Un ingeniero de planta abre el almacén de tratamiento y encuentra dos docenas de tambores: HEDP, toliltriazol, una “mezcla inhibidora para torre de enfriamiento”, poliacrilamida, sulfito de sodio, un antiespumante, tres biocidas. Mientras tanto, la torre de enfriamiento se está incrustando, un intercambiador de calor presenta picaduras, el flujo inferior del clarificador corre delgado y la cuenca de ecualización de aguas residuales rebosa de espuma. Cada uno de esos problemas tiene una química diferente detrás. Si compra de la categoría equivocada, desperdicia dinero; peor aún, puede agravar un problema, porque un coagulante no hace nada contra las incrustaciones y un antiincrustante no hace nada contra la corrosión. Esta guía relaciona las principales categorías de productos químicos para el tratamiento de aguas industriales con lo que hace cada uno y con qué sistema pertenece.
La versión corta: Los productos químicos para el tratamiento de aguas industriales se dividen aproximadamente en ocho familias funcionales: coagulantes y floculantes (clarificación), inhibidores de incrustaciones / antiincrustantes (fosfonatos y polímeros), inhibidores de corrosión (azoles, molibdato, fosfonatos), biocidas (químicas de control microbiano oxidantes y no oxidantes), secuestrantes de oxígeno (sulfito), ajustadores de pH y alcalinidad, quelantes / secuestrantes (ácido etilendiaminotetraacético, gluconato), y antiespumantes / desespumantes. Los cuatro grandes sistemas a los que sirven son clarificación de agua cruda, agua de enfriamiento, agua de caldera, y aguas residuales, y cada sistema usa un subconjunto diferente. No existe un programa universal: la mezcla correcta depende de su análisis de agua, su metalurgia y sus límites de descarga, y debe validarse mediante pruebas continuas.
Las categorías de un vistazo
| Función | Clase química | Productos de ejemplo | Sistema(s) principal(es) |
|---|---|---|---|
| Clarificación (coagulación / floculación) | Coagulantes inorgánicos; polímeros catiónicos / aniónicos | PAC, poliacrilamida | Cruda / clarificación, aguas residuales |
| Control de incrustaciones (antiincrustante) | Organofosfonatos, policarboxilatos | HEDP, ATMP | Enfriamiento, caldera, membrana |
| Control de corrosión | Azoles de metales amarillos, molibdato, fosfonatos | Toliltriazol (TTA), Molibdato de sodio | Enfriamiento, proceso |
| Control microbiano (biocida) | Oxidante; no oxidante | Isotiazolinona (CMIT/Metilisotiazolinona), DBNPA | Enfriamiento, aguas residuales |
| Secuestro de oxígeno | Sulfito / bisulfito | Sulfito de sodio | Agua de alimentación de caldera |
| Ajuste de pH / alcalinidad | Álcalis, ácidos minerales, cal | Sosa cáustica, ácido, cal | Todos los sistemas |
| Quelación / secuestro | Aminopolicarboxilatos, hidroxicarboxilatos | Gluconato de sodio, ácido etilendiaminotetraacético | Caldera, limpieza, proceso |
| Control de espuma | Desespumantes de silicona y sin silicona | Emulsión antiespumante de silicona | Enfriamiento, aguas residuales, proceso |
Clarificación: coagulantes y floculantes
El agua superficial cruda y la mayoría de las aguas residuales contienen sólidos suspendidos y coloides demasiado finos para sedimentar por sí solos. La clarificación los elimina en dos pasos. Un coagulante (una sal inorgánica como policloruro de aluminio (PAC) o alumbre, o un polímero catiónico de bajo peso molecular) neutraliza la carga superficial negativa que mantiene separados a los coloides, para que colisionen y formen microflóculos. Un floculante, típicamente una poliacrilamida (PAM)de alto peso molecular, luego enlaza esos microflóculos en flóculos grandes y densos que sedimentan o filtran rápidamente. La división es mecanística: coagulante = neutralización de carga, floculante = adsorción y puenteo, razón por la cual los dos suelen dosificarse en secuencia en lugar de como un solo producto.
