LAVADO QUÍMICO DE CALDERAS
INTRODUCCIÓN
El lavado químico o limpieza química de calderas es un proceso necesario para:
Establecer las condiciones de superficies internas previo a su arranque (limpieza pre-operacional).
Restablecer las condiciones de superficie después de un periodo de operación (limpieza post-operacional).
Combinación de las anteriores.
En función de las condiciones de las superficies internas de los generadores de vapor, se debe de definir el o los procesos de limpieza a seguir. De manera general estos procesos se agrupan como sigue.
Limpieza alcálina. Su objeto principal es retiro de grasas, aceites y materia orgánica.
Desincrustación. Se realiza para retirar depósitos o incrustaciones formados en operación.
Desoxidación. Su finalidad es retirar óxidos de Fierro.
Neutralización. Se realiza para eliminar restos ácidos de la superficie metálica.
Pasivación. Este paso da una superficie adecuada para la formación uniforme de magnetita, durante las primeras horas de operación de la caldera.
El lavado es generalmente un proceso que se desarrolla hacia el final del periodo programado para mantenimiento de una unidad existente o erección de una nueva, por lo tanto es indispensable que la planeación y ejecución de éstos trabajos se realicen con una elevada eficiencia.
Por lo anterior y en virtud de que actualmente no existen normas oficiales mexicanas, normas mexicanas, ni normas internacionales que establezcan los requisitos técnicos para la contratación de estos servicios, Petróleos Mexicanos y sus Organismos Subsidiarios en consenso con fabricantes y proveedores de servicios de lavado químico de calderas.
OBJETIVO
Establecer los requisitos técnicos y documentales, para el servicio de lavado químico de calderas de potencia.
ALCANCE
Esta norma establece los requisitos mínimos que se deben de cumplir durante el servicio de lavado químico pre-operacional (instalaciones nuevas) y post-operacional, de la parte interior de tubos y domos de agua, en calderas de potencia de tubos de agua.
CAMPO DE APLICACIÓN
Esta norma es de referencia es de aplicación general y de observancia obligatoria en la contratación de los servicios de lavado químico de calderas, por lo que debe incluirse en los procedimientos donde se aplique.
ACTUALIZACIÓN
Esta norma se debe revisar y en su caso modificar al menos cada 5 años, o antes si se amerita.
REFERENCIAS
La aplicación de este procedimiento se complementa con las siguientes normas:
NOM-005-SEDE-2005 Instalaciones eléctricas (utilización).
NOM-001-SEMARNAT-1996 Que establece los límites máximos permisibles de Contaminantes en las Descargas de Aguas Residuales en Aguas y Bienes Nacionales.
NOM-005-STPS-1998 Relativa a las condiciones de Seguridad e Higiene en los centros de trabajo para el manejo, transporte y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas.
NOM-008-SCFI-2002 Sistema general de unidades de medida.
NOM-010-STPS-1999 Condiciones de Seguridad e Higiene en los Centros de Trabajo donde se manejen, transporten, procesen o almacenen sustancias químicas capaces de generar contaminación en el medio ambiente laboral.
NOM-018-STPS-2000 Sistema para la identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los Centros de Trabajo.
NOM-052-SEMARNAT-2005 Que establece las características, el procedimiento de identificación, clasificación y los listados de los residuos peligrosos.
NOM-053-SEMARNAT-1993 Que establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de extracción para determinar los constituyentes que hacen a un Residuo Peligroso por su Toxicidad al Ambiente.
NOM-AA-005-SCFI-2000 Análisis de Agua- Determinación de Grasas y Aceites recuperables en Aguas Naturales, Residuales y Residuales Tratadas- Método de Prueba.
5.10 NOM-AA-SCFI-2000 Análisis de Agua- Determinación de la Conductividad Electrólitica-Método de Prueba.
5.11 NMX-R-019-SCFI-2011 Sistema Armonizado de Clasificación y Comunicación de Peligros de los Productos Químicos.
5.12 NRF-036-PEMEX-2010 Clasificación de áreas peligrosas y selección de equipo eléctrico.
5.13 NRF-048-PEMEX-2007 Diseño de instalaciones eléctricas.
5.14 NRF-111-PEMEX-2006 Equipos de medición y servicios de metrología.
DEFINICIONES
Para los propósitos de este procedimiento aplican las definiciones siguientes:
Agua de alimentación: Flujo de agua requerido con propiedades particulares de presión, temperatura y parámetros fisicoquímicos, para mantener en operación continúa las calderas.
Corrosión: Deterioro o desgaste de un material, generalmente un metal, debido a la reacción con el medio ambiente o en contacto con un fluido para regresar a su estado natural.
