Corrosión de cobre y latón en circuitos de enfriamiento

Elegir un inhibidor de corrosión para cobre y latón resuelve la mitad del problema en un circuito de enfriamiento. La otra mitad aparece aguas abajo: el cobre que ya se liberó del sistema se concentra por el ciclado y sale en la purga, donde tiene que cumplir un límite de descarga que nada tiene que ver con la protección del metal. El marco general del problema está desarrollado en la guía sobre corrosión por oxígeno en calderas.

Este artículo separa las dos cuestiones —proteger la aleación y remover el metal disuelto— y describe qué herramienta corresponde a cada una.

Qué es la corrosión del cobre y por qué aparece en circuitos de enfriamiento

Definición y química del problema

El cobre y sus aleaciones se protegen naturalmente con una capa de óxido. Esa capa se degrada frente a oxidantes fuertes, amoníaco, cloruros concentrados y velocidades de flujo elevadas, y entonces el metal pasa a solución como Cu²⁺. A partir de ahí se abren dos caminos igualmente problemáticos: el cobre disuelto se deposita sobre superficies de acero o aluminio generando pares galvánicos que aceleran su corrosión, y se acumula en el circuito hasta salir por la purga.

Valores típicos en circuitos de enfriamiento (mg/L)

El seguimiento útil incluye cobre total y disuelto en el agua de torre y en la purga, cloruros, pH, conductividad, residual de toliltriazol y velocidad de corrosión medida con cupones de cobre y de acero. La tabla de dosificación de INSTANT I-SOFT® NB toma como valor de referencia 5 mg/L de toliltriazol con un pH de trabajo de 8 a 8,5.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Cobre en la purga que crece con los ciclos de concentración.
• Coloración verdosa o azulada en tubos, bandeja y conexiones.
• Picaduras en tubos de condensador y adelgazamiento en zonas de alta velocidad.
• Depósitos de cobre metálico sobre superficies de acero, con corrosión acelerada alrededor.
• Cupones de cobre con velocidad de corrosión fuera del objetivo del programa.

Causas: de dónde viene el problema

Electro-corrosión en serpentines, bombas e intercambiadores

La documentación de Ferrolox® identifica el origen con precisión: el cobre es liberado por electro-corrosión de torres, bombas, serpentines condensadores e intercambiadores de calor. Es decir, el metal no viene del agua de aporte sino del propio circuito, lo que significa que cada miligramo medido en la purga es también una medida de desgaste de activos.

Biocidas con cobre que aportan el metal

Algunos biocidas —las isotiazolinas con cobre, por ejemplo— aportan el metal directamente al agua. En ese caso el cobre de la purga no indica corrosión sino formulación del programa, y el diagnóstico correcto exige revisar qué se está dosificando antes de intervenir sobre el circuito.

Concentración del cobre por el ciclado del agua

El cobre, como cualquier otro constituyente no volátil, se concentra con los ciclos. Una torre que sube su ciclado para ahorrar agua —objetivo razonable, tratado en cómo subir los ciclos de concentración de una torre— multiplica en la misma proporción el cobre de la purga, aunque la velocidad de corrosión no haya cambiado.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

Perforación de tubos de condensador con pérdida de contención entre el circuito de agua y el de proceso, corrosión galvánica acelerada en los componentes de acero y aluminio sobre los que se deposita el cobre, y pérdida de transferencia térmica por los productos de corrosión acumulados.

Riesgo normativo y de descarga

El cobre es un metal regulado en los vertidos industriales. El límite aplicable depende de la jurisdicción y del cuerpo receptor: ADA en provincia de Buenos Aires, ACUMAR en la cuenca Matanza-Riachuelo, o la resolución provincial que corresponda; cuando hay constituyentes peligrosos puede resultar alcanzada además la Ley 24.051 y su Decreto 831/93. Corresponde consultar el límite vigente aplicable a su establecimiento.

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

Retubado de condensadores, paradas no programadas por pérdida de contención, tasas por vuelco fuera de parámetro y el costo de un tratamiento correctivo de la purga que se podría haber evitado con un programa inhibidor adecuado.

Inhibidor de corrosión para cobre y latón: soluciones convencionales y sus límites

Inhibidores fosfonados: fósforo en la purga

Los programas fosfonados protegen bien y llevan décadas de uso, pero aportan fósforo al circuito. Ese fósforo se concentra con el ciclado, aparece en la purga y complica el cumplimiento donde el límite es estricto. Además es nutriente para el crecimiento biológico dentro de la propia torre.

Solo ajuste de pH: protección parcial

Mantener el pH en rango reduce la agresividad del agua sobre el cobre, pero no forma la película protectora específica que sí genera un azol. Frente a cloruros concentrados o a oxidantes fuertes, el ajuste de pH por sí solo se queda corto.

Reemplazo de materiales: CAPEX elevado

Cambiar tubos de cobre por titanio o por acero inoxidable elimina el problema en la fuente, pero es una inversión mayor que solo se justifica en una renovación programada del equipo, y traslada la atención a otros mecanismos de corrosión, como el ataque por cloruros sobre los inoxidables.