La dosificación se establece mediante prueba de jarras en su agua real, no por una tasa genérica, porque la demanda de carga varía con la turbidez y los orgánicos. Comience la optimización allí. El desglose completo de coagulante frente a floculante, incluido el tipo de carga y el orden de alimentación, está en nuestra guía de coagulantes vs floculantes.
Control de incrustaciones: antiincrustantes
Cuando el agua se concentra por evaporación (torres de enfriamiento) o calor (calderas), la dureza disuelta excede su solubilidad y precipita como incrustación (carbonato de calcio, sulfato de calcio, sílice) sobre las superficies más calientes, donde aísla y obstruye el flujo. Los antiincrustantes actúan a dosis subestequiométricas mediante inhibición de umbral y distorsión de cristales: unas pocas partes por millón de un organofosfonato como HEDP (ácido 1-hidroxietiliden-1,1-difosfónico) (PubChem: ácido etidrónico) o ATMP (ácido amino trimetileno fosfónico) interfiere con la nucleación y el crecimiento de cristales, por lo que las incrustaciones permanecen en solución en lugar de depositarse. A menudo se mezclan dispersantes de policarboxilato para mantener suspendidos los sólidos precipitados.
El compromiso a tener en cuenta: los fosfonatos controlan bien las incrustaciones, pero agregan fósforo a su purga, y muchos permisos de descarga limitan el fósforo, así que verifique su límite de efluentes antes de aumentar la dosis. Los fosfonatos también contribuyen al control de la corrosión, por lo que los programas de incrustaciones y corrosión se superponen. La selección según la química del agua y los ciclos de concentración se aborda en nuestra guía de inhibidores de incrustaciones y antiincrustantes.
Control de la corrosión: inhibidores
La corrosión ataca al metal mismo: tuberías de acero dulce, intercambiadores de calor de aleación de cobre, la carcasa de la caldera. Los inhibidores protegen formando una película pasivante o adsorbida. Tres familias realizan la mayor parte del trabajo en agua de enfriamiento y de proceso. Inhibidores de metales amarillos (azoles como toliltriazol (TTA) y Benzotriazol) se quimisorben sobre el cobre y el latón para formar una película protectora, y son efectivos a bajas concentraciones de un solo dígito en ppm. Inhibidores anódicos como Molibdato de sodio pasivan las superficies de acero y se utilizan ampliamente como alternativa a los antiguos programas de cromato y nitrito. Fosfonatos (la misma familia HEDP/PBTC utilizada para las incrustaciones) también depositan una película protectora sobre el acero.
Estos se dosifican juntos como un programa combinado con el inhibidor de incrustaciones y un azol de metales amarillos, porque proteger el acero e ignorar el cobre solo traslada la falla. Ajuste el paquete de inhibidores a cada metalurgia en el circuito, y verifíquelo con cupones de corrosión en lugar de suponer. Nuestra guía de inhibidores de corrosión para agua de enfriamiento y de proceso detalla las opciones de azol, molibdato y fosfonato.
Control microbiano: biocidas
El agua tibia, aireada y con nutrientes, sobre todo el agua de enfriamiento, favorece el crecimiento microbiológico y la biopelícula que ensucia las superficies de transferencia de calor, alberga corrosión bajo depósitos e impulsa la corrosión influenciada microbiológicamente. Los programas industriales de control microbiano utilizan dos familias. Biocidas oxidantes son químicas a base de cloro y bromo; el cloro se aplica típicamente por debajo de aproximadamente pH 8, mientras que el bromo mantiene mejor su actividad a pH más alto. Biocidas no oxidantes actúan por mecanismos no oxidativos e incluyen isotiazolinonas (CMIT/Metilisotiazolinona), DBNPA (2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida), Glutaraldehído y compuestos de amonio cuaternario. Las dos familias a menudo se alternan para que la población microbiana no esté expuesta continuamente a una sola química.
