Caminado con el Flujo
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REVISTA DEDICADA AL NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
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WORLDWIDE DESALINATION capacity of 31 million cubic meters per day is projected to grow to 62 million by
2015. |
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THE COST OF DOUBLING worldwide desalination capacity by 2015 is estimated to be US$95 billion. |
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THERE ARE ABOUT 7,000 DESALINATION plants in the Middle East with a daily production capacity of
more than 100 cubic metres of fresh water. |
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HIGH PRESSURE PIPES in desalination plants are typically S32750 stainless steel, containing 7%
nickel. |
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HIGH PRESSURE PUMPS are also made of nickel-containing stainless steel. |
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DEMAND FOR high-nickel stainless steels in reverse osmosis plants such as this is almost
certain to increase. |
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THESE TUBES are made of S34565 stainless stell, containing 17% nickel. |
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Русский |
Un Vistazo hacia el futuro del Agua Dulce
Por Dr. Gerry Crawford
Revista de Níquel, Noviembre 2005 -- Hoy en día, al menos 120 países llevan a cabo el complejo proceso de convertir agua salada en agua dulce potable.
De la misma forma en que las poblaciones crecen en las regiones áridas y en las islas, en donde no existen adecuadas fuentes de agua dulce o están disminuyendo los mantos acuíferos, la necesidad de convertir el agua de mar y el agua salada en agua potable se intensifica.
Durante el Congreso Mundial sobre Desalinización y Reciclaje del Agua IDA 2005, el Ministro del Agua y Electricidad de Arabia Saudita, Abdullah Al Hussayen, inició la conferencia con el tema que resaltaba la importancia de la desalinización y manejo del agua para resolver la creciente demanda de agua dulce limpia.
Solamente el 0.01% del agua de la tierra es renovable y está disponible como agua segura para beber. Se estima que los gastos generados en el rubro de salud por el consumo de agua de dudosa calidad a nivel mundial son de 300 mil millones de dólares al año. Desde 1955 el crecimiento de la población, la contaminación y los cambios climáticos, han ocasionado que la cantidad de agua dulce disponible por persona haya disminuido en más de 50%.
Debido a estas tendencias, la industria de la desalinización actualmente está experimentando un rápido crecimiento. La capacidad actual a nivel mundial de desalinización de 31 millones de metros cúbicos por día, se espera crezca hasta los 62 millones para el 2015. El costo estimado de este incremento de capacidad se espera que sea del orden de los 95 mil millones de dólares.
Actualmente existen cerca de 13,600 plantas terrestres, capaces de producir diariamente cada una 100 metros cúbicos o más de agua dulce. La mitad de estas plantas se sitúan en el Medio Oriente, cerca del 20 % se localizan en América, 13% en Europa y 12% en Asia.
Existen cinco procesos comerciales para convertir el agua salada en agua dulce; siendo los dos más comunes, de igual medida, destilación gradual de destello (multi-satage flash destillation [MSF]) y ósmosis inversa (reverse osmosis [RO]). Ambos procesos utilizan materiales con níquel debido a su dureza y resistencia a la corrosión.
Puesto qua cada año son miles de millones de dólares los que se invierten para incrementar la capacidad de desalinización a nivel mundial, la demanda por los aceros inoxidables con alto contenido de níquel dentro de este sector seguramente se incrementará.
Loa aceros inoxidables súper austeníticos, dúplex y súper dúplex, con contenido de níquel, se están convirtiendo en opción debido a su mayor resistencia a la corrosión y dureza. Los aceros inoxidables estándares, S31603 y S31703 así como las aleaciones de cupro-níquel, que siguen siendo el caballito de batalla para el proceso de desalinización (al menos a bajas temperaturas y bajas concentraciones de cloruros), simplemente no siempre pueden proporcionar la confiabilidad requerida.
Aún y cuando los aceros inoxidables con altos contenidos de níquel cuestan más, su alta resistencia mecánica permite utilizar espesores más delgados, de este modo, reducen el peso y costo a tal grado que les permite competir con las aleaciones alternativas existentes. Esto tiene mucho peso conforme el diseño del tiempo de vida de nuevas y más grandes plantas se incrementa (actualmente asciende a los 40 años en promedio).
