Tratamiento del agua de las torres de refrigeración

Las torres de refrigeración son omnipresentes en las industrias energética, química y petrolera porque son los principales dispositivos que rechazan el calor de proceso de condensadores, intercambiadores y sistemas de aire acondicionado. En estas industrias, el agua que circula por las torres se recicla continuamente y está expuesta a contaminantes atmosféricos, calor y aditivos químicos. A menos que esta corriente circulante se trate adecuadamente, las impurezas se concentran por evaporación y causan depósitos, corrosión o crecimiento microbiológico que reducen la eficiencia térmica de la torre y amenazan la integridad del equipo. El tratamiento del agua de las torres de refrigeración es la disciplina que consiste en acondicionar el agua de reposición y recirculación para eliminar impurezas, controlar las incrustaciones y la corrosión e inhibir los organismos biológicos, de modo que el calor se transfiera de forma eficaz y los componentes permanezcan protegidos. Esta definición transmite un proceso proactivo que se cruza con la química, la microbiología y la ingeniería mecánica. Los operadores de centrales térmicas e instalaciones petroquímicas integran diversos métodos de pretratamiento, programas de dosificación y herramientas de supervisión para mantener la calidad del agua dentro de unos márgenes aceptables y sostener los ciclos de concentración que impulsan la conservación del agua. La complejidad de los sistemas varía en función de la fuente de agua bruta, la carga de refrigeración y la normativa medioambiental, pero el objetivo fundamental de gestionar la pureza y reducir las incrustaciones es el mismo en todas las plantas de conversión de energía y producción química. Al comprender la interacción de las pérdidas por evaporación, la purga y el equilibrio químico, los ingenieros pueden diseñar programas que minimicen los riesgos operativos y, al mismo tiempo, conserven los recursos. Un programa concienzudo reduce también la probabilidad de que aparezcan organismos biológicos peligrosos como la legionela, que puede proliferar en aguas de refrigeración calientes y ricas en nutrientes. La ciencia que sustenta el tratamiento se basa en reacciones bien caracterizadas, como la precipitación de carbonato cálcico, la oxidación de biopelículas y la inhibición de la corrosión mediante inhibidores formadores de película.

Un tratamiento eficaz aporta un valor empresarial tangible a las operaciones de generación de energía, refinerías y petroquímicas. Cuando se forman depósitos superficiales en los tubos de los intercambiadores de calor, la conductividad térmica de esas superficies disminuye y se necesita más combustible o electricidad para conseguir el mismo efecto refrigerante. Las incrustaciones de carbonato cálcico, fosfato cálcico o sílice actúan como aislante y obligan a los enfriadores y condensadores a trabajar más, aumentando el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero. La corrosión disuelve las superficies metálicas, provoca fugas de fluidos de proceso e introduce partículas contaminantes en los equipos posteriores, lo que provoca paradas imprevistas. Las bacterias y algas producen polímeros extracelulares que bloquean los orificios, albergan patógenos y aceleran la corrosión mediante la producción de metabolitos. Los programas de tratamiento del agua de las torres de refrigeración mitigan estos riesgos reduciendo los sólidos disueltos mediante una purga controlada, reponiendo agua que cumpla las especificaciones de calidad y empleando inhibidores y dispersantes para mantener los iones en solución. La capacidad de funcionar con ciclos de concentración más elevados -esencialmente, recirculando el agua más veces antes de su vertido- se traduce directamente en un menor consumo de agua de reposición y menores volúmenes de aguas residuales. Esto es importante en los sectores energético y químico, donde las grandes cargas térmicas hacen que las torres puedan evaporar cientos de metros cúbicos por hora. Las ventajas económicas incluyen la reducción de los costes de compra de agua, el menor consumo de productos químicos gracias a la optimización, la prolongación de la vida útil de los equipos y la evitación de sanciones normativas asociadas a los vertidos al medio ambiente. Un tratamiento eficaz es también un requisito previo para cumplir las obligaciones en materia de seguridad en el lugar de trabajo y salud pública, en particular con respecto al control de la legionela. En resumen, el tratamiento del agua de las torres de refrigeración es un argumento convincente desde el punto de vista de la eficiencia energética, la integridad de los activos, la conservación de los recursos y el cumplimiento de la normativa.

Integrar adecuadamente estas tecnologías en el tratamiento del agua de las torres de refrigeración es vital porque cada una aborda aspectos diferentes de la calidad del agua. La filtración protege las unidades aguas abajo y reduce la turbidez para que los productos químicos puedan interactuar eficazmente con las especies disueltas. La ósmosis inversa o el ablandamiento reducen los sólidos disueltos y la dureza, lo que permite a los operadores aumentar los ciclos de concentración y conservar el agua sin incrustaciones. La alimentación automatizada de productos químicos garantiza que los inhibidores y biocidas se dosifiquen con precisión en respuesta a las cambiantes condiciones de carga, previniendo la corrosión y la bioincrustación al tiempo que se evita la sobredosis de productos químicos. La desinfección ultravioleta mitiga las poblaciones microbianas y ayuda a mantener las condiciones sanitarias, algo cada vez más importante en jurisdicciones con estrictas normativas sobre legionelosis. La filtración de flujo lateral complementa el programa general puliendo continuamente el agua circulante, limitando la acumulación de partículas y manteniendo limpias las superficies de los tubos. En combinación, estos sistemas permiten a las instalaciones energéticas, químicas y petrolíferas mantener unas operaciones eficientes y conformes a la normativa en condiciones variables de calidad del agua de alimentación y exigencias del proceso.

Principales parámetros de calidad del agua controlados

El mantenimiento de una química estable del agua en las torres de refrigeración requiere la medición continua o frecuente de los parámetros que influyen en las incrustaciones, la corrosión y el crecimiento microbiano. La conductividad y el total de sólidos disueltos indican la concentración de iones en el agua de recirculación y, por tanto, reflejan los ciclos de concentración que se alcanzan. El objetivo de los operadores es mantener la conductividad por debajo de los niveles que precipitarían sales poco solubles; en los sistemas típicos de las centrales eléctricas, esto podría controlarse en torno a 1 500 a 2 000 µS/cm cuando se utiliza un programa químico completo. El pH afecta a la solubilidad del carbonato cálcico y a la eficacia de los inhibidores de la corrosión; los valores suelen mantenerse entre 7,0 y 8,5 para equilibrar las tendencias a la formación de incrustaciones y a la corrosión. La alcalinidad total, expresada en mg/L de CaCO₃, es otro parámetro crítico porque amortigua el pH y contribuye al Índice de Saturación de Langelier (LSI); si la alcalinidad es demasiado alta, aumenta el riesgo de incrustación aunque el pH sea moderado. La dureza del calcio y la dureza del magnesio representan la concentración de cationes divalentes que forman incrustaciones con facilidad; el control de estos iones mediante ciclos de ablandamiento o limitación evita la deposición en las superficies de transferencia de calor. La concentración de sílice se controla porque puede formar incrustaciones duras y vidriosas a altas temperaturas que son difíciles de eliminar; las directrices típicas limitan la sílice a 100 mg/L en el agua de torre. Los iones cloruro y sulfato están asociados a la corrosividad, especialmente en el caso de los aceros inoxidables y las aleaciones de cobre; el cloruro suele mantenerse por debajo de 250 mg/L y el sulfato por debajo de 500 mg/L para evitar las picaduras. Los niveles de oxígeno disuelto y el potencial de oxidación-reducción proporcionan información sobre el potencial de corrosión y la actividad biocida del agua; un nivel bajo de oxígeno sugiere unas condiciones reductoras que pueden favorecer las bacterias anaerobias, mientras que un ORP alto indica unos residuos biocidas oxidantes eficaces. Los recuentos microbiológicos, medidos mediante diapositivas de inmersión, pruebas de trifosfato de adenosina (ATP) o recuentos en placa, ayudan a evaluar la necesidad de dosificar biocidas y a validar que las medidas de control están funcionando. La presencia de biopelículas puede deducirse de la presión diferencial en los filtros de flujo lateral o del aumento de las temperaturas de aproximación en los intercambiadores de calor, lo que indica que el control no puede basarse únicamente en los análisis del agua a granel.

La instrumentación desempeña un papel fundamental en la captura de estos parámetros. Las sondas de conductividad y los controladores ajustan automáticamente las válvulas de purga para mantener los ciclos dentro de los límites fijados, mientras que los sensores de pH se conectan a las bombas de alimentación de ácido o sosa cáustica para corregir las desviaciones. Los analizadores de dureza en línea o las valoraciones periódicas permiten programar la regeneración de los ablandadores y ajustar las dosis de inhibidores. Los monitores de sílice se utilizan cuando entra en el sistema agua bruta con alto contenido en sílice, como en las centrales geotérmicas; las lecturas por encima de los valores de consigna habituales activan ajustes de los límites del ciclo o requieren el uso de dispersantes. Los analizadores de residuos de cloro, los sensores de potencial de oxidación-reducción y los controladores de ORP se emplean para controlar la alimentación de biocidas oxidantes y verificar que los residuos cumplen los objetivos de desinfección sin sobrepasar los permisos de vertido. La vigilancia microbiológica puede consistir en pruebas semanales de inmersión o sondas de biopelícula en línea que miden los cambios de flujo térmico; cuando los recuentos superan los umbrales, los operadores ajustan la estrategia biocida o limpian el sistema. Por último, los cupones de corrosión y las sondas electrónicas de velocidad de corrosión proporcionan indicaciones retrospectivas y en tiempo real de la pérdida de metal, informando sobre la dosificación de inhibidores y la selección de materiales.

Consideraciones sobre el diseño y la aplicación

El diseño y la aplicación de un programa de tratamiento del agua de torres de refrigeración en instalaciones químicas y energéticas exige una comprensión holística de la carga térmica, la calidad del agua, los materiales de construcción y el contexto normativo. Los ingenieros empiezan por caracterizar la fuente de agua de reposición: agua de río, de pozo, desalinizada o de suministro municipal, cada una de las cuales presenta retos únicos en cuanto a sólidos en suspensión, dureza, salinidad y carga orgánica. La selección del equipo de pretratamiento -ya sea filtración por medios, filtración por cartucho, ablandamiento o desalinización por membrana- depende de estas características, así como de los ciclos de concentración requeridos. Los sistemas que utilizan agua salobre, por ejemplo, pueden recurrir a la ósmosis inversa para eliminar el exceso de sales, de modo que las torres puedan funcionar a tres o más ciclos sin superar los límites de conductividad o cloruro. Los diseñadores de plantas también calculan la carga térmica y las pérdidas por evaporación para dimensionar la torre, las bombas y las tuberías; estos cálculos deben tener en cuenta las condiciones ambientales estacionales de Estambul u otros climas locales que influyen en la evaporación. Además, los diseñadores evalúan la metalurgia de los intercambiadores de calor y los componentes de la torre, seleccionando materiales como el acero al carbono, el acero inoxidable, el titanio o la fibra de vidrio que resistan la corrosión bajo las condiciones químicas previstas del agua. Cuando se prevé un alto contenido en cloruros o un pH bajo, los materiales resistentes a la corrosión están justificados a pesar del mayor coste inicial, ya que reducen el mantenimiento a largo plazo y los riesgos de interrupción.

El cumplimiento de la normativa y los estándares está entretejido en el proceso de implantación. Las instalaciones cumplen los códigos de construcción, los permisos de vertido de agua y las directrices consensuadas de la ASME que establecen los criterios mínimos de diseño y funcionamiento de los sistemas de calderas y refrigeración. Las normativas de protección ambiental, incluidos los límites locales de vertido de sólidos disueltos totales, cloro residual libre y temperatura, determinan los factores de concentración permitidos e influyen en la selección de productos químicos. Las directrices de salud laboral relevantes para el control de la legionela se ajustan a los marcos de salud y seguridad de la norma ISO 45001, lo que lleva a los diseñadores a incorporar eliminadores de gotas, desinfección lateral y puntos de muestreo. Los sistemas de gestión de la calidad basados en las normas ISO 9001 o ISO 14001 exigen documentación, calibración de los instrumentos y revisión periódica de la eficacia del tratamiento. Durante la puesta en marcha, los ingenieros verifican la correcta instalación de las bombas de alimentación química, los controladores y los sensores, asegurándose de que responden con prontitud a los cambios en la química del agua. Puede realizarse una evaluación de riesgos para valorar los posibles puntos de contaminación y planificar la redundancia de los componentes críticos, como las bombas de dosificación dobles o las capacidades de derivación. En general, una aplicación satisfactoria equilibra el rendimiento técnico, la conformidad y el coste, haciendo especial hincapié en la adaptación del diseño al programa de funcionamiento de la instalación, los requisitos del proceso y las responsabilidades medioambientales.

Funcionamiento y mantenimiento

El funcionamiento de un sistema de tratamiento de agua de torre de refrigeración implica la observación, el ajuste y el registro continuos para mantener la calidad del agua dentro de los límites especificados. Los operarios realizan comprobaciones diarias de la conductividad, el pH y la temperatura, verificando manualmente las lecturas del controlador automático y anotando cualquier desviación de los valores de consigna. Las tareas semanales suelen incluir la medición de la dureza, la alcalinidad y los residuos de inhibidores con kits de análisis portátiles y el ajuste de las dosis de productos químicos en consecuencia. Los programas de biocidas suelen incluir la alternancia de biocidas oxidantes y no oxidantes; los oxidantes, como el cloro o el bromo, se aplican de forma continua o intermitente, mientras que los no oxidantes, como el glutaraldehído o la isotiazolina, se dosifican mensualmente para evitar la resistencia microbiana. El control de la purga es fundamental; una válvula automática conectada al controlador de conductividad se abre para descargar agua cuando la conductividad supera el valor de consigna, manteniendo los ciclos sin intervención manual. Los operarios también controlan los caudalímetros de agua de reposición y las estimaciones de evaporación para detectar fugas, desviaciones o desbordamientos, que pueden indicar problemas con las válvulas de flotador o los eliminadores de desviaciones. Las inspecciones visuales rutinarias de la balsa de la torre, los medios de relleno y los eliminadores de gotas ayudan a identificar la acumulación de lodo o limo biológico; los depósitos se eliminan durante la limpieza programada para restablecer el flujo y mitigar el riesgo microbiológico.

El mantenimiento preventivo va más allá de la gestión química. Los componentes mecánicos como ventiladores, motores, cajas de engranajes y bombas requieren lubricación, análisis de vibraciones y comprobaciones de alineación a intervalos prescritos para evitar fallos mecánicos que puedan interrumpir la refrigeración. Los haces de intercambiadores de calor se inspeccionan y limpian anualmente o con mayor frecuencia si los indicadores de suciedad muestran una reducción de la eficacia de la transferencia de calor; los métodos de limpieza pueden incluir el chorro de agua a alta presión, la desincrustación química o el hidrochorro. La calibración de la instrumentación es otra tarea esencial: las sondas de conductividad, los sensores de pH, los electrodos de ORP y los caudalímetros deben calibrarse trimestralmente utilizando estándares certificados para garantizar un control preciso. Las consideraciones de seguridad incluyen garantizar que los tanques de almacenamiento de productos químicos estén etiquetados, que la contención secundaria esté intacta y que se disponga de equipos de protección personal para la manipulación de ácidos, álcalis y biocidas. Los operarios mantienen registros del consumo de productos químicos, las mediciones de la calidad del agua y el mantenimiento de los equipos; estos registros sirven de apoyo al análisis de tendencias y demuestran el cumplimiento de los requisitos normativos y de la norma ISO 50001 sobre gestión de la energía. Cuando surgen anomalías, como aumentos repentinos de la demanda de inhibidores o descensos del pH, la localización de averías suele implicar la comprobación de fugas en el proceso, contaminación por fluidos de proceso o mal funcionamiento de las bombas dosificadoras. Un enfoque sistemático del funcionamiento y el mantenimiento garantiza que el tratamiento del agua de las torres de refrigeración siga siendo proactivo y no reactivo, protegiendo los activos críticos de las instalaciones energéticas y químicas.

Retos y soluciones

A pesar de un diseño y un funcionamiento cuidadosos, el tratamiento del agua de las torres de refrigeración de las industrias energética y química se enfrenta a retos recurrentes que requieren soluciones atentas. Problema: Las incrustaciones se producen cuando los minerales disueltos superan su solubilidad y precipitan en las superficies de intercambio de calor, impidiendo la transferencia térmica y reduciendo la eficacia del sistema. Solución: Los operadores pueden ablandar el agua de reposición, ajustar los ciclos de concentración y dosificar inhibidores de incrustaciones de umbral, como fosfonatos y polímeros que interfieren en el crecimiento de cristales. En algunas aguas con alto contenido en sílice, es necesario limitar los ciclos o recurrir a la ósmosis inversa para reducir el sílice por debajo de su umbral de solubilidad. Un problema relacionado : la corrosión surge de reacciones electroquímicas entre el agua y las superficies metálicas, especialmente cuando hay oxígeno disuelto, pH bajo o altas concentraciones de cloruro. Solución: Los programas químicos incluyen inhibidores catódicos y anódicos -como el zinc, los ortofosfatos o los molibdatos- que forman películas protectoras sobre las superficies metálicas; mantener el pH dentro del rango alcalino, eliminar el oxígeno mediante desaireación o depuradores y controlar el cloruro también mitigan la corrosión. El ensuciamiento microbiano presenta otro problema: los microorganismos forman biopelículas que atrapan nutrientes y protegen a las bacterias de los biocidas, lo que provoca una corrosión por depósito insuficiente y posibles brotes de legionela. Solución: Una estrategia de control biológico integrado alterna biocidas oxidantes con agentes no oxidantes, utiliza dispersantes para penetrar en las biopelículas y emplea la limpieza mecánica o la desinfección ultravioleta para reducir los depósitos microbianos.

El consumo de agua y las limitaciones medioambientales crean obstáculos adicionales. El agua de purga se vierte al alcantarillado o a las depuradoras y contiene niveles elevados de sales disueltas y productos químicos de tratamiento; al aumentar los ciclos de concentración se ahorra agua, pero aumenta el riesgo de que esos contaminantes superen los límites de vertido. Problema: equilibrar el ahorro de agua con el cumplimiento de las normas puede ser complicado cuando la calidad del agua de reposición fluctúa o cuando se endurecen las restricciones de salinidad. Solución: la monitorización continua de la conductividad y los iones clave, combinada con el control adaptativo de la purga, garantiza la maximización de los ciclos sin superar los umbrales reglamentarios. Las fuentes de agua alternativas, como la recuperación de condensados, las aguas residuales tratadas o la recogida de agua de lluvia, pueden complementar los suministros de reposición y reducir la dependencia del agua dulce. Otro problema: los costes de los productos químicos de tratamiento y las interrupciones del suministro pueden sobrecargar los presupuestos y las operaciones, especialmente en lugares remotos o durante la volatilidad del mercado. Solución: la aplicación de la filtración lateral y el pretratamiento de alta eficiencia reduce la necesidad de productos químicos caros al impedir que los contaminantes entren en el circuito de recirculación; la negociación de contratos de productos químicos a granel y el mantenimiento de inventarios in situ también mejoran la capacidad de recuperación. Por último, no se puede ignorar el factor humano: la falta de formación o de rotación de los operarios puede dar lugar a un tratamiento incoherente y a que se pasen por alto los indicios de suciedad. Solución: programas de formación regulares, procedimientos operativos estándar claros y el uso de plataformas de control automatizadas ayudan a garantizar la aplicación coherente de las mejores prácticas y la detección precoz de problemas en instalaciones químicas y energéticas complejas.

Ventajas y desventajas

Las ventajas del tratamiento del agua de las torres de refrigeración son amplias para las operaciones energéticas, químicas y petrolíferas. La mejora de la eficiencia de la transferencia de calor reduce directamente el consumo de combustible y las emisiones de gases de efecto invernadero al disminuir la contrapresión del condensador y el uso de energía de los enfriadores. Los programas de tratamiento eficaces mantienen limpias las superficies y minimizan la corrosión, prolongando la vida útil de intercambiadores de calor, torres y tuberías; esto reduce los gastos de capital en sustituciones y evita paradas imprevistas que pueden costar millones de dólares en pérdidas de producción. La conservación del agua es otra gran ventaja; al aumentar de forma segura los ciclos de concentración, las instalaciones pueden reducir la demanda de agua de reposición entre un 20% y un 50%, una consideración importante en regiones con escasez de agua. Un sistema bien gestionado también protege la seguridad de los trabajadores y la salud pública al evitar la proliferación de legionela y otros patógenos, cumpliendo así la normativa de salud y seguridad. Además, una química constante del agua estabiliza las condiciones del proceso, reduce la probabilidad de contaminación cruzada con flujos de proceso en plantas químicas y favorece el cumplimiento de los permisos de vertido que limitan los contaminantes y la temperatura del efluente.

Sin embargo, el tratamiento del agua de las torres de refrigeración también tiene desventajas que hay que reconocer. El coste de capital de los equipos de pretratamiento, como la ósmosis inversa, los sistemas de intercambio iónico y la filtración lateral, puede ser considerable, sobre todo en el caso de las grandes torres de los complejos de refinerías. Los gastos de funcionamiento incluyen no sólo los productos químicos, sino también la electricidad para bombas, membranas y lámparas UV, así como la mano de obra y la supervisión. La manipulación y el almacenamiento de productos químicos peligrosos, como ácidos fuertes, productos cáusticos y biocidas, entrañan riesgos de seguridad y obligaciones reglamentarias, que exigen formación y medidas paliativas. En algunos casos, los flujos de residuos generados a partir de la regeneración del ablandador o del concentrado de membrana pueden plantear problemas de eliminación y requerir un tratamiento adicional para cumplir las normas medioambientales. También existe el riesgo de sobretratamiento; una dosificación excesiva de productos químicos puede aumentar los costes, dañar los materiales o generar subproductos de la desinfección. Por último, la química del agua es dinámica; las variaciones en la calidad del agua de reposición, las fugas en el proceso o los cambios de temperatura pueden restar eficacia a los programas de tratamiento si no se realizan los ajustes oportunos, lo que exige una atención constante por parte del personal de la instalación.

Preguntas frecuentes

Pregunta: ¿Con qué frecuencia debe analizarse el agua de las torres de refrigeración en las instalaciones químicas y energéticas?

Respuesta: Las pruebas rutinarias son esenciales porque la química del agua cambia con la evaporación, la calidad del agua de reposición y las influencias del proceso. Las mediciones diarias de conductividad, pH y temperatura ayudan a los operarios a asegurarse de que los controladores automáticos funcionan correctamente. Los análisis semanales de la dureza, la alcalinidad, los residuos de inhibidores y el recuento microbiano permiten conocer mejor el potencial de incrustaciones e incrustaciones. El control más detallado de la corrosión mediante cupones o sondas suele realizarse trimestral o semestralmente. En circunstancias especiales, como un cambio en la fuente de agua de reposición, una alteración del proceso o un olor inusual, deben realizarse pruebas adicionales.

Pregunta: ¿Por qué es necesaria la purga en una torre de refrigeración y cómo se determina?

Respuesta: La purga es la descarga intencionada de una parte del agua de recirculación para eliminar los sólidos disueltos acumulados y evitar la formación de incrustaciones y condiciones corrosivas. A medida que el agua se evapora en la torre, los minerales se quedan y se concentran; sin la purga, la conductividad y la dureza seguirían aumentando. La tasa de purga necesaria depende de los ciclos de concentración, que es la relación entre los sólidos disueltos en el agua de reposición y los del agua de recirculación. Los controladores automáticos comparan la conductividad del agua de recirculación con un valor de consigna y abren una válvula para descargar la purga cuando se supera el valor de consigna. Los ajustes del valor de consigna deben tener en cuenta la calidad del agua, los productos químicos de tratamiento y las limitaciones de descarga.

