En los últimos posts de esta serie tratamos los programas de tratamiento interno a base de fosfato, presentando las principales características de los programas Fosfato Coordinado, Congruente, de Equilibrio y Continuum. Estos cuatro programas tienen en común que agregan sólidos en suspensión al agua de la caldera, y que estos deben ser removidos por la purga. A partir de este post trataremos el AVT, All Volatile Treatment, un tratamiento que no agrega sólidos en ninguna etapa.
Siguiendo el desarrollo tecnológico de las calderas, llegamos a un rango de presión en el que se alcanza la condición supercrítica, 22,06 MPa / 221 bar y 374 °C, en la que no hay distinción entre líquido y vapor.
La principal ventaja es la mayor eficiencia térmica. Al trabajar con presiones y temperaturas más elevadas, la caldera logra extraer más trabajo del combustible y reducir el consumo específico y las emisiones de CO₂ por MWh. Por otro lado, la calidad del agua debe ser muy rigurosa, porque no existe el mismo mecanismo de purga/concentración típico de una caldera subcrítica con tambor.
En estas condiciones, los programas a base de fosfato alcanzan su límite. Sin purgas, los sólidos en suspensión se acumularían y seguirían íntegramente hacia las secciones de mayor temperatura de la caldera y hacia la turbina, con formación de depósitos en superficies críticas de transferencia de calor y daño a los álabes. En ese escenario, el fosfato no es solo una elección inadecuada. Es incompatible con la arquitectura del ciclo.
El AVT, al usar exclusivamente sustancias 100 % volátiles, no está sujeto a este límite. El control del pH se hace con amoníaco o aminas neutralizantes, que siguen junto con el vapor sin dejar residuos sólidos en la fase líquida remanente.
Como no se introduce ningún sólido en el sistema, el control de concentración por purga continua deja de ser una condición necesaria. Es esta característica la que hace al AVT compatible tanto con ciclos sin tambor como con ciclos convencionales, y la que explica su adopción también en algunas calderas subcríticas con tambor. Sin embargo, su uso en calderas subcríticas trae algunas preocupaciones, que se tratarán en los próximos posts.
El AVT se consolidó como práctica de referencia por parte del EPRI y de la ASME junto con la expansión de las unidades supercríticas en la generación termoeléctrica a partir de la segunda mitad del siglo XX. En esas plantas, la ausencia de tambor no era una opción de diseño, era una característica inherente a la tecnología del generador de vapor. Eso convirtió el desarrollo de un tratamiento a base de sustancias volátiles en una necesidad de ingeniería, no en una preferencia de operación.
El AVT se divide en dos variantes: AVT(R), reductor, y AVT(O), oxidante. La diferencia fundamental entre AVT(R) y AVT(O) es el potencial redox del circuito, es decir, si la química del agua se mantiene en condición reductora u oxidante.
En el AVT(R), se procura mantener el circuito prácticamente sin oxígeno disuelto, utilizando un agente reductor. Se utiliza cuando existen aleaciones de cobre en el sistema de agua de alimentación. La razón es que las condiciones oxidantes pueden favorecer la oxidación/corrosión de determinados componentes de cobre.
En el AVT(O), no se agrega un agente reductor para eliminar el oxígeno. Por el contrario, se trabaja con una pequeña concentración controlada de oxígeno disuelto. Se utiliza en sistemas totalmente con metalurgia de hierro. El objetivo no es "corroer" el acero, sino precisamente permitir la formación de una capa muy fina y adherente de óxido, principalmente sobre superficies de acero al carbono. Esa capa funciona como una barrera protectora. Uno de los grandes beneficios es la reducción del FAC (Flow-Accelerated Corrosion).
El AVT no es una evolución del fosfato, ni un sustituto universal de este. Es una respuesta a una restricción de diseño que el tratamiento a base de sólidos simplemente no logra atender. Donde hay tambor y purga continua, el fosfato sigue siendo una opción sólida, con décadas de historial documentado, como se discutió en los posts anteriores de esta serie. Donde esas condiciones no existen, el AVT es el camino técnicamente viable.
En los próximos posts vamos a detallar el AVT(R) y el AVT(O), los criterios objetivos para elegir entre ellos, el control del pH con amoníaco y aminas neutralizantes, y los agentes reductores disponibles en el mercado.
¿Su planta opera con un ciclo once-through o supercrítico y tiene dudas sobre qué variante de AVT se aplica a su caso? Hable con nosotros para una evaluación técnica.