La producción industrial de cloro-álcali existe desde hace más de 120 años y, en muchos aspectos, los principios con los que operan no han cambiado significativamente. Lo que sí ha cambiado es la gama de materiales disponibles para los sistemas de tuberías que transportan las soluciones.
Hoy en día, las plantas de cloro-álcali que operan alrededor del mundo necesitan que sus tuberías, tanques, cabezales, colectores, torres de almacenamiento y otros accesorios que estén fabricados con materiales resistentes, que soporten algunas de las condiciones más duras de cualquier industria.
Los materiales utilizados para transportar ácidos, bases, salmuera y otros productos químicos deben presentar propiedades superiores de resistencia a la corrosión y la capacidad de funcionar continuamente a altas temperaturas, entre otros requisitos. Cuanto más resistente sea el material, más larga será la vida útil del equipo de procesamiento químico y, a su vez, menores serán los costos requeridos para mantenerlo.
La elección de los materiales adecuados también puede significar un menor riesgo de pérdida monetaria relacionada con el tiempo de inactividad del sistema y un menor riesgo de lesiones o daños relacionados con fugas químicas.
Como resultado, al investigar los materiales del sistema de tuberías es importante entender:
- Las necesidades precisas de las aplicaciones de cloro-álcali.
- Las propiedades de los materiales más atractivos del mercado para las aplicaciones de cloro-álcali.
- Cómo garantizar que estás construyendo un sistema que ofrezca la mayor vida útil de tu inversión.
Esto nos lleva a presentar los beneficios del cloruro de polivinilo clorado (CPVC), un material que ofrece exactamente el tipo de propiedades que necesita una fábrica especializada en el proceso cloroalcalino.
¿Qué tipo de tuberías necesitan las instalaciones de cloro-álcali?
Existen materiales que generalmente duran 25 años en otras aplicaciones industriales exigentes, pero que resisten de cinco a ocho años –en el mejor de los casos– en un sistema de cloro-álcali. Se podría decir que una tubería con una vida útil de ocho a 10 años es buena.
Dicho esto, hay algunos materiales que funcionan mejor que otros, y por lo tanto, es prudente concentrarte en algunos diferenciadores clave al tomar la decisión:
1. Resistencia a la corrosión
El principal requisito de cualquier sistema de procesamiento de cloro-álcali es la resistencia a la corrosión. Las sustancias que se transportan a través de las tuberías y suelen ser corrosivas hasta cierto punto, y muy pocos materiales pueden soportar bien a estos productos químicos durante un periodo prolongado de tiempo.
Estos son algunos de los productos químicos usados en aplicaciones cloroalcalinas:
- Ácido sulfúrico
- Hidróxido de sodio (sosa cáustica)
- Cloruro de sodio concentrado (salmuera)
- Licor celular (salmuera, hidróxido de sodio)
- Hipoclorito de sodio
- Ácido clorhídrico
- Agua desmineralizada / desionizada
- Gases de cloro húmedo
Cualquier material elegido para tuberías, capas de resistencia química en tanques u otras estructuras dentro de un sistema de procesamiento necesita resistir la corrosión de una variedad de ácidos fuertes y débiles, bases fuertes y débiles, sales, compuestos alifáticos, oxidantes y más.
A menudo, los materiales usados en aplicaciones de tratamiento de aguas residuales son útiles también en aplicaciones de cloro-álcali, ya que los materiales de tratamiento de aguas residuales también deben perseverar cuando están en contacto con muchas de estas sustancias durante un periodo prolongado de tiempo.
Aunque es inevitable que exista cierto grado de corrosión durante el curso de una vida de un tubo o del tanque, seguramente deseas que la corrosión sea uniforme a través de superficies, ya que la corrosión localizada, donde la penetración en las paredes de los recipientes ocurre más frecuentemente en áreas específicas, puede conducir a una erosión concentrada y a una vida útil más corta de los componentes del sistema.
Con el tiempo, los problemas con la corrosión localizada se han asociado con componentes de acero al carbono, mientras que la corrosión por estrés (otro riesgo que se plantea a las tuberías y otras estructuras en un ambiente corrosivo) se observa a menudo cuando se elige acero inoxidable. Puede ser difícil detectar estos tipos de corrosión sutil, pero al conocer las fortalezas y debilidades inherentes de los materiales que elijas, tendrás una mejor oportunidad de evitar dichos problemas.
