenir el
crecimiento de la biocapa o depósito.
22
CONTROL DE LA DOSIFICACIÓN
Control directo.- en base a la dosificación establecida por el diseño del
tratamiento y en función del volumen de agua de repuesto, aplicar los litros por
hora requeridos, ajustando la carrera de las bombas dosificadoras.
Control indirecto.- consiste en hacer en función de valores de comportamiento de
la torre, bajando, subiendo o manteniendo el flujo de las bombas dosificadoras.
PRINCIPIO OPERATIVO
El enfriamiento del agua en una torre se produce principalmente como resultado
de la evaporación del agua en recirculación. Como el agua caliente está en
contacto directo con el aire en la torre, se evapora y la temperatura del agua se
reduce como consecuencia de la perdida de calor latente. En la práctica cada 7
grados de reducción de temperatura va acompañada de una evaporación de 1 %
del agua en recirculación.
EVAPORACIÓN= (FLUJO DE RECIRCULACIÓN) x (DIF. DE TEMPERATURAS)
1000
PARA TEMPERATURAS EN ° F Y FLUJOS EN GPM.
DETERMINACIÓN DE LOS CICLOS DE CONCENTRACIÓN
El agua de reposición que entra a un sistema de enfriamiento tiene sales disueltas.
Al evaporarse el agua estas sales permanecen en el sistema. La relación entre las
concentraciones de las sales del agua de recirculación y las del agua de repuesto
se donomina ciclos de concentración (CC).
CC=
CONCENTRACIÓN DE SALES EN AGUA DE RECIRCULACIÓN
CONCENTRACIÓN DE SALES EN AGUA DE REPUESTO
Los ciclos de concentración deben calcularse para las diversas sales contenidas
en el agua. El balance de sales o iones en la torre se expresa de la siguiente
manera:
( r ) * ( Cr ) = ( P ) * ( Cp )
Nomenclatura
R = Repuesto
P = Purga
Cr= Concentración de sales o iones en el agua de repuesto
Cp= Concentración de sales o iones en la purga.
23
DETERMINACIÓN DEL AGUA DE REPUESTO
Resulta muy importante mantener la concentración de sólidos totales disueltos por
debajo de las concentraciones de saturación a fin de asegurarse de que la
concentración de sales no afecten las superficies de intercambio de calor. Esto se
logra fundamentalmente desechando un parte del agua de recirculación (purga) y
remplazándolas por agua fresca (repuesto).
P= E (CC-1)
En la práctica:
Repuesto= evaporación + purga
P= PURGA
E=EVAPORACIÓN
CC-1= CICLOS DE CONCENTRACION
R= REPUESTO
INDICES DE ESTABILIDAD
En 1936 Langelier propuso un método para establecer la tendencia de un agua a
formar incrustaciones de carbonato de calcio o su tendencia a disolverlas, basado
en la determinación del pH de saturación (pHs) que significa agua en equilibrio con
respecto al carbonato de calcio.
El índice de Saturación de Langelier es un modelo derivado del concepto teórico
de saturación que nos indica que un agua está saturada con carbonato de calcio
cuando no se disuelve ni precipita al carbonato de calcio. El índice de Saturación
de Langelier (LSI) representa el potencial de depositación (o disolución) de
carbonato de calcio en términos del pH como variable principal.
INDICE DE SATURACIÓN LANGELIER (LSI)
Como primer paso es necesario calcular el pH de saturación (pHs), para lo cual
se requiere conocer los siguientes valores:





La alcalinidad total
La dureza de calcio
El valor de pH
La concentración de sólidos totales disueltos
La temperatura máxima del agua de recirculación
INDICE DE LANGELIER = pH – pHs
Si el pH real del agua es mayor que su pHs el agua tiene una
incrustante; si es menor, se tiene tendencia disolvente o corrosiva.
24
tendencia
EJEMPLO DEL INDICE DE LANGELIER
DATA OPERACIONAL
Temp.
Ent.
FECHA
AGOSTO
Reposición
Recirculac.
M3/hr
M3/hr
°C
1
407
409
414
456
458
492
413
395
395
412
18250
44
45
43
44
43
44
43
44
42
42
2
3
4
5
6
7
8
9
10
18250
18250
18250
18250
18250
18250
18250
18250
18250
Temp.
Sal.
DELTA
TEMP.
CICLOS
EVAPORAC.
PURGA
INDICE
EFICIENCIA
°C
°C
Concent.
M3/hr
M3/hr
Langelier
TORRE
33
33
32
33
31
32
32
33
31
31
11.0
3.4
289.1
118.2
1.43
73.3
12.0
4.4
315.4
93.2
1.54
75.0
11.0
3.3
289.1
125.1
1.47
78.6
11.0
2.7
289.1
167.4
1.45
73.3
12.0
3.2
315.4
142.4
1.50
85.7
12.0
2.8
315.4
176.2
1.41
80.0
11.0
3.3
289.1
124.0
1.30
78.6
11.0
3.7
289.1
106.0
1.55
73.3
11.0
3.7
289.1
106.0
1.52
84.6
11.0
3.4
289.1
122.8
1.61
84.6
INDICE DE RYZNAR (INDICE DE ESTABILIDAD)
Ryznar desarrolló una fórmula más sensible (RSI) que sirve para cuantificar la
relación entre el estado de saturación del carbonato de calcio y la formación de
depósitos:
INDICE DE ESTABILIDAD (RYZNAR) = 2pHs – pH
El índice de Ryznar es una modificación de Índice de Langelier ya que también se
basa en la determinación del pH de saturación. Todos sus valores son positivos.
VENTAJAS DEL ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE RYZNAR
Como el carbonato de calcio se deposita más fácilmente a valores altos de pH,
tiene la tendencia a precipitar en los cátodos de las superficies metálicas. En los
sitios catódicos el pH aumenta debido a la reacción catódica de corrosión y si
ocurre la depositación del carbonato de calcio los depósitos actúan como una
barrera para la acción del oxigeno disuelto sobre la superficie metálica, inhibiendo
la corrosión.
Ryznar propuso el Índice de Estabilidad que predice con más exactitud la
prevención de la corrosión, comparativamente con el Índice de Saturación. Valores
del índice de ryznar entre 6.5 y 7.5 implican una zona estable de operación en un
sistema de enfriamiento.
25
2.8
PRODUCTOS UTILIZADOS Y FUNCIONALIDAD
El tratamiento fue diseñado considerando dosis de sales de Fosfonato/Fosfatos y
Zinc, como inhibidores de corrosión, un dispersante inorgánico, los cuales son
responsables por la formación, control y mantenimiento de la película protectora
depositada en los tobos y equipos, un biodispersante específico para oxidantes
fuertes y el dióxido de cloro aditivado como biocida oxidante para el control
microbiano.
Los productos recomendados fueron seleccionados y diseñados para actuar en
conjunto, en total sinergia, balanceados y estabilizados para el uso con el
microbiocida oxidante dióxido de cloro aditivado.
 CL-3580
Es un inhibidor de corrosión a base fosfatos que mantiene bajo control la corrosión
en sistemas de aguas de enfriamiento. El producto tiene el objetivo de minimizar la
formación de los productos de corrosión y garantizar mejores condiciones
operacionales de la planta, actúa con un pH de 6.5 y 8.9. Algunos beneficios del
CL-3580:
 Elevada estabilidad química y térmica.
 Protege eficazmente contra las incrustaciones y formación de depósitos.
 Elimina la posibilidad de formación de depósitos aún a elevadas
temperaturas.
 Eficaz dispersión y solubilizante de posible presencia de fosfatos de calcio y
durezas.
 Producto muy concentrado, permitiendo dosis menores y un alto inventario.
 Evita gastos de mantenimiento, prolongando la vida útil de los equipos.
