Aguas Duras, problemas que originan en las cañerias Tratamiento



Aguas Duras: Problemas que se Originan en las Cañerías – Tratamiento

LOS PROBLEMAS DEL AGUA DURA: A primera vista, el agua parece ser un líquido totalmente inocuo. No sucede como con los ácidos a los que todo el mundo considera corrosivos y necesitados de un manejo especial. Sin embargo, este líquido, de apariencia tan inofensiva, es el responsable de la pérdida de miles de millones de pesos anualmente, por daños de corrosión, sin contar los enormes gastos que origina la formación de incrustaciones en tuberías, calderas y demás maquinaria industrial por donde circulan aguas duras.

Nadie ignora que un clavo o un alambre se oxida después de haber estado en contacto con el agua, apareciendo en su superficie capas de óxido u orín. Como es bien sabido, también en un recipiente nuevo y  brillante aparece una costra negruzca, si se utiliza para hervir aguas duras. Con el tiempo, el agua tardará más en hervir en dicho recipiente, pues, a diferencia del fondo metálico de éste, la incrustación formada conduce muy mal el calor, actuando, de hecho, como un aislante.

Este lleva consigo la consiguiente pérdida de energía calorífica, que, a la larga, se traduce en un desembolso adicional. A esta escala, sin embargo, ello puede no ser demasiado grave, pero sirve para darnos idea de los problemas que la corrosión y la formación de incrustaciones son capaces de ocasionar en la industria.

También cuando se lava la ropa con aguas duras, se forma una espuma sucia y desagradable que flota en la superficie. Esa espuma se adhiere a las prendas y es muy difícil eliminarla con el enjuague. Éste no es el único inconveniente que presentan dichas aguas.

Son, además, grandes consumidoras de jabón. En primer término, el jabón determina la formación de la citada espuma y para quitarla y poder seguir lavando hace falta gastar más jabón. El agua de mar, que es muy dura, resulta casi imposible de utilizar en el lavado, por la espuma que produce.

Para lavar es mucho mejor usar aguas blandas, pues aparte de no formar espuma impiden que se desperdicie tanto jabón. En las localidades donde el agua es dura, suele recogerse el agua de lluvia de las canaletas de desagüe, para destinarla al lavado de ropa.

Como dicha agua no ha pasado por los terrenos de la comarca, está libre de minerales en solución que son la causa de su endurecimiento. Las industrias necesitan grandes cantidades de agua blanda para destinarla al lavado. Entre aquéllas cabe referirse especialmente a las textiles. A veces, las aguas duras tienen mejor sabor que las blandas, precisamente por llevar disueltas sustancias minerales. No tiene ninguna ventaja recoger agua blanda para beberla.

Las calderas que se usan constantemente para hervir aguas blandas se mantienen limpias interiormente; pero si se hace lo propio con otras duras, se adhiere a sus paredes un depósito blanco amarillento con aspecto rocoso. Tal depósito está constituido, químicamente hablando, de tiza o cal. Se trata, pues, de carbonato de calcio.

Esta capa que se adhiere a las calderas, principalmente cuando se deposita en el fondo, aumenta el consumo de combustible. De vez en cuando suele eliminársela con algún ácido, tal como el vinagre, pero de cualquier modo constituye un inconveniente.

sto no tendría importancia comparado con la imprescindible necesidad de agua hirviente o vapor que tienen ciertas industrias donde no se ablanda el agua antes de enviarla a las calderas. Después que se ha hervido, el agua ya no vuelve a formar espuma con el jabón, es decir, se ha ablandado. Esta clase de dureza se denomina temporaria porque desaparece con la ebullición.



El endurecimiento se produce, en primer término, por el paso de depósitos de cal o yeso (ambos carbonates de calcio) y por disolución en el agua de pequeñas cantidades de esta sustancia. Cuando se procede al ablandamiento de las aguas por la acción del calor, la cal o el yeso se depositan en el fondo del recipiente.

La forma en que entra en solución el mencionado carbonato es un proceso complicado. Las gotas de lluvia, al pasar por la atmósfera, absorben anhídrido carbónico (del cual hay en el aire un 0,03 %) y se concierten en una solución débil de dicho gas.

Estos problemas no son sencillos ni tienen una solución fácil y generalizada, pues existen distintos tipos de incrustaciones dependientes del grado de dureza y, en definitiva, de la naturaleza particular del agua utilizada. Esta variedad de planteamiento justifica, consecuentemente, la existencia de distintas soluciones.

