El control de los gases disueltos en el agua de alimentación de calderas es un aspecto fundamental para la operación segura y eficiente de sistemas industriales. La presencia de oxígeno y dióxido de carbono puede desencadenar procesos corrosivos que afectan gravemente la integridad de los equipos, incrementan los costes de mantenimiento y reducen la vida útil de las instalaciones. Este documento está dirigido a técnicos industriales e ingenieros, y tiene como objetivo explicar en profundidad los efectos de estos gases, los mecanismos de corrosión implicados, los daños en los equipos, los métodos de eliminación disponibles y las mejores prácticas para minimizar riesgos.
1. Efectos del Oxígeno en el Agua de Alimentación
1.1 Mecanismos de Corrosión por Oxígeno
El oxígeno disuelto es el principal agente causante de la corrosión en calderas y sistemas de vapor. Al entrar en contacto con superficies metálicas, el oxígeno favorece la formación de óxidos, principalmente óxido de hierro (herrumbre), mediante reacciones de oxidación. La corrosión por oxígeno se caracteriza por la formación de picaduras y pérdida progresiva de material, especialmente en áreas de alta temperatura y presión.
1.2 Daños Típicos y Reconocimiento
Los daños producidos por la corrosión por oxígeno incluyen perforaciones en tubos, debilitamiento de paredes, fugas y, en casos extremos, fallos estructurales. El reconocimiento temprano se basa en inspecciones visuales, detección de herrumbre y análisis de muestras de agua para identificar niveles elevados de oxígeno disuelto.
1.3 Consecuencias en los Equipos
2. Métodos de Eliminación del Oxígeno
2.1 Desaireación Mecánica
La desaireación mecánica se realiza en equipos denominados desaireadores, que eliminan el oxígeno mediante calentamiento y reducción de presión. El agua se pulveriza dentro del desaireador, aumentando su superficie de contacto y facilitando la liberación de gases. Este método es eficiente para grandes volúmenes, aunque puede requerir ajustes según la variabilidad de la carga térmica. Ver nuestros desaireadores.
2.2 Desaireación Química
La eliminación química se basa en el uso de agentes reductores, como hidracina, sulfito de sodio o carbohidrazida, que reaccionan con el oxígeno disuelto, formando productos inocuos. Las reacciones químicas más habituales son:
- Hidracina: N2H4 + O2 → N2 + 2H2O
- Sulfito de sodio: 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4
Las ventajas de la desaireación química incluyen la capacidad de tratar pequeños volúmenes y complementar la desaireación mecánica. Sin embargo, el uso excesivo de productos químicos puede generar residuos secundarios y alterar la composición del agua.
3. Efectos del Dióxido de Carbono en el Agua de Alimentación
3.1 Formación de Ácido Carbónico y Corrosión
El dióxido de carbono, al disolverse en agua, forma ácido carbónico (H2CO3), lo que acidifica el medio y favorece la corrosión en sistemas de condensado y retorno. Esta corrosión suele manifestarse en forma de desgaste generalizado y erosión de tuberías, especialmente en materiales ferrosos.
3.2 Daños a Largo Plazo
La presencia continuada de CO2 provoca daños acumulativos, como reducción del espesor de las tuberías, aparición de fugas y contaminación del agua de retorno. El ácido carbónico puede también afectar válvulas, bombas y otros componentes sensibles al pH.
4. Métodos de Eliminación del Dióxido de Carbono
4.1 Calentamiento y Desaireación
El calentamiento del agua favorece la liberación de CO2 disuelto, especialmente en equipos de desaireación combinada. Mantener temperaturas elevadas en el agua de alimentación minimiza la solubilidad de los gases y favorece su expulsión.
4.2 Tratamiento Químico
El uso de neutralizantes, como aminas, ayuda a contrarrestar la acidez generada por el CO2 en el sistema de condensado. Las aminas reaccionan con el ácido carbónico, elevando el pH y reduciendo el potencial corrosivo. Es fundamental ajustar las dosis y controlar la concentración para evitar efectos secundarios.
4.3 Recomendaciones Operativas
- Mantener un control estricto de la temperatura y presión en los sistemas de desaireación.
- Realizar análisis periódicos de CO2 y pH en el agua de retorno.
- Optimizar la dosificación de neutralizantes y agentes reductores.
5. Conclusiones y Recomendaciones
El control de los gases disueltos en el agua de alimentación de calderas es esencial para prevenir daños por corrosión, optimizar la eficiencia operativa y prolongar la vida útil de los equipos. Se recomienda:
- Implementar sistemas de desaireación adecuados a la capacidad y características de la planta.
- Utilizar productos químicos de calidad y ajustar las dosis según los resultados de los análisis.
- Establecer programas de mantenimiento preventivo y de inspección regular.
- Capacitar al personal técnico en el reconocimiento temprano de daños y en el manejo seguro de productos químicos.
- Documentar todos los procesos y resultados para facilitar la toma de decisiones y la mejora continua.
Siguiendo estas recomendaciones, es posible minimizar los efectos negativos de los gases disueltos y garantizar la fiabilidad de las instalaciones de generación de vapor.
La corrosión acelerada reduce la vida útil de los componentes de la caldera, aumenta la frecuencia de reparaciones y puede provocar paradas no programadas. Además, la presencia de subproductos de la corrosión en el agua de alimentación puede obstruir válvulas y bombas, comprometiendo la eficiencia global del sistema.