En la conferencia Internacional de la NACE en abril del 2005, Wilhelm Schleich de la compañía William Schleich, revisó las propiedades del cupro-níquel C70600 y subrayó las aplicaciones en servicios de agua de mar. Durante muchas décadas, miles de toneladas de la aleación C70600 han sido empleadas como el material de las tuberías submarinas, mencionó Wilhelm Schleich. Su propiedad más notable es la resistencia al desarrollo de micro-bacterias y la corrosión bajo esfuerzo y por cavidades. W. Schleich reconoció que aún y cuando la aleación C70600 sigue siendo el material elegido para las aplicaciones de tubería marina, sigue siendo susceptible de sufrir corrosión por erosión así como corrosión galvánica, sin embargo, indicó que esta susceptibilidad puede eliminarse en la etapa del diseño.
En 2004, la compañía Outukumpu (antes Avesta Polarit AB) publicó dos hojas técnicas informativas sobre las aleaciones de níquel para la desalinización. Para las plantas MSF. Las recomendaciones incluyen:
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Tubos condensadores (comúnmente de titanio o de aleaciones de cobre-níquel) usar acero tipo S31254, S32750 y S32654;
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tubos calentadores de salmuera y hojas del tubo – S32654;
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corazas de las cámaras destelladotas – S32205 (se elimina la pintura, el mantenimiento disminuye) y S31254 y S32654 (superficies selladas, bordes de las juntas) y
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etapas de corrientes subterráneas – S32205.
En plantas marinas de Osmosis Inversa (RO), las recomendaciones fueron:
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Bombas de alta presión – S31254, S32750 (para altos contenidos de cloruros) y S32205 (para bajos contenidos de cloruros);
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Tubería de alta presión – S 32750.
Una jerarquización útil del comportamiento de algunos aceros inoxidables, en orden ascendente de preferencia, fue proporcionada por Jan Olsson, et al.; de Avesta Polarit AB en dos artículos para la NACE en el 2003: S31603 (316L), S31703 (317L), S32205 (2205), N08904 (904L), S31254 (254 SMO), S32750 (2507).
Los autores llegaron a las siguientes conclusiones:
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Los aceros S31603 y S31703 no deben usarse a menos que la alimentación sea desaireada;
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se prefiere emplear los aceros S32205 y N08904 sobre los aceros S31603 y S31703 pero también son propensos de sufrir corrosión;
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para la tubería de alta presión se necesitan aceros súper dúplex y aleaciones súper austeníticas al 6% de Molibdeno;
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los tubos con costura son menos costosos que los tubos sin costura; y la aleación súper dúplex S32750 puede reducir su calibre, peso y costo.
Un segundo documento escrito por Jan Olsson sobre las cámaras MSF de acero inoxidable dúplex, evidenciaron los problemas de corrosión experimentados con materiales evaporados de las plantas MSF, comenzando con los aceros suaves y progresivamente a algunos recubrimientos epóxicos, guarniciones metálicas y placas de acero inoxidable revestido. Una alternativa es un evaporador con coraza de acero sólido dúplex austénitico-ferrítico 2205.
La alta resistencia del acero S32205 permite elaborar recipientes evaporadores más delgados y ligeros – cerca de 30% más delgados y ligeros que los elaborados con acero tipo S31603, a un costo competitivo – para una producción diaria de 16,000 metros cúbicos en una planta MSF situada en Libia. Esta fue la primera aplicación comercial de esta aleación para los recipientes evaporadores desde la propuesta inicial de utilizar acero inoxidable dúplex sólido para esta aplicación, propuesta realizada por Groth y Olsson en una conferencia en Yokohama, Japón en 1993.
