Tecnologia del agua

TECNOLOGIA DEL AGUAUNIDAD 3

TECNOLOGIA DEL AGUA

• Tratamiento de las aguas para uso industrial.

• Tratamiento de las residuales urbanas.

• Regeneración de aguas depuradas.

• Tratamiento de las aguas residuales generadas en industrias

• Minimización de los subproductos generados en los procesos de tratamiento (lodos, gases efecto invernadero) y valorización de los mismos (lodos).

• Recuperación de energía y nutrientes de las aguas residuales.

EL AGUA

• El agua es el principal e imprescindible

componente del cuerpo humano. el ser

humano no puede estar sin beberla más de

cinco o seis días sin poner en peligro su

vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de

agua al nacer y cerca del 60 % en la edad

adulta. aproximadamente el 60 % de este

agua se encuentra en el interior de las

células (agua intracelular). el resto (agua

extracelular) es la que circula en la sangre y

baña los tejidos.

ESTADOS

Desde el punto de vista de la física, el agua circula constantemente en un ciclo de evaporación, precipitación y desplazamiento hacia el mar.

PRINCIPALES PROPIEDADES

Acción disolvente: El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es eldisolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a sucapacidad para formar puentes de hidrógeno.

Elevada fuerza de cohesión: Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de aguafuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casiincompresible.

Gran calor específico: También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógenoque se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de"calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se elevamuy lentamente. Así se mantiene la temperatura constante .

Elevado calor de vaporización: También los puentes de hidrógeno son los responsables de estapropiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormentedotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquidaa la gaseosa. Para evaporar cada gramo de agua se precisan 540 calorías, a unatemperatura de 20º C y presión de al menos 1 atmósfera.


Color: Varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en pequeñascantidades, aunque en el espectrófotometro se prueba que tiene un ligero tono azulverdoso. El hielo también tiende al azul, y en estado gaseoso (vapor de agua) esincolora.

Bloqueador de rayos UV: El agua bloquea solo ligeramente la radiación solar UV fuerte,permitiendo que las plantas acuáticas absorban su energía.

Tensión superficial: La fuerza de interacción del agua es la fuerza de van derWaals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensiónsuperficial explica la formación de ondas capilares.

Capilaridad: se refiere a la tendencia del agua a moverse por un tubo estrecho encontra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas lasplantas vasculares, como los árboles y en muchos análisis de laboratorio.


El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier proporción,formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con elagua, y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua. Comocualquier gas, el vapor de agua es miscible completamente con el aire.

El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor seincrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de materialiónico, como el cloruro de sodio.

El agua puede descomponerse en partículasde hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. El agua no es combustible, puesto quees un producto residual de la combustión del hidrógeno. La energía requerida paraseparar el agua en sus dos componentes mediante electrólisis es superior a la energíadesprendida por la recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que el agua, nosea una fuente de energía eficaz. Sim embargo el vapor de agua y la fuerza generadapor el movimiento de agua en una turbina genera gran cantidad de energíaaprovechable en las industrias.


Los elementos que tienen mayor electropositividad que el hidrógeno (litio, sodio, calcio, potasio, cesio, etc) desplazan el hidrógeno del agua, formando hidróxidos. Dada su naturaleza de gas inflamable, el hidrógeno liberado es peligroso y la reacción del agua combinada con los más electropositivos de estos elementos es una violenta explosión.

La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión.

El investigador John Emsley, dijo en cierta ocasión del agua que "Es una de las sustancias químicas más investigadas, pero sigue siendo

la menos entendida".

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL PLANETA

USOS

Se estima que aproximadamente el 70 % del agua dulce se destina a la

agricultura. El agua en la industria absorbe una media del 20 % del consumo

mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de

una gran variedad de sustancias químicas. el consumo doméstico absorbe el 10 %

restante.

El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la

superficie terrestre. Sin embargo, estudios de la FAO (Organización de las

Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación) estima que uno de cada cinco

países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes de 2030;

en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando

los sistemas de riego.

CONSUMO DEL AGUA POR PERSONA,

SEGUN LA FAO

CONSUMO DE AGUA DIARIO POR PERSONA

DEFINICIONES INEN DEL AGUA NORMA 1882:2012

AGUAS EN LA NATURALEZA.

Agua mineral. Agua que contiene más sustancias minerales que el agua potable normal.

Agua mineral natural. Es el agua obtenida directamente de fuentes naturales, que se caracteriza por el contenido en sales minerales, presencia de oligoelementos, recogidas en condiciones que garanticen su pureza bacteriológica original, envasadas en la fuente en condiciones higiénicas sanitarias.

Agua mineralizada. Agua purificada adicionada con sales minerales de uso permitido.

Agua mesosapróbica (a, p). El agua contaminada que se caracteriza por unapoblación de especies específicas de microorganismos y una moderadaconcentración de oxígeno. A veces, dos formas se distinguen (a y p), el primerorepresenta el estado más contaminado.


AGUAS EN LA NATURALEZA.

Agua natural. Es aquella proveniente de fuentes naturales, tales como ríos, lagos, manantiales y otros.

Agua subterránea. Agua existente debajo de la superficie terrestre en una zona de saturación, donde los poros del suelo o las rocas están llenos de agua.

El agua salina. El agua que contiene altas concentraciones de sal, cloruro de sodio, sobre todo más que el agua dulce, pero menos común que el agua del mar.

Agua pesada. El agua que contiene una proporción mayor de lo normal de los isótopos pesados de hidrógeno en combinación con oxígeno.

Agua pluvial ácida. El agua de lluvia con un valor de pH inferior a 5.

Ciclo del agua. Es el movimiento del agua en la tierra y sobre ella.


AGUAS DE BEBIDA.

Agua potable: aquella cuyo uso y consumo no causa efectos nocivos al ser

humano, para lo cual debe cumplir con los requisitos que establece el reglamento

y la norma oficial correspondiente. Agua para uso y consumo humano. Aquella

que no contiene contaminantes objetables, ya sean químicos o agentes

infecciosos y que no causa efectos nocivos al ser humano. También se denomina

como agua potable.

Aguas de mesa: son aquellas aguas, provenientes de fuentes naturales, surgentes

o captadas artificialmente, y aquellas que por medio de procesos han sido

debidamente purificadas; adicionadas o no con sales minerales , gasificadas

natural y/o artificialmente ó no, envasadas en recipientes bromatológicos y

microbiológicamente aptos, con cierres herméticos e inviolables.


AGUAS DE BEBIDA.

Aguas envasadas.: Por “aguas envasadas”, distintas de las aguas minerales naturales,

se entiende las aguas para consumo humano, que pueden contener minerales que se

hallan presentes naturalmente o que se agregan intencionalmente; pueden contener

dióxido de carbono por encontrarse naturalmente o se agrega intencionalmente, pero

no azúcares, edulcorantes, aromatizantes u otras sustancias alimentarias.

Aguas gasificada, agua carbonatada: es el agua purificada y adicionada de gas

carbónico, y los envases que contengan este producto deberán tener una presión

interna de 110 kpa (kilopasacales) a 20oc (2 vol. Mínimo de carbonatación).

Agua purificada. Aquella agua que, habiendo sido sometida a un permitido proceso de

purificación, cumple con los requisitos establecidos para esta clase.

CLASIFICACIÓN DE AGUAS PARA ANALISIS

Si se mantiene un control sistemático de la pureza o calidad del agua para uso en

el laboratorio se promueve la eliminación de sesgo en los resultados, se evitan

interferencias o reacciones colaterales y se aumenta así la confiabilidad en dichos

resultados.

El agua está compuesta por sales de calcio y magnesio, las cuales aportan dureza,

también contiene otras sustancias como hierro, sílice, manganeso, cloruros,

sulfatos, sodio y otros materiales en suspensión. La dureza del agua es un factor

que limita su uso en determinados procesos, es importante el conocimiento del

contenido de calcio y magnesio, por la propiedad que tienen de producir

incrustaciones. Varios son los métodos utilizados en el tratamiento de las aguas y

el empleo de cada uno de ellos depende del objetivo que se persiga con el agua

tratada.

PRINCIPALES IMPUREZAS EN EL AGUA

• IÓNICAS

DISUELTAS

(INORGÁNICOS)

• NO IÓNICAS

INSOLUBLES

(ORGÁNICOS,

MICROORGANISM

OS, PIRÓGENOS,

PARTÍCULAS)

• GASEOSAS

CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA SEGÚN ASTM 1193: 2001.

Tipo I: Usada para procedimiento que requieren de máxima exactitud y precisión;tales como espectrometría atómica, fotometría de llama, enzimología, gas en lasangre, soluciones buffer de referencia y reconstitución de materiales liofilizadosusados como estándares. El agua tipo i, debe seleccionarse siempre que en laprueba sea esencial un nivel mínimo de componentes ionizados o cuando sepreparan soluciones para análisis de rastreo de metales.

Tipo II: Recomendada para la mayoría de las pruebas analíticas y generales delaboratorio, tales como los análisis hematológicos, serológicos y microbiológicos;así como para métodos químicos en los que específicamente no se indique o sehaya comprobado que requieren agua de calidad tipo i. La ASTM especifica que elagua tipo ii sea preparada por destilación y como factor importante recomiendaque esté siempre libre de impurezas orgánicas.

