Calefacción urbana y redes de calefacción - Protección contra la corrosión y los depósitos

Las redes de calefacción están diseñadas para transferir energía de forma fiable durante décadas. El medio de transporte, el agua, está constantemente en contacto con los materiales del sistema: tuberías, intercambiadores de calor, bombas y accesorios. Incluso las más pequeñas alteraciones químicas o físicas pueden causar daños importantes a largo plazo.

Sin un condicionamiento específico existe una amenaza:

• Daños por corrosión: La entrada de oxígeno a través del agua de reposición o de fugas provoca picaduras y grietas por corrosión bajo tensión. Una gestión incorrecta del pH acelera el ataque de los materiales, especialmente en instalaciones mixtas con acero, cobre o aluminio.

• Depósitos y acumulación de lodos: la formación de magnetita, depósitos calcáreos o lodos de óxido obstruyen las tuberías y los intercambiadores de calor. Esto reduce la sección transversal del flujo y perjudica la transferencia de calor.

• Pérdidas de energía: Incluso los revestimientos finos de las superficies de los intercambiadores de calor reducen significativamente la eficiencia y aumentan el rendimiento de las bombas.

• Aumento de los costes de explotación: las operaciones periódicas de lavado, eliminación de lodos y sustitución de material generan elevados gastos de explotación y a menudo provocan paradas imprevistas.

El sistema de tratamiento del agua garantiza que la composición química del agua se mantenga dentro de las especificaciones de AGFW FW 510, FW 524 y VDI 2035. De este modo se evitan específicamente los procesos de corrosión y sedimentación y se prolonga considerablemente la vida útil de la infraestructura de la red.

La elección correcta de los aditivos es la clave de la estabilidad química del agua de la red. A diferencia de los sistemas de refrigeración abiertos, las redes de calefacción son circuitos cerrados con largos tiempos de permanencia y altas temperaturas, por lo que los requisitos son especiales.

Grupos típicos de aditivos y sus ventajas:

• Inhibidores de la corrosión: Forman una película protectora estable sobre las superficies metálicas que impide de forma fiable la corrosión por oxígeno y CO₂. De este modo se protegen zonas especialmente sensibles, como los haces de intercambiadores de calor y los impulsores de las bombas.

• Estabilizadores de la dureza y dispersantes: Mantienen la cal, la magnetita y los lodos en suspensión para que se transporten con la circulación y no se depositen. Así se evitan eficazmente los depósitos en las superficies de los intercambiadores de calor.

• Estabilizadores del pH y agentes alcalinizantes: Garantizan que el valor del pH se mantenga dentro de un margen normalizado (a menudo 8,2-10,0, dependiendo del sistema del material). Esto protege contra el ataque del material y garantiza la estabilidad de los inhibidores.

• Depuradores de oxígeno: a pesar de los sistemas cerrados, el oxígeno puede entrar en la red por retroalimentación o difusión. Los secuestrantes especiales de O₂ fijan el oxígeno residual y evitan las reacciones de corrosión.

El resultado es una red químicamente estable en la que el calor se transfiere con eficacia y los costes de funcionamiento se reducen a largo plazo.

El funcionamiento de los sistemas de calefacción urbana está salvaguardado por un gran número de normas técnicas. Estas normas no sólo especifican valores objetivo para la química del agua, sino también procedimientos de muestreo, control y verificación.

Las normativas más importantes son

• Ficha AGFW FW 510: Define los requisitos para el agua de llenado y de reposición. Deben cumplirse parámetros como la conductividad, la dureza, el oxígeno, el hierro y el pH.

• Hoja de trabajo AGFW FW 524: regula el tratamiento del agua, el seguimiento y la documentación durante la explotación.

• VDI 2035: Describe estrategias para prevenir la corrosión y la formación de incrustaciones en los sistemas de calefacción por agua caliente - también relevante para los sistemas de calefacción urbana.

• DIN EN 14336: Contiene requisitos para la puesta en servicio y la comprobación de sistemas de calefacción por agua caliente.

Al cumplir esta normativa, los operadores consiguen

• Seguridad jurídica, ya que todas las especificaciones se documentan de acuerdo con las normas,

• Seguridad en la planificación, ya que se minimizan los daños y el tiempo de inactividad,

• Rentabilidad, ya que se evitan pérdidas de eficiencia y se reducen los costes de mantenimiento.

ALMA AQUA ayuda a los operadores no sólo a cumplir estas normativas, sino también a aplicarlas de forma óptima con conceptos de dosificación y control personalizados.

La creación de una red de calefacción es un proceso estructurado que garantiza que la red sea químicamente estable y cumpla las normas desde el principio.

El proceso consta de varias fases:

1. Registro del sistema: Registro de la estructura de la red, los materiales utilizados, las temperaturas, los volúmenes y las cantidades de reposición.

2. Definición de objetivos: priorización - por ejemplo, protección contra la corrosión, control de depósitos, eficiencia energética o verificación.

3. Recomendación del producto: Selección de aditivos adecuados (inhibidores, dispersantes, estabilizadores de pH, aglutinantes de O₂), adaptados a los parámetros de humectación.

4. Concepto de dosificación y control: determinación de los puntos de dosificación y de los valores objetivo (pH, conductividad, oxígeno, hierro, turbidez), definición de los intervalos de control y de los valores límite.

