Antiincrustantes sin fósforo: cumplir el límite de vertido

Buscar un antiincrustante sin fosfatos ni fosfonatos no es una preferencia ambiental: en muchas plantas es la única forma de cumplir el límite de fósforo en el vertido sin agregar una etapa de tratamiento al final del tren. El fósforo que aparece en la purga no siempre viene del proceso; muchas veces viene del propio programa químico que protege el circuito.

Este artículo identifica las fuentes reales de fósforo en un circuito industrial, explica por qué tratar la purga es la solución más cara y describe qué formulaciones cubren antiincrustación, dispersión, inhibición de corrosión y control biológico sin aportar fósforo.

Qué es el fósforo aportado por los antiincrustantes y por qué aparece en circuitos industriales

Definición y química del problema

Los fosfonatos son la familia de inhibidores de incrustación más difundida: actúan como inhibidores de umbral, distorsionan el crecimiento cristalino y funcionan a dosis subestequiométricas. Su limitación no es técnica sino de composición: contienen fósforo, que se concentra en el circuito y sale con la purga.

Ese fósforo tiene, además, un segundo efecto dentro del sistema: es nutriente para el crecimiento biológico. Un programa fosfonado alimenta al biofilm que otro componente del mismo programa intenta controlar, situación descrita en biofilm y Legionella en torres.

Valores típicos en circuitos industriales (mg/L)

Para cerrar el balance hay que medir fósforo total y ortofosfato en el agua de reposición, en el agua de circuito y en la purga, y contrastarlo con el aporte teórico del programa químico según su dosis. Si el fósforo de la purga excede el del aporte más el del proceso, el origen es el propio tratamiento.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Fósforo total en el vuelco fuera del límite aplicable mientras el resto de los parámetros cumple.
• Balance de fósforo que no cierra sin contabilizar el programa químico.
• Crecimiento biológico persistente pese a un programa biocida correcto.
• Consumo creciente de biocida sin mejora en los recuentos.
• Fósforo que sube proporcionalmente con los ciclos de concentración.

Causas: de dónde viene el problema

Antiincrustantes y dispersantes fosfonados del programa

Es la fuente más frecuente y la menos revisada. El programa se diseñó cuando el límite de fósforo era otro, o cuando directamente no se medía, y quedó instalado por inercia. Cada dosis aporta fósforo que el circuito concentra.

Detergentes y sanitizantes fosfatados

En plantas de alimentos y bebidas, el CIP aporta fosfato soluble en descargas concentradas y discontinuas. Ese aporte se suma al del programa de circuito y suele explicar los picos del vuelco, como se detalla en efluentes de frigorífico y lácteos.

Concentración del fósforo en la purga

El fósforo, como todo constituyente no volátil, se concentra con los ciclos. Una planta que sube su ciclado para ahorrar agua —objetivo razonable— multiplica en la misma proporción la concentración de fósforo en la purga, aunque el aporte absoluto no haya cambiado.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El impacto directo no está en el equipo sino en la operación: cuando el vuelco no cumple, la planta queda limitada. La salida habitual es bajar ciclos y purgar más, lo que diluye el fósforo pero multiplica el consumo de agua y de químico, exactamente lo contrario de lo que se buscaba.

Riesgo normativo y de descarga

El fósforo es un parámetro regulado por su rol en la eutrofización de los cuerpos receptores. El límite aplicable depende de la jurisdicción y del receptor: ADA en provincia de Buenos Aires, ACUMAR en la cuenca Matanza-Riachuelo, o las resoluciones provinciales de vertido. Corresponde consultar el límite vigente aplicable a su establecimiento antes de rediseñar el programa.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Tasas por vuelco fuera de parámetro, costo de una etapa de remoción de fósforo que no sería necesaria, agua adicional por operar con ciclos bajos y el sobrecosto de biocida sobre un sistema al que el propio programa le está aportando nutriente.

Antiincrustante sin fosfatos ni fosfonatos: soluciones convencionales y sus límites

Tratar la purga para remover fósforo: costo adicional

Instalar una etapa de precipitación o de adsorción sobre la purga funciona, pero agrega un tren de tratamiento, un consumo de reactivo y, en el caso de la precipitación, un lodo químico que hay que gestionar. Es resolver al final lo que se podía evitar al principio.

Reducir dosis de antiincrustante: riesgo de incrustación

Bajar la dosis reduce el aporte de fósforo de forma proporcional y también la protección. Es una apuesta que suele terminar con incrustación en el intercambiador y con una limpieza química no programada, tema tratado en desincrustante industrial.

Dilución: prohibida por normativa

Diluir el efluente para cumplir una concentración no es una alternativa: la normativa de vertido evalúa concentración y, según la jurisdicción, también carga másica, y la dilución como medio de cumplimiento está expresamente excluida.

Solución Watch Water: INSTANT I-SOFT®, I-SOFT® RO e I-SOFT® NB

INSTANT I-SOFT®: mecanismo de acción y qué resuelve

INSTANT I-SOFT®, la gama de químicos instantáneos en polvo libre de fosfatos y fosfonatos, está formulada sin fosfatos, fosfonatos, EDTA, NTA ni agentes complejantes no biodegradables. Watch Water® declara ser el único productor del agente complejante INSTANT ISOFT® que reemplaza a esas familias, y que todos los productos de la gama son biodegradables.

El producto base actúa como inhibidor de umbral sobre incrustaciones de sarro, sulfatos y sílice, y forma una capa anticorrosiva dentro de tuberías y equipos, incluida la protección frente a la corrosión por cloruros. Su rango óptimo es agua por debajo de 90 °C con sulfatos y sílice de hasta 300 ppm. Cinco kilos rinden 100 litros de solución al 5% y una bolsa trata hasta 5.000 m³ de agua.

I-SOFT® RO: mecanismo de acción y qué resuelve

INSTANT I-SOFT® RO, el antiincrustante de membranas con dispersante fuerte, aplica el mismo principio al tren de ósmosis inversa. Está diseñado para las incrustaciones más difíciles de limpiar —sílice y sulfatos (BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄)— y también para carbonato de calcio y fouling coloidal, con un dispersante que mantiene en suspensión coloides y partículas. Se presenta en solución, en envases de 1, 5, 10 y 50 litros, y cuenta con certificación NSF/ANSI 60.

La ausencia de fósforo tiene acá un beneficio adicional: el fósforo es nutriente del biofouling, y no aportarlo reduce la presión microbiológica sobre la propia membrana.

I-SOFT® NB: mecanismo de acción y qué resuelve

INSTANT I-SOFT® NB, el tratamiento de torres con biocida no oxidante, cubre el circuito de enfriamiento con cuatro funciones en un polvo: antiincrustante sin fosfatos ni fosfonatos, dispersante, toliltriazol como inhibidor de corrosión para cobre y aleaciones, y biocida no oxidante de rápida activación a base de PAA/DBNPA, biodegradable y no persistente. Sostiene operación sin formación de incrustaciones con sílice de hasta 300 mg/L en el agua de reposición.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Balance de fósforo: cuantificar cuánto aporta el agua, cuánto el proceso y cuánto el programa químico.
2. Sustitución del programa por la variante de la gama que corresponda al circuito (base, RO o NB).
3. Ajuste de dosis según las tablas del producto, que no se corresponden con las del programa anterior.
4. Verificación del fósforo en la purga y de los indicadores de incrustación y corrosión.
5. Revisión del ciclado, que suele poder subirse una vez liberada la restricción de fósforo.

Qué NO hace el producto (límites declarados por el fabricante)

• No remueve el fósforo que aportan el proceso o el CIP: solo elimina el que aportaba el programa químico.
• El producto base trabaja por debajo de 90 °C y hasta 300 ppm de sulfatos y sílice: fuera de rango corresponde otra variante de la gama.
• Ningún inhibidor de umbral remueve una incrustación ya formada.
• La ficha de I-SOFT® NB indica que el agua de suministro al sistema de enfriamiento debería haber sido acondicionada previamente.
• Los rendimientos declarados corresponden a las condiciones ensayadas por el fabricante y deben verificarse con analítica sobre el circuito real.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Fósforo total y ortofosfato en reposición, circuito y purga; dureza, alcalinidad, sílice, sulfatos, cloruros, conductividad, pH, hierro, cobre y materia orgánica; caudal de circulación y de purga; ciclos de concentración; y el detalle completo del programa químico vigente con productos y dosis.

Tablas de dosificación documentadas

Para I-SOFT® NB la tabla documentada indica 60 mL/m³ de solución al 5% (120 mg/L) o 40 mL/m³ (80 mg/L), con pH de trabajo 8 a 8,5, sílice máxima de 300 mg/L en el agua de reposición y toliltriazol de referencia 5 mg/L. La aplicación general de la gama es de 50 mL/m³ de solución al 5%.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

La solución se prepara disolviendo el polvo en agua desmineralizada u osmótica y se dosifica con bomba volumétrica —MiniDOS® o MaxiDOS® según el diámetro de la línea—. El seguimiento de las primeras semanas debe cubrir simultáneamente el fósforo de la purga y los indicadores de protección: dureza y sílice del circuito, cupones de corrosión y residual de toliltriazol donde corresponda.

Caso de aplicación

Sustitución del programa fosfonado en un circuito con límite estricto de fósforo

Como ejemplo típico, una planta petroquímica del Gran Buenos Aires con torres de enfriamiento y un tren de ósmosis para agua de proceso registraba fósforo fuera de parámetro en el vuelco. Los dos programas químicos —el de torre y el de membranas— eran fosfonados, y el balance mostraba que el aporte del tratamiento superaba al del proceso.

La alternativa que se estaba evaluando era instalar una etapa de remoción de fósforo sobre la purga. La opción más directa, en cambio, es eliminar el aporte en origen: sustituir ambos programas por variantes libres de fosfatos y fosfonatos y recién después evaluar si queda algo por tratar.

Qué se midió antes y después

Fósforo total y ortofosfato en la purga y en el rechazo de membranas, balance de aporte por fuente, dureza y sílice del circuito, velocidad de corrosión en cupones, recuentos bacterianos, presión diferencial del tren de membranas y volumen de químico almacenado en planta.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

El criterio —eliminar el aporte antes de tratar la consecuencia— es transferible. Las dosis no: las tablas del fabricante son el punto de partida y el ajuste fino se hace con analítica propia sobre cada circuito, porque dependen de la dureza, la sílice y las condiciones de operación reales.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

Programa químico actual con productos y dosis, análisis del agua de reposición, de circuito y de purga con fósforo total y ortofosfato, caudales, ciclos de concentración, materiales del circuito y límite de vertido aplicable a su establecimiento. El panorama completo, con las rutas de tratamiento comparadas, está en DQO recalcitrante en efluentes.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esa información se hace el balance de fósforo, se define la variante y la dosis, y se planifica la migración con solapamiento. Para casos relacionados conviene leer agua de proceso en papeleras y DQO recalcitrante, además de los artículos existentes sobre la industria química y el impacto de los detergentes.

Solicite su balance de fósforo y cotización