Secuestrantes de Oxígeno en Calderas: Sulfito de Sodio vs DEHA

El oxígeno disuelto es el enemigo silencioso de las calderas. Incluso concentraciones tan bajas como 5 ppb (partes por billón) pueden causar corrosión por picadura que perfora tubos de caldera en cuestión de meses. El control químico del oxígeno disuelto mediante secuestrantes es una pieza fundamental de cualquier programa de tratamiento químico para calderas.

En este artículo comparamos las dos opciones más utilizadas: el sulfito de sodio catalizado y el DEHA (dietilhidroxilamina), para que pueda seleccionar la mejor opción según las condiciones de su sistema.

¿Por qué el oxígeno disuelto es tan peligroso?

El agua de alimentación de una caldera contiene oxígeno disuelto proveniente del contacto con la atmósfera. Aunque el deareador mecánico remueve la mayor parte (reduciendo el O₂ a 7-20 ppb), siempre queda un residual que debe eliminarse químicamente.

El oxígeno disuelto causa corrosión por picadura (pitting corrosion), un tipo de ataque localizado que forma pequeños cráteres profundos en la superficie del metal. A diferencia de la corrosión general, que desgasta uniformemente, la corrosión por picadura puede perforar un tubo de caldera de espesor completo en una zona puntual, provocando fugas catastróficas.

Mecanismo de la corrosión por oxígeno

1. El oxígeno disuelto ataca la capa protectora de magnetita (Fe₃O₄) que se forma naturalmente en el acero.
2. En los puntos donde la magnetita se rompe, se forma una celda de corrosión diferencial.
3. El área expuesta se convierte en ánodo y se corroe de forma acelerada.
4. El resultado son picaduras que penetran el metal, muchas veces debajo de depósitos donde el oxígeno queda atrapado.

Sulfito de sodio catalizado (Na₂SO₃)

El sulfito de sodio es el secuestrante de oxígeno más utilizado en calderas de baja y media presión (hasta 600-900 psi). La reacción con el oxígeno es directa:

2 Na₂SO₃ + O₂ → 2 Na₂SO₄

El sulfito se convierte en sulfato, que permanece en solución en el agua de caldera.

Características del sulfito de sodio

• Rango de presión: Calderas hasta 600-900 psi (41-62 bar).
• Residual recomendado: 20-40 ppm en el agua de caldera para calderas de baja presión; 40-60 ppm para asegurar exceso suficiente.
• Catalizador: Se utiliza con cobalto como catalizador para acelerar la reacción. Sin catalizador, la reacción a temperatura ambiente puede tardar varios minutos. Con catalizador de cobalto, la reacción ocurre en segundos.
• Dosificación: 8 ppm de sulfito de sodio por cada 1 ppm de O₂ disuelto (relación estequiométrica 7.88:1, redondeada a 8:1).
• Punto de inyección: Se inyecta en el tanque de almacenamiento de condensado o en la succión de la bomba de alimentación, después del deareador.

Ventajas del sulfito

• Bajo costo por kilogramo.
• Fácil de monitorear (prueba colorimétrica rápida de sulfito residual).
• Ampliamente disponible.
• No requiere manejo especial.

Desventajas del sulfito

• Contribuye a los sólidos disueltos: El sulfato de sodio resultante aumenta los sólidos disueltos totales (TDS) del agua de caldera, incrementando la necesidad de purga.
• No es volátil: No protege las líneas de condensado ni la sección de vapor.
• Descomposición a alta presión: Por encima de 900 psi, el sulfato puede descomponerse formando SO₂ y SO₃ gaseosos, que al condensarse forman ácido sulfuroso y sulfúrico, causando corrosión ácida en las líneas de retorno de condensado.

DEHA (Dietilhidroxilamina)

El DEHA es un secuestrante de oxígeno orgánico utilizado principalmente en calderas de media y alta presión. Su reacción con el oxígeno es:

4 (C₂H₅)₂NOH + O₂ → 4 (C₂H₅)₂NO + 2 H₂O

Características del DEHA

• Rango de presión: Calderas de cualquier presión, especialmente recomendado por encima de 600 psi.
• Residual recomendado: 0.1-1.0 ppm en el agua de alimentación (mucho menor que el sulfito).
• Volatilidad: El DEHA es volátil, lo que significa que se distribuye con el vapor y protege las líneas de condensado contra corrosión por oxígeno y CO₂.
• Dosificación: Aproximadamente 1.0-1.5 ppm de DEHA por cada 1 ppm de O₂ disuelto.
• Pasivación: Además de secuestrar oxígeno, el DEHA promueve la formación y mantenimiento de la capa protectora de magnetita.