5. Muestreo y validación: realización de mediciones en laboratorio y en línea, comparación con valores estándar y especificaciones del fabricante.

6. Informes y optimización: documentación de resultados, análisis de tendencias y ajustes en caso de cambios de carga o fluctuaciones del agua bruta.

Esto garantiza que la red funcione de forma eficiente y conforme a la normativa desde el primer día de funcionamiento y se mantenga estable durante toda su vida útil.

Una red de calefacción es un sistema dinámico: los perfiles de carga cambian, las cantidades de reposición varían y pueden producirse fugas a lo largo del tiempo. La química del agua tampoco es estática, sino que reacciona a las fluctuaciones de temperatura y presión.

Por tanto, ALMA AQUA ayuda a los operadores no sólo durante la puesta en servicio, sino a lo largo de todo el ciclo de vida de la red.

Nuestros servicios en operaciones en curso incluyen

• Toma periódica de muestras y análisis de laboratorio del agua de red, de recarga y de llenado (parámetros como pH, conductividad, oxígeno, hierro y turbidez).

• Control en línea con registro continuo de conductividad, pH, temperatura y oxígeno, así como funciones de alarma en caso de desviaciones.

• Optimización de la estrategia de dosificación para reducir las necesidades de productos químicos, el consumo de energía y el vertido de lodos.

• Formación del personal de explotación para que se tomen las medidas adecuadas in situ.

• Documentación y verificación a prueba de auditorías para el control de calidad interno y las auditorías de autoridades externas.

Como resultado, los operadores se benefician de una química del agua permanentemente estable, una máxima fiabilidad operativa y un cumplimiento verificable de las normas, garantizando así la eficiencia económica a largo plazo de sus redes de calefacción.

Ni siquiera las redes de calefacción cerradas están completamente libres de oxígeno. Cada alimentación de reposición introduce potencialmente oxígeno disuelto en el sistema, e incluso las cantidades más pequeñas pueden acelerar enormemente los procesos de corrosión.

Las consecuencias de la entrada de oxígeno son

• Corrosión por picaduras en tuberías de acero e intercambiadores de calor, especialmente en zonas con baja velocidad de flujo.

• Formación de magnetita (Fe₃O₄) como producto de corrosión que da lugar a depósitos de lodo en tuberías y separadores.

• Interferencia con el efecto inhibidor, ya que el oxígeno puede desestabilizar determinadas películas protectoras.

Estrategias de control:

• Utilización de agua de reposición totalmente desmineralizada con muy baja solubilidad de gas.

• Uso de aglutinantes de oxígeno que neutralizan químicamente el O₂ residual.

• Sistemas de presurización y desgasificación de membranas para minimizar técnicamente la entrada de oxígeno.

• Control, por ejemplo, midiendo periódicamente el oxígeno disuelto y el hierro como indicadores de corrosión.

Esto garantiza que la red permanezca químicamente estable y libre de corrosión a largo plazo, incluso si es inevitable reponerla.

La magnetita (Fe₃O₄) se produce en los procesos de corrosión de las tuberías de acero y es un subproducto muy conocido en las redes de calefacción urbana. Por un lado, la magnetita en finas capas protectoras puede incluso tener un efecto inhibidor de la corrosión; por otro, un exceso de magnetita en suspensión provoca enormes problemas de funcionamiento.

Problemas causados por la magnetita en la rejilla:

• Formación de lodos que obstruyen los intercambiadores de calor o sobrecargan las bombas.

• Mayor resistencia al flujo y, por tanto, mayores necesidades energéticas.

• Desequilibrios y desgaste en bombas y accesorios.

Medidas para la gestión de la magnetita:

• Dispersantes químicos que mantienen las partículas de magnetita en suspensión y evitan los depósitos.

• Separadores y filtros que eliminan específicamente los sólidos de la red.

• Inhibidores de la corrosión que suprimen la formación de magnetita desde el principio.

• Análisis periódicos del contenido de hierro y sólidos para evaluar la estabilidad de la red.

La gestión estructurada de la magnetita garantiza que las redes de calefacción urbana puedan funcionar sin depósitos y con eficiencia energética.

El control del pH es uno de los factores más importantes para la protección contra la corrosión. En las redes clásicas de calefacción urbana de alta temperatura, los valores objetivo suelen estar entre pH 9,0 y 10,0, ya que en este caso la velocidad de corrosión y la estabilidad del inhibidor se equilibran de forma óptima.

In Niedertemperaturnetzen (z. B. Nahwärme, Quartierslösungen mit Vorlauftemperaturen <70 °C) verschieben sich die Anforderungen jedoch:

• Las temperaturas más bajas ralentizan la cinética de la corrosión,

• Al mismo tiempo, el riesgo de crecimiento microbiológico (por ejemplo, bacterias reductoras de sulfato) es significativamente mayor.

Por esta razón, a menudo se persiguen aquí valores objetivo de pH ligeramente superiores (por ejemplo, 9,5-10,2), combinados con un estricto control del oxígeno y estrategias biocidas en caso necesario.

En resumen:

• Redes de alta temperatura: pH 9,0-10,0, centradas en el control de la corrosión.

• Redes de baja temperatura: pH 9,5-10,2, enfoque adicional en la estabilidad biológica.

ALMA AQUA desarrolla estrategias de pH e inhibidores personalizadas para cada topología de red y rango de temperatura, garantizando la protección contra la corrosión y la higiene a partes iguales.