Adiestramiento Basico sobre Sistemas de Enfriamiento Compañia de Electricidad San Pedro de Macoris 16 de Diciembre del 2009

El agua tiene unas propiedades bien especiales Se atrae a si misma Puede disolver cualquier sustancia en la tierra o en la atmosfera Posee una capacidad calorica inusual Water does dissolve all substances…it is just a matter of time.

Reaccionan unos con otros y forman sales Los Cationes y los Aniones al combinarse se hacen insolubles Conducen curriente eléctrica Reaccionan con metales y causan corrosión Corrosion is defined as: The destructive attack of a metal by chemical or electrochemical reaction with its environment.

Iones Especiales pH Hidrógeno, H+ Hidróxido, OH- Alcalinidad Bicarbonato, HCO3- Carbonato, CO3--

Relación de la Alcalinidad Alcalinidad P = OH- + ½ CO3-- Titulación hasta pH de 8.3 (fenolftaleina) Alcalinidad M = HCO3- + CO3-- + OH- Conocida como Alcalinidad Total Titulación hasta pH de 4.3 (anaranjado de metilo) Refer to Attachment #3 for further explanation of all the Alkalinity Relationships. Alkalinity is defined as the ability of a natural water to neutralize acid.

pH vs Alcalinidad M This chart illustrates the pH-buffering mechanism of alkalinity. Much of the added acid (or caustic) is consumed as the carbonate/bicarbonate or bicarbonate/carbonic acid ratio is shifted.

Conductividad Es el Inverso de la Resistencia (µmhos] Mide la concentración de iones en una solución General Rule: TDS = (0.7)(Conductivity)---0.7 represents an average empirical value.

Indice de Saturación de Langelier LSI (Solubilidad del Carbonato de Calcio) pH Calcio Alcalinidad-M Conductividad Temperatura LSI = pH - pHs donde pHs es el pH al cual el agua esta saturada en Carbonato de Calcio Refer to Attachment #4 for specific equations used to determine pHs.

Indice de Saturación de Langelier

LSI (Referencia) LSI Condición +3.0 Deposición Severa Extrema 0.0 Agua Estable -0.5 No Deposición; Tendencia Ligera a Disolver Depósitos -2.0 No Deposición; Tendencia Moderada a Disolver Depósitos -3.0 No Deposición; Tendencia Fuerte a Disolver Depósitos Self-Explanatory slide.

Normal: Aumenta con Temp. Sal de Mesa (NaCl) Azúcar Tipos de Solubilidad Normal: Aumenta con Temp. Sal de Mesa (NaCl) Azúcar Retrograda: Disminuye con Temp. Carbonato de Calcio Fosfato de Calcio Self-Explanatory slide.

LSI = +2.5 This chart illustrates the retrograde solubility of Calcium Carbonate.

Que nos dice? Las características del agua De MU(reposición) y ciclada Ciclos Actuales vs. Teóricos Tiene el tratamiento? Es suficiente? Existe corrosión o deposición? Remember to use several characteristic relationships to determine actual cycles of concentration.

Reposición y Agua de Torre Organic Phosphate: TP-TIP=8-8=0 (or 4-4=0). Ask class how it is determined from this water analysis. TP - TIP = Organic Phosphate

Ciclos Expressing Cycles of Concentration: Hydraulic: MU (gpm) / BD (gpm) --- most accurate Theoretical: BD (conc) / MU (conc) BD Ca / MU Ca BD Cl / MU Cl BD Cond / MU Cond Gaseous chlorine-drives alk down; Sulfuric acid causes sufur to go up; adding chlorine causes Cl ion conc to go up.

Posibles Signos de Corrosión Hierro (Fe) Mayor o por encima del agua ciclada Cobre (Cu) > 0.2 ppm Aluminio (Al) Verifique Agua de Reposición 1 ppm Fe in tower with no Fe in MU Fe in MU and at cycles or greater in tower Fe in MU but not in cycled water

Posibles Signos de Deposición Ciclos de Ca < Cl o Conductividad Ciclos de Mg < Cl o Conductividad Ciclos de SiO2 < Cl o Conductividad LSI >2.5 y Temperatura > 115o LSI >3.0 y Temperatura < 115o Hardness or silica ions are less due their dropping out of solution and combining to form Calcium Carbonate, Mag-Silicate or Cal-Mag-Silicate.