Dos limitaciones honestas. Primero, los biocidas oxidantes son rápidos y económicos pero más agresivos con los metales y pueden degradar algunos inhibidores orgánicos, por lo que deben equilibrarse con el programa de corrosión. Segundo, y no negociable en EE. UU.: cualquier producto comercializado para uso antimicrobiano está regulado como pesticida bajo la FIFRA y debe estar registrado ante la EPA para el uso y sitio de aplicación específicos (requisitos de la EPA para pesticidas antimicrobianos). Confirme que el registro cubra su sistema y siga la etiqueta registrada, antes de usar cualquier biocida.
Secuestro de oxígeno
El oxígeno disuelto es el principal impulsor de la corrosión en el agua de alimentación de calderas. La desaireación mecánica elimina la mayor parte; un secuestrante de oxígeno elimina el residual. Sulfito de sodio reacciona con el oxígeno disuelto para formar sulfato (PubChem: sulfito de sodio), reduciendo el oxígeno disponible para picar las líneas de agua de alimentación y el metal de la caldera; el bisulfito se usa de la misma manera. El sulfito es estándar en calderas de baja y media presión. Los sistemas de alta presión generalmente pasan a secuestrantes volátiles, porque el sulfito agrega sólidos disueltos y puede descomponerse a alta temperatura. Mantenga un residual medible de secuestrante en el agua de alimentación en lugar de dosificar a una tasa fija, ya que el ingreso de oxígeno varía con la carga.
Ajuste de pH y alcalinidad
Casi todos los programas dependen del pH. Los álcalis (soda cáustica, carbonato de sodio o cal) aumentan el pH y la alcalinidad; los ácidos minerales los disminuyen. Los objetivos difieren según el sistema: el agua de enfriamiento se mantiene en un rango que controla tanto las incrustaciones como la corrosión, el agua de caldera se opera alcalina para proteger el acero, y la clarificación tiene una ventana de pH óptima donde el coagulante funciona. La cal también cumple una doble función en el ablandamiento y en la precipitación de metales pesados. Establezca el punto de control de pH a partir del mismo análisis de agua que impulsa el resto del programa, porque mover el pH cambia la tendencia a incrustaciones y corrosión al mismo tiempo.
Quelación y secuestro
Los quelantes y secuestrantes unen iones metálicos (calcio, magnesio, hierro, cobre) en complejos solubles estables para que los metales no puedan precipitar como incrustaciones ni interferir con otra química. ácido etilendiaminotetraacético forma complejos fuertes con la dureza y los iones de metales pesados y se utiliza en el tratamiento de calderas y en formulaciones de limpieza; Gluconato de sodio es un secuestrante de hidroxicarboxilato que retiene bien el calcio y el hierro en condiciones alcalinas y es común en limpiadores alcalinos y como retardante de fraguado. La distinción respecto a un antiincrustante importa: un quelante liga el ion metálico uno a uno (estequiométricamente), por lo que se dosifica según la carga de dureza, mientras que un antiincrustante de umbral actúa con unas pocas ppm. Esto hace que los quelantes sean costosos para servicios de alta dureza, y los quelantes fuertes sobredosificados pueden atacar el metal base, lo cual es una razón por la que a menudo se elige el gluconato donde su complejo más débil y más biodegradable es suficiente.
Control de espuma
La espuma en las cuencas de aireación, los clarificadores y los circuitos de enfriamiento de alta velocidad arrastra sólidos por los vertederos, ensucia los instrumentos y perturba la transferencia de gas. Un antiespumante elimina la espuma existente y un antiespumante suprime su formación; a menudo el mismo producto hace ambas cosas. Emulsiones antiespumantes de silicona son la solución de referencia porque poco rinde mucho y toleran un amplio rango de pH y temperatura, con opciones sin silicona (a base de aceite y poliéter) donde el arrastre de silicona es una preocupación aguas abajo. Dosifique a la tasa efectiva más baja y alimente continuamente en la fuente de la espuma en lugar de aplicarla de golpe en la cuenca, ya que la sobredosificación puede causar problemas en las membranas aguas abajo o en el agua producto.
