Tratamiento de Agua IP

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Asignatura Ingeniería de Planta - Apunte de Cátedra - Carrera de Ingeniería Industrial 
Facultad de Ingeniería, UNSA. Año 2020 
 
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Angélica Noemí Arenas 
Apunte IP 2020 
 
 
 
TRATAMIENTO DE AGUA 
 
El agua es un recurso esencial para la vida. Es uno de los recursos naturales 
fundamentales, junto con el aire, la tierra y la energía, constituyen los cuatro recursos 
básicos en que se apoya el desarrollo. 
Se encuentra en la naturaleza en los tres estados de agregación: líquida, solida 
(hielo y nieve) y como gas (vapor de agua) en la atmosfera. 
La gran polaridad de las moléculas de agua y la existencia de enlaces de 
hidrogeno entre ellas son la causa del comportamiento peculiar del agua y de sus 
propiedades singulares: cambios de estado y disoluciones, enlace de hidrogeno, red de 
hielo y propiedades como disolvente, propiedades termodinámicas, características acido 
básicas, reacciones de hidrolisis y reacciones con distintos elementos y compuestos. La 
solubilidad de las sustancias en agua y otros líquidos depende en gran parte de las 
fuerzas que se establecen entre las moléculas del disolvente y las del soluto. 
Cuando las sustancias iónicas se disuelven en agua estas se separan en los 
iones que las constituyen. Estos iones permanecen en solución a menos que ocurra algo 
que los haga precipitar como sólidos; por ejemplo, si el agua se evapora de una solución 
salina, la solución se satura y cristales de sal comienzan a precipitar. El proceso de 
disolución no es una reacción química por lo que puede revertirse con medios físicos en 
lugar de químicos. 
La forma más conveniente de llevar a cabo muchas reacciones químicas es hacer 
que transcurran en disolución y el agua es el disolvente más comúnmente utilizado con 
este fin. 
El agua es un buen disolvente para efectuar muchas reacciones químicas. 
 
PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS 
 
Podemos mencionar entre otras las siguientes: 
 
• En su estado puro es incolora, inodora e insípida. 
• El valor del pH = 7 (neutro) y se modifica de acuerdo a las impurezas que contenga. 
• El agua en su estado sólido (hielo) tiene una densidad inferior a la del agua líquida, 
(0,92) y flota. 
• El calor específico del agua es muy alto (1 cal/gr ºC o 1 Kcal/kg°C) 
• El calor latente de vaporización del agua es muy grande: a 20 ºC hay que entregar 585 
Kcal. para evaporar un kilogramo de agua. 
• La conductividad térmica del agua es la mayor de todos los líquidos, con la única 
excepción del mercurio. 
 
FUENTES DE CAPTACION 
 
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En la naturaleza podemos diferenciar dos tipos de agua con características bien 
definidas: 
• Aguas SUPERFICIALES son las que se encuentran en los lagos, los mares y las que 
 se escurren superficialmente en ríos, arroyos. 
 
• Aguas PROFUNDAS, son las que se infiltran. 
 
Las AGUAS SUPERFICIALES: Son muy poco mineralizadas, pero en su escurrimiento por 
pendientes y arroyos, ríos, lagos, adquiere las siguientes características: 
 
• Son poco mineralizadas, su contenido de sales es bajo o muy bajo (200 ppm). 
• Tienen gran cantidad de materia orgánica. 
• Presentan alto contenido de O2. 
• Se encuentran libres de CO2 o contienen cantidades pequeñas (la mayoría de las 
veces menores a 10 ppm). 
• Presenta compuestos de origen mineral como arcillas, factor fundamental de la 
turbiedad del agua. 
 
Las AGUAS PROFUNDAS: Son de características profundamente mineralizadas y 
pueden estar contaminadas si hay presencia de centros de actividad antrópica. Dan lugar a 
depósitos subterráneos, sufriendo un proceso de filtración muy lento que conduce a la 
formación de aguas de aspecto cristalino. Esto no es un índice que permite concluir que 
pueda ser utilizada en cualquier proceso industrial o para consumo humano. 
 
Así, el agua al ir atravesando los distintos mantos del suelo se va impurificando, 
aumentando su contenido en CO2 y sulfhídrico (SH2). 
 