Tipo III: Satisfactoria para algunas pruebas generales de laboratorio; para la

mayoría de los análisis cualitativos, tales como uroanálisis, procedimientos

histológicos y parasitológicos; para el enjuague de muestras analíticas;

preparación de soluciones de referencia; y para el lavado o enjuague de cristalería

(el enjuague final de la cristalería debe hacerse con el tipo de agua especificado

para el procedimiento realizado).

Tipo IV: Agua con una conductividad final máxima de 5,0 μs/cm. Sirve para la

preparación de soluciones y para el lavado o enjuague de cristalería.

CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE AGUA SEGÚN ASTM 1193: 2001.

PARAMETROS FÍSICO-QUÍMICOS POR TIPO SEGÚN ASTM 1193:2001

NL: no hay limite definido.

PURIFICACIÓN DE AGUA

Existen diferentes calidades de agua y diversas necesidades en función de su uso.

En la purificación existen distintos procesos para eliminar las impurezas; entre los

más importantes se encuentran:

• Filtración.

• Ultrafiltración.

• Destilación.

• Osmosis inversa.

• Adsorción con carbón activado.

• Desionización.

TRATAMIENTO DE AGUA PARA OBTENER AGUA DE ALTA PUREZA SEGÚN ASTM 1193:

2001

El agua ultrapura (tipo I), no se puede obtener con un solo proceso de

purificación, es necesario la combinación de más de uno de ellos, para lograr la

calidad deseada de acuerdo a sus características fisicoquímicas. Como

complemento se requiere de un tratamiento continuo y reiterativo para preservar

e incrementar su calidad. Ejemplo: esto se puede lograr, filtrando el agua de la

red de suministro en filtros de sedimentos y de carbón activado, para eliminar

partículas y el cloro residual. Esta agua pasa a una unidad de osmosis inversa

donde se eliminan las sales disueltas con una eficiencia de un (95 a 98) %.

La remoción de sales por una membrana de osmosis inversa no es suficiente si el

agua que se pretende es de calidad I, II, III, por lo que el producto de la osmosis

pasa a un lecho mixto de resinas catiónicas/aniónicas, mezcladas entre si en

forma tal que los equivalentes de cada resina son los mismos.

TRATAMIENTO DE AGUA PARA OBTENER AGUA DE ALTA PUREZA SEGÚN ASTM 1193:

2001

El agua que sale de este lecho de resinas mixtas no necesariamente cumple con

las referencias de calidad y es conveniente reciclar y pasar continuamente el agua

a través de la resina mixta. Esto no solo incrementa en cada paso su calidad, sino

que también el agua almacenada pierde sus cualidades, por lo que el reciclado

continúo es muy conveniente.

Cuando el agua producto no se emplea continuamente y se almacena por

períodos, disminuye su calidad fisicoquímica. Esta configuración produce agua de

óptima calidad en sus parámetros fisicoquímicos.

AGUA POTABLE

El agua destinada al consumo humano es la que sirve para beber, cocinar, preparar

alimentos u otros usos domésticos.

Habitualmente el agua potable es captada de embalses, manantiales o extraída del

suelo mediante túneles artificiales o pozos de un acuífero. Otras fuentes de agua son

el agua lluvia, los ríos y los lagos. No obstante, el agua debe ser tratada para el

consumo humano, y puede ser necesaria la extracción de sustancias disueltas, de

sustancias sin disolver y de microorganismos perjudiciales para la salud. Existen

diferentes tecnologías para potabilizar el agua.

Habitualmente incluyen diversos procesos donde toda el agua que se trata puede

pasar por tratamientos de filtración, coagulación, floculación o decantación. Uno de

los métodos populares es a través de la filtración del agua con arena, en donde

únicamente se eliminan las sustancias sin disolver. Por otro lado mediante

la cloración se logra eliminar microbios peligrosos.

AGUA POTABLE

Existen técnicas más avanzadas de purificación del agua como la ósmosis inversa.

También existe el método de desalinización, un proceso por el cual se retira la sal

del agua de mar, mediante procesos físicos y químicos; sin embargo, es

costoso por el elevado gasto de energía eléctrica y suele emplearse con más

frecuencia en las zonas costeras con clima árido.

La distribución del agua potable se realiza a través de la red de abastecimiento de

agua potable por tuberías subterráneas o mediante el agua embotellada.

En algunas ciudades donde escasea, como hong kong, el agua de mar es usada

ampliamente en los inodoros con el propósito de conservar el agua potable.

AGUA POTABLE. REQUISITOS.DRINKING WATER. REQUIREMENTS

INEN 1108: 2014

DEFINICIONES.

Agua potable. Es el agua cuyas características físicas, químicas microbiológicas han sido tratadas a fin de garantizar su aptitud para consumo humano.

Agua cruda. Es el agua que se encuentra en la naturaleza y que no ha recibido ningún tratamiento para modificar sus características: físicas, químicas o microbiológicas.

REQUISITOS NORMA INEN1108: 2014

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

REQUISITOS NORMA INEN1108: 2014SUSTANCIAS ORGÁNICAS


PLAGUICIDAS


REQUISITOS NORMA INEN1108: 2014REQUISITOS

MICROBIOLÓGICOS

ANÁLISIS Y MUESTREO DE AGUAS

• Standard methods for the examination of water and wastewater, es la Norma

internacional para el análisis de los diversos tipos de agua y de agua de

descarga.

• Normas INEN.

• Métodos propios.

• TULSMA (Texto unificado de legislación ambiental secundaria del ministerio de

ambiente).

POTABILIZACIÓN

Al proceso de conversión de agua común en agua potable se le denomina potabilización. Los procesos de potabilización son muy variados, por ejemplo una simple desinfección, para eliminar los patógenos, que se hace generalmente mediante la adición de cloro, mediante la irradiación de rayos ultravioletas, mediante la aplicación de ozono, etc. Estos procedimientos se aplican a aguas que se originan en manantiales naturales o para las aguas subterráneas.

Si la fuente del agua es superficial, agua de un río arroyo o de un lago, ya sea natural o artificial, el tratamiento suele consistir en un stripping o agotamiento de compuestos volátiles seguido de la precipitación de impurezas con floculantes, filtración y desinfección con cloro u ozono. El caso extremo se presenta cuando el agua en las fuentes disponibles tiene presencia de sales y/o metales pesados. Los procesos para eliminar este tipo de impurezas son generalmente complicados y costosos. En zonas con pocas precipitaciones y zonas de y disponibilidad de aguas marinas se puede producir agua potable por desalinización. Este se lleva a cabo a menudo por ósmosis inversa o destilación.

Para confirmar que el agua ya es potable, debe ser inodora (sin olor), incolora (sin color) e insípida (sin sabor), además de satisfacer ciertos controles de calidad estándar.

TRATAMIENTO DE AGUAS

Se dispone de distintos métodos

de tratamiento del agua que

emplean tecnología simple, de bajo costo.

Estos métodos incluyen tamizado; aeración;

almacenamiento y sedimentación;

desinfección mediante ebullición, productos

químicos, radiación solar y filtración;

coagulación y floculación; y desalinización.

TIPOS DE PROCESOS DE POTABILIZACIÓN

• Etapa de tecnología convencional: incluye los procesos de coagulación, floculación, decantación (o sedimentación) y filtración.

• Etapa de filtración directa: incluye los procesos de coagulación-decantación y filtración rápida, y se puede incluir el proceso de floculación.

• Etapa de filtración en múltiples etapas (fime): incluye los procesos de filtración gruesa dinámica, filtración gruesa ascendente y filtración lenta en arena.

• También puede utilizarse una combinación de tecnologías, y en cada una de las tecnologías nombradas es posible contar con otros procesos que pueden ser necesarios específicamente para remover determinada contaminación.

PRINCIPALES PROCESOS DE PLANTA POTABILIZADORA.

Preoxidación y desinfección inicial con cloro,dióxido de cloro u ozono, o permanganatopotásico.Coagulación-Floculación, con sales dealuminio o de hierro y coadyuvantes de lafloculación (polielectrolitos, polidadadmas)coagulación con cal, sosa, o carbonatosódico.Decantación, en diversos tipos dedecantadores.Filtración sobre arena, o sobre lecho mixto(arena y antracita) y en determinados casossobre lecho de carbón en grano.Acondicionamiento, corrección del pH porsimple neutralización o por remineralizacióncon cal y gas carbónico.Desinfección final con cloro, cloraminas,dióxido de cloro u ozono.

Pre-Treatment Field Guide: American Water Works Association. 2007.

COAGULACIÓN

La coagulación se consigue mediante una difusión rápida de las sustancias

coagulantes en el agua objeto del tratamiento, empleando medios de agitación

rápida. Tras la neutralización de las partículas coloidales, es decir una vez

conseguida la desestabilización coloidal, las partículas formadas están en

disposición de aglomerarse, esta aglomeración de las partículas descargadas,

ayudadas ahora por una agitación lenta, es el objetivo de la floculación. La

floculación esta relacionada con los fenómenos de transporte de las partículas

dentro del liquido, que son los que ocasionan el contacto de las partículas

coaguladas.

La coagulación en el proceso de tratamiento del agua tiene por objeto preparar a

las partículas dispersas en el agua (mediante la anulación de las cargas

superficiales) para lograr posteriormente, mediante la floculación, otras partículas

más voluminosas y pesadas que puedan ser separadas más fácilmente del agua.

