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Agradecimientos En primer lugar quiero dar las gracias a mi familia y a mi novia, porque por ellos he llegado hasta aquí, por su trabajo, su esfuerzo y su paciencia sin los cuales no hubiera tenido la oportunidad de estar donde estoy. Por supuesto, a mis amigos y compañeros de la carrera, gracias por escucharme y por animarme siempre cuando lo he necesitado, sin ellos estos cinco años no hubieran sido lo mismo. A Alfredo Tomás por darme la posibilidad de realizar este proyecto en la central térmica de Andorra, y a Mª Peña Ormad, por dirigirme el proyecto desde la universidad. Gracias a ellos también por su disposición y por todo el tiempo que han dedicado desde el primer día. Por facilitarme las cosas siempre que ha sido posible y por su apoyo, de nuevo, gracias A todos los compañeros de la central térmica de Andorra, en especial a Beatriz y José Luis por permitirme y ayudarme a realizar este proyecto, en esa gran empresa. Gracias a todos. “Estudio y optimización de la planta de tratamiento de aguas de la central térmica Teruel.” Resumen Este proyecto se desarrolla en el departamento químico de la central térmica de Andorra (Teruel), en colaboración con el departamento de ingeniería química y tecnología del medio ambiente de la Universidad de Zaragoza. Es conocido que la formación de incrustaciones en el interior de las calderas es uno de los principales problemas que pueden darse en las calderas de las centrales térmicas. El origen de las mismas está dado por las sales presentes en las aguas de abastecimiento a los generadores de vapor, principalmente carbonato de calcio, hidróxido de magnesio, sulfato de calcio y sílice. Para evitar este problema en la central térmica de Andorra y asegurar la calidad del agua de alimentación y utilizada en las calderas, se lleva a cabo un tratamiento de desmineralización del agua a través de una serie de etapas, dentro de las cuales se incluye una precipitación química en un decantador, y una desmineralización en las resinas de intercambio. La precipitación se lleva a cabo utilizando hidróxido sódico (sosa), tratamiento que consigue reducir considerablemente la dureza del agua. Este producto, ha visto incrementado su precio en el mercado notablemente durante los últimos años lo que ha supuesto un incremento importante en los costes del tratamiento del agua por lo que se estudia la aplicación del proceso de ablandamiento con cal sodada para analizar el coste asociado que conlleva la sustitución de este. Así mismo, la regeneración de las resinas de intercambio iónico mediante sosa y ácido sulfúrico suponen también unos elevados costes en el tratamiento, por lo que se realiza un estudio para minimizar este gasto y reducir así los costes del tratamiento. Los resultados obtenidos en este trabajo han permitido comprobar que debido a la dureza de no carbonatos del agua de aporte a la central térmica de andorra, el coste del tratamiento de ablandamiento de agua mediante cal-carbonato sódico es ligeramente superior al coste de tratamiento mediante sosa. Por otro lado se llega a la conclusión de que las resinas de intercambio están en un estado de deterioro lo que supone que tengan un consumo de reactivos para su regeneración muy superior al que deberían, encareciendo con ello los costes del tratamiento, por lo que se proponen medidas a llevar a cabo para reducir estos costes, como puede ser el realizar una inversión para renovar dichas resinas lo que supondría una importante reducción en los costes de tratamiento entre otras. INDICE Memoria 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS .......................................................... 1 2. PROBLEMÁTICA ASOCIADA A LAS INCRUSTACIONES ............. 3 2.1. Naturaleza y origen de las incrustaciones ........................................... 3 2.1.1. Definición y tipos de incrustaciones ............................................. 3 2.1.2. Química de formación de incrustaciones ...................................... 4 2.1.3. Factores que influyen en la formación de incrustaciones ............. 5 2.2. Evaluación del poder incrustante de las aguas .................................. 6 2.3. Ablandamiento de aguas mediante productos químicos ................... 8 2.3.1. Generalidades ................................................................................ 8 2.3.2. Química del ablandamiento del agua ............................................ 8 3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE DESMINERALIZACIÓN DE LA CENTRAL TÉRMICA DE ANDORRA .......................................... 13 4. PROCEDIMIENTO Y PLANIFICACIÓN EXPERIMENTAL .......... 15 4.1. Muestras .............................................................................................. 15 4.2. Metodología de caracterización de muestras ................................... 16 4.3. Ensayos de tratamiento ...................................................................... 17 4.3.1. Reactivos ..................................................................................... 17 4.3.2. Instrumentación ........................................................................... 17 4.3.3. Descripción del procedimiento experimental de ablandamiento 18 4.4. Planificación experimental ................................................................. 19 4.4.1. Variables a estudiar e intervalos de operación ............................ 19 4.4.2. Planificación de experimentos a realizar ..................................... 20 5. RESULTADOS ......................................................................................... 21 5.1. Resultados de caracterización del agua de aporte al decantador y agua de salida del mismo. ..................................................................... 22 5.2. Proceso de ablandamiento con sosa .................................................. 23 5.2.1. Primeros ensayos tentativos ........................................................ 23 5.2.2. Estudio de la influencia del pH ................................................... 24 5.2.3. Optimización del pH de trabajo y de la cantidad de sosa ........... 25 5.2.4. Estimación de la cantidad de reactivos utilizada en el tratamiento óptimo con sosa ........................................................................... 26 5.3. Proceso de ablandamiento con cal ..................................................... 27 5.3.1. Estudio de la influencia del pH ................................................... 27 5.3.2. Optimización de la concentración de cal .................................... 28 5.3.3. Estimación de la cantidad de reactivos utilizada en el tratamiento óptimo con cal ............................................................................. 29 5.4. Proceso de ablandamiento con cal + carbonato sódico ................... 29 5.4.1. Estudio de la influencia de la concentración de carbonatosódico 29 5.4.2. Optimización de la concentración de carbonato sódico .............. 30 5.4.3. Estimación de la cantidad de reactivos utilizada en el tratamiento óptimo con cal + carbonato sódico.............................................. 32 5.5. Volumen de fangos generados y humedad ....................................... 33 5.6. Consumo de sosa y ácido sulfúrico en el resto de la planta de tratamiento de agua de la central térmica .......................................... 34 6. ANÁLISIS DE COSTES .......................................................................... 37 6.1. Costes comparativos de tratamiento ................................................. 37 6.1.1. Coste del tratamiento con sosa .................................................... 37 6.1.2. Coste del tratamiento con cal + carbonato sódico ....................... 38 6.2. Costes de la regeneración de las resinas ........................................... 39 6.3. Coste de renovación de las resinas .................................................... 40 7. RESUMEN Y CONCLUSIONES ........................................................... 43 8. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................... 47 Anexos ANEXO I. DUREZA Y ALCALINIDAD DEL AGUA .............................49 i. Dureza del agua .......................................................................... 51 ii. Cálculo de la dureza total y cálcica del agua ........................... 52 a. Cálculo de la dureza total ......................................................... 52 b. Cálculo de la dureza cálcica ..................................................... 53 iii. Alcalinidad del agua .................................................................. 54 iv. Cálculo de la alcalinidad del agua ............................................ 55 ANEXO II. ÍNDICE DE LANGUELIER .....................................................57 i. Índice de Langelier .................................................................... 59 c. Método gráfico ......................................................................... 60 d. Método numérico ..................................................................... 61 ii. Ejemplo de cálculo de índices de saturación ........................... 63 iii. Datos de evolución del poder incrustante del agua de abastecimiento con la temperatura en 2008 ............................ 64 ANEXO III. EL CICLO DEL AGUA EN LA CENTRAL TÉRMICA DE ANDORRA .................................................................................73 i. INTRODUCCIÓN ..................................................................... 75 ii. CAPTACIÓN ............................................................................. 76 iii. PRETRATAMIENTO ............................................................... 76 a. Ideas de los procesos de: coagulación, sedimentación y ablandamiento ............................................................................. 76 b. Etapas del pretratamiento ......................................................... 77 iv. DESMINERALIZACIÓN PRIMARIA ................................... 83 a. Principios elementales y generalidades .................................... 83 b. Elementos básicos de cada intercambiador .............................. 86 c. Regeneración cadena primaria ................................................. 87 Memoria 2 Por ello, el objetivo principal de este proyecto es el estudio de alternativas de reactivos y/o operación que permitan reducir la dureza eficazmente pero con un menor coste asociado. En concreto se estudia la aplicación del proceso de ablandamiento con cal sodada. El proceso consiste en la adición de hidróxido cálcico reduciendo la dureza de bicarbonatos por precipitación de la alcalinidad de calcio como carbonato de calcio, y la alcalinidad de magnesio como hidróxido de magnesio, así como la adición de carbonato sódico (soda ash), reduciendo la dureza de no carbonatos además de la de bicarbonatos. Este objetivo principalmente se desarrolla en los siguientes secundarios: 1) Estudio del origen de las incrustaciones: calidad del agua de abastecimiento, determinación del poder incrustante y/o corrosivo. 2) Estudio de la planta de tratamiento de la central térmica Teruel. 3) Búsqueda de alternativas de tratamiento. 4) Parte experimental: Aplicación de los tratamientos a escala de laboratorio. Estudio de influencia de variables. 5) Análisis de calidad del agua tratada y fangos generados. 6) Análisis de costes. Memoria 3 2. PROBLEMÁTICA ASOCIADA A LAS INCRUSTACIONES 2.1.Naturaleza y origen de las incrustaciones 2.1.1. Definición y tipos de incrustaciones En todas las aguas naturales, debido a su alto poder disolvente, existe presencia de sustancias que pueden generar problemas de funcionamiento en una caldera, ya que repercuten en su rendimiento, en la calidad del vapor, en su conservación, duración y en la seguridad personal, puesto que incluso en algunas ocasiones pueden ser causa de explosiones. Dichas impurezas se suelen clasificar en tres grandes grupos:  Materiales / sólidos en suspensión: Pueden ser muy diversas, tanto por su naturaleza (arena, arcilla, restos de roca; metales, materia orgánica), como pos su tamaño.  