Una vista por sistema
La misma categoría se ve diferente según el sistema al que sirve. Use esto para dirigirse a la guía detallada de su aplicación.
- Clarificación de agua cruda. El trabajo es la eliminación de sólidos: un coagulante (PAC o alumbre) más un floculante de poliacrilamida, con ajuste de pH al óptimo de coagulación. Comience con coagulantes vs floculantes.
- Agua de enfriamiento. Una torre de recirculación abierta concentra todo, por lo que necesita el conjunto completo: inhibidor de incrustaciones, inhibidor de corrosión (acero y metal amarillo), un programa de biocidas y a menudo un antiespumante. Vea tratamiento de agua de torres de enfriamiento, luego los análisis detallados de incrustaciones y corrosión análisis a fondo.
- Agua de calderas. Las prioridades son la eliminación de oxígeno, el control interno de incrustaciones/depósitos (fosfonato o fosfato más dispersante o quelante), el control de alcalinidad y la protección del condensado. Vea tratamiento de agua de calderas.
- Aguas residuales. Coagulación y floculación para la eliminación de sólidos y metales, ajuste de pH para permiso, y desespumado en las etapas aireadas. La química de clarificación se comparte con el agua cruda; comience de nuevo con coagulantes vs floculantes.
Una nota sobre el agua potable
Todo lo anterior aborda sistemas de agua industriales sistemas de agua. Los químicos dosificados en agua destinada al consumo humano son una categoría regulatoria separada: en EE. UU. y Canadá están certificados según NSF/ANSI/CAN 60 (Químicos para el Tratamiento de Agua Potable: Efectos en la Salud) (Químicos para el tratamiento de agua potable NSF). Si su aplicación es potable, especifique grados certificados NSF/ANSI 60 y confirme que la certificación cubre el producto y el uso; no asuma que un grado industrial califica.
No hay un programa único para todos
Lo más difícil de aceptar sobre el tratamiento de agua es que la respuesta correcta es local. La mezcla correcta depende de la química del agua de reposición (dureza, alcalinidad, cloruro, sílice, hierro, carga microbiológica), los ciclos de concentración, la metalurgia del sistema, la temperatura de operación y su permiso de descarga. Dos plantas en la misma calle pueden necesitar programas diferentes porque una usa agua de la ciudad y la otra agua de pozo. Así que la secuencia siempre es la misma: obtenga un análisis actual del agua, seleccione las categorías que el sistema realmente necesita, dosifique a un punto de control medido (residual de inhibidor, residual de eliminador, recuento microbiológico) y valide con monitoreo (cupones de corrosión, revisiones de depósitos, pruebas de jarras) en lugar de confiar en una tasa de etiqueta. Las categorías en esta guía le dicen qué herramientas existen; el agua le dice cuáles usar.
Compra de químicos para el tratamiento de agua
RawSource suministra la gama completa en todas las categorías anteriores para tratamiento de agua formuladores y usuarios finales: coagulantes y floculantes, antiincrustantes de fosfonato, inhibidores de corrosión, activos de control microbiano, secuestrantes de oxígeno, secuestrantes, y antiespumantes, disponibles en tambores, IBC y a granel con documentación CoA. Envíenos su análisis de agua y el sistema que está tratando (enfriamiento, caldera, clarificación o aguas residuales), su metalurgia y sus límites de descarga, y solicite muestras para calificar un programa en su propia agua.
Preguntas frecuentes
¿Qué químicos se usan en el tratamiento de agua?
El tratamiento industrial de agua utiliza aproximadamente ocho familias funcionales: coagulantes y floculantes para clarificación; inhibidores de incrustaciones (antiincrustantes) como los fosfonatos; inhibidores de corrosión como los azoles y el molibdato; biocidas para el control microbiano; eliminadores de oxígeno como el sulfito de sodio; ajustadores de pH y alcalinidad; quelantes y secuestrantes como el ácido etilendiaminotetraacético y el gluconato de sodio; y antiespumantes o desespumantes. Cuáles usa una planta dada depende del sistema y del agua.