La coagulación y la floculación tienen lugar ensucesivas etapas, de forma que una vezdesestabilizadas las partículas, la colisión entre ellaspermita el crecimiento de los microflóculos, apenasvisibles a simple vista, hasta formar mayoresflóculos. Al observar el agua que rodea a losmicroflóculos, esta debería estar clara, si esto noocurre, lo más probable, es que todas las cargas delas partículas no han sido neutralizadas y por tanto lacoagulación no se ha completado, en este caso seránecesario añadir más coagulante.En la eficacia de la coagulación influyen diversosfactores entre los que destaca el pH y otrascaracterísticas físico-químicas del agua, asi comouna adecuada energía de agitación rápida paraconseguir una apropiada dispersión del coagulante yproporcionar las necesarias colisiones entre laspartículas para conseguir una optimacoagulación.

EFECTOS DE LA COAGULACIÓN SOBRE LAS SUSTANCIAS CONTENIDAS EN EL AGUA

PARAMETROS

REDUCCIÓN MÁXIMA OBTENIDA MEDIANTE LA

COAGULACIÓN:0: Nada de reducción

+: de 0 a 20% de reducción

++: 20 a 60% de reducción

+++: > 60% de reducción

MINERALESTURBIDEZ +++MATERIAS EN

SUSPENSIÓN+++

FOSFATOS (P2O5) +++NITRATOS 0AMONIO 0CLORUTOS 0, +SULFATOS 0, +FLUORUROS ++HIERRO +++ALUMINIO +++MANGANESO +COBRE +++ZINC ++COBALTO 0NIQUEL 0ARSÉNICO `+++As+5, ++As+3

CADMIO ++, +++CROMO `+Cr+6, +++Cr+3

PLOMO +++MERCURIO ++CIANUROS 0

EFECTOS DE LA COAGULACIÓN SOBRE LAS SUSTANCIAS CONTENIDAS EN EL AGUA

PARAMETROS

REDUCCIÓN MÁXIMA OBTENIDA MEDIANTE LA

COAGULACIÓN:

0: Nada de reducción+: de 0 a 20% de reducción

++: 20 a 60% de reducción

+++: > 60% de reducción

ORGÁNICOSCOLOR +++OLOR 0, +DQO +++COT +++DBO +++N KJELDHAL +++FENOLES 0

HIDROC. AROMÁTICOS POLICICLICOS

++

PESTICIDAS +++AGENTES DE SUPERFICIE

(REACCIONANDO AL AZUL DE METILENO)

0,+

MICROORGANISMOSVIRUS +++BACTERIAS +++ALGAS ++

Influencia de la coagulación en el tratamiento de agua potable

ESQUEMA DE LOS FENOMENOS Y DE LA TERMINOLOGIA ASOCIADA A LAS DIFERENTES ETAPAS DE LA COAGULACION-FLOCULACION

Etapas Fenómenos Terminología1.-Función del reactivo

1.1 Preparación: Disolución, ionización, polimerización ... Disolución

- Coagulante1.2 Introducción: Dispersión, difusión, contacto reactivo-partícula

Mezcla rápida

- Floculante o ayudante de floculación si interviene a partir de la fase 2.4

1.3 Reacción con el agua: Ionización, hidrólisis, polimerización, formación de hidróxidos complejos con las sales de aluminio

Hidrolisis

2. Desestabilización de la particula

2.1 Compresión de la doble capa eléctrica por iones opuestos, que no se hidrolizan (Interacciones electroestáticas)

Coagulación

Coagulación

Agregación

2.2 Disminución del potencial de superficie por adsorción de iones en la superficie de la partícula

2.3 Englobamiento en un precipitado

Micro floculación

2.4 Unión entre partículas por adsorción específica de especies (poliméricas de coagulante o de floculante. Agregación mutua.

3. Transporte de la partícula. (Contacto entre partiulas).

3.1 Movimiento Browniano (Para partículas inferiores a 1 Fm)

Floculación peri-cinética

3.2 Movimiento del aguaFloculación

orto-cinética3.3 Movimiento (diferencial) de partículas (sedimentación, flotación ...)

4. Separación Sedimentación, decantación, flotación, filtración ....

DECANTACIÓN

Las aguas naturales contienen sustancias tantodisueltas como en suspensión, ambas pueden serorgánicas e inorgánicas. Las materias ensuspensión pueden tener un tamaño y densidadtal que pueden eliminarse del agua por simplesedimentación, pero algunas partículas son de untamaño tan pequeño y tienen una carga eléctricasuperficial que las hace repelerse continuamente,impidiendo sus aglomeración y formación de unapartícula más pesada y poder así sedimentar.Estas partículas, con una dimensión que sueleestar comprendida entre 1µm y 0,2µ, son

verdaderas partículas coloidales.

SEDIMENTACIÓN O DECANTACIÓN.

En la potabilización del agua, el proceso de

sedimentación está gobernado por la ley de stokes,

que indica que las partículas sedimentan más

fácilmente cuanto mayor es su diámetro, su peso

específico comparado con el del líquido, y cuanto

menor es la viscosidad del mismo. Por ello, cuando se

quiere favorecer la sedimentación se trata de

aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que

se agreguen unas a otras, proceso

denominado coagulación y floculación.

La ley de stokes se refiere a la fuerza de fricción

experimentada por objetos esféricos moviéndose en

el seno de un fluido viscosos. Un cuerpo que cumple

la ley de stokes se ve sometido a dos fuerzas, la

gravitatoria y la de arrastre.

FILTRACIÓN

En general, se considera la filtración como el paso de un fluido a través de un medioporoso que retiene la materia que se encuentra en suspensión. En las principalesinstalaciones de filtración ,los filtros sueles ser abiertos, mientras los filtros cerradossuelen utilizarse para instalaciones pequeñas (menor de 40m3/h).En las instalaciones de filtración de las estaciones de tratamiento de agua, el medioporoso suele ser generalmente arena, arena + antracita o bien carbón activo en grano,y la materia en suspensión está constituida por flóculos o microflóculos procedentesde la etapa anterior de decantación o bien formados expresamente cuando se sigue elproceso conocido como "microfloculación sobre filtro" o filtración directa".

Los filtros de estas instalaciones,generalmente son abiertos, convelocidades de filtración entre 6 y 15m/h, empleándose los filtros cerrados apresión en instalaciones pequeñas(menores de 50 m3 /h).

DESINFECCIÓNLa desinfección del agua se ha venido practicando desde hace siglos. Existenreferencias históricas de que hace ya quinientos años antes de nuestra era, serecomendaba que el agua se hirviese.La desinfección de aguas de abastecimiento se puede considerar como elproceso en general dentro de una estación de tratamiento de agua que tienecomo objetivo la inactivación de los microorganismos que puedan haberpresentes en el agua, minimizando así la probabilidad de transmisión hídricade enfermedades.En la actualidad se conocen bastante bien los procesos y fenómenosimplicados en la desinfección del agua, que en definitiva se dirigen a ladestrucción de organismos o inactivación de los microorganismosproductores de enfermedades. La desinfección no implica necesariamente ladestrucción completa de todos los organismos vivos, es decir, los procesosde desinfección del agua no siempre acaban en el punto de esterilización.

El proceso de desinfección se usa sólo para

destruir microorganismos patógenos, sin que

haya sido necesario destruir todos los

microorganismos. Por lo tanto, la

esterilización es un caso particular de la

desinfección. La esterilización se realiza

utilizando, principalmente, agentes físicos

(calor seco o húmedo) y, en algunos casos,

membranas de filtración. Puede usarse

también irradiación UV, oxidación

electroquímica y fotocatálisis

heterogénea con TiO2.

DESINFECCIÓN CON CLORO

VENTAJAS DESVENTAJAS

Es el método más utilizado y conocido

Forma subproductos halogenados, tantocon precursores procedentes del aguabruta como en la propia red.

Oxida fácilmente al hierro, sulfuros y algo más limitado al manganeso

En algunos casos puede provocarproblemas de olor y sabor, dependiendofundamentalmente de la calidad del agua

Mejora generalmente la reducción del color, olor y sabor

Requiere instalaciones para neutralizarlas fugas de gas

Es muy efectivo como biocida El cloro gas es peligroso y corrosivo

Proporciona un residual en el sistema de abastecimiento

En el caso de emplear uno de susprincipales derivados como es elhipoclorito sódico, este se degrada en eltiempo y al estar sometido a la luz.

Mejora los procesos de coagulación y filtración

Elimina el amonio, previa transformación en cloramina.

ONU DECLARA AL AGUA Y AL SANEAMIENTO DERECHO HUMANO ESENCIAL

La asamblea general de naciones unidas, aprobó el 28 de julio de 2010, en susexagésimo cuarto período de sesiones, una resolución que reconoce al agua potabley al saneamiento básico como derecho humano esencial para el pleno disfrute de lavida y de todos los derechos humanos.

La resolución fue adoptada a iniciativa de Bolivia, tras 15 años de debates, con el votofavorable de 122 países y 44 abstenciones. La asamblea de naciones unidas se mostró“profundamente preocupada porque aproximadamente 884 millones de personascarecen de acceso al agua potable y más de 2600 millones de personas no tienenacceso al saneamiento básico, y alarmada porque cada año fallecen aproximadamente1,5 millones de niños menores de 5 años y se pierden 443 millones de días lectivos aconsecuencia de enfermedades relacionadas con el agua y el saneamiento”. Laadopción de esta resolución estuvo precedida de una activa campaña liderada por elpresidente del estado plurinacional de Bolivia, Evo Morales

INDICADORES DE IMPACTO DEL SUMINISTRO DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO

La OMS estiman que:

Un 88 % de las enfermedades diarreicas son producto de un abastecimiento de aguainsalubre y de un saneamiento y una higiene deficientes.

