Cómo reducir la formación de incrustaciones con productos químicos para el tratamiento del agua

El control de incrustaciones comienza por identificar qué se está depositando y por qué. En la mayoría de los sistemas industriales, las incrustaciones se forman cuando los minerales disueltos se vuelven insolubles debido a cambios en la temperatura, la concentración, el pH o la composición química del agua. El carbonato de calcio, el sulfato de calcio, la sílice y las sales de magnesio son causas frecuentes, pero la respuesta adecuada depende del sistema. Una caldera, una torre de refrigeración y una unidad de ósmosis inversa pueden sufrir incrustaciones por distintas razones químicas.

Los productos químicos para el tratamiento del agua pueden reducir eficazmente la formación de incrustaciones cuando se seleccionan teniendo en cuenta el análisis del agua de alimentación, la temperatura de operación, los ciclos de concentración y el diseño del equipo. Añadir un antiincrustante genérico sin verificar estas condiciones puede ralentizar la formación de depósitos en una zona y, al mismo tiempo, provocar ensuciamiento, corrosión o inestabilidad del tratamiento en otra.

Comience por analizar el agua y las condiciones de operación

Antes de seleccionar un programa de tratamiento, los operadores deben revisar la dureza, la alcalinidad, la sílice, los sulfatos, el hierro, el manganeso, el pH, la conductividad y los sólidos en suspensión. Una muestra reciente del agua de alimentación es más útil que un informe de laboratorio antiguo, sobre todo cuando cambian las fuentes de agua, las cargas de producción o las tasas de reutilización.

La misma agua puede comportarse de manera diferente una vez que entra en el proceso. El calentamiento elimina dióxido de carbono y puede aumentar la tendencia del carbonato de calcio a precipitar. La evaporación en los sistemas de refrigeración concentra las sales disueltas. Los sistemas de membranas generan una corriente de rechazo concentrada en la que las sales poco solubles pueden superar su límite de solubilidad. La selección de productos químicos debe tener en cuenta dónde se produce esta concentración, no solo la calidad del agua de entrada.

Los operadores también deben inspeccionar dónde aparecen los depósitos. Los depósitos duros y blancos en las superficies de transferencia de calor suelen indicar incrustaciones minerales, mientras que los materiales blandos o gelatinosos pueden deberse a sólidos en suspensión, crecimiento biológico o productos de corrosión. Tratar todos los depósitos como incrustaciones de dureza puede provocar un uso innecesario de productos químicos y dejar sin resolver la causa subyacente.

Utilice el método de tratamiento adecuado para el sistema

En muchos sistemas, la prevención de incrustaciones combina el acondicionamiento del agua de alimentación con un programa de control químico. El equilibrio varía según la aplicación.

• Calderas: Se suele utilizar el ablandamiento o la desmineralización para reducir la dureza antes de que el agua entre en la caldera. El tratamiento interno puede incluir fosfatos, dispersantes poliméricos, productos químicos para el control del oxígeno y purgas controladas a fin de evitar que los contaminantes restantes formen depósitos adherentes.
• Sistemas de refrigeración: Como la evaporación concentra los minerales, los programas de tratamiento del agua de refrigeración suelen utilizar inhibidores de umbral y dispersantes. Estos productos ayudan a mantener en solución los iones que forman incrustaciones o a interrumpir el crecimiento de los cristales. El control del pH, la calidad del agua de reposición, la filtración y los ajustes de purga también afectan a su rendimiento.
• Sistemas de ósmosis inversa y de membranas: Los antiincrustantes suelen dosificarse antes de las membranas para limitar la precipitación en la corriente de concentrado. La selección del producto debe basarse en los límites de operación indicados por el proveedor de las membranas y en las concentraciones previstas de calcio, bario, estroncio, sílice y otros iones problemáticos.
• circuitos de agua de proceso: Cuando el agua entra en contacto con el producto, los equipos o superficies sensibles, la compatibilidad química es tan importante como el control de incrustaciones. Los productos químicos de tratamiento no deben introducir residuos que afecten a la calidad del producto, al tratamiento posterior o a los requisitos de vertido.

