Uso del CO2 como agente desincrustante
En función de la naturaleza del agua de captación o las características del agua residual, la acumulación de sales minerales en las distintas líneas de flujo de las diferentes industrias o EDAR, provoca graves problemas de incrustaciones en pozos, orificios, revestidores, tuberías de producción, valvulería, bombas…, y en consecuencia, un reducción importante de la productividad, elevando los costes de operación y mantenimiento.
El CO2, como se ha indicado anteriormente en Uso del CO2 como agente neutralizante en sustitución de ácidos fuertes minerales (HCl, H2SO4), reacciona con el agua formando ácido carbónico descendiendo el valor del pH del agua y aumentando el contenido de CO2 libre en el agua; al reducirse el pH, la concentración de bicarbonatos también se reduce eliminado las incrustaciones existentes en las tuberías hasta alcanzar la cantidad de CO2 en equilibrio en el que no existe ni incrustación ni corrosión.
Imagen 1. Tubería con incrustaciones antes y después de la dosificación de CO2
FORMACIÓN Y CONTROL DE AGUAS INCRUSTANTES
Como hemos comentado, la precipitación de minerales presentes en el agua de captación-formación o bien en el vertido producido por en las diferentes actividades industriales (destacar la industria granitera por la alta concentración de cal en el proceso) produce incrustaciones en todas las líneas de proceso productivo y de depuración, obstruyendo, (en el caso de las tuberías más del 40% sobre el área de influencia de la tubería), o reduciendo la vida útil de las mismas y ocasionando altos costes económicos de mantenimiento y graves consecuencias en la producción. La insolubilidad del carbonato cálcico formado en el agua hace que se cristalice y se deposite en ellos.
Las consecuencias son:
- Reducción de los diámetros interiores de las tuberías (pérdida de presión y de caudal)
- Bloqueo de las válvulas, y pérdida de hermeticidad en los grifos.
- Reducción vida útil sistemas de bombeo
- Paradas puntuales de diferentes procesos en fábrica
- Obstrucción de los grifos y teléfonos de duchas.
- Manchas en los saneamientos y red de distribución.
- Depósitos de cal en los condensadores.
- Incremento de las averías en las redes de conducción.
Para determinar el carácter agresivo o incrustante del agua normalmente se tiene en cuenta los diversos equilibrios en el agua del ácido carbónico, la relación bicarbonatos-carbonatos, el pH, temperatura, concentración de calcio y salinidad total; existen varios índices que engloban o ponderan estos factores obteniendo unos rangos de valor para poder definir el carácter de esa agua; normalmente el comúnmente utilizado es el Índice de Langelier que relaciona el pH real con el pH de saturación en función de la naturaleza y la previa caracterización del agua (ver figura 2).
Figura 1. Carácter agresivo o incrustante del agua según Índice de Langelier
INFLUENCIA DEL CO2 EN ESTE TIPO DE AGUAS
En términos generales, los problemas de corrosión o incrustación de las aguas se deben principalmente a la concentración de anhídrido carbónico libre (CO2), aunque también pueden intervenir otros elementos como la dureza, el oxígeno disuelto, alcalinidad, ácidos húmicos, ácido sulfhídrico, sales y microorganismos. Para evitar el contacto del agua y reducir las posibilidades de corrosión es importante que los materiales mantengan una película de carbonato de calcio (CaCO3), esto se logra mediante la estabilización química del agua la cual consiste en ajustar el pH, la concentración de dióxido de carbono libre, o la concentración de carbonatos (CaCO3) del agua a su equilibrio de saturación de Ca(HCO3)2. Dado que un agua estabilizada no disuelve ni precipita CaCO3, no elimina las incrustaciones de CaCO3 que pueden proteger a las tuberías contra la corrosión, ni precipitan depósitos de CaCO3 que pueden obstruirlas.
Las aguas pueden contener diferentes cantidades de CO2 libre, el cual influye en el comportamiento del carbonato de calcio contenido en tales aguas. Se dice que el CO2 de equilibrio es la cantidad de dióxido de carbono que debe estar presente en el agua para mantener en solución al bicarbonato que se encuentra en dicha agua. Si existe CO2 en exceso, éste ataca al CaCO3 para aumentar la concentración del bicarbonato y mantener el equilibrio; por otro lado, si hay deficiencia de CO2, el CaCO3 se precipita para disminuir la concentración de bicarbonato, aumentando así el CO2 y restableciendo el equilibrio (ver figura 2).
Figura 2. Gráfica de equilibrio
Si el CO2 libre es mayor que el CO2 de equilibrio, existe exceso de CO2, por lo que se considera que el agua es agresiva. Si el CO2 libre es igual al de equilibrio, el agua está en equilibrio. Sin embargo, cuando el CO2 libre es menor que el de equilibrio, existe deficiencia en el CO2 de equilibrio, y se dice que el agua es incrustante.
Cuando el CO2 se disuelve en el agua, reacciona con ella para formar ácido carbónico, el cual se disocia en iones hidrógeno y el ion bicarbonato, siguiendo la reacción:
Figura 3. Reacción de disociación del CO2 en el agua
Realizando un ajuste y control de la dosificación de CO2 gracias al sistema de monitorización AQSCAN® en función del pH de entrada y el Índice de Langelier conseguimos evitar la precipitación de carbonatos, favoreciendo la formación de ácido carbónico y eliminado progresivamente los cristales de carbonato cálcico causantes de las incrustaciones a la vez que se evita la formación de nuevas incrustaciones en la línea de flujo, reduciendo los costes económicos de mantenimiento y evitando posibles paradas parciales de producción.
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