Un sistema de abastecimiento de agua potable eficiente y bien manejado reduce entre un6 % y un 21 % la morbilidad por diarrea, si se contabilizan las consecuencias graves.

La mejora del saneamiento reduce la morbilidad por diarrea en un 32 %.

Las medidas de higiene, entre ellas la educación sobre el tema y la insistencia en el hábitode lavarse las manos, pueden reducir el número de casos de diarrea en hasta un 45 %.

La mejora de la calidad del agua de bebida mediante el tratamiento del agua doméstica,por ejemplo con la cloración en el punto de consumo, puede reducir en un 35 % a un 39 %los episodios de diarrea.

EL USO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA

La industria precisa el agua para múltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar,

para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar.

La mayor parte, después de su uso, se elimina devolviéndola nuevamente a la

naturaleza.

Estos vertidos, a veces se tratan, pero otras el agua residual industrial vuelve al ciclo

del agua sin tratarla adecuadamente.

La calidad del agua de muchos ríos del mundo se está deteriorando y está afectando

negativamente al medio ambiente acuático por los vertidos industriales de metales

pesados, sustancias químicas o materia orgánica. También se puede producir una

contaminación indirecta: residuos sólidos pueden llevar agua contaminada u otros

líquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuíferos si

los residuos no se aíslan adecuadamente.

En algunos países desarrollados y sobre todo en Asia Oriental y en el áfrica

subsahariana, el consumo industrial de agua puede superar ampliamente al

doméstico.

Los mayores consumidores de agua para la industria en el año 2000 fueron:

Estados Unidos 220,7 km³; China 162 km³; Federación Rusa 48,7 km³; India

35,2 km³; Alemania 32 km³; Canadá 31,6 km³ y Francia 29,8 km³. En los países

de habla hispana, España 6,6 km³; México 4,3 km³; Chile 3,2 km³ y Argentina

2,8 km³.

El agua es utilizada para la generación de energía eléctrica. La hidroelectricidad es

la que se obtiene a través de la energía hidráulica. La energía hidroeléctrica se

produce cuando el agua embalsada previamente en una presa cae por gravedad

en una central hidroeléctrica, haciendo girar en dicho proceso

una turbina engranada a un alternador de energía eléctrica. Este tipo de energía

es de bajo coste, no produce contaminación, y es renovable.

Otra de las aplicaciones industriales es el

agua presurizada, la cual se emplea en

equipos de hidrodemolición, en

máquinas de corte con chorro de agua, y

también se utiliza en pistolas de agua

con alta presión para cortar de forma

eficaz y precisa varios materiales

como acero, hormigón, hormigón

armado, cerámica, etc. El agua a presión

también se usa para evitar el

recalentamiento de maquinaria como

las sierras eléctricas o entre elementos

sometidos a un intenso rozamiento.

EL AGUA COMO TRANSMISOR DE CALOR

El agua y el vapor son usados como transmisores de calor en diversos sistemasde intercambio de calor, debido a su disponibilidad, por su elevada capacidadcalorífica, y también por su facultad de enfriar y calentar. El vapor condensado es uncalentador eficiente debido a su elevado calor de vaporización. Una desventaja delagua y el vapor es que en cierta manera son corrosivos. En la mayoría de centraleseléctricas, el agua es utilizada como refrigerante, la cual posteriormente se evapora yen las turbinas de vapor se genera energía mecánica, permitiendo el funcionamientode los generadores que producen electricidad.

En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador nuclear. Enun reactor de agua a presión, el agua actúa como refrigerante y moderador. Estoaumenta la eficacia del sistema de seguridad pasivo de la central nuclear, ya que elagua ralentiza la reacción nuclear, manteniendo la reacción en cadena.

PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS

El agua desempeña un papel crucial en la tecnología de alimentos. El agua es básica enel procesamiento de alimentos y las características de ella influyen en la calidad de losalimentos.

Los solutos que se encuentran en el agua, tales como las sales y los azúcares, afectanlas propiedades físicas del agua y también alteran el punto de ebullición y decongelación del agua. Un mol de sacarosa (azúcar) aumenta el punto de ebullición delagua a 0,52 °C, y un mol de cloruro de sodio aumenta el punto de ebullición a 1,04 °C ala vez que disminuye del mismo modo el punto de congelamiento del agua.

Los solutos en el agua disminuyen la actividad acuosa, y es importante conocer estainformación debido a que la mayoría del crecimiento bacteriano cesa cuando existenniveles bajos de actividad acuosa. El crecimiento de microbios no es el único factor queafecta la seguridad de los alimentos, también existen otros factores como son lapreservación y el tiempo de expiración de los alimentos.

AGUAS RESIDUALES

El agua residual, también llamada negra o fecal, es la que usada por el hombre ha

quedado contaminada. Lleva en suspensión una combinación de heces fecales y orina,

de las aguas procedentes del lavado con detergentes del cuerpo humano, de su

vestimenta y de la limpieza, de desperdicios de cocina y domésticos, etc. También

recibe ese nombre los residuos generados en la industria.

La división del agua casera drenada en aguas grises y aguas negras es más común en

el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros y orinales y el

agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y

reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Muchas aguas

residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Las aguas

residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales,

y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa tuberías de uso

mixto pluvial - residuales.

Los sistemas de alcantarillado que trasportan descargas de aguas sucias y aguas

de precipitación conjuntamente son llamados sistemas de alcantarillas

combinado. La práctica de construcción de sistemas de alcantarillas combinadas

es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y

se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países

europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y

agua de lluvia son recolectadas y transportadas en sistemas de alcantarillas

separadas, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de tormenta de los

Estados Unidos, y “alcantarillas fétidas” y “alcantarillas de agua superficial” en

Reino Unido, o cloacas y conductos pluviales en otros países europeos.

Interagua empresa de alcantarillado de Guayaquil tiene también dos servicios

alcantarillado pluvial y sanitario.

LA DEPURACIÓN DEL AGUA RESIDUAL

El tratamiento de aguas residuales se emplea en los residuos urbanos

generados en la actividad humana y en los residuos provenientes de la

industria.

En la depuración se realizan una serie de tratamientos en cadena. El

primero denominado pre-tratamiento separa los sólidos gruesos mediante

rejas, desarenadores o separadores de grasas. Después un tratamiento

denominado primario separa mediante una sedimentación física los

sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables.

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos,

químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos,

químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano.

Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un:

• Tratamiento primario (asentamiento de sólidos)

• Tratamiento secundario (tratamiento biológico de la materia orgánica disuelta

presente en el agua residual, transformándola en sólidos suspendidos que se

eliminan fácilmente)

• Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o

desinfección)

TRATAMIENTO FÍSICO-QUIMICO

• Tamizado

• Remoción de gas.

• Remoción de arena.

• Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes.

• Separación y filtración de sólidos.

• El agregado de cloruro férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de

fósforo y ayuda a precipitar biosólidos o lodo.

TRATAMIENTO BIOLÓGICO

• Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos.

• Post – precipitación.

• Liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada

jurisdicción.

• Biodigestión anaeróbica y humedales artificiales utiliza la materia orgánica

biodegradable de las aguas residuales, como nutrientes de una población

bacteriana, a la cual se le proporcionan condiciones controladas para controlar la

presencia de contaminantes.

• Bacterias: zooglea, pseudomonas, bacillus (subtilis y lincheniformes).

• Hongos: penicillium, cephalosporium.

• Protozoarios: ciliados, flagelados, rizópodos.

TRATAMIENTO PRIMARIO

El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos.

Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí que se conoce también

como tratamiento mecánico.

Remoción de sólidos o cribado: La remoción de los sólidos habitualmente se

realiza mediante el cribado. Los sólidos que se remueven son de gran tamaño,

por ejemplo, botellas, palos, bolsas, balones, llantas, etc. Con esto se evita tener

problemas en la planta de tratamiento de aguas, ya que si no se remueven estos

sólidos pueden llegar a tapar tuberías o dañar algún equipo.

Remoción de arena: Esta etapa (también conocida como escaneo o maceración)

típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales

es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta

tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con

el flujo. Este equipo es llamado colector de arena.

TRATAMIENTO PRIMARIO

Sedimentación: muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua

residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares. Estos

tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de

sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los

sólidos fecales pueden situarse y el material flotante como la grasa y plásticos

pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propósito principal de la

etapa primaria es producir un líquido homogéneo capaz de ser tratado

biológicamente y unos fangos o lodos que pueden ser tratados separadamente.

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Tratamiento secundario está diseñado para degradar sustancialmente el contenido

biológico del agua residual, el cual deriva los desechos orgánicos provenientes de

residuos humanos, residuos de alimentos, jabones y detergentes. La mayoría de las

plantas municipales utilizan procesos biológicos aeróbicos para este fin.

Desbaste: consiste habitualmente en la retención de los sólidos gruesos del agua

residual mediante una reja, manual o autolimpiable, o un tamiz, habitualmente de

menor paso o luz de malla.

