¿Por qué los autoclaves de vapor necesitan más atención?
Por qué los autoclaves de vapor necesitan más atención
Los factores ambientales afectan significativamente la vida útil y la frecuencia de mantenimiento de los autoclaves. El más importante de estos factores es el agua y, en consecuencia, la calidad del vapor. El grado de sequedad y el contenido de partículas del vapor que alimenta los autoclaves influirán en el equipo de tuberías y el cuerpo del autoclave. El agua dura con un alto nivel de carbonato de calcio puede provocar calcificación en la bobina de calentamiento, las tuberías y las superficies internas del autoclave. Los cloruros presentes en el agua pueden incluso causar corrosión en el acero de alta calidad utilizado en las superficies internas del autoclave.
Contaminación química en los sistemas de vapor
La contaminación química está presente cuando hay sustancias químicas en el agua de alimentación de la caldera. Por ejemplo, metales pesados perjudiciales como el mercurio, cadmio, plomo, así como cloruros con un efecto corrosivo en los materiales de acero inoxidable, contribuyen a la contaminación química.
Sequedad del Vapor
Como sabemos, las gotas de agua en el vapor reducen la entalpía de vaporización, lo que provoca la calcificación en las tuberías y superficies de transferencia. En consecuencia, el vapor que ingresa al sistema estará húmedo. Las gotas de agua también dificultan la transferencia de calor. El agua acumulada a lo largo de la línea de vapor también contribuye a la formación de golpes de ariete. El agua acumulada se mueve a la velocidad del vapor, generando ruido y vibraciones en esta situación.
Calidad del Agua Utilizada en Autoclaves
Existen muchos factores que pueden influir en la calidad del agua, como la dureza, el contenido mineral, la presencia de cloruros, etc. Muchas empresas que utilizan autoclaves de vapor con agua de grifo pueden enfrentar averías costosas con el tiempo si la calidad del agua no es adecuada. El agua de grifo es, sin duda, una fuente práctica para generar vapor, pero también puede dañar el autoclave.
Para proteger la superficie interna del autoclave del desgaste y prevenir la calcificación en las tuberías, el agua se puede acondicionar químicamente. Utilizar un filtro de ósmosis inversa (RO) en la fuente de agua también puede extender considerablemente la vida útil de los elementos calefactores al capturar los minerales que causan la dureza del agua.
El agua con las siguientes características aumentará significativamente la vida útil del autoclave y la eficiencia del proceso:
- Nivel de pH: 7.5 – 9
- Conductividad: < 220 mS/m
- Dureza total GH: 5 – 8 Fr
- Fe (Hierro): < 0.05 mg/L
- CO2: < 20 mg/L
- Cl: < 100 g/m³
- SO4: < 325 g/m³
- O2: < 0.05 mg/L
- SiO2: Mínimo
- Aceite: < 2 mg/L
Ablandamiento del Agua
Los ablandadores de agua son intercambiadores iónicos que facilitan la eliminación de iones con carga positiva. Normalmente, los ablandadores eliminan los iones de calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+2).
Los ablandadores funcionan recolectando y separando minerales duros. La reacción ocurre en la superficie de una resina. El agua dura que pasa a través de la resina absorbe los iones de calcio y magnesio, intercambiándolos por iones de sodio, que no causan dureza.
MgSO4 + R2Na → R2Mg + Na2SO4
CaCl2 + R2Na → R2Ca + NaCl
No se debe suministrar agua cruda a la caldera. Usar agua cruda en la caldera provoca la formación de cal y el arrastre de agua desde la caldera. Solo debe utilizarse agua de alimentación o agua desmineralizada. El agua ablandada también puede usarse en calderas de baja presión.
Corrosión del Autoclave
En la fabricación de autoclaves, se prefieren aceros para recipientes a presión como P355GH y P295GH debido a sus propiedades mecánicas. El factor clave que distingue estos tipos de acero del acero inoxidable es la cantidad de cromo que contienen. El acero inoxidable tiene una capa de óxido de cromo muy fina, fuerte y estable en su superficie. Esta capa impide que las moléculas de oxígeno penetren en las superficies internas del acero, inhibiendo la oxidación y protegiéndolo del óxido. Sin embargo, el contenido de cromo en los aceros para recipientes a presión es inferior al del acero inoxidable.
Los aceros al carbono P355GH y P295GH utilizados en autoclaves suelen tener la siguiente composición: C ≤ 0,12, Si: 0,250,75, Mn: 0,200,50, P: 0,070,15, S ≤ 0,03, Cu: 0,250,55, Cr: 0,30~1,25, Ni ≤ 0,65, siendo el resto hierro (Fe) e impurezas.
Además del desgaste, la exposición prolongada de un material de acero al calor y la humedad puede provocar oxidación. Componentes como el cloruro y el cloro, presentes en grandes cantidades en el agua, son altamente perjudiciales para el acero.
El vapor y los átomos de oxígeno en el aire que se envía al autoclave penetran en el acero, reaccionando con los átomos de hierro con el tiempo y provocando la oxidación.
Fe(s) + 2H2O(g) → Fe(OH)2(s) + H2(g)
