renovación de sistemas centralizados de acs
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Renovación de sistemas centralizados de ACS
Adrià Gomila Vinent. Ingeniero Industrial Presidente de Guldager Electrólisis, S.A.
[email protected]; www.guldager.es
Barcelona, Enero de 2016
1. Introducción
Es cada vez más habitual la renovación de los sistemas centralizados de agua caliente
sanitaria de muchos edificios tras un periodo más o menos largo de funcionamiento.
Uno de los motivos más frecuentes puede ser la rehabilitación integral del edificio, que
suele incluir la renovación de la mayor parte de las instalaciones, incluyendo
lógicamente las de agua.
En otros casos se aborda tan sólo la rehabilitación de parte de las instalaciones, y en
particular las de ACS, a causa bien de su antigüedad, de su estado de degradación o
frecuentemente para conseguir una mejor eficiencia energética. También se busca, en
ciertos casos, utilizar para otros menesteres más rentables para el edificio el espacio
de la antigua sala de producción de ACS.
La degradación de las instalaciones de ACS, frecuentemente a causa de la corrosión,
puede provocar costes económicos, pérdidas de eficiencia energética y riesgos
sanitarios:
Costes económicos
o Por fallos de suministro en el servicio de ACS con sus costes directos e
indirectos asociados a la falta de agua caliente.
o Por paradas y vaciado de las instalaciones con la consecuencia de tirar
a la alcantarilla agua previamente calentada.
o Costes de reparación, renovación y protección de las instalaciones.
o Incumplimiento de las previsiones de amortización de las inversiones.
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Pérdidas de eficiencia energética
o Por el aumento de la pérdida de carga causada por la presencia de
óxido o incrustación en el interior de las tuberías.
o Por la pérdida de rendimiento de los intercambiadores de calor.
o Por la energía desperdiciada a causa de las pérdidas y vaciados de
agua.
Riesgos sanitarios
o De proliferación de la legionella por incumplimiento del RD 865/03.
o De disminución de la calidad del agua por incumplimiento del RD
140/03.
En el proyecto de renovación de las instalaciones, la primera consideración es decidir
si debe instalarse un sistema totalmente nuevo o si es posible salvar, rehabilitar,
acondicionar y garantizar en el tiempo parte de las mismas.
Centrándonos en las instalaciones centralizadas de ACS, en su rehabilitación lo más
frecuente y recomendable es sustituir todas las tuberías por otras nuevas, utilizando
materiales adecuados al tipo de agua y a las condiciones de trabajo previstas.
En lo que respecta a los grandes acumuladores de ACS, primero hay que estudiar si
debe mantenerse el mismo volumen de acumulación o conviene reducirlo algo para
pasar a un sistema de producción y acumulación más eficiente energéticamente.
El siguiente tema es decidir si es preferible instalar acumuladores nuevos,
garantizados, para evitar que se repitan los problemas de corrosión y dar así servicio
por un periodo de tiempo importante, o si es posible y conveniente rehabilitar, proteger
contra la corrosión y garantizar los depósitos existentes.
En muchos casos de acumuladores relativamente grandes, cuando las condiciones
mecánicas de los depósitos existentes son adecuadas y el acceso a la sala de
calderas es complicado para entrar los acumuladores nuevos, la mejor opción y la que
requiere menor inversión suele ser la rehabilitación de los depósitos en vez de su
sustitución.
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2. Corrosión y mantenimiento de los acumuladores de ACS
En la actualidad, el mantenimiento y conservación de las grandes instalaciones
centralizadas de agua caliente sanitaria de muchos edificios como Hospitales, Hoteles,
Residencias, Centros deportivos, etc., con consumos importantes de ACS adquiere
una gran importancia, aunque no siempre se aborda correctamente el problema.
Uno de puntos clave del sistema de ACS son los acumuladores, pues suelen sufrir
problemas de corrosión interior que en muchos casos acortan de modo importante su
vida útil.
Estos fenómenos de corrosión, que conducen a la perforación del depósito y pueden
provocar coloración del agua, se deben a diversos motivos, siendo los más frecuentes:
las características del agua de suministro o un tratamiento incorrecto de la misma, el
tipo de acumulador instalado o su protección insuficiente, el material de las tuberías de
circulación y en muchos casos las actuaciones realizadas para prevenir la legionella
como choques térmicos o hipercloraciones.
Una preocupación importante es evitar la proliferación de la legionella, para lo que
debe cumplirse el RD 865/03 de Julio de 2003. Para concretar mejor el alcance del
Real Decreto y para facilitar su interpretación, el Ministerio de Sanidad publicó una
Guía Técnica en la que aparecen una serie de indicaciones y recomendaciones, que
en teoría no son obligatorias pero que se están convirtiendo en un complemento
prácticamente obligado del Real Decreto.
Como es sabido, las condiciones que propician la proliferación de la legionella son
temperaturas del agua comprendidas entre 20 y 45 ºC, suciedad interior de los
acumuladores y presencia de óxido.
La Norma UNE 100-030 de Octubre de 2001, actualmente en revisión, especifica las
recomendaciones principales para evitar la proliferación de la legionella, entre las que
debemos destacar el interés en mantener los acumuladores limpios y sin corrosión.
Además, el Real Decreto 865/2003 exige que una vez al año se limpien y desinfecten
los acumuladores de ACS de los establecimientos públicos, para lo que es
imprescindible que una persona pueda acceder al interior de los mismos.
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Los choques térmicos a temperaturas que pueden superar los 70ºC y los enérgicos
tratamientos de desinfección, son factores que incrementan los riesgos de corrosión
de los acumuladores, tanto de acero al carbono revestido como de acero inoxidable.
Los acumuladores de acero inoxidable pueden sufrir problemas serios de corrosión en
función del tipo de inoxidable utilizado, de la técnica de soldadura empleada, del
contenido en cloruros del agua y de la temperatura de trabajo. Ver Figura 1.
Fig. 1. Corrosión de un acumulador de acero inoxidable
Los acumuladores de acero al carbono galvanizados en caliente o revestidos
interiormente sufren procesos de corrosión importantes si no están equipados con un
sistema de protección catódica correcto, diseñado, instalado y mantenido de acuerdo
con la norma UNE-EN 12499.
En muchos casos los revestimientos de los depósitos, de gran calidad, se despegan
dejando grandes superficies de acero al descubierto. Si el acumulador no está
equipado con un sistema de protección catódica suficientemente dimensionado y
adecuadamente mantenido, los procesos de corrosión son espectaculares. Ver
Figuras 2 y 3.
Fig. 2. Revestimiento despegado y protección catódica inadecuada
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Fig. 3. Revestimiento despegado y corrosión
Incluso el vitrificado de los acumuladores sufre fallos en su integridad, pues se trata de
un recubrimiento de gran calidad pero que no está exento de defectos como ocurre
con todas las pinturas y revestimientos. Ver Figura 4.
Fig. 4. Fallo del vitrificado y corrosión
3. Limpieza y desinfección de los acumuladores
El RD 865/03 exige realizar una limpieza y desinfección anual de los acumuladores
de ACS mayores de 750 litros, lo que plantea en muchos casos un primer problema en
los depósitos que no disponen de una boca de hombre fácilmente accesible, con un
diámetro interior libre mínimo de 400 mm.
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Desde Marzo de 2006 el Código Técnico de la Edificación hace obligatorio que los
acumuladores mayores de 750 litros dispongan de una boca de hombre con unas
características que permitan acceder fácilmente a su interior.
Para los acumuladores instalados antes de esta fecha, la Guía Técnica del Ministerio
de Sanidad sobre prevención de la legionella, exige asimismo la boca de hombre
adecuada de 400 mm para poder entrar en su interior y realizar la limpieza y
desinfección.
Por ello, para los grandes acumuladores ya existentes que no cumplen con este
requisito, solo existen dos posibilidades, sustituir el depósito por uno nuevo o intentar
su rehabilitación a base de instalar una boca de hombre y protegerlo contra la
corrosión.
En los acumuladores que tienen un acceso adecuado, y que por lo tanto pueden
abrirse e inspeccionarse, en muchos casos aparece un panorama preocupante, con el
revestimiento interior degradado y ataques por corrosión más o menos importantes.
Ver Figuras 5 a 7.
Fig. 5. Inspección interior de un acumulador con boca de hombre correcta
Fig. 6. Revestimiento interno despegado
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El estado inaceptable que presentan los depósitos a causa de la corrosión interior, se
hace ahora evidente a causa de las inspecciones anuales obligatorias para su limpieza
y desinfección, mientras que antes raramente se abrían, y por lo tanto se ignoraba su
aspecto interior.
Fig. 7. Revestimiento despegado y corrosión
Las medidas tomadas para prevenir la proliferación de la legionella como los choques
térmicos y la desinfección con productos muy enérgicos, tienen un papel importante en
la degradación o despegue de los revestimientos interiores y en el proceso de la
corrosión del acero, como puede apreciarse en algunas de las fotografías que se
incluyen.
Cuando falla el revestimiento interior suelen aparecer problemas de corrosión que
plantean un problema importante, pues el estado interior del acumulador es
incompatible con las condiciones exigidas por el RD 865/03.
En muchos casos los sistemas estándar de protección catódica, incluidos por el
fabricante al construir el depósito, son incapaces de evitar la corrosión del acumulador
cuando se producen defectos importantes en la pintura. Ver Figura 8.
Fig. 8. Protección catódica estándar y problemas de corrosión importantes
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Cuando es posible revisar el estado interior de un acumulador gracias a la existencia
de una boca de hombre adecuada y se constata que existen problemas de corrosión,
el acumulador debe sustituirse o rehabilitarse para frenar el proceso de corrosión y
evitar la proliferación de la legionella.
4. Instalación de acumuladores nuevos
Aparentemente la opción más lógica sea la de sustituir el acumulador por uno nuevo,
aunque si el existente no está muy dañado y dispone de una boca de hombre
adecuada, conviene estudiar el coste de su rehabilitación y compararlo con el de la
sustitución.
En un proyecto en el que se prevea la instalación de nuevos acumuladores de un
volumen importante, superior a 1000 litros por ejemplo, es posible adoptar una
solución que permita evitar la repetición de los problemas de corrosión citados. Se
trata de exigir acumuladores construidos de acuerdo con la Norma UNE 112076
“Prevención de la corrosión en circuitos de agua” y equiparlos con un sistema de
protección catódica que respete la Norma UNE-EN 12499 ”Protección catódica
interna” .
Frecuentemente la sustitución del acumulador es complicada, pues para sacar el
depósito viejo y situar el nuevo en su emplazamiento existen importantes obstáculos
como tuberías, instalaciones, paredes etc. Es habitual que los trabajos
complementarios que deben realizarse en muchos casos pueden superar el coste del
nuevo acumulador. En estas condiciones la opción de intentar aprovechar el
acumulador existente es mucho más interesante y si técnicamente es viable puede
justificarse el coste necesario para la realización de algunos trabajos complementarios.
5. Rehabilitación de los acumuladores existentes
En este documento nos centramos principalmente en el caso de la rehabilitación de los
acumuladores existentes ya corroídos, resumiendo la posible solución al problema que
se plantea cuando se descubre que su estado interior no es satisfactorio.
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Veremos como una protección catódica adecuada permite conservar los acumuladores
de ACS que mantengan un mínimo de condiciones mecánicas, limpios y libres de
corrosión. Asimismo la protección catódica permite realizar los choques térmicos
periódicos y las desinfecciones químicas sin riesgos de corrosión.
A continuación analizaremos las condiciones principales para la rehabilitación de los
acumuladores con garantías.
● Verificación de la resistencia mecánica
La primera condición para que la rehabilitación sea viable es estar seguro de que las
condiciones mecánicas del acumulador son adecuadas, o pueden serlo tras la
reparación, pues no tiene sentido intentar proteger contra la corrosión un depósito que
puede verse afectado mecánicamente ante cualquier golpe de ariete o sobrepresión.
Para ello debe realizarse una prueba de presión hasta un valor situado
suficientemente por encima de la presión normal de trabajo. Si el acumulador soporta
bien la prueba de presión, instalando una válvula de seguridad tarada a un valor algo
superior a la presión normal de trabajo se garantiza la resistencia mecánica del
depósito y puede ser lógico protegerlo para que no continúe la progresión de la
corrosión interior.