En el Congreso Mundial sobre Desalinización y Reciclaje del Agua IDA 2005, la compañía Outukumpu anunció la construcción de la unidad Jabel Alil y la extensión de la unidad Taweelah con acero Dúplex Dual. Los evaporadores de estas plantas se construirán a partir de acero inoxidable dúplex tipo S32205 (2205) en la sección baja de los evaporadores que está expuesta a agua de mar desaireada, y utilizarán acero inoxidable dúplex tipo S32101 en la parte superior de los evaporadores, los cuales están expuestos a condensados menos agresivos.
La aleación súper-austenítica al 6% de molibdeno, N08367, con 24% de níquel y 20% de cromo, ha sido usada ampliamente en aplicaciones para el manejo de agua de mar. En el 2003, Grubb y Gerlock presentaron un articulo en la NACE describiendo el empleo de esta aleación para la desalinización de agua de mar tanto en plantas MSF como RO. Fue elegida como una alternativa para las más tradicionales aleaciones de cobre que ofrecen ciertas ventajas tales como alta conductividad térmica, no obstante, sufre de corrosión por erosión, particularmente en presencia de contaminantes, tales como sulfuros y aminas.
La aleación N08367 es más costosa que las aleaciones de cupro-níquel, no obstante, puede competir con éstas debido a que puede usarse en secciones más delgadas con menor peso y costo. En años recientes, esta aleación ha sido especificada para algunas plantas, incluyendo la tubería para el pre-tratamiento crítico de la planta más grande de Osmosis Inversa del hemisferio occidental, situada en Trinidad en el 2002. La capacidad diseñada de la planta es de 109,000 metros cúbicos por día.
En 2003, Francis y Byrne, precisaron que la aleación S32760, con 7% de níquel, 25% de cromo y 3.5% de molibdeno, ha sido usada en sistemas de agua de mar desde mediados de los 80’s en una amplia gama de aplicaciones. En los sistemas de agua caliente y los enfriadores de agua de mar, no obstante, han existido un sin número de fallas, la mayoría de ellas asociadas a la corrosión de la soldadura. Estos problemas han sido superados con el desarrollo de "procedimientos de soldadura calificados y aprobados" para evitar la formación de la fase sigma durante la soldadura; comentan los autores en su artículo para la NACE (la formación de la fase sigma provoca una gran reducción de resistencia a la corrosión localizada). Como resultado, la aleación S32760 ahora es ampliamente aceptada para las tuberías de las plantas de Osmosis Inversa (RO) y para otros componentes, incluyendo las entradas de agua de mar para las plantas MSF.
Un artículo de esta revista publicado en el 2001, destacó la aplicación del acero inoxidable austenítico tipo S34565 de paredes delgadas soldado con láser para las tuberías de las cámaras de vapor de las secciones recuperadoras de calor de las plantas MSF como una alternativa económica a la aleación de cupro-níquel 90/10. El acero inoxidable S34565 contiene nominalmente: 17% de níquel, 24% de cromo y 4% de molibdeno.
El artículo estaba basado en un documento de la NACE del 2001 escrito por Felton, Oldfield Peet, quienes destacaron que la corrosión galvánica ocurrida en algunos cordones de soldadura entre los tubos y la placas de los tubos. Un trabajo de desarrollo adicional fue requerido para identificar los materiales convenientes para la placa de los tubos.
En el 2002, los mismos autores, en otro artículo de la NACE, concluyeron que el material más apropiado para la palca de los tubos, soldada a los tubos hechos con acero S34565, era la misma aleación S34565.
Esta actualización no es un repaso sobre el desarrollo que las aleaciones con contenidos de níquel han tenido en el proceso de desalinización en años recientes. Más allá, identifica algunas de las opciones más significativas y confirma que las aleaciones con níquel son esenciales y su demanda está creciendo dentro del complejo proceso industrial de obtener agua potable a partir del agua de mar.
Dr. Gerry Crawford is a Toronto-based consultant to the Nickel Institute. Dr. Jim Fritz, a
Pittsburgh-based consultant to Nickel Institute, also made a valuable contribution to this
article.
Crédito de la fotografía: Nickel Institute
 Following, is a list of NACE technical papers (including reference numbers) that were used to compile
the above article. All of these papers are available from NACE
International. |
