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Camino

T É C N I C O S U P E R I O R U N I V E R S I T A R I O

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

CADENA ESCOBAR JENNIFER AZUCENA

P R E S E N T A

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE MANZANILLO

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN QUÍMICA,

ÁREA INDUSTRIAL

“PROCEDIMIENTO PARA EL CONTROL DE LAS VARIABLES

QUÍMICAS EN EL CICLO AGUA/VAPOR DE LAS UNIDADES EN LA

CENTRAL TERMOELÉCTRICA GENERAL MANUEL ÁLVAREZ

MORENO MANZANILLO I”

P R O Y E C T O D E E S T A D Í A S

EN Q U Í M I C A, Á R E A I N D U S T R I A L

L.O.Q. ÁNGEL VASCONCELOS ACOSTA ASESOR EMPRESARIAL

I.B.Q. MARÍA ELENA ZENTENO VÁZQUEZ ASESOR ACADÉMICO

MANZANILLO, COL., AGOSTO DE 2019

Q.F.B. PEDRO DELGADO CERVANTES COASESOR EMPRESARIAL

Camino hacia las Humedades s/n ● Colonia Salagua ● Manzanillo, Colima, México CP. 28860 ● [email protected]

Rev.0 FOR-ACA-05-C

Manzanillo, Col., a 2 de Agosto del 2019

C.P. MARÍA DEL ROSARIO OROZCO HERRERA DEPARTAMENTO DE SERVICIOS ESCOLARES UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE MANZANILLO P r e s e n t e.

Por medio de la presente le notifico que el alumno (a) JENNIFER AZUCENA CADENA

ESCOBAR de la carrera de TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN QUÍMICA ÁREA

INDUSTRIAL con número de control escolar 20170021, Generación: 2017 – 2019, ha cumplido su

periodo de estadía en C.C.C y C. T. Gral. Manuel Álvarez Moreno.

El Proyecto de Titulación denominado: “PROCEDIMIENTO PARA EL CONTROL DE LAS

VARIABLES QUÍMICAS EN EL CICLO AGUA/VAPOR DE LAS UNIDADES EN LA CENTRAL

TERMOELÉCTRICA GENERAL MANUEL ÁLVAREZ MORENO MANZANILLO I”.

Ha sido evaluada conforme lo establecido, por lo que se autoriza su titulación.

Periodo de Estadía: Mayo – Agosto del 2019.

LIC. ANGEL VASCONCELOS ACOSTA

__________________________ Asesor Empresarial

Nombre y firma

I.B.Q. MARÍA ELENA ZENTENO VAZQUEZ

____________________________ Asesor Académico

Nombre y firma

QFB. BEATRIZ ADRIANA DUEÑAS GALLEGOS _________________________________________

Director de Carrera Nombre y firma

I

AGRADECIMIENTOS Antes que nada, quiero iniciar agradeciéndole a una mujer que ha dedicado su vida

velando por el bienestar de sus hijos, a esa señora que me ha visto crecer y que

siempre ha estado a mi lado para apoyarme. A la fémina que me ha acompañado

durante largas noches de desvelo y ha procurado tranquilizarme en los momentos de

desesperación. De todo corazón agradezco a mi madre, a la señora MARÍA AZUCENA

ESCOBAR VAZQUEZ (su nombre merece letras de oro porque así es ella, con una

mujer con corazón de oro). Te amo mami, gracias por ser un ejemplo de lo que es ser

una gran mujer.

A mi padre, que a pesar de todo me ha apoyado en mis estudios y ha cumplido “mis

caprichos”. Y aunque no lo diga muy seguido, te amo papi.

A mi hermano, ese gran joven con corazón de poyo. Gracias por estar a mi lado y

brindarme tanto amor, por cuidarme, pero principalmente, gracias por tenerme tanta

paciencia.

A mis maestros que han estado conmigo a lo largo de mis estudios, a todos ellos que

vieron en mí una mujer con un gran potencial y me motivaron a seguir estudiando. En

especial, quiero agradecer a la Dr. María Rivera, una maestra ejemplar que siempre

se preocupó por desempeño de sus alumnos, en verdad, un gran ejemplo de

dedicación y pasión por lo que se hace.

A mi asesora, la IBQ. María Elena, una maestra tan noble, pero con un mar de

conocimientos (en verdad admiro la dedicación que tiene por la investigación).

Finalmente, pero no menos importante, un gran agradecimiento a mi novio, al joven

que ha estado a mi lado durante un largo tiempo apoyándome. Al hombre que siempre

está ahí cuando más lo he necesitado. Gracias por cuidarme y sacarme de esos

momentos de desesperación, pero principalmente, gracias por estar conmigo. Te amo

mi niño.

II

RESUMEN El objetivo principal del presente proyecto es dar a conocer el procedimiento del control

químico interno, los límites establecidos para las unidades de la Central Termoeléctrica

General Manuel Álvarez Moreno, así como los factores que influyen en la

representación de los resultados obtenidos de dichos análisis.

Para esto se analizaron muestras de vapor, condensado, agua de alimentación y

caldera de las unidades convencionales 9 y 10; muestras de condensado de unidades

de vapor 1 y 5 pertenecientes al ciclo combinado; y, muestras de vapor de alta,

recalentado caliente, agua de alimentación, domo de alta y domo de media de las

unidades de ciclo combinado 2, 3, 4, 6, 7, y 8.

Dichos análisis fungieron para la determinación de la cantidad presente en las

muestras de sílice, hidracina, amoniaco, fosfatos, alcalinidades, cloruros, además de

pH y conductividad.

Al finalizar, el procedimiento arrojo resultados favorables en las gráficas de sílice. En

cambio, detono algunos puntos fuera de control en algunas graficas de pH,

conductividad e hidracina.

III

INTRODUCCIÓN Se define como control químico a la alteración de las características físico-químicas

de una sustancia hasta adecuarlos a unos patrones predefinidos y deseados.

El objetivo principal de un tratamiento químico en una planta de generación eléctrica

es preservar la integridad de los materiales constituyentes de los diversos circuitos

para mantener la operación de los sistemas de la planta en el nivel óptimo de

disponibilidad, seguridad, fiabilidad, economía y eficiencia durante la vida útil de la

instalación.

Fundamentalmente la acción del agua sobre los distintos sistemas tiene dos efectos

perjudiciales: corrosión y formación de depósitos. (RENOVETEC, 2016)

El presente proyecto de estadías fue llevado a cabo durante la estancia en el

laboratorio químico de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno.

El cual consistió en monitorear el procedimiento para el control de las variables

químicas en el ciclo agua/vapor de las unidades que conforman la Central

Termoeléctrica.

El monitoreo de dicho procedimiento es fundamental para el aseguramiento de que el

control químico interno se esté llevando a cabo de una manera eficaz y adecuada para

el cumplimiento de los parámetros necesarios en el ciclo agua/vapor.

En el capítulo I se aborda el problema principal a tratar, así como los objetivos que se

pretenden conseguir con la realización de dicho proyecto.

IV

Dentro del capítulo II se puede encontrar información general relacionada con la

Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno.

En el capítulo III se redacta la información que justifica dicho trabajo. En el podemos

encontrar definiciones que ayudaran a aclarar conceptos que son utilizados a lo largo

de dicho trabajo.

El capítulo IV se compone de la redacción de los procedimientos empleados para la

realización de los análisis, así mismo se especifican las muestras que se analizaron.