Sustancias disueltas: Algunas materias orgánicas y fundamentalmente sales minerales (iones calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, nitratos).  Gases: Oxigeno, anhídrido carbónico, nitrógeno, amoniaco. Figura 1: Incrustaciones en tubos de humo Los depósitos pueden presentarse en cualquier conducto de agua, dispositivo que emplee agua o tanque de almacenamiento y son, en términos simples, la acumulación de sedimentos o sólidos asentados que se fijan en algún punto del sistema donde la velocidad del agua disminuye a un nivel tan bajo que no es capaz de arrastrar al material en la corriente. Memoria 4 Sin embargo, un depósito no suele estar formado por un único componente, sino que es casi siempre una acumulación de materiales que sedimentan conjuntamente sobre una superficie, constituyendo, al final, una incrustación. Los precipitados de sales de calcio y magnesio forman incrustaciones de gran densidad, así como los lodos adherentes, difíciles de eliminar. Estas sales son las encontradas con mayor frecuencia en incrustaciones en equipos, como pueden ser las calderas de las centrales térmicas y líneas de circulación (figura 1). Además presentan una importante capacidad aislante, de forma que terminan afectando a la eficiencia en procesos de calentamiento enfriamiento. [Pro03]. 2.1.2. Química de formación de incrustaciones La mayoría de los depósitos observados en unidades de tratamiento y operación se han asociado tradicionalmente a las sales de Ca2+ y Mg2+, responsables de la dureza del agua, parámetro fundamental en el presente proyecto, por lo que se detalla con mayor profundidad en el Anexo I. Además, conforme se van utilizando sistemas más complejos y condiciones de funcionamiento más extremas (temperaturas y presiones más elevadas), el papel desempeñado por ciertas impurezas presentes en el agua, como el hierro, la sílice, o el cobre, en la formación de incrustaciones también se intensifica [Dre 94]. La concentración de sales de magnesio en aguas de proceso es normalmente inferior a la de sales de calcio. Debido a que, además, la solubilidad de estas últimas es mucho menor, es lógico observar precipitación de sales de calcio antes que de compuestos de magnesio, que presentan una menor tendencia a la formación de incrustaciones. Las reacciones de precipitación de sales de Calcio y Magnesio son las siguientes: A) Sales de Calcio Si el agua de alimentación contiene bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, cloruros u otros aniones, el calcio presente puede llegar las siguientes reacciones químicas, produciéndose diversos compuestos insolubles. Ca2+ + 2 HCO3CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + SO42CaSO4 Memoria 5 Ca2+ + SiO32CaSiO3 Así, la formación de carbonato, sulfato y silicato de calcio adquiere una elevada probabilidad en sistemas que tratan agua con estos componentes en disolución. Cada uno de los precitados anteriores se forma in situ y va aglomerándose en las superficies hasta alcanzar la estructura cristalina definitiva y convertirse es una incrustación, que constituirá una inhibición para el proceso de transferencia de calor. B) Sales de Magnesio El magnesio disuelto en el agua, por su parte, también puede reaccionar con otros componentes produciéndose otros compuestos insolubles, según se indica a continuación. Mg2+ + 2 OHMg(OH)2 Mg2+ + SiO32 - MgSiO3 3 Mg2+ + 2 PO4 3Mg3(PO4)2 C) Depósitos de sílice y silicatos Debido a que el silicio es el segundo elemento con mayor presencia en la corteza terrestre, muchas aguas naturales incorporan sales de silicio, que a lo largo de los usos industriales pueden precipitar como componentes de incrustaciones. La sílice en aguas naturales puede encontrarse disuelta o en forma de partículas coloidales. La sílice soluble se caracteriza por su gran reactividad y puede formar una importante variedad de silicatos de estructura compleja. Así, a elevadas temperaturas es frecuente encontrar serpentina, 2MgSiO3·Mg(OH)2·H2O, y astonita, CaSiO3. D) Depósitos de otras sales Muchas aguas de abastecimiento incorporan ciertas cantidades de hierro disuelto en su composición, además de fosfatos de hierro y zinc que son extremadamente insolubles [Pro03]. 2.1.3. Factores que influyen en la formación de incrustaciones Los principales factores que influyen en la formación de depósitos incrustantes en equipos de procesado y tratamiento aguas son [Dre94]: Memoria 6  La temperatura de funcionamiento, que, en casos de temperaturas elevadas, hace precipitar a aquellos compuestos cuya solubilidad es inversamente proporcional a la temperatura de la disolución.  La composición del agua alimentada, donde algunos compuestos pueden estar presentes en concentraciones superiores a su límite de solubilidad a una temperatura determinada, promoviendo su precipitación en las zonas de mayor concentración.  El pH del agua, que puede favorecer el desplazamiento de los equilibrios ácido base hacia la formación de especies iónicas con mayor tendencia a precipitar, junto con ciertos metales disueltos. La formación de incrustaciones es, por tanto, una consecuencia de las reacciones de precipitación de algunos compuestos presentes en el agua en elevadas concentraciones, que provocan una disminución del contenido de sales minerales solubles de la disolución. El precipitado que se forma puede adoptar dos comportamientos diferentes, convirtiéndose en una incrustación o en un depósito de barros o lodos. [Pro03]. 2.2.Evaluación del poder incrustante de las aguas La caracterización del agua como corrosiva o incrustante puede realizarse teniendo en cuenta dos criterios [Pro03]: 1) Cantidad de CO2 libre presente 2) Saturación en CaCO3 Debido a que el carbonato de calcio es uno de los compuestos presentes en el agua en mayor cantidad y debido a su fuerte poder incrustante, la saturación del agua en CaCO3 constituye uno de los indicadores más comunes de corrosión en incrustabilidad, por lo que es el procedimiento utilizado en el presente proyecto fin de carrera. En la ecuación [1] se define el nivel de saturación (SL) de agua en carbonato de calcio se define como la relación entre el producto de la concentración de iones calcio y carbonato disueltos y el producto de solubilidad de la sal CaCO3 a una determinada temperatura. SL = [Ca2+]*[CO32-]/Ks [1] Memoria 7 Se dice que el agua esta subsaturada si todavía es capaz de disolver más carbonato cálcico, con lo que presentará un índice de saturación inferior a la unidad y será calificada como agua corrosiva. Si por el contrario, el agua, tiene concentraciones elevadas de iones calcio y carbonato, su nivel de saturación será superior a 1 y tenderá a formar precipitados de CaCO3. Se tratará entonces de aguas incrustantes. Los indicadores más utilizados para determinar el poder incrustante o corrosivo del agua son: 1) Índice de Langelier (LSI) 2) Índice de estabilidad de Ryznar (RSI) 3) Índice de saturación propuesto en el método 2330B de Standard Methods SI Una vez determinado el índice de saturación correspondiente, el consiguiente carácter estimando para el agua se obtiene a partir del criterio específico de cada índice, representado en la figura 2. En el presente proyecto se emplea el índice de Langelier. El cálculo y la definición de este índice se explican detalladamente en el Anexo II. Figura 2: Caracterización de aguas según Índices de saturación [Deg89] Memoria 8 2.3.Ablandamiento de aguas mediante productos químicos 2.3.1. Generalidades El ablandamiento de agua por el uso de productos químicos depende de la conversión de los compuestos solubles en el agua, que son responsables de la dureza, a compuestos insolubles, los cuales pueden entonces ser eliminados por separación mecánica. El proceso consta de las siguientes etapas:  Cálculo de las cantidades de productos químicos requeridos, basado en el análisis químico del agua bruta.  Aplicación de los reactivos en las cantidades predeterminadas.  Mezcla rápida de los productos químicos con el agua para efectuar una incorporación uniforme y completa, seguida de floculación preferentemente por agitación del agua por medios mecánicos.  Sedimentación, ya sea en estado de reposo o a flujos suficientemente lentos para permitir la separación de los sólidos precipitados.  Remoción del agua clarificada para su uso con filtración subsecuente. 2.3.2. Química del ablandamiento del agua Para lograr una reducción de la dureza y alcalinidad del agua, se pueden utilizar dos métodos: A) Cal-carbonato Remoción de dióxido de carbono. Antes de que pueda llevarse a cabo el ablandamiento, la cal será consumida por cualquier cantidad de dióxido de carbono libre presente en el agua: 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 Esta primera reacción de ablandamiento produce bicarbonato de calcio en adición a la cantidad de este tipo de dureza originalmente presente en el agua. Reducción de dureza del carbonato de calcio mediante la cal. La segunda y más importante reacción de ablandamiento de agua mediante productos químicos, es la conversión del bicarbonato soluble de calcio en carbonato insoluble, en cuya forma es eliminado por sedimentación y filtración. Esto se lleva a cabo por adición de cal en Memoria 9 cantidad suficiente para reaccionar el CO2 libre, después de lo cual una adición complementaria de cal precipita el carbonato de acuerdo con la siguiente reacción: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O En caso de encontrarse presentes bicarbonatos de magnesio y sodio, el consumo de cal para tratamiento completo se incrementará debido a las siguientes reacciones: Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 MgCO3 + CaCO3 + H2O 2NaHCO3 + Ca(OH)2 NaCO3 + CaCO3 + 2H2O Los carbonatos de sodio y magnesio, formados por las reacciones anteriores, son solubles y no precipitan. Por tanto, la cantidad adicional de cal empleada no remueve directamente una cantidad equivalente de dureza. Sin embargo, los carbonatos solubles que se forman favorecen el desarrollo del proceso a causa del exceso de estos carbonatos solubles que se producen. Reducción de la dureza de magnesio con cal. En la tercera reacción del ablandamiento químico, la cal precipita al hidróxido de magnesio: MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3 MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCl2 El carbonato de magnesio, soluble, ha utilizado ya un equivalente de cal en su formación a partir de bicarbonato de magnesio, como se muestra en la ecuación precedente y requiere un segundo equivalente para su conversión a hidróxido. El sulfato o cloruro de magnesio cuando se precipita con cal, produce la sal correspondiente de calcio, la cual incrementa en forma correspondiente la dureza no-carbonato de calcio del agua. En general, puede dejarse en solución la dureza de magnesio, o bien, ser eliminada por la adición de más cal, de acuerdo con los requerimientos del agua tratada. Sin embargo, cuando se agrega cal con el propósito de eliminar dureza de bicarbonato de calcio, también precipita algo del magnesio y esto da por resultado un consumo equivalente de cal, debiendo ser aumentada la dosis para satisfacer esta demanda. Memoria 10 Reducción de dureza de no-carbonatos con carbonato de sodio (soda ash). La cuarta reacción fundamental en el ablandamiento con cal-carbonato es la conversión por medio de soda ash del sulfato y cloruro de calcio, solubles, a carbonato de calcio, insoluble, en la siguiente forma: CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl2 El calcio formado de este modo precipita junto con el que produce el bicarbonato de calcio. El carbonato de sodio agregado, no sólo reduce la dureza no carbonatada de calcio, sino también, es necesario para