El contenido de CO2 puede elevarse tanto que actúa atacando a otros minerales a 
su paso. 
El CO2 con el agua de lluvia forman ácido carbónico CO3H2 que solubiliza los 
minerales insolubles en agua. 
CO2 + H2O ↔ CO3H2 ↔ CO3H- + H+ 
 
Así, por ejemplo, la Calcita (CO3Ca), principal constituyente de la piedra caliza, que 
es bastante insoluble en agua; a una temperatura de 100°C es solamente soluble en 13 
partes por millón y cuando se presenta en el agua es en estado de suspensión. Por la acción 
del CO2 (formando ácido carbónico con el agua) se solubiliza bajo la forma de Bicarbonato 
de Calcio (CO3H)2Ca. 
 
 La reacción es la siguiente: CO3Ca + CO2 + H2O ------> (CO3H)2 Ca 
 
De igual forma, la Magnesita (CO3Mg) que es también prácticamente insoluble en 
agua; por la acción del CO2 (formando ácido carbónico con el agua) se solubiliza bajo la 
forma de Bicarbonato de Calcio (CO3H)2Mg. 
 
 La reacción es como sigue: CO3Mg + CO2 + H2O ------> (CO3H)2 Mg 
 
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Nota
S
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Cuadro de texto
ACIDO FUERTE: SE DISOCIA POR COMPLETO
ACIDO DEBIL: NO SE DISOCIA POR COMPLETO (ph mayor)
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Llamada
Disociacion acido debil
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Las aguas de napas subterráneas, por lo general, presentan un bajo tenor de oxígeno 
disuelto. Pero Contienen gran cantidad de sólidos disueltos, Presentan aspecto límpido, 
claro, (0) de turbiedad y (0) de color. Además de contener elevado contenido de CO2 y 
pueden contener SH2. 
 
INCONVENIENTES QUE PRESENTA EL USO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA 
 
INCRUSTACIÓN Y CORROSIÓN 
 
 
INCRUSTACIÓN 
 
Se denominan así, a los depósitos cristalinos formados por la precipitación de 
material disuelto en el agua. Las incrustaciones más comunes son las de carbonatos de 
calcio y magnesio, hidróxido de magnesio, sulfatos y silicatos de calcio. La formación de 
las incrustaciones es función de diversas variables tales como la temperatura, la 
concentración de especies químicas incrustantes, pH, calidad de agua. 
 
DUREZA 
 
Por lo general se dice que el agua es dura cuando contiene una elevada 
concentración de calcio y magnesio. 
La dureza del agua es causada por la presencia de iones calcio (Ca2+) y magnesio 
(Mg2+) disueltos en ella. Estos elementos cuando están presentes en el agua y se mezclan 
con la sal sódica del detergente, reaccionan y formando sales insolubles que impiden la 
formación de espuma. Otros cationes como el aluminio (Al3+) y el hierro (Fe3+) pueden 
contribuir a la dureza, sin embargo su presencia es menos crítica. 
 
Se conocen dos tipos de dureza: La DUREZA TEMPORAL y la DUREZA 
PERMANENTE. 
 
La DUREZA TEMPORAL se presenta cuando el calcio y el magnesio que están en 
solución como bicarbonatos, precipitan por la ebullición del agua, como carbonato de calcio 
y de magnesio (insolubles) y se desprende CO2 gaseoso. 
 
 Ca (CO3H)2 + Calor ↔ CO3Ca + CO2 + H2O 
 
2 CO3H- + Ca++ + Calor ↔ CO3Ca + CO2 + H2O 
 
Mg(HCO3)2 + Calor ↔ MgCO3  + CO2 + H2O 
 
2 CO3H- + Mg++ + Calor ↔ MgCO3 + CO2 + H2O 
 
Este precipitado es un sólido conocido como sarro, son incrustaciones de calcio o de 
magnesio o ambos. Como este tipo de dureza es fácil de remover se le conoce como 
temporal. Estas incrustacionesaparecen por lo general alrededor de sistemas de agua 
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caliente y elementos de calentamiento. Sin embrago, si el agua es extremadamente dura se 
puede formar incrustaciones en tuberías de agua fría. La Dureza Temporal se elimina por 
ebullición del agua y posteriormente por filtración de los precipitados formados. 
 
Dentro de las especies químicas encontramos al calcio (Ca), magnesio (Mg), 
hierro(Fe) asociados a aniones de tipo sulfatos (SO4), carbonatos (CO3) y sílices amorfas. 
Las especies más adherentes y compactas son los Silicatos de Magnesio, los carbonatos y 
luego los sulfatos, en ese mismo orden. 
 
