Problemas de combustión en un generador de vapor

Los problemas de ensuciamiento, corrosión y contaminación en una caldera durante la generación de vapor de calidad significan un serio y costoso problema. En forma general y para su estudio se han dividido en la siguiente forma:

Problemas en zona de alta temperatura en generadores de vapor

La corrosión y el ensuciamiento en la región de alta temperatura es consecuencia de los depósitos formados a partir de las impurezas metálicas provenientes del combustible. Estos depósitos son compuestos cuyos puntos de fusión se encuentran próximos a la temperatura del metal de los tubos del generador de vapor.

La composición química de los depósitos es sumamente variada y depende principalmente de la calidad del combustible que se utilice.

Los depósitos extraídos de la zona de alta temperatura están constituidos básicamente de:

Vanadio, azufre, sodio, níquel y fierro.

Durante la combustión el vanadio, cualquier que sea su estado de oxidación, reacciona con el oxígeno y forma óxidos de vanadio. Uno de los compuestos formados es el pentóxido de vanadio (V2O5), cuyo punto de fusión es de 667 grados centígrados. Posteriormente el pentóxido de vanadio se combina con compuestos de sodio, níquel y fierro formados en la combustión para originar compuestos “orto, meta y para” vanadatos de sodio, níquel y fierro de bajos puntos de fusión.

Estos compuestos son los principales causantes de la corrosión. Así también por contener pentóxido de vanadio contribuirán a la formación de SO3 por conversión catalítica.

Problemas en zona de baja temperatura en generadores de vapor

El SO2, SO3, vapor de agua y partículas carbonosas son los principales responsables de la corrosión y ensuciamiento de las canastas de los precalentadores de aire regenerativo.

Durante el proceso de combustión el azufre del combustible es oxidad a SO2 y posteriormente un pequeña fracción se oxida hasta SO3.

El SO3, al combinarse con el vapor de agua de los gases de combustión forma ácido sulfúrico, el cual condensará sobre las superficies metálicas de la zona fría que alcancen la temperatura de punto de rocío o punto de condensación del ácido sulfúrico.

Los mecanismos principales de oxidación de SO2 a SO3 son:

Problemas de emisiones atmosféricas de generadores de vapor

Estos problemas se presentan al tener concentraciones altas en el flujo de gases de combustión de:

•  Partículas no quemadas acídicas

•  Monóxido de carbono

•  Óxidos de nitrógeno

•  Óxidos de azufre y otros

Que afectan directamente al medio ambiente.

Entre los problemas más graves que se originan por las emisiones fuera de la Norma de tales productos está la lluvia ácida.

Grupo Carbono 14 ha desarrollado varios aditivos que disminuyen en forma contundente y económica la problemática que presentan los generadores de vapor por la combustión de aceite residual de baja calidad.

Entre sus productos se encuentran el Amergy y el Carbo, hoy ampliamente utilizados por la Comisión Federal de Electricidad en numerosas plantas y certificados por el Instituto de Investigaciones Eléctricas.

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El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano.

El poliuretano flexible

El poliuretano flexible es también conocido como, “Espuma”, “Hule esponja”, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado", y “Esponja". En ingles se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam".

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

El poliuretano flexible está fabricado esencialmente de los siguientes productos:

Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente

TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%

Agua

Catalizador Metálico (Octoato Estañoso)

Catalizador Amínico

Surfactante o Estabilizador

Agente Soplante Auxiliar

Colorantes

Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes, etc.)

De acuerdo al sistema de fabricación utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos:

Espumas en caliente

son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.

Espumas en frío

son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.

La espuma de poliuretano es un material muy versátil, ya que según los aditivos y los sistemas de fabricación utilizados se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas características, y destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elástica para colchones hasta espumas casi rígidas para juguetería, automoción o calzados.

Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad.

La densidad normalmente se expresa en libras por pié cubico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible está formado por material y espacios vacíos.

La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad “dura” o “blanda”.

Por otro lado existe una diferencia entre “firmeza” y “soporte”. La firmeza es un medida de las características de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de “empujar” contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales.

Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero solo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composición, ya que distintas fórmulas nos dan características diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duración posible, en otras el precio más económico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.

La espuma de poliuretano tiene múltiples usos en el mundo actual, algunos de ellos son:

En colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados;

en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.

En la construcción, como aislante térmico o como relleno;

En la industria del automóvil como elemento principal de defensas, asientos, etc.

En muchos artículos como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.

En general el poliuretano flexible tiene aplicaciones como acojinamiento en muebles, calchones, bajo alfombras e interiores de automóviles. También ofrece un buen desempeño como absorbedor de golpes con aplicaciones en empaque y automóviles.

La Espuma rígida de poliuretano

La espuma rígida de poliuretano aplicada por aspersión, es la forma mas eficaz de aislar y sellar de manera simultanea prácticamente cualquier tipo de substrato, ya que se obtiene una capa monolítica sin juntas, ni puentes térmicos, adherida por si misma de manera hermética, se aplica sobre cualquier tipo de superficie que este limpia y seca.

La espuma rígida tiene varias aplicaciones como:

Aislamiento e impermeabilización de techos, losas, muros divisorios y acusticos.

Frigoríficos y Bodegas

Refuerzo estructural paneles

Aislamiento de conductos de agua caliente, ductos de calefacción.