Ciclos Limitantes LSI MgSiO2 CaMgSiO2 (pH > 8.8) SiO2 > 200 PPM (Reactiva) Conductividad Cloruros - SS, Cu, Al Silica—Reactive, Collodial, Suspended---Colloidal and susp are insoluble—not as much a deposition concern as reactive. Woodlands Samples—Run sample thru .22 micron filter and send filtrate in—this will be reported as “total” but will be in reality—reactive.

Componentes del Tratamiento Químico Inhibidores de Corrosión Ortho-PO4 (Mild Steel) Zinc (Mild Steel) Azoles (Metales amarillos - Cobre y Bronce) Inhibidores de Deposición Fosfonato (Carbonato de Calcio) Polímeros (Carbonato de Calcio, Fosfato de Calcio, Hierro, TSS) Control Biológico Oxidantes (Todo MB) No- Oxidantes (Específico) Keep in mind that if Molybdate is used as a true open system inhibitor, 30-50 ppm as MoO4 is required. (not economical). Silica-inhibition mechanism is adsorption.---protects aluminum, steel, copper---long set-up times needed for protective film formation. Need 30 ppm over that silica which is naturally occurring in the cooling water.

Componentes del Tratamiento Químico Inhibidores de Corrosión Molibdato MoO4 (Mo X 1.67) (Mild Steel) Nitrito (Mild Steel) Azoles (Metales amarillos - Cobre y Bronce) Inhibidores de Deposición Tipicamente no son necesarios Control Biológico No- Oxidantes (Específico) Phosphonate is used in the organic series of CorrShield products. These products should only be used in new systems or those freshly cleaned via Ferroquest. Iron and suspended solids adsorb the phosphonate inventory.

Análisis de Depósitos Self-Explanatory slide.

Análisis de Depósitos Naturaleza del Depósito orgánico/inorgánico Composición del Depósito Análisis de elementos Compuestos Teóricos Self-Explanatory slide.

Determinación Teórica de la Composición de un Depósito Go to Cooling Page on WebAtlas—Custom Links Technical LibraryTheoretical Deposit Analysis.

Trivia LOI = peso seco – peso de ceizas El LOI no incluye agua! El Análisis nos da el peso de las especies oxidadas P2O5, CaO, MgO etc..... Composición Hipotética Basada en la solubilidad relativa, cinética, etc... Los compuestos se deducen Self-Explanatory slide.

Indices de Corrosión Reacción Electroquímica Los Indices de Corrosión generalmente aumentan cuando: La temperatura aumenta El pH baja La Alcalinidad baja La Conductividad aumenta El LSI baja Self-Explanatory Slide.

Estándares de la Industria Indices de Corrosión Estándares de la Industria Mild Steel < 3 mpy Cobre < 0.2 mpy Aluminio < 1 mpy Stainless Steel < 1 mpy

La calve para un Tratamiento químico exitoso “Añada la cantidad correcta del químico correcto en el lugar correcto del sistema”

Inyección del Inhibidor Adición Controlada En un area de alta turbulencia Lejos de la inyeccion del biocida y el ácido Mejor cuando se añade puro No mezcle los químicos No diluya Lejos de los sensores del controlador Most inhibitors have very basic pH values. 3-digit products contain chelant which allow the product to be cut (diluted) without risking product stability.

Inyección del Biocida Añada en “shots” Lejos del inhibidor verifique si hay lineas en comun No mezcle con surfactantes Verifique los materiales de construción Seguridad al utilizarlos Biocide Concerns: -Effect of oxidizers on organic inhibitors ( azoles and phosphonates) HEDP reverts to ortho; TTA-caramel odor and non-effective Cu corr. Inh. NaBr dilution when using bleach (ensure soft water is used to prevent precipitation at elevated bleach pH) Non-Ox: pH hydrolysis at high pH values (these actives still kill, just don’t persist—compensate with higher and more frequent dosing if pH cannot be lowered).