Pregunta: ¿Cuáles son los biocidas más utilizados en el tratamiento del agua de las torres de refrigeración de centrales eléctricas y refinerías?

Respuesta: Los biocidas son productos químicos que controlan el crecimiento microbiano y son fundamentales para evitar la bioincrustación y la proliferación de patógenos. Los biocidas oxidantes, como el hipoclorito sódico, el bromuro sódico activado con cloro, el dióxido de cloro y el ozono, se utilizan mucho porque reaccionan rápidamente con las membranas celulares y los materiales oxidables. Entre los biocidas no oxidantes se encuentran el glutaraldehído, la isotiazolina, los compuestos de amonio cuaternario y la dibromo-nitrilo-propionamida (DBNPA); estos agentes alteran los procesos metabólicos o las paredes celulares y suelen rotarse con oxidantes para evitar resistencias. La elección del biocida depende de factores como la temperatura, la carga orgánica, las normas de vertido y la compatibilidad con los materiales del sistema. En algunos casos se utiliza la desinfección ultravioleta o la ionización cobre-plata como medida complementaria para reducir la dosificación de productos químicos.

Pregunta: ¿Cómo se calculan los ciclos de concentración y por qué es importante este cálculo?

Respuesta: Los ciclos de concentración (COC) son una relación adimensional que indica cuántas veces se concentran los sólidos disueltos en el agua de reposición en la torre debido a la evaporación. Se puede calcular dividiendo la conductividad del agua de recirculación por la conductividad del agua de reposición o dividiendo el caudal de agua de reposición por el caudal de purga. Un COC más alto significa que el agua se reutiliza más veces antes de ser vertida, ahorrando agua y productos químicos, pero también aumenta la concentración de impurezas. Conocer el COC ayuda a los operarios a establecer las tasas de purga y las estrategias de tratamiento adecuadas para equilibrar la conservación del agua con el riesgo de incrustaciones y corrosión. Por ejemplo, si la conductividad del agua de reposición es de 500 µS/cm y la del agua de la torre es de 2 000 µS/cm, el COC es de 4.

Pregunta: ¿Cómo afecta la cal al rendimiento del intercambiador de calor y qué se puede hacer para eliminarla?

Respuesta: Las incrustaciones se forman cuando sales poco solubles precipitan y se adhieren a las superficies de transferencia de calor, creando una capa de baja conductividad térmica que actúa como aislante. Incluso una capa fina de incrustaciones puede aumentar drásticamente la diferencia de temperatura necesaria para transferir calor, obligando a las enfriadoras o calderas a trabajar más y consumir más energía. Las incrustaciones también estrechan los conductos de flujo, lo que aumenta los costes de bombeo y puede provocar un sobrecalentamiento local. Para eliminar las incrustaciones, los operarios pueden utilizar métodos de limpieza mecánicos, como el cepillado y el hidrochorro, o químicos, con soluciones ácidas que disuelven los depósitos minerales. La prevención de las incrustaciones mediante un tratamiento adecuado del agua y el control de los ciclos de concentración es más rentable que la eliminación de los depósitos existentes.

Ejemplo de cálculo compacto

Para determinar la tasa de purga necesaria cuando se trabaja con un ciclo de concentración específico, los operadores pueden utilizar la sencilla fórmula de equilibrio de masas. Si se conoce el caudal de agua de reposición (M) y los ciclos de concentración deseados (C), la purga (B) puede calcularse mediante la relación B = M ÷ (C - 1). Supongamos que una torre de refrigeración de una refinería recibe 100 m³/h de agua de reposición y funciona a 5 ciclos de concentración. Aplicando la fórmula se obtiene un caudal de purga de 25 m³/h.