Finalmente, dentro del capítulo V se ilustran los resultados obtenidos de la realización

de los análisis.

V

ÍNDICE DE CONTENIDO AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................I

RESUMEN .................................................................................................................. II

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... III

ÍNDICE DE CONTENIDO........................................................................................... V

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ................................................................................ XIII

ÍNDICE DE TABLAS ....................................................................................................

ÍNDICE DE ECUACIONES ...................................................................................... XV

CAPÍTULO 1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN......................................... 16

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................. 17

1.2. OBJETIVOS .................................................................................................... 18

1.2.1. OBJETIVO GENERAL ..................................................................................

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .........................................................................

1.3. ESTRATEGIAS ............................................................................................... 19

1.4. METAS ................................................................................................................

1.5. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................

1.6. ¿CÓMO Y CUÁNDO SE REALIZÓ? ............................................................... 20

1.7. ALCANCES Y LIMITACIONES ........................................................................ 21

1.7.1. ALCANCES ..................................................................................................

1.7.2. LIMITACIONES ............................................................................................

CAPÍTULO 2 INFORMACIÓN DE LA EMPRESA .................................................... 22

2.1. UBICACIÓN .................................................................................................... 23

2.2. MISIÓN ........................................................................................................... 24

2.3. VISIÓN ................................................................................................................

2.4. VALORES ...........................................................................................................

VI

2.5. POLÍTICA DE CALIDAD ......................................................................................

2.6. OBJETIVOS .................................................................................................... 25

2.7. FUNCIONES ................................................................................................... 26

CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO ............................................................................. 27

3.1. EL AGUA......................................................................................................... 28

3.1.1. CONTAMINANTES DEL AGUA ....................................................................

3.2. PARÁMETROS FÍSICOS DE CALIDAD DEL AGUA ....................................... 29

3.2.1. CONDUCTANCIA ESPECIFICA (CONDUCTIVIDAD) ..................................

3.3. PARÁMETROS QUÍMICOS DE CALIDAD DEL AGUA ................................... 30

3.3.1. PH ................................................................................................................

3.3.2. ALCALINIDAD .......................................................................................... 31

3.3.3. SÍLICE ...................................................................................................... 32

3.4. PRINCIPALES PROBLEMAS OCASIONADOS POR UNA MALA CALIDAD

DEL AGUA ....................................................................................................................

3.4.1. INCRUSTACIONES ......................................................................................

3.4.2. CORROSIÓN ............................................................................................ 33

3.5. TRATAMIENTO QUÍMICO INTERNO ............................................................. 34

CAPÍTULO 4 DESARROLLO DEL PROYECTO ...................................................... 35

4.1. PROCEDIMIENTO DE REALIZACIÓN DE LOS ANÁLISIS

CORRESPONDIENTES A LAS UNIDADES CONVENCIONALES PARA EL

CONTROL DE LOS PARÁMETROS QUÍMICOS ...................................................... 36

4.1.1. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ................. 37

4.1.2. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE PH ...................................................

4.1.3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE ALCALINIDADES ........................ 38

4.1.3.1. ALCALINIDAD A LA FENOLFTALEÍNA (F) ...............................................

4.1.3.2. ALCALINIDAD TOTAL (M) ........................................................................

VII

4.1.4. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE CLORUROS ................................ 39

4.1.5. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE AMONÍACO .....................................

4.1.6. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE HIDRACINA ................................. 40

4.1.7. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE FOSFATOS ................................. 41

4.1.8. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE SÍLICE .............................................

4.2. PROCEDIMIENTO DE REALIZACIÓN DE LOS ANÁLISIS

CORRESPONDIENTES A LAS UNIDADES DE CICLO COMBINADO PARA EL

CONTROL DE LOS PARÁMETROS QUÍMICOS ...................................................... 42

4.2.1. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ................. 44

4.2.2. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE PH ...................................................

4.2.3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE ALCALINIDADES ........................ 45

4.2.3.1. ALCALINIDAD A LA FENOLFTALEÍNA (F) ...............................................

4.2.3.2. ALCALINIDAD TOTAL (M) ........................................................................

4.2.4. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE AMONÍACO ................................. 46

4.2.5. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE HIDRACINA ................................. 47

4.2.6. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE SÍLICE .............................................

4.3. ELABORACIÓN DE GRÁFICAS DE CONTROL ............................................. 48

CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES ............................................................................... 50

5.1. RESULTADOS DEL MES DE MAYO EN EL MÓDULO I DE LAS UNIDADES

DE CICLO COMBINADO .......................................................................................... 51

5.1.1. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 1 .............................................................................................................

5.1.2. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 1 .............................................................................................................

5.1.3. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO

DE LA UNIDAD 1 ................................................................................................... 52

VIII

5.1.4. RESULTADOS DE NH3 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 1 .............................................................................................................

5.1.5. RESULTADOS DE N2H4 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO

DE LA UNIDAD 1 ................................................................................................... 53

5.1.6. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA

UNIDAD 2 ..................................................................................................................

5.1.7. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA

UNIDAD 2 .............................................................................................................. 54

5.1.8. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA

UNIDAD 2 ..................................................................................................................

5.1.9. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO

CALIENTE DE LA UNIDAD 2 ................................................................................. 55

5.1.10. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO

CALIENTE DE LA UNIDAD 2 .....................................................................................

5.1.11. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO


5.1.12. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE

ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2 ...........................................................................

5.1.13. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE

ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2 ....................................................................... 57

5.1.14. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE



UNIDAD 3 .............................................................................................................. 58


UNIDAD 3 ..................................................................................................................


UNIDAD 3 .............................................................................................................. 59

IX














UNIDAD 4 ..................................................................................................................


UNIDAD 4 .............................................................................................................. 63


UNIDAD 4 ..................................................................................................................

5.2. RESULTADOS DEL MES DE MAYO EN EL MÓDULO II DE LAS UNIDADES

DE CICLO COMBINADO .......................................................................................... 64

5.2.1. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 5 .............................................................................................................

5.2.2. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 5 .............................................................................................................

5.2.3. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO

DE LA UNIDAD 5 ................................................................................................... 65

5.2.4. RESULTADOS DE NH3 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE

LA UNIDAD 5 .............................................................................................................

X

5.2.5. RESULTADOS DE N2H4 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO

DE LA UNIDAD 5 ................................................................................................... 66


UNIDAD 6 ..................................................................................................................


UNIDAD 6 .............................................................................................................. 67


UNIDAD 6 ..................................................................................................................














UNIDAD 7 .............................................................................................................. 71


UNIDAD 7 ..................................................................................................................


UNIDAD 7 .............................................................................................................. 72



XI












UNIDAD 8 ..................................................................................................................


UNIDAD 8 .............................................................................................................. 76


UNIDAD 8 ..................................................................................................................













XII

5.3. OBSERVACIONES DE LOS RESULTADOS .................................................. 80

5.4. CONCLUSIONES ................................................................................................

5.5. TRABAJOS FUTUROS ................................................................................... 81

5.6. RECOMENDACIONES .......................................................................................

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 83

ANEXOS ................................................................................................................... 85

6.1. TABLAS DE RESULTADOS DEL MES DE MAYO EN EL MÓDULO I DE LAS

UNIDADES DE CICLO COMBINADO ....................................................................... 86

6.2. TABLAS DE RESULTADOS DEL MES DE MAYO EN EL MÓDULO II DE LAS

UNIDADES DE CICLO COMBINADO ....................................................................... 96

XIII

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1. UBICACIÓN DE LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA GENERAL

MANUEL ÁLVAREZ MORENO ................................................................................. 23

ILUSTRACIÓN 2. EXTENSIÓN DE LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA GENERAL

MANUEL ÁLVAREZ MORENO .....................................................................................