 CL-3590
Es un inhibidor de corrosión a base de zinc en su formulación para mantener bajo
total control la corrosión en sistemas de aguas de enfriamiento. Tiene el objetivo
de minimizar la formación de agentes causantes de la corrosión y garantizar
mejores condiciones operacionales de la planta. Algunos beneficios del producto:
 Elevada estabilidad química y térmica
 Presenta una alta eficacia en sistemas complejos, particularmente en áreas
críticas de altas temperaturas y/o bajas velocidades de flujo, y recurrentes
contaminaciones lado proceso.
 Soporta elevados tiempos de residencia en sistemas de enfriamiento.
 Diseñado para actuación conjunta a la aplicación del dióxido de cloro
aditivado.
26
 Fongrascale
Es un multicompuesto con acción dispersantes para sales inorgánicas, iones
metálicos, habiendo sido desarrollado para circuitos de enfriamiento que son
objeto de contaminaciones frecuente de hidrocarburos, aceites y grasas, amoniaco
y sólidos suspendidos. Algunos de los beneficios que ofrece son:
 Mayor protección contra corrosión y formación de depósitos en los circuitos
de enfriamiento.
 Producto mas concentrado, permitiendo dosis menores y la reducción de
inventarios.
 Permite soportar mejor las contaminaciones inherentes al proceso.
 Diseñado para actuar en conjunto con el dióxido de cloro aditivado.
 CL-3560
Es un dispersantes orgánico que actúa en prefecta sinergia con el dióxido de
cloro, mejorando su eficiencia sobre el control microbiológico. La entrada de
hidrocarburos y amoniaco en los sistemas de enfriamiento debido a fugas o
contaminaciones del proceso, puede deteriorar el equipo de intercambio de calor y
a corto plazo obstruir los equipos exigiendo limpieza mecánica y química.
Por otro lado, la contaminación del agua de enfriamiento por hidrocarburos,
aceites y grasas o amoniaco, suministra nutrientes adicionales para el crecimiento
de las poblaciones microbianas. La deposición de hidrocarbonatos en las
superficies de los tubos en los intercambiadores, suministra un substrato y fuente
de nutrientes para la formación de bio-peliculas. Estas pueden resultar en
contaminación adicional de los equipos, bajo los depósitos y corrosión de los
metales.
 Control microbiológico y de limo
El control será efectuado mediante la aplicación del Dióxido de Cloro aditivado. En
ausencia de contaminantes de proceso, el residual de Dióxido de Cloro deberá
mantenerse en el rango de 0.2 – 0.3 ppm, el cual garantizará una perfecta
limpieza de los sistemas de enfriamiento. En caso de contaminaciones de
proceso, que generalmente propician un mayor consumo de oxidante, será
necesario elevar la generación de Dióxido de Cloro, ó el uso de un microbiocida no
oxidante, tipo Biocontrol N.
 Dióxido de Cloro Aditivado
El control microbiológico del sistema de enfriamiento es fundamental para el éxito
de un tratamiento químico. El Dióxido de Cloro es un gas inestable (no puede ser
transportado) y debe ser producido en sitio.
27
Para tal fin es necesaria la utilización de un sistema “Generador de Dióxido de
Cloro”, donde se inyectan los productos reactivos responsables para la formación
(Clorito de Sodio y Ácido Clorhídrico), conforme a la siguiente reacción:
4 HCl + 5 NaClO2
4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O
Para torres de enfriamiento de sistemas críticos, el tratamiento actual desarrollo la
tecnología del Dióxido de Cloro Aditivado, donde la generación de ese gas ocurre
de forma más controlada y eficiente. En ese generación se utilizan los productos
abajo:
 Imprapell
El imprapell es un producto a base de Clorito de Sodio, balanceado y agregado
para la generación del dióxido de cloro para sistemas de enfriamiento.
 Ácido Clorhídrico al 33 %
El acido clorhídrico 33 % es comprado por Clariant a un proveedor, siempre y
cuando cumpla con las especificaciones requeridas en el anexo 7.
BENEFICIOS DEL DIÓXIDO DE CLORO ADITIVADO
 Gas amarillo que no puede ser almacenado y comprimido
 Debido a su estructura de radical, el dióxido de cloro actúa principalmente
como oxidante fuerte.
 Alta reactividad para oxidación y desinfección. 2 a 3 veces más reactivo que
el cloro gas.
 No reacciona con el amoniaco. Inhibe la formación de cloroaminas.
 ClO2 no promueve reacciones de cloración.
 No forma clorofenoles
 Tiene elevada efectividad en amplio rango de pH (4 – 10).
 Mayor solubilidad en agua comparada a otras moléculas oxidantes.
Ejemplo: Cloro y Ozono.
 Fácil determinación analítica. Método de análisis similar al proceso utilizado
para derterminación del Cl2: DPD.
 Reducido tiempo de contacto para oxidación y/o desinfección, con un mayor
espectro de actuación
 No promueve fluctuaciones significativas del pH del agua de enfriamiento.
 Reducida corrosividad. Aplicación en bajas concentraciones.
28
 Biocontrol N
El Biocontrol N podrá ser utilizado contingencialmente cuando el sistema esté
altamente contaminado ó sucio. Es un biocida líquido que ayuda en el control de
lodo de bacterias, hongos y algas en sistemas de intercambio de calor y torre de
enfriamiento. Desarrollado específicamente para la completa protección
microbiológica de productos a base de agua contra bacterias y esporas de
hongos.
COMPOSICIÓN
Los ingredientes activos presentes en el Biocontrol N son una mezcla de distintas
isotiazolinonas, como:
N
Cl
O
O
O
O
CH3
N
S
CH3
S
5-Cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona
2-metil-4-isotiazolin-3-ona
CAS: 26172-55-4
CAS: 2682-20-4
BENEFICIOS DEL BIOCONTROL N
 Sobresale sobre todas las otras isotiazolinonas por su pureza y preforman.
 Presenta una alta eficacia preservando diferentes formulaciones contra
microorganismos, tiene actividad contra bacterias Gram-positivas y Gramnegativas, también es eficiente contra hongos.
 Funciona en bajas concentraciones, es compatible con sistemas catódicos,
anódicos y no iónicos.
 Es químicamente compatible con una variedad de materia prima y es
notable su estabilidad sobre un amplio rango de pH y temperatura.
 Mantiene la integridad del producto permaneciendo activo todo el tiempo de
expectativa de vida de la formulación.
29
DESCIPCION DEL TRATAMIENTO QUÍMICO ACTUAL
DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO
Servicio de aplicación de dióxido de cloro como biocida oxidante del circuito de
agua de enfriamiento de la planta n.7 de amoniaco del C.P.
OBJETIVO
Mantener las líneas y equipos de intercambio de calor del sistema de enfriamiento
la torre n. 7 del C.P, libre de ensuciamiento bacteriológico, la implementación del
programa debe garantizar la total eliminación del uso del cloro gas como biocida
oxidante y/o como vehículo para la elaboración de otro biocida oxidante.
ALCANCE DEL SERVICIO
El alcance de las presentes bases ampara la contratación del sistema de
tratamiento integral de generación de biocida oxidante dióxido de cloro ,
conformada por: reactor generador automatizado de dióxido de cloro, productos
químicos (para la generación de dióxido de cloro),
monitoreo y control de
parámetros clave con capacidad de respuesta y análisis de la información para el
seguimiento de resultados diarios y de respuesta en función de la demanda del
sistema, contenedores, sistemas de dosificación, servicio técnico con un ingeniero
diurno con disponibilidad las 24 horas y asesoría permanente durante la duración
del contrato.
DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO Y ASISTENCIA TÉCNICA
 LOS
SERVICIOS QUE DEBERÁ PROPORCIONAR EL PROVEEDOR SERÁN LOS
REQUERIDOS PARA CUMPLIR CON LOS RESULTADOS ESPERADOS POR C.P,
INCLUYENDO:
 LA
INSTALACIÓN Y MANEJO DE LOS EQUIPOS DE DOSIFICACIÓN, MONITOREO Y
CONTROL PROPUESTOS.
 LA TRANSPORTACIÓN, MANEJO Y DOSIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS QUE
UTILIZARÁ DE ACUERDO A SU TECNOLOGÍA PARA LA TORRE N. 7, CUMPLIENDO CON
LA NORMATIVIDAD DE SEGURIDAD, SALUD OCUPACIONAL Y PROTECCIÓN
AMBIENTAL.
30
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE DIOXIDO DE CLORO, PRINCIPIO
QUIMICO Y MODO DE FUNCIONSMIENTO
PRINCIPIO QUIMICO DEL SISTEMA
REACCION DEL ACIDO CLORHIDRICO Y EL CLORITO SODICO:
Clorito Sódico + Acido Clorhídrico
5NaClO2 + 4HCl
Dióxido de Cloro + Cloruro Sódico + Agua
4ClO2 + 5NaClO + 2H2O
El sistema CDKa genera una solución de dióxido de cloro al 2% (20 g/l de ClO 2)
combinando acido clorhídrico concentrado y clorito sódico concentrado en
presencia de agua. Inmediatamente después de su producción, el dióxido de cloro
se añade el agua que se quiere tratar. La dosificación se puede establecer
manualmente (control interno) o automáticamente (control externo), utilizando una
señal de caudal y/o un ajuste de control.
FIG. 2.1 SISTEMA CDKa (GENERADOR DE DIOXIDO DE CLORO
31
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
Tres bombas dosificadoras controladas por un microprocesador programado
controlan la alimentación de los componentes acido, clorito y agua a través de
tubos flexibles y válvulas de tres vías al reactor. En este se mezclan y reaccionan
formando una solución de dióxido de cloro al 2%. La alimentación de los
componentes al reactor se vigila mediante monitores de caudal.
La solución de dióxido de cloro pasa a través de la válvula dosificadora al bypass
y después aquí el ClO2 prediluido se alimenta a la estación de dosificación. El
control de las bombas dosificadoras se realiza siguiendo el orden agua – acido –
clorito, las bombas funcionan independientemente y no se tienen que ajustar a los
mismos valores de dosificación.
Los monitores de caudal registran el instante en el que las bombas dosificadoras
comienzan a realizar carreras, lo cual se indican en el control. Si fallan los
impulsos del monitor de caudal, se indica en el control al cabo de ocho carreras
sucesivas y se interrumpe la dosificación. En el caso de que se produzca una
presión excesiva durante el funcionamiento correcto del monitor de caudal,
disminuye la velocidad de dosificación y el sistema cambia a un estado de “fallo”.
La dosificación se puede interrumpir al funcionamiento, como longitud de la
carrera, presión en la válvula dosificadora, exige volver a calibrar el caudal de las
bombas dosificadoras.
FIG. 2.2 BOMBAS DOSIFICADORAS DE ACIDO, AGUA Y CLORITO
32
Las lanzas de aspiración o los accesorios de aspiración que salen de los depósitos
de acido y clorito están equipadas con un interruptor de nivel de dos etapas. Si el
nivel de uno de los componentes disminuye, un flotador existente en el interruptor
de nivel desciende hasta la posición intermedia y el control muestra el mensaje
“nivel de acido bajo” o “nivel de clorito bajo”.
Si el flotador desciende hasta la posición más baja, el sistema se para y el control
muestra el mensaje “deposito de acido vacio” o “deposito de clorito vacio”.
Además, hay un tubo flexible conectado entre la lanza de aspiración de “acido” y la
caja del reactor para la purga. De esta manera, los vapores ácidos se conducen a
la caja del reactor y no contaminen el aire de la caseta de generación de dióxido
de cloro.
Para el depósito de alimentación de agua hay dos dispositivos de monitorización
del nivel de una etapa. El tiempo de llenado se introduce en el menú de
configuración. El dispositivo de monitorización del nivel “lleno” funciona como un
dispositivo de seguridad. Después de activar el llenado de agua el dispositivo del
nivel “vacio”, transcurre un periodo de tiempo de 5 segundos hasta que se para el
sistema. Esto es un factor de seguridad para el caso, por ejemplo, de que no
circule agua o el flotador quede atascado.
Hay un monitor de caudal opcional incorporado en el bypass. Si el caudal
desciende por debajo d un nivel mínimo, se interrumpe la dosificación hasta que
el caudal vuelve a ser superior al valor mínimo.
CONSTRUCCIÓN: DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Y DE SUS GRUPOS
CONSTRUCTIVOS
Los sistemas CDKa Fig. 2.3, son sistemas de generación y dosificación de dióxido
de cloro que funcionan con productos químicos concentrados. Se suministran
totalmente montados y preparados para su conexión. Los caudales de dióxido de
cloro están comprendidos entre 150 g/hr a 10.000 g/hr.
33
34
COMPONENTES DE LOS SISTEMAS TIPO CDKA 150-1500
1a
1b
1c
2a
2b
2c
3a
3b
3c
4a
4b
4c
5
6
7
8
9
10
11
11 a
11 b
11 c
12
13
14
15
18
19
20
s. ilust.
s. ilust.
s. ilust.
Bomba dosificadora, ácido
Bomba dosificadora, agua
Bomba dosificadora, clorito
Conexión de purga de aire, ácido
Conexión de purga de aire, agua
Conexión de purga de aire, clorito
Monitor de caudal, ácido
Monitor de caudal, agua
Monitor de caudal, clorito
Válvula de entrada al reactor, ácido
Válvula de entrada al reactor, agua
Válvula de entrada al reactor, clorito
Reactor
Mirilla de observación
Válvula dosificadora (1,5 bar)
Inyector
Electroválvula para el sistema de descarga
Electroválvula para la alimentación de agua
Deposito de alimentación de agua de 35 l
Válvula de pie
Dispositivo de monitorización del nivel “ LLENO”
Dispositivo de monitorización del nivel “VACIO”
Conexión de purga, ácido
Conexión de purga, caja del reactor
Soporte
Caja del reactor
Caja de distribución
Control
Válvula de cierre de la línea de bypass
Cilindro graduado (CDKa 150 500 ml, CDKa 420:1000 ml)
Juego de señales de peligro
Juego de piezas suplementarias del sistema CDKa
TABLA 2. OPCIONES
30 a
30 a. 1-3
30 c. 1-3
30 c
31 a
31 c
s. ilust.
Deposito de calibración, ácido
Válvula de bola, ácido
Válvula de bola, clorito
Deposito de calibración, clorito
Lanza de aspiración de longitud ajustable, acido, para deposito de 60 l
Lanza de aspiración de longitud ajustable, clorito, para deposito de 60 l.
Accesorios de aspiración flexibles, 5 m.
35
CONSTRUCCIÓN DEL BYPASS
32
33
34
Monitor de caudal con caudalimetro de turbina
Monitor de caudal con caudalimetro de sección variable
Válvula de retención
ACCESORIOS
50
51
60
s. ilust.
s. ilust.
s. ilust.
s. ilust.
s. ilust.
Bomba del bypass con soporte para pared
Deposito de recogida de seguridad sin indicación de fugas
Premezclador
Deposito de recogida de seguridad con indicación de fugas
Válvula de purga para la caja del reactor
Armario para las instalaciones CDKa 150 y 420 (sobre demanda)
Filtro de protección DULCOFILT G1
Comparador para la medida del dióxido de cloro
REEACTOR
El reactor está aislado en una caja (15) con un dispositivo de descarga. Hay una
mirilla de observación (6) en la línea por encima del reactor. La reacción se puede
observar de una ligera decoloración amarilla. La solución de dióxido de cloro pasa
al bypass a través de la válvula dosificadora (7), donde se mezcla con la corriente
de agua que pasa por el bypass.
