Puede haber varios sistemas de enfriamiento de bucle cerrado en su planta de energía. Las posibilidades son buenas que enfríen o controlen la temperatura en algunos componentes muy críticos. Los dos que tienen más probabilidades de existir son el llamado sistema de agua de enfriamiento de cojinetes (que se ocupa de más que solo los rodamientos) y el sistema de enfriamiento del estator, para aquellas plantas que tienen un estator refrigerado por agua. Los sistemas de enfriamiento de bucle cerrado también se pueden encontrar en los enfriadores de aire en las tomas de las turbinas de combustión.

Por su propia naturaleza, cuando un sistema de bucle cerrado permanece cerrado y funciona correctamente durante un período prolongado de tiempo, a menudo se olvida, o al menos descuidada. Los pequeños cambios en la química o los caudales y las presiones diferenciales en todo el sistema no se pueden notar. Sin embargo, una vez que los procesos de corrosión se afianzan en estos sistemas, puede ser muy difícil corregirlos. Mientras tanto, los equipos de datos críticos pueden dañarse hasta el punto en que afecta la capacidad de la planta para operar. Comenzamos con algunos principios y prácticas generales para los sistemas de agua de enfriamiento de bucle cerrado antes de mirar el sistema de agua de enfriamiento del estator, que es Un caso especial.

Entendiendo los sistemas de enfriamiento de bucle cerrado

La mayoría de las plantas de energía que utilizan enfriamiento de agua de bucle cerrado para sistemas mecánicos (en lugar de para el ciclo de vapor) tienen varios subsistemas. El sistema de agua de refrigeración por cojinetes generalmente proporciona enfriamiento para cojinetes y sellos críticos de la bomba, enfriadores de hidrógeno para el generador, aceite lubricante y enfriadores de compresores de aire. Otros sistemas de enfriamiento de bucle cerrado pueden incluir sistemas de agua enfriada para enfriadores de aire utilizados en la entrada de aire a las turbinas de gas en una planta de energía de ciclo combinadas y el panel de muestra de química.

Un sistema de enfriamiento de bucle cerrado puede intercambiar calor con el sistema de agua de enfriamiento principal en los intercambiadores de calor de tubo y cáscara convencionales o intercambiadores de calor de placa y marco. Los sistemas de agua refrigerada (enfriadores de aire) intercambian calor con el compresor, lo que a su vez utiliza una torre de enfriamiento para lanzar el calor en el entorno.

En general, se usa agua desmineralizada para maquillaje de agua de enfriamiento de bucle cerrado, pero se requieren tratamientos químicos para prevenir la corrosión y, en algunos sistemas, congelarse. Más comúnmente, la tubería en un sistema de bucle cerrado es de acero al carbono. Las superficies de intercambio de calor, como los conjuntos de enfriadores de aire, pueden ser de cobre o incluso aluminio. Los intercambiadores de calor de placa y marco a menudo están hechos de placas de acero inoxidable. El cuidado y el mantenimiento de estos sistemas requiere que preste atención a todos los metales.

En un sistema de bucle cerrado, la picadura de oxígeno es el tipo más común de corrosión (Figura 1). Los síntomas de las picaduras de oxígeno pueden ser agua oxidada o un mantenimiento recurrente en los rodamientos debido a la abrasión causada por los productos de corrosión contra las superficies de sellado.

1. Oxígeno picando en un sistema de agua de enfriamiento de bucle cerrado. Cortesía: M&M ingeniería

Para que ocurra las picones de oxígeno, primero debe haber un depósito que cubra una parte de la superficie metálica, creando un diferencial entre el contenido de oxígeno debajo del depósito y el contenido de oxígeno en el agua a granel. El área deficiente en el oxígeno debajo del depósito se convierte en el ánodo, y el área alrededor del depósito que está expuesta al agua a granel se convierte en el cátodo. Esta configuración de "cátodo grande, poca ánodo" causa picaduras concentradas y aceleradas en un área confinada, produciendo fugas de orificio.

Si se permite que las bacterias se propaguen dentro del sistema de bucle cerrado, pueden crear un depósito de "vida". Los subproductos de la respiración bacteriana son a menudo ácidos, y la respiración también consume oxígeno, lo que hace que la base de la biopelícula sea propicia para la corrosión del metal base. Esto fomenta aún más algunos tipos de bacterias, ya que usan el metal oxidado en su metabolismo.