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. ORGANIGRAMA A SEGUIR PARA LA REALIZACIÓN DEL PROYECTO

.................................................................................................................................. 21

TABLA 2. HORARIO DE REALIZACIÓN DE ANÁLISIS DE UNIDADES

CONVENCIONALES ................................................................................................. 36

TABLA 3. RELACIÓN DE ANÁLISIS CORRESPONDIENTES A CADA MUESTRA

DE LAS UNIDADES CONVENCIONALES ................................................................ 37

TABLA 4. CONFORMACIÓN DE LAS UNIDADES DE CICLO COMBINADO ........... 42

TABLA 5. RELACIÓN DE ANÁLISIS CORRESPONDIENTES A CADA MUESTRA

DE LAS UNIDADES DE CICLO COMBINADO ......................................................... 44

TABLA 6. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO

DE VAPOR DE LA UNIDAD 2 ................................................................................... 49

TABLA 7. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO DE

CONDENSADO DE LA UNIDAD 1 ............................................................................ 86

TABLA 8. RESULTADOS DE N2H4 EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO

DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1 ...................................................................... 87

TABLA 9. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO DE

RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 2 ........................................................ 88

TABLA 10. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO

DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2 .................................................... 89

XIV

TABLA 11. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO DE

VAPOR DE LA UNIDAD 3......................................................................................... 90




RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 3 ........................................................ 92


DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 3 .................................................. 93


DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 3 .................................................... 94





TABLA 18. RESULTADOS DE N2H4 EN PROMEDIO POR DÍA DEL MES DE MAYO



VAPOR DE LA UNIDAD 6......................................................................................... 98




DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 6 ................................................ 100


DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 6 .................................................. 101


VAPOR DE LA UNIDAD 7....................................................................................... 102


DE VAPOR DE LA UNIDAD 7 ................................................................................. 103

XV


RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 7 ...................................................... 104




DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 7 .................................................. 106


VAPOR DE LA UNIDAD 8....................................................................................... 107


DE VAPOR DE LA UNIDAD 8 ................................................................................. 108


RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 8 ...................................................... 109



ÍNDICE DE ECUACIONES ECUACIÓN 1. FÓRMULA PARA DETERMINACIÓN DE ALCALINIDAD A LA

FENOLFTALEÍNA ..................................................................................................... 38

ECUACIÓN 2. FÓRMULA PARA DETERMINACIÓN DE ALCALINIDAD TOTAL ..... 39

ECUACIÓN 3. FÓRMULA PARA DETERMINACIÓN DE CLORUROS .........................

ECUACIÓN 4. FÓRMULA PARA DETERMINACIÓN DE ALCALINIDAD A LA

FENOLFTALEÍNA ..................................................................................................... 45

ECUACIÓN 5. FÓRMULA PARA DETERMINACIÓN DE ALCALINIDAD TOTAL ..... 46

CAPÍTULO 1

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

17

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Una central termoeléctrica (o central térmica) es una instalación que genera

electricidad a partir de calor, este se obtiene de la quema de combustible fósiles, como:

carbón, combustóleo o gas natural.

El combustible es empleado en la caldera para la generación de calor, el cual calienta

el agua que ha sido bombeada hasta las paredes del generador de vapor (caldera). El

agua líquida pasa a transformarse en vapor con las características de ser húmedo y

poco energético. Este mismo vapor se sobrecalienta para eliminar la humedad y pasa

por un sistema de conducción y se libera hasta una turbina, provocando su movimiento

a gran velocidad, es decir, generando energía mecánica. Finalmente, la turbina se

encuentra acoplada a un generador cuya función es transformar la energía mecánica

en energía eléctrica.

El agua utilizada en el ciclo agua/vapor forma parte de un circuito cerrado y vuelve

nuevamente a la caldera, y así sucesivamente. Por otra parte, el agua de enfriamiento

es captada del mar, y es descargada al mismo mediante un canal. (Servicio de

Evaluación Ambiental SEA, 2017)

Por su parte, el proceso de ciclo combinado consiste en acoplar tres turbinas que

trabajan con gas natural a los recuperadores de calor para generar el vapor que

moverá a la turbina de vapor.

Como vemos, el agua tiene un papel importante para las centrales termoeléctricas, sin

embargo, se le tiene que aplicar una serie de tratamientos químicos para que cumpla

con las condiciones de calidad y se encuentre dentro de los parámetros adecuados

establecidos para cada uno de los equipos involucrados en el ciclo agua/vapor,

conllevando con ello un buen funcionamiento y desempeño de ellos mismos.

18

Y, por lo que, para la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno, es de

suma importancia el tratamiento que se le da al agua que entra en los equipos para la

generación de vapor.

Esto, debido a que un tratamiento y control químico del agua aptos para un proceso

determinado, pueden reportar una serie de beneficios como lo son: una velocidad de

corrosión limitada, de forma que los diversos componentes del generador de vapor

alcancen sus vidas esperadas, sin fallos o daños prematuros.

Finalmente, es importante destacar que el objetivo principal de un tratamiento químico

para el agua involucrada en el ciclo agua/vapor es preservar la integridad de los

materiales constituyentes del mismo, manteniendo con ello la operación de los

sistemas de la planta en el nivel óptimo de disponibilidad, seguridad, fiabilidad,

economía y eficiencia durante la vida útil de la instalación.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL Controlar las variables químicas respecto a los parámetros requeridos para cada uno

de los equipos involucrados en el ciclo agua/vapor.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Monitorear los parámetros químicos del agua mediante la realización de análisis

a determinadas horas.

• Realizar un registro de los resultados de los análisis realizados.

• Investigar y conocer las posibles consecuencias que se pueden generar debido

a un desequilibrio en los parámetros químicos.

19

1.3. ESTRATEGIAS Una de las ventajas que se tiene para la realización del presente proyecto es que

dentro del laboratorio de la Central Termoeléctrica se cuenta tanto con los reactivos

como con los equipos indispensables para la realización de cada uno de los análisis

necesarios para el control de los parámetros. Además, que ya se cuenta con un manual

para la visualización y estudio del procedimiento para la realización de los mismos.

1.4. METAS Mantener las variables químicas dentro de los márgenes adecuados para cada uno de

los equipos involucrados en el ciclo agua/vapor, esto, con el fin de evitar daños en ellos

o un ineficiente funcionamiento.

1.5. JUSTIFICACIÓN Cada proceso industrial requiere unas características especiales del agua, exenta de

determinados contaminantes. Para eliminarlos se somete el agua a unos tratamientos

de purificación.

El tratamiento tiene por objeto evitar la introducción de sustancias extrañas en un

proceso de fabricación, los problemas asociados a la corrosión o incrustación en usos

energéticos. La evaluación del proceso idóneo de acondicionamiento debe considerar

tanto las impurezas presentes como las especificaciones de calidad final exigidas.

De lo contrario, una inestabilidad en los parámetros químicos puede ocasionar graves

daños en los equipos. Un ejemplo de ello es un exceso de oxígeno en el agua, debido

a que el oxígeno al entrar en contacto con algún átomo metálico se combina dando

como resultado una oxidación que ocasionaran un mal funcionamiento y/o rendimiento

en la generación.

