Las instalaciones de nueva construcción suelen someterse a un proceso de limpieza antes de su puesta en marcha. Las tuberías y los recipientes pueden contener diversos residuos, incrustaciones, óxidos y aceite que deben eliminarse para que la planta funcione con eficacia.
Para seguir funcionando con la máxima eficiencia, los sistemas de proceso, los recipientes y las tuberías deben mantenerse lo más limpios posible. Algunos de los subproductos normales de los procesos operativos crean depósitos que van desde incrustaciones hasta lodos, precipitados e incluso depósitos metálicos. Este tipo de acumulaciones ensucian los recipientes y las tuberías y pueden reducir significativamente la eficiencia del sistema, provocando finalmente obstrucciones y fallos en la unidad.
Las dos categorías principales de limpieza química son la limpieza química previa a la puesta en funcionamiento, que forma parte de las actividades previas a la puesta en servicio o de puesta en servicio, y la limpieza química posterior a la puesta en funcionamiento o de mantenimiento, que forma parte de las tareas periódicas de parada.
Limpieza química previa a la operación:
Se realiza para eliminar cualquier material extraño que haya quedado tras las actividades de construcción, ya sea en la tubería o en la fabricación del sistema. Las principales consideraciones en la fase previa a la puesta en funcionamiento incluyen la cascarilla de laminación, los productos de corrosión, la cascarilla de soldadura, el aceite, la grasa, la arena, la suciedad, los recubrimientos protectores temporales y otros residuos de la construcción.
Limpieza posterior a la operación:
Se realiza por diversas razones, entre ellas la reducción de la transferencia de calor, la reducción del flujo, la seguridad (por ejemplo,H2S, hierro pirofórico, LEL, amoníaco, etc.), la reducción de la superficie (por ejemplo, catalizador), el acceso a una inspección completa, etc. El tipo y la frecuencia de la limpieza posterior a la operación varían según el diseño del sistema, los requisitos operativos y el historial de funcionamiento y tratamiento de fluidos/agua.
El método de llenado y remojo se utiliza a menudo para la limpieza de superficies internas de recipientes y tuberías de gran volumen en los que no es posible una circulación adecuada (por ejemplo, intercambiadores de calor, recipientes, calderas, etc.). El sistema se llena con una solución química de limpieza y se vacía tras un periodo de tiempo. Si es necesario, este proceso puede repetirse varias veces hasta que el equipo quede limpio. Los ácidos minerales tienen la capacidad de reaccionar con los depósitos metálicos con poca o ninguna agitación. Esta aplicación puede utilizarse para la limpieza previa a la puesta en funcionamiento y/o posterior a la puesta en funcionamiento (mantenimiento).
Limpieza con ácidos minerales – Decapado
La limpieza con ácidos minerales se utiliza para eliminar incrustaciones metálicas y productos de corrosión. Por lo general, se aplica en una operación de tres etapas: desengrasado, recogida de metal y pasivación. Este método se ha convertido en una opción de último recurso debido a diversas razones, entre las que se incluyen cuestiones medioambientales, de seguridad y de eliminación de residuos.
Eliminación de incrustaciones alcalinas
La eliminación de incrustaciones alcalinas se utiliza únicamente para eliminar depósitos orgánicos. Al igual que el método de llenado y remojo, también se utiliza cuando no es posible la circulación. Sin embargo, una mayor agitación puede mejorar los resultados. La inyección de vapor es una forma habitual de agitación en este método.
Este método consiste en llenar un sistema con una solución química de limpieza y hacerla circular con una bomba. Es el método más utilizado para la limpieza química en la industria. Es importante mantener la velocidad del fluido dentro de un rango determinado para evitar la corrosión. Además, es necesario controlar la concentración y la temperatura de la solución de limpieza durante toda la operación. Al igual que con cualquier método de decapado, se recomienda aplicar este método en tres etapas diferentes: desengrasado, recogida de metal y pasivación.
Limpieza con agentes quelantes – Decapado
Los agentes quelantes más comunes utilