Conductividad en Calderas de Vapor: Cómo Medirla y Controlarla

La calidad del agua es uno de los factores que más influyen en la eficiencia, seguridad y vida útil de una caldera de vapor. Entre los parámetros utilizados para supervisarla, la conductividad permite conocer de forma práctica cómo aumenta la concentración de sales y otros sólidos disueltos dentro de la caldera.

A medida que el agua se transforma en vapor, gran parte de estos minerales permanece en el interior del equipo. Si no se controla su concentración mediante un tratamiento de agua y una purga adecuados, pueden aparecer problemas como arrastre de agua hacia la línea de vapor, formación de depósitos, pérdida de transferencia de calor y mayores costos de operación.

¿Qué es la Conductividad en una Caldera?

La conductividad eléctrica mide la capacidad del agua para conducir corriente eléctrica y normalmente se expresa en microsiemens por centímetro (µS/cm).

El agua con pocas sales disueltas posee una conductividad relativamente baja. A medida que aumenta la concentración de minerales, químicos e iones disueltos, también aumenta su conductividad.

En una caldera de vapor ocurre un proceso natural de concentración: el agua se evapora para producir vapor, mientras que la mayoría de los sólidos disueltos permanecen en el interior. Con cada nuevo volumen de agua de alimentación, estos sólidos continúan acumulándose.

Por esta razón, la conductividad es uno de los parámetros utilizados para determinar cuándo debe aumentarse o reducirse la purga de calderas.

¿Qué Problemas Puede Generar una Conductividad Elevada?

Una conductividad superior al rango establecido para una caldera indica que la concentración de sólidos disueltos es demasiado alta. El límite adecuado no es igual para todas las instalaciones y debe establecerse considerando la presión de operación, el diseño de la caldera, el tratamiento químico y la calidad de vapor requerida.

Arrastre de Agua y Sólidos hacia el Vapor

Una concentración excesiva de sólidos puede favorecer la formación de espuma y el arrastre de pequeñas gotas de agua hacia la línea de vapor.

Este fenómeno, conocido como carryover, puede afectar la calidad del vapor y trasladar impurezas hacia válvulas, equipos de proceso e intercambiadores de calor.

Incrustaciones y Depósitos

Cuando determinados minerales alcanzan concentraciones elevadas pueden precipitarse y formar depósitos sobre las superficies internas de transferencia de calor.

Las incrustaciones en calderas actúan como una barrera térmica entre los gases calientes y el agua. Esto obliga a operar con mayores temperaturas del metal para transferir la misma cantidad de energía, aumentando el riesgo de sobrecalentamiento y daño de tubos.

Desequilibrios en la Química del Agua

La conductividad es un indicador muy útil, pero no sustituye el análisis de otros parámetros.

El pH, dureza, alcalinidad, sílice, hierro, oxígeno disuelto y concentración de productos químicos también deben mantenerse dentro de los rangos establecidos para cada instalación.

Ciclos de Concentración: ¿Por Qué Aumentan las Sales?

Los ciclos de concentración expresan cuántas veces se han concentrado determinados sólidos en el agua de la caldera respecto al agua que la alimenta.

Como aproximación, cuando las condiciones químicas son comparables, pueden estimarse mediante la relación entre la conductividad del agua de la caldera y la conductividad del agua de alimentación.

Por ejemplo:

Conductividad del agua de alimentación: 25 µS/cmConductividad del agua de la caldera: 2,500 µS/cmCiclos aproximados de concentración: 100

A 100 ciclos, aproximadamente el 1% del agua de aporte tendría que salir como purga en un balance teórico ideal. En una instalación real deben considerarse también el retorno de condensado, las pérdidas del sistema, la adición de químicos y los límites establecidos para la calidad del agua.

Control de Conductividad y Purga de Superficie

La purga de superficie o control de TDS permite retirar agua con alta concentración de sólidos disueltos y sustituirla con agua de alimentación de menor concentración.

Los sistemas automáticos de control utilizan una sonda de conductividad conectada a un controlador. Cuando la conductividad supera el setpoint establecido, el sistema puede accionar una válvula de purga hasta recuperar el rango deseado.

La purga de superficie no debe confundirse con la purga de fondo, cuya función principal es retirar lodos y sólidos sedimentados en las zonas inferiores de la caldera.

Si desea conocer en detalle los diferentes tipos, procedimientos y cálculos, consulte nuestra Guía de Purga de Calderas.

Medición, Verificación y Calibración

La automatización facilita el control de la caldera, pero las mediciones deben verificarse periódicamente.

Una sonda con depósitos, una compensación de temperatura incorrecta o una calibración deficiente puede producir lecturas que no representan correctamente las condiciones del agua.