Fangos activados o lodos activados: las plantas de fangos activos usan una variedad

de mecanismos y procesos para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de

organismos biológicos que remueven substancialmente materia orgánica. También

puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir

amoniaco en nitrito y nitrato, y en última instancia a gas nitrógeno.


Reactor biológico de cama móvil: el reactor biológico de cama móvil (mbbr, por

sus siglas en inglés) asume la adición de medios inertes en vasijas de fangos

activos existentes para proveer sitios activos para que se adjunte la biomasa.

Filtros aireados biológicos: filtros aireados (o anóxicos) biológicos (BAF) combinan

la filtración con reducción biológica de carbono, nitrificación o desnitrificación.

BAF incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. La reducción del

carbón y la conversión del amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez

alcanzado en un solo reactor mientras la conversión del nitrato ocurre en una

manera anóxica.


Camas filtrantes (camas de oxidación): en plantas más viejas y plantas receptoras decargas variables, se utilizan camas filtrantes de goteo, en las que el licor de las aguasresiduales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coque(carbón), piedra caliza o fabricada especialmente de medios plásticos. Las películasbiológicas de bacterias, protozoarios y hongos se forman en la superficie del medio yse comen o reducen los contenidos orgánicos. Esta biopelícula es alimentada amenudo por insectos y gusanos.

Reactores biológicos de membrana: mbr es un sistema con una barrera de membranasemipermeable o en conjunto con un proceso de fangos. esta tecnología garantiza laremoción de todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. la limitaciónde los sistemas mbr es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientesdel proceso de fangos activos. el coste de construcción y operación de mbr esusualmente más alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional deesta clase de filtros.

TRATAMIENTO TERCIARIO

El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del

efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente

receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento

puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica

siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente.


Filtración: la filtración de arena retiene gran parte de los residuos de materia

suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración retiene las toxinas residuales.

El tratamiento de lagunas proporciona sedimentación y mejora biológica adicional por

almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Se trata de una imitación de los procesos

de autodepuración que un río o un lago somete las aguas residuales de forma natural.

Estas lagunas son altamente aerobias y se da a menudo la colonización por macrofitos

nativos, especialmente cañas. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño

tales como daphnia y especies de rotifera ayudan eficazmente al tratamiento

reteniendo partículas finas.

El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener pero presenta los inconvenientes

de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de

grandes núcleos.


• Desinfección: el propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguasresiduales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en elagua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad dela desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo:turbiedad, ph, etc.), Del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis dedesinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. Elagua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólidapuede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si lostiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos,dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Losmétodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV.La cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en eltratamiento de aguas residuales debido a su persistencia.

T. TERCIARIO: DESINFECCIÓN

La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguasresiduales debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Unadesventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico residual puede generarcompuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente.La clorina residual es tóxica para especies acuáticas, el efluente tratado debe serquímicamente desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento.

La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección enel reino unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamientode aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV seutiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos,haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfecciónUV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y lanecesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismosobjetivo no están blindados de la radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en elefluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV).

T. TERCIARIO: DESINFECCIÓN

El ozono (O3) se genera al pasar oxígeno (o2) por un potencial de alto voltaje, lo

que añade un tercer átomo de oxígeno y forma o3. El ozono es muy inestable y

reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal

manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El

ozono se considera más seguro que la clorina porque, mientras que la clorina

tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenoso en caso de un

lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo necesitado. La

ozonización también produce menos subproductos que la desinfección con cloro.

Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la

generación del ozono, y que la cualificación de los operadores deben ser elevada.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE CICLOS

IMPACTOS AMBIENTALES

Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos delos contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural.Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es positivo.

Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la saludpública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, yaumentos en los usos beneficiosos de las aguas receptoras.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisiónde sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de laspesquerías, mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividadagrícola y forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en casode ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentesde agua como resultado de la reutilización del efluente.

CLASIFICACION DE AGUA POR DUREZA

Tipos de agua mg/l

Agua blanda ≤17

Agua

levemente dura≤60

Agua

moderadament

e dura

≤120

Agua dura ≤180

Agua muy dura >180

En la dureza total del agua se puede hacer una distinción entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos) generalmente de sulfatos y cloruros.

AGUA DURA

Agua calcárea o agua dura —por contraposición al agua blanda— es aquella que

contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A

veces se da como límite para denominar a un agua como dura una

dureza superior a 120 mg caco3/L.

La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de

carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y

se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y

magnesio existentes.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del

CaCO3 y las masas atómicas respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el

Mg++).

TIPOS DE DUREZA

Dureza temporal: Se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma dehidrógeno carbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o porla adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2). El carbonato de calcio es menossoluble en agua caliente que en agua fría.Dureza

Dureza permanente: Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, lacausa más corriente es la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y demagnesio en el agua, sales que son más solubles según sube la temperatura,hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta latemperatura.

PROCESO DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA

Las operaciones de eliminación de dureza se denominan ablandamiento o

suavizado de aguas y se llevan a cabo con un descalcificador. La dureza puede ser

eliminada utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal Ca(OH)2. Estas

sustancias causan la precipitación del calcio como carbonato y del Mg como

hidróxido.

Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de

ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas

de intercambio catiónico que intercambian los iones calcio y magnesio presentes

en el agua por iones sodio u otras que los intercambian por iones hidrógeno. La

dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se

puede percibir por el sabor del agua y en la formación de incrustaciones.

El agua blanda es el agua en la que se

encuentran disueltas mínimas

cantidades de sales menos de 0,5

partes por mil de sal disuelta. Si no se

encuentra ninguna sal diluida entonces

se denomina agua destilada.

AGUA BLANDA

CALDERAS

CALDERAS

El principio básico de

funcionamiento de las calderas

consiste en una cámara donde se

produce la combustión, con la

ayuda del aire comburente y a

través de una superficie de

intercambio se realiza la

transferencia de calor al agua.

CALDERAS

La caldera, en la industria, es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado

para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de

calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se

calienta y cambia su fase a vapor saturado.

La caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de

cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un

medio de transporte en fase líquida o vapor.

La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas un set

de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además,

es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado a

semejanza de muchos contenedores de gas.

HISTORIA

Cuando james watt observó que se podría utilizar el vapor como una fuerza económica que

remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la fabricación de calderas, hasta

llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las distintas industrias.

Las primeras calderas tuvieron el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto

solamente con su base, y en consecuencia se desaprovechaba el calor del combustible. Debido a

esto, posteriormente se les introdujeron tubos para aumentar la superficie de calefacción. Si por

el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos

de humo) y calderas acuotubulares (tubos de agua). Hasta principios del siglo XIX se usó la

caldera para teñir ropas, producir vapor para la limpieza, etc., Hasta que dionisio papin creó una

pequeña caldera llamada marmita en 1769. Se usó vapor para mover la primera máquina

homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo, ya que utilizaba vapor húmedo (de

baja temperatura) y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil. Luego de otras

experiencias, james watt completó en 1776 una máquina de vapor de funcionamiento continuo,

que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido.

HISTORIA

Inicialmente fue empleada como máquina para accionar bombas de agua, de cilindros

verticales; fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y

continúa en los posteriores. Máquinas de vapor alternativas de variada construcción

han sido usadas durante muchos años, como agente motor, pero han ido perdiendo

gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas está la poca

velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por kw de potencia; necesidad

de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta

temperatura.

Dentro de los diferentes tipos de caldera, se han construido para tracción, utilizadas

en locomotoras para trenes, tanto de carga como de pasajeros. Hay una caldera multi-

humotubular con haz de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El

humo, es decir, los gases de combustión caliente pasan por los tubos, cediendo su

calor al agua que los rodea.

COMPONENTES DE UNA CALDERA

Agua de alimentación: es el agua de entrada que alimenta el sistema,

generalmente agua de pozo o agua de red con algún tratamiento químico como la

desmineralización.

Vapor seco o sobresaturado: vapor de óptimas condiciones.

Vapor húmedo o saturado: vapor con arrastre de espuma proveniente de un agua

de alcalinidad elevada.

Condensador: sistema que permite condensar el vapor.

Estanque de acumulación: es el estanque de acumulación y distribución de vapor.

Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.

COMPONENTES DE LA CALDERA

Combustible: material que produce energía calórica al quemarse.

Ciclos de concentración: número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación.

Alcalinidad: nivel de salinidad expresada en ppm de caco3 que confiere una concentración de iones carbonatos e hidroxilos que determina el valor de ph de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11,5.

Desoxigenación: tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas.

Dispersante: sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.

Antiincrustante: sistema químico que les permite a los sólidos permanecer incrustantes en solución.

COMPONENTES DE LA CALDERA

Purga de fondo: evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.

Purga de superficie: evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la

caldera.

Fogón: alma de combustión del sistema, para buscar una mejora continua de los

recipientes y circuitos establecidos por la caldera.

PRODUCCIÓN DE VAPOR

La mayoría de las calderas generadoras de vapor tienen muchas cosas en común.

Normalmente en el fondo esta la cámara de combustión o el horno en donde es

mas económico introducir el combustible a través del quemador en forma de

flama. El quemador es controlado automáticamente para pasar solamente el

combustible necesario para mantener la presión en el vapor deseada. La flama o

el calor es dirigido o distribuido a las superficies de calentamiento, que

normalmente son tubos o serpentines, este diseño es llamado “calderas de tubo

de agua” en otros diseños de calderas, los tubos están sumergidos en el agua y el

calor pasa en el interior de los tubos, estas son llamadas “calderas de tubos de

humo”. Si el agua es sujeta también a contacto con el humo o gases calientes mas

de una vez, la caldera es de doble, triple o múltiples pasos.