20

Por otra parte, una gran pérdida económica sería otra de las consecuencias generadas

por un daño en los equipos, esto, debido a que se tendrían que parar las maniobras

de operación para la realización de los respectivos mantenimientos, en los cuales,

representarían un gran costo para la empresa de ser necesaria la compra de alguna

pieza, o la subcontratación de personal externo para la ejecución de dicha obra.

1.6. ¿CÓMO Y CUÁNDO SE REALIZÓ? Para la realización del proyecto se siguió el presente cronograma:

ACTIVIDADES S E M A N A S

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Asignación de proyecto *

Realización de análisis en las instalaciones de la empresa

* * * * * * * * *

Planificación del planteamiento del problema

* *

Planificación de los objetivos

*

Planificación de las estrategias

* *

Planificación de las metas * *

Realización de la justificación

* *

Planificación de los alcances y limitaciones

*

Revisión del capítulo I * *

Investigación de información general de la empresa

*

Revisión del capítulo II *

Investigación de los fundamentos del proyecto

* * * * *

Revisión del capítulo III *

Redacción de los procedimientos empleados para la realización de los análisis

*

Revisión del capítulo IV *

21

Realización de las gráficas de los resultados obtenidos

* * *

Redacción de las observaciones de los resultados

*

Redacción de trabajos futuros

*

Redacción de recomendaciones

*

Redacción de las conclusiones

*

Revisión del capítulo V *

Realización de anexos *

Revisión de bibliografías * * * * * * * * * * * *

Revisión final *

Entrega de trabajo * Tabla 1. Organigrama a seguir para la realización del proyecto

1.7. ALCANCES Y LIMITACIONES

1.7.1. ALCANCES El presente proyecto puede ser empleado tanto para las unidades convencionales de

la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno, como para las unidades de

ciclo combinado, esto, debido a que abarca los parámetros químicos necesarios para

ambas unidades.

Sin embargo, esta investigación no solo puede emplearse para la Central

Termoeléctrica, si no, que de igual forma, puede fungir como apoyo para el control de

los parámetros de otras industrias que empleen el uso de calderas, como es el caso

de la industria químico-farmacéutica o la industria alimenticia.

1.7.2. LIMITACIONES Un factor limitante en la realización del proyecto es que estoy sujeta a los tiempos de

ejecución de los respectivos análisis, puesto que dentro del manual de procedimientos

ya están estipuladas las horas a las que se deben realizar los análisis.

CAPÍTULO 2

INFORMACIÓN DE LA EMPRESA

23

Fundada el 14 de agosto de 1937, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) es una

empresa propiedad del Gobierno Federal, encargada de controlar, generar, transmitir

y comercializar la energía eléctrica en todo el territorio mexicano.

2.1. UBICACIÓN Ubicada en el Ejido de Campos s/n, Calzada de las Flores, Villa Florida, se localiza la

Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno perteneciente al Sistema de

Generación III. Esta central, de igual manera, se encuentra subdivida en Manzanillo I

y Manzanillo II. La primera, contando con las unidades convencionales 9 y 10, además

de los módulos I (integrado por las unidades 1, 2,3 y 4) y II (unidades 5, 6, 7 y 8) de

ciclo combinado. Por otra parte, Manzanillo II, constituida por las unidades

convencionales 11 y 12.

Ilustración 1. Ubicación de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno

Ilustración 2. Extensión de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno

24

2.2. MISIÓN CFE tiene como misión desarrollar actividades empresariales, económicas,

industriales y comerciales generando valor económico y rentabilidad para el Estado

Mexicano, procurando el mejoramiento de la productividad con sustentabilidad, en

beneficio de la población y contribuir con ello al desarrollo nacional.

2.3. VISIÓN Ser una empresa de energía, de las mejores en el sector eléctrico a nivel mundial, con

presencia internacional, fortaleza financiera y reconocida por su atención al cliente,

competitividad, transparencia, calidad en el servicio, capacidad de su personal,

vanguardia tecnológica y aplicación de criterios de desarrollo sustentable.

2.4. VALORES Dentro de CFE se inculcan y se hace principal hincapié en que todos sus trabajadores

pongan en práctica, tanto dentro, como fuera de sus instalaciones, los valores de:

• Respeto;

• Responsabilidad; y,

• Honestidad.

2.5. POLÍTICA DE CALIDAD Realizar una gestión de calidad y mejora en la operación del Corporativo y de los

procesos de Generación, Transmisión, Distribución y Comercial, con soberanía

energética a fin de recuperar y fortalecer el sector eléctrico en México para el bienestar

de la población, mediante el uso efectivo de los recursos y de las tecnologías

adecuadas, garantizando un servicio eléctrico seguro, confiable y oportuno, con

responsabilidad social y sustentable, a través del trabajo conjunto con las partes

interesadas del sector, que propicien crecimiento, productividad e innovación,

potenciando el desarrollo económico nacional, con el compromiso de:

25

• Gestionar y desarrollar el capital humano e intelectual de la CFE, aprovechando

al máximo la experiencia, talento y competencia;

• Realizar las actividades necesarias para recuperar la capacidad de generación

de las centrales y la creación de valor para la CFE, los trabajadores, los clientes

y otros grupos de interés, cumpliendo sus necesidades o incluso superando sus

expectativas;

• Ser referente nacional de calidad en el sector eléctrico;

• Potenciar la efectividad de los procesos y la cultura de la calidad en la CFE,

como parte del Sistema de Transformación, a través de la mejora continua del

Sistema Integral de Gestión (SIG-CFE) y la innovación para un desarrollo

sostenible;

• Prevenir la contaminación del entorno, controlando y minimizando los impactos

ambientales, mediante el aprovechamiento sustentable de tecnologías limpias;

• Incrementar el uso de fuentes renovables de energía para el fomento y el uso

responsable de los recursos naturales, que promuevan el desarrollo sustentable

de las comunidades, en especial de las marginadas;

• Proporcionar condiciones de trabajo seguras y saludables para prevenir

lesiones y deterioro de la salud relacionados con el trabajo, a través de eliminar

peligros y reducir los riesgos para la seguridad y salud en el trabajo,

considerando la consulta y participación de los trabajadores y sus

representantes; y,

• Cumplir con el marco legal, con la legislación, normatividad y otros requisitos

aplicables.

2.6. OBJETIVOS Enlistando los objetivos de la Comisión Federal de Electricidad se encuentran:

1. Garantizar el abasto del suministro eléctrico;

2. Incrementar la competitividad;

3. Dar un buen servicio al cliente;

26

4. Trabajar con criterios de desarrollo sustentable, responsabilidad social y

equidad de género;

5. Participar en nuevas áreas de oportunidad;

6. Promover el liderazgo y desarrollo de personal; y,

7. Contar con fortaleza financiera.

2.7. FUNCIONES El principal objetivo de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno es

asegurar la generación de energía eléctrica y servicios conexos, manteniendo la

calidad, oportunidad y seguridad de las unidades de generación requeridas por el

Sistema Eléctrico Nacional, promoviendo el desarrollo integral de sus colaboradores y

haciendo un uso eficiente de los recursos materiales y financieros, destinados a la

operación y al mantenimiento de sus unidades generadoras, ofreciendo un producto

de calidad y costo competitivo, todo ello en armonía con el medio ambiente.