Solución Watch Water: I-SOFT® NB y Ferrolox®

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

INSTANT I-SOFT® NB, el tratamiento de torres con biocida no oxidante y toliltriazol, actúa sobre la causa. Es un polvo instantáneo con cuatro funciones: antiincrustante de tecnología avanzada sin fosfatos ni fosfonatos, dispersante de sólidos y depósitos, inhibidor de corrosión con toliltriazol específico para cobre y aleaciones, y un biocida no oxidante de rápida activación a base de PAA/DBNPA, biodegradable, no persistente y que no ataca los metales del circuito.

La ausencia de fosfatos y fosfonatos es doblemente relevante acá: evita aportar fósforo a la purga y no agrega nutriente al sistema, lo que a su vez reduce la presión sobre el control biológico descrito en biofilm y Legionella en torres. El producto forma parte de la gama INSTANT I-SOFT® de químicos instantáneos en polvo.

Ferrolox®: mecanismo de acción y qué resuelve

Ferrolox®, el hidróxido férrico granular de alta pureza, actúa sobre la consecuencia: el cobre que ya está disuelto. Es un medio de Fe(OH)₃ amorfo producido por un proceso patentado de tamizado y trituración que genera granos altamente porosos, con cerca del 40% de iones férricos sobre peso seco, superficie específica de 270 m²/g y porosidad mínima del 70%.

Trabaja por quimisorción, y la documentación del fabricante señala explícitamente como aplicación industrial la remoción de cobre en las purgas de torres de enfriamiento, liberado por electro-corrosión del circuito y por biocidas con cobre. Su ventaja operativa decisiva es que puede reactivarse y reutilizarse, lo que reduce el costo frente a intercambio iónico o membranas.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Revisar la formulación del programa: si el biocida aporta cobre, el primer paso es cambiarlo, no tratar la purga.
2. Protección del circuito con I-SOFT® NB, verificando el residual de toliltriazol.
3. Control con cupones de cobre y de acero para medir la velocidad de corrosión real.
4. Pulido de la purga con una columna de Ferrolox® cuando el cobre remanente supera el límite aplicable.
5. Reactivación programada del adsorbente según curva de ruptura.

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

• El toliltriazol protege el metal, no remueve el cobre ya disuelto en el agua: son dos funciones distintas.
• Ferrolox® adsorbe oxianiones y metales según su química superficial; no es un filtro de sólidos y un agua turbia colmata el lecho.
• La capacidad de adsorción depende de los iones competitivos presentes y debe estimarse con un ensayo de columna sobre el agua del cliente: no hay cifra transferible.
• La ficha de I-SOFT® NB indica que el agua de suministro al sistema de enfriamiento debería haber sido acondicionada previamente.
• Ningún programa químico compensa una velocidad de flujo excesiva o un material mal seleccionado para el servicio.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Cobre total y disuelto en agua de torre y en purga, cloruros, sulfatos, sílice, dureza, alcalinidad, pH, conductividad, amoníaco, materia orgánica, residual de toliltriazol, caudal de purga en m³/h, ciclos de concentración y materiales del circuito.

Dosificación y parámetros de diseño

La aplicación general documentada es de 50 mL/m³ de solución al 5%, preparada disolviendo 5 kg de polvo en 100 litros.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El programa inhibidor se arranca con una dosis de pasivación inicial más alta y luego pasa a régimen de mantenimiento, controlando el residual de toliltriazol. Los cupones se instalan antes de empezar, para tener línea de base. La columna de Ferrolox® se sigue por la curva de ruptura del cobre en la salida, que determina el momento de reactivación.

Caso de aplicación

Programa inhibidor más columna adsorbente sobre la purga de torre

Como ejemplo típico, una planta metalmecánica del Gran Buenos Aires con condensadores de tubos de cobre y una torre abierta registraba cobre fuera de parámetro en el vuelco. El programa vigente era fosfonado y aportaba, además, fósforo a la purga: dos parámetros complicados a la vez.

El esquema propuesto para un caso así tiene dos movimientos. Primero, reemplazar el programa por I-SOFT® NB, que protege el cobre con toliltriazol y elimina el aporte de fósforo. Segundo, instalar una columna de Ferrolox® sobre la purga, dimensionada por ensayo, para remover el cobre remanente hasta el valor que exige el límite aplicable.

Qué se midió antes y después

Cobre total y disuelto en la purga, fósforo en la purga, velocidad de corrosión en cupones de cobre y de acero, residual de toliltriazol, y curva de ruptura del cobre a la salida de la columna adsorbente.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

La estrategia de dos pasos —proteger primero, pulir después— es transferible. Las capacidades de adsorción no lo son: son de laboratorio, dependen de los iones competitivos presentes y deben estimarse con un ensayo de columna sobre el agua de cada planta antes de dimensionar el equipo.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

Análisis del agua de torre y de la purga con cobre total y disuelto, caudal de purga en m³/h, ciclos de concentración, programa químico actual con productos y dosis, materiales del circuito y límite de vertido aplicable. Si el caso excede este escenario, la referencia general es corrosión por oxígeno en calderas, cómo elegir el tratamiento.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esa información se define el cambio de programa y, si corresponde, el ensayo de columna para dimensionar la etapa adsorbente. Para completar el panorama conviene leer desincrustante industrial: limpiar sin dañar el equipo, además de los artículos existentes sobre refrigeración y metales pesados en el agua.

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