Condensado: Vapor agotado que ah perdido temperatura y presión y que puede contener trazas de sales minerales. Valores de temperatura promedio de 80°C a 90°C.
Depósitos: Materiales o sustancias que se sedimentan en todas las partes del sistema, tales como fango, arena, arcillas, material orgánico, sólidos suspendidos, compuestos por fosfato de calcio, carbonato de calcio, hidróxido de magnesio, silicato de magnesio y varias formas de hidróxido de hierro, entre otros.
Enjuague: Proceso de eliminación de residuos hasta alcanzar las condiciones fisicoquímicas similares del agua que se adiciona.
Hervido Alcalino: Tipo de lavado alcálino que se realiza a presiones sobre-atmosféricas (del 30 al 50% de operación de trabajo de la caldera) y temperaturas que rebasan los 100°C. Para esta operación generalmente encender pilotos y/o quemadores. Los sistemas de control, enfriamiento, reposición de agua, entre otros deben ser operables.
Hoja de datos: Documento en el que se indica los requisitos técnicos del servicio, información de materias primas, materiales y equipos, así como condiciones de operación, entre otros.
Hoja de datos de seguridad: Es la información sobre las condiciones de Seguridad e Higiene necesarias, relativa a las sustancias químicas peligrosas, que sirve como base para programas escritos de comunicación de peligros y riesgos en los centros de trabajo, de acuerdo a la NOM-018-STPS-2000.
Incrustación: Depósito duro que se adhiere fuertemente a las superficies del sistema de generación de vapor, originado por sobresaturación de sales minerales disueltas en el agua, o bien por una mezcla de depósitos.
Lavado Alcalino: Proceso de limpieza química con soluciones de pH mayores a 11.0 unidades y cuyo objeto es la remoción de grasas, aceites y/o materia orgánica. Su temperatura de aplicación puede variar acorde con el grado de ensuciamiento y las condiciones de operatividad de la caldera.
Lavado químico de calderas (limpieza química): La aplicación de un procedimiento que puede incluir uan o varias etapas, como limpieza alcalina, desincrustación, desoxidación, neutralización, pasivación y preservación.
Memoria de cálculo: Desarrollo de cálculos matemáticos con resultados detallados, fundamentados técnicamente, que permiten conocer las cantidades de productos a aplicar y las dimensiones de los equipos de dosificación, y que se obtienen de utilizar los datos de operación o de diseño y las características de los productos químicos.
Neutralización: Proceso para llevar una solución ácida o alcalina a un valor de pH de 7.
Pasivación: Proceso mediante el cual las superficies metálicas disminuyen o eliminan el proceso de oxidación o corrosión. Para efectos de limpieza, la pasivación lograda es temporal hasta que la unidad arranca y se crea una pasivación operativa. En las primeras horas de arranque de las calderas se crea una película protectora de magnetita, que previene la corrosión en operación al interior de la tubería del sistema de generación de vapor.
Preservación: Es un método para evitar la corrosión en un equipo en paro. Generalmente se aplica a calderas a las que se ha efectuado una limpieza y pasivación o bien que salen de operación temporalmente y no requieren de mantenimiento. Consiste en agregar aditivos "en seco" o en "húmedo" para capturar Oxígeno y en su caso retirar la acidez del agua. El método y concentraciones de la preservación dependen del diseño del equipo, el tiempo que pasará antes de entrar en operación, las condiciones de sitio, entre otros.
Residuo: Material o producto cuyo propietario o poseedor desecha y que se encuentra en estado sólido o semisólido, o es un líquido o gas contenido en recipientes o depósitos, y que puede ser susceptible de ser valorizado o requiere sujetarse a tratamiento o disposición final.
Residuos peligrosos: Son aquellos que posean alguna de las características de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad o que contengan agentes infecciosos que les confieran peligrosividad, así como recipientes, embalajes y suelos que hayan sido contaminados cuando se transfieran a otro sitio.
Testigo de lavado: Espécimen formado de un corte transversal de un tubo representativo de la caldera.
ABREVIATURAS
Para los propósitos del siguiente documento, se utilizan las siguientes abreviaturas:
Abreviaturas:
ASTM American Society for Testing and Materials
c.a. Corriente Alterna
ICP Inductive Couple Plasma
LFMN Ley Federal sobre Metrología y Normalización
NMX Norma Mexicana
NOM Norma Oficial Mexicana
NFR Norma de Referencia
pH Potencial de Hidrógeno
ppb Partes Por Billón
ppm Partes Por Millón
STSP Secretaria del Trabajo y Previsión Social
DESARROLLO
El lavado químico debe de contener mínimo lo siguiente:
El suministro, aplicación y control de productos químicos necesarios para el lavado químico.
Los equipos de medición, dosificación, monitoreo y control del procedimiento de lavado.