El cloruro de magnesio es delicuescente y bastante soluble en agua, su presencia en 
el agua de caldera es muy perjudicial debido a que a las temperaturas elevadas de 
operación, produce una reacción química con el agua generando ácido clorhídrico altamente 
corrosivo. El depósito que se genera es de hidróxido de magnesio el cual debido a su baja 
solubilidad en el agua se precipita y se adhiere a las paredes del equipo. 
 
MgCl2 + 2 H2O ↔ 2 HCl + Mg(OH)2  
 
Es común que una sal aumente su grado de disolución cuando aumenta la 
temperatura siendo esta una propiedad coligativa de una solución, sin embargo, las sales de 
Ca, Mg, Fe actúan en forma inversa, es decir, disminuyen su solubilidad y precipitan, la 
temperatura crítica es alrededor de 75-80°C (dependiendo de la presión atmosférica). 
La DUREZA PERMANENTE corresponde a las sales de calcio y magnesio que 
permanecen en solución después de la ebullición del agua. La combinación de iones de 
calcio Ca2+ y magnesio Mg2+ con iones cloruro (Cl-), sulfato (SO42-) y nitrato (NO32-) se 
conoce como dureza permanente. Por ejemplo en algunas áreas el sulfato de calcio CaSO4 
puede causar una dureza considerable, es la única sal que forma incrustaciones y a 
temperaturas elevadas producirá incrustaciones muy adherentes. 
Este tipo de dureza no puede eliminarse por agitación térmica, sino que son 
necesarios procesos químicos para eliminarla del agua. Son más solubles mientras sube la 
temperatura hasta cierto valor, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la 
temperatura. 
El término dureza total es usado para describir la combinación de dureza de 
magnesio y calcio. Sin embargo, los valores de dureza se reportan por lo general en 
términos de carbonato de calcio (CaCO3) porque es la causa principal de las incrustaciones. 
La clasificación estándar de dureza relacionada con la concentración de CaCO3 (ppm) se 
muestra a continuación en la Tabla 1: 
 
Dureza mg/L como CaCO3 (ppm) 
Agua Blanda 0 - 75 
Agua semi dura 75 - 150 
https://es.wikipedia.org/wiki/Calcio
https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio
https://es.wikipedia.org/wiki/Hierro
https://es.wikipedia.org/wiki/Aniones
https://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato
https://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato
https://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlice
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Agua Dura 150 - 300 
Agua Muy dura Más de 300 
 
Tabla 1: Tipo de dureza en función de la concentración de CaCO3 (ppm. 
 
ELIMINACIÓN DE LA DUREZA 
 
Si ya se ha formado la incrustación de la dureza se puede utilizar un ácido débil 
(acético, cítrico, etc.) en los depósitos para diluir los carbonatos. 
 
 El proceso de reducción de la dureza del agua se denomina ablandamiento. 
Existen tres maneras básicas para ablandar el agua: 
 
• Forzar la precipitación de las sustancias insolubles, como el carbonato de calcio CaCO3 
y el hidróxido de magnesio Mg(OH)2, antes que entren al sistema de agua. 
 
• Remover los iones de calcio Ca2+ y magnesio Mg2+ del agua. 
 
• Evitar que los iones de calcio (Ca2+) del carbonato de calcio CaCO3 se precipiten por 
medio de la formación de complejos. 
 
ABLANDAMIENTO POR INTERCAMBIO IÓNICO: 
 
Un proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de 
esta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas de 
intercambio catiónico que intercambian iones sodio por los iones calcio y magnesio 
presentes en el agua. 
 
Este tratamiento consiste en el paso del agua a través de un lecho de resina 
sintética, que tiene en su superficie iones sodio que están dispuestos a intercambiarse por 
otro catión que tienen mayor afinidad por los grupos funcionales de la resina, como lo es 
el calcio Ca+2 y el magnesio Mg+2. 
 
 Etapas del ciclo de ablandamiento del agua: 
 
• Ablandamiento: el calcio contenido en el agua que atraviesa el ablandador, queda 
retenido por las resinas que intercambian los iones de calcio del agua por iones de 
sodio de las resinas. De esta forma el agua se ablanda (1). Las resinas se saturan 
poco a poco con iones de calcio (2). 
 
• Regeneración de las resinas: cuando las resinas se saturan deben regenerarse 
para recobrar toda su capacidad. Se regeneran con agua salada, que se obtiene 
diluyendo sal común en agua y haciéndola pasar por el ablandador (3). De esta forma 
se elimina el calcio fijado en las resinas, que se intercambia por sodio, entonces las 
resinas pueden funcionar de nuevo (4). 
 