CAPÍTULO 3

MARCO TEÓRICO

28

3.1. EL AGUA

3.1.1. CONTAMINANTES DEL AGUA El agua natural puede llegar directamente a la industria desde una captación

independiente o a través de una red de suministro que probablemente entregará el

agua con algunas modificaciones en su composición original. Cuando las impurezas

representan elementos nocivos para el uso a que va destinada el agua las

denominamos contaminantes. Por lo tanto, es el grado de calidad requerido el que

determina si una impureza es contaminante o no.

Las aguas naturales siempre contienen impurezas, a pesar de que provengan de un

agua de lluvia teóricamente pura. En el ciclo hidrológico la evaporación del agua hacia

las nubes constituye un proceso netamente purificador. Sin embargo, en su caída en

forma de lluvia, el agua inicia un proceso de contaminación cuyo resultado final

dependerá de las condiciones atmosféricas y climáticas de la región en que caiga, de

las características geológicas del terreno y de su distribución como aguas superficiales

o subterráneas. El nivel natural de calidad del agua podrá ser modificado, además,

como consecuencia de las actividades humanas.

El agua de lluvia está saturada de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono y, en

general, es ligeramente ácida con un pH inferior a 6. La acidez puede verse

incrementada por contaminantes atmosféricos, principalmente óxidos de azufre y

nitrógeno. Cuando más ácida sea el agua de lluvia, más fácilmente reaccionará con

los materiales geológicos con los que entre en contacto.

El agua de lluvia infiltrada en el suele puede aumentar su acidez debido a los procesos

biológicos, en particular la respiración de plantas y microorganismos que viven en la

capa más exterior. La acidez también puede aumentar, aunque más limitadamente,

debido a productos de descomposición orgánica tales como ácidos húmico y fúlvico,

captación de nutrientes por las raíces y bacterias nitrificantes.

29

En contacto con los minerales que encuentra a su paso, el agua reacciona

aumentando el contenido en sales disueltas, principalmente las aguas subterráneas

con largos períodos de residencia. La disolución de calcita (CaCO3) y dolomita

(CaMg(CO3)2) aumentará su contenido en calcio, magnesio, y también en

bicarbonatos. Los minerales aluminosilicatos aumentarán las concentraciones de

sodio, magnesio, calcio y ácido silícico. Los minerales a base de sulfatos, tales como

yeso y anhidrita, aunque son menos frecuentes, se caracterizan por sus altas

solubilidades y las aguas en su contacto pueden presentar el ion sulfato dominando

sobre el ion bicarbonato. En aguas subterráneas muy profundas y de origen antiguo,

o en zonas costeras con intrusión salina, el ion cloruro puede llegar a ser el dominante.

Las aguas superficiales están más fácilmente expuestas a la contaminación derivada

de la actividad humana y pueden contener, además de materia orgánica, todo tipo de

productos de origen industrial o agrícola. (Rigola Lapeña, 1990)

3.2. PARÁMETROS FÍSICOS DE CALIDAD DEL AGUA

3.2.1. CONDUCTANCIA ESPECIFICA (CONDUCTIVIDAD) La conductancia de una determinada muestra de agua, es una medida de capacidad

para conducir una corriente eléctrica, y consecuentemente es también un indicador de

la totalidad de sólidos disueltos en esa agua. Una agua con un alto contenido de iones

(sólidos disueltos) es un excelente conductor. (Vapensa, 1999)

El agua es un disolvente polar. Es decir, la molécula de agua tiene una distribución

desigual de los electrones, provocando una porción de la molécula positiva, y otra

porción negativa. Como resultado, las moléculas de agua no pueden cargarse

eléctricamente. Por lo tanto, el agua no es un conductor eficiente de la corriente

eléctrica a menos que impurezas o sustancias disueltas estén presentes.

La disolución de sustancias especificas tales como el cloruro de sodio y sulfato de

sodio (ambos, compuestos inorgánicos), introducen impurezas en el agua, en gran

30

medida estas pueden aumentar la conductividad del agua. Estas sustancias disueltas

se llaman electrolitos. Los electrolitos en el agua se disocian positivamente y en iones

con carga negativa que son libres de moverse sobre la solución.

La medición de la conductividad se ve directamente afectada por el número de iones

disueltos en la solución y se incrementará conforme la cantidad y movilidad de los

iones. Al mismo tiempo, la temperatura de la muestra influirá en los resultados. (Hach

Company, S/F)

La unidad para medir la conductancia se ha denominado mho. Cuando se mide la

conductancia de una muestra de agua, los resultados se expresan en micromho por

centímetro (µmho/cm), que es la millonésima parte de un mho. De igual forma, la

conductividad puede ser representada por la letra “σ”.

3.3. PARÁMETROS QUÍMICOS DE CALIDAD DEL AGUA

3.3.1. PH El pH es una propiedad del agua, no una impureza o contaminante. Sin embargo, este

funge como un indicador de pureza.

El pH del agua o de cualquier líquido es una medida de relativa acidez o basicidad. Un

pH de 7.0 es neutro, no es ni ácido ni básico. Valores de pH entre 0 a 6.0 son

gradualmente más ácidos conforme se alejan del 7.0, en cambio, valores de pH entre

8.0 a 14.0 son gradualmente más alcalinos conforme se apartan del 7.0.

El pH del agua es realmente una medida de las cantidades relativas de iones H+ y OH-

presentes en dicha muestra. En agua absolutamente pura, los iones H+ y OH- se

encuentran en una relación que define el pH como 7.0. Sin embargo, cuando se agrega

algún contaminante al agua pura puede hacer variar la relación de H+ y OH-. Por

ejemplo, si se incrementan los H+, el agua se tornará ácida y el pH resultará ser menor

31

de 7.0. Caso contrario, si se agrega cierto grado de basicidad (iones OH-) el pH

resultará ser superior a 7.0.

En general, se puede decir que una agua con un pH bajo (menor de 7.0) es más

corrosiva que una que tiene un pH alto (mayor de 7.0). Sin embargo, conforme

aumenta el pH de una agua, mayor es la tendencia para formar incrustaciones. Por lo

tanto, un cambio de pH, ya sea que disminuya o aumente respecto del valor de pH

recomendado para un sistema en particular, puede causar problemas. (Vapensa,

1999)

3.3.2. ALCALINIDAD La alcalinidad es definida como la capacidad del agua para neutralizar ácidos o aceptar

protones. Esta representa la suma de las bases que pueden ser tituladas en una

muestra de agua. Dado que la alcalinidad de aguas superficiales está determinada

generalmente por el contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, ésta se toma

como un indicador de dichas especies iónicas. Sin embargo, los bicarbonatos

representan la mayor contribución a la alcalinidad; su fuente es la disolución de CO2

atmosférico y la erosión de minerales que contengan carbonatos. No obstante, algunas

sales de ácidos débiles (como boratos, silicatos, nitratos y fosfatos), amoníaco y bases

orgánicas que provienen de materia orgánica natural pueden también contribuir a la

alcalinidad. Estos iones negativos en solución están comúnmente asociados con iones

positivos de calcio, magnesio, potasio, sodio y otros cationes. (Hach Company, 2000)

La alcalinidad, por convención, se informa en mg/L (o lo que es lo mismo, ppm) de

CaCO3, dado que la mayor parte de la alcalinidad proviene de la erosión de minerales

que contienen carbonatos. (Whitman College, S/F)

32

3.3.3. SÍLICE El silicio (Si) es un semimetal que constituye el segundo elemento más abundante en

la corteza terrestre. La degradación de las rocas da lugar al dióxido de silicio, también

denominado “sílice”, este es un compuesto químico formado por un óxido de silicio con

la fórmula química SiO2. (Hach Company, 2013)

La sílice es ligeramente soluble en agua y puede existir en partículas suspendida,

como un coloide, o en solución. El tipo y composición de la sílice contenida en los

minerales en contacto con el agua y el pH son los factores primarios que controlan la

solubilidad y la forma de sílice en la solución resultante. (ASTM International, 2016)

3.4. PRINCIPALES PROBLEMAS OCASIONADOS POR UNA MALA CALIDAD DEL AGUA

3.4.1. INCRUSTACIONES Los mayores problemas en el rendimiento del circuito agua/vapor de las centrales

están relacionados con la acumulación de depósitos porosos en la zona de agua de

los tubos de caldera. Una parte de los depósitos provienen del arrastre de los

productos de corrosión generados en los sistemas previos a la caldera; otra parte

proviene de la corrosión de los propios tubos de la caldera; y una última parte proviene

de compuestos que arrastra el propio vapor por utilizar un agua de alimentación al

sistema que no cumple con los requerimientos deseables. Las incrustaciones además

de ser un problema por sí mismas, aumentan las posibilidades de que se produzca

corrosión en las zonas donde se adhieren.

Estas incrustaciones se deben fundamentalmente a las sales de Calcio y Magnesio

que al calentarse se concentran y precipitan dando lugar a depósitos que forman una

capa aislante que dificulta el intercambio de calor. Al mismo tiempo, la presencia de

incrustaciones ocasiona:

33

• La reducción del coeficiente de transmisión de calor y por ende, una posible

rotura de tubos por sobrecalentamiento; y,

• La reducción de la sección libre de paso de fluido.

La incrustaciones o depósitos también pueden afectar a partes en movimiento, por

ejemplo, principalmente a la unión de válvulas, a la degradación acelerada de alabes

de turbina de vapor, o al desequilibrio en el rotor de la turbina. En este caso, no solo

se producen incrustaciones por sales cálcicas y magnésicas, sino también por

deposición de sílice y diversos compuestos de hierro.

3.4.2. CORROSIÓN Se define a la corrosión como la reacción química o electroquímica que se produce

entre un metal y el medio, que provoca su degradación y la perdida de sus

propiedades. El ataque químico comienza en la superficie y se propaga hacia el

interior. Diferentes zonas de la superficie metálica actúan como ánodo y cátodo debido

a la no homogeneidad inherente de los materiales metálicos, que causa pequeñas

diferencias de potencias entre zonas adyacentes. Los iones metálicos por difusión a

través de la matriz metálica se oxidan en la zona anódica y los electrones, difundidos

de igual modo, reaccionan en el oxígeno disuelto en la zona catódica.

El resultado de la corrosión es la perdida de espesor y de cualidades mecánicas, así

como el desprendimiento de material que puede acumularse en ciertos puntos de

instalación, expandiendo a otras zonas los problemas de corrosión.

En caldera y ciclo agua/vapor, las partes más afectadas de la instalación serán las

partes “frías”, es decir, el circuito de alimentación y economizadores, ya que en las

partes calientes se forma de manera natural una capa superficial de óxido de hierro

denominado magnetita, que impide que la oxidación progrese al interior del metal,

34

formando así una capa protectora. Sin embargo, estas partes calientes si se verán

afectadas por los desprendimientos de las partes frías. (Criado Berzal, S/F)

3.5. TRATAMIENTO QUÍMICO INTERNO Es el tratamiento que se le realiza al agua de repuesto mediante la dosificación de

productos químicos para mantener dentro de los límites establecidos los requisitos de

calidad del agua para su operación óptima, con el objetivo de:

• Reaccionar con cualquier dureza del agua de alimentación y prevenir su

precipitación en la caldera formando incrustaciones;

• Acondicionar cualquier sólido suspendido en la caldera, y hacer que no se

adhiera en ella;

• Eliminar el oxígeno del agua y proporcionar suficiente alcalinidad para prevenir

la corrosión de la caldera.

Además, como medidas complementarias, un tratamiento interno debe prevenir la

corrosión e incrustación del sistema de alimentación de agua y proteger contra la

corrosión en los sistemas de condensación de vapor, asimismo, mantener la pureza

del vapor. (Lenntech, 1991)

CAPÍTULO 4

DESARROLLO DEL PROYECTO

36

4.1. PROCEDIMIENTO DE REALIZACIÓN DE LOS ANÁLISIS CORRESPONDIENTES A LAS UNIDADES CONVENCIONALES PARA EL CONTROL DE LOS PARÁMETROS QUÍMICOS La realización de los análisis correspondientes a las unidades convencionales 9 y 10

de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno fueron realizados bajo

la supervisión de personal del Laboratorio Químico con categoría de Ayudante Técnico

Químico. Dichos análisis se llevaron a cabo durante el turno matutino, sin embargo,

estos análisis son ejecutados normalmente por el personal del laboratorio 3 veces por

turno, distribuidos como se muestra en la tabla 2.

TURNO HORA DE REALIZACIÓN DE ANÁLISIS

NOCTURNO

00:00

03:00

06:00

MATUTINO

08:00

11:00

14:00

VESPERTINO

16:00

19:00

22:00

Tabla 2. Horario de realización de análisis de unidades convencionales

Las muestras analizadas, organizadas en “orden de impurezas” respectivamente,

fueron:

• Vapor principal;

• Agua de condensado;

• Agua de alimentación; y,

• Caldera.

Las muestras fueron recolectadas y puestas a enfriar antes de su análisis hasta

alcanzar una temperatura aproximada a los 25 °C.

37

A cada una de las muestras se les realizaron diversos análisis correspondientes, como

se muestra en la tabla 3.

MUESTRAS ANÁLISIS CORRESPONDIENTES

VAPOR PRINCIPAL ▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice

AGUA DE CONDENSADO

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Amoníaco

AGUA DE ALIMENTACIÓN

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Hidracina

CALDERA

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Alcalinidades ▪ Cloruros ▪ Fosfatos

Tabla 3. Relación de análisis correspondientes a cada muestra de las unidades convencionales

4.1.1. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD Antes de iniciar la lectura de las muestras se enjuago la celda del conductímetro con

agua desmineralizada, esto, con el motivo de eliminar residuos de muestras analizadas

anteriormente.

Posteriormente, se introdujo la celda en cada una de las muestras (véase la tabla 3) y

se anotó el valor más alto registrado en la pantalla del conductímetro. (Se enjuago la

celda en un vaso con agua desmineralizada entre cada cambio de muestra)

4.1.2. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE PH Antes de iniciar la lectura de las muestras se enjuago la celda del phmetro con agua

desmineralizada, esto, con el motivo de eliminar residuos de muestras analizadas

anteriormente.

38


se anotó el valor registrado en la pantalla del phmetro. (Se enjuago la celda en un vaso

con agua desmineralizada entre cada cambio de muestra)

4.1.3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE ALCALINIDADES Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 3),

posteriormente, se vertieron en crisoles de porcelana.

4.1.3.1. ALCALINIDAD A LA FENOLFTALEÍNA (F) Se agregaron de 3 a 5 gotas de fenolftaleína a cada una de las muestras y se agitaron

cuidadosamente.