SISTEMA DE ESCAPE
Sistema de escape para gases y líquidos de la caja del reactor consta de un
inyector (8) y de una electroválvula (9). El inyector funciona en una línea de agua
con una presión mínima de 1 bar. La electroválvula se activa aproximadamente
seis veces por hora por medio del control para renovar periódicamente el aire que
se encuentra en la caja del reactor.
De esta manera, todas las posibles fugas se eliminan con seguridad en forma de
aguas residuales. Puesto que el dióxido de cloro es más pesado que el aire, las
aguas se acumulan en la parte inferior de la caja y son eliminadas por el sistema
de escape.
Se alimenta aire limpio a la caja del reactor por medio de una válvula de purga o
por medio de una línea que permite la entrada de aire exterior. El depósito de
ácido se purga también a través de la caja del reactor. De esta manera, los
vapores de ácidos son eliminados por el sistema de escape.
36
BOMBAS DOSIFICADORAS
Las bombas dosificadoras para el acido (1 a), agua (1 b) y clorito (1 c) están
montadas en la parte inferior del soporte. Sendos tubos flexibles salen de las
lanzas de aspiración y van a parar a la entrada de líquido de la bomba
correspondiente. Cada bomba realiza carreras con su propia frecuencia
independiente. el caudal suministrado por cada bomba se determinara mediante
medición. estos valores de los caudales se introduce en el control. El control
calcula entonces la frecuencia necesaria para que las dos bombas de productos
químicos suministren la misma cantidad. El caudal de la bomba de agua es 5.5
veces superior al caudal de las bombas de productos químicos.
RESULTADOS A GARANTIZAR
Mantener en operación continua y con óptima eficiencia la transferencia de calor,
garantizando que el factor de ensuciamiento del equipo crítico no disminuya,
evaluando el comportamiento del mismo y su interacción con el proceso de
producción, con actualización de valores al iniciar su tratamiento. La cuenta total
bacteriana no deberá exceder de 1,000 col/ml lo anterior evaluado diariamente en
el centro de trabajo.
APLICAR CONTINGENCIA POR:
Bacterias Totales
Conteo > 10.000 Ufc/ml
a) Mantener el pH del sistema entre 7,5 y 8,2 mediante la dosificación de
Dióxido de cloro / carbonato
b) Incrementar la dosis del Dióxido de Cloro, manteniendo su residual entre
0,4 y 0,5 ppm.
OBLIGACIONES DEL PROVEEDOR
1.
2.
3.
4.
ASIGNACIÓN DE INGENIERO Y TÉCNICO PARA LA OPERACIÓN DEL REACTOR DE
DIÓXIDO DE CLORO.
MONITOREO DEL CONSUMO DE PRODUCTOS QUÍMICOS EN EL SISTEMA Y SOLICITAR
SU REPOSICIÓN. (ACIDO MURIATICO Y CLORITO DE SODIO)
RESPONSABILIDAD SOBRE LAS EXISTENCIAS DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS
EN LA PLANTA.
REPORTAR FOTOS DE LOS ESPEJOS Y TUBOS DE LOS INTERCAMBIADORES
(EN CASO QUE LOS MISMOS SEAN ABIERTOS PARA INSPECCIÓN O MANTENIMIENTO),
ASÍ COMO INFORMES BACTERIOLOGICOS ESPECÍFICOS.
37
5.
SUMINISTRAR – POR COMODATO - LOS EQUIPOS E INSTALACIONES LISTADOS:








BOMBAS DOSIFICADORAS (CLORITO DE SODIO, ACIDO MURIÁTICO Y “STAND BY”)
CONTENEDORES MÓVILES DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS
BANDEJAS PARA DERRAMES DE TODOS LOS PRODUCTOS QUÍMICOS A APLICAR
LÍNEAS DE DOSIFICACIÓN
EQUIPO GENERADOR
DE DIÓXIDO DE
CLORO (COMPUESTO DEL
GENERADOR, BOMBAS
DOSIFICADORAS, FILTROS, SISTEMA ELECTRÓNICO
DE SUPERVISIÓN Y TODOS SUS
PERIFÉRICOS)
ESTACIÓN DE MEDICIÓN DE CUERPOS DE PRUEBA
CUERPOS DE PRUEBA EN ACERO CARBÓN
MEDICIÓN DE CORROSIÓN ON LINE POR CORRATER DIP SLIDES PARA EL
CONTROL MICROBIOLÓGICO.
FORMA DE PAGO Y PENALIZACIONES

EL PAGO SERÁ EN BASE AL VOLUMEN TOTAL EN METROS CÚBICOS DE AGUA DE
REPUESTO DERIVADO DEL CONSUMO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO
N. 7.
EL
VOLUMEN SERÁ DETERMINADO DE MANERA CONJUNTA ENTRE EL SUPERVISOR DEL
CONTRATO ASIGNADO POR C.P Y EL PROVEEDOR.

EN CASO DE PARO DE PLANTA EL PROVEEDOR SUSPENDERÁ TEMPORALMENTE EL
SERVICIO HASTA EL REINICIO DE LAS OPERACIONES O CANCELACIÓN DEL
CONTRATO EN CASO DE CIERRE DEFINITIVO, DEJANDO DE EJERCER EL PAGO
CORRESPONDIENTE HASTA EL REINICIO DE LAS OPERACIONES Y EN CASO DE
MANTENER OPERANDO EL SISTEMA A BAJO FLUJO (DE RECIRCULACIÓN) SOLO SE
PAGARA SIEMPRE Y CUANDO EL COMPLEJO PETROQUÍMICO CONSIDERE LA
NECESIDAD DE CONTINUAR DANDO EL TRATAMIENTO CORRESPONDIENTE

EN CASO DE INCUMPLIMIENTO Y DESVIACIONES A ESTAS BASES DE LICITACIÓN, EL
REPRESENTANTE
DEL
COMPLEJO
PETROQUÍMICO
CON
SUSPENDERÁ
LAS
ACTIVIDADES DE MANERA DEFINITIVA.
REPORTE FINAL
EL REPORTE FINAL DEBERÁ CONTENER LOS SIGUIENTES DATOS:
1.
2.
3.
4.
GRÁFICOS DEL COMPORTAMIENTO MICROBIOLÓGICO DE LA TORRE
ENFRIAMIENTO
KILOGRAMOS DE CLORITO DE SODIO Y ACIDO MURIÁTICO EMPLEADOS.
KILOGRAMOS DE DIÓXIDO DE CLORO GENERADOS POR DÍA
COMPARATIVO DEL BENEFICIO DEL USO DE CLORO VS DIÓXIDO DE CLORO
38
DE
CAPITULO III
ANALISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EL TRATAMIENTO
BASE DIÓXIDO DE CLORO MEDIANTE LA EVALUACIÓN DEL
CACULO DEL FACTOR DE ENSUCIAMIENTO
3.1 INTERCAMBIADORES DE CALOR
Un intercambiador se puede describir de un modo muy elemental como un equipo
en el que dos corrientes a distintas temperaturas fluyen sin mezclarse con el
objeto de enfriar una de ellas o calentar la otra o ambas a la vez.
La aplicación de los principios de la transferencia de calor al diseño de un equipo
destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniería, es de capital importancia,
porque al aplicar los principios al diseño, se debe trabajar en la consecución del
importante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho
económico.
Los intercambiadores de calor se pueden clasificar en muchas formas diferentes.