2. Resistencia a altas temperaturas
Otro requisito indispensable es que la tubería sea fiable cuando se expone a altas temperaturas. Con frecuencia, los sistemas cloroalcalinos transportan y almacenan fluidos y gases que están alrededor de los 105º C (220º F), y por lo tanto, los materiales del componente del sistema deben ser capaces no sólo de soportar la corrosión, sino también de hacerlo a temperaturas elevadas.
3. Propiedades sin lixiviación
Debido a la naturaleza de los sistemas cloro-álcali, y al hecho de que el éxito de un proceso de oxidación/reducción dentro de una célula de electrólisis depende de que ciertos insumos estén presentes, es muy importante asegurar la pureza y concentración de los compuestos.
Por esta razón, la lixiviación de elementos –como calcio, magnesio, silicio, níquel, plomo o lata– de la tubería u otros componentes del sistema, como resultado de reacciones químicas, puede causar problemas significativos tanto con el proceso como con la vida útil del sistema.
Por ejemplo, en la cámara de electrólisis que se utiliza con mayor frecuencia –una célula de membrana, una membrana sensible a la carga que sólo permite que pasen iones con cierta carga– es crucial para el proceso de electrólisis, pero puede verse comprometida si no hay niveles bajos de los minerales lixiviados se infiltran en la célula.
Otras necesidades de la tubería industrial
Además de las tres propiedades clave mencionadas anteriormente, también es posible que un sistema, dependiendo de su diseño, pueda requerir que sus componentes demuestren otras propiedades específicas como:
- Alta presión hidrostática a temperaturas elevadas.
- Fácil fabricación de componentes del sistema.
- Fácil soldabilidad para reparaciones y adiciones.
- La inclusión de bridas para realizar transiciones seguras entre otros materiales de tubería.
- Propiedades de resistencia al arrastramiento.
En general, es importante conocer las complejidades de tu sistema y su procesamiento al realizar cualquier tipo de selección de materiales, como por ejemplo:
- ¿Qué sustancias transportadas pueden ser particularmente agresivas para la tubería?
- ¿Cómo podrían interactuar estas sustancias con los diferentes materiales y componentes del sistema?
- ¿Qué tasa de corrosión es aceptable para mantener la vida útil deseada de tus estructuras?
Y así sucesivamente.
Al tomar las medidas necesarias tendrás la oportunidad de elegir un material que funcione mejor para tu aplicación particular.
El caso del CPVC en sistemas cloro-alcalinos
Aunque hay múltiples materiales que tienen las propiedades deseables para garantizar el rendimiento que mencionamos a lo largo del artículo –entre ellos el acero al carbón y el inoxidable–, hay un material especificado por su atractivo universal en aplicaciones de cloro-álcali: el policloruro de vinilo clorado (CPVC ).
Los mejores productos de CPVC grado industrial ofrecen:
- Resistencia química superior en un amplio espectro de sustancias.
- Excelentes propiedades mecánicas.
- Excelentes propiedades de combustión.
- Baja conductividad térmica en comparación con los materiales metálicos.
- Baja expansión térmica en comparación con otros materiales no metálicos.
- Propiedades sin lixiviación.
- Rendimiento excelente en alta presión.
- Disponibilidad global.
Cabe mencionar que no todos los compuestos de CPVC se fabrican igual, pero por más de 30 años Corzan® ha sido elegido como el mejor material de barrera química para transportar sustancias químicas cáusticas o salmuera, debido a su consistente fiabilidad, al asesoramiento que ofrecen sus expertos y a la constante investigación que respalda su desempeño.
Conoce tu proceso, haz preguntas y reduce costos
Al comprender exhaustivamente tu aplicación industrial y saber qué propiedades buscas en un material de tubería, estarás en la mejor posición para determinar qué material del sistema cloroalcalino se ajustará mejor a tus necesidades.
No olvides considerar algunos de los beneficios menos tangibles de elegir un material sobre otro. Para crear un sistema duradero, busca materiales de los fabricantes que:
- Sean líderes en tecnología de materiales.
- Tengan una garantía de calidad y rendimiento.
- Cuenten con pruebas tangibles o servicios que aseguren que sus productos van a satisfacer las demandas de tu aplicación.
- Ofrezcan otros servicios de apoyo, tales como asistencia de campo para asegurar que tu sistema está aprovechando de la mejor manera las propiedades del producto.
Con el enfoque y la construcción adecuados, sabemos que va a ahorrarte tiempo, dinero y riesgos durante muchos años por venir.