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 En la Figura 1 que se muestra a continuación se muestra como se produce el 
ablandamiento con una resina de ciclo sodio. 
 
 
 
 
 Figura 1: Proceso de ablandamiento con una resina de ciclo sodio. 
 
 
DESMINERALIZACIÓN POR INTERCAMBIO IONICO 
 
Significa la eliminación de cationes y aniones de sustancias disueltas en el agua, 
utilizando para esto resinas de intercambio iónico sintéticas. Estas substancias están 
contenidas en equipos que reciben el nombre de lechos catiónicos, lechos aniónicos y 
lechos mixtos (Pulido), regenerados con ácidos y álcalis. 
 
Las resinas empleadas para el intercambio de iones, son sólidos insolubles 
sintéticos y poseen cationes y aniones móviles susceptibles a ser cambiados 
selectivamente y estequiométricamente, por los iones que del mismo signo se encuentran 
presentes en soluciones con las cuales se ponen en contacto. 
 
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El agua, previamente tratada libre de impurezas granuladas, dispersas y coloidales, 
se pasa a través de una columna rellena con resinas de intercambio catiónico, donde 
cationes tales como Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+ y otros iones metálicos son reemplazados por 
iones H+. 
El agua libre de cationes y con aniones pasa luego a través de una columna rellena 
con resinas de intercambioaniónico, donde iones tales como SO42-, NO3-, NO2-, HCO3-, 
CO32- y Cl- son reemplazados por iones OH-. El agua resultante es agua desmineralizada. 
 
Por lo tanto, para desmineralizar o desionizar un agua se necesitan resinas 
catiónicas y aniónicas. Las primeras retienen los cationes cambiándolos por iones (H+) 
hidronios, mientras que las segundas intercambian los aniones cambiándolos por iones 
oxidrilos (OH-). La liberación por partes de las resinas de iones H+ (hidrónio) y de iones 
OH- (oxidrilos) da como resultado agua pura. 
Cuando los iones hidronios y oxidrilos se agotan, se tiene que regenerar las 
columnas y para regenerar las resinas, se utilizan ácido para las resinas catiónicas y un 
álcalis para las resinas anionicas. 
 
En forma práctica la desmineralización del agua se logra por pasaje de la misma a 
través de por lo menos dos columnas dispuestas en serie, c/u de las cuales posee en su 
interior un lecho especifico de resinas de intercambio. 
 Siempre la 1º columna es la catiónica, debido a que estas resinas son más 
resistentes que las aniónicas tanto desde el punto de vista químico como físico. Si no 
fuese así, los cationes de dureza precipitarían en el medio ambiente alcalino de la resina 
aniónica en forma de Ca(OH)2 o de CaCO3, que tienen baja solubilidad. De esta manera 
la resina catiónica protege a la aniónica, funcionando como un “filtro” para ciertas 
impurezas que pudiesen afectar o “envenenar” a la resina aniónica. 
La 2º columna por lo tanto posee el lecho de resinas aniónicas que permutarán los 
aniones disueltos por OH- . 
 
Existen distintos tipos de resinas, pueden ser: 
 
Resina Fuertemente Básica = Strong Base Anion (SBA) 
Resina Fuertemente Ácida = Strong Acid Cation (SAC) 
 
Resina Débilmente Ácida = Weak Acid Cation (WAC) 
Resina Débilmente Básica = Weak Base Anion (WBA) 
 
El uso las mismas está de acuerdo a la calidad del agua que se desee obtener. 
 
La combinación de resinas catiónicas fuertes (SAC) – aniónicas débiles (WBA) se 
emplean con mayor frecuencia para obtener agua destinada al consumo humano y en la 
industria de las bebidas. Se alcanza un elevado nivel de desalinización, obteniéndose un 
agua libre de alcalinidad, dureza y sales de ácidos fuertes, pero con presencia de sílice y 
anhídrido carbónico que en muchos casos no se justifica eliminar. Por otra parte el 
empleo de resinas aniónicas débiles al poseer capacidad de intercambio superior a las del 
tipo fuerte, permite una mayor economía en el funcionamiento de la planta. 
 
