Torres de enfriamiento en refinería: programa integral

El tratamiento de torres de enfriamiento en refinería tiene una complicación que no existe en otras industrias: las fugas de hidrocarburo al circuito, que actúan como alimento para el biofilm y arruinan cualquier programa que solo mire la incrustación. Este artículo parte de los criterios generales de biofilm y Legionella.

A eso se suman las condiciones habituales del agua de aporte —dureza y sílice— y una temperatura de retorno alta que acelera todos los mecanismos. Un programa de torre de refinería tiene que cubrir cuatro frentes al mismo tiempo.

Qué es el agua de enfriamiento y por qué es crítica en refinerías

Definición y química del problema

Una torre de enfriamiento concentra el agua por evaporación. Todo lo que entra disuelto se acumula en el circuito hasta que la purga lo equilibra. Esa concentración empuja simultáneamente cuatro problemas: incrustación de carbonatos, sulfatos y silicatos; corrosión de aceros y de aleaciones de cobre; ensuciamiento por sólidos; y crecimiento biológico favorecido por la temperatura y por los nutrientes disponibles.

Qué medir antes de diseñar el programa

Dureza, alcalinidad, sílice, sulfato, cloruros y conductividad del agua de aporte y del agua de circulación; hierro y cobre; pH y temperatura; recuentos microbiológicos; y los datos operativos: caudal de circulación, volumen del sistema, tasa de evaporación y purga, y ciclos de concentración reales.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Caída del rendimiento térmico de los intercambiadores del circuito.
• Depósitos en relleno, distribuidores y haces de tubos.
• Olor y turbidez en la pileta, indicadores de carga biológica.
• Película de hidrocarburo en superficie: señal de fuga de proceso.
• Cupones de corrosión con picadura o con ataque generalizado.

Causas: de dónde viene el problema

Fugas de hidrocarburo que alimentan el biofilm

Una fuga en un intercambiador aporta carbono orgánico directamente al circuito. Ese aporte multiplica el crecimiento biológico y cambia la demanda de biocida de un día para otro. Detectar y reparar la fuga es parte del tratamiento, no un tema ajeno.

Agua de aporte dura y con sílice

La dureza y la sílice del aporte fijan el techo de ciclos de concentración. Cuando la sílice es alta, conviene evaluar removerla antes, como se desarrolla en el artículo sobre sílice en agua de pozo de campo petrolero.

Alta temperatura de retorno y evaporación

La temperatura acelera la cinética de incrustación, de corrosión y de crecimiento microbiológico a la vez. En refinería, con retornos calientes, el margen de error del programa es menor.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

Pérdida de capacidad de enfriamiento, restricciones de carga en unidades de proceso, corrosión de haces de tubos y de aleaciones de cobre, y limpiezas frecuentes que implican parada, tema tratado en el artículo sobre limpieza química de intercambiadores.

Riesgo normativo y de descarga

La purga de torre es un efluente con químicos de tratamiento, metales y, eventualmente, trazas de hidrocarburo. Su caracterización y destino se encuadran en la Ley 24.051 y su Decreto 831/93 cuando corresponde, y los límites de vertido —incluido el de fósforo, que penaliza los programas fosfonados— se verifican según la normativa provincial vigente.

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

Agua de reposición, energía, químicos, limpiezas y pérdida de capacidad de proceso. En refinería, la restricción de carga por falta de enfriamiento suele ser, con diferencia, el costo más alto de la lista.

Tratamiento de torres de enfriamiento en refinería: soluciones convencionales y sus límites

Cloro e hipoclorito: trihalometanos y corrosión

Son biocidas efectivos y económicos, pero con materia orgánica presente forman subproductos halogenados y, en circuitos con aleaciones de cobre y aceros, agregan corrosión. Además, el hipoclorito pierde título durante el almacenamiento.

Programas con fosfonatos: fósforo en la purga

Controlan bien la incrustación pero aportan fósforo, que es nutriente del biofilm y está penalizado en los límites de descarga de varias jurisdicciones. Para esa etapa GWC provee I-SOFT OB.

Purga elevada: consumo de agua

Bajar los ciclos resuelve la química y dispara el consumo de agua y de energía. En zonas con estrés hídrico, es la peor de las alternativas.

Solución Watch Water: INSTANT I-SOFT® OB y BIOXIDE®

INSTANT I-SOFT® OB: cuatro funciones en un solo polvo

INSTANT I-SOFT® OB, el tratamiento multifuncional para agua de refrigeración con biocida oxidante, combina antiincrustante sin fosfatos ni fosfonatos, dispersante, toliltriazol como inhibidor de corrosión para aleaciones no ferrosas y un biocida oxidante de peróxido estabilizado con potencial de oxidación 1,8, muy superior al del cloro (Cl₂ = 1,36) y al del dióxido de cloro (ClO₂ = 0,96), sin generar trihalometanos ni subproductos clorados. Se presenta en polvo instantáneo —5 kg rinden 100 litros de solución al 5%— y cuenta con certificación NSF/ANSI 60. La ventaja logística es concreta: dos cajas de 20 kg de la gama rinden lo mismo que 800 litros de un químico convencional.

BIOXIDE®: biocida verde con surfactante para el biofilm

BIOXIDE®, el biocida verde no corrosivo con surfactante, cubre el frente que un biocida solo no alcanza: el surfactante penetra y desprende la biopelícula, permitiendo que el componente biocida llegue a las células protegidas. Es bactericida, fungicida y alguicida, se presenta como granulado instantáneo de libre flujo y, a diferencia de los biocidas oxidantes clorados, no es corrosivo para los metales del circuito. Sus ingredientes inertes son químicos usados en desinfección de agua potable y procesamiento de alimentos.

La documentación técnica disponible de este biocida no incluye tabla de dosificación, espectro microbiológico cuantificado ni tiempos de contacto: esos valores se definen por ensayo sobre el agua del circuito. Consultar ficha técnica y servicio técnico antes de fijar una dosis.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Detección y reparación de fugas de hidrocarburo al circuito.
2. Limpieza del sistema antes de arrancar el programa nuevo.
3. Acondicionamiento del aporte: sólidos y, si corresponde, sílice.
4. Programa multifuncional con antiincrustante, dispersante, inhibidor y biocida.
5. Choque con surfactante biocida cuando el biofilm ya está instalado.

Qué NO hace el programa

• No compensa una fuga de hidrocarburo activa.
• No reemplaza la limpieza mecánica del relleno y de la pileta.
• No permite subir ciclos por encima del límite que impone la química del aporte.
• El toliltriazol protege específicamente cobre y sus aleaciones.
• Los recuentos objetivo y la frecuencia de dosificación se definen por ensayo, no por tabla genérica.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Análisis de aporte y de circulación con dureza, alcalinidad, sílice, sulfato, cloruros, conductividad, hierro y cobre; pH y temperatura; recuentos microbiológicos; volumen del sistema, caudal de circulación, evaporación, purga y ciclos reales.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

Se arranca sobre sistema limpio, con línea de base de ciclos, conductividad, recuentos y cupones instalados. El seguimiento habitual incluye ciclos de concentración, conductividad, pH, hierro y cobre, velocidad de corrosión en cupones y recuento microbiológico, tomado también en superficie y no solo en agua.

Ejemplo típico de aplicación

Un escenario representativo es el de un circuito de enfriamiento de una planta de proceso de hidrocarburos que opera con un programa clorado y registra corrosión y carga biológica alta. El planteo típico es reemplazar ese programa por uno multifuncional con biocida oxidante de mayor potencial y sin subproductos clorados, previa limpieza del sistema, con seguimiento comparado de cupones y de recuentos.

Qué se mide antes y después

• Ciclos de concentración sostenidos y consumo de agua de reposición.
• Velocidad de corrosión en cupones de acero y de cobre.
• Recuentos microbiológicos en agua y en superficie.
• Rendimiento térmico de los intercambiadores del circuito.
• Fósforo en la purga, cuando aplica el límite de descarga.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se extrapola la estrategia de un programa multifuncional sin fósforo y con un oxidante de alto potencial sin subproductos clorados. No se extrapolan dosis ni ciclos alcanzables, que dependen de la química del aporte, de la temperatura de retorno y de la existencia o no de fugas de proceso.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Análisis del agua de aporte y del agua de circulación.
• Volumen del sistema, caudal de circulación, evaporación y purga.
• Ciclos de concentración actuales y objetivo.
• Materiales del circuito y presencia de aleaciones de cobre.
• Programa químico actual, recuentos y resultados de cupones.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esos datos se arma el programa y se define un período de validación con cupones y recuentos. La comparación se hace contra el histórico del propio circuito, que es la única referencia válida. Un escenario vecino, con la misma química de fondo, es el de biofouling en membranas de campo.

Si su torre sostiene menos ciclos de los que debería o tiene carga biológica persistente, el programa necesita revisión. Solicite su evaluación y cotización. Para el cuadro general del contaminante puede consultarse biofilm y Legionella en torres.

Solicitar revisión del programa y cotización