Posteriormente, se titularon cada una de las muestras con Ácido sulfúrico al 0.002 N,

hasta que se observó la desaparición del color rosado del indicador.

Finalmente, se realizaron los cálculos correspondientes conforme al volumen del ácido

gastado. Ver ecuación 1.

Ecuación 1. Fórmula para determinación de alcalinidad a la fenolftaleína

4.1.3.2. ALCALINIDAD TOTAL (M) Se adicionaron de 3 a 5 gotas de anaranjado de metilo a las muestras utilizadas en la

determinación de “F”, y se agitaron cuidadosamente.


hasta que se observó un cambio en el vire del indicador de amarillo a color canela.

𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 F(𝑝. 𝑝. 𝑚. 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =(𝐴)𝑚𝐿 𝐻2𝑆𝑂4 ∗ 0.002 𝑁 ∗ 50000

𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

39



Ecuación 2. Fórmula para determinación de alcalinidad total

4.1.4. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE CLORUROS Se añadió 1 mL del indicador Cromato de potasio a las muestras empleadas para la

determinación de alcalinidades y se agitaron cuidadosamente.

Posteriormente, se titularon cada una de las muestras con Nitrato de plata al 0.0141 N

hasta que se observó una coloración color rojo ladrillo.

Finalmente, se realizaron los cálculos correspondientes conforme al volumen de nitrato


Ecuación 3. Fórmula para determinación de cloruros

4.1.5. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE AMONÍACO Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 3) y 50 mL

de agua desmineralizada (para blanco), posteriormente, se vertieron en matraces

Erlenmeyer con capacidad de 125 mL.

Sucesivamente, se agregó 1 mL del reactivo de NESSLER (Yodomercuriato potásico).

Se agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las solución durante

un lapso de 10 minutos.

𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 M(𝑝. 𝑝. 𝑚. 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =(𝐵)𝑚𝐿 𝐻2𝑆𝑂4 ∗ 0.002 𝑁 ∗ 50000


𝐶𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜𝑠 (𝑝. 𝑝. 𝑚. 𝑑𝑒 𝐶𝑙) = 𝑚𝐿 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑁𝑂3 0.0141 𝑁 ∗ 0.5 ∗ (1000

𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎)

40

Una vez transcurrido el tiempo, se procedió a calibrar el fotocolorímetro empleando el

blanco de agua desmineralizada; para ello, se utilizó filtro color azul y se colocó la

celda en posición transversal.

Ulteriormente, se realizaron las lecturas de cada una de las muestras.

Finalmente, se anotaron los resultados obtenidos directamente del fotocolorímetro y

se buscaron las relaciones de las lecturas a su equivalencia en ppm en las hojas de

calibración

4.1.6. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE HIDRACINA Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 3) y 50 mL



Sucesivamente, se agregaron 5 mL del reactivo p-Dimetil-Amino-Benzal-Dehido. Se

agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las soluciones durante un

lapso de 10 minutos.



celda en posición longitudinal.




calibración.

41

4.1.7. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE FOSFATOS Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 3) y 50 mL



Sucesivamente, se adicionaron 25 mL del reactivo Molibdovanadato. Se agitaron los

matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las soluciones durante un lapso de 2

minutos.







calibración.

4.1.8. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE SÍLICE Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 3),

posteriormente, se vertieron en matraces Erlenmeyer con capacidad de 125 mL.

Sucesivamente, se adicionó 1 mL de Ácido clorhídrico 1:1 y 2 mL del reactivo Molibdato

de amonio. Se agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las

soluciones durante un lapso de 5 minutos.

42

En seguida, se agregaron 1.5 mL de Ácido oxálico (para la muestra de caldera se

adicionó doble cantidad de Ácido oxálico). Se agitaron nuevamente los matraces y se

dejaron reposar durante un lapso de 2 minutos.

Posteriormente, se añadieron 2 mL del reactivo Aminonaftol-Sulfónico. Se volvieron a

agitar los matraces y se dejaron reposar durante un lapso de 5 minutos.

Una vez transcurrido el tiempo, se procedió a calibrar el fotocolorímetro empleando

como blanco agua desmineralizada; para ello, se utilizó filtro color rojo y se colocó la





calibración.

4.2. PROCEDIMIENTO DE REALIZACIÓN DE LOS ANÁLISIS CORRESPONDIENTES A LAS UNIDADES DE CICLO COMBINADO PARA EL CONTROL DE LOS PARÁMETROS QUÍMICOS Las unidades de Ciclo combinado de la Central Termoeléctrica General Manuel

Álvarez Moreno se encuentran distribuidas en 2 módulos, los cuales están

conformados como se muestra en la tabla 4.

MÓDULOS TIPO DE UNIDADES CONFORMANTES

MÓDULO I

Unidad de vapor 1

Unidad de gas 2

Unidad de gas 3 Unidad de gas 4

MÓDULO II

Unidad de vapor 5

Unidad de gas 6

Unidad de gas 7

Unidad de gas 8 Tabla 4. Conformación de las unidades de ciclo combinado

43

La realización de los análisis correspondientes a las unidades de ciclo combinado de

la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno, fueron realizados bajo la

supervisión de personal del Laboratorio Químico con categoría de Ayudante Técnico

Químico. Dichos análisis se elaboraron sólo una vez por turno debido a la cantidad de

muestras.

Por cada unidad de gas se recolectaron 5 muestras, las cuales, organizadas en “orden

de impurezas” respectivamente, fueron:

• Vapor domo de alta;

• Recalentado caliente;

• Agua de alimentación;

• Domo de alta; y,

• Domo de media.

Además, se recolecto 1 muestra de condensado por cada una de las unidades de

vapor.

Sin embargo, en comparación a las unidades convencionales, la cantidad de análisis

es más reducida, debido a que los controles químicos internos de las unidades de ciclo

combinado requieren de menos químicos gracias a que el material con el que están

construidas estas unidades es más resistente a las condiciones propias del agua.

Los análisis realizados a cada una de las muestras se observan en la tabla 5.

MUESTRAS ANÁLISIS CORRESPONDIENTES

CONDENSADO

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Amoníaco ▪ Hidracina

VAPOR DE ALTA ▪ Conductividad ▪ pH

44

▪ Sílice

RECALENTADO CALIENTE ▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice

AGUA DE ALIMENTACIÓN

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Hidracina

DOMO DE ALTA

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Alcalinidades ▪ Hidracina

DOMO DE MEDIA

▪ Conductividad ▪ pH ▪ Sílice ▪ Alcalinidades ▪ Hidracina

Tabla 5. Relación de análisis correspondientes a cada muestra de las unidades de ciclo combinado

4.2.1. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD Antes de iniciar la lectura de las muestras se enjuago la celda del conductímetro con

agua desmineralizada, esto, con el motivo de eliminar residuos de muestras analizadas

anteriormente.


se anotó el valor más alto registrado en la pantalla del conductímetro. (Se enjuago la

celda en un vaso con agua desmineralizada entre cada cambio de muestra)

4.2.2. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE PH Antes de iniciar la lectura de las muestras se enjuago la celda del phmetro con agua

desmineralizada, esto, con el motivo de eliminar residuos de muestras analizadas

anteriormente.

45


se anotó el valor registrado en la pantalla del phmetro. (Se enjuago la celda en un vaso

con agua desmineralizada entre cada cambio de muestra)

4.2.3. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE ALCALINIDADES Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 5),

posteriormente, se vertieron en crisoles de porcelana.

