Incrustación silícea en enfriadores de papelera
La incrustación de sílice en enfriadores industriales es el depósito que nadie quiere encontrar en una inspección. A diferencia del carbonato de calcio, que cede con una limpieza ácida de rutina, los silicatos forman una capa vítrea, dura y adherente que exige productos peligrosos o intervención mecánica con el equipo abierto. El marco general del problema está desarrollado en la guía sobre remoción de sílice en agua industrial.
Este artículo explica por qué la sílice precipita en los circuitos de enfriamiento de una papelera, por qué las estrategias basadas solo en inhibición tienen un techo físico y qué implica cambiar el enfoque hacia la remoción del contaminante en el agua de reposición.
Qué es la incrustación silícea y por qué aparece en enfriadores de papelera
Definición y química del problema
La sílice está presente en el agua en dos formas: reactiva (disuelta, como ácido silícico) y coloidal o polimérica. Los métodos analíticos de rutina miden la reactiva, de modo que la coloidal puede pasar desapercibida y aparecer después como depósito. Esa es la razón habitual por la que el balance de sílice de una planta no cierra.
Al concentrarse por el ciclado, la sílice supera su límite de solubilidad y polimeriza sobre la superficie de intercambio formando silicatos. La precipitación ocurre preferentemente donde la temperatura de piel es más alta, es decir, exactamente en la zona de mayor transferencia térmica.
Valores típicos en enfriadores de papelera (mg/L)
La documentación de Watch Water® señala como situación crítica el agua subterránea que supera los 50 ppm de sílice. Del lado del tratamiento de circuito, la ficha de INSTANT I-SOFT® NB indica operación sin formación de incrustaciones con sílice de hasta 300 mg/L en el agua de reposición, con pH de trabajo de 8 a 8,5. Entre esos dos valores está el rango donde se juega la decisión: inhibir o remover.
Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo
- Depósito vítreo, translúcido y duro en tubos y placas, que no cede a la limpieza ácida habitual.
- Sílice del agua de circuito que alcanza su límite antes que la conductividad de consigna.
- Aproximación térmica del intercambiador que se deteriora sin depósito calcáreo visible.
- Diferencia entre sílice total y sílice reactiva en el agua de reposición.
- Purga manual adicional que el operador hace "por las dudas" después de cada inspección.
Causas: de dónde viene el problema
Sílice del agua de pozo o superficial
El origen es geológico: el agua disuelve sílice de la formación que atraviesa. En el litoral y en zonas con influencia volcánica los valores de partida son altos, y el margen para ciclar se agota mucho antes de lo que sugiere la conductividad.
Concentración por ciclado del circuito
La sílice, como todo constituyente no volátil, se concentra en proporción directa a los ciclos. Una planta que sube el ciclado para ahorrar agua —objetivo razonable, desarrollado en cómo subir los ciclos de concentración de una torre— multiplica la sílice del circuito en la misma proporción.
Temperatura de piel elevada en el intercambiador
La precipitación no depende solo de la concentración media del circuito sino de la condición local en la superficie caliente. Un intercambiador con temperatura de piel elevada precipita sílice aunque el análisis del agua de circuito muestre valores dentro de rango.
Consecuencias operativas y costos
Impacto sobre equipos, proceso y producto
Pérdida de transferencia térmica, caída de capacidad de refrigeración del proceso que el enfriador sirve, sobrecalentamiento local del metal y, en el caso de una papelera, limitación de la velocidad de máquina cuando el enfriamiento deja de acompañar. La remoción del depósito, además, exige una parada larga.
Riesgo normativo y de descarga
La purga del circuito se evalúa contra el límite de vertido aplicable de la jurisdicción —ADA en provincia de Buenos Aires, las resoluciones provinciales correspondientes en el litoral, o ACUMAR en la cuenca Matanza-Riachuelo—. Si la estrategia para controlar la sílice es purgar más, el volumen de efluente crece en la misma medida. Las limpiezas con productos fluorados, por su parte, generan un efluente que puede quedar alcanzado por la Ley 24.051 y su Decreto 831/93: corresponde consultar el encuadre aplicable.
Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos
Agua de reposición y de purga, energía perdida por transferencia degradada, costo y riesgo de las limpiezas químicas agresivas, paradas de máquina y reposición anticipada de haces tubulares o placas.
Incrustación de sílice en enfriadores industriales: soluciones convencionales y sus límites
Limpieza con fluoruros: peligrosidad y parada
Los productos a base de fluoruros son de los pocos que atacan eficazmente los silicatos, y por eso se siguen usando. Su contrapartida es seria: son altamente peligrosos para el personal, exigen un protocolo estricto y generan un efluente de manejo complejo. Además requieren el equipo fuera de servicio.
Solo dispersante: tope de solubilidad de la sílice
Un buen dispersante mantiene la sílice en suspensión y corre el punto de precipitación, y con formulaciones adecuadas ese margen llega hasta valores altos. Pero es un margen, no una solución: cuando la sílice del agua de reposición es estructuralmente alta, subir la dosis deja de correr el límite y solo aumenta el costo.
Bajar ciclos: más agua y más purga
Es la salida por defecto y funciona, pero va en contra de todo lo demás: más agua captada, más agua tratada, más efluente y más químico dosificado sobre un volumen mayor. En regiones con permisos de captación acotados, además, puede no ser una opción disponible.
Solución Watch Water: SilicaTrapp® e I-SOFT® NB
SilicaTrapp®: mecanismo de acción y qué resuelve
SilicaTrapp®, el primer proceso que remueve hasta el 70% de la sílice, cambia el planteo: en lugar de inhibir la precipitación dentro del circuito, saca la sílice del agua antes de que entre. Es un tren de dos etapas desarrollado en los laboratorios de Watch Water®:
- Paso 1 — acondicionamiento con Trappsorb®, las perlas de MgO y CaO de máxima pureza. Su estructura de macroporos reacciona de forma rápida y eficiente con la sílice reactiva y coloidal, adsorbiéndola. Tiempo de contacto 6 minutos, velocidad de servicio 4–6 gpm/pie², retrolavado 20–22 gpm/pie².
- Paso 2 — filtración con Crystolite®, el medio granular de 0,5 micras. Retiene los productos de la reacción y las partículas finas. Profundidad de lecho 75–120 cm, velocidad de servicio 8 gpm/pie², retrolavado 8–10 gpm/pie².
El fabricante atribuye al proceso, en torres de enfriamiento, un aumento del número de ciclos de concentración y una reducción del consumo de agua y de la dosificación de inhibidores. En calderas, evita las incrustaciones silíceas; en ósmosis, mejora la recuperación y reduce las limpiezas CIP.
I-SOFT® NB: mecanismo de acción y qué resuelve
INSTANT I-SOFT® NB, el tratamiento de circuitos de enfriamiento con biocida no oxidante, cubre el margen remanente dentro del circuito con cuatro funciones en un solo polvo: antiincrustante de tecnología avanzada sin fosfatos ni fosfonatos, dispersante de sólidos y depósitos, toliltriazol como inhibidor de corrosión 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 facilita además el cumplimiento del límite de fósforo en la purga, cuestión tratada en antiincrustantes sin fósforo.
¿Encontró depósito vítreo en su intercambiador? Envíenos el análisis del agua de reposición con sílice total y reactiva, el número de ciclos y los datos del circuito y evaluamos si corresponde remoción externa. Consulte con GWC.
Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas
- Diagnóstico: análisis del depósito y determinación de sílice total y reactiva en el agua de reposición.
- Limpieza correctiva del depósito existente, con el procedimiento y el producto que corresponda a su composición.
- Remoción externa con el tren Trappsorb® + Crystolite® sobre el agua de reposición.
- Programa de circuito con I-SOFT® NB, dosificado según la tabla del producto.
- Revisión del ciclado: verificar qué parámetro pasa a ser el limitante una vez removida la sílice.
Qué NO hace el producto (límites declarados por el fabricante)
- SilicaTrapp® remueve hasta el 70% de la sílice: no la remueve en su totalidad y el porcentaje depende de la química del agua.
- Ninguno de los dos productos remueve un depósito silíceo ya formado: la limpieza correctiva es un paso previo y aparte.
- La ficha de I-SOFT® NB indica que el agua de suministro al sistema de enfriamiento debería haber sido acondicionada previamente.
- Trappsorb® eleva el pH y aporta calcio y magnesio: ese efecto debe contemplarse en el balance del circuito.
- Los valores de sílice admisibles corresponden a las condiciones ensayadas por el fabricante y deben verificarse sobre el agua de cada planta.
Parámetros de diseño y dosificación
Análisis de agua requerido antes de dimensionar
Sílice total y reactiva del agua de reposición y del agua de circuito, dureza, alcalinidad, sulfatos, cloruros, conductividad, pH, hierro, manganeso, cobre, fósforo y materia orgánica; caudal de circulación y de reposición; ciclos de concentración actuales; temperatura de piel del intercambiador; y materiales del circuito.
Dimensionamiento y dosificación
| Parámetro | Paso 1 — Trappsorb® | Paso 2 — Crystolite® |
|---|---|---|
| Apariencia | Perlas grises | Granulado rojizo |
| Densidad aparente | 1.300 kg/m³ | 1.050 kg/m³ |
| Tamaño de partícula | 2 – 5 mm | 0,5 – 1,2 mm |
| Tiempo de contacto | 6 min | — |
| Velocidad de servicio | 4 – 6 gpm/pie² | 8 gpm/pie² |
| Velocidad de retrolavado | 20 – 22 gpm/pie² | 8 – 10 gpm/pie² |
| Profundidad de lecho | Según TCCV objetivo | 75 – 120 cm |
| Remoción declarada del proceso | Hasta 70% de la sílice total (reactiva y coloidal) | |
| Dosis I-SOFT® NB 5% en agua de reposición | Dosis (mg/L) | pH | SiO₂ máx. en reposición | Toliltriazol |
|---|---|---|---|---|
| 60 mL/m³ | 120 | 8 – 8,5 | 300 mg/L | 5 mg/L |
| 40 mL/m³ | 80 | 8 – 8,5 | 300 mg/L | 5 mg/L |
La aplicación general documentada es de 50 mL/m³ de solución al 5%, preparada disolviendo 5 kg de polvo en 100 litros de agua desmineralizada u osmótica.
Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento
El lecho de Trappsorb® se retrolava al arranque y luego en forma semanal o según necesidad. Una vez estabilizada la remoción, el ciclado se sube por etapas verificando en cada escalón qué parámetro pasa a ser el limitante. El control de rutina mide sílice total y reactiva a la entrada y salida de cada etapa, pH de salida del paso 1, turbidez a la salida del paso 2, y sílice y conductividad del agua de circuito.
Caso de aplicación
Remoción de sílice en el agua de reposición combinada con programa dispersante
Como ejemplo típico, una papelera del litoral abastecida con agua de pozo de sílice elevada operaba un circuito de enfriamiento cuyo ciclado estaba limitado por la sílice y no por la conductividad. La última inspección había encontrado depósito vítreo en el haz tubular, y la limpieza disponible implicaba productos fluorados y una parada prolongada.
El esquema propuesto en un caso así tiene tres movimientos: limpiar el depósito existente con el procedimiento adecuado a su composición, instalar el tren SilicaTrapp® sobre el agua de reposición para bajar la carga de sílice que ingresa, y ajustar el programa de circuito a I-SOFT® NB, que cubre incrustación, corrosión y control biológico sin aportar fósforo. El objetivo no es eliminar la sílice sino bajarla lo suficiente como para que el parámetro limitante del ciclado vuelva a ser la conductividad.
Qué se midió antes y después
Sílice total y reactiva en reposición y en circuito, número de ciclos alcanzado, caudal de purga, aproximación térmica del intercambiador, consumo de inhibidor y resultado de la inspección interna programada.
Qué se puede y qué no se puede extrapolar
El porcentaje de remoción declarado corresponde a las condiciones ensayadas por el fabricante y depende de la proporción entre sílice reactiva y coloidal, del pH y del tiempo de contacto. El ciclado alcanzable después de la remoción es específico de cada circuito. El dimensionamiento se hace sobre ensayo propio, nunca sobre el resultado de otra instalación.
Próximo paso: análisis de agua y cotización
Qué datos enviar a GWC
Análisis del agua de reposición y de circuito con sílice total y reactiva, caudal de circulación y de reposición, ciclos actuales, programa químico vigente, materiales del circuito, composición del depósito si se dispone y límite de vertido aplicable a la purga. Si el caso excede este escenario, la referencia general es sílice en salares de litio, cómo removerla del agua.
Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio
Con esa información se define el ensayo de remoción, el dimensionamiento de cada etapa y el ajuste del programa de circuito. Para el resto de la planta conviene leer agua de enfriamiento en siderurgia y reemplazo de hidrazina en calderas, además de los artículos existentes sobre refrigeración y agua de proceso.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la incrustación silícea es tan difícil?
Porque los silicatos forman una capa vítrea, dura y muy adherente, que no responde a los ácidos de limpieza habituales como sí lo hace el carbonato de calcio. Removerla suele exigir productos peligrosos a base de fluoruros o intervención mecánica con el equipo abierto, es decir, una parada larga y un riesgo adicional para el personal.
¿Cuánta sílice se puede remover?
El proceso SilicaTrapp® remueve hasta un 70% del contenido total de sílice, reactiva y coloidal, según la química del agua. Es una remoción efectiva, no una eliminación total. El porcentaje real sobre el agua de su planta se determina con un ensayo antes de dimensionar el equipo, porque depende de la proporción entre ambas formas y del pH.
¿Se pueden subir los ciclos después?
Sí, y suele ser el beneficio económico principal: si la sílice era el parámetro que limitaba el ciclado, removerla del agua de reposición corre ese límite y permite operar con menos purga y menos agua de reposición. El nuevo número de ciclos se determina verificando qué parámetro pasa a ser el limitante.
¿Qué monitoreo se recomienda?
Sílice total y reactiva en el agua de reposición y en el agua de circuito, conductividad de ambas para calcular los ciclos reales, pH, temperatura de piel del intercambiador donde sea medible, y aproximación térmica. La diferencia entre sílice total y reactiva indica la presencia de fracción coloidal, que suele explicar los balances que no cierran.
¿Necesitás asesoramiento?
Cuéntenos su caso: un especialista en tratamiento de agua analiza el análisis y el caudal, y le recomienda la solución.
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