Anàlisi de resina de descalcificadors

ORIGEN DEL PROBLEMA

Sovint, les calderes de vapor compten amb sistemes previs de reducció de duresa a l’aigua d’aportació, amb l’objectiu d’evitar incrustacions a l’interior que deriven en una disminució de l’eficiència en el bescanvi tèrmic i, conseqüentment, en un augment del consum d’energia.

La duresa és una unitat de mesura que indica la quantitat d’ ions Ca 2+ i Mg 2+ presents a l’aigua i s’expressa com a número equivalent de carbonat de calci (CaCO3) en ppm.

Amb l’objectiu de reduir aquest valor a l’entrada dels sistemes, i més específicament en el cas de calderes, on es produeix una evaporació constant i una contínua concentració a l’interior, es disposa d’uns equips anomenats “descalcificadors”.

Aquests sistemes, tal i com el seu nom indica, eliminen la calç de l’aigua mitjançant unes resines de bescanvi iònic; procés que consisteix bàsicament en un bescanvi d’ ions de Calci (Ca2+) i Magnesi (Mg2+) per ions de sodi (Na+).

Mentre que la resina es carrega d’ ions de calci, l’aigua capta els ions de sodi. És per això que aquesta aigua es va saturant i és necessària la seva regeneració mitjançant una solució saturada en sodi.  La capacitat de bescanvi iònic de la resina pot veure’s influenciada per molts factors, com poden ser l’embrutiment i/o el trencament de la seva superfície, la saturació, l’exposició a determinants contaminants o ambients agressius, contaminació orgànica i llots, contaminació per sulfat càlcic, per ferro, compactació, etc.

A mesura que la resina es va deteriorant va perdent eficàcia, fet que repercuteix directament en el consum de sal i d’aigua de l’equip, ja que la durada dels cicles de producció disminueix i s’ha d’augmentar el nº de regeneracions per evitar fuita de duresa a la sortida.

PROBLEMA

Una empresa es va posar en contacte amb ODYL, S.A. perquè el seu sistema de calderes presentava incrustacions tot i comptar amb un sistema previ de descalcificació. Tot semblava indicar que la duresa a la sortida del descalcificador era elevada. Aquesta empresa està equipada amb un descalcificador dúplex de 200 L de resina a cada ampolla, que s’alimenta directament d’aigua de xarxa amb una duresa aproximada de 30ºHf, una producció de 8 m3/h i un règim de treball de 8 hores.

Després de revisar l’estat de tots els elements que formen el sistema, així com la programació de l’equip i els cicles de regeneració, i no trobar cap anomalia en el funcionament, ODYL, S.A. va proposar la recollida d’una mostra de resina per a determinar-ne analíticament l’estat. Un cop realitzada l’anàlisi química i física de la resina, es va detectar que, entre d’altres, tot i que la superfície de les boles era correcta, la mida d’aquestes era irregular, observant-se un trencament en el 10% del total i una baixa capacitat de bescanvi, del 52%. Tot seguit es mosta la fotografia de la resina analitzada en comparació amb l’estat d’una resina nova:

SOLUCIÓ

Amb les dades obtingues, es va realitzar un estudi tècnic i de viabilitat econòmica per establir, no només les possibles solucions de millora, sinó també la inversió inicial de la solució tècnica basada en la substitució del total de la resina de l’equip.

Taula 1. Inversió inicial i retorn de la inversió A la següent taula es mostren les característiques de l’equip, consums, resultats analítics de la resina i inversió inicial:

A més a més, a la figura anterior es pot observar el consum de sal anual en funció de l’eficàcia de la resina. Amb una eficàcia del 52%, el cost anual de sal consumida és de 18.000 € aproximadament, enfront dels 8.000€ que suposaria el cost anual emprant una resina amb una capacitat de bescanvi del 100%.

A continuació es mostra gràficament l’eficàcia de la resina, en aquest cas pràctic, vs el temps d’amortització de la inversió inicial. Es va concloure, un cop analitzades les dades, que el temps d’amortització o retorn de la inversió inicial era de 130 dies aproximadament.