Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido




descargar 50.01 Kb.
títuloAplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido
fecha de publicación01.11.2015
tamaño50.01 Kb.
tipoPruebas
med.se-todo.com > Química > Pruebas
plasticpipeline
Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido

Por: Scott Robichaud

E

n los últimos años, un gran número de plantas de tratamiento de agua en el sureste de Estados Unidos han estado experimentando problemas con los sistemas de tubería que conducen ácido sulfúrico como método de dosificación química. Dichos problemas incluyen: daños en las tuberías, fugas, fallas en juntas, derrames químicos y tiempos fuera de operación. Se ha determinado que estos problemas son causados por la disminución en la disponibilidad de ácido de baja concentración (en el rango del 93%). Los fabricantes de tuberías han respondido, ofreciendo materiales termoplásticos como una solución.

Una dosis de prevención
C


Sistema de Tubería de Asahi/America Ultra Proline, hecho de Halar® (E-CTFE) que ofrece una protección superior contra fallas inducidas químicamente en plantas de tratamiento de aguas. Los sistemas están disponibles tanto en configuración de pared sencilla como de doble contención.
ada vez es más común
, que el método preferido para el tratamiento de agua sea la osmosis inversa (OI) con membranas. Este método se utiliza generalmente en las regiones donde el agua se considera salobre, con bajos contenidos de sal y se considera a la tecnología de OI como un método superior para retirar las sales del suministro de agua. Sin embargo, la incrustación de sarro es un reto común para las plantas que utilizan membranas de ósmosis inversa. El sarro es la acumulación de sales en las membranas, lo que reduce en gran medida su funcionalidad y finalmente provoca fallas. Las incrustaciones de sarro más comunes están formadas por silicatos, sulfatos, fosfatos y carbonato. En las zonas donde el agua es salobre, el sarro compuesto por carbonato de calcio es común. 1

Lo más conveniente contra la incrustación de sarro es la prevención, debido a que una vez que el sarro empieza a formarse, es muy difícil de retirar. Existen varios métodos para prevenir la formación de sarro, incluyendo la suavización con cal, intercambio iónico, dosificación de ácido y dosificación de químicos anti-sarro. 2 Mientras que cada método tiene ventajas y desventajas, la dosificación química es un método rentable que además ha demostrado ser confiable y fácil de implementar.

En la dosificación de químicos, se dosifica ácido sulfúrico en concentraciones de 93 al 97 % en la línea principal de alimentación de agua antes de las membranas. El ácido suele ser movido por gravedad o bombeado a baja presión hacia los tanques de día. Posteriormente, el ácido es bombeado desde los tanques de día a altas presiones para ser inyectado en la línea de suministro de agua, antes del sistema de membranas.

La mayoría de las plantas especifican ácido sulfúrico al 93 % para el tratamiento. Una planta común, para dar servicio a 140,000 personas utiliza aproximadamente entre 1,600 y 1,900 galones (6,056 a 7,191 litros) de ácido por día. Las tuberías más comúnmente utilizadas para transportar e inyectar el ácido son de acero al carbón o Fluoruro de Polivinilideno (PVDF). El acero al carbón tiene muchos inconvenientes, incluyendo frecuentes mantenimientos, haciéndolo menos atractivo para los operadores de la planta. Por lo tanto, las tuberías termoplásticas de PVDF, que cuentan con excelentes características de resistencia química a la mayoría de los ácidos, son ampliamente utilizadas. Generalmente las tuberías están disponibles tanto en pared sencilla como de doble contención.
Un esfuerzo adicional
En algunas regiones de los Estados Unidos, la disponibilidad del ácido sulfúrico al 93 % ha disminuido. Aunque, más fácilmente disponible en concentraciones al 98 %; debido a que a esta concentración es un sub-producto de la producción de fosfatos. La reducción en la disponibilidad de ácido al 93%, combinado con los ahorros de costos por usar el ahora más común ácido con concentración al 98 %, ha causado que muchas plantas hayan cambiado su consumo de ácido al 93 % a ácido al 98 %. Muchas de las plantas que utilizan tuberías de PVDF asumieron que no habría ningún problema con el uso de este ácido en sus tuberías.

E


Figura 1: Falla en tubería de PVDF debido a la presencia de Trióxido de Azufre.
n varios sitios, se produjeron fallas en las tuberías dentro de los tres a seis meses después de cambiar a un ácido de concentración superior. El culpable del fracaso no fue el material de tubería ni el ácido sulfúrico por sí mismo. En concentraciones del 98.3% o superior, el ácido sulfúrico tiene un contaminante natural, conocido como trióxido de azufre (
SO3). El SO3 actúa como un agente de agrietamiento por tensión para materiales de PVC, CPVC, PP y PVDF. La figura 1 muestra la falla en una tubería debido a la presencia de SO3 en el ácido sulfúrico.

