Dando continuidad a la serie sobre el Tratamiento All Volatile, hablaremos ahora del AVT(O), la variante oxidante de este tipo de acondicionamiento.
Vimos que la existencia de metalurgia de cobre en el sistema exige alcanzar condiciones reductoras para proteger el cobre y, al mismo tiempo, proteger adecuadamente el acero al carbono. Es un compromiso para obtener el mejor desempeño posible para ambas metalurgias.
Como no hay cobre en el sistema, el ambiente reductor deja de ser necesario. No existe un metal con comportamiento electroquímico opuesto al hierro, compitiendo por las condiciones del ambiente. Entonces, ¿cuál es lo mejor en este caso?
La respuesta llegó principalmente a partir de los años 1990. En lugar de secuestrar el oxígeno residual, se deja que una pequeña cantidad de oxígeno disuelto permanezca en el agua, sin dosificación adicional de agente reductor. El programa resultante, desarrollado por el EPRI como un desdoblamiento del OT (Oxygenated Treatment) para unidades de tambor, fue bautizado All-Volatile Treatment Oxidizing, AVT(O).
En un ambiente con bajo residual controlado de oxígeno disuelto, el acero al carbono forma una capa doble de óxido, magnetita en la base y una capa más externa de óxido férrico. Esa capa tiene un color rojo profundo característico y es más densa y más adherente que la magnetita aislada formada en un ambiente puramente reductor. Es esa película la que justifica mantener oxígeno en el circuito en lugar de eliminarlo.
Lo que interesa es qué película se forma, cuán estable es, cuánto hierro puede salir de esa película hacia el agua y cuán susceptible queda el sistema a la Flow-Accelerated Corrosion (FAC). El EPRI destaca que el FAC es favorecido por condiciones como pH bajo y oxígeno disuelto bajo, mientras que elevar el pH y controlar adecuadamente el oxígeno puede reducir significativamente su tasa.
La diferencia central respecto del AVT(R) es que no se dosifica el agente reductor en ninguna condición, ni durante la operación normal, ni durante la parada o el período de conservación del equipo. Cualquier presencia de cobre en el sistema de agua de alimentación inviabiliza este enfoque; el AVT(O) se reserva para ciclos donde las aleaciones de cobre existen, como máximo, en el condensador.
En ausencia de cobre, se puede trabajar con un pH más alto. Los rangos recomendados por el EPRI para sistemas totalmente ferrosos en AVT pasaron de aproximadamente 9,2-9,6 en las directrices de 2006 a 9,6-10,0 en las directrices de 2013, con el objetivo de reducir la solubilidad de los óxidos de hierro y mitigar el FAC.
El oxígeno disuelto residual permitido en AVT(O) suele estar en un rango relativamente bajo, del orden de 10 a 20 ppb en plantas de ciclo combinado con buen control del residual de oxígeno disuelto, lo que resulta en un ORP levemente positivo en el agua de alimentación.
Es necesario hacer una distinción importante: AVT(O) no significa "inyectar oxígeno". En el AVT(O), normalmente no se inyecta oxígeno deliberadamente. El oxígeno existente en el ciclo, asociado principalmente a la entrada de aire y al control de la desaireación, se mantiene en un rango que permita una condición levemente oxidante.
En cambio, en el OT (Oxygenated Treatment), el oxígeno se agrega deliberadamente al agua de alimentación para alcanzar una concentración específica, típicamente entre 30 y 150 ppb.
Los parámetros de seguimiento son el pH, el oxígeno disuelto y el ORP, con el hierro total en el agua de alimentación como indicador de resultado. El ORP debe estar cerca de 0 mV, pudiendo ser levemente negativo o positivo.
La contaminación por aire en el condensador pasa a ser una variable crítica. Contenidos más bajos de oxígeno no pasivan toda la superficie y el oxígeno en exceso desplaza el régimen hacia la corrosión localizada en lugar de una película protectora uniforme. La hermeticidad del condensador y el monitoreo continuo del oxígeno disuelto ganan un peso que no tenían en el AVT(R).
La conversión de programas AVT(R) a AVT(O), cuando existe esa opción, no consiste solo en cambiar el programa químico. Es un proceso de repasivación de la superficie, con la sustitución de la película de Fe₃O₄ formada bajo régimen reductor por la película doble, característica del régimen oxidante, y esto lleva tiempo.
En conclusión, el AVT(R) se utiliza cuando cobre y hierro comparten el mismo ciclo. El AVT(O) es la solución cuando esa convivencia no existe y mantener el ambiente reductor deja de tener sentido. Un régimen bien controlado, levemente oxidante, ofrece una protección más robusta y puede operar en un amplio rango de pH. Ninguna de las dos variantes es superior en términos absolutos; cada una responde a la metalurgia del ciclo en que está inserta.
En el próximo post de esta serie hablaremos de los cuidados que deben tomarse al optar por el AVT y de cuáles son los errores más frecuentes.
Si su planta tiene un ciclo totalmente ferroso y aún no evaluó migrar al AVT(O), o tiene dudas sobre el control del oxígeno disuelto en su caso, hable con nosotros para una evaluación técnica.
Referencias
- Power Engineering. The importance of accurate dissolved oxygen condensate/feedwater monitoring. Disponible en: power-eng.com.
- Power Engineering. Re-emphasizing HRSG feedwater chemistry evolution. Disponible en: power-eng.com.
- ScienceDirect Topics. Oxygenated Treatment - an overview. Disponible en: sciencedirect.com.