No trate la dosificación de productos químicos como un ajuste fijo

Los productos químicos de tratamiento funcionan dentro de un intervalo de dosificación. Una dosificación insuficiente puede permitir que los depósitos se desarrollen gradualmente hasta que se hagan visibles la pérdida de transferencia de calor o la caída de presión. Una dosificación excesiva puede aumentar los costos y generar otros problemas operativos, como formación de espuma, problemas relacionados con los residuos químicos o dificultades para controlar la calidad del vertido.

Las tasas de dosificación deben ajustarse cuando cambie la calidad del agua o las condiciones de operación. Entre los cambios pertinentes se encuentran el aumento de la dureza del agua de reposición, el incremento de los ciclos de concentración en refrigeración, la reducción de las purgas, el aumento de las temperaturas de proceso, la disminución del caudal y los cambios en la adición de ácidos o álcalis. Es posible que una bomba dosificadora calibrada hace meses ya no suministre la cantidad prevista, por lo que verificar su caudal real forma parte del control de incrustaciones.

El control debe basarse en señales operativas medibles. La conductividad, el pH, las fugas de dureza, la alcalinidad, el residual de inhibidor cuando corresponda, la presión diferencial y el rendimiento de transferencia de calor permiten comprobar si el programa está funcionando. Las incrustaciones suelen empezar a formarse mucho antes de provocar una parada; un aumento de la caída de presión o una disminución de la eficiencia térmica pueden dar una alerta temprana.

Distinga la prevención de la eliminación de incrustaciones

Los antiincrustantes y dispersantes están diseñados principalmente para prevenir o limitar la formación de nuevos depósitos. No debe suponerse que disolverán incrustaciones existentes de gran espesor. Si el equipo ya está ensuciado, puede ser necesario realizar primero una limpieza controlada. La química de limpieza debe ser compatible con los materiales metálicos, las juntas, las membranas y las instalaciones de gestión de aguas residuales.

La limpieza con ácido puede eliminar eficazmente ciertos depósitos de carbonato, pero puede dañar los equipos o intensificar la corrosión si se aplica sin identificar los depósitos y controlar la corrosión. Los depósitos ricos en sílice, los óxidos de hierro y los ensuciamientos mixtos de origen orgánico y mineral suelen requerir otros métodos. Analizar una muestra o el depósito puede evitar la selección de un limpiador que apenas tenga efecto sobre el material presente.

Causas habituales de fallos del tratamiento

A menudo se atribuyen los problemas de incrustaciones al producto químico cuando el fallo es operativo. Entre las causas frecuentes se incluyen una alimentación irregular de productos químicos, una mezcla deficiente, puntos de inyección obstruidos, análisis imprecisos del agua, ciclos de concentración excesivos, fallos en la regeneración del ablandador y cambios en el agua de origen que no se reflejaron en el programa de tratamiento.

La química también tiene límites prácticos. Si la dureza del agua de alimentación supera ampliamente la base de diseño, la filtración es insuficiente o el sistema funciona fuera de los rangos previstos de temperatura y concentración, aumentar la dosificación de productos químicos quizá solo retrase el problema. En esos casos, los operadores deben revisar el pretratamiento, la estrategia de purga, los objetivos de recuperación y el mantenimiento mecánico, además del programa químico.

Por lo tanto, un programa fiable de control de incrustaciones combina el análisis del agua, productos químicos para el tratamiento del agua seleccionados correctamente, una dosificación verificada y la inspección periódica del rendimiento del sistema. El tratamiento químico es más eficaz cuando se gestiona como parte del proceso operativo y no como una medida correctiva después de que los depósitos ya hayan reducido la capacidad.