Antecedentes
Durante muchos años y hasta inicios de la década de los 80s la única manera de controlar las incrustaciones de carbonatos fue utilizando un estricto control del pH del agua, ajustándolo por debajo del pHs (pH de saturación) de manera que el ISL (Indice de saturación de Langelier) no fuera positivo.
Esto mantenía condiciones muchas veces muy corrosivas y el remedio fue el uso de cromo hexavalente! En algunos casos, ya a finales de los años 70s se empezó con el uso de mezclas de cromo-fosfato y cromo-zinc , logrando con ello reducir casi en un 70% los niveles de cromo por efecto de la protección bi-anódica .
El uso de ácido sulfúrico para regular el pH se convirtió en una práctica común. Los accidentes laborales por esta práctica son muy frecuentes. Es por ello que la búsqueda de alternativas seguras para eliminar el uso del ácido sulfúrico resultaba casi una obligación.
Una alternativa que resultó muy ingeniosa era el aprovechamiento de los gases de escape de los motores de combustión inyectándolos al agua de recirculación de las torres con el uso de un venturi. Al aplicar esta técnica los resultados iniciales usualmente son terribles en sistemas altamente incrustados pues ocurre el desprendimiento de incrustaciones viejas las cuales por lo general bloquean los intercambiadores del sistema. No obstante, luego de pocas semanas se acaban los problemas de depósitos.
El uso de esta técnica se difundió entre especialistas en tratamiento de aguas industriales con gran aceptación, tanto así que el uso de CO2 se incluyó como una alternativa de tratamiento en prestigiosos programas de simulación de tratamientos químicos como WaterCycles.
Ventajas del uso de CO2
Para los especialistas en tratamiento de aguas es conocido que el uso adecuado de la tecnología All Organics con polímeros y fosfonatos de última generación (utilizada en los productos de VyP Hidro Asesores) permite evitar con éxito todo tipo de incrustación. Este éxito sin embargo exige operar bajo condiciones extremas de saturación de las especies químicas, con el consecuente beneficio del ahorro de agua y energía.
Introducir el uso de CO2 conlleva el ambicioso propósito de lograr sacar el máximo provecho de tecnología All Organics que permite operar con muy altos niveles de dureza en el agua de las torres (inclusive más de 500 ppm) y eliminar el riesgo de generar un exceso de silicato de magnesio (MgSiO2), el cual se forma a partir de que el pH supere el valor de 8.3 .
Es posible controlar y prevenir las incrustaciones de silicato de magnesio manteniéndolo en suspensión con dos de los componentes de los productos pero aumentarla aumentar su concentración puede ser muy riesgoso.
Con el uso de CO2 se pretende poder operar con valores de pH entre 7.8 y 8.2 evitando al 100 % la posibilidad de formación de incrustaciones de MgSiO2 y con ello poder operar todos los sistemas a 3.5 ciclos de concentración e incluso más.
Ese rango de pH tiene la ventaja de que es parte de la zona en que el sílice amorfo o iónico se mantienen con una solubilidad de hasta 200 ppm
Beneficios directos del uso de CO2:
- Grandes ahorros de agua
- Se elimina riesgo del silicato de magnesio
- Menor crecimiento de algas
- Se mantiene el pH en condiciones no corrosivas
- Bajo y económico consumo de CO2
- Sistema de dosificación de CO2 totalmente automatizado y seguro
- No genera contaminación ambiental
- Permite operar a mas ciclos de concentración
Origen de los carbonatos
La formación de carbonatos se explica en el siguiente diagrama:
Efecto del CO2 en el aumento de la solubilidad del calcio
Debemos utilizar suficiente CO2 para desplazar esta reacción hacia la izquierda y la razón es esta:
En otras palabras la solubilidad de los bicarbonatos es un 45% mayor que la de los carbonatos, siendo un beneficio adicional el hecho que los carbonatos cristalizan pero los bicarbonatos no.
Efectos de las especies carbonatadas en el pH:
Efecto del CO2 en la reducción de la alcalinidad y el pH
Por de definición la alcalinidad total se puede expresar como:
[CO3-2 ] + [HCO3–] + [OH–]
Es por esta razón que al agregar dióxido de carbono que genera protones en el agua, estos reaccionan con los iones hidroxilo y como consecuencia baja el pH:
Puede apreciarse que la liberación de protones será la causa final de la reducción del pH.
Recomendaciones importantes de aplicación del CO2
Debido a que el CO2 es mas soluble a menor temperatura, se recomienda aplicarlo al agua ya enfriada, o sea al agua que va de las torres hacia la planta.
Se recomienda que el inyector de CO2 penetre al menos ¼ del diámetro de la tubería y que sea del mismo material de la tubería.
La colocación de un bypass plástico para colocar allí la inyección y poder hacer reparaciones fácilmente es idónea.
Debido a los grandes volúmenes de agua, el tiempo de respuesta entre el punto de dosificación y la variación de pH en el retorno de la torre o en el bacín, es sumamente largo no es posible sistema de control efectivo 100% automático, siendo necesaria la extrapolación de datos para la toma de desiciones.
Si el ajuste de la dosificación de CO2 se realiza manualmente, se recomienda medir el pH en el retorno a la torre. Si la dosificación se realiza con controlador de pH se recomienda la colocación de la probeta a no menos de 3 metros del punto de inyección del CO2
Después del punto de inyección de CO2 resulta muy favorable clocar un mezclador en linea pero no es estrictamente necesario.
Según el grado de dificultad, puede recurrirse a la inyección del CO2 al agua de Make-Up pero nunca burbujear directamente en la bandeja.
Elaborado por
Ing. Jorge E. Vieto Morales