Una forma consiste en basar la clasificación en las direcciones relativas del flujo
de los fluidos calientes y frío, dando lugar a términos como fluidos paralelos,
cuando ambos fluidos se mueven en la misma dirección; flujo encontrado, cuando
los fluidos se mueven en paralelo pero en sentido opuesto; y flujo cruzado, cuando
las direcciones de flujo son mutuamente perpendiculares.
3.1.1 TIPOS Y USOS DE LOS INTERCAMBIADORES
Son diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los tipos de
intercambiadores existentes, pero en general, los intercambiadores son usados
para recuperar calor entre dos corrientes en un proceso. Por ejemplo para
algunos de los intercambiadores más usados actualmente, algunos de los usos
que se conocen son los siguientes: (solo se discutirán los casos más comunes).
INTERCAMBIADORES DE PLACAS
 Para uso industrial desde Farmacéutico, Alimenticio, Químico,
Petroquímico, Plantas Eléctricas, Plantas Siderúrgicas, Marino y otros más.
 Torres de Enfriamiento secas.
 Calentadores de Agua y otros fluidos, mediante vapor.
 Enfriadores de Aceite.
 Recuperadores de Calor, particularmente con diferenciales cortos de
temperatura.
 Manejo de sustancias corrosivas, medias.
39
 Enfriadores de agua salada.
 Para cualquier aplicación donde se requieren diferenciales cortos de
temperatura.
 Para usos de refrigeración libres de congelación.
INTERCAMBIADORES COMPACTAS DE PLACAS SOLDADAS
 Para uso de Refrigeración: como Evaporadores, Condensadores,
Subenfriadores,
Desupercalentadores
y
Evaporadores
de
Cascada/Condensadores.
 Para Procesos tales como :
 Calentadores mediante vapor
 Condensador de vapor
 Enfriadores de Nitrógeno Líquido
 Enfriadores de Aceite Hidráulico, etc.
INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO
 Adecuado para trabajar en aplicaciones líquido-líquido y en general para los
procesos donde los intercambiadores de placas no se puedan utilizar.
 Industrias Alimentaría, Química, Petroquímica, Farmacéutica, etc.
INTERCAMBIADORES DE CASCO Y TUBOS









Vapor / Agua, para condensar vapor y / o calentar agua.
Aceite / Agua, para enfriar aceite en sistemas de lubricación o hidráulicos y
transformadores eléctricos.
Vapor / Combustóleo, para calentar combustóleo en tanques de
almacenamiento, fosas de recepción y estaciones de bombeo.
Aire / Agua, para enfriar aire como Post-enfriadores de compresor de aire
(after - coolers).
Refrigerante / Agua, para condesar refrigerantes.
Intercambiadores de calor para procesos químicos y/ o petroquímicos;
fabricados en acero al carbón, acero inoxidable y / o aceros especiales.
Chilers ( Intercambiadores de calor para enfriar agua con gas refrigerante )
para unidades de agua helada
Inter - Enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Atlas Copco.
Inter - enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Ingellson Rand.
40
3.2
ARREGLOS DE TUBOS PARA LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
A) RREGLO EN b) ARREGLO
c) ARREGLO EN
d) ARREGLO TRIANGULAR
CUADRO
TRIANGULAR
CUADRO ROTADO
CON ESPACIOS PARA
LIMPEZA
ESPACIADO DE LOS TUBOS
Los orificios de los tubos no pueden taladrarse muy cerca uno de otro, ya que una
franja demasiado estrecha de metal entre los tubos adyacentes, debilita
estructuralmente el cabezal de tubos o espejo. La distancia más corta entre dos
orificios adyacentes es el claro o ligadura, y éstos a la fecha, son casi estándar.
3.3
CLASIFICACIÓN DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO
La imagen industrial de este aparato es el intercambiador de doble tubo, que se
muestra en la Fig. 3.1. Las partes principales son dos juegos de tubos
concéntricos, dos conectoras, un cabezal de retorno y un codo en U. La tubería
interior se soporta en la exterior mediante estoperos y el fluido entra al tubo interior
a través de una conexión roscada localizada en la parte externa del
intercambiador. Las tres tienen boquillas o conexiones roscadas que permiten la
entrada y salida del fluido del anulo que cruza de una sección a otra a través del
cabezal de retorno. La tubería interior se conecta mediante una conexión en U que
está generalmente expuesta y que no proporciona superficie de transferencia de
calor. Cuando se arregla en dos pasos, como en la Fig. 3.1, la unidad se llama
horquilla.
FIG. 3.1. Intercambiador de doble tubo
41
El intercambiador de doble tubo es extremadamente útil, ya que se puede
ensamblar en cualquier taller de plomería a partir de partes estándar,
proporcionando superficies de transferencia de calor a bajo costo. Los tamaños
estándar de tres y cabezales de retorno, se dan en la Tabla 3.1.
TABLA 3.1. CONEXIONES PARA INTERCAMBIADORES DE DOBLE TUBO
TUBO EXTERIOR IPS
2
2½
3
4
TUBO INTERIOR IPS
1¼
1¼
2
3
Los intercambiadores de doble tubo generalmente se ensamblan en longitudes
efectivas de 12, 15 o 20 pies, la longitud efectiva es la distancia en cada rama
sobre la que ocurre transferencia de calor y excluye la prolongación del tubo
interior después de la sección de intercambio.
INTERCAMBIADORES CON CABEZAL DE TUBOS ESTACIONARIO
El tipo más simple de intercambiador es el tipo fijo o intercambiador con cabezal
de tubo estacionario, Las partes esenciales son la coraza ( 1 ), equipada con dos
entradas y que tiene dos cabezales de tubos o espejos (2) a ambos lados, que
también sirven como bridas para fijar los dos carretes (3) y sus respectivas tapas
(4). Los tubos se expanden en ambos espejos y están equipados con deflectores
transversales (5) en el lado de la coraza. El cálculo de la superficie efectiva
frecuentemente se basa en la distancia entre las caras interiores de los espejos en
lugar de la longitud total de los tubos.
DEFLECTORES
FIG. 3.2. Intercambiador tubular de cabezal fijo
Es claro que se logran coeficientes de transferencia de calor más altos cuando el
líquido se mantiene en estado de turbulencia. Para inducir turbulencia fuera de los
tubos, es costumbre emplear deflectores que hacen que el líquido fluya a través
de la coraza a ángulos rectos con el eje de los tubos. Esto causa considerable
turbulencia aun cuando por la coraza fluya una cantidad pequeña de líquido. La
distancia centro a centro entre los deflectores se llama espaciado de deflectores.
42
Puesto que los deflectores pueden espaciarse ya sea muy junto o muy separado,
la masa velocidad no depende enteramente del diámetro de la coraza.
Usualmente el espaciado de los deflectores no es mayor que una distancia igual al
diámetro interior de la coraza, o menor que una distancia igual a un quinto del
diámetro interior de la coraza. Los deflectores se mantienen firmemente mediante
espaciadores (6) como se muestra en la Fig. 3.2, que consisten de un pasador
atornillado en el cabezal de tubos o espejo y un cierto numero de trozos de tubo
que forman hombreras entre deflectores adyacentes. Un detalle amplificado se
muestra en la Fig. 3.3. Hay varios tipos de deflectores que se emplean en los
intercambiadores de calor, pero los más comunes son los deflectores
segmentados que es muestran en la Fig. 7.4. Los deflectores segmentados son
hojas de metal perforadas cuyas alturas son generalmente un 75% del diámetro
interior de la coraza. Estos se conocen como deflectores con 25% de corte, aun
cuando otros deflectores fraccionales se empleen también en la industria.