El ácido sulfúrico con una concentración del 98% se suministra normalmente en un rango de concentración de 98.1 al 98.9%. Esto ha llevado a la nueva terminología común de ácido sulfúrico de 98 + por ciento. Este ácido sulfúrico de 98 + % (con SO3) ataca tanto a las tuberías PVDF como de acero.


Tensión Superficial
Las fallas en la tubería de acero se originan por las ranuras en la superficie de las paredes de la tubería causadas por la presencia de hidrógeno. En la mayoría de las aplicaciones, el ácido sulfúrico desgasta la tuberías de acero en un promedio de 0.02" por año. 3 Sin embargo, la formación de pequeñas burbujas de hidrógeno en el fluido creará ranuras en las superficies internas de la tubería, originando un desgaste más profundo, por lo tanto la tubería fallará prematuramente presentándose pequeños orificios o “lloraderos”. Se requieren programas de mantenimiento e inspecciones de material periódicos cuando se utiliza acero en aplicaciones de ácido sulfúrico.

Es posible utilizar acero al carbón en una aplicación con ácido sulfúrico, dado que el material forma una película protectora de sulfato de hierro, frenando el proceso de corrosión. 4 Sin embargo, además de la formación de sulfato de hierro, el proceso de corrosión forma gas de hidrógeno, que puede realmente "limpiar" el sulfato de hierro de la superficie de la tubería, dejándola vulnerable al ataque químico.

Durante períodos de flujo normal, el hidrógeno permanece disuelto en el fluido y no representa ningún problema. Aunque, durante los paros y arranques de operación, existe la formación y acumulación de hidrógeno tanto en codos de 90° como entre pequeños espacios en la soldadura, Cuando el proceso arranca de nuevo, el hidrógeno es empujado a lo largo de la superficie, arrastrando la capa protectora. Una vez que se elimina la capa, el acero será atacado fácilmente hasta que la capa de sulfato de hierro se haya regenerado.5

Una gran cantidad de materiales termoplásticos son recomendables en aplicaciones de ácido sulfúrico. Sin embargo, la presencia de SO3 formará grietas por tensión en el material de la tubería. Estas son normalmente pequeñas grietas longitudinales de una o dos pulgadas a través de la pared de la tubería.
Una solución que pasa la prueba de ácido

El copolímero de etileno y clorotrifluoroetileno (E-CTFE) es una solución probada para estos problemas. Este material ha demostrado ser exitoso y se utiliza en aplicaciones de ácido sulfúrico y trióxido de azufre.

Se justifica tanto económica como técnicamente el construir nuevos sistemas y mejorar los existentes con tuberías y válvulas hechas de E-CTFE. Dado que la disponibilidad de ácido sulfúrico al 93 % está siendo escasa en ocasiones, la tubería debe ser capaz de soportar todas las concentraciones de ácido del 93 al 98.9 %. Sería perjudicial para una planta el experimentar periodos de inactividad debido a problemas de disponibilidad de ácido.

Las tuberías de E-CTFE son generalmente más costosas que los sistemas de PVDF. Sin embargo, el ácido sulfúrico al 98 % es aproximadamente 20 % menos costoso que el ácido al 93 %, dependiendo del proveedor. Una planta típica que da servicio a 140,000 habitantes usa aproximadamente 1,600 galones de ácido al 93 % por día. El cambio a ácido al 98 % reducirá el consumo en aproximadamente un 4 %. Por lo tanto, en una planta típica se puede esperar un ahorro de más de $ 35,000 por año mediante el uso de tuberías de E-CTFE con una mayor concentración de ácido sulfúrico. La Tabla 1 muestra los resultados de un estudio de costos que ilustra aún más este punto.

Escuchar

Leer fonéticamente

Diccionario
TABLA 1: ESTUDIO DE COSTOS





Costo /

Tonelada

Galón /

Tonelada

Costo / Galón

Galones / Día

Galones / Año

Costo/ Año

Diferencia


Costo de H2SO4 al 93%

$42.00

130.7

$ 0.32

1,600

584,000

$187,666.41

$37,533.28

Costo de H2SO4 al 98%

$35.00

130.7

$ 0.27

1,536

560,640

$150,133.13

Los datos de costo pertenecen a un proveedor de ácido anónimo. El consumo pertenece a una planta de membranas anónima
Consideraciones en el Diseño e Instalación
Mientras que la selección del material adecuado de la tubería es fundamental para el buen funcionamiento de las plantas de tratamiento de agua, también es importante tener en cuenta el método de diseño e instalación de tuberías. Para obtener mejores resultados, el proveedor de sistemas de tuberías debe participar en estas recomendaciones.