Ventajas del DEHA

• No incrementa los sólidos disueltos (los productos de reacción son agua y compuestos volátiles).
• Protege las líneas de condensado al distribuirse con el vapor.
• Residuales muy bajos requeridos.
• No se descompone en compuestos ácidos a alta presión.
• Efecto pasivante sobre superficies metálicas.

Desventajas del DEHA

• Mayor costo por kilogramo que el sulfito.
• Monitoreo del residual más complejo (requiere test kit específico).
• Reacción más lenta a baja temperatura que el sulfito catalizado.
• No recomendado para sistemas que usan vapor en contacto directo con alimentos (industria alimentaria) sin verificación regulatoria.

Tabla comparativa: Sulfito de Sodio vs DEHA

¿Cuál elegir para su sistema?

Elija sulfito de sodio cuando:

• La caldera opera por debajo de 600 psi.
• El presupuesto de químicos es limitado.
• No hay líneas largas de retorno de condensado que proteger.
• Se prefiere un monitoreo sencillo.
• No hay restricciones en cuanto a TDS en el agua de caldera.

Elija DEHA cuando:

• La caldera opera por encima de 600 psi.
• Las líneas de retorno de condensado son extensas y presentan corrosión.
• Se busca reducir la purga de fondo (menor contribución a TDS).
• Se requiere protección integral del sistema (caldera + condensado).
• Se busca mejorar la pasivación del sistema.

Considere una combinación cuando:

En algunos sistemas, se utiliza sulfito en el agua de alimentación para la protección inmediata de la caldera y DEHA o aminas volátiles para la protección del retorno de condensado. Esta combinación ofrece lo mejor de ambos mundos, aunque requiere un programa de monitoreo más elaborado.

Importancia del deareador

Independientemente del secuestrante químico que elija, el deareador mecánico sigue siendo la primera línea de defensa. Un deareador bien operado debe reducir el oxígeno disuelto a menos de 7 ppb. Si su deareador no está funcionando correctamente, ningún programa químico será suficiente ni económicamente viable.

Señales de un deareador deficiente:

• Temperaturas de operación por debajo de 105°C.
• Venteo de vapor inadecuado.
• Consumo excesivo de secuestrante de oxígeno.
• Presencia de burbujas de aire en la descarga.

Dosificación práctica

Para una caldera que recibe agua de alimentación con 10 ppb de O₂ después del deareador:

Con sulfito: 10 ppb × 8 = 80 ppb de sulfito necesario para reacción + 30-40 ppm de exceso = aproximadamente 30-40 ppm en feed.

Con DEHA: 10 ppb × 1.5 = 15 ppb de DEHA necesario para reacción + 0.1-0.5 ppm de exceso = aproximadamente 0.1-0.5 ppm en feed.

La dosificación real debe ajustarse según los residuales medidos y las condiciones específicas del sistema. Nuestro equipo puede ayudarle a calibrar su bomba dosificadora para la dosificación óptima.

Monitoreo y control

Para cualquiera de los dos productos, el monitoreo regular es indispensable:

• Sulfito residual: medir en agua de caldera al menos una vez por turno.
• DEHA residual: medir en agua de alimentación y condensado semanalmente.
• Oxígeno disuelto: verificar a la salida del deareador mensualmente con medidor de O₂ disuelto.
• pH del condensado: debe mantenerse entre 8.5 y 9.0.
• Inspección de cupones de corrosión: velocidad de corrosión objetivo menor a 1 mpy (mil por año).

Nuestro laboratorio realiza análisis completos de agua de caldera y condensado para verificar la efectividad de su programa de tratamiento.

¿Necesita optimizar el control de oxígeno en su caldera? Nuestro equipo técnico puede evaluar su sistema y recomendar el secuestrante más adecuado. Solicite una cotización o agende una visita técnica.