Depósitos de este tipo se forman, por ejemplo, en los equipos que se utilizan para producir vapor de agua, es decir, en las calderas, ya sean de barcos, trenes, fábricas, turbinas, etc. Una capa de sulfato cálcico, del mismo espesor que la pared metálica de la caldera, reduce, por ejemplo, la trasferencia de calor en 1/20 de su primitivo valor. Los costos que este hecho origina son evidentes. Las tuberías de entrada y salida también se entorpecen y, dado que su sección efectiva se hace más pequeña, los costos de bombeo se hacen también mayores.

Como es sabido, el agua se utiliza muy frecuentemente como elemento de refrigeración, es decir, para enfriar determinadas piezas de maquinaria que, debido a la tarea particular que realizan, adquieren calor. También en este caso se producen depósitos. Los motores diesel, por ejemplo, utilizan agua como elemento de refrigeración para poder mantenerse a una temperatura razonable. Si el agua utilizada no ha sufrido un tratamiento adecuado, el motor está sujeto a los peligros de la corrosión y de la formación de depósitos.

La costra formada impide la trasferencia de calor, y el motor se sobrecalienta, lo que puede ocasionar graves daños a elementos vitales. Por otra parte, existe también el peligro de que quede ocluido alguno de los conductos por los que el agua circula.

Si se permitiera un depósito continuado, cualquier caldera, con el tiempo, quedaría totalmente inutilizada. Aunque, en la actualidad, existen otros métodos más modernos para separación de incrustaciones, todavía se utiliza mucho el antiguo método de separación mecánica.

Para ello, se paraliza por completo el funcionamiento de la planta entera de producción de vapor o de refrigeración, y se la desmantela parcialmente, de forma que los elementos utilizados en la limpieza tengan fácil acceso a cada parte del sistema. Si la costra formada no es muy dura, sino que sólo consiste en un simple depósito, suele utilizarse una especie de émbolos de goma, que se disparan mediante artefactos especiales, obligándoselos a recorrer las tuberías o los sistemas que hayan de ser limpiados.

El impulso necesario para ello se consigue, generalmente, con agua o aire a unos 5 Kg./cm2. de presión. Si se utiliza agua, ésta sirve, al propio tiempo, para arrastrar el depósito, una vez separado. Estos émbolos de goma son económicos y pueden ser utilizados repetidamente, pero su aplicación queda limitada a depósitos blandos, del tipo de los que, por lo general, se forman en refrigerantes y cambiadores de calor. Para la separación de incrustaciones más resistentes se hace necesario utilizar presiones mayores (10 Kg/cm2) y émbolos de goma con estrías, en donde van adaptados unos pequeños rastrillos metálicos.

De todos modos, la separación de costras duras lleva un tiempo que, con frecuencia, es tres veces mayor que en el caso anterior, aun utilizando los rastrillos adaptados. Existen incrustaciones tan resistentes, que no pueden separarse más que con un torno. Hay una gran variedad de cabezas giratorias diseñadas para este fin, adaptadas cada una a distintas ,naturalmente, del diámetro de la tubería a limpiar.



Un motor de medio caballo se encarga de hacer girar la herramienta, a la que va conectado mediante un eje flexible, de forma que pueda ser utilizada para tornear el interior de la tubería, y recorrerla con cierta facilidad a través de los codos que ésta tiene. La limpieza mecánica comporta muchas desventajas. El trabajo normal de la planta ha de ser paralizado, y se desperdicia, por tanto, tiempo de producción. En muchas ocasiones, constituye, además, un trabajo largo y laborioso, debido al número y al emplazamiento de las tuberías.

La mejor solución es, sin duda, disponer los medios para que no tenga lugar la formación de incrustaciones. Muchas firmas, no del todo identificadas con el refrán «más vale prevenir que curar», permiten su formación, y luego se lamentan de tener que realizar la operación de limpieza.

Una solución alternativa a la limpieza mecánica es la que se lleva a cabo por medios químicos. De la misma manera que el ácido fórmico se utiliza para quitar las costras que aparecen en recipientes y teteras de uso doméstico, también, en la industria se emplean los ácidos con ese fin, aunque, en este caso, se prefiera la más enérgica acción del ácido clorhídrico. Antes de comenzar el tratamiento, es muy útil tomar una muestra del depósito formado, y proceder a su análisis, del cual han de deducirse las conclusiones que llevarán a determinar la concentración y otros factores de la solución que ha de emplearse.

También es muy útil llevar a cabo diversas pruebas con depósitos del mismo espesor que las costras que más tarde habrá que separar, por ejemplo, en lo .que se refiere a la temperatura. La temperatura óptima, en estos procesos, suele estar comprendida entre 65°C y 80°C.