FIG. 3.3. Espaciador de deflector
FIG. 3.4. Detalle de deflector segmentado
INTERCAMBIADOR CON CABEZAL DE TUBOS FIJOS CON CARRETES
INTEGRALES
Otra de alguna de las variaciones del intercambiador de cabezal de tubos fijo se
muestra en la Fig. 3.5, en el cual los cabezales de tubo se insertan dentro de la
coraza, formando los carretes que son partes integrales de la coraza. Al usar
intercambiadores con cabezal de tubos fijo, es a menudo necesario tomar en
cuenta la expansión térmica diferencial entre los tubos y la coraza durante la
operación, o de otra manera se desarrollaran esfuerzos térmicos a través del
espejo o cabezal de tubos. Esto puede efectuarse usando una junta de expansión
en la coraza, de las cuales hay disponible un buen número de ellas.
43
FIG. 3.5 Intercambiador con cabezal de tubos fijo con carretes integrales.
(Patterson Foundry & Machine Co.)
INTERCAMBIADOR 1-2 CON CABEZAL DE TUBOS FIJO
Intercambiadores del tipo mostrado en las Figs. 3.4 y 3.5 pueden considerarse
como operando en contracorriente, no obstante, el hecho de que el fluido en la
coraza fluye por el lado externo de los tubos. Desde un punto de vista práctico, es
muy difícil obtener altas velocidades cuando uno de los fluidos fluye a través de
todos los tubos en un solo paso. Sin embargo, esto puede evitarse, modificando el
diseño de manera que el fluido en los tubos pase a través de ellos en fracciones
consecutivas. El intercambiador en el cual el fluido de la coraza fluye en un paso
por la coraza y el fluido de los tubos en dos o más pasos, es el intercambiador 1-2.
Se emplea un solo carrete con una división para permitir la entrada y salida del
fluido de los tubos por el mismo carrete. En el extremo opuesto del intercambiador
está colocado un bonete para permitir que el fluido de los tubos pase del primero
al segundo paso. Como con todos los intercambiadores de cabezales fijos, la parte
externa de los tubos es inaccesible para la inspección 0 limpieza mecánica. El
interior de los tubos puede ser limpiado removiendo únicamente la tapa del carrete
y usando un limpiador rotatorio o un cepillo de alambre. Los problemas de
expansión son extremadamente críticos en los intercambiadores 1-2 de cabezal
fijo, puesto que ambos pasos así como la coraza, tienden a dilatarse
diferentemente y originan esfuerzos en los espejos estacionarios.
INTERCAMBIADORES CON HAZ DE TUBOS REMOVIBLE
En la Fig. 3.6 se muestra un contratipo del intercambiador 1-2, que tiene el banco
de tubos removible de la coraza. Consiste de un cabezal de tubos estacionario,
que se encuentra sujeto entre la brida de un carrete y la brida de la coraza. En el
extremo opuesto del haz de tubos, éstos se expanden en un cabezal de tubos
flotante que se mueve libremente. Al cabezal de tubos se atornilla un casquete de
cabezal flotante y todo el haz de tubos puede extraerse por el extremo del carrete.
La coraza se cierra mediante un bonete. Los cabezales flotantes ilustrados,
eliminan los problemas de expansión diferencial en muchos casos y se llama
cabezal flotante de arrastre.
44
FIG.3.6. Intercambiador 1-2 con cabezal flotante de arrastre. (Patterson
Foundry & Machi= Co.)
La desventaja de usar un cabezal flotante de arrastre es de simple geometría.
Para asegurar la tapa del cabezal flotante es necesario atornillarla dentro de la
coraza de los tubos, y los tornillos requieren el uso de espacio donde sería posible
insertar gran número de tubos. El atornillador no únicamente reduce el número de
tubos que pueden ser colocados en el haz de tubos, sino que también provee de
una canalización de flujo no deseable entre el banco de tubos y la coraza. Aun
cuando es relativamente cara su manufactura, tiene un gran número de ventajas
mecánicas. Difiere del tipo cabezal de arrastre por el uso de un arreglo de anillo
seccionado en el cabezal flotante de tubos y una coraza más grande que lo cubre
y lo acomoda. Los detalles del anillo seccionado se muestran en la Fig. 3.7. El
cabezal flotante de tubos se sujeta mediante una abrazadera a la tapa de la
cabeza flotante y un anillo abrazadera que se coloca detrás del cabezal de tubos.
el cual está dividido por mitad para permitir desmantelarse. Diferentes fabricantes
tienen también diferentes modificaciones del diseño que aquí se muestra, pero
todas ellas llenan el propósito de proveer un aumento de superficie en
comparación con el cabezal de arrastre considerando un mismo tamaño de
coraza.
FIG. 3.7. Ensamble de anillo abrazadera dividido
INTERCAMBIADORES QUE USAN AGUA
Operaciones de enfriamiento que usan agua en equipo tubular son bastante
comunes. A pesar de su abundancia las características de transferencia de calor
del agua la separan de todos los demás fluidos. Es corrosiva al acero,
articularmente cuando la temperatura de la pared de los tubos es alta y además
está presente aire disuelto, muchas plantas industriales usan tubos de materiales
no ferrosos exclusivamente en los servicios de transferencia de calor en los que
está involucrada el agua. Los tubos no ferrosos más comunes son de admiralty,
latón rojo y cobre, aun cuando en ciertas localidades hay preferencia por el metal
Muntz. Aluminio al bronce y aluminio.
45
Puesto que las corazas usualmente se fabrican de acero, el agua se maneja mejor
dentro de los tubos. Cuando el agua fluye dentro de los tubos, no hay problema
serio de corrosión. Del carrete o en la tapa de la cabeza flotante, puesto que estas
partes se hacen muy a menudo de hierro vaciado o acero vaciado. Los vaciados
son relativamente pasivos al agua, y se pueden permitir grandes tolerancias para
la corrosión sobre los requerimientos estructurales a un costo bastante bajo
haciendo los vaciados más gruesos.
Los cabezales de tubo o espejos se pueden hacer de placa gruesa de acero con
una tolerancia de cerca de „6 de plg sobre los requerimientos estructurales para
efectos de corrosión, o se pueden fabricar de latón o aluminio sin tolerancia para
la corrosión. Cuando el agua se mueve a baja velocidad a través de los tubos, el
lodo y la lama que resultan de la acción microbiana se adhieren a los tubos y
serían arrastrados si hubiera alta turbulencia. Como una práctica común, deben
evitarse velocidades menores de 3 pies/seg en agua de enfriamiento, aun cuando
en ciertas localidades se requieren velocidades mínimas de 4 pies/seg para una
operación continua.
Otro factor de considerable importancia es la depositación de incrustación mineral.
Cuando el agua con un contenido promedio de minerales y aire se lleva a una
temperatura en exceso de los 120°F, se encuentra que el movimiento de los tubos
se hace excesivo, y por esta razón deben evitarse temperaturas de agua a la
salida mayores de 120°F. El agua de enfriamiento raramente es abundante o se
puede disponer sin costo.
Uno de los problemas más serios que confrontan las industrias químicas y de
generación de fuerza, resulta de la disminución gradual de agua superficial del
subsuelo en aéreas de concentración industrial. Esto puede parcialmente
resolverse mediante el uso de torres de enfriamiento las que rehúsan el agua de
enfriamiento y reducen los requerimientos a únicamente el 2% de la cantidad de
agua requerida si ésta se usara una sola vez. El agua de río puede ser una
solución parcial de la deficiencia de agua en el subsuelo, pero esto es costoso y
presupone la proximidad de un río. El agua de río usualmente debe filtrarse a
través de mallas movibles y bombearse a distancias considerables, y en algunas
localidades el agua de río de áreas industriales congestionadas requiere
enfriamiento en torres antes de que se pueda usar.