En Resumen Ciclo Hydrológico Propiedades del Agua pH y Alcalinidad Indice de Saturación de Langelier Análiticas Expresiones Análisis de Agua/ Análisis de Depósitos Monitoreo de Corrosión Depositción Inyección de Quínicos Say no more than this list.

* Trademark of the General Electric Company and may be registered in one or more countries.

Sistemas de Enfriamiento Diseño y Operación

Diseño de Sistemas de Enfriamiento Tipos de Sistemas Torres de Enfriamiento Terminos y Balances Componentes

Objectivo... Remover Calor (BTU’s)

Agua y Transferencia de Calor Dos Mecanismos: Cambio en Temperatura Cp = 1 BTU/lb oF Q = m x Cp x (Th -Tc) Evaporación LH = 1,000 BTU/lb Q = Evap x LH

Sistemas de un Paso Suplido de Agua Fria Calentamiento en el Proceso Descarga de Agua de Enfriamiento

Sistema de Recirculación Cerrada Hacia la Torre de Enfriamiento Calentamiento en el Proceso Heat Exchanger Reposición De la Torre de Enfriamiento Surge Tank

Sistema de Recirculación Abierta Evaporación Descarga Torre Calentamiento en el Proceso Reposición Bomba Recirculación

Sistema de Recirculación Abierta Factores que Influyen en se Eficiencia: Flujo de agua Flujo de aire Distribución agua/aire (L/G) Condiciones Ambientales (Humedad Relativa) Percentge de Capacidad que usa la Torre

Tipos de Torres de Enfriamiento Corriente de Aire Mecánica Corriente de Aire Natural

Corriente Natural Aire Caliente Agua Agua Aire del Aire del Ambiente

Corriente Natural

Corriente Mecánica Corriente Inducida – Flujo Cruzado Aire Caliente Agua Agua Aire Aire

Torre de Flujo Cruzado

Corriente Inducida - Flujo Contracorriente Corriente Mecánica Corriente Inducida - Flujo Contracorriente Aire Caliente Agua Aire Aire

Torre de Flujo a Contracorriente

Top 10! Terminología Reposicion Recirculación Rango Carga Calórica Bulbo Mojado Top 10! Carga Calórica Acercamiento Ciclos de Concentración Descarga Bulbo Seco Evaporación

Evaporación

“Acercamiento” vs. “Rango” Agua Caliente de Torre TR Rango (TR-TS) Agua Fria de Torre TS Acercamiento (TS-TWB) Temperatura Bulbo Mojado TWB

Sistema de Recirculación Abierta Evaporación Descarga RH Tdb Retorno Twb Carga Calórica = Suma de Q’s TR Suplido Reposición TS Bombas Recirculacion

Balances Entrando - Saliendo = Acumulado Energía (Calor) Qin = Qout Masa (Agua y sus Componentes) Reposición = Evaporación + Descarga Términos Convencionales : gal/min (gpm) o litros/hr

Nomenclatura Carga Calórica (Q) (BTU/hr) o J/s Evaporación (E) Calor Latente (LH) Descarga (BD) Reposición (MU) Recirculación (RR) Ciclos de Concentración (C) (BTU/hr) o J/s (gpm) o Lt/hr (BTU/lb) o J/Lb ------

Energía Balances de Calor QR = RR * Cp * (TR - TS) QA = E * LH QA = QR * f E RH T1 T2 TR Tdb Twb RR TS

Factor de Evaporación (f) 1.1 20% RH RH – Humedad Relativa 40% RH 1.0 60% RH 80% RH 0.9 100% RH Factor de Evaporación 0.8 0.7 0.6 0.5 20 30 40 50 60 70 80 (°F) Temperatura Bulbo Mojado

Balance de Masa BD E TR RR TS MU E = [RR * (TR - TS) * f]/1,000 BD = E/(C - 1) MU = BD + E C = MU/BD (medibles) C = [X]BD/[X]MU BD E TR RR TS MU

Efecto de Ciclos en MU & BD RR = 10,000 gpm T = 20°F E = 180 gpm GPM Ciclos

Torres de Enfriamiento - Componentes Abanicos Flujo de Aire Area de Distribución Paredes Externas Empaque y Soportes Flujo de Aire Flujo de Aire “Louvers” Eliminadores de Salpicaduras