Es también importante realizar pruebas en lo referente al tiempo que se necesita para disolver una muestra escogida del depósito, pues, a partir de este dato, será posible determinar el tiempo que ha de estar circulando la solución acida para conseguir una limpieza conveniente. Utilizando una solución diluida (2 % de ácido), puede, en general, conseguirse una limpieza completa en un tiempo de 4 a 8 horas, aunque, en casos desfavorables, puede llevar hasta 18 horas. De todos modos, la planta puede estar de nuevo en funcionamiento antes de 24 horas.

La solución acida empleada contiene siempre un inhibidor, para evitar el ataque químico del metal que constituye la tubería. La cola y otros materiales orgánicos pueden actuar de inhibidores. Después de haber sido tratado con la solución acida, el sistema se lava con una corriente de agua, para arrastrar el ácido que haya quedado. Una solución diluida de carbonato sódico se utiliza, luego, para asegurar la total desaparición del ácido. Posteriormente, se enjuaga de nuevo el sistema con agua, para arrastrar los restos de carbonato sódico. La planta puede, entonces, ponerse de nuevo en funcionamiento.

El tratamiento químico es mucho más rápido que el método mecánico, ya que no exige el desmantelamiento del sistema a tratar. Esto es una gran ventaja en sistemas constituidos por muchas tuberías de pequeño diámetro y de complicado emplazamiento. La adición de un álcali inorgánico al agua, dentro de un intervalo limitado de temperaturas, se utiliza mucho actualmente para prevenir la formación de incrustaciones.

Puede emplearse en procesos de potabilización de aguas, y en sistemas de refrigeración y producción de vapor. Su acción es doble: se fija sobre la superficie del recipiente, formando una fina capa que lo protege de la corrosión por aguas acidas, e impide los depósitos, al mantener en solución las sustancias responsables de su formación. No sirve, sin embargo, para separar incrustaciones ya formadas.

Como anteriormente hemos señalado, no existe un método óptimo, de tipo general, para la solución de este problema, que sea aplicable a cualquier tipo de agua y en cualquier caso. Varias firmas han realizado rigurosos estudios del problema de la formación de incrustaciones, así como de los métodos para prevenirla. Si, para, un problema particular, a de consultarse a una de estas firmas, lo primero que se ha de preparar es una muestra del agua que va a ser empleada, la cual es sometida a una serie de detallados análisis.

Se determina, primero, su acidez, y, si resulta que puede ser corrosiva, se aconseja su neutralización mediante la adición de la cantidad de álcali adecuada.



La dureza total del agua se determina utilizando soluciones jabonosas tipificadas. Las aguas blandas o potables necesitan muy poco jabón para formar espuma, mientras que las duras necesitan mucho más. Las sales a las que se debe la dureza del agua forman grumos con el jabón, y, sólo después de formarse estos últimos, aparecerá la espuma. La dureza temporal puede determinarse hirviendo el agua, ya que, después de ello, deja de ser dura; en efecto, la dureza temporal es debida a los bicarbonatos, los cuales al ser calentada la solución, se precipitan trasformándose en carbonates.

La dureza temporal puede corregirse, añadiendo una cantidad exacta de lechada de cal (hidróxido cálcico), o de carbonato sódico. También puede utilizarse una zeolita, sustancia artificial cambiadora que cede iones sodio para captar iones de calcio o magnesio, responsables de la dureza del agua tratada. Un análisis de este tipo se lleva a cabo para determinar la dureza permanente del agua, es decir, la que no desaparece por ebullición.

Esta es debida, en general, a la presencia de sulfato de calcio y de magnesio, y constituye un verdadero problema en las calderas destinadas a generar vapor. A medida que éste va abandonando la caldera, la solución remanente va haciéndose más y más concentrada, hasta que llega un momento en que las sales disueltas se depositan, formando incrustaciones sobre las paredes de la caldera. Las costras de sulfatos son, en todos los sentidos, peores que las constituidas por carbonatos, ya que tienden a formar una superficie durísima, mientras que los últimos forman barros.

La zeolita, el carbonato sódico y la lechada de cal también se utilizan para corregir la dureza permanente del agua.

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Las aguas duras originan la formación de incrustaciones. Con una solución jabonoso,
forman grumos, mientras que las aguas blandas o potables forman espuma.

Fuentes Consultadas:
QUÍMICA I Polimodal Alegría-Bosack-Dal Fávero-Franco-Jaul-Rossi
CONSULTORA Tomo 10 El Agua y sus propiedades

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