Evaluación de una nueva alternativa de refrigeración en unidades hidráulicas de Planta Terciados Nueva Aldea

Abstract

El objetivo de este informe es evaluar una nueva alternativa de refrigeración en unidades hidráulicas de Planta Terciados Nueva Aldea (PTNA), dada la baja taza de remoción de calor. Actualmente, el aceite hidráulico es refrigerado por medio del uso de agua como refrigerante en intercambiadores de placas soldadas. Tras cinco años de servicio, la red de suministro de agua industrial ha experimentado roturas, dejando en evidencia una acción corrosiva, conllevando a problemas de alzas temperatura de las unidades hidráulicas por disminución del caudal refrigerante. Por la razón expuesta, PTNA manifiesta interés en evaluar el uso de aeroenfriadores como medida de mitigación a la problemática. El problema se abordó primeramente con un análisis de la química del agua para el cálculo de índices de Langelier y Ryznar, donde se evaluó la tendencia a la corrosión, caracterizando el tipo de corrosión existente mediante un análisis en equipo SEM-EDX y revisión de literatura, para estimar si los efectos de baja taza de remoción de calor experimentados en las unidades hidráulicas son consecuentes con los de este tipo de corrosión. De esta manera, se evaluaron 34 unidades hidráulicas que funcionan con refrigeración por medio del uso de agua industrial, se analizó su condición de trabajo en invierno y se comparó con el rango de temperatura óptimo, para generar observaciones y recomendaciones. Lo siguiente, fue determinar la viabilidad del uso de aeroenfriadores por medio de la estimación de parámetros evaluados en la condición de trabajo menos favorable, lo que permitió analizar si la alternativa logra responder a tal exigencia, para ser considerada como medida de mitigación a la problemática de baja remoción de calor en la totalidad de las unidades hidráulicas estudiadas. Se evaluó como segunda alternativa, el cambio de material de la red de abastecimiento de agua industrial como modificación al sistema actual de refrigeración en caso de inviabilidad de aeroenfriadores. Se encontró que el agua tiene una tendencia de agresiva a altamente agresiva por medio de un índice LSI de -1,2 y un RSI de 10,1. Por otro lado los análisis SEM-EDX corroboraron que los sólidos adheridos a las paredes internas se encuentran constituidos aproximadamente en un 90% por hierro y oxígeno, comprobando que pertenecen a productos de corrosión, que de acuerdo al apoyo de literatura se identificó como corrosión por tubérculos ocasionados por el oxígeno disuelto (OD) en el agua, la que eventualmente podría estar potenciada por corrosión inducida microbiológicamente. Dentro de los efectos de este tipo de corrosión, se encuentra la disminución del área del flujo refrigerante, generando una refrigeración deficiente y consecuente alza de temperatura en las unidades hidráulicas. Se demostró que el uso de aeroenfriadores no es viable como alternativa de solución. De las 34 unidades hidráulicas en estudio solo es aplicable en el 60%, considerando como limitante la alta temperatura del aire en verano, no logrando refrigerar las unidades hidráulicas de las áreas de Torno y Prensa. Por el motivo anterior, se evaluó reemplazar el material del actual sistema de refrigeración, considerando el reemplazo del material de las líneas de abastecimiento de agua en polietileno de alta densidad y de acero inoxidable 304L en comparación con el acero al carbono. La evaluación de costos muestra que el polietileno de alta densidad se debe considerar como alternativa de cambio de material, debido a su química inerte y prolongada vida útil, con una alimentación a la red de abastecimiento de aproximadamente 1815 [l/min]. Se concluye que el origen de la problemática se debe al bajo caudal de agua que circula por los intercambiadores de calor, condicionado por los productos de corrosión en la metalurgia del acero al carbono en contacto con la naturaleza química del agua altamente corrosiva. Se determina que la alternativa de cambio de intercambiadores de calor de placas soldadas por aeroenfriadores no logra aplicarse a todas las unidades hidráulicas en estudio. Se establece que la modificación al actual sistema de refrigeración es considerar el cambio de material de la red de suministro de agua industrial a HDPE. Principalmente se recomienda contar con instrumentación adecuada para monitorear las variables de presión, caudal y temperatura para futuras evaluaciones de la situación de refrigeración de las unidades hidráulicas.