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La combinación de resinas catiónicas fuertes (SAC) – aniónicas fuertes (SBA) se 
utilizan cuando se desea eliminar también el CO2 y la sílice, y su mayor aplicación es en 
los tratamientos de agua de alimentación para calderas de media y alta presión y para las 
aguas de proceso de las industrias farmacéuticas y electrónicas. 
 
 
 
 
Sistema de desmineralización 
 
Veamos un sistema sencillo de desmineralización con una resina fuertemente 
ácida (SAC) y una resina fuertemente básica (SBA). Primera etapa del proceso es la 
descationización: 
RSAC-H + Na+ ↔ RSAC-Na + H+ 
En el caso de calcio o magnesio y otros cationes divalentes en lugar de sodio 
2 RSAC-H + Ca++ ↔ (RSAC)2-Ca + 2 H+ 
En la segunda etapa del proceso, todos los aniones son eliminados por la resina básica 
fuerte: 
RSBA-OH + Cl– ↔ RSBA-Cl + OH– 
Los ácidos débiles producidos en la etapa de descationización, que son el ácido carbónico 
y silícico (H2CO3 y H2SiO3) se eliminan de la misma manera: 
RSBA-OH + HCO3– ↔ RSBA-HCO3– + OH– 
Y al final, los iones H+ producidos en la primera etapa reaccionan con los iones OH– de la 
segunda y forman nuevas moléculas de agua. Esta reacción es irreversible: 
H+ + OH– ↔ H2O 
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Regeneración 
La resina fuertemente ácida (SAC) se regenera con un ácido fuerte, HCl o H2SO4: 
R-Na + H+ ↔ R-H + Na+ 
Y la resina fuertemente básica (SBA) se regenera con una base fuerte, NaOH en 99 % de 
los casos: 
 RSBA-Cl + OH– ↔ RSBA-OH + Cl– 
 
 
 
 
Las resinas débilmente ácidas (WAC) y débilmente básicas (WBA) ofrecen una 
capacidad útil alta y se regeneran muy fácilmente. Entonces se emplean tales resinas en 
combinación con resinas fuertemente ácidas (SAC) y básicas (SBA) en plantas grandes, 
para lograr un mejor rendimiento químico y un consumo de regenerantes más bajo. 
 
La primera etapa con la resina WAC es una des carbonatación (eliminación de la 
dureza temporal), y la segunda etapa elimina todos los demás cationes. Las resinas 
débilmente ácidas WAC se emplean cuando el agua bruta tiene concentraciones 
relativamente altas de dureza y de alcalinidad. 
Las resinas débilmente básicas (WBA) eliminan solo los ácidos fuertes detrás de 
la etapa de descationización. No son capaces de eliminar los ácidos débiles que son SiO2 
y CO2. En su forma regenerada, no son disociadas, y entonces no tienen iones OH– libres 
que se necesitan para un intercambio de aniones neutrales. Por el otro lado, su basicidad 
es suficiente para eliminar los ácidos fuertes creados por el intercambio de cationes. 
RWBA + H+ Cl– ↔ RWBA. HCl 
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En la última etapa, una resina fuertemente básica (SBA) es necesaria para 
eliminar los ácidos débiles como ya se ha mencionado en el párrafo anterior: 
RSBA-OH + HCO3– ↔ RSBA-HCO3– + OH– 
La imagen siguiente muestra un sistema de desmineralización, incluyendo una 
columna de intercambio catiónico de dos cámaras (WAC y SAC), una columna de 
intercambio aniónico de dos cámaras (WBA y SBA), y un lecho mixto como pulido final. 
 
Sistema de desmineralización 
Proceso de Regeneración: 
La regeneración se hace en serie: la solución regenerante pasa primero por la resina 
fuerte y después por la resina débil; en general, el regenerante no consumido por la resina 
fuerte basta para regenerar la débil. 
Las resinas intercambiadoras de cationes se regeneran con un ácido fuerte, 
preferentemente HCl porque H2SO4 puede precipitar sulfato de calcio. 
Las resinas intercambiadoras de aniones se regeneran con sosa cáustica. 
 
Regeneración de la cadena de desmineralización 
http://dardel.info/IX/processes/regeneration_ES.html#thoroughfare
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La calidad del agua tratada es la misma que la obtenida con el arreglo sencillo SAC—
SBA, pero el consumo de regenerantes es más bajo porque las resinas débiles se 
regeneran prácticamente sin costo. Además, las resinas débiles tienenmás capacidad 
que las fuertes, así que el volumen total de resinas es reducido. 
Ejemplos de usos de agua desmineralizada: 
• En para calderas de alta presión de centrales eléctricas nucleares o térmicas y en 
otras industrias. 
• Agua de lavado en la producción de semiconductores y otros productos electrónicos. 
• Agua de proceso en varias aplicaciones de las industrias químicas, de tejidos y de 
papel. 
• Agua para baterías. 
• Agua para laboratorios. 
Lechos mixtos o de pulido 
 
Un lecho mixto en producción y en regeneración 
 
Las últimas trazas de salinidad y de sílice se pueden eliminar en un lecho mixto donde 
una resina intercambiadora de cationes fuertemente ácida y una resina intercambiadora 
de aniones fuertemente básica muy bien regeneradas están mezcladas. 
Los lechos mezclados producen un agua de calidad excelente, pero son difíciles de 
regenerar, porque hay que separar las resinas antes de regenerarlas. Además, precisan 
de cantidades elevadas de regenerantes, y las condiciones hidráulicas de regeneración 
no son óptimas. Entonces los lechos mezclados se usan principalmente para el 
tratamiento de agua pre-desmineralizada o de baja salinidad, cuando los ciclos son 
largos. 
 CORROSIÓN 
 
Es el ataque al metal de una caldera por el agua, cuando esta presenta naturaleza 
agresiva. 
 
Esa agresividad, se debe a la acidez del agua de alimentación a caldera y también a 
la presencia de oxígeno disuelto en esta. La acidez se origina por la presencia de ciertos 
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compuestos presentes en el agua, que pasan al interior de la caldera, cuando estos no 
son eliminados adecuadamente. 
 
Estos compuestos son: dióxido de carbono gaseoso, cloruro de magnesio, sulfato de 
magnesio, cloruro de sodio, oxígeno. 
 
La corrosión va disminuyendo el espesor y la resistencia del metal, en algunos 
casos, se llegan a romper los tubos de conducción. Cuando el hierro es atacado, de la 
cañería se desprenden partículas que formarán el llamado herrumbre. 
 
 El agua en nuestro medio carece de cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, 
cloruro de sodio, dado que son compuestos comunes en el agua de mar. Generalmente 
los elementos que producen la corrosión son el O2 y el CO2. Para evitar la corrosión se 
tiene eliminar el oxígeno disuelto en el agua. Para ello se conocen dos métodos: uno 
físico y otro químico. 
Para eliminar el CO2 disuelto en el agua se controla el pH. 
 
Como se vio, la reacción química del CO2 con el agua produce un ácido débil muy 
inestable, el ácido carbónico. 
 
CO2 + H2O = H2CO3 
 
Cuando reacciona con el hierro o metal de la caldera este se debilita en forma 
progresiva, la reacción es la siguiente. 
 
Fe + H2CO3 = FeCO3  + H2 
 
El cloruro de magnesio reacciona con el agua de la siguiente manera. 
 
MgCl2 + 2 H2O = Mg(OH)2  + 2 HCl 
 
El cloruro de magnesio puede también formarse por la reacción del cloruro de sodio 
con el sulfato de magnesio como se muestra a continuación: 
 
2 NaCl + MgSO4 = Na2SO4  + MgCl2 
 
MgCl2 + 2 H2O = Mg(OH)2  + 2 HCl 
 
El ácido clorhídrico reacciona con el acero o metal de la caldera como sigue: 
 
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2 
 
FeCl2 + 2 H2O = Fe(OH)2 + 2 HCL 
 
De nuevo se forma ácido clorhídrico que continua con la corrosión del metal. La 
consecuencia es siempre una disolución del metal (ya sea de la caldera, economizador, 
tuberías, etc.) y, por tanto, pérdida de espesor y resistencia mecánica, además de la 
formación de depósitos que pueden acumularse en determinados puntos produciendo 
efectos perjudiciales. 
 
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La solución preventiva consiste en: eliminar totalmente los ácidos inorgánicos 
durante los procesos de tratamiento del agua de aporte, y además reducir los gases 
incondensables al mínimo, en especial el oxígeno disuelto y el dióxido de carbono. 
 
METODOS PARA EVITAR LA COROSION 
 
Los métodos que se conocen son los Métodos Físicos (Desaireación Y Desoxigenación) y 
los Químicos (mediante el uso de secuestrantes de O2): 
 
La desaereación es el proceso de remoción de los gases (O2 y CO2) disueltos en el 
agua. Este proceso es también conocido como desgasificación. 
 
El oxígeno disuelto actúa como un despolarizador y contribuye a la corrosión del 
metal. 
 O2 + 4e- + 2 H2O 4 OH- 
 
 El dióxido de carbono disuelto en agua libera iones H+ que atacan al metal. 
 
 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- 
 
La desaireación es el proceso de remover el O2 y el CO2 al mismo tiempo, mientras 
que en la desoxigenación se remueve solamente el O2. 
 
Cuando se calienta el agua para la desaereación térmica, la solubilidad de los 
gases en ella desciende porque su presión parcial en la fase gaseosa desciende (la 
presión parcial del agua en la fase gaseosa aumenta cuando se calienta el agua). 
 
Entonces cuando el agua a una dada presión es calentada hasta el punto de 
ebullición, se efectúa la desgasificación; entonces: 
 
 XH2O + XO2 + XCO2 = 1 
 
 Como la fracción molar de H2O crece y las fracciones molares de O2 y CO2 
decrecen en la fase gaseosa, entonces decrecerán las presiones parciales de ambos 
compuestos. La solubilidad de los gases en un líquido es proporcional a su presión 
parcial en la fase gaseosa, el decrecimiento de la presión parcial del oxígeno y del dióxido 
de carbono como resultado de un calentamiento del agua baja las solubilidades de estos 
en el agua. 
 
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La desaereación puede ser efectuada a una presión mayor o menor a la 
atmosférica. 
 
Los desaireadores de contacto directo consisten de una columna desaireadora 
montada arriba de un tanque de almacenamiento. La columna desaireadora es un cilindro 
hueco provisto de: a) bandejas horizontales perforadas ubicadas una arriba de otra.; b) un 
dispositivo de distribución de agua colocado arriba de la columna; y c) un distribuidor de 
vapor de agua colocado en la parte inferior de la columna. 
 
 
 
El agua de alimentación entra al Desaireador desde arriba y es distribuida en forma 
pareja, por medio del dispositivo de distribución, en las bandejas perforadas ubicadas en 
la columna. El agua llena las perforaciones (5-7 mm de diámetro), cae en forma de lluvia y 
entra en contacto con el vapor enviado desde la parte de debajo de la columna a través 
del distribuidor de vapor. Como un resultado del intercambio de calor entre el vapor 
ascendiente y el agua de alimentación que fluye hacia abajo, el agua se calienta hasta su 
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punto de ebullición y los gases (O2 y CO2) disueltos en ella se transfieren a la fase 
gaseosa. Estos gases con el vapor no condensado son venteados a la atmósfera a través 
de una válvula de ventilación o pasan a un condensador de venteo donde el vapor es 
condensado y el O2 y el CO2 son venteados. 
 
El agua desaireada es recogida en el tanque de almacenamiento que está provista 
de un tubo indicador de nivel, un manómetro y un sello hidráulico para prevenir la 
formación de alta presión o de vacío en el Desaireador. El remanente de los gases 
disueltos es eliminado del agua en este tanque. También la desaereación tiene lugar aquí, 
debido al hecho que ciertas corrientes individuales de agua pueden no haber sido 
totalmente desgasificadas en la columna desaireadora, por lo tanto transportaron algo de 
gases disueltos al tanque de almacenamiento. 
 
La desaereación por chorro a vapor es un proceso moderno en el cual se inyecta 
vapor recalentado en el agua del tanque de almacenamiento. Cuando un chorro de vapor 
a alta presión es introducido en el seno del agua de alimentación, agita el agua más 
intensamente aparte de calentarla. La velocidad de transferencia de calor es mucho 
mayor y mantiene al agua en estado de ebullición. Esto asegura una más completa 
remoción de los gases disueltos que la desaereación de contacto directo que puede sufrir 
de desgasificación parcial en algunas corrientes individuales debido a un mal contacto con 
la fase vapor. 
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La desoxigenación química del agua está basada en el principio de que hay 
ciertas sustancias solubles en ella capaces de ligarse al oxígeno disuelto en virtud de una 
reacción química en medio acuoso. 
 
Los secuestrantes reaccionan con el oxígeno disuelto en el agua para formar otras 
sustancias no perjudiciales. Los principales secuestrantes de oxígeno son: 
 
 SULFITO DE SODIO (Na2SO3), LA HIDRACINA (N2H4) y la DEHA 
 
El tratamiento con SULFITO DE SODIO se basa en las propiedades reductoras del 
sulfito de sodio que da como resultado de su oxidación a sulfato por la siguiente reacción 
química con oxígeno disuelto en agua. 
 