Componentes de Eficiencia Distribución de Aire (L/G) Flujo de Aire Sistema de Distribución de Agua Empaque de la Torre “Salpicado” “Filmico”

Abanicos

Tope – Flujo Cruzado

Distribución – Flujo Cruzado

Distribución – Flujo Contracorriente

Empaque Salpicado

Empaque Filmico

Sistemas de Enfriamiento Diseño y Operación Resumen: Transferencia de Agua y Calor Entranda - Salida = Acumulación Eficiencia Optima (L/G) Contacto“Intimo” Distribución y Empaque

Problemas asociados a la Operacion de Torres de Enfriamiento

CORROSION DEPOSICION CRECIMIENTO ORGANICO

Corrosion – Teoria y Control

Factores Necesarios Anodo Catodo Electrolito Flujo de Electrones

DIFERENCIA DE POTENTIAL Celda de Corrosion AGUA (ELECTROLITO) O2 Fe2+ OH- Fe(OH)3 FERRICO H2O e- DIFERENCIA DE POTENTIAL Fe(OH)2 FERROSO FLUJO DE ELECTRONES ANODO (-) CATODO (+) CARBON STEEL The classic corrosion cell (shown here) requires electrolyte, Anode, Cathode and electron flow for corrosion to occur. An electrical potential exists between the anode and cathode At the anode, iron losses electrons and becomes a ferrous iron ion The electrons flow from the anode to the cathode At the cathode, oxygen diffuses from the electrolyte and combines with the water and free electrons to produce hydroxide ions. The ferrous iron ions from the anode and the hydroxide ions from the cathode combine at the anode and produce ferrous hydroxide. A further reaction occurs at the anode as diffused oxygen and water combine with the ferrous hydroxide to form ferric hydroxide. Note that the production of the hydroxide ion creates a localized high pH at the cathode of approximately 1 to 2 pH units above the bulk water pH. REACCION ANODICA OXIDACION QUIMICA REACCION CATODICA REDUCCION QUIMICA o ++ - - - Fe Fe + 2e 1/2O2 + H2O + 2e 2OH

Tipos de Corrosion Uniforme Localizada Macroscopic Microscopic Microbiological Erosion

Corrosion Uniforme Menos Dañina Cambio Continuo de Zonas Catodicas y Anodica Perdida Pareja de Metal Tarda mucho tiempo antes de que ocurran Fallas

Localized Corrosion Muy Dañina Poca perdida de Metal Tarda mucho tiempo antes de que ocurran Fallas Puede ser: Macroscopica Microscopica Microbiologica Erosional

Corrosion Macroscopica Corrosion Galvanica Celda de Concentration Picadura Percolacion

Corrosion Galvanica Electrolito Tornillo de Bronce Aluminio ( Catodo ) Electrolito Aluminio ( Anodo ) Zonas Corroidas

Corrosion Galvanica Tubo de Acero Inoxidable “Mild Steel Tube Sheet”

Aleaciones de Cobre Niquel “Acero Inoxidable” (Pasivado) Series Galvanicas Anodica - Mas Facil De Corroer Magnesio Cinc Alumino Acero “Mild Steel” “Cast Iron” “Brass” Cobrer Bronce Aleaciones de Cobre Niquel Titanio “Acero Inoxidable” (Pasivado) Grafito Catodica - Mas Facil de Protejer

Anodos de Sacrificio

Celda de Concentracion OH- O2 O2 OH- M+ Cl- M+ M+ O2 M+ O2 Cl- Cl- O2 Cl- M+ Cl- M+ M+ OH- OH- OH- O H- e-

Picadura Agua Hierro Tuberculo Lamina Protectora Formacion de Picadura en la Zona anodica Hierro

Picadura O2 O2 O2 Cl- O2 Cl- O2 O2 O2 Cl- Cl- OH- OH- OH- OH- Cl- M+ e- M+ e- e- e- e- e-