¿Cuáles son los principales tipos de químicos para el tratamiento de agua?
Por función: clarificación (coagulantes, floculantes), control de incrustaciones (antiincrustantes), control de corrosión (inhibidores), control microbiano (biocidas), eliminación de oxígeno, ajuste de pH y alcalinidad, quelación o secuestro, y control de espuma. Por sistema, se agrupan en programas de clarificación de agua cruda, agua de enfriamiento, agua de calderas y aguas residuales, cada uno usando un subconjunto diferente de esas funciones.
¿Cuál es la diferencia entre los químicos para agua de enfriamiento y para agua de calderas?
El agua de enfriamiento (una torre abierta de recirculación) concentra los minerales disueltos por evaporación y está expuesta al aire y la biología, por lo que necesita inhibidores de incrustaciones, inhibidores de corrosión tanto para el acero como para las aleaciones de cobre, un programa de biocidas y, a menudo, un antiespumante. El agua de calderas es un sistema de vapor cerrado y de alta temperatura donde el oxígeno disuelto es la principal amenaza, por lo que las prioridades son la eliminación de oxígeno, el control interno de incrustaciones y depósitos, el control de alcalinidad y la protección de las líneas de condensado. Las químicas se superponen (ambas usan control de depósitos), pero el énfasis es diferente.
¿Cuál es la diferencia entre un coagulante y un floculante?
Un coagulante neutraliza la carga superficial de las partículas finas suspendidas y los coloides para que se desestabilicen y formen microflóculos; los coagulantes comunes son el policloruro de aluminio (PAC) y el alumbre. Un floculante, generalmente una poliacrilamida de alto peso molecular, luego une esos microflóculos en flóculos grandes y densos que sedimentan o se filtran. Primero el coagulante, después el floculante.
¿Están regulados los biocidas para tratamiento de agua?
Sí. En Estados Unidos, cualquier producto comercializado para uso antimicrobiano está regulado como pesticida bajo la FIFRA y debe estar registrado ante la EPA para el uso y la aplicación específicos. Use solo productos registrados ante la EPA, siga la etiqueta registrada y confirme que el registro cubra su sistema. Esta guía describe los biocidas únicamente como químicas industriales de control microbiano, no para ninguna declaración de eficacia o de salud.
¿Se pueden usar estos químicos para tratar agua potable?
Las químicas descritas aquí son para sistemas de agua industriales. Los químicos añadidos al agua destinada al consumo humano son una categoría regulatoria separada, certificada según NSF/ANSI/CAN 60 en Estados Unidos y Canadá. Para aplicaciones potables, especifique grados certificados NSF/ANSI 60 y confirme que la certificación cubra el producto y el uso.
Nota editorial. Este artículo es una guía técnica general para profesionales del tratamiento de agua industrial (enfriamiento, calderas, clarificación y aguas residuales). No es un diseño de programa de tratamiento, una declaración de eficacia, ni una declaración de salud, médica o de seguridad, y no aborda el tratamiento de agua potable, que es una categoría regulatoria separada (NSF/ANSI 60). La selección de químicos, la dosis y el diseño del programa dependen de su análisis de agua específico, la metalurgia, las condiciones de operación y los límites de descarga, y deben validarse en su propio sistema. Los biocidas y otros productos antimicrobianos están regulados como pesticidas bajo la FIFRA y deben estar registrados ante la EPA para el uso; siga siempre la etiqueta registrada del producto y la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) vigente, y confirme el estado regulatorio para su aplicación y jurisdicción. Los valores físicos y de dosificación son cifras de referencia típicas, no una especificación garantizada; el Certificado de Análisis rige el grado que usted compra. Los productos se venden únicamente para uso industrial y profesional. RawSource no ofrece garantía alguna, expresa o implícita, y no asume responsabilidad por el uso de esta información.