eliminar la dureza no-carbonatada de magnesio. Esto ocurre porque el sulfato y cloruro de magnesio, al ser agregada la cal, forman una cantidad equivalente de dureza no-carbonato de calcio, la cual debe entonces ser precipitada con carbonato de sodio. En otras palabras, la dosis de soda ash debe estar basada en la cantidad total de dureza no-carbonato, y no deberá hacerse distinción entre las sales de calcio y magnesio al estimar los requerimientos del tratamiento [She70]. B) Sosa La eliminación de los iones de calcio y magnesio por precipitación con sosa cáustica es una variante del proceso de tratamiento conjunto, mediante cal y carbonato sódico, que se describe en el apartado anterior. La reacciones básicas que se produce son las siguiente: Mg(CO3H)2 + 2NaOH MgCO3 + Na2CO3 + 2H20 Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O MgSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Mg(OH)2 CaSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Ca(OH)2 El carbonato sódico, la cal y el carbonato magnésico obtenidos se combinan entre sí, ya que: CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 MgCO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + Mg(OH)2 Memoria 11 Por tanto, dadas estas reacciones, al mismo tiempo que desaparece la dureza temporal también tiene lugar la desaparición de parte de la dureza permanente, ya que prácticamente las sales de calcio y magnesio nos precipitan al estado de carbonato cálcico e hidróxido de magnesio. [Man80]. Como punto de partida para realizar estos procesos de ablandamiento de aguas, es necesario calcular las dosis teóricas necesarias de reactivos para los dos procesos de ablandamiento que se estudian en el presente proyecto, lo que permite tener una primera aproximación a las cantidades óptimas a emplear en los experimentos. A. Cálculo de la dosis de cal Para llevar a cabo el cálculo de la dosis teórica de cal en producto puro necesaria para conseguir la precipitación óptima del carbonato cálcico se utiliza la ecuación [2] [Deg79]: Ca(OH)2 = 7.4·(·TAC + C) g/m3 [2] dónde:  TH grado hidrométrico total del agua,  TAC grado alcalimétrico completo del agua bruta  TCa grado hidrométrico cálcico correspondiente al contenido global de sales de calcio  TM grado hidrométrico magnésico correspondiente al contenido global de sales de magnesio  C contenido de ácido carbónico libre del agua, valorado en grados calculado sobre: (CO2 libre en mg/l) / 4,4  TA grado alcalimétrico, llamado simple Así mismo se tiene la siguiente equivalencia: Grado francés (°fH) equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua. B. Cálculo de la dosis de carbonato sódico Para la dosis teórica de carbonato de sodio se utiliza la ecuación 3. Na2CO3= 10.6·(TH-TAC) g/m3 [3] En la práctica, si se trata de un agua cuya dureza permanente es en parte magnésica, puede ser que nos e cumpla esta regla, por lo que se tiene que realizar varios experimentos que permitan obtener la dosis óptima. Memoria 18 4.3.3. Descripción del procedimiento experimental de ablandamiento En este apartado se describe paso a paso el procedimiento experimental seguido para un ablandamiento de agua cualquiera, de los que se llevan a cabo durante el desarrollo de este proyecto. 1. Se ponen 300 mL de agua directamente en el vaso de precipitados de 1000 mL donde se va a llevar a cabo el ablandamiento del agua. 2. Se añaden 28 µl de cloruro férrico al 40% en peso que es la dosis que se ha determinado como óptima para los 300 mL de agua, con una micropipeta. 3. Se prepara la disolución de sosa o cal y carbonato sódico, dependiendo del proceso de ablandamiento que se quiere realizar, en un matraz aforado de 100 mL. 4. Se añade la dosis que se ha determinado de carbonato sódico, en el caso en el que se vaya a llevar a cabo el ablandamiento por el método de calcarbonato, con una micropipeta. 5. Se lleva el vaso de precipitados a una placa de agitación magnética, y comienza a agitarse a las revoluciones previamente fijadas para reducir los problemas de transferencia de materia externa. 6. Se colocan los electrodos del pH-metro midiendo en continuo dentro del vaso de precipitados, y se comienza a añadir con un cuentagotas, la sosa o la cal, dependiendo del proceso por el que se quiera ablandar el agua, hasta que se consigue el pH deseado, o se añade con una micropipeta la cantidad necesaria de cal o sosa para obtener la concentración deseada. 7. Se lleva el vaso de precipitados al Jar Test, y comienza a agitarse a las siguientes revoluciones: a. 3 minutos a 200 r.p.m. b. 15 minutos a 40 r.p.m. c. 10 minutos de reposo Tras el proceso de ablandamiento se mide en el agua clarificada el pH, la dureza cálcica, dureza total, alcalinidad del agua y conductividad, así como para un número Memoria 19 determinado de muestras, se mide en los fangos depositados, el volumen y la humedad de los mismos. 4.4.Planificación experimental 4.4.1. Variables a estudiar e intervalos de operación La principal variable con la que se planean los experimentos llevados a cabo es la concentración de hidróxido sódico o de hidróxido cálcico utilizada (la cual proporciona un pH de trabajo distinto), así como la concentración de carbonato sódico (solo en el proceso de cal-soda ash). En la tabla 3 se observa las variables que se quieren optimizar en el proceso de ablandamiento. Sin embargo las variables que se pueden observar en la tabla 4, también influyen en el proceso. La temperatura, un aumento de la cual disminuye la solubilidad del carbonato cálcico, la agitación, la cual es necesaria para una correcta formación de los flóculos, y la presión, se mantienen constantes debido a la imposibilidad técnica y económica de modificar estos parámetros en el decantador de la central térmica de Andorra. La concentración de cloruro férrico, determinante en la floculación, también se mantiene constante ya que se toman los valores de concentración proporcionados por el laboratorio de la central térmica. Tabla 3: Variables estudiadas en el proceso de ablandamiento Tabla 4: Variables fijadas en el proceso de ablandamiento Variable Valor Proceso NaOH o Ca(OH)2 + Na2CO3 pH 8-11 concentración de Na2CO3 0,1-5 kg/m3 Na2CO3 Presencia polielectrolito si / no Variable Valor Temperatua Ambiente(~22 ºC) Velocidad de agitación Jar Test Presión Atmosférica Cocentración cloruro férrico 0,028 Kg/m3 FeCl al 40 % en peso Memoria 20 4.4.2. Planificación de experimentos a realizar La planificación de experimentos (figura 5), se realiza de tal manera que se pueda evaluar la influencia de todas las variables indicadas en el apartado anterior sobre el grado de reducción de dureza, y con el objetivo de obtener unos intervalos óptimos de operación. Todos los experimentos se realizan por duplicado o por triplicado. Figura 5: Esquema planificación experimental Ablandamiento de agua Método de la sosa Influencia del pH o concentración de sosa Método de la cal Influencia del pH o concentración de cal Método de la cal + carbonato sódico Influencia del pH o concentración de cal Influencia de la concentración de carbonato sódico Influencia del polielectrolito Memoria 21 5. RESULTADOS En este apartado se recogen y analizan los resultados obtenidos en todos los experimentos llevados a cabo durante el desarrollo de este proyecto. Estos resultados se dividen en los siguientes bloques:  Estudios previos y análisis del agua de aporte al decantador, y del agua de salida del mismo.  Estudio del proceso de ablandamiento de agua y puesta en marcha del proceso de ablandamiento de agua con sosa, para reproducir en el laboratorio las condiciones que se llevan a cabo en la central térmica de Andorra.  Estudio del proceso de ablandamiento de agua en el laboratorio únicamente con cal, y del proceso de cal + carbonato sódico.  Volumen de fangos generados en los métodos de la sosa y de cal + carbonato sódico.  Consumo de sosa y ácido en el resto de la planta de tratamiento de agua de la central térmica de Andorra. Para tener un mayor conocimiento de estos procesos de ablandamiento, se llevan a cabo todos los experimentos en dos épocas distintas del año. La primera vez, en el mes de mayo y la segunda en el mes de febrero, donde la calidad del agua es mayor, debido a la gran cantidad de lluvia caída entre febrero y mayo, unida a el deshielo de las nieves. Todos los resultados mostrados en este capítulo están recogidos en el Anexo V. En este se incluyen tablas con información detallada referente a todos y cada uno de los experimentos que aquí se mencionan, así como de sus réplicas. Memoria 22 5.1.Resultados de caracterización del agua de aporte al decantador y agua de salida del mismo. En la tabla 5 y tabla 6 se observa los resultados de caracterización del agua de aporte al decantador y agua de salida del mismo, los cuales permiten conocer la calidad del agua que llega a la central térmica de Andorra, para determinar el tratamiento más adecuado al que se debe someter esta agua de aporte, y la calidad del agua de salida del decantador de la central térmica de Andorra, que va a permitir conocer el grado exacto de ablandamiento al que se debe de llegar en el laboratorio, tanto si se utiliza el método del ablandamiento con sosa o el método de la cal + carbonato sódico. Tabla 5: Análisis del agua de aporte al decantador Accelator Agua entrada al decantador Nº de muestra pH dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l CaCo3) conductividad (µs/cm) 1 (febrero) 7,8 300 430 125 650 2 (febrero) 7,7 300 426 125 635 1 ( mayo) 8,5 244 326 85 543 Tabla 6: Análisis del agua de salida del decantador Accelator Agua salida del decantador Nº de muestra pH dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l CaCo3) conductividad (µs/cm) 1 (febrero) 9,6 70 174 40 630 2 (febrero) 9,0 64 164 30 620 1 (mayo) 9,6 34 114 25 480 2 (mayo) 9,6 34 114 20 512 3 (mayo) 9,5 34 114 20 495 4 (mayo) 9,5 34 114 20 501 5 (mayo) 9,5 34 114 25 510 Memoria 23 A la vista de los resultados obtenidos, en la tabla 5 y 6, se puede apreciar una notable diferencia en la dureza y alcalinidad del agua, entre los meses de Febrero y Mayo, tanto en el agua de aporte, como en el agua de salida del decantador, debida a las intensas lluvias de esta época, que ha provocado, una reducción de la dureza y alcalinidad en el agua del pantano de Calanda. Además se observa la gran reducción de dureza y alcalinidad que sufre el agua en el decantador de la central térmica. 5.2.Proceso de ablandamiento con sosa 5.2.1. Primeros ensayos tentativos Por ser éste el primer experimento que se realiza sobre el ablandamiento de agua surge la necesidad de poner en marcha un método y un sistema experimental válidos. Así, se plantea una fase de estudios previos en la que se realizan análisis y pruebas con el fin de obtener resultados fiables y que permitan validar el método que posteriormente se utilizará para el desarrollo del presente trabajo. En la figura 6 se muestran los resultados obtenidos de dureza cálcica, dureza total y alcalinidad para los diferentes pH de trabajo, de los experimentos realizados en el laboratorio en la puesta en marcha del proceso en el mes de febrero. También se representa la dureza y alcalinidad del agua después de haber sido tratada en el decantador de la central térmica. Figura 6: Puesta en marcha. Ablandamiento de agua con sosa. Variable: pH Memoria 24 Como se puede apreciar en la figura 6, al aumentar la concentración de sosa, se aumenta el pH de la disolución y se produce una disminución de la dureza y alcalinidad del agua, ya que precipitan las sales de calcio y magnesio en forma de carbonatos de calcio e hidróxido de magnesio. 5.2.2. Estudio de la influencia del pH Se llevan a cabo experimentos a lo largo de todo el intervalo de pH de trabajo entre 8-11, para determinar el pH en el que se consigue un mayor grado de ablandamiento del agua. En la figura 7 se muestran los resultados obtenidos en el mes de Febrero de dureza cálcica, dureza total y alcalinidad, para los pH de trabajo en el rango 8-11. Además se representa en el gráfico la dureza y alcalinidad del agua después de haber sido tratada en el decantador de la central térmica, lo que permite observar en que zona de pH se tiene que trabajar, para conseguir el mismo ablandamiento y alcalinidad. Figura 7: Resultados ablandamiento de agua con sosa. Variable: pH 8-11 Se puede observar en la figura 7 que el rango de pH al que se debe de trabajar para conseguir el mejor resultado de reducción de dureza y alcalinidad simultaneas, es 9-10,2. Memoria 25 5.2.3. Optimización del pH de trabajo y de la cantidad de sosa De los resultados obtenidos en el apartado 5.3.2, surge la necesidad de realizar una nueva serie de experimentos en este rango de pH 9-10,2 que permita determinar el pH óptimo de trabajo. Los resultados obtenidos en la nueva serie de experimentos para el mes de Febrero en este rango se muestran en la figura 8. Figura 8: Ablandamiento de agua con sosa. Optimización del pH de trabajo (Febrero) A la vista de los resultados obtenidos en la figura 8, se determina como óptimo un pH de 10,2 para conseguir la máxima reducción de dureza y alcalinidad. Sin embargo, como se puede observar, si lo que se pretende es simplemente el conseguir el mismo grado de ablandamiento del agua en el laboratorio que el que se obtiene en el decantador de la central, el pH al que se debe de trabajar es de 9,9. Además se puede observar en la figura 9 los resultados obtenidos en el mes de Mayo de dureza cálcica, dureza total y alcalinidad, en función de la concentración de sosa utilizada en el proceso. En este caso, se representa en función de la concentración de sosa utilizada, y no en función del pH, aunque están íntimamente relacionadas, con el objeto posterior de llevar a cabo el estudio comparativo de los consumos que requiere cada tratamiento. Memoria 26 Figura 9: Ablandamiento de agua con sosa. Optimización de la concentración de sosa utilizada (Mayo) A la vista de los resultados obtenidos en la figura 9, se determina como óptima, una concentración de sosa de 0,30 g/l para conseguir el mismo grado de ablandamiento del agua en el laboratorio que el que se obtiene en el decantador de la central. Además, como se puede observar en los resultados de los experimentos del Anexo V, al trabajar con esta concentración de sosa, el pH del agua es de 10, reafirmando pues los resultados anteriores, en los que se representaba la dureza y alcalinidad, en función del pH. 5.2.4. Estimación de la cantidad de reactivos utilizada en el tratamiento óptimo con sosa En las tablas 7 y 8 se puede observar la cantidad de sosa necesaria para realizar el ablandamiento del agua a nivel de laboratorio y en el decantador de la central térmica respectivamente, con el objetivo principal de cuantificar los costes de tratamiento. Tabla 7: Cantidad de sosa para el ablandamiento por este método en el laboratorio NaOH 50% peso Reactivo utilizado NaOH 0,25 M= 10 g/l Volumen de sosa para 300 ml de agua (ml) 4,5 g/l de sosa al 50% 0,30 Memoria 27 Tabla 8: Cantidad de sosa para el ablandamiento de agua por este método en la central térmica NaOH 50% peso Real en el decantador Teórico del decantador 0,63 kg/m3 0,5 kg/m3 La cantidad de sosa a utilizar en el laboratorio, no es la misma que la utilizada realmente en el decantador de la central térmica de Andorra y diferente del teórico a utilizar. Esta diferencia, se cree que es debida a las diferencias insalvables existentes a la hora de realizar el análisis en el laboratorio, o en el decantador Accelator de la central térmica. 5.3.Proceso de ablandamiento con cal 5.3.1. Estudio de la influencia del pH En este apartado se presentan los resultados obtenidos a escala de laboratorio del proceso de ablandamiento de agua utilizando solo cal, para un rango de pH de trabajo de 8,5-11,5. En la figura 10 se representan los resultados de dureza y alcalinidad del agua después de haber sido tratada en el decantador de la central térmica, que permite observar en que zona de pH se tiene que trabajar, para conseguir resultados similares entre el laboratorio y el decantador de la central. Figura 10: Ablandamiento de agua. Método de la cal sola. Variable pH. Memoria 34 Tabla 12: Humedad de los fangos generados Humedad fangos NaOH Cal+Na2CO3 peso solido húmedo(mg) 500 633 peso solido seco (mg) 58 135 % humedad fangos 89,605735 82,421875 A la vista de los resultados de la tabla 12, el coste de tratamiento de los fangos generados si se llevara a cabo el proceso de la cal + carbonato sódico, sería menor que el coste de los fangos generados por el proceso de la sosa, ya que los primeros contienen una menor humedad. 5.6.Consumo de sosa y ácido sulfúrico en el resto de la planta de tratamiento de agua de la central térmica En este apartado se presentan los resultados de los cálculos relativos a el consumo de sosa y ácido sulfúrico que se produce en el resto de la planta, el cual se da principalmente en la regeneración de las resinas de intercambio iónico. En la figura 15, se puede observar la cantidad de sosa o ácido que se consume en cada regeneración de una resina, en función del tiempo de funcionamiento de las bombas que administran la sosa y el ácido para su regeneración, el cual se establece por el responsable del laboratorio de la central. Figura 15: Consumo de sosa/ácido en cada regeneración, en función del tiempo de regeneración. 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10 20 30 40 50 Kg de sosa o ácido en cada regeneración Tiempo (min) Consumo de sosa/acido en regeneración de resinas Consumo de sosa Consumo de ácido sulfúrico Memoria 35 Las resinas que se utilizan en el catexer y el anexer, están diseñadas para ser regeneradas en un tiempo de 20 minutos, que como se puede observar en la figura 15, supone un consumo de sosa de 788 kg y un consumo de ácido de 552 kg. (Anexo III.iv). Actualmente, debido al deterioro sufrido por el paso de los años en las resinas, se está utilizando un tiempo de regeneración de 45 min para la sosa, lo que supone un consumo de sosa de 1407 Kg en cada regeneración y de 40 minutos para el ácido, que suponen 981 Kg de ácido en cada regeneración. El hecho de aumentar en más del doble los tiempos de regeneración de las resinas, provoca que el gasto de sosa para las regeneraciones de resinas, suponga un 70% del gasto total de sosa en la central térmica de Andorra, así como un gasto también importante de ácido sulfúrico, en el caso de la catiónica y con el correspondiente gasto de dinero que conlleva. A la vista de los resultados obtenidos, con el fin de estudiar si una reducción de los tiempos de regeneración, provoca una disminución del rendimiento de las resinas, se lleva a cabo la medida inmediata de reducir el tiempo de regeneración de las resinas aniónica y catiónica en 5 min cada una, ya que se consideraban excesivos dichos tiempos, y supone un gasto innecesario de sosa y ácido. Se reduce pues, el tiempo de regeneración de las resinas aniónicas de 45 a 40 minutos y las de intercambio catiónico de 40 a 35 min. Estos tiempos se mantienen 3 meses, durante los cuales se llevarán controles periódicos de calidad del agua de salida, y en el caso de que no se produzca una variación en el rendimiento de las resinas y un empeoramiento de la calidad del agua de salida de las resinas, el tiempo de regeneración se vuelve a reducir nuevamente 5 minutos más, prosiguiendo de esta forma hasta que se observe una disminución del rendimiento de las resinas. En las tablas 13 y 14 se muestra el gasto anual de sosa y de ácido en función del tiempo que se considere óptimo para la regeneración de estas resinas. Memoria 36 Tabla 13: Gasto de sosa en función del tiempo de regeneración de la resina aniónica Tabla 14: Gasto de ácido en función del tiempo de regeneración de la resina catiónica Como se puede observar en las tablas 13 y 14, la diferencia de consumo anual de sosa y ácido es muy significativa dependiendo del tiempo de regeneración, por tanto, se lleva a cabo un estudio económico del coste anual en sosa y ácido de la plata, así como un estudio económico para renovar las 3 cadenas de resinas, ya que con resinas nuevas se tendrían los 20 minutos como tiempo óptimo de regeneración. Tiempo regeneración (min) 20 25 30 35 40 45 kg por regeneración 788 911,8 1035,6 1159,4 1283,2 1407 numero regeneraciones anuales 433 433 433 433 433 433 gasto total anual (kg) 341.204 394.809 448.415 502.020 555.626 609.231 Consumo sosa en la regeneración NaOH Tiempo regeneración (min) 20 25 30 35 40 kg por regeneración 552 659,25 766,5 873,75 981 numero regeneraciones anuales 433 433 433 433 433 gasto total anual (Kg) 239016 285455 331895 378334 424773 Consumo acido en la regeneración H2SO4 Memoria 37 6. ANÁLISIS DE COSTES El objetivo de este estudio consiste en poder llegar a una solución lo suficientemente desarrollada como para poder tomar la decisión, con un cierto grado de seguridad, de si vale la pena seguir desarrollando e invirtiendo en el proyecto. Se analizan los costes relativos a: 1. Comparativa de tratamientos de ablandamiento. Se analiza el coste de ambos tratamientos, el del método con sosa y el del método con cal + carbonato sódico, para determinar si es rentable llevar a cabo el cambio del tratamiento con sosa, para sustituirlo por el tratamiento con cal + carbonato sódico en el decantador de la central térmica, ya que actualmente se lleva a cabo el método de ablandamiento con sosa. 2. Regeneración de las resinas. Se analizan los costes de regeneración de resinas en función del tiempo de regeneración de estas para analizar el ahorro que supondría en el gasto en sosa y ácido disminuir progresivamente estos tiempos de regeneración. 3. Renovación de las resinas. Por último, se analizan los costes y el tiempo de recuperación de la inversión de realizar una renovación de las 3 cadenas de resinas de las que se dispone en la central térmica de Andorra. 6.1.Costes comparativos de tratamiento En este apartado, se lleva a cabo el estudio económico para determinar el coste de tratamiento de los distintos métodos. El gasto de cloruro férrico no se va a tener en cuenta a la hora de comparar los dos métodos, ya que la concentración a utilizar en ambos métodos, es la misma, por lo que no influye en la comparativa. 6.1.1. Coste del tratamiento con sosa La concentración óptima de sosa con la que se consigue el pH óptimo de trabajo y a su vez el grado óptimo de ablandamiento en el laboratorio, es de 0,30 Kg/m3 Sin embargo, en la central térmica de Andorra, existen diferencias entre lo que supone llevar a cabo experimentos de ablandamiento de agua en laboratorio, y lo que supone hacerlo en el decantador por tanto, el análisis comparativo de costes en el tratamiento, se lleva a cabo con los datos obtenidos en el laboratorio. Memoria 38 En la tabla 15, se muestra el coste anual del tratamiento de ablandamiento por el método de la sosa y el coste del tratamiento por metro cúbico de agua tratada. Tabla 15: Coste del tratamiento de ablandamiento de agua con sosa Consumo de sosa NaOH decantador NaOH laboratorio Concentración requerida (Kg/m3) 0,63 0,30 producción anual agua desmineralizada (m3) 413581 413581 gasto anual sosa (toneladas) 260,55 124,06 precio tonelada de sosa (€) 240,00 € 240,00 € coste tratamiento (€/m3) 0,15 € 0,07 € Coste anual del tratamiento(€) 62.533,96 € 29.777,88 € 6.1.2. Coste del tratamiento con cal + carbonato sódico En este apartado, se determina el coste de este método, que incluye el gasto en cal y el gasto en carbonato sódico, que sería necesario, para conseguir el ablandamiento que se produce en la central térmica, a nivel de laboratorio, ya que como se ha visto en el apartado anterior, al aplicar el proceso en el decantador, se incrementa las dosis necesarias, debido a las diferencias existentes entre los procesos a nivel de laboratorio y a nivel industrial. En la tabla 16 se presenta el coste detallado. Tabla 16: Coste del tratamiento de ablandamiento de agua con cal + carbonato sódico Consumo de cal y carbonato cal en laboratorio Na2CO3 en laboratorio Concentración requerida (Kg/m3) 0,14 0,2 producción anual agua desmineralizada (m3) 413581 413581 Gasto anual (toneladas) 57,90 82,71 precio tonelada de cal/carbonato (€) 140,00 € 360,00 € coste tratamiento (€/m3) 0,02 € 0,07 € Coste anual del tratamiento(€) 8.106,18 € 29.777,88 € A la vista de los resultados obtenidos en las tablas 15 y 16, se determina que para obtener en el laboratorio el grado de dureza y alcalinidad indicado por el Memoria 39 laboratorio de la central térmica de Andorra, de los dos procesos posibles para conseguirlo, por el método de la sosa, el gasto es de 0,07 € / m3 de agua a tratar, mientras que para el método de la cal + carbonato sódico, es de 0,09 € / m3. El coste total a nivel de laboratorio, sería de 29.777 € si se sigue aplicando el método de la sosa, y de 37.883 € si se opta por cambiar de método de ablandamiento del agua, por tanto el gasto en el que incurriríamos al cambiar el método, sería de 8.106 € a nivel de laboratorio, que muy probablemente, este gasto se incrementaría a casi el doble, cuando se aplicará el proceso en el decantador de la central térmica. 6.2.Costes de la regeneración de las resinas El mayor gasto de la planta, no se da en el proceso del decantador, sino en el gasto en sosa y ácido, a la hora de llevar a cabo la regeneración de las tres cadenas de resinas. En las tablas 17 y 18, se muestra de forma detallada el gasto anual en reactivos tanto de sosa, como de ácido, en los que incurre la empresa en función del tiempo en que este en marcha las bombas de sosa y ácido para la regeneración de las resinas. Tabla 17: Coste anual de sosa en la regeneración de la resinas aniónicas Tabla 18: Coste anual del ácido en la regeneración de la resinas catiónicas Litros de resina aniónica en cada cadena 4000 4000 4000 4000 4000 4000 Tiempo regeneración (min) 20 25 30 35 40 45 kg por regeneración 788 911,8 1035,6 1159,4 1283,2 1407 numero regeneraciones anuales 433 433 433 433 433 433 precio tonelada sosa 240,00 € 240,00 € 240,00 € 240,00 € 240,00 € 240,00 € total anual (€) € 81.888,96 € 94.754,26 € 107.619,55 € 120.484,85 € 133.350,14 € 146.215,44 NaOH Consumo sosa en la regeneración H2SO4 Litros de resina catiónica en cada cadena 9240 9240 9240 9240 9240 Tiempo regeneración (min) 20 25 30 35 40 kg por regeneración 552 659,25 766,5 873,75 981 numero regeneraciones anuales 433 433 433 433 433 precio tonelada de ácido 96,00 € 96,00 € 96,00 € 96,00 € 96,00 € total anual (€) € 22.945,54 € 27.403,70 € 31.861,87 € 36.320,04 € 40.778,21 Consumo acido en la regeneración Memoria 40 A la vista de los resultados que se presentan en las tablas 17 y 18, se puede determinar que la medida propuesta de optimizar los tiempos de regeneración suponen un ahorro muy importante, ya que para la sosa, cada 5 minutos que se reduce el tiempo de regeneración supone un ahorro anual de 12.865 €. Para el ácido, ocurre los mismo, y el ahorro anual que se estima por cada 5 minutos que se reducen es de 4458 €. 6.3.Coste de renovación de las resinas Se presenta un estudio del tiempo que se tardaría en recuperar la inversión si se lleva a cabo la renovación de las resinas, con lo que se reduce los tiempos de regeneración de las mismas. Para renovar cada cadena de resina, solo es necesario, la compra de lo que es la propia resina, a los mismos proveedores que suministraron las resinas cuando se construyó la central térmica de Andorra, ya que los tanques en que están alojadas, se mantienen los mismos. El proceso consiste en vaciar estos tanques de resina y rellenarlos con las resinas nuevas. Cada cadena de resinas tiene un precio de 20.000 €, por tanto como se tienen tres cadenas, la inversión a realizar es de 60.000 €. En la tabla 19, se muestra el estudio económico del ahorro anual que se logra con la renovación de estas tres cadenas de resinas. Tabla 19: Estudio económico del ahorro anual estimado con la renovación de las tres cadenas de resinas Gastos anuales (€) Sosa Ácido Gasto actual (€) 146.215,00 € 40.778,00 € Gasto estimado si renovamos las resinas (€) 81.888,00 € 22.994,00 € Ahorro anual (€) 64.327,00 € 17.784,00 € Ahorro total anual (€) 82.111,00 € Como se puede observar en la tabla, el ahorro total anual, sumando el ácido y la sosa, sería de 82.111 €. Memoria 41 Esto quiere decir, que la inversión realizada en la renovación de las tres cadenas de resinas, se recupera en 9 meses. La renovación de las cadenas, deber de ser progresiva. En primer lugar se renueva una cadena, y durante tres meses se comprueba su funcionamiento, para evitar posibles problemas que puedan ocasionar el paro de toda la central térmica. Una vez que se comprueba el buen funcionamiento de una de las cadenas, se procede a la renovación de la segunda cadena, y a los 3 meses, se renueva la tercera cadena. Memoria 42 Memoria 43 7. RESUMEN Y CONCLUSIONES El objetivo global de este proyecto ha sido el estudio a escala de laboratorio del proceso de descarbonatación de agua, para poder sustituir el proceso actual, que utiliza sosa, por un proceso en el que se utilice cal + carbonato sódico, para el decantador Accelator de la planta de tratamiento de aguas de la central térmica de Andorra. En primer lugar se ha realizado un estudio de la calidad del agua de abastecimiento, para determinar su carácter incrustante y/o corrosivo, mediante el índice de Langelier. Seguidamente, ha sido necesario poner en marcha un sistema experimental válido mediante la realización de experimentos de descarbonatación realizando el Jar Test a las muestras de agua, tomadas de la propia central térmica. Una vez establecido el sistema experimental el objetivo principal del presente trabajo ha sido el de conseguir reducir la dureza y alcalinidad del agua, en la misma medida en que lo hacen en el decantador de la central térmica de Andorra, en primer lugar realizando los experimentos con sosa, ya que es como lo hacen en la central térmica, y en segundo lugar aplicando un nuevo método de ablandamiento, consistente en el uso de la cal + carbonato sódico, con el objetivo de reducir los costes de este ablandamiento de agua, debido a la reciente crecida y variabilidad del precio de la sosa en el mercado. Además se han realizado experimentos para comprobar la influencia en el ablandamiento de agua, de variables como el pH de trabajo, la concentración de sosa, cal y la concentración de carbonato sódico, así como la presencia de un floculante a la hora de llevar a cabo la reacción. Finalmente, se ha llevado a cabo un estudio económico del ahorro que se podría obtener en el consumo de reactivos en la planta de tratamiento de aguas de la central térmica de Andorra. Se ha estudiado el ahorro en sosa y ácido sulfúrico que se conseguiría con la reducción de los tiempos de regeneración de las resinas de intercambio catiónico y aniónico, caterxers y anexers, que supondría un menor consumo de reactivos al reducir el tiempo en el que hacemos pasar reactivo para regenerarlas. Además también se ha llevado a cabo el estudio económico del tiempo que se tarda en recuperar la inversión que se tendría que llevar a cabo para renovar las resinas de Anexo I 50 Anexo I 51 ANEXO I. DUREZA Y ALCALINIDAD DEL AGUA i. Dureza del agua La cantidad de dureza presente en las aguas naturales varía ampliamente en el mundo, y depende de las formaciones geológicas tanto superficiales como subterráneas con las que entra en contacto el agua. La dureza se debe a la presencia de sales de calcio y magnesio: Bicarbonatos, carbonatos, sulfatos cloruros y nitratos. También causan dureza en el agua el hierro, aluminio y manganeso, pero estas substancias no se encuentran presentes ordinariamente en cantidades apreciables. Los carbonatos normales se encuentran, solo normalmente, en aguas sumamente alcalinas. Los nitratos se hallan presentes usualmente en pequeñas cantidades y, en promedio, los sulfatos exceden a los cloruros. Existen por supuesto, muchos abastecimientos de agua en los que estas generalizaciones no se aplican. En el pasado, ha sido costumbre clasificar la dureza como temporal o permanente, ambas comúnmente presentes, aunque en ocasiones no lo están. Son preferibles los términos "dureza de carbonatos‖ y de ―no carbonatos‖ los cuales son más precisos en su descripción. Las aguas que contienen dureza temporal o de carbonatos sufren ablandamiento parcial al hervirlas, mientras que la dureza permanente no se reduce por esta acción. La razón de este comportamiento es obvia al considerar la composición química de los dos tipos de dureza. Aun cuando el carbonato de calcio (piedra caliza) es solo ligeramente soluble, se disuelve en ácido carbónico para formar bicarbonato de calcio: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2 El bióxido de carbono que se combina con el carbonato de calcio para forma bicarbonato de calcio, a menudo se describe como ―parcialmente ligado‖. El calor invierte la reacción al desprender el bióxido de carbono parcialmente ligado, reproduciéndose así el carbonato normal de calcio y el agua se ablanda por la precipitación de este compuesto. La dureza de los no-carbonatos es debida a los sulfatos o cloruros de calcio que permanecen en solución cuando el agua se calienta, y deben ser convertidos en carbonatos por medio del carbonato de sodio para poder ser eliminados. Por ejemplo, Anexo I 52 CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 Los requerimientos de productos químicos y los resultados de la suavización difieren respecto a las durezas de carbonatos y de no-carbonatos así como también en cuanto a las durezas de calcio y magnesio. Ambas bases de la clasificación, deben, por tanto ser usadas para interpretar el análisis del agua y calcular los resultados del tratamiento. Estas se muestran en la tabla 20. [She79]. Tabla 20: Tipos de dureza ii. Cálculo de la dureza total y cálcica del agua a. Cálculo de la dureza total Método normalizado La determinación de dureza total se realiza por el método SM 2340 C. Principio del método La sal disódica del ácido etilendianmino-tetracético (abreviadamente EDTA), forma complejos quelatos con los cationes de calcio y magnesio presentes en una solución acuosa. Si se pequeñas cantidades del indicador negro de eriocromo T a la solución anterior a un pH de 10,0 la solución vira al color rojo vino. Cuando todo el calcio y magnesio forman complejos quelatos con el EDTA adicionando, la solución vira al color azul, indicando el punto final de la valoración. Procedimiento experimental  Tomar un volumen de muestra en la que se necesite meno de 15 ml de solución de EDTA 0,01 M y se complete la valoración en 5 minutos después de la adición de la solución tampón.  Diluir el volumen de muestra anterior a partir de agua destilada hasta un volumen de 50 ml. Clasificación Dureza de carbonatos Dureza de no-carbonatos Bicarbonato cálcico Sulfato cálcico Carbonato cálcico Cloruro cálcico Bicarbonato de magnesio Sulfato de magnesio Carbonato de magnesio Cloruro de magnesio dureza de calcio dureza de magnesio Anexo I 53  Añadir 1 o 2 ml de solución tampón para alcanzar el pH de 10,0 a 10,1.  Añadir 1 o 2 gotas de la solución indicador negro de eriocromo T.  Valorar la muestra con solución de EDTA 0,01 M hasta que el tono rojizo desaparece de la solución. El punto final de la valoración finaliza cunado la solución es de color azul. Calculo de la dureza total a partir de la siguiente expresión: Dureza (mg/l de CaCO3) = dónde: A = mL consumidos solución EDTA 0,01 M valoración de la muestra (1 mg CaCO3 equivale a 1 mL solución EDTA 0,01M). Reactivos La preparación de los reactivos necesarios se indica a continuación:  Solución tampón: disolver 1,179 g de EDTA y 644 mg de cloruro de magnesio hexahidratado (MgCl2·6H2O) en 50 mL de agua destilada. Añadir a esta solución 16,9 g de cloruro de amonio (NH4Cl) y 143 mL de hidróxido de amonio concentrado (NH4OH) y diluir a 250 mL con agua destilada. b. Cálculo de la dureza cálcica Método normalizado La determinación de calcio se realiza por el método SM 3550-Ca B. Principio del método En la titulación, el EDTA reacciona primero con los cationes de calcio libre y después con los cationes de calcio combinados con el indicador que vira del color rosa al color morado. El magnesio precipita como hidróxido de magnesio y no interfiere en la determinación. Se requiere un ajuste de la solución acuosa a valorar a un pH de 12,013,0. Procedimiento experimental  Tomar un volumen de muestra en la que se necesite meno de 15 ml de solución de EDTA 0,01 M y se complete la valoración en 5 minutos después de la adición de la solución de NaOH 1 N. Anexo I 54  Diluir el volumen de muestra anterior a partir de agua destilada hasta un volumen de 50 ml.  Añadir 1 o 2 ml de solución de NaOH 1 N para alcanzar el pH de 12,0 a 13,0.  Añadir 1 o 2 gotas de la solución indicador murexida.  Valorar la muestra con solución de EDTA 0,01 M hasta que el tono rojizo desaparece de la solución. El punto final de la valoración finaliza cunado la solución es de color morado. Calculo de la concentración de calcio a partir de la siguiente expresión: Calcio (mg/l de CaCO3) = dónde: A = mL consumidos solución EDTA 0,01 M valoración de la muestra (1 mg CaCO3 equivale a 1 mL solución EDTA 0,01M). iii. Alcalinidad del agua La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos. También se utiliza el término capacidad de neutralización de ácidos (CNA), y representa la suma de las bases que pueden ser valoradas. Esta alcalinidad de las agua naturales se debe principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles o fuertes también puede contribuir. Los bicarbonatos son los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad, puesto que se forman en cantidades considerables por la acción del CO2 sobre la materia básica del suelo como podemos ver en la reacción: CO2 + CaCO3 + H2O Ca2+ + 2HCO3Es deseable tener alguna alcalinidad en el agua de la caldera, así que rara vez se lleva a cabo una remoción completa de la alcalinidad del remplazo de la caldera, excepto en la desmineralización. También se necesita cierta alcalinidad para dar el pH óptimo en el agua de alimentación a fin de prevenir la corrosión de la tubería y equipo. Cuando los carbonatos y bicarbonatos se exponen a las temperaturas de la caldera, se rompen liberando CO2: 2NaHCO3 Na2CO3 + H20 + CO2 Anexo I 55 Después, el carbonato de sodio se rompe aún más hasta caustico: Na2CO3 + H20 2NaOH + CO2 El gas dióxido de carbono se redisuelve cuando el vapor se condensa, y produce ácido carbónico corrosivo: H20 + CO2 H2CO3 H+ + HCO3La cantidad de CO2 generado es proporcional a la alcalinidad. Para una alcalinidad dada se forma el doble de CO2 tanto a partir del HCO3como del CO32porque la descomposición del bicarbonato es la suma de las dos reacciones anteriores. Entonces es deseable reducir la alcalinidad del agua de alimentación, para que la formación de CO2 sea mínima, y reducir así los costos de tratamiento químico. [Web04]. iv. Cálculo de la alcalinidad del agua Equipo Fotómetro multiparamétrico HI83099 Especificaciones Rango: 0 a 500 mg/l (como CaCO3) Resolución: 5 mg/l Reactivos necesarios Código: HI 93755-0 Descripción: Reactivo Indicador de Alcalinidad Cantidad/Test: 1 Botella Procedimiento de Medición  Seleccione el método Alcalinidad usando el procedimiento descrito en la sección Selección del Método.  Llene la cubeta con 10 ml de muestra sin tratar (hasta la marca) y ponga la tapa.  Introduzca la cubeta en la célula de medición y cierre la tapa. Anexo I 56  Pulse la tecla ZERO. El display mostrará ―-0,0‖ cuando el instrumento esté a cero y listo para medición.  Retira la cubeta.  La presencia de cloro en la muestra puede interferir en los resultados, para eliminar el cloro, añada previamente 1 gota del reactivo HI 93755-53 a la muestra.  Añada cuidadosamente 1 ml del reactivo HI 93755-0 Reactivo Indicador de Alcalinidad, salvo para muestras con contenido inferior a 75ppm de alcalinidad que deberá añadir 0.7 ml en lugar de 1 ml. Ponga la tapa e invierta el vial 5 veces.  Introduzca la cubeta en la célula de medición y cierre la tapa.  Pulse READ, el medidor realizará la lectura.  El instrumento muestra los resultados en mg/l de alcalinidad (CaCO3). 57 ANEXO II. ÍNDICE DE LANGUELIER Anexo II 58 Anexo II 59 ANEXO II. INDICE DE LANGELIER i. Índice de Langelier El índice de saturación de Langelier (LSI) constituye un indicador del grado de saturación del agua con respecto al carbonato de calcio. Se trata, básicamente, de un índice de equilibrio que proporciona información acerca de la fuerza impulsora para formación y aglomeración de incrustaciones de CaCO3, en términos de pH como variable principal. Sin embargo, su principal limitación es que no facilita ninguna indicación referente a la cantidad de CaCO3 que precipitará para llevar el agua al estado de equilibrio. El índice de Langelier se calcula como la diferencia entre el pH real, medido, del agua y el pH de saturación de ésta en calcita, según indica la siguiente ecuación. [5] De esta forma, si el LSI es negativo, no existirá en el agua potencial de formación de incrustaciones y se disolverá CaCO3, tratándose de aguas corrosivas. Valores de LSI positivos revelarán, sin embargo, que se trata de aguas incrustantes con elevada probabilidad de formar depósitos de CaCO3. Finalmente, si LSI es próximo a cero, el agua se encontraría inicialmente en equilibrio, aunque cualquier modificación en su calidad o en parámetros como la temperatura podría variar el calor del índice, favoreciendo los fenómenos de corrosión o la deposición de incrustaciones (Dégremont, 1989). Aunque el valor de LSI podría obtenerse calculando el pHs de la siguiente ecuación: pHs = pK2R - pKsR + p[Ca2+] + p[HCO3-] [6] obtenida a partir del equilibrio calcio-carbónico, el cálculo de esta expresión es complicado ya que incluye parámetros como la concentración de todos los iones disueltos en el agua. Por este motivo, el índice LSI que contempla la influencia del contenido en sales disueltas del agua observada en las constantes de disociación de H2CO3 y en la solubilidad del CaCO3 a diferentes temperaturas [Kem89], se calcula de acuerdo al método desarrollado por Langelier, considerando las siguientes variables para la determinación del pH de saturación. Anexo II 66 FECHA 2008 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS 26-feb 270 8,10 640 410 3-mar 250 8,00 640 410 5-mar 370 250 130 21 219 8,00 640 410 16,1 0,16 2,26 2,40 2,11 7,21 0,79 7-mar 260 8,00 650 416 10-mar 260 8,00 650 416 12-mar 250 8,00 630 403 14-mar 260 8,00 650 416 17-mar 260 8,00 645 413 19-mar 350 260 130 19 216 8,00 650 416 16,1 0,16 2,26 2,41 2,11 7,19 0,81 24-mar 250 8,00 650 416 28-mar 260 8,10 650 416 31-mar 260 8,10 654 419 3-abr 260 8,10 630 403 4-abr 250 8,10 630 403 7-abr 350 260 130 20 210 8,10 640 410 17,0 0,16 2,24 2,41 2,11 7,18 0,92 9-abr 260 110 8,10 630 403 17,2 0,16 2,24 2,41 2,04 7,24 0,86 11-abr 260 8,10 640 410 14-abr 250 8,10 650 416 17-abr 350 250 110 20 220 8,10 650 416 17,2 0,16 2,24 2,40 2,04 7,26 0,84 21-abr 250 8,10 640 410 24-abr 340 250 125 20 210 8,10 650 416 17,2 0,16 2,24 2,40 2,10 7,21 0,89 2-may 250 8,10 640 410 5-may 240 8,10 650 416 7-may 340 260 125 70 240 8,10 670 429 17,9 0,16 2,23 2,41 2,10 7,18 0,92 Anexo II 67 FECHA 2008 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS 8-may 250 8,20 630 403 9-may 260 7,80 695 445 12-may 260 8,10 670 429 15-may 260 155 7,90 670 429 18,4 0,16 2,22 2,41 2,19 7,07 0,83 16-may 350 260 125 25 200 7,90 680 435 18,4 0,16 2,22 2,41 2,10 7,17 0,73 21-may 250 150 7,70 675 432 18,4 0,16 2,22 2,40 2,18 7,11 0,59 27-may 250 8,20 630 403 30-may 360 260 115 20 235 8,10 630 403 18,4 0,16 2,22 2,41 2,06 7,20 0,90 2-jun 250 130 65 265 7,80 679 435 18,4 0,16 2,22 2,40 2,11 7,17 0,63 6-jun 330 250 130 70 220 7,90 650 416 18,4 0,16 2,22 2,40 2,11 7,17 0,73 10-jun 330 240 125 70 210 7,90 640 410 18,4 0,16 2,22 2,38 2,10 7,20 0,70 13-jun 340 250 130 70 210 8,20 670 429 18,4 0,16 2,22 2,40 2,11 7,17 1,03 17-jun 330 240 125 70 240 8,20 670 429 18,4 0,16 2,22 2,38 2,10 7,20 1,00 23-jun 340 250 130 28 207 8,00 660 422 18,4 0,16 2,22 2,40 2,11 7,17 0,83 25-jun 250 8,00 650 416 27-jun 340 250 130 25 205 8,10 640 410 20,0 0,16 2,18 2,40 2,11 7,13 0,97 7-jul 340 250 125 55 7,90 685 438 20,0 0,16 2,18 2,40 2,10 7,15 0,75 9-jul 250 7,90 685 438 10-jul 250 7,90 690 442 11-jul 340 250 125 50 260 7,80 690 442 20,2 0,16 2,18 2,40 2,10 7,15 0,65 14-jul 250 7,90 680 435 16-jul 250 7,80 685 438 21-jul 330 250 130 55 265 7,80 690 442 21,3 0,16 2,16 2,40 2,11 7,11 0,69 28-jul 340 250 125 60 265 7,90 680 435 21,3 0,16 2,16 2,40 2,10 7,13 0,77 Anexo II 68 FECHA 2008 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS 1-ago 340 250 120 55 265 8,20 690 442 21,3 0,16 2,16 2,40 2,08 7,15 1,05 6-ago 340 250 120 50 265 8,10 670 429 21,3 0,16 2,16 2,40 2,08 7,15 0,95 7-ago 8,10 2,59 8-ago 340 250 125 45 265 7,80 680 435 21,5 0,16 2,16 2,40 2,10 7,12 0,68 9-ago 7,80 10-ago 7,80 11-ago 7,90 12-ago 340 250 120 40 275 7,90 680 435 22,0 0,16 2,15 2,40 2,08 7,13 0,77 14-ago 340 250 135 40 290 7,80 680 435 22,0 0,16 2,15 2,40 2,13 7,08 0,72 16-ago 7,90 18-ago 340 250 125 40 265 7,90 680 435 22,0 0,16 2,15 2,40 2,10 7,11 0,79 21-ago 7,80 22-ago 340 250 130 45 7,80 690 442 22,1 0,16 2,14 2,40 2,11 7,10 0,70 25-ago 330 250 125 45 265 7,80 680 435 22,1 0,16 2,14 2,40 2,10 7,11 0,69 28-ago 7,80 29-ago 340 250 130 55 265 7,90 680 435 22,2 0,16 2,14 2,40 2,11 7,09 0,81 1-sep 350 250 130 50 265 7,91 680 435 22,2 0,16 2,14 2,40 2,11 7,09 0,82 4-sep 350 250 125 45 275 7,94 685 438 22,0 0,16 2,15 2,40 2,10 7,12 0,82 5-sep 250 7,95 690 442 8-sep 350 250 130 45 265 7,98 688 440 23,0 0,16 2,13 2,40 2,11 7,08 0,90 10-sep 250 7,97 690 442 12-sep 350 250 125 40 265 7,98 687 440 23,0 0,16 2,13 2,40 2,10 7,10 0,88 15-sep 340 250 130 35 265 7,98 691 442 23,0 0,16 2,13 2,40 2,11 7,08 0,90 16-sep 280 130 7,30 690 442 Anexo II 69 FECHA 2008 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS 17-sep 270 7,95 705 451 19-sep 340 260 125 45 215 7,98 695 445 23,0 0,16 2,13 2,41 2,10 7,08 0,90 23-sep 340 260 125 45 265 7,98 690 442 23,0 0,16 2,13 2,41 2,10 7,08 0,90 25-sep 250 7,95 683 437 2,59 26-sep 340 260 125 50 255 7,98 685 438 23,0 0,16 2,13 2,41 2,10 7,08 0,90 29-sep 330 250 7,95 690 442 1-oct 360 280 130 35 285 7,80 714 457 23,0 0,17 2,13 2,45 2,11 7,03 0,77 3-oct 350 265 130 40 270 7,95 700 448 23,0 0,17 2,13 2,42 2,11 7,05 0,90 8-oct 370 280 125 45 265 7,90 710 454 22,5 0,17 2,14 2,45 2,10 7,06 0,84 10-oct 360 280 130 45 245 7,90 710 454 22,5 0,17 2,14 2,45 2,11 7,04 0,86 12-oct 240 8,10 680 435 13-oct 320 240 130 40 275 8,10 690 442 18,6 0,16 2,21 2,38 2,11 7,18 0,92 17-oct 240 8,00 685 438 20-oct 270 8,10 695 445 23-oct 240 7,80 680 435 24-oct 330 240 125 35 275 7,90 687 440 17,5 0,16 2,23 2,38 2,10 7,22 0,68 28-oct 330 270 130 40 275 7,99 690 442 17,3 0,16 2,24 2,43 2,11 7,16 0,83 29-oct 450 320 125 25 325 8,16 718 460 17,3 0,17 2,24 2,51 2,10 7,10 1,06 31-oct 340 280 125 45 265 8,15 710 454 17,0 0,17 2,24 2,45 2,10 7,17 0,98 5-nov 260 8,10 590 378 10-nov 250 8,10 590 378 12-nov 350 260 130 25 215 8,20 610 390 14,0 0,16 2,30 2,41 2,11 7,23 0,97 14-nov 260 8,20 590 378 17-nov 260 8,20 660 422 2,59 Anexo II 70 FECHA 2008 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS 19-nov 350 260 150 30 200 8,30 600 384 14,0 0,16 2,30 2,41 2,18 7,17 1,13 21-nov 260 8,20 610 390 24-nov 270 8,30 598 383 26-nov 270 8,00 690 442 28-nov 350 270 125 30 200 8,00 680 435 13,2 0,16 2,32 2,43 2,10 7,25 0,75 1-dic 330 240 155 30 200 8,10 590 378 13,2 0,16 2,32 2,38 2,19 7,21 0,89 5-dic 230 7,90 640 410 9-dic 230 155 7,90 640 410 12,0 0,16 2,34 2,36 2,19 7,25 0,65 10-dic 320 230 155 30 195 7,90 590 378 12,0 0,16 2,34 2,36 2,19 7,25 0,65 12-dic 230 8,10 610 390 16-dic 230 150 7,90 640 410 10,0 0,16 2,38 2,36 2,18 7,31 0,59 17-dic 230 7,90 600 384 22-dic 230 155 8,20 640 410 8,6 0,16 2,41 2,36 2,19 7,32 0,88 24-dic 330 240 155 30 200 8,10 600 384 8,6 0,16 2,41 2,38 2,19 7,30 0,80 26-dic 230 7,90 640 410 29-dic 230 150 7,90 640 410 8,4 0,16 2,41 2,36 2,18 7,34 0,56 5-ene 330 240 155 30 210 8,10 590 378 8,2 0,16 2,42 2,38 2,19 7,31 0,79 8-ene 240 155 8,10 590 378 7,9 0,16 2,43 2,38 2,19 7,31 0,79 9-ene 240 155 8,20 600 384 7,9 0,16 2,43 2,38 2,19 7,31 0,89 12-ene 330 240 155 30 205 8,20 595 381 7,7 0,16 2,43 2,38 2,19 7,32 0,88 15-ene 230 150 7,90 640 410 7,6 0,16 2,43 2,36 2,18 7,35 0,55 19-ene 230 150 7,90 640 410 7,6 0,16 2,43 2,36 2,18 7,35 0,55 22-ene 240 155 8,20 595 381 7,6 0,16 2,43 2,38 2,19 7,32 0,88 23-ene 240 8,20 595 381 Anexo II 71 28-ene 330 240 155 30 200 8,20 595 381 7,5 0,16 2,43 2,38 2,19 7,32 0,88 dureza total (mg/l de CaCO3) dureza cálcica (mg/l de CaCO3) bicarbonatos (mg/l de CaCO3) CL (mg/l de CaCO3) SO4 (mg/l de CaCO3) PH CONDUC (µs/cm) SDT (mg/l) T (ºC) A B C D pHs ILS Promedio 346 254 134 40 241 8,01 653 0,81 Max 450 320 155 70 325 8,30 718 1,13 MIN 320 230 110 19 195 7,30 590 0,55 Anexo II 72 Se presentan en la figura 17 los resultados del índice de Langelier para los datos de 2008. Figura 17: Cálculo índice de Langelier para el año 2008 Como se puede observar en el gráfico, todos los valores calculados del índice de Langelier, se encuentran entre 0,5 y 1,1. Valores de LSI positivos revelan, que se trata de aguas incrustantes con elevada probabilidad de formar depósitos de CaCO3. Sin embargo, si LSI es próximo a cero, el agua se encontraría inicialmente en equilibrio. Como podemos observar, todos los valores del índice de Langelier se encuentran por encima de cero, lo que determina el carácter incrustante de esta agua, pero no son demasiado elevados, están próximos a cero, por lo que se tiene un agua con un carácter ligeramente incrustante. 73 ANEXO III. EL CICLO DEL AGUA EN LA CENTRAL TÉRMICA DE ANDORRA Anexo III 74 Anexo III 75 ANEXO III. EL CICLO DEL AGUA EN LA CENTRAL TÉRMICA i. INTRODUCCIÓN Para conseguir las especificaciones de calidad del agua necesarias para su uso en calderas, es necesario el tratamiento del agua de captación en la planta de tratamiento de aguas. El agua bruta, procedente del pantano de Calanda, en el rio Guadalope, se bombea a un depósito, desde donde se alimenta por gravedad la planta que se va a describir a continuación. La planta de tratamiento de agua para la central térmica de Teruel, abastece de agua desmineralizada en cantidad y calidad a los grupos 1, 2, y 3, a los pozos de agua de servicio y a una parte de la planta de desulfuración de gases. Las condiciones básicas y etapas que forman dicha planta (figura 18) se exponen seguidamente. El agua bruta, procedente del pantano de Calanda, alimenta la instalación a través de los pasos siguientes:  El decantador donde se producirá un ablandamiento y descarbonatación del agua a tratar.  Primer filtrado en los filtros de gravedad donde el agua de salida del decantador es filtrada y almacenada en un depósito de agua filtrada.  Bombeo de agua filtrada, a través de 4 bombas, impulsando el agua a un segundo filtrado, en los filtros de carbón activo, dando paso a su desmineralización.  Dicha desmineralización se realizara, en dos pasos:  Desmineralización primaria, donde pasa el agua a través de una resina catiónica y seguida de una resina aniónica, donde se quedaran la mayoría de las sales.  Desmineralización secundaria, donde se produce un pulido final de desmineralización.  Dando paso al almacén de agua desmineralizada y alimentación en cantidad y calidad necesaria para los diferentes servicios. Anexo III 82 Figura 22: Filtros de carbón activo Figura 23: Filtro de carbón activo a presión Estos filtros tienen la función de realizar un filtrado final, antes de entrar el agua en las cadenas de desmineralización, otra función sería la de eliminación del cloro residual, procedente de una posible esterilización que tuviéramos que realizar si existiese materia orgánica en el agua bruta, que estamos utilizando en nuestra instalación, con una capacidad de retención de 5 ppm máximo. Anexo III 83 Este carbón no es necesario regenerarlo, ya que el cloro no es realmente absorbido sino que se transforma en clorhídrico, simplemente se lavara el filtro. Esta instalación, dispone de un by-pass para el caso de no utilizarlos, por estar el límite de cloro en 1 ppm, que es el límite de concentración que admiten las resinas sin sufrir deterioro. Funcionamiento y lavado Estos filtros, disponen de un lecho de carbón activo, entrando el agua impulsada, por las bombas de agua filtrada por la parte superior y saliendo dicha agua filtrada por la parte inferior, a través de unas mallas de recogida de agua. La disposición de válvulas es totalmente automática, así como su lavado. El caudal unitario de estos filtros es de 58 m3/h en funcionamiento normal, lo que supone un total máximo de unos 174 m3/h con los tres filtros. El lavado se realiza a contracorriente de la producción y el agua utilizada para dicho lavado, es agua filtrada extraída de los depósitos de agua filtrada, siendo impulsada por las mismas bombas de agua filtrada, saliendo el agua sucia por la parte superior y verterá el agua sucia al canal de desagüe. iv. DESMINERALIZACIÓN PRIMARIA a. Principios elementales y generalidades La instalación de desmineralización primaria consta de tres cadenas idénticas dispuestas en paralelo y cada una de ellas, formadas: por un Catexer y un Anexer, conectados en serie, con capacidad unitaria neta de 57 m3/h. siempre que sea preciso. La función de esta instalación consiste en tratar el agua filtrada que ha salido de los filtros de carbón activo, en dos partes bien diferenciadas. En la primera parte al agua se hace pasar por un equipo de resina catiónica, llamado catexer (figura 24), dejando en él los iones calcio y magnesio del agua filtrada. Para su regeneración se utilizara ácido sulfúrico una vez se agote esta y a contracorriente. En la segunda parte el agua que ha salido del catexer se le hace pasar por el equipo de resina aniónica (figura 25), que estará a su vez distribuida en dos zonas, con Anexo III 84 dos resinas aniónicas, una débil y otra fuerte, llamado anexer y dejando los aniones. Para su regeneración se utilizara sosa cáustica, a contracorriente. Con este proceso se han dejado ya los aniones y también los cationes, ya se ha obtenido un agua desmineralizada. Las posibles variaciones de calidad de agua, por variación en el agua de alimentación o variación de rendimiento del decantador repercutirán únicamente en una reducción de producción total. La producción de agua de cada resina es de 920 m3 antes de que tenga que ser regenerada. Figura 24: Cadenas de caterxers y anexers Anexo III 85 Figura 25: Cadenas de anexers Las resinas intercambiadoras que se han seleccionado para la desmineralización primaria, han sido las de lecho fluidificado, considerando el menor consumo de reactivos, menor fuga de iones y un menor consumo de agua lavado en las regeneraciones. La principal característica de los lechos fluidificados es su funcionamiento en contracorriente, es decir, regenerar en sentido contrario al de servicio. Durante la fase de servicio el agua a tratar penetra por la parte inferior de los aparatos con una velocidad tal que permita la formación de un lecho sólido, de tal forma que cuanto mayor sea el lecho sólido menor fuga de iones se produce, al mismo tiempo que favorece al intercambio iónico. El resto de la resina que no constituye lecho sólido, puede moverse libremente en el líquido. En esta zona se retiene la mayor parte de los iones, por lo que al concluir el servicio la resina se encuentra totalmente agotada. El lecho sólido que se encuentra encima se utiliza para pulido final. Anexo III 86 Con el fin de disminuir la pérdida de carga que la resina produce durante la fase de servicio, al estar comprimida contra las ranuras de las toberas e incluso evitar la posible obturación de las mismas, se ha colocado una capa de resina inerte de granulometrías ligeramente mayor que la resina intercambiadora, con el fondo de toberas superior y la resina. Las resinas son marca LEWATIT de Bayer, de los siguientes tipos en cada cambiador: CATEXER F-2-1-2 Catiónica fuerte S — 100 WS ANEXER F-2-1-3 Aniónica débil MP — 64 WS Aniónica fuerte M — 504 WS Resina Inerte IN — 40 Para realizar el contralavado de las resinas, se ha dispuesto un depósito cilíndrico vertical. Este depósito está abierto en la parte superior con un pasillo para control de la expansión del contralavado. Tener presente que solo se trasiega para contralavar la mitad del lecho de resina contenida en el cambiador. b. Elementos básicos de cada intercambiador Un intercambiador está compuesto de: Un recipiente metálico, cerrado, de eje vertical, que contiene la resina intercambiadora. La naturaleza de esta resina dependerá del intercambio que nos interese. Los fondos: superior e inferior estarán cerrados con una placa perforada y en los agujeros, se montan unas toberas de plástico de ranuras calibradas, para conseguir que pase el agua y no se escape la resina, a parte que hace de repartidor del agua del regenerante. En la parte superior se deja en espacio hueco para permitir su expansión y encima de este espacio una capa de resina inerte ―plástico‖, para evitar fugas de finos de la resina correspondiente. Anexo III 87 c. Regeneración cadena primaria Esta regeneración se realiza introduciendo: en el caso de las resinas catiónicas ácido sulfúrico diluido y en el caso de resinas aniónicas sosa cáustica. Al estar en contacto, el regenerante con la resina, se produce una desorción o regeneración, liberando de la resina las sales que ha estado reteniendo durante el tiempo de producción y dejando la resina lista para ser utilizada. La solución regenerante se adiciona por la parte de arriba sobre el lecho de resina que se encuentra en forma compacta. La parte de resina utilizada para el pulido final, se encuentra en esta fase por encima de la capa anterior fluidificada y recibe una mayor cantidad de regenerante, consiguiéndose una menor fuga de iones que con un sistema de regeneración convencional, es decir, en el mismo sentido que el flujo de agua a tratar. Cuando el regenerante utilizado en la regeneración de la resina catiónica es el ácido sulfúrico, se corre el peligro de sulfatación de la resina, ocasionado por la precipitación del sulfato cálcico en el seno de la misma. Sin embargo, en nuestro caso, la concentración de calcio en el agua a desmineralizar es insuficiente después del ablandamiento con sosa cáustica. Además, la regeneración con ácido sulfúrico será progresiva con lo que dicho peligro desaparece. Al principio de la regeneración se obtiene una concentración de ácido del 2 % durante el tiempo que se fija en las consignas de regeneración y transcurrido el tiempo de introducción de ácido al 2 % entrara la velocidad rápida en servicio dando una concentración del 4 % y el tiempo que se fija también en las consignas de regeneración, pasado este tiempo la bomba se parara automáticamente. Para la regeneración de las cadenas aniónicas se tiene 2 bombas dosificadoras de sosa que toman la sosa del depósito general de sosa cáustica. Estas bombas son iguales para la regeneración progresiva de los anexer, siendo utilizadas una de las bombas en cada regeneración. Estas bombas solo disponen de una velocidades de trabajo obteniendo una concentración de sosa del 4 % durante el tiempo que se fija en las consignas de regeneración y transcurrido el tiempo de introducción de sosa se parara Anexo III 88 Cantidad teórica de reactivos a utilizar en la regeneración de la resina Catexer: - 552 kg de ácido al 93% en peso en cada regeneración Anexer: - 778 kg de NaOH al 50% en peso en cada regeneración Cantidad real de reactivos que se utilizan actualmente en la regeneración de la resina Catexer: - 981 kg de ácido al 93% en peso en cada regeneración Anexer: - 1407 kg de NaOH al 50% en peso en cada regeneración d. Parámetro de control La conductividad límite prevista a la salida de los anexers es de 6 µs/cm, correspondiente al 85% del agotamiento del lecho. Por tanto el agotamiento de la cadena será detectado por el analizador conectado a la salida de cada cadena, cuando la conductividad medida por el mismo alcance los 6 µs/cm. Sin embargo en la práctica, esto es más estricto, ya que cuando la conductividad supera durante un tiempo determinado el valor de 3 µs/cm, se considera que está agotada, y para la producción quedando dispuesta para regenerarla. v. DESMINERALIZACIÓN SECUNDARIA Principios elementales y generalidades Los ionexers (figura 26) son cambiadores de lecho mixto de resina catiónica fuertemente ácida y resina aniónica fuertemente básica, los cuales en funcionamiento normal se encuentran en un verdadero estado de mezcla. El agua a tratar llega hasta los ionexers procedente del colector de salida de los anexers, es decir de la salida de la desmineralización primaria. Cada uno de los tres cambiadores secundarios, debe estar asociado a cada una de las cadenas primarias, aunque podrá ser conectado a cualquiera de ellas indistintamente. Cada depósito incluye cinco mirillas circulares conectadas a tres niveles, para comprobación de las alturas de resina y de ésta expandida. Estos ionexers están destinados a retener las posibles fugas de iones y sílice que pudieran salir de los equipos de desmineralización primaria, produciendo un pulido Anexo III 89 final y evitando fuga de iones al agua de servicio que se utiliza en nuestras instalaciones. Figura 26: Cadenas de ionexers Consta de tres cambiadores de lecho mixto (ionexer), para un caudal unitario de 57,5 m3/h. La función de esta instalación consiste en tratar el agua desmineralizada que ha salido de las cadenas de desmineralización primarias. Las resinas intercambiadoras que se han seleccionado para la desmineralización secundaria han sido una mezcla de resinas: Catiónicas y aniónicas. Durante la fase de servicio el agua a tratar penetra por la parte superior de los aparatos con una velocidad que no permita la fuga de iones. Las resinas son marca LEWATIT de Bayer, de los siguientes tipos en cada cambiador: Catiónica fuerte S — 100 MB Aniónica fuerte M — 500 MB a. Elementos básicos de un ionexer El fondo superior está abierto y el fondo inferior está cerrado con una placa perforada y en los agujeros, se montan unas toberas de plástico de ranuras calibradas, Anexo III 90 para conseguir que pase el agua y no se escape la resina, a parte que hace de repartidor del agua del regenerante. En la parte superior se deja en espacio hueco para permitir su expansión y encima de este espacio una capa de resina inerte ―plástico‖, para evitar fugas de finos de la resina correspondiente. El aparato está provisto de un conjunto externo de válvulas y tuberías necesarias para realizar las diversas operaciones. b. Regeneración de los ionexers El proceso de regeneración lo podemos denominar como el proceso inverso de la producción. Para que se produzca este proceso, es necesario introducir un producto regenerante, a través de toda la superficie de resina, en nuestro caso separaremos hidráulicamente las resinas, introduciendo ácido por la parte inferior y sosa por la parte superior, retirando el vertido por la parte central. Durante el recorrido del regenerante se irán liberando las sales que fueron retenidas en la fase de producción, que serán eliminadas al desagüe. c. Parámetros de control y producción.- El control de agotamiento de una cadena (ionexer) puede detectarse por conductividad (valor límite: 0,5 μmhos/cm) o por volumen de agua tratada (controlada por tiempo según secuencia de funcionamiento seguido). Para el control de la conductividad a la salida del agua tratada por cada cambiador, se han dispuesto equipos de conductividad, formados por un monitor indicador montado en el panel de control con contacto de alarma regulable, y, una célula de conductividad con compensador automático de temperatura. Para el control de la sílice a la salida del agua tratada, se han dispuesto equipo analizador de sílice, formado por un monitor indicador montado a la salida de agua desmineralizada. Para el control de volumen de agua producida se ha montado un contador de agua que totaliza el caudal de agua desmineralizada procesada en la instalación, montado en el colector de salida de la planta, común a las tres cadenas. Anexo III 91 La calidad del agua de salida de los ionexers será la de alimentación a las calderas y desulfuración. Calidad agua salida del ionexer  Sílice 0,01 mg/litro  Conductividad 0,5 micromohos/cm  Sólidos totales disueltos 0,1 ppm. máximo Estos valores son teóricos. En la práctica, medimos valores de conductividad del agua de:  0,03 µs/cm.  pH = 6,5  Sílice= 2,69 ppm Cantidad de reactivos a utilizar en la regeneración de la resina Ionexer: - 144 kg de ácido al 93% en peso en cada regeneración y 160 kg de NaOH al 50% vi. BALSA NEUTRALIZACIÓN Para la homogenización y neutralización de los vertidos que se producen en la planta de tratamiento de aguas se ha dispuesto una balsa de almacenaje, de unos 110 m3 Los vertidos de: Regeneraciones, lavados de arranque aguas de laboratorio y contra lavados de resinas llegan a la balsa por gravedad. Una vez homogeneizados son impulsados, mediante dos bombas idénticas de 20 m3 y situadas en el foso de bombas, siendo evacuados a través de una tubería independiente y completamente enterrada, hasta la balsa del Mini Cani. Del Mini Cani, mezclada con el resto de vertidos provenientes de toda la central, es bombeada al Perle. a. Operación de la instalación Los efluentes procedentes de la planta tratamiento de aguas, se van depositando en la balsa de neutralización y el nivel de esta ira subiendo. Cuando alcance la cota del 75 % se pondrá en servicio automáticamente la turbina agitadora y cuando baja de 75 % se para automáticamente. Anexo V 98 Anexo V 99 ANEXO V. RESULTADOS En este anexo se presentan tablas que recogen los resultados de todos los experimentos realizados . Anexo V 100 i. Análisis del agua de aporte al decantador y agua de salida del mismo Tabla 22: Análisis agua de entrada y de salida del decantador Accelator Agua entrada al decantador (febrero y mayo) Nº experimento pH dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) 1 (febrero) 7,7 15 300 21,5 430 125 0 650 2 (febrero) 7,7 15 300 21,3 426 125 0 635 1 ( mayo) 8,5 12,2 244 16,3 326 85 0 543 Agua salida del decantador (Febrero) Nº experimento pH dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) 1 9,6 3,5 70 8,7 174 40 9 630 2 9 3,2 64 8,2 164 30 8 Agua salida del decantador (Mayo) Nº experimento pH dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) cadena 1 9,57 1,7 34 5,7 114 25 5 480 cadena 2 9,56 1,7 34 5,7 114 20 5 512 cadena 2 9,55 1,7 34 5,7 114 20 5 495 cadena 3 9,51 1,7 34 5,7 114 20 5 501 Anexo V 101 ii. Proceso de ablandamiento con sosa Tabla 23: Ablandamiento de agua con sosa. Experimentos puesta en marcha con NaOH y FeCl3 (Febrero) Nº experimento pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) pH antes de descarbonatació 1 7,8 13,8 276 20,8 416 80 1 750 - 2 8,5 9,7 194 15,6 312 70 1 760 - 3 9,0 5,6 112 11,5 230 30 1 730 - Experimentos rango de concentración de NaOH y FeCl3 (Febrero) Nº experimento pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) pH antes de descarbonatació 4 8,7 13,8 276 20,4 408 70 1 940 9 5 8,7 11,1 222 17,4 348 85 1 700 9,9 6 8,6 9,5 190 15,6 312 110 1 709 9,5 7 8,9 7,6 152 13,9 278 50 1 777 9,7 8 9,2 6,3 126 12 240 45 1 787 10 9 9,3 4,2 84 9,1 182 35 1 704 10,5 10 9,8 3,6 72 8,2 164 50 1 719 10,7 11 9,9 2,5 50 4,6 92 35 1 740 11 12 10,8 1,3 26 1,7 34 100 1 895 11,3 13 11,5 1 20 1,3 26 255 1 1530 11,7 Anexo V 102 Experimentos optimización de pH con NaOH y FeCl3 (Febrero) Nº experimento pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) pH antes de descarbonatació 15 8,9 7,8 156 14,3 286 60 1 680 9,75 16 9,0 6,5 130 12,7 254 50 1 710 10 17 9,4 4,9 98 11,2 224 35 1 665 10,25 18 9,7 4,4 88 9,8 196 30 1 670 10,5 19 9,9 3,6 72 8 160 25 1 675 10,75 20 10,2 2,6 52 5,9 118 10 1 680 11 Experimentos optimización de pH con NaOH y FeCl3 (Mayo) Nº experiment pH final concentración de sosa (g/l) dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3 dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductividad (µs/cm) pH antes de descarbonatación 21 10,6 0,47 0,7 14 2 40 35 0 670 11,0 22 10,5 0,40 1 20 3,8 76 40 0 660 10,9 23 10,2 0,37 1,2 24 3,9 78 40 0 590 10,7 24 9,9 0,30 1,7 34 4,8 96 20 0 568 40,45 25 9,5 0,27 2,3 46 5,7 114 25 0 560 10,2 26 9,3 0,25 3,2 64 7 140 35 0 555 10,04 Anexo V 103 iii. Proceso de ablandamiento con cal Tabla 24: Ablandamiento de agua con cal. Experimentos con Ca(OH)2 y FeCl3 (Febrero) (todo rango de pH) Nº experimento pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductivid ad (µs/cm) pH antes de descarbonatación 1 8,3 16,2 324 23 460 100 0 650 8,5 2 8,5 14,8 296 22,1 442 65 0 680 9 3 8,6 12,8 256 18,8 376 20 0 700 9,65 4 8,7 12,5 250 18,5 370 5 0 615 9,6 5 9,2 11,2 224 17,5 350 0 0 590 10,15 6 9,7 12,2 244 17,5 350 0 0 600 10,5 7 9,8 12,6 252 17,6 352 0 0 650 10,7 8 10,2 15,5 310 17,8 356 0 0 650 11 9 11,2 21,3 426 22,2 444 0 0 - 12 Experimentos con Ca(OH)2 Mayo todo rango de pH Nº experi mento pH fina l Concentraci ón de cal (g/l) dureza cálcica (ml de edta 0,01 M ) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M ) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) sólidos en suspensión (mg/l) conductivi dad (µs/cm) pH antes de descarbonatac ión 1 8,0 0,07 12,1 242 16 320 65 0 560 8,35 2 8,1 0,11 10,5 210 14,6 292 30 0 538 8,6 3 8,3 0,14 8,6 172 12,8 256 5 0 473 8,9 4 8,6 0,18 7,5 150 11,7 234 0 0 445 9,23 Anexo V 104 iv. Proceso de ablandamiento con cal + carbonato sódico Tabla 25: Ablandamiento de agua con cal + carbonato sódico Experimentos febrero con Ca(OH)2, Na2Co3 y FeCl3 (prueba dosis carbonato sódico) Nº experime nto pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) Na2Co3 añadido (ml) Concentración de Na2CO3(g/l) conductividad (µs/cm) pH antes de descarbonatació 1 10,7 8,3 166 10 200 0 1 0,17 - 10,7 2 10,2 2 40 5,5 110 30 2 0,33 - 10,6 3 10,8 1,1 22 3,2 64 155 3 0,50 - 10,75 4 10,5 0,4 8 4 80 325 5 0,83 - 10,55 5 10,6 0,3 6 3 60 360 10 1,67 - 10,65 6 11 0,1 2 3 60 255 30 5,00 - 11 Anexo V 105 Experimentos febrero con Ca(OH)2, Na2Co3 y FeCl3 (optimización dosis carbonato sódico) Nº experimen to pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) Na2Co3 añadido (ml) Concentración de Na2CO3(g/l) conducti vidad (µs/cm) pH antes de descarbonat ación Volumen de fangos (ml/l) 13 10,8 6,5 130 11 220 25 0,8 0,13 699 10,82 14 10,8 4,7 94 9 180 40 1,1 0,18 667 10,8 15 10,8 4,2 84 8,6 172 40 1,2 0,20 650 10,8 16 10,4 3,5 70 8,6 172 35 1,3 0,22 703 10,4 17 10,4 2,8 56 8 160 40 1,4 0,23 675 10,6 18 10,2 2,2 44 7,5 150 30 1,5 0,25 685 10,3 7 10,2 2,5 50 7,4 148 25 1,5 0,25 760 10,5 3 8 10,2 1,6 32 6,2 124 45 1,8 0,30 810 10,5 2 9 10,2 1,4 28 5,4 108 40 2,1 0,35 920 10,5 - 10 10,2 2 40 5,8 116 35 2,4 0,40 850 10,65 4,5 Prueba floculante (1ppm) 10 2,5 50 7,5 150 0 1,8 0,30 750 10,5 - Prueba floculante (1ppm) 10 1,4 28 5,9 118 50 2,2 0,37 865 10,5 3 Anexo V 106 Experimentos mayo con Ca(OH)2, Na2Co3 y FeCl3 (optimización dosis carbonato sódico) Nº experi mento pH final dureza cálcica (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza cálcica (mg/l CaCO3) dureza total (ml de edta 0,01 M añadidos) dureza total (mg/l CaCO3) Alcalinidad (mg/l de CaCo3) Na2Co3 añadido (ml) Concentración de Na2CO3(g/l) conductivid ad (µs/cm) pH antes de descarbonat ació 13 8 6 120 8,9 178 0 0,8 0,13 483 9 14 8,5 3,7 74 7,6 152 5 1,1 0,18 503 9,4 15 9,3 1,5 30 5,2 104 30 1,2 0,20 560 9,75 16 9,5 1,1 22 4,7 94 80 1,3 0,22 670 9,78 17 10 0,5 10 3,8 76 150 1,4 0,23 800 10,21 107