Todo parece estar perfecto, pero aun así aparece pitting en el economizador y en la caldera. ¿Qué ocurrió?
Los secuestrantes de oxígeno fueron diseñados para completar la acción de los desaireadores, y son buenos en eso. Sin embargo, no son la solución a todos los problemas relacionados con el oxígeno: deben operar de acuerdo con sus características y restricciones. Si la operación no cumple con los requisitos del secuestrante utilizado, el costo es severo.
Además de secuestrar el O₂, la mayoría de los secuestrantes actúan como agentes pasivantes, ayudando a formar una película protectora sobre la superficie metálica. Existen varios productos disponibles: sulfito de sodio, DEHA, carbohidrazida, hidrazina y eritorbato de sodio, entre otros. Los principales se tratarán individualmente en la Parte II.
La elección del secuestrante debe basarse en la presión de la caldera, el tipo de caldera, el contenido de oxígeno, los requisitos ambientales y el uso del vapor. En instalaciones de mayor criticidad, la selección también debe considerar los productos de descomposición, la protección del condensado y la contribución a la formación y el mantenimiento de la capa de magnetita.
Falla del Desaireador — Agotamiento y Limitación Cinética
El primer problema a evaluar es la falla operativa del desaireador. Cuando ocurre, la carga de oxígeno aumenta y dos efectos suceden simultáneamente: el agotamiento acelerado del residual de secuestrante y la limitación cinética del proceso de reacción.
El agotamiento es directo: el consumo de secuestrante es proporcional a la cantidad de O₂ que ingresa al sistema, siguiendo la estequiometría de la reacción.
La limitación cinética es un concepto menos discutido. La velocidad de reacción depende de factores combinados:
- Temperatura del agua
- pH del sistema
- Concentración del secuestrante
- Concentración de O₂
Con picos súbitos de O₂, típicos de fallas del desaireador, la cinética de la reacción no logra ser lo suficientemente rápida para secuestrar todo el O₂ antes de que alcance superficies metálicas como tubos de acero al carbono y economizadores.
La ASME recomienda menos de 7 ppb de O₂ para calderas industriales. El secuestrante debe realizar el ajuste fino final, no compensar un desaireador defectuoso. Cuando el desaireador opera con fallas, la carga de O₂ puede superar la capacidad estequiométrica y cinética de los secuestrantes disponibles, haciendo insuficiente el tratamiento químico aislado.
Incluso con dosificación aumentada de secuestrante, el O₂ residual no secuestrado provoca:
- Corrosión localizada (pitting) concentrada en puntos específicos
- Ataque preferencial en zonas de bajo flujo y en las líneas de retorno de condensado
- En calderas de alta presión: riesgo real de falla de tubos
Cuando el mal funcionamiento del desaireador persiste durante semanas o meses, el sistema de tratamiento entra en colapso estructural. El programa de secuestrantes, dimensionado para actuar como pulido de un desaireador eficiente, pasa a operar en régimen de sobrecarga permanente.
Preparación del Secuestrante
El segundo punto crítico es la preparación incorrecta del producto. Los productos líquidos deben dosificarse puros. Los productos secos, como el sulfito de sodio, deben prepararse minimizando el contacto con el aire y nunca mezclarse con otros productos.
En la práctica, es común encontrar tanques de solución de secuestrantes preparados varios días antes, frecuentemente sin tapa y, más raramente, sin agitación: condiciones que comprometen la eficacia del producto incluso antes de que entre al sistema.
pH, Punto de Dosificación y Frecuencia
El pH es importante: la mayoría de los secuestrantes trabaja mejor por encima de 8,5, pero el rango ideal depende del producto utilizado. Es esencial verificar el pH del agua en el punto de dosificación.
El punto de dosificación debe proporcionar una mezcla rápida y adecuada, además de tiempo de reacción suficiente para alcanzar la completitud. Debajo del desaireador existe un tanque de almacenamiento cuyo tiempo de residencia debe ser suficiente para que todo el oxígeno reaccione con el secuestrante.
El punto más indicado es la línea que sale del desaireador y entra al tanque de almacenamiento. Si no es posible, el segundo mejor punto es en el cuerpo del desaireador, justo debajo de la línea de agua, alimentando por ambos extremos para evitar un gradiente de concentración.
La dosificación debe ser continua y variable según la carga del sistema.
Consecuencias Potenciales
El conjunto desaireador/secuestrante debe operar según lo especificado. Cuando hay desbalance o fallas, las secuelas persisten incluso después de restablecer la normalidad:
- Pitting avanzado en economizadores y líneas de alimentación, con reducción del espesor de pared
- Depósitos de magnetita (Fe₃O₄) y hematita (Fe₂O₃) en el interior de los tubos de caldera, actuando como aislante térmico y elevando la temperatura de pared
- Stress corrosion cracking en aleaciones de cobre (intercambiadores y condensadores) por la presencia combinada de O₂ y amoníaco
- Contaminación del vapor con productos de corrosión, comprometiendo procesos que utilizan vapor como utilidad
El secuestrante de oxígeno no falla por un problema inherente al producto. La limitación fundamental es que fue dimensionado para actuar como pulido de un desaireador eficiente, eliminando trazas residuales de O₂, no para absorber la carga de un equipo con mal funcionamiento.
En calderas industriales de media (20 a 60 bar) y alta presión (por encima de 60 bar), una falla no diagnosticada a tiempo frecuentemente resulta en una parada no programada para sustitución de tubos, con un costo que puede superar fácilmente la inversión en diagnóstico preventivo durante varios años.
Si su planta presenta corrosión recurrente, consumo anómalo de secuestrante o antecedentes de pitting en economizadores, el diagnóstico comienza por el desaireador.
Próximos Pasos
Este es el décimo artículo de la serie Tratamiento de Aguas Industriales de Kakama Wera, que cubre el agua como transporte de calor, fuentes de agua, planta de tratamiento de agua, ósmosis inversa (I y II), desmineralización (I y II) y desaireación (I y II).
En la Parte II se tratarán los principales secuestrantes disponibles, sus características y criterios de selección.
Referencias
- ASME. Consensus on Operating Practices for the Control of Feedwater and Boiler Water Chemistry in Modern Industrial Boilers.