46
3.4
CALCULO DEL FACTOR DE ENSUCIAMIENTO
TI – 2 - 201
TI - 151
C2
C1
TI - 135
TI - 276
TI - 274
FIG. 3.8 INTERCAMBIADOR 127 AGUA - AMONIACO
UNIVERSIDAD VERECRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
DIAGRAMA DE LOS INTERCAMBIADOR N. 127
DE CALOR DE UNA PLANATA DE AMONIACO.
FLUIDO (AGUA-AMONIACO) DE DOS PASOS
ELABORO: GABRIEL A. IXTEPAN LEDEMA
LADO AGUA
TI – 151 TEMPERATURA DE ENTRADA
TI – 274 TEMPERATURA INTERMEDIA
TI – 2 – 201 TEMPERATURA SALIDA
LADO AMONIACO
TI – 135 TEMPERATURA DE ENTRADA
TI – 276 TEMPERATURA DE SALIDA
47
CALCULO DEL FACTOR DE ENSUCIAMIENTO
DATOS
(Mw): 8100000 lb/hr
(A): 27295 ft 2
FORMULAS A EMPLEAR
Q = (Mw) (Cpw) (Tw2 – Tw1)
Q = (U) (A) (MLDT)
U=
q
(A) (MLDT)
MLDT =
ΔTM – ΔTm
ln ΔTM/ΔTm
COEFICIENTE DE LIMPIEZA = (U / UL) * (100 %)
Rd = (1 / U) – (1/UL)
U= Coeficiente de transferencia de calor calculada
UL= Coeficiente de transferencia de calor limpio
Rd= Factor de ensuciamiento
Mw = Flujo de agua
A= Área del intercambiador
48
EJEMPLO
Q= (8100000 lb/hr) (1 Btu/lb °F) (104.88 °F - 88.66 °F)
Q= 131382000 Btu/hr
MLDT = (94.58 °F – 88.66 °F) – (205.16 °F – 104.88 °F)
ln (98.58 °F – 88.66 °F) /(205.16 °F – 104.88 °F)
MLDT = 33.34 °F
UL = (13132000 Btu/hr) / (27295 ft2) (33.34 °F)
UL = 144 Btu / hr ft2 °F
MLDT = (102.07 °F – 88.59 °F) – (206.62 °F – 104.95 °F)
ln (102.07 °F – 88.59 °F) /(206.62 °F – 104.95 °F)
MLDT = 43.65 °F
U1 = (13132000 Btu/hr) / (27295 ft2) (43.65 °F)
U1 = 110 Btu / hr ft2 °F
Rd = (1/110) - (1/144)
Rd = 0.0021 hr ft2 °F / Btu
Coeficiente de limpieza = (110/144) * (100)
Coeficiente de limpieza = 77 %
49
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
En el anexo 1 se observa que el Rd del tratamiento actual a lo largo de las
primeras dos semanas se mantuvo estable en un promedio de 0.003 hr pie 2 °F /
BTU, por lo que el tratamiento anterior no muestra una estabilidad a pesar que se
realizan por choques semanal del biocida 350 M se sigue observando la misma
inconsistencia.
En el tratamiento actual se toma la decisión de aumentar la generación del dióxido
de cloro de 3 kg/hr a 5.5 kg/hr, y la aplicación por choque del Biocontrol N, con lo
que se puede observar una disminución del Rd a lo largo de las dos últimas
semanas, garantizando una mejora el sistema de presionamiento en el
intercambiador de calor de la planta de amoniaco y asegurando una producción
diaria por arriba de las 1400 toneladas requeridas
Después de haber realizado las dosificaciones y aplicaciones por choque
necesarias para garantizar la limpieza en el sistema de intercambio de calor, en el
anexo 2 podemos observar que el coeficiente de limpieza del tratamiento actual se
mantiene por arriba del 80 % garantizando un periodo largo de las operaciones.
En cuanto al tratamiento anterior se observa que el coeficiente de limpieza tiende
a una caída por debajo del 70 %, llegando a su estabilidad entre un 70 y 75 %.
En un intercambio de calor se debe mantener un delta de temperatura así como
un coeficiente de transferencia de calor el cual se logra mediante un optimo
tratamiento químico y un análisis detallado de los datos de laboratorio
manteniendo dentro de especificación los parámetros de sólidos totales disueltos,
la turbidez, la corrosión y la microbiología que el proceso requiere para mantener
la producción estable.
En el anexo 3 se observa que el coeficiente de transferencia de calor en el
tratamiento anterior tiene una caída por debajo de los 110 BTU/hr pie 2 °F lo que
nos indica que hay un ensuciamiento en el intercambiador de calor, por lo
contrario en el tratamiento actual nos refleja un coeficiente de transferencia por
arriba de los 110 BTU/hr pie 2 °F, lo que nos garantizara un factor de
ensuciamiento muy bajo, teniendo un sistema en optimas condiciones de
operación.
50
Con este análisis se ha logrado demostrar la efectividad de cada uno de los
tratamientos químicos mediante el cálculo del factor de ensuciamiento en el
intercambiador N. 127 de la planta de amoniaco del Complejo Petroquímico
Cosoleacaque, de esta forma tener un amplio conocimiento teórico del
comportamiento del manejo y operación de los productos a emplear en un
tratamiento químico y realizar las dosificaciones de acuerdo a las necesidades del
sistema de enfriamiento.
En un proyecto de tratamiento de aguas de enfriamiento no solo se debe basar en
base a costos, y dosificar productos químicos, si no garantizar la satisfacción del
cliente mediante un buen servicio de acuerdo a las necesidades requeridas,
dándole la satisfacción y la seguridad de mantener los parámetros establecidos
para un proceso continuo y de esa forma no generar paros de plantas no
programados.
En el ámbito de servicios auxiliares que abarca desde el tratamiento de aguas de
enfriamiento, calderas, pretratamiento de agua y regeneración de unidades
cationicas y anionicas, se tiene que tener en cuenta la aplicación de los productos
químicos su funcionalidad y los resultados que se obtienen. Es un ciclo continuo
de aplicación de productos químicos y monitoreo de los resultados de las aguas
enfriamiento, teniendo en cuanta que la parte importante es la interpretación de
dichos resultados, ya que en un descuido de la aplicación de los productos
químicos o variación de uno de los parámetros nos conllevara a un mal
tratamiento.
Los buenos resultados del tratamiento actual se deben a la implementación del
Dióxido de cloro como biocida oxidante generado en sitio para garantizar el control
microbiológico del sistema de enfriamiento, así como la aplicación de inhibidores
de corrosión, incrustación y dispersantes de sales y minerales.