Tratamientos químicos para enfriamiento de agua de bucle cerrado

Cuando un sistema de enfriamiento de bucle cerrado no tiene una pérdida de agua, sin pérdida de agua, el tratamiento químico que se aplica puede durar semanas o meses antes de que sean actualizadas. Esto puede llevar a la complacencia. Por otro lado, los sistemas de enfriamiento de bucle cerrado que tienen fugas, y que tienen una pérdida significativa de agua, pueden ser casi imposibles (ya veces muy costosos) para mantener en los niveles de tratamiento adecuados. Los niveles inapropiados de tratamiento siempre llevarán a la corrosión de estos sistemas.

A continuación, le indicamos las pocas opciones que puede usar con éxito para tratar los sistemas de enfriamiento de bucle cerrado, como el sistema de agua de enfriamiento del cojinete o el sistema de enfriadores de aire cerrado. En general, encuentra un programa de tratamiento que funciona bien para los diversos metales en su sistema y los requisitos del sistema (por ejemplo, determine si necesita protección de congelación) y luego se pegue con él.

Independientemente de cuál de los tres tratamientos químicos que elija, es probable que también contengan tampones de pH (los boratos cáusticos y de sodio son comunes) para mantener un pH alcalino, que es propicio para minimizar la corrosión en acero al carbono. Si hay cobre en el sistema de bucle cerrado, se puede agregar un azolo al tratamiento para mantener una capa química protectora en la parte superior de las superficies de metal de cobre expuestas.

Nitrito de sodio. El nitrito de sodio ha estado en uso durante muchos años para evitar la corrosión en una amplia variedad de sistemas de bucle cerrado. El nitrito es un oxidante y esencialmente detiene la corrosión por "corroer" de todo uniformemente. Esto parece contraintuitivo, pero cuando todo se convierte en el cátodo y no hay ánodo, la corrosión se detiene.

Un suministro constante de nitrito en el sistema garantiza que cualquier punto desnudo que se cree rápidamente se pase. Sin embargo, si no hay un nitrito insuficiente en el bucle de agua enfriada, se puede formar un ánodo en la tubería, y nuevamente tenemos el gran cátodo / pequeña célula de corrosión de ánodo. Las directrices generales para los tratamientos basados ​​en nitritos son por un mínimo de 700 ppm de nitrito.

Los nitritos son utilizados por algunas bacterias como fuente de energía. Si el sistema de bucle cerrado se contamina con estas bacterias, el nivel de nitrito puede disminuir rápidamente. Las bacterias también generan biopelículas, que crean depósitos que producen áreas que son ánodos para el resto de la tubería. Agregar más nitrito solo acelera aún más la reproducción de las bacterias, lo que empeora el problema. Los sistemas que usan el nitrito deben probarse regularmente para la presencia de bacterias. En algunos sistemas, los biocidas no oxidantes, como el glutaraldehído o la isotiazolina se agregan al tratamiento para prevenir el crecimiento bacteriano.

MOLYBDATE DE SODIO. El molibdato de sodio generalmente se clasifica como un inhibidor oxidante anódico. El molibdate funciona con el oxígeno disuelto en el agua para formar un complejo ferrricmolybdate protector en el acero.

Los niveles de tratamiento de molibdato pueden estar en cualquier lugar entre 200 ppm y 800 ppm como molibdate. Los sistemas de bucle cerrado que usan el maquillaje de agua desmineralizado tenderían a estar en el extremo inferior de este rango. Desafortunadamente, la oferta mundial de Molybdate Metal tiende a concentrarse en áreas de disturbios políticos históricos, y a lo largo de los años, los precios de Molybdate han variado dramáticamente. Esa variabilidad de precios puede hacer que el tratamiento de molibdato sea competitivo con nitrito, o mucho más caro.

Irónicamente, en sistemas de bucle cerrado que son muy ajustados, los niveles de oxígeno disueltos pueden disminuir, y así minimizar la efectividad de un tratamiento de molibdato (que requiere oxígeno disuelto para formar una capa pasiva). Los expertos recomiendan un mínimo de 1 ppm de oxígeno disuelto en sistemas tratados con molibdato.