El vapor es colectado en una o

varias cámaras o tambores (el

tamaño del tambor determina la

capacidad de producción de

vapor) en la parte superior se

encuentra la salida o el llamado

“cabezal de vapor”, desde donde

el vapor es conducido por

tuberías a los puntos de uso.

En el fondo de la caldera se

encuentra una válvula de salida

llamada “purga de fondo”.

PRESIÓN Y TEMPERATURA

La temperatura y la presión en la operación de cada caldera definitivamente están

relacionadas , como se muestra en la siguiente tabla:

A presión atmosférica normal el agua tieneun punto de ebullición a 100°C , a mayorpresión el punto de ebullición seincrementa , hasta alcanzar un máximopunto de ebullición a 374°C a una presiónde 3200 libras por pulgada2 (220.63 bares).Por encima de esta temperatura el agua noexiste como liquido.

SUMARIO DE CALIDAD DEL AGUA

• Solidos disueltos totales (TDS): la

concentración máxima de TDS en una

caldera de baja presión es 3500 ppm.

• Alcalinidad: la concentración máxima

de alcalinidad en una caldera de baja

presión es 700 ppm.

• Dureza: la dureza máxima permitida en

cualquier caldera, debe de ser

prácticamente “cero” ppm.

TIPOS

Existen diversas formas de clasificar las calderas:

Materiales: fundición, acero, murales.

Toma de aire: abierto con tiro natural, abierto con tiro forzado, estanca.

Rendimiento o temperatura de salida de los humos: tenemos las de baja

temperatura y condensación que se caracterizan por un mayor aprovechamiento

del calor de los humos y por la posibilidad de bajar la temperatura del agua de

caldera hasta incluso provocar la condensación del vapor de agua de los humos.

Calderas atmosféricas: calderas en depresión, en sobrepresión.

CALDERA ACUTUBULAR

El fluido de trabajo se desplaza por el interior

del tubo durante su calentamiento y los gases

de combustión circulan por el exterior de los

mismos. Son de aplicación cuando se requiere

una presión de trabajo de 22 bar. Las

exigencias de la calidad de agua de

alimentación a estas calderas suelen ser

superior al requerido para otros tipos de

calderas. Son las más utilizadas en las centrales

termoeléctricas, ya que permiten altas

presiones a su salida y tienen gran capacidad

de generación.

CALDERAS PIROTUBULARES

Los gases de combustión circulan en el interior de los tubos y el liquido se

encuentra en un recipiente atravesando por dichos tubos. Son aplicables para

presiones inferiores a 22 bar. Las exigencias de calidad de agua son inferiores a

las requeridas por las calderas acutubulares.

Calderas horizontales: el haz tubular esadispuesto de la parte delantera a la trasera de lacaldera.Calderas verticales: el haz tubular estadispuesto de la parte inferior a la parte superior.

Ventajas según el tipo de caldera

Tipo de caldera Ventajas

Pirotubular

Mejor rendimiento Mejor regulación de la carga Menor espacio Mejores posibilidades de automatización Menor contaminación atmosférica La más extendida

Acuotubular

Presiones superiores Menor volumen de agua, puesta en régimen

más rápida Admite aceite como fluido térmico

SELECCIÓN DEL TIPO DE CALDERA

• Producción de vapor según el consumo necesario para el proceso.

• Presión de trabajo en continuo de acuerdo a la presión necesaria en el

consumidor mas alejado del centro de producción.

• Temperatura de trabajo continuo, según el requerimiento constante de la

instalación.

AGUAS DE ALIMENTACIÓN DE CALDERAS DE VAPOR

El agua absorbe más calor a una determinada temperatura que cualquier otrasustancia inorgánica. Se expande 1600 veces a medida que se evapora paraformar vapor a presión atmosférica. El vapor es capaz de almacenar grancantidad de calor. Estás propiedades únicas en el agua la convierten en lamateria prima ideal para procesos de generación energía.

Todo tipo de agua procedente de una fuente natural presenta cierta cantidad demateria disuelta o suspendida, así como gases disueltos. La proporción deminerales disueltos en el agua puede variar desde 30 g/L para el agua de marhasta 0.005 - 1500 mg/L en agua superficial. Se debe tomar un especialcuidado en el agua que se va a emplear para la generación de vapor ya que lasimpurezas presentes en ella pueden provocar graves problemas en la caldera.

AGUAS PARA CALDERAS

La composición del agua que se alimenta a la caldera debe ser tal que las

impurezas presentes en la misma se puedan concentrar un número razonable de

veces dentro del sistema sin que por ello se superen los límites permitidos por el

fabricante. Si el agua no cumple este requisito será necesario tratarla para

eliminar todas las impurezas antes de utilizarla.

La pureza del agua de alimentación depende tanto de la cantidad de impurezas

como de la naturaleza de las mismas: la presencia de dureza, hierro y sílice son

más importantes por ejemplo que la presencia de sales de sodio. La pureza

requerida depende tanto de la cantidad de agua de alimentación se vaya a utilizar

como del diseño particular de la caldera (presión de trabajo, grado de

transferencia de calor, etc.).

Presión de trabajo (Bar)

0 - 20.720.8 -31.0

31.1 -41.4

41.5 -51.7

51.8 -62.1

62.2 - 68.969.0 -103.4

103.5 -137.9

Agua de alimentación

Oxígeno disuelto (measured before oxygen scavenger addition) mg/L

0.04 0.04 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007

Hierro Total mg/L 0.1 0.05 0.03 0.025 0.02 0.02 0.01 0.01Cobre Total mg/L 0.05 0.025 0.02 0.02 0.015 0.015 0.01 0.01Dureza Total (CaCO3) mg/L

0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.05 no se detecta

COT no volátil mg/L 1 1 0.5 0.5 0.5 0.2 0.2 0.2

Grasas mg/L 1 1 0.5 0.5 0.5 0.2 0.2 0.2

pH a 257.5 -10.0

7.5 -10.0

7.5 -10.0

7.5 - 10.0 7.5 - 10.0 8.5 - 9.5 9.0 - 9.6 9.0 - 9.6

Agua de la caldera

Silice mg/L 150 90 40 30 20 8 2 1Alcalinidad Total CaCO3 mg/L

350 300 250 200 150 100 no especificado

Conductividad específica a 25 grados sin

3500 3000 2500 2000 1500 1000 150 100

Presión de Trabajo (Bar)

0 - 15 15 - 25 25 - 35 35 - 45 40 - 60 60 - 75 75 - 100

Agua de alimentación

Oxígeno disuelto (measured before oxygen scavenger addition) mg/L

0.02 (Eliminación física del oxígeno disuelto)

Dureza Total mg/L 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05 0.05 0.05

Grasas mg/L ausencia 0.05 0.05 0.05

pH a 25 > 8.5

Hierro Total mg/Lno

especificado0.05 0.05 0.03

Cobre Total mg/Lno

especificado0.03 0.03 0.01

Boiler water

M Alcalinidad mg/L 100 80 60 40 15 10 5

SiO2 mg/L 200 150 90 40 15 10 5

TDS mg/L 4000 3000 2000 1500 500 300 100

Fosfatos mg/L 30 to 100 31 to 100 20 to 80 21 to 80 10 to 60 10 to 40 5 to 20

pH 10.5 to 12 10 to 11

PARÁMETROS DE CONTROL

Las impurezas encontradas con mayor frecuencia en las fuentes de

agua, figuran las siguientes los sólidos en suspensión, líquidos no

mezclables con agua (ej. Aceite), colorantes, bacterias y otros

microorganismos, sustancias semi-coloidales, gases disueltos, sales

minerales disueltas (cationes, aniones y sílice).

pH. El pH representa las características ácidas o alcalinas del agua, por lo

que su control es esencial para prevenir problemas de corrosión (bajo pH)

y depósitos (alto pH).

Dureza. La dureza del agua cuantifica principalmente la cantidad de iones

de calcio y magnesio presentes en el agua, los que favorecen la formación

de depósitos e incrustaciones difíciles de remover sobre las superficies de

transferencia de calor de una caldera.

Oxígeno. El oxígeno presente en el agua favorece la corrosión de los

componentes metálicos de una caldera. La presión y temperatura

aumentan la velocidad con que se produce la corrosión.

Hierro y cobre. El hierro y el cobre forman depósitos que deterioran la

transferencia de calor. Se pueden utilizar filtros para remover estas

sustancias.

Dióxido de carbono. El dióxido de carbono, al igual que el oxígeno, favorecen la

corrosión. Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de ranuras y no de

tubérculos como los resultantes de la corrosión por oxígeno.

La corrosión en las líneas de retorno de condensado generalmente es causada por

el dióxido de carbono. El CO2 se disuelve en agua (condensado), produciendo

ácido carbónico. La corrosión causada por el ácido carbónico ocurrirá bajo el nivel

del agua y puede ser identificada por las ranuras o canales que se forman en el

metal.

Aceite. El aceite favorece la formación de espuma y como consecuencia el arrastre

al vapor.

Fosfato. El fosfato se utiliza para controlar el pH y dar protección contra la

dureza.

Sólidos disueltos. Los sólidos disueltos la cantidad de sólidos (impurezas)

disueltas en al agua.

Sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión representan la cantidad de

sólidos (impurezas) presentes en suspensión (no disueltas) en el agua.

Secuestrantes de oxígeno. Los secuestrantes de oxígeno corresponden a

productos químicos (sulfitos, hidrazina, hidroquinona, etc.) Utilizados para

remover el oxígeno residual del agua.

Sílice. La sílice presente en el agua de alimentación puede formar incrustaciones

duras (silicatos) o de muy baja conductividad térmica (silicatos de calcio y

magnesio).

Alcalinidad. Representa la cantidad de carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos y

silicatos o fosfatos en el agua. La alcalinidad del agua de alimentación es

importante, ya que, representa una fuente potencial de depósitos.

Conductividad. La conductividad del agua permite controlar la cantidad de sales

(iones) disueltas en el agua.

REQUERIMIENTOS AGUA ALIMENTACIÓN Y CALDERA

Sobre la base de las

recomendaciones de la norma

británica BS – 2486 y la ABMA

(American Boiler Manufacturing

Association), se han preparado

las siguientes tablas que

muestran los requerimientos

que deberá satisfacer el agua de

alimentación y el agua de una

caldera para prevenir

incrustaciones y corrosión en

calderas de baja presión (hasta

10 bar).

REQUERIMIENTOS AGUA

ALIMENTACIÓN Y CALDERA

CONSIDERACIONES EN AL AGUA DE ALIMENTACIÓN

Las calderas necesitan pre tratamiento externo en la alimentación del agua

o make-up dependiendo del tipo de caldera, la presión de operación, o

del sistema total.

Tratamiento químico interno es necesario, dependiendo del tratamiento

externo del agua.

El tratamiento externo del agua reduce la dosificación de productos

químicos y los costos totales de operación. Esta publicación está enfocada

principalmente a la reducción de dureza total en el agua mediante equipos

de intercambio iónico. Los solidos disueltos totales y la alcalinidad son

también muy importantes por lo que los vamos a comentar en forma más

superficial.

CONTROL DE SOLIDOS DISUELTOS TOTALES

Cuando el agua es evaporada y se forma vapor, los minerales o solidos disueltos y

suspendidos en el agua, permanecen dentro de la caldera. El agua de reposición

contiene una carga normal de minerales disueltos, estos hacen que se

incrementen los sólidos disueltos totales dentro de la caldera. Después de un

periodo de tiempo los sólidos disueltos totales (TDS) alcanzan niveles críticos

dentro de la caldera. Estos niveles en calderas de baja presión se recomienda que

no excedan 3500 ppm (partes por millón o miligramos por litro). TDS por encima

de este rango pueden causar espuma, lo que va a generar arrastres de altos

contenidos de TDS en las líneas de vapor, las válvulas y las tramas de vapor.

El incremento en los niveles de TDS dentro de la caldera es conocido como “ciclos

de concentración”, este término es empleado muy seguido en la operación y

control de la caldera. Agua de alimentación que contiene 175 ppm de TDS puede

ser concentrada hasta 20 veces para alcanzar un máximo de 3500 ppm.

Para explicar mejor los ciclos de concentración empleamos el siguiente ejemplo,

si nosotros tenemos 20 botellas de un galón, cada una de ellas contiene 175 ppm

de TDS y 19 de estas botellas es evaporado, dejando el contenido de solidos de

175 ppm de cada uno dentro de la última botella de agua, la mezcla de las sales

de las 19 botellas con la última botella de agua nos dará como resultado 20 ciclos

de concentración. Recordemos que la máxima cantidad recomendada de solidos

disueltos totales TDS en una caldera de baja presión es de 3500 ppm.

CONTROL DE LA ALCALINIDAD

Los niveles de alcalinidad cuando se tienen calderas de baja presión, no deben de

exceder las 700 ppm. La presencia de alcalinidad por encima de los 700 ppm

puede resultar en un rompimiento de los bicarbonatos produciendo carbonatos y

liberando CO2 (dióxido de carbono) libre en el vapor. La presencia de CO2 en el

vapor generalmente se tiene como resultado un vapor altamente corrosivo,

causando daños por corrosión en las líneas de vapor y retorno de condensados.

El nivel de alcalinidad generalmente controla el total de ciclos de concentración en

la caldera.

CONTROL ALCALINIDAD

Si el agua de reposición contiene 70 ppm de alcalinidad total en una caldera que no

deba de exceder la concentración de 700 ppm se podrá operar a 10 ciclos de

concentración (700 ppm/70 ppm=10 ciclos).

3500 ppm de TDS en el interior de la caldera, y si el agua de reposición tiene 175

ppm de TDS esto significa que en base a TDS el agua puede operar a 20 ciclos de

concentración (3500 ppm/175 ppm = 20 ciclos).

Pero si nosotros basamos nuestros ciclos de concentración en los tds, la alcalinidad en

el interior de la caldera alcanzara los 1400 ppm (70 ppm de alcalinidad x 20 ciclos

=1400 ppm), se excederá el límite de los 700. Por lo tanto la purga en la caldera en

este ejemplo deberá de ser realizada en base a la alcalinidad y no en base a los TDS.

La dealcalinización es un proceso por el cual agua suavizada es pasada hacia una

unidad que contiene resina aniónica. La resina aniónica remueve aniónes como

sulfatos, nitratos, carbonatos y bicarbonatos, estos aniónes son reemplazados por

cloruros. Sal (cloruro de sodio) es empleada para regenerar la resina aniónica cuando

esta se satura. La necesidad de emplear agua suavizada en el equipo dealcalinizador

es por el peligro de precipitación de carbonato de calcio y de hidroxido de magnesio

en la cama del dealcalinizador. Por lo cual, la cama de intercambio iónico del anión

obstruira con materia suspendida. Esto es porque la resina del dealcalinizador es mas

ligera que la convencional de un suavizador, por lo tanto el retrolavado es mucho

menor y este es insuficiente para remover la materia suspendida.

Emplear un suavizador como pre tratamiento sirve además de eliminar la dureza del

agua como protección al dealcalinizador. La concentración permitida en el interior de

la caldera de tds al igual que de alcalinidad disminuye a medida que la capacidad de

las calderas de presión se va incrementando.

Para controlar los niveles máximos permisibles de TDS, el operador debe de abrir

en forma periódica la válvula de purga de la caldera. La purga es el primer paso

para el control del agua en la caldera y esta debe de ser en periodos o intervalos

de tiempo.

La purga se convierte en perdida de calor y energía; por lo tanto en algunas

ocasiones un dealcalinizador debe de ser empleado. La reducción de la alcalinidad

puede hacer que el control de la purga y los ciclos de concentración se realice en

base a los niveles de TDS.

CONTROL DE DUREZA TOTAL

La formación de incrustación en las superficies de la caldera es el problema mas serioencontrado en la generación de vapor. La primera causa de la formación deincrustación , es debido al hecho de que la solubilidad de las sales decrese a medidade que se incrementa la temperatura aumentando la facilidad de precipitación.Consecuentemente, la alta temperatura (y presión) en la operación de las calderas, lassales se vuelven mas insolubles, la precipitación o incrustación aparece. Estaincrustación puede ser prevenida de ser formada en las calderas mediante el empleode un tratamiento externo. (Suavizador) .

El uso de tratamiento internos (productos químicos), son empleados comocomplementos, para mantener un control de la incrustación en la caldera altamenteefectivo. La presencia de incrustación en la caldera es equivalente a extender unapequeña capa de aislamiento a lo largo y en toda el área de calentamiento, estamaterial aislante térmico va a retardar y/o impedir la transferencia del calor, causandoperdidas de eficiencia en la caldera, por lo tanto incrementa el consumo de energía.

PROBLEMAS DE LAS CALDERAS

Problemas más frecuentes:

• CORROCIONES.

• INCRUSTACIONES.

• DEPÓSITOS.

• FORMACIÓN DE ESPUMAS.

Explosión en industria química en tapalpa causa deceso: una explosión registrada al

mediodía de este jueves en una industria química en el municipio de tapalpa dejó un

saldo preliminar de una persona fallecida y una más lesionada gravemente, informó la

unidad estatal de protección civil. Por la explosión, una de las calderas de la fábrica

salió proyectada unos 40 metros de su sitio original.

Explosión en calderas de fábrica origina incendio en ruta al pacífico: el siniestro dejó

pérdidas millonarias calculadas en más de 2 millones, según lo indicó germán lópez,

encargado de la bodega. Además se indicó que la explosión en las calderas de

plástico originó el fuego.

Un trabajador de 58 años resultó herido en la cabeza ayer tras explosionar una

caldera de gas en la fábrica hibema, situada en el polígono montalvo II de salamanca.

La caldera de un beneficio de café, en la colonia panting de chamelecón, explotó este

miércoles causando serios daños a la casa de maría antonia villeda (54), donde cayó

una pesada tapadera, pero ella en ese momento se levantó de una silla en el porche,

para dirigirse a otro extremo del inmueble a sacar una ropa de la lavadora, por lo que

se salvó de puro milagro.

Alto paraná: siniestro en planta industrial de mdf de piray dejó 9 heridos: ocurrió

cuando una válvula de una caldera explotó y quemó a los operarios, entre ellos, al

gerente de la planta. Dos fueron derivados al hospital madariaga de posadas por la

gravedad de sus lesiones y otros siguen internados en eldorado.