51
ANEXOS
ANEXO 1
ANEXO 2
52
ANEXO 3
ANEXO 4
53
DATOS DE PLANTA DEL TRATAMIENTO ANTERIOR
ANEXO 5
P %
FECHA
2007
°C
°F
°C
°F
°C
°F
°C
°F
MLDT
°F
01-jul
31.33
88.39
41.78
107.20
104.54
220.17
34.5
94.10
35.93
UL
134
0.007
100
02-jul
29.93
85.87
40.36
104.65
104.01
219.22
33.97
93.15
38.92
U1
124
0.001
86
03-jul
29.02
84.24
40.4
104.72
103.03
217.45
35.17
95.31
43.81
U2
110
0.002
76
04-jul
30.04
86.07
41.36
106.45
104.77
220.59
34.6
94.28
40.24
U3
120
0.001
83
05-jul
32.84
91.11
42.13
107.83
105.24
221.43
39.35
102.83
44.85
U4
107
0.002
75
06-jul
30.72
87.30
40.2
104.36
105.75
222.35
35.17
95.31
40.89
U5
118
0.001
82
07-jul
30.52
86.94
40.81
105.46
106.55
223.79
36.38
97.48
44.58
U6
108
0.002
75
08-jul
30.21
86.38
41.18
106.12
104.84
220.71
36.43
97.57
44.45
U7
108
0.002
75
09-jul
31.7
89.06
41.23
106.21
105.62
222.12
39.34
102.81
47.92
U8
100
0.002
70
10-jul
31.51
88.72
41.5
106.70
104.08
219.34
38.66
101.59
45.99
U9
105
0.002
73
11-jul
31.55
88.79
42.71
108.88
104.3
219.74
39.5
103.10
47.16
U10
102
0.002
71
12-jul
28.99
84.18
39.65
103.37
101.56
214.81
36.86
98.35
47.16
U11
102
0.002
71
13-jul
29.04
84.27
39.76
103.57
103.46
218.23
37.96
100.33
50.16
U12
96
0.003
67
14-jul
29.38
84.88
39.18
102.52
103.54
218.37
38.86
101.95
51.58
U13
93
0.003
65
15-jul
29.54
85.17
39.87
103.77
103.35
218.03
35.65
96.17
44.12
U14
109
0.002
76
16-jul
29.13
84.43
39.8
103.64
104.98
220.96
36.44
97.59
47.61
U15
101
0.002
70
17-jul
28.62
83.52
39.23
102.61
97.26
207.07
37.74
99.93
47.58
U16
101
0.002
70
18-jul
30.33
86.59
40.77
105.39
103.75
218.75
37.11
98.80
45.39
U17
106
0.002
74
19-jul
28.81
83.86
39.56
103.21
104.84
220.71
36.01
96.82
47.42
U18
102
0.002
70
20-jul
29.03
84.25
39.89
103.80
101.55
214.79
37.37
99.27
47.97
U19
100
0.003
70
21-jul
28.24
82.83
39.3
102.74
103.53
218.35
37.43
99.37
50.95
U20
94
0.003
66
22-jul
29.35
84.83
39.51
103.12
104.35
219.83
36.02
96.84
46.04
U21
105
0.002
73
23-jul
29.05
84.29
39.56
103.21
103.48
218.26
35.05
95.09
44.07
U22
109
0.002
76
24-jul
30.28
86.50
40.72
105.30
104.1
219.38
36.17
97.11
43.56
U23
111
0.002
77
25-jul
29.22
84.60
40.05
104.09
103.95
219.11
35.76
96.37
45.30
U24
106
0.002
74
26-jul
29.12
84.42
39.73
103.51
104.6
220.28
35.27
95.49
44.86
U25
107
0.002
75
TI-151
TI-201
TI-1-35
T2-76
U
Btu / hr pie2 ° F
Rd
hr pie2 ° F/Btu
COEF. DE LIMPIEZA
DATOS DE PLANTA DEL TRATAMIENTO PROPUESTO
ANEXO 6
FECHA
TI-151
TI-201
TI-1-35
T2-76
MLDT
U
Rd
P %
Btu / hr pie2 ° F
hr pie2 ° F/Btu
COEF. DE LIMPIEZA
100
77
68
69
84
68
85
70
77
68
68
69
70
93
74
66
90
98
68
64
73
73
97
95
93
83
88
2009
°C
°F
°C
°F
°C
°F
°C
°F
°F
01-ago
31.48
88.66
40.49
104.88
96.2
205.16
34.77
94.59
33.35
UL
144
0.0069
02-ago
31.44
88.59
40.53
104.95
97.01
206.62
38.93
102.07
43.65
U1
110
0.0021
03-ago
33.49
92.28
42.72
108.90
100.03
212.05
43.72
110.70
49.18
U2
98
0.0033
04-ago
05-ago
06-ago
07-ago
08-ago
09-ago
10-ago
33.52
31.51
34.62
31.58
31.6
31.64
31.66
92.34
88.72
94.32
88.84
88.88
88.95
88.99
42.79
40.69
43
40.97
40.97
40.94
41.94
109.02
105.24
109.40
105.75
105.75
105.69
107.49
99.77
97.24
101.75
96.55
96.84
96.62
98.08
211.59
207.03
215.15
205.79
206.31
205.92
208.54
43.35
37.11
44.46
37.28
41.35
39.18
42.15
110.03
98.80
112.03
99.10
106.43
102.52
107.87
48.30
39.66
49.27
39.42
47.55
43.34
48.99
U3
U4
U5
U6
U7
U8
U9
100
121
98
122
101
111
98
0.0031
0.0013
0.0033
0.0013
0.0030
0.0021
0.0032
11-ago
32.8
91.04
42.06
107.71
99.3
210.74
43.09
109.56
49.25
U10
98
0.0033
12-ago
31.7
89.06
41.92
107.46
97.56
207.61
42.15
107.87
48.64
U11
99
0.0032
13-ago
32.74
90.93
40.92
105.66
97.46
207.43
42.22
108.00
47.44
U12
101
0.0029
14-ago
15-ago
16-ago
17-ago
18-ago
19-ago
20-ago
21-ago
22-ago
23-ago
24-ago
25-ago
26-ago
27-ago
31.63
31.68
31.66
31.65
31.66
31.69
30.66
31.72
88.93
89.02
88.99
88.97
88.99
89.04
87.19
89.10
88.84
87.17
87.01
85.10
88.74
89.60
40.92
40.9
39.93
39.96
39.93
42.06
39.86
40.97
105.66
105.62
103.87
103.93
103.87
107.71
103.75
105.75
105.55
104.32
102.54
102.45
105.44
105.80
96.54
97.35
95.98
97.26
96.75
97.84
95.55
97.53
97.35
99.48
100.1
95.95
97.6
97
205.77
207.23
204.76
207.07
206.15
208.11
203.99
207.55
207.23
211.06
212.18
204.71
207.68
206.60
35.92
40.1
43.18
35.99
35.03
42.35
43.38
40.2
40.2
33.86
33.7
33.61
37.44
37
96.66
104.18
109.72
96.78
95.05
108.23
110.08
104.36
104.36
92.95
92.66
92.50
99.39
98.60
36.06
45.44
50.66
36.94
34.06
49.08
52.38
45.61
45.83
34.62
35.07
36.12
40.50
38.00
U13
U14
U15
U16
U17
U18
U19
U20
U21
U22
U23
U24
U25
U26
133
106
95
130
141
98
92
106
105
139
137
133
119
127
0.0006
0.0025
0.0036
0.0007
0.0001
0.0033
0.0040
0.0025
0.0026
0.0003
0.0004
0.0006
0.0015
0.0010
31.58
30.65
30.56
29.5
31.52
32
40.86
40.18
39.19
39.14
40.8
41
ANEXO 7
56
ANEXO 8
TRATAMIENTO ANTERIOR CON TUBOS CORROIDOS Y ROTOS
TRATAMIENTO ANTERIOR CON FUGAS DE AMONIACO
57
BIBLIOGRAFÍA
 Documento 432-SA-PO-04. Procedimiento operativo para el arranque
de las torres de enfriamiento de las plantas de amoniaco numero 4, 5,
6 Y 7. 400-ACSIPA-FO-12 Rev. 03
 Guía NALCO para el análisis de fallas en los sistemas de enfriamiento
por agua, Herró & Port, ISBN: 9701008081, 1996, 1ª. Edición.
 Manual de instituto mexicano del petróleo, Tratamiento torres de
enfriamiento.
 Manual del laboratorio generalidades de torres de enfriamiento de
agua, I.Q. María Luisa Pineda, Departamento de Ingeniería Química
UNAM, marzo 2006
 Perry. Manual del ingeniero químico. Tomo 1. Mc Graw Hill. México
1995.
 Q. Kern Donald. Procesos de transferencia de calor. CECSA. México
2005
 Teoría de sistemas de enfriamiento. LIPESA.
 www.quiminet.com.mx/ar7/ar_%2521%25A1%258F%257BjC%2597%25
5E.htm
58