Picadura

Picadura

Percolacion “Leaching” Corrosion Causada por la Perdida Selectiva de un elemento de una aleacion metalica Ejemplos: Decincnificacion- Remocion de Cinc en aliaciones de “Brass” Grafiinitizacion- Remocion de Fe en “Cast Iron” Dealuminificacion- Remocion de Al en aliaciones de “Aluminum Brass”

Decincnificacion Cupon de “Admiralty” Decincinificacion

Corrosion Microscopica Intergranular Transgranular “Stress Corrosion Cracking”

“Stress Corrosion Cracking” Residual o Inducida Ambiente Corrosivo Intergranular o Transgranular

“Stress Corrosion Cracking” Metalurgia Ambiente Tipo de Fractura Cl- Intergranular Al-Mg Intergranular Brass NH4+ Intergranular Acero NH3- , OH- Transgranular Serie 300 SS Cl- , OH- Mercurio, Acido Intergranular y MONEL Aliacion 400 Cromico, Acido Transgranular Hidroflorico (Vapores) Aliacion INCONEL 600 Caustica Intergranular Niquel 200 and 201 Mercurio, Metales Intergranular Derretidos

“Stress Corrosion Cracking”

Otras Clases de Corrosion Corrosion por Erosion Corrosion Inducida Microbiologica

Corrosion por Erosion

Corrosion Microbiologica Poblacion microbiana que ataca el metal: Bacterias Sulfato Reductoras Bacterias Sulfurosas Bacterias Hierro - Manganeso Formadores de lamina: Bacteria, Fungi, Algae

MIC – Corrosion Inducida por micro-organismos Deposición física Productos corrosivos Reacciones depolarizantes Localizada “productos de corrosión” Feo Fe+2 + 2e-

MIC – Corrosion Inducida por micro-organismos

MIC – Corrosion Inducida por micro-organismos

Factores que Afectan la Corrosion pH Conductividad Oxigeno Temperatura

Efecto del pH Razon de Corrosion 4 10 pH

Efecto de la Conductividad Razon de Corrosion Solidos Disueltos (Conductividad)

Efecto del Oxigeno y Temperatura Razon de Corrosion 48 F PPM de Oxigeno

Clases de Inhibidores Filmicos Anodico Catodico Lamina por Adsorcion

Inhibidores de Corrosion AGUA (ELECTROLITO) INHIBIDORES ANODICOS INHIBIDORES CATODICOS = O O 2 Fe(OH)3 ++ - O Fe OH 2 FLOJO DE ELECTRONES Fe(OH)2 ANODE CATOD0 ANODO

Inhibicion Anodica

Orto-Fosfato Predomina en la Inhibicion Anodica Promueve la formacion de una capa protectora de oxido de hierro (magnetita) Requiere de Calcio para lograr la pasivacion Trabaja en pH Neutrales y Alcalinos

Inhibicion Catodica

Polifosfatos Promueve la proteccion Catodica Revierte a Orto-phosphate Rango de pH Neutral a Alcalino

Fosfatos Organicos (Fosfonatos) Inhibidores Anodicos y Catodicos Usualmente usado con otros Inhibidores Used in aguas con pH Alcalino

Laminas de adsorcion Superficie de Cobre Az = Azoles (TTA, BZT or HRA) ++ Cu Az Az ++ Cu Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Superficie de Cobre

Azoles Forman laminas por Adsorcion Se usan para proteger el cobre y aliaciones Se añade a de forma continua

Fundamentos de Control de Depositos

El Potencial de Formacion de Depositos esta presente en la Operacion de Sistemas de Enfriamiento y Calderas

Efectos de la Deposicion Excesiva Perdida de Produccion – Perdida de Tranferencia de Calor Reducion de Eficiencia- Aumento en Costos de Conbustible Fallas en los Equipos y Reduccion de vida Util Aumento en los Costsos de Mantenimiento y Reparacion Parada de Emergencia

Factores que Afectan la Deposicion Flujo de Calor Concentracion de contaminantes Solubilidad de los contaminantes

Problemas Relacionados a la Perdida de Transferencia de Calor Coeficiente de Calor Universal “U” O Inverso de Resistencia Total