● Boca de hombre y detalles necesarios a modificar
Cuando el acumulador se calienta mediante un intercambiador exterior, normalmente
de placas, y dispone de una boca de hombre fácilmente accesible y de suficiente
diámetro, la rehabilitación es sencilla y tan sólo deben realizarse ciertas operaciones
para adecuar el depósito a lo que se indica en la Norma UNE 112076, como la
instalación de un purgador automático de gases correcto, una purga de lodos
suficiente y la preparación de los detalles necesarios para la instalación posterior del
sistema de protección catódica.
Una vez existen garantías de la resistencia mecánica del depósito, si este no dispone
de una boca de hombre fácilmente accesible, con un diámetro mínimo interior de 400
mm, puede contratarse un calderero que soldará la boca de hombre adecuada y
realizará el resto de operaciones mecánicas de rehabilitación necesarias. Ver Figura 9.
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Fig. 9. Instalación de la boca de hombre en un acumulador existente
● Rehabilitación de Interacumuladores
Cuando se trata de un acumulador equipado con un cuerpo de calentamiento interior,
en función del diámetro de la tapa del intercambiador y de la presencia o no de camisa
interior, la operación de inspección y rehabilitación será más o menos compleja.
Por las dificultades en garantizar tanto la protección contra la corrosión, como la
limpieza y desinfección del conjunto, en el caso de la rehabilitación de los
interacumuladores debería eliminarse el serpentín interior y calentar el depósito
mediante un intercambiador exterior de placas.
En cada caso debe decidirse si es más ventajoso el instalar un acumulador nuevo,
correctamente protegido contra la corrosión, o realizar los trabajos necesarios para
rehabilitar el existente.
En cualquier caso, debemos llegar a la situación de un depósito vacío, con una boca
de hombre fácilmente accesible y con un sistema exterior de calentamiento del agua,
generalmente mediante un intercambiador de placas.
● Protección catódica según UNE-EN 12499
Es importante destacar que en la mayoría de los casos es técnicamente posible la
rehabilitación de los acumuladores existentes instalando un sistema de protección
catódica adecuado, lo que permite garantizar la resistencia a la corrosión de los
depósitos por periodos importantes de tiempo. En muchos casos esta es la solución
más segura y económica para evitar la complicada sustitución del acumulador. Ver
Figura 10.
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Fig. 10. Una protección catódica adecuada frena la corrosión de los acumuladores existentes
Igual que para los acumuladores nuevos, en la rehabilitación de los acumuladores
existentes debe cumplirse la Norma UNE 112076 “Prevención de la corrosión en
circuitos de agua” en todos los detalles necesarios del acumulador, y la protección
catódica debe realizarse según la Norma UNE-EN 12499 “Protección catódica interna”.
Para que el acumulador quede preparado según se indica en la Norma UNE 112076,
en los acumuladores existentes suele ser preciso realizar algunos trabajos previos de
calderería y fontanería.
Cuando el estado interior del acumulador lo aconseja, antes de instalar la protección
catódica es frecuente aplicar un cementado interior que no precisa una preparación de
superficie especial. Ello permite disminuir la corriente necesaria para la protección
catódica y mejorar el aspecto interior del depósito. Ver Figura 11.
Fig. 11. Protección catódica de un acumulador existente según la norma UNE-EN 12499
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En estas condiciones es posible garantizar el acumulador contra la corrosión interior
por un periodo inicial de 10 años, siempre que se realicen las operaciones necesarias
de mantenimiento del sistema. Esta garantía puede prolongarse si se cambian los
ánodos de titanio activado tras concluir la vida prevista de los mismos de 10 años.
6. Conclusiones
Por diversas causas, frecuentemente para mejora de la eficiencia energética, para
subsanar la degradación del sistema o para obtener mejores condiciones sanitarias, es
habitual la renovación de las salas de producción centralizada de ACS.
Para ello las opciones principales son:
Instalar acumuladores de ACS nuevos con la condición básica de tener
garantías de que están correctamente protegidos y garantizados contra la
corrosión interior y de respetar la Normativa vigente.
Rehabilitar los acumuladores existentes necesarios con las condiciones
siguientes:
o Garantía de su resistencia mecánica mediante una prueba de presión.
o Realizar algunos trabajos para acondicionarlos.
o Instalar un sistema de protección catódica que permita garantía
indefinida contra la corrosión interna.
o Realizar las operaciones de mantenimiento del sistema necesarias para
prolongar la garantía de modo indefinido.