Durante mucho tiempo, el razonamiento de los tratadores de calderas era que el oxígeno produce corrosión, por lo tanto debe ser removido. Para ello se usaron procedimientos como la desaireación mecánica y los secuestrantes de oxígeno.
Este enfoque funcionaba muy bien para los problemas de corrosión conocidos en su época, incluidos los sistemas con metalurgia de cobre. Con la evolución de las calderas, empezaron a aparecer los primeros eventos de FAC. Como la evolución no se detiene, se descubrió en plantas supercríticas que, en sistemas de agua de alimentación de alta pureza (conductividad catiónica ≤0,15 µS/cm) y sin aleaciones de cobre, la inyección continua de una pequeña dosis de oxígeno puro genera una capa de óxido de hierro más protectora y adherente que los programas tradicionales de desaireación mecánica y secuestrante de oxígeno. Este programa pasó a llamarse Oxygenated Treatment (OT).
En condiciones de agua de altísima pureza, la introducción de una pequeña cantidad de oxígeno disuelto induce la formación de una capa de hematita (Fe₂O₃) sobre la magnetita ya existente. Esta capa doble, más densa y menos soluble que la magnetita aislada, es capaz de reducir drásticamente el transporte de hierro por el sistema.
La práctica consiste en dosificar oxígeno en el condensado, típicamente justo después del pulidor de condensado y nuevamente a la salida del desaireador, para mantener un rango de oxígeno disuelto residual. Las directrices actuales de la IAPWS trabajan con 30 a 150 ppb a lo largo del ciclo agua-vapor. Es una cantidad mucho mayor que la que toleraría cualquier programa AVT(O), tratado en artículos anteriores. Por eso el OT depende de una pureza extrema del agua de alimentación. La referencia usual del mercado para la conductividad tras intercambio catiónico en OT es de hasta 0,15 µS/cm.
Sin esta exigencia, el oxígeno dosificado deja de formar hematita protectora y pasa a comportarse como cualquier oxígeno disuelto en agua con contaminantes, favoreciendo la corrosión localizada en lugar de una película uniforme. Bien ejecutado, es capaz de mantener el hierro total en el agua de alimentación en torno a 1 ppb.
Así, la decisión de migrar a OT es asumir el compromiso de mantener un sistema que garantice la pureza del condensado con un desempeño consistentemente alto, y que monitoree de forma continua tanto el oxígeno disuelto como la conductividad catiónica.
Existen observaciones importantes sobre los riesgos del OT. Primero, cualquier traza de cobre en el ciclo inviabiliza por completo el programa, la misma restricción ya vista en el AVT(O), solo que aquí sin margen de tolerancia.
Segundo, hay casos documentados de unidades de gran porte que sufrieron fallas por exfoliación de la capa de óxido dúplex en tubos de sobrecalentador y recalentador después de la conversión a OT. Este problema está asociado al comportamiento de la capa de óxido a temperaturas más altas, y el mecanismo exacto todavía genera controversia técnica.
Estos puntos no invalidan el programa, pero refuerzan que la conversión de una unidad a OT exige un seguimiento metalúrgico específico en las secciones de alta temperatura, y no solo control de la química del agua.
Con esto cerramos los tres regímenes principales de acondicionamiento volátil, AVT(R), AVT(O) y OT, cada uno resolviendo un arreglo diferente de metalurgia, presión y configuración de caldera. En el próximo artículo hablaremos de la importancia del condensado.
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Referencias
- Power Engineering. Combined Cycle HRSGs: Ditch the oxygen scavenger. Disponible en: power-eng.com.
- International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS). Technical Guidance Document: Volatile treatments for the steam-water circuits of fossil and combined cycle/HRSG power plants. Revisión 2015 (original de 2010). Stockholm, julio de 2015. TGD3-10(2015).
- ChemTreat. The Challenges of Industrial Boiler Water Treatment.
- Power Engineering. Maintaining High Combined Cycle HRSG Efficiency and Reliability.
- ScienceDirect. Effect of oxygenated treatment on corrosion of the whole steam–water system in supercritical power plant.
- ScienceDirect Topics. Oxygenated Treatment - an overview.