Explosión en caldera de ingenio dejó dos operarios muertos: luto en miranda y

florida. Dos trabajadores perdieron la vida en un accidente laboral cuyo origen y

causas son investigadas por autoridades y por la misma empresa en donde

ocurrieron los trágicos hechos.

La explosión de una caldera en un hospital colombiano deja nueve heridos: Al

menos nueve personas, entre pacientes y trabajadores, resultaron heridos hoy tras

la explosión de una caldera del principal hospital de la ciudad colombiana de

ibagué, en el sur del país, informaron fuentes oficiales.

Dos operarios resultaron heridos (uno de ellos de extrema gravedad) a raíz de las

quemaduras que sufrieron en medio de un accidente laboral: El penoso hecho

ocurrió la tarde del viernes y tuvo lugar en un obrador de la ruta nacional 19 en el

cruce con la autovía nacional 34. Según las primeras investigaciones, los obreros se

encontraban soldando una caldera, cuando se produjo una explosión que los

lesionó.

La explosión de una caldera en una tintorería conmovió el centro rosarino: ocurrió

en un local de dorrego al 800. Se produjeron daños en viviendas linderas y

comercios de la zona. Dos personas que estaban en el lugar sufrieron lesiones

leves: fue una bomba, tembló todo”. La descripción de quienes ayer por la

mañana estaban en la cuadra de dorrego al 800 fue unánime. Apenas habían

pasado las 9.30, cuando la caldera de una tintorería y lavandería explotó, hizo

colapsar casi por completo la parte trasera del local, provocó roturas de vidrios y

fisuras en las viviendas linderas y su onda expansiva llegó a los ventanales de un

edificio ubicado a 50 metros y a otros comercios de la zona.

Un obrero sufre quemaduras en explosión de una caldera: VILLA ELISA (higinio

ruiz díaz, corresponsal). Un obrero resultó con quemaduras de consideración al

explotar una caldera de una fábrica de isopor de la ciudad de villa elisa, cerca de

10:00 de ayer.

CORROSIÓN.

Las principales fuentes de corrosión en calderas son:

• CORROSIÓN POR OXÍGENO O “PITTING”.

• CORROSIÓN CÁUSTICA.

Corrosión por oxígeno o “pitting”: la corrosión por oxígenoconsiste en la reacción del oxígeno disuelto en el agua conlos componentes metálicos de la caldera (en contacto conel agua), provocando su disolución o conversión en óxidosinsolubles. Los resultados de este tipo de corrosión sontubérculos de color negro, los que se forman sobre la zonade corrosión, tal como lo muestra la figura, dado que lacorrosión por oxígeno se produce por la acción del oxígenodisuelto

En el agua, esta puede producirse también cuando lacaldera se encuentra fuera de servicio e ingresa aire(oxígeno). La prevención de la corrosión por oxígeno seconsigue mediante una adecuada desgasificación del aguade alimentación y la mantención de un exceso desecuestrantes de oxígeno en el agua de la caldera.

Corrosión Cáustica.

La corrosión cáustica se produce por una sobre-

concentración local en zonas de elevadas cargas

térmicas (fogón, cámara trasera, etc.) de sales alcalinascomo la soda cáustica.

Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de

cavidades profundas, semejantes al “pitting” por

oxígeno, rellenas de óxidos de color negro, presentes

solamente en las zonas de elevada liberación térmica(fogón, placa trasera y cámara trasera) de una caldera.

La corrosión cáustica puede ser prevenida manteniendo

la alcalinidad, OH libre y pH del agua de la calderadentro de los límites recomendados.

CORROSIÓN LÍNEAS RETORNO CONDENSADO

Las líneas de retorno de condensado, lógicamente no forman parte de una

caldera, sin embargo, su corrosión tiene efectos sobre las calderas y puede ser

prevenida con el tratamiento de agua.

La corrosión en las líneas de retorno de condensado se produce por la acción del

ácido carbónico que en éstas se forma.

La prevención de la corrosión en las líneas de retorno de condensado, puede ser

conseguida mediante aminas neutralizantes que neutralizan la acción del ácido

carbónica y aminas fílmicas que protegen las líneas. Estas aminas son volátiles

por lo que al ser dosificadas a las líneas de alimentación de agua, son arrastradas

por el vapor producido en la caldera.

Los óxidos (hematita)producidos sonarrastrados a la calderacon el agua dealimentación. Todacaldera cuyo lado aguatiene un color rojizopresenta problemas decorrosión en las líneasde retorno decondensado.

INCRUSTACIONES

Las incrustaciones corresponden adepósitos de carbonatos y silicatos de

calcio y magnesio, formados debido unaexcesiva concentración de estos

componentes en el agua de alimentación

y/o regímenes de purga insuficientes.

En la figura es posible observar la corrida

superior de los tubos de humo de una

caldera con incrustaciones de espesores

superiores a los 8 mm.

La acción de dispersantes, lavados químicos o

las dilataciones y contracciones de una

caldera pueden soltar las incrustaciones, por lo

que deben ser eliminadas de una caldera muyincrustada para prevenir su acumulación en el

fondo del cuerpo de presión, tal como lo muestra

la figura.

En el caso de que estas incrustaciones no sean

removidas, se corre el riesgo de embancar lacaldera y obstruir las líneas de purga de fondo,

con lo que el problema puede tornarse aun másgrave.

La presencia de incrustaciones en una caldera es especialmente grave debido a su

baja conductividad térmica actúa como aislante térmico, provocando problemas

de refrigeración de las superficies metálicas y puede llegar a causar daños por

sobrecalentamiento.

Se muestra el efecto del espesor de la capa de incrustaciones de una caldera, en

la temperatura del metal. A medida que aumenta el espesor de la capa de

incrustaciones, para un mismo flujo de calor, aumenta la temperatura del metal.

La formación de incrustaciones en una caldera puede ser prevenida, satisfaciendo

los requerimientos del agua de alimentación, tratando el agua de alimentación y

manteniendo adecuados regímenes de purga.

La incrustación presente en esos sistemas resulto en un consumo adicional del

22% en BTU’s en unidades operadas con gas y en un 17% en unidades operadas

con electricidad.

Además más importante que el efecto de perdida en la transferencia de calor e

incremento en consumo de energía, es que la incrustación puede causar un sobre

calentamiento en el metal de los tubos de la caldera, generando fallas de

rompimiento en los tubos. Este problema requiere una costosa reparación además

de tener que sacar a la caldera del servicio. En las calderas modernas con alta

eficiencia de transferencia de calor, la presencia e incluso extremadamente

delgada de incrustación, puede causar una muy seria elevación de la temperatura

en los tubos de metal.

El posible daño causado en la caldera no es solo costoso, además es muy

peligroso debido a que la caldera opera a presión.

DEPOSITOS

UNA FORMA DE PREVENIR LOS DEPOSITOS ES MEDIANTE EL TRTAMIENTO QUIMICO CON AMONIACO, LO CUAL DE BE REALIZARSE CON MEDIDAS ESPECIALES YA QUE EL AMONIACO ELEVA EL Ph DE LA

Se forman depósitospor metales eincrustaciones porsolidos totalesdisueltos los cualesaumentanpeligrosamente lapresión interna de lacaldera

• EN MUCHOS DE LOS CIRCUITOS METALÚRGICOS QUE EMPLEAN ALEACIONES DE COBRE O BRONCE LA EXISTENCIA DE ESTOS METALES Y SU PROTECCIÓN LE GENERA A LOS PROGRAMAS DE TRATAMIENTO QUÍMICO CONVENCIONAL UNA GRAN SERIE DE DIFICULTADES. MUCHOS DE ESTOS CIRCUITOS DEPENDEN DE LA ALCALINIZACIÓN A TRAVÉS DEL USO DE LA HIDRACINA Y/O AMONÍACO, AMINAS NEUTRALIZANTES O UNA COMBINACIÓN DE TODOS. TODAS ESTAS QUÍMICAS Y VARIOS INTENTOS DE FORMAR PELÍCULAS PROTECTORAS NO HAN RESULTADO SER MUY EFECTIVAS EN PROTEGER ESTAS ALEACIONES CONTRA LA CORROSIÓN.

• EN LAS SECCIONES DEL CONDENSADOR DE TURBINA DONDE EL VAPOR ES FORZADO A ENFRIARSE A APROXIMADAMENTE 45°C, EL AMONIACO ES CONDUCIDO EN LA SOLUCIÓN. SÓLO EN LA PRESENCIA DE OXIGENO RESIDUAL NO REMOVIDO (UNA REALIDAD DEL PROCESO), EL CONDENSADO O EL AGUA FORMADA SE VUELVEN CORROSIVOS PARA LAS TUBERÍAS DEL CONDENSADOR QUE SE DESGASTAN DEBIDO AL MECANISMO DE OXIDACIÓN DEL COBRE, SEGUIDO POR LA REACCIÓN CON EL AMONÍACO.

APLICACIONES DE LAS CALDERAS

• Industria cervezas

• Gaseosas

• Leche

• Todo proceso de hervida con vapor

• Pasteurización

• Limpieza de botellas• Esterilización (tindarización): era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales

generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico• Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en la industria petrolera, donde el vapor es

muy utilizado para calentar petróleos pesados y mejorar su fluidez.• Generar electricidad la caldera es parte fundamental de las centrales termoeléctricas.• Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el

segundo genera vapor sobrecalentado.

Science

Tecnologia del agua