Por ello es recomendable contrastar periódicamente el sistema instalado con una muestra correctamente tomada y un medidor portátil calibrado, siguiendo los procedimientos del fabricante y del programa de tratamiento de agua.

También es importante comparar siempre mediciones realizadas bajo condiciones equivalentes de temperatura y utilizando las mismas unidades.

Sensores de Conductividad: Contacto o Toroidal

Existen diferentes tecnologías para medir conductividad y su selección depende de las características de cada aplicación.

Sensores por Contacto

Utilizan electrodos que están en contacto directo con el fluido. Son ampliamente utilizados en aplicaciones de agua limpia y pueden ofrecer gran precisión, especialmente a conductividades bajas.

Sensores Toroidales o Inductivos

Utilizan bobinas encapsuladas que realizan la medición sin electrodos metálicos directamente expuestos al proceso.

Son especialmente útiles en aplicaciones con alta conductividad, fluidos corrosivos o tendencia al ensuciamiento. El rango exacto de medición depende del fabricante, modelo y condiciones de operación.

Veflox puede suministrar controles, instrumentación y repuestos para calderas para la medición y control de diferentes parámetros de operación.

Tratamiento de Agua y Reducción de Purgas

La conductividad no debe controlarse únicamente abriendo más la purga. Una concentración elevada también puede indicar que existe una oportunidad para mejorar la calidad del agua que ingresa al sistema.

Dependiendo de las condiciones de cada planta, pueden evaluarse soluciones como:

• Ablandamiento de agua.

• Ósmosis inversa.

• Desmineralización.

• Mejoras en el retorno de condensado.

• Optimización del tratamiento químico.

• Control automático de conductividad y purga.

Reducir la concentración de minerales del agua de aporte puede permitir operar con mayores ciclos de concentración cuando las condiciones de la caldera y el programa químico lo permitan.

Esto puede disminuir el volumen de agua caliente enviado a drenaje, el consumo de agua de reposición, la utilización de químicos y la energía perdida durante las purgas.

Conductividad y Mantenimiento Preventivo

Los registros históricos de conductividad pueden proporcionar información muy valiosa sobre el comportamiento de una sala de calderas.

Cambios inesperados pueden señalar problemas en el sistema de tratamiento, variaciones en el agua de alimentación, contaminación del condensado, fallas en una sonda o modificaciones en la operación.

Conviene revisar el sistema cuando se presenten situaciones como:

• Lecturas de conductividad persistentemente altas.

• Diferencias importantes entre el controlador y el medidor portátil.

• Purga excesiva para mantener el setpoint.

• Arrastre de agua o mala calidad del vapor.

• Formación recurrente de depósitos.

• Fallas de sondas, controladores o válvulas de purga.

Un programa de mantenimiento de calderas permite revisar estos elementos antes de que generen pérdidas de eficiencia o paradas no programadas.

Referencias Técnicas y Buenas Prácticas

Las recomendaciones de calidad del agua deben establecerse para cada instalación según el fabricante de la caldera, presión de trabajo, calidad de vapor requerida y programa de tratamiento.

Las guías de ASME para el cuidado de calderas industriales constituyen una referencia técnica importante para los responsables de operación, mantenimiento e inspección, pero no existe un único valor de conductividad apropiado para todas las calderas.

Conclusión

Controlar la conductividad permite mantener bajo vigilancia la concentración de sólidos disueltos dentro de una caldera y ajustar correctamente la purga.

Sin embargo, la mejor estrategia no consiste simplemente en eliminar más agua. La combinación de medición confiable, tratamiento adecuado, control de purga y mantenimiento preventivo permite proteger la caldera, mejorar la calidad del vapor y reducir pérdidas de agua, químicos y energía.

En Veflox contamos con experiencia en sistemas de vapor y podemos apoyar en el diagnóstico, mantenimiento, instrumentación y suministro de repuestos para calderas de vapor.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál debe ser la conductividad del agua de una caldera?

No existe un valor único. El límite depende de la presión, diseño de la caldera, tratamiento químico y calidad de vapor requerida.

¿Conductividad y TDS son lo mismo?

No exactamente. La conductividad mide la capacidad eléctrica del agua y los TDS representan la concentración de sólidos disueltos. Existe una relación entre ambos, pero el factor de conversión depende de la composición del agua.

¿La conductividad alta se corrige con purga de fondo?

La purga de superficie es la utilizada principalmente para controlar sólidos disueltos. La purga de fondo está orientada principalmente a retirar lodos y sólidos sedimentados.

¿Un medidor portátil sustituye al controlador automático?

No. Es una herramienta complementaria que permite comprobar las lecturas y detectar posibles problemas de calibración, ensuciamiento o medición.