Total Resistencia Total en los tubos de los Intercambiadores de Calor (HX) Gradiente de 5X Temperatura Lamina Tubo Resistencia Fluido Superficie Deposicion en Metal del Deposicion en Fluido Superficie Total Interna Superficie Interna Tubo Superficie Externa Externa l = r + r + r + r + r t tf m sf s U

Coeficiente de Conductividad Termal (BTU/hr-in-oF ) Metalurgia del Sistema Cobre – 2640 Bronce – 768 Acero Carbon – 324 SS – 114 Inorganic Scale Carbonato de Calcio – 6.2 Sulfato de Calcio – 2.9 Silice – 9.4

Impacto de la Deposicion en la Operacion de Calderas Perfil de Temperatura en tubos limpios No impedimento en Tranferancia de Calor Temperatura de diseño en pared del tubo no es exedida en condiciones normales de carga Perfil de Temperatura en tubos sucios Insulacion del lado de agua Temperatura de diseño en pared del tubo es exedida en condiciones normales de carga Sobre calentamiento y fallas pueden ocurrir Lado de Agua Lado de Fuego Lado de Agua Lado de Fuego 800 F o Pared del Incrustacion Tubo Pared del Tubo o 600 F 500 F o 500 F o Sin Deposicion Con Deposicion

Falla por Sobrecalentamiento

Sales Disueltas Minerales - + + - CALCIO MAGNESIO SODIO BICARBONATO CLORUROS SULFATOS - + + - - + - + +

Se Concentran Los Solidos Al evaporarse el Agua Se Concentran Los Solidos - +

Solubilidad de Sales Comunes y Oxidos de Metales Na Ca Mg Fe Solubilidad Temperatura

Incrustacione Minerales vs. pH Deposicion

Formacion de Incrustaciones en Sistemas de Enfriamiento

Incrustaciones Comunes en pH Neutrales Ca3(PO4)2 Calcium Phosphate FePO4 Iron Phosphate Zn3(PO4)2 Zinc Phosphate

Incrustaciones Comunes en pH Alcalinos CaCO3 Carbonato de Calcio MgSiO3 Silicato de Magnesio CaO.MgO.2(SiO2) Silicato de-Calcio-Magnesio

Otras Incrustaciones Comunes SiO2 Oxido de Silice CaSO4 Sulfato de Calcio Al2O3.SiO2 Silicato de Aluminio

Carbonato de Calcio Mas Comun Solubilidad Inversa respecto a temperatura El grado de las incrustaciones depende de: Concentracion de Calcio Alcalinidad Solidos Disueltos Totales (TDS) pH Temperatura

Indices de Formacion de CaCO3 Indice de Saturacion de Langelier L.S.I. = pHa - pHs Donde: pHa = pH del agua pHs = pH de Saturacion pHs es funcion de la concentracion de Ca, M-Alk, TDS, y Temperatura

Indice de Saturacion de Langelier Positivo (+) = tendencia a formar incrustaciones Negativo (-) = Tendencia a corrosion

Deposicion

Deposition

Indice de Saturacion de Silicato de Magnesio (SiO2 x Mg) x ciclos Solubilidad de Silicato de Magnesio 500,000 400,000 Producto de Silice X Magnesio X Ciclos 300,000 Tendencia a Deposicion 200,000 100,000 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 pH

Silice Solubilidad aumenta con aumento en pH y temperatura (se volatiliza a altas temperaturas) Solubilidad Tradicional Se encuenta en fuentes de agua natural en forma de acido silicilico No se debe exceder de < 200 ppm SiO2 (Reactiva)

Incrustaciones de Compuestos de Hierro Exiben baja solubilidad Los depositos de oxidos pueden variar en: Caracteristicas Fisicas Caracteristicas Quimicas El hierro soluble se oxida rapidamente El hierro soluble puede causar depositos en Torres de Enfriamiento

Tipos de Ensuciadores “Foulants” Fango/Particulas Compuestos Organicos/Aceites Polvo/tierra Materiales precipitados en el volumen de agua Productos de Corrosion Micro-organismos

Problemas causados por los “Foulants” Se adhieren a las superficies de los HX Los materiales organicos pueden actuar como agentes aglomerantes No son capaces de formar incrustaciones minerales Se sedimentan en areas de poca velocidad o flujo

Solidos Suspendidos Obedecen la ley de Stoke Funcion de la velocidad, tamaño de particula y propiedades del fluido Son mas grandes que los nucleos formados por las incrustaciones Estuctura amorfas

Prevencion Como prevenir que las sales de minerales y ensuciadores (foulants) se depositen en las superficies de los equipos?

