Aplicación de un campo magnético ortogonal al flujo en sistemas de agua para reducir la formación de incrustaciones

Application of an orthogonal magnetic field to the flow in water systems to reduce the formation of scale

Las sales que se encuentran disueltas en el agua que se utiliza para los procesos productivos tienen un gran impacto en las instalaciones y equipos. La característica incrustante del agua se da debido a la presencia de carbonatos de calcio y magnesio. Estas sales se depositan en las paredes del recipiente que contiene el fluido, generando sarro, en esta investigación se buscó determinar el alcance de un sistema magnético que evite la deposición de estas sales y su posible eliminación.

Mediante la definición de dos etapas experimentales se realizaron las pruebas con el objetivo de comprobar la disminución de las deposiciones dentro de tuberías y equipos, la existencia de la memoria magnética en el fluido y su reducción superficial.

Durante la primera etapa (en un banco de pruebas) se observó la disminución del espesor de sarro en una tubería de acero, indicando que el campo magnético ortogonal aplicado sobre el fluido genera un cambio en las características del mismo.

En la segunda etapa se evaluó la aplicación del sistema a la entrada de agua de calderas y sus respectivos ablandadores. Observándose una reducción en las incrustaciones existentes dentro de la caldera y un aumento en la eficiencia catiónica del ablandador.

1. Introducción

Son muy conocidos las desventajas y daños que generan la deposición de carbonatos de calcio y magnesio en instalaciones de agua, especialmente en las aplicaciones en las que el fluido se encuentra a mayor temperatura, afectando así los procesos que se utilizan en la agricultura e industria y deteriorando las instalaciones de uso doméstico.

La deposición de carbonatos generan incrustaciones en las paredes del recipiente que contiene el fluido, haciendo una capa de sarro alrededor de las mismas y produciendo taponamientos de tuberías, obstrucción en filtros y membranas, pérdida deeficiencia en calefactores e intercambiadores de calor, entre otros problemas comunes. Por lo tanto, su estudio y posible control se hacen necesarios para mejorar los procesos productivos y evitar el deterioro de las instalaciones.

El proceso químico general para este efecto es el siguiente:

Ca²⁺+2HCO₃-↔CaCO_3(S)+CO₂+H₂O Ecuación (1)

Esta reacción se ve afectada por la temperatura debido a que la solubilidad del carbonato de calcio disminuye cuando aumenta la temperatura, incrementando la deposición y formación de incrustaciones (1).

Para la prevención se han desarrollado y comercializado varios métodos, entre los que podemos nombrar los procesos de descarburación electroquímicos, o adición de ácidos, uso de inhibidores químicos de nucleación y cristalización de los carbonatos, entre otros. El problema de estos procesos es que usan químicos que generalmente son peligrosos para el ambiente y para la salud humana, por lo que muchos países han prohibido o restringido su uso para aplicaciones en agua potable o para elementos que tendrán contacto directo con alimentos o medicinas. 

Por esta razón este documento se enfocará en el estudio de uno de los sistemas de control más promisorios para la industria: los sistemas magnéticos en el tratamiento de agua.