4.2.3.1. ALCALINIDAD A LA FENOLFTALEÍNA (F) Se agregaron de 3 a 5 gotas de fenolftaleína a cada una de las muestras y se agitaron

cuidadosamente.


hasta que se observó la desaparición del color rosado del indicador.



Ecuación 4. Fórmula para determinación de alcalinidad a la fenolftaleína

4.2.3.2. ALCALINIDAD TOTAL (M) Se adicionaron de 3 a 5 gotas de anaranjado de metilo a las muestras utilizadas en la

determinación de “F”, y se agitaron cuidadosamente.


hasta que se observó un cambio en el vire del indicador de amarillo a color canela.

𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 F(𝑝. 𝑝. 𝑚. 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =(𝐴)𝑚𝐿 𝐻2𝑆𝑂4 ∗ 0.002 𝑁 ∗ 50000


46



Ecuación 5. Fórmula para determinación de alcalinidad total

4.2.4. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE AMONÍACO Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 5) y 50 mL



Sucesivamente, se agregó 1 mL del reactivo de NESSLER (Yodomercuriato potásico).

Se agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las soluciones durante

un lapso de 10 minutos.







calibración

𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 M(𝑝. 𝑝. 𝑚. 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝐶𝑂3) =(𝐵)𝑚𝐿 𝐻2𝑆𝑂4 ∗ 0.002 𝑁 ∗ 50000


47

4.2.5. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE HIDRACINA Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 5) y 50 mL



Sucesivamente, se agregaron 5 mL del reactivo p-Dimetil-Amino-Benzal-Dehido. Se

agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las soluciones durante un

lapso de 10 minutos.







calibración.

4.2.6. PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE SÍLICE Con ayuda de una probeta se midieron 50 mL de muestra (véase la tabla 5),

posteriormente, se vertieron en matraces Erlenmeyer con capacidad de 125 mL.

Sucesivamente, se adicionó 1 mL de Ácido clorhídrico 1:1 y 2 mL del reactivo Molibdato

de amonio. Se agitaron los matraces cuidadosamente y se dejaron reposar las

soluciones durante un lapso de 5 minutos.

48

En seguida, se agregaron 1.5 mL de Ácido oxálico (para la muestra de caldera se

adicionó doble cantidad de Ácido oxálico). Se agitaron nuevamente los matraces y se

dejaron reposar durante un lapso de 2 minutos.

Posteriormente, se añadieron 2 mL del reactivo Aminonaftol-Sulfónico. Se volvieron a

agitar los matraces y se dejaron reposar durante un lapso de 5 minutos.

Una vez transcurrido el tiempo, se procedió a calibrar el fotocolorímetro empleando

como blanco agua desmineralizada; para ello, se utilizó filtro color rojo y se colocó la





calibración.

4.3. ELABORACIÓN DE GRÁFICAS DE CONTROL A continuación se muestra un ejemplo del formato de la tabla utilizada para plasmar

los resultados obtenidos de cada uno de los análisis ejecutados.

DÍA DEL MES TURNO

LCS LCI NOCTURNO MATUTINO VESPERTINO

1 0.0035 0.004 0.004 0.0038 0.02 0

2 0.0045 0.004 0.0035 0.0040 0.02 0

3 0.004 0.0085 0.005 0.0058 0.02 0

4 0.004 0.003 0.0045 0.0038 0.02 0

5 0.0035 0.0085 0.005 0.0057 0.02 0

6 0.0045 0.0125 0.0085 0.0085 0.02 0

7 0.005 0.0085 0.004 0.0058 0.02 0

49

8 0.003 0.0085 0.004 0.0052 0.02 0

9 0.004 0.0035 0.004 0.0038 0.02 0

10 0.004 0.012 0.005 0.0070 0.02 0

11 0.0045 0.004 0.0045 0.0043 0.02 0

12 0.004 0.0035 0.004 0.0038 0.02 0

13 0.0035 0.004 0.003 0.0035 0.02 0

14 0.0035 0.004 0.004 0.0038 0.02 0

15 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.02 0

16 0.003 0.003 0.0035 0.0032 0.02 0

17 0.003 0.0045 0.004 0.0038 0.02 0

18 0.004 0.003 0.004 0.0037 0.02 0

19 0.004 0.003 0.004 0.0037 0.02 0

20 0.003 0.004 0.004 0.0037 0.02 0

21 0.003 0.004 0.004 0.0037 0.02 0

22 0.0045 0.003 0.003 0.0035 0.02 0

23 0.0035 0.004 0.004 0.0038 0.02 0

24 0.005 0.0085 0.003 0.0055 0.02 0

25 0.0035 0.004 0.003 0.0035 0.02 0

26 0.0035 0.004 0.0035 0.0037 0.02 0

27 0.004 0.0045 0.004 0.0042 0.02 0

28 0.004 0.004 0.0035 0.0038 0.02 0

29 0.0085 0.005 0.005 0.0062 0.02 0

30 0.004 0.003 0.003 0.0033 0.02 0

31 0.004 0.0035 0.003 0.0035 0.02 0 Tabla 6. Resultados de S1O2 en promedio por día del mes de mayo de vapor de la unidad 2

En base a las tablas se realizaron cada una de las gráficas correspondientes, utilizando

como fundamento los límites de control superior e inferior y los promedios obtenidos

por día.

Para observar el resto de las tablas dirigirse al apartado de anexos.

CAPÍTULO 5

CONCLUSIONES

51

5.1. RESULTADOS DEL MES DE MAYO EN EL MÓDULO I DE LAS UNIDADES DE CICLO COMBINADO

5.1.1. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1

5.1.2. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1

0123456789

10111213141516

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

8.9

9

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

pH

Días

LCS LCI PROMEDIOS

52

5.1.3. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1

5.1.4. RESULTADOS DE NH3 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1

00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

0.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.019

0.020.021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

S1O

2(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

NH

3(p

pm

)

Días

PROMEDIOS

53

5.1.5. RESULTADOS DE N2H4 EN PROMEDIO POR DÍA DE CONDENSADO DE LA UNIDAD 1

5.1.6. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 2

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

N2H

4(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

54

5.1.7. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 2

5.1.8. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 2

8.9

9

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

pH

Días

LCS LCI PROMEDIOS

00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

0.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.019

0.020.021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

S1O

2(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

55

5.1.9. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 2

5.1.10. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

8.9

9

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

pH

Días

LCS LCI PROMEDIOS

56

5.1.11. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 2

5.1.12. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2

00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

0.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.019

0.020.021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

S1O

2(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

0123456789

10111213141516

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

57

5.1.13. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2

5.1.14. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE AGUA DE ALIMENTACIÓN DE LA UNIDAD 2

8.8

8.9

9

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

pH

Días

LCS LCI PROMEDIOS

00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

0.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.019

0.020.021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

S1O

2(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

58

5.1.15. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 3

5.1.16. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

8.9

9

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

pH

Días

LCS LCI PROMEDIOS

59

5.1.17. RESULTADOS DE S1O2 EN PROMEDIO POR DÍA DE VAPOR DE LA UNIDAD 3

5.1.18. RESULTADOS DE K EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 3

00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

0.010.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.019

0.020.021

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

S1O

2(p

pm

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

(µΩ

)

Días

LCS LCI PROMEDIOS

60

5.1.19. RESULTADOS DE PH EN PROMEDIO POR DÍA DE RECALENTADO CALIENTE DE LA UNIDAD 3

5.1.20. R

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