Control de Deposicion Control de Deposicion Quimico Inhibicion Dispersion Mecanico Remocion Ajustes en Proceso

Soluble vs. Insoluble Inhibicion vs. Dispersion

Typos de Inhibidores Agentes Secuestrant o Inhibidores quilantes Control de Inhibitores quimicos

Modificadores de Cristales Particula de Modificador Particola de CaCO3 Carbonato Calcio Modificada + = Superficie Del metal Si usar Modificador ConModificador

Fosfatos Organicos (Fosfonatos) Efectivos para prevenir los depositos de CaCO3 Inhibe el crecimiento de los cristales por adsorcion Se utilizan en concentraciones bajas Las dosificaciones varian segun la demanda Pueden Precipitarse Su eficacia se reduce en presencia de Fe y Cl

Dispersantes Los Dispersantes controlan el tamaño de las sales Son absibidos en la superficie de las particulas Repulsion

Co-polimeros Dispersan los solidos suspendidos (TSS) Estabilizadoers de fosfatos/Zinc Actuan como Inhibitors y/o dispersantes Su efectividad es interferida por materiales catodicos

Surfactantes Los surfactantes son agentes humedecedores (“wetting agents”) Ayudan a remover los materiales depositados Se aplican en conjunto con los dispersantes Los Surfactantes tienen regiones polares: polar = soluble en agua (hidrofilico) no-polar = soluble en aceite (hidrofobico)

Dispersion de aceite con un Surfactante AGUA MOLECULAS DE SURFACTANTES ACEITE NO-POLAR POLAR

Bio-surfactantes Diseñados especialmente par los microbios Aumentan la Eficiencia de los Biocidas No trabajan bien en presencia de aceites

Control microbiológico

Puntos a Discutir: Microbios y sus ciclos de vida Condiciones ideales de desarrollo Impacto del bioensuciamiento Control microbiológico Oxidantes No-oxidantes Biodispersantes Legionela

Microbio típico Encimas Pared celular Desechos H2O CO2 C, N, P H2O O2

Agentes microbianos Agua de reposición Lagos, rios, y pozos Agua de reuso Aire

Factores que afectan crecimiento Agua Temperatura (14 - 200 oF) pH (5 - 9) Nutrientes (C, N, P, CO2...)

Condiciones ideales de crecimiento Agua Temperatura (70 - 110 oF) pH (7 - 9) Nutrientes (C, N, P, CO2...)

Procedencía de nutrientes Agua de reposición Lagos, rios y pozos Agua de reuso Aire Fugas de procesos Componentes del tratamiento químico

Microbios típicos en bio-ensuciamiento Algas Hongos Bacterias

Algas

Hongos

Bacterias

Bacterias Versatilidad nutricional & flexibilidad ambiental Heterotróficos (nutriente orgánico) Autotróficos (nutrientes inorgánicos) Aeróbico (Require oxígeno) Anaeróbico (crece en la ausencia de oxígeno)

Bacterias Dos estilos de vida: Sésiles Plantónicas Plantónicas Aeróbicas Flotantes libre Sésiles Anaeróbicas Se pegan a la superficies

Bacterias sulfato reductoras (SRB) Indicadores de un sistema limpio Anaeróbico No viven en aguas que fluyen Proliferan debajo de biocapas Reduce sulfato (SO4) a sulfito (S) Promueve corrosión

Biocapas

Biocapas

Impacto de Biocapas Control de corrosión y depósitos: Corrosion Control de corrosión y depósitos: Bloquea inhibidores de corrosión Crea nucleos de concentración Produce desechos corrosivos Atrapa ensuciantes no biológicos Metabolic Products Particle Entrapment Deposition Biofouling

Impacto en la transferencía de calor Flujo del agua de enfriamiento Biocapa-agua estancada (25 - 80 veces < conduce menos que hierro

Impacto en el flujo del líquido Flujo de agua de enfriamiento Aspereza y resistencia Biocapa…Capa visco-elástica

Biocapas Biosucio

Control microbiológico

Control microbiológico Biocidas “Bio” – que vive “Cida” – que mata

Palabras con luz.. Prevención Cura 1 lb. 1 oz.