Carrocerías de camiones y microbuses

Bases de firmes de azotea como antiruido e impermeabilizante

La espuma de poliuretano tiene magnífica resistencia al agua, agua salada, aceites, ácidos muy diluidos y soluciones alcalinas, no es afectada por hongos, bacterias y malos olores, elimina ruidos excesivos.

Las propiedades térmicas de la espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es un recurso cada vez más utilizado, ya no sólo para el sellado de puertas, ventanas y saneamientos o reparación de muros para aislar del frío, del calor y de la contaminación acústica los hogares, sino también como elemento decorativo.

Algunas de las características de las espumas de poliuretano que le han hecho convertirse en un excelente material aislante son sus buenas propiedades térmicas, puesto que ofrece una gran resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC.

Las planchas o paneles que se realizan son fácilmente ajustables a cualquier necesidad puesto que pueden ser cortadas, perforadas, pintadas, pulidas y pegadas con precisión. Otras de las ventajas de las espumas de poliuretano son su peso reducido y su ausencia de goteo en caso de incendio.

A la hora de utilizarlo hay que saber que éstas espumas pueden aumentar de dos a cinco veces su volumen desde que se aplican hasta que se endurecen completamente. Al aplicar la espuma, ésta se adhiere a todo aquel elemento que entre en contacto con ella, así que es aconsejable proteger aquellas zonas que se encuentren cercanas con bandas adhesivas especiales.

En el mercado se pueden encontrar sprays de espuma de poliuretano de dos tipos, los que están constituidos exclusivamente por el poliuretano o los compuestos que tienen otro elemento (además del poliuretano) con el que hacen la reacción.

La principal diferencia es que las espumas de un sólo componente se endurecen como consecuencia del contacto con la humedad del aire, mientras que las compuestas reaccionan cuando se mezclan los dos componentes y se endurecen con mayor rapidez que las primeras.

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Usos y aplicaciones de la espuma rígida de poliuretano

El uso de la espuma rígida de poliuretano (PUR) ha crecido sustancialmente en los últimos años debido a sus excelentes características como aislante térmico, su impermeabilidad al agua y a los combustibles y sus excepcionales características físicas.

El poliuretano es un aislante térmico rígido que se caracteriza por una estructura de pequeñísimas celdas cerradas, que contienen gas de baja conductividad térmica, libre de agentes CFC y HCFC, perjudiciales para el medio ambiente, que otorgan a este material su excelente capacidad aislante.

La espuma rígida de poliuretano se puede aplicar en sitio y se obtiene cuando un diisocianato y un poliol se mezclan en presencia de una agente activador. El activador es liberado junto con el calor que se genera en la reacción, dándole a la espuma un volumen cercano a las 30 veces del que tienen los componentes en estado líquido.

El material que queda en contacto con la superficie forma una capa que le da protección a la espuma y sello adicional.  Las cualidades físicas y mecánicas del producto son, en general, función de su densidad, que puede oscilar entre 27 y 80 Kgs/m3 según el uso a que sea destinado.

El grado de aislación térmica que ofrece una capa de esta espuma rígida equivale al de espesores mucho más amplios de otros materiales utilizados tradicionalmente.

Una equivalencia sería a grandes rasgos la siguiente:

25 mm espuma rígida de Poliuretano = 40 mm de lana de vidrio = 40 mm de poliestireno expandido de 20 kg/m3 = 50 mm de corcho = 65 mm de tablero de fibra = 140 mm de madera = 380 mm de bloques de concreto.

La Espuma Poliuretano (PUR) puede obtenerse a través de los siguientes métodos:

Sistema Spray
Consiste en mezclar los componentes del Poliuretano con una máquina equipada para aplicar el material atomizado en sitio en capas superpuestas y sucesivas. Esta técnica se basa en la capacidad autoadhesiva de la espuma durante su proceso de reacción, que la hace adherirse a casi cualquier superficie limpia y seca.

Vertido o Colado
Se mezclan los componentes en un recipiente cuyo contenido se vuelca en un molde o en una cavidad que se quiera aislar. Esta técnica se usa especialmente para la fabricación de grandes bloques, que luego son cortados en piezas del tamaño y forma que se desee, incluyendo caños y otros.

Inyección
Consiste en mezclar los componentes en una máquina, que permite inyectar el material entre dos superficies de tal forma que al espumar, ambas quedan unidas.

Las principales ventajas de la espuma de poliuretano son:

Actúa como capa distribuidora de cargas
Adherencia a todo tipo de materiales
Ahorro de espacio
Autoextinguible
Bajas pérdidas dieléctricas y de reflexión
Constante dieléctrica muy baja
Estable dimensionalmente, no se elonga, contrae ni deforma.
Excelente capacidad aislante
Excelente sello (debido a su estructura cerrada)
Fácil y rápida aplicación
Impermeabildad avanzada
Muy buena estabilidad
Muy buena resistencia a la compresión.
No es atacado por roedores
No necesita mantenimiento posterior
No pueden anidar insectos, contrariamente a lo que ocurre con el poliestireno expandido.
Peso ligero
Puede aplicarse en casi cualquier superficie
Resistencia a los agentes químicos
Resistente a los ácidos
Resistente a sacudidas y vibraciones.
Resistente al fuego

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