Tratamientos polímeros. Los tratamientos polímeros se han utilizado durante muchos años para prevenir las acumulaciones de productos de escala y corrosión en torres de enfriamiento abierto. También se venden polímeros similares para su uso en sistemas de bucle cerrado. Parece que el polímero actúa como un dispersante para cualquier producto o escala de corrosión que pueda formarse, por lo que evita la corrosión manteniendo la superficie limpia y asegurando que cualquier oxígeno disuelto en el agua ataca de manera uniforme. Esto produce un bajo nivel general, pero general de corrosión.

Una de las ventajas de este tratamiento es que se cree que es muy benigno, aunque siempre que el sistema de bucle cerrado permanezca cerrado, no debe haber un impacto en el medio ambiente.

Monitoreo de agua de enfriamiento de bucle cerrado

La clave para mantener su funcionamiento del sistema de bucle cerrado adecuadamente es el monitoreo regular. Cualquiera que sea el agente activo en su tratamiento (nitrito, molibdato o polímero), la concentración debe ser monitoreada regularmente. En general, las pruebas semanales son suficientes a menos que los niveles del tratamiento se estén cayendo. (No sabrá que si no está monitoreando regularmente). Debido a que el tratamiento de acero al carbono y la corrosión del cobre se mezclan típicamente en un producto, los niveles bajos de tratamiento pueden afectar más que solo la tubería de acero al carbono.

El pH del agua también debe ser probado regularmente. Teniendo en cuenta la cantidad de tampón de pH en tratamiento químico, el pH del agua debe ser sólido de roca. Las caídas en el pH pueden indicar la contaminación bacteriana, particularmente con los tratamientos basados ​​en nitritos. Otra cosa que puede eliminar el pH es fugas en el sistema, que trae un maquillaje de agua desmineralizada fresca.

Estar en busca de otros signos de contaminación bacteriana, como un crecimiento viscoso en cualquier plano de visión o indicadores de flujo, o olores sépticos cuando se recopila la muestra. Los intercambiadores de calor de placa y marco tienen una superficie muy grande y un pequeño espaciado para el intercambio de calor entre las placas. La contaminación bacteriana no solo puede afectar seriamente la transferencia de calor, sino que también puede causar fugas de orígenes en las placas de acero inoxidable. Dependiendo de la presión del sistema cerrado en comparación con el sistema de bucle abierto en este punto, el agua de enfriamiento del cojinete puede filtrarse, o el agua de enfriamiento abierto puede filtrarse.

Recuerde que es mucho más fácil evitar la contaminación bacteriana de lo que es tratar de recuperarse de un sistema que está severamente contaminado.

Sistemas de agua de enfriamiento del estator

El sistema de agua de enfriamiento del estator es un bucle cerrado muy especial por un par de razones. Primero, protege a una de las piezas de equipo más críticas: el generador. Solo hay un metal de preocupación en este sistema: cobre. Y este sistema debe permanecer muy limpio, incluso prístino. Las pequeñas temperaturas aumentan en las barras de enfriamiento del estator pueden restringir la carga o incluso apagar el generador. Por lo tanto, este sistema requiere una comprensión especial, atención y monitoreo.

■ Un tanque de cabeza que contiene el agua desionizada que proporciona succión a las bombas.

■ bombas circulantes

■ Intercambiador de calor

■ Filtros (filtros de cartucho, filtros de malla o ambos)

■ Dealizador de cama mixta

■ Monitoreo de flujo, temperatura, conductividad, oxígeno disuelto y, en algunos casos, pH

A menudo, hay dos recipientes de Deionizer y dos conjuntos de filtros para permitir que uno sea válido para reemplazar el cartucho del filtro o para reemplazar las resinas de la cama mixta.

El bucle de enfriamiento elimina el calor de las barras del estator y la transmite a través de los intercambiadores de calor. El agua pasa continuamente a través de un pulidor de cama mixta que elimina los contaminantes iónicos solubles que entran en el agua. Estas impurezas son generalmente dióxido de carbono disuelto y productos de corrosión de cobre ionizados (disueltos disueltos).

Las resinas de intercambio iónico también pueden atrapar partículas finas de óxidos de cobre, aunque esto está mejor realizado por los filtros del cartucho. La resina de intercambio iónico puede agotarse con el tiempo (como se indica al aumentar la conductividad). Pero es más común para la presión diferencial a través del lecho de resina (causado por la recolección de productos de corrosión en las resinas) para requerir que las resinas sean reemplazadas.