Mantiene los sistemas limpios Control microbiano... Mantiene los sistemas limpios Limpia MB Sistema sucio Barato $$$

Control microbiológico Biocidas Oxidantes Oxidación total No-oxidantes Reacciones específicas

Biocidas oxidantes Forma que actuan: “Quema” compuestos reducidos Proteinas, lipidos, ácidos grasos, etc. Daña la membrana celular Daña procesos dentro de las celulas

Biocidas oxidantes Forma que actúan: Br2 Cl2 Ozono – O3

Tipos de halogenos mas utilizados: Biocidas oxidantes Tipos de halogenos mas utilizados: Cloro Gas Hipoclorito de sodio Bioxido de cloro Bromo

Residuales de cloro y bromo Intermitente Contínuo 0.1 - 0.8 ppm libre, 1-4 horas 1-5 ppm total 0.2 to 0.5 ppm libre

Curvas de disociación (HOBr & HOCl) Potencial oxidante 20 40 60 80 100 4 5 6 7 8 9 10 11 pH Percent Hypohalous Acid (HOCl or HOBr) HOCl HOBr Percent Hypohalite Ions (OCl- and OBr-)

Residuales de bromo Intermitente 2 - 3 ppm Total for 1- 2 Horas Contínuo 2 - 3 ppm Total for 1- 2 Horas 0.5 - 1.0 ppm Total Niveles bajo libres

Residuos de cloro para control de Legionella Intermitente Contínuo 1.0 ppm libre Cl2, 1 hora/día (min) 0.5 to 1.0 ppm libre Cl2 No-Oxidantes por choque No-oxidantes por choque

Comparación económica de los halógenos Producto Hrs/Dia Dias/Semana Costo normalizado Cloro gas 24 7 1.0 Hipoclorito de sodio 12.5% 24 7 2.7 Bromuro de sodio/cloro gas 24 7 2.6 Bromuro de sodio 24 7 3.4 Dioxido de cloro (min.) 2 4 3.4 Dioxido de cloro (max.) 24 7 70.5 Métodos de químicas oxidantes

Biocidas no oxidantes

Porqué no-oxidantes? Donde los oxidantes tienen problemas. Penetran el limo Penetra los empaques de las torres Dosificación intermitente Se puede dosificar a el tope de las torres Dosificable a aguas crudas y reusadas Buena alternativa con fugas de procesos

Reacciones químicas susecivas que son requeridas para vivir Metabolismo: Reacciones químicas susecivas que son requeridas para vivir 15

Inhibidores metabólicos Forma que actúan: Interactúan con encimas Bloquean ciclos metabólicos Se pegan a lugares activos Bloquean la generación de energía Interfieren con los mecanismos de transporte Inhiben los procesos de síntesis La efecacía fluctua de un organismo a otro 15

Inhibidores metabólicos Bromonitroestireno (BNS) Bistiocianato de Metileno (MBT) Hidroclorato de Dodecilguanidina (DGH) Isotiazolin (ISO) Bromonitropropanediol (BNPD) Dibromonitrilopropionamida (DBNPA) Glutaraldeido (GLUT)

Biocidas no oxidantes MBT BNPD DGH C, N, P

Selección de biocida X X X X X X X X X X X X X X Alga Hongo Bacteria DGH Iso BNPD DBNPA Glut Quat MBT Alga Hongo Bacteria X X X X X X X X X X X SRB X X X

Bio-surfactantes No son biocidas Un seguro bajo en costo Mejora el efecto de los oxidantes & no-oxidantes Asiste en remover la biomasa

Resumen Microbios y sus vidas Condiciones ideales de crecimiento Impacto a la biomasa Control microbilógico Oxidantes No-oxidantes Biodispersantes

Prueba de Aprovechamiento