Las normas gubernamentales y las medidas de protección requeridas pueden ayudar a determinar el diseño y la instalación. Las tuberías pueden ser de alto o bajo grado. Las tuberías de alto grado tienen una configuración de pared sencilla. Sin embargo, cuando se instale tubería subterránea, ésta debe ser de doble contención utilizando una configuración de doble pared para proteger los mantos freáticos. Esto es una norma de la EPA, según el código de la regulación Federal 40 CFR 280. En casas de máquinas desde donde el ácido sulfúrico se bombea a presiones más altas de 60 a 100 psi, es común que la tubería se coloque detrás de paredes plásticas protectoras por razones de seguridad.

Otras consideraciones en el diseño incluyen la determinación de los métodos más eficaces y eficientes para obtener objetivos específicos. En un pozo de inyección utilizado para dosificación de productos químicos, hay una serie de opciones para una inyección efectiva del ácido en el suministro principal de agua. Una recomendación es el uso de una plumilla de inyección, que permitirá inyectar la sustancia química en el centro de la tubería, proporcionando una mejor mezcla de ácido en el agua. La figura 2 muestra un dibujo de una plumilla de inyección. Durante los períodos de interrupción de la alimentación de ácido, el agua inundará la línea de inyección, creando una reacción exotérmica tan alta como de 180 ° a 200 ° F (82 ° a 93 ° C) en la tubería. Para reducir al mínimo el estrés térmico, se deben utilizar válvulas de retención para prevenir el retorno de agua.

Escuchar

Leer fonéticamente

Diccionario

Traducir cualquier sitio web



frame3
La Resistencia es Esencial
Al tomar la decisión final sobre qué material de tubería elegir para aplicaciones de dosificación química, es importante considerar un material que requiera poco mantenimiento, y más importante aún, que proporcione la resistencia química para todas las concentraciones de ácido que podrían utilizarse durante la vida útil del sistema. Los sistemas de tubería de E-CTFE ofrecen seguridad, confiabilidad y ahorros en costos en las instalaciones de tratamiento de aguas municipales. Su resistencia química al ácido sulfúrico y a la contaminación común de SO3 la hace una opción ideal para un material de tubería. Su resistencia química es superior a la de otros plásticos como PV, PP y PVDF. En comparación con la tubería de acero al carbón es prácticamente libre de mantenimiento, proporcionando servicio libre de problemas por al menos 10 años.
El E-CTFE ha sido instalado con éxito en muchas plantas de tratamiento de agua de ósmosis inversa en dónde se usa el ácido sulfúrico para la prevención de incrustación en las membranas. Los sistemas de E-CTFE, ahora son más comunes, cuentan con mayor disponibilidad, son confiables, fáciles de soldar, instalar y operar. •
Escuchar

Leer fonéticamente

Diccionario
1. A Fluorescent Technology to Ensure RO Antiscalant Performance

E.H. Kelle Zeiher, Ph.D. Ultra Purewater: September 2003, Volume 20. Number 7. Page 36.
2. A Fluorescent Technology to Ensure RO Antiscalant Performance

E.H. Kelle Zeiher, Ph.D. Ultra Purewater: September 2003, Volume 20. Number 7. Page 36.
3. Rehabilitation of Hydrogen Grooving in Sulfuric Acid Line

David A Davies, Sulfuric Acid Today. Spring/Summer 2003. Page 14
4. Rehabilitation of Hydrogen Grooving in Sulfuric Acid Line

David A Davies, Sulfuric Acid Today. Spring/Summer 2003. Page 14
5. Rehabilitation of Hydrogen Grooving in Sulfuric Acid Line

David A Davies, Sulfuric Acid Today. Spring/Summer 2003. Page 14
Scott Robichaud is the executive vice president at Asahi/America, Inc. Asahi/America is a long-term supplier and manufacturer of high purity wet process components.
For more information Contact:

Asahi/America, Inc.

35 Green Street, Malden. MA 02148 USA

(781) 321-5409. (800) 343-3618, fax (781) 321-442

E-mail: asahi@asahi-america.com, www.asahi-america.com.

The iapd magazine December 2003 / January 2004


similar:

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconMejoramiento planta de tratamiento de aguas servidas, copiapo –aguas chañar s. A.”

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconVisita a la plan de tratamiento de tratamiento de aguas residuales de Totorilla

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconTratamiento de Aguas Residuales

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconTratamiento de aguas residuales

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconTratamiento de las aguas residuales

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconExperto en Tratamiento de Aguas, Suelos, Atmósfera

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconExperto en Tratamiento de Aguas y Contaminación de Suelos

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconGestion y tratamiento de las aguas residuales en el peru

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconFormulario Plantas de tratamiento aguas residuales o de desalinización

Aplicaciones en Tratamiento de Aguas que superan pruebas de ácido iconEnsayos con ozono De "Analisis de Aguas y Enasayos de Tratamiento"


Medicina



Todos los derechos reservados. Copyright © 2015
contactos
med.se-todo.com