 2 Na2SO3 + O2 2 Na2SO4 
 Sulfito de sodio + Oxígeno = Sulfato de sodio 
 
Generalmente se necesitan ocho (8) partes de sulfito por cada (1) parte de 
oxígeno disuelto. 
 
El sulfito de sodio, por arriba de (>50 bar) se produce la descomposición térmica, 
dando como producto gases de SO2. 
 
 Na2SO3 + H2O 2NaOH + SO2 
 
Lo fundamental es que la reacción se debe completar durante el intervalo en que el 
agua fluye desde donde el sulfito es dosificado, hasta que entra a la caldera. La 
temperatura del agua es mantenida cerca de los 80 ºC. La proporción estequiométrica 
para dosificar es de 8 ppm de sulfito sódico por cada 1 ppm de oxígeno, pero es mejor 
utilizar la proporción 10:1 se asegura un exceso en la concentración de sulfito (2 mg/L). 
 
Se debe sellar la solución de sulfito de sodio para evitar el contacto con el aire 
atmosférico. De no hacerlo el sulfito de sodio absorberá el oxígeno disuelto y se oxidará a 
sulfato de sodio, con el consecuente decrecimiento de la capacidad secuestrante. 
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Desoxigenación química con HIDRACINA. La hidrazina es un líquido inorgánico, 
incoloro e inflamable, y se caracteriza por un olor similar al del amoniaco. Reacciona de 
diferentes formas: es un potente agente reductor y en soluciones acuosas (altamente 
soluble en agua) reacciona secuestrando el oxígeno. El producto resultante de la reacción 
entre la hidrazina y el oxígeno es el nitrógeno, que no tiene ningún efecto en el 
funcionamiento de la caldera ni de la turbina. La reacción es la siguiente 
 
 N2H4 + O2 2 H2O + N2 
 
La hidrazina residual en la caldera, se descompone en amoniaco cuando alcanza 
una temperatura superior a 170 °C, de esta forma aumenta el nivel de pH del agua de 
alimentación, disminuyendo el riesgo de corrosión ácida. 
 
 3 N2H4 + Calor + 2 H2O 4 NH3 + O2 
 
La hidrazina también actúa como agente protector de los tubos de la caldera 
compuestos por una capa de hematita (Fe2O3) formando una capa dura y estable de 
magnetita (Fe3O4) que protege la caldera de la corrosión. La reacción es la siguiente: 
 
 N2H4 + 6 Fe2O3 4 Fe3O4 + N2 + 2 H2O 
 
A un pH entre 9 y 9,5 y temperaturas entre 100 a 110 ºC, la hidracina en exceso de 
20 microgramos/kg elimina todo el oxígeno disuelto en agua en cuestión de 2 a 3 
segundos. 
 
En calderas de un solo paso se utiliza hidracina hidratada, que no deja residuos 
sólidos en su descomposición. Por lo que el total de sólidos disueltos en el agua de 
alimentación no se ve incrementado. 
 
Dosificación: en la práctica se inyectan entre 1,5 y 2,0 partes de hidrazina por 1 
parte de oxígeno. Por lo general la concentración de hidrazina dosificada es igual a tres 
veces la concentración de oxígeno disuelto. 
 
El análisis continuo de oxígeno disuelto se combina con el de secuestrante de 
oxígeno y se realiza en el agua de alimentación a calderas, a la salida de la planta de 
agua desmineralizada, a la salida del desaireador, en la entrada del economizador y en la 
descarga de los condensados. 
 
DEHA: Desoxigenante volátil, pasiva las superficies metálicas de la caldera y líneas 
de condensados. Es un fuerte reductor capaz de revertir el rojizo óxido férrico a magnetita 
manteniendo residuales en la caldera entre 150 y 300 ppb. Catalizado con hidroquinona 
actúa a bajas temperaturas. La estequiometria es de 1,24 ppm de DEHA por cada 1 ppm 
de oxígeno disuelto, pero se obtienen mejores resultados con una relación 3:1. En su 
reacción con el oxígeno se forma ácido acético e incluso se puede descomponer en 
dióxido de carbono, lo cual requiere un consumo adicional de amina neutralizante. Se 
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descompone en amoníaco a partir de 280ºC. El análisis de la DEHA se realiza mediante 
un kit basado en la reducción del ion férrico a ferroso. 
 
 
 
 
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