Laboratorio móvil y equipo de pruebas.
Pruebas de circulación de agua antes y después del lavado químico para detectar posibles fugas de los arreglos temporales.
Apertura y cierre final de domos.
Desarmado y armado de los internos de los domos de vapor y lodos.
Herramienta y andamios.
Los tanques y recipientes contenedores del agua de dilución y lavado.
Conexiones, tuberías, mangueras, válvulas, empaques, esparrágos.
Bombas para recirculación.
Caldera auxiliar con el combustible necesario para el calentamiento de soluciones.
Taponeado provisional de sobrecalentador con tapones cónicos de madera y retiro de tapones posterior a la prueba hidrostática.
Neutralización de agua de lavado (pH 6 a 8) para su disposición final.
Todos los productos químicos deben ser compatibles entre sí, y cumplir con las regulaciones establecidas en la Ley General del Equilibrio Ecológico y en la NMX-R-019-SCFI-2011.
En caso de ser productos de características biodegradables, deberán cumplir con los requisitos indicados en los numerales 10.1.1.5 y 10.1.2.10 de la NMX-R-019-2011.
Las unidades de medida y sus símbolos deben estar de acuerdo con la NOM-008-SCFI-2002.
Se deberá efectuar el lavado químico de la caldera con personal capacitado y con experiencia en lavado de las mismas.
IQUIMSA es responsable del manejo y retiro de los diferentes materiales y producto químico utilizado y sobrante generado durante la limpieza de las mismas.
En caso de que sea requerido IQUIMSA deberá de clasificar, manejar, almacenar, tratar y dar disposición final a los residuos peligrosos y materiales generados durante el desarrollo del lavado químico, de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas NOM-052-SEMARNAT-1993 y NOM-053-SEMARNAT-1993.
Si se solicita que IQUIMSA colecte y trate las aguas residuales generadas durante el desarrollo del lavado químico, antes de ser vertidas a un cuerpo receptor lo hara en base a la NOM-001-SEMARNAT-1996.
Memoria de cálculo:
Se realizará una memoria de cálculo, de la dosificación de cada uno de los productos químicos que se van a utilizar en el lavado químico propuesto, para condiciones de pre-operación y post-operación según corresponda. Esta debe presentar el desglose matemático de cómo se obtiene el resultado final y debe ser congruente con las Hojas de Seguridad de los productos.
Información que debe entregar el cliente en cuestión:
Condiciones de operación durante la última corrida de la caldera: paros no programados, fallas en tubos, variaciones de control químico, tipo de tratamiento químico interno, duración de la última corrida operacional, fecha de último lavado químico, contaminaciones.
Plano de caldera.
Datos de diseño de la caldera.
Productos y servicios que se deben de proporcionar para el lavado químico:
Energía eléctrica.
Agua de servicios.
Condensado.
Condiciones del trabajo en general, serán especificadas con anticipación.
Información que deberá ser entregada por IQUIMSA:
Procedimiento específico para la limpieza del equipo en cuestión.
Métodos analíticos que utilizará para control fisicoquímico durante el proceso del lavado químico de calderas.
Para la limpieza alcalina:
Método de prueba estándar para acidez o alcalinidad del agua (ASTM D 1067 o equivalente).
Método de prueba estándar para pH del agua (ASTM D1293 o equivalente).
Método de prueba estándar para determinar grasas y aceites en las aguas naturales, residuales y residuales tratadas (NMX-AA-005-SCFI-2000).
Guía estándar para reporte de resultados de análisis de agua (ASTM D 859 o equivalente).
Prácticas estándar para muestreo de agua en conductos cerrados (ASTM D 3370 o equivalente).
Para lavado ácido:
Método para determinar la conductividad electrolítica del agua (NMX-AA-093-SCFI-2000).
Método de prueba estándar para pH del agua (ASTM D 1293 o equivalente).
Método de prueba estándar para determinar sílice en el agua (ASTM D 859 o equivalente).
Método de prueba estándar para determinar la turbidez (ASTM D 7315 o equivalente).
Método de prueba estándar para determinar Hierro en el agua (Férrico y ferroso) (ASTM D 1068 o equivalente).
Método de prueba estándar para determinar sólidos suspendidos en el agua (Férrico y ferroso) (ASTM D 5907 o equivalente).
Método de prueba estándar para acidez o alcalinidad del agua (ASTM D 1067 o equivalente).
Guía estándar para reporte de resultados de análisis de agua (ASTM D 596 o equivalente).
Prácticas estándar para muestreo de agua en conductos cerrados (ASTM D 3370 o equivalente).
Hojas técnicas de los productos químicos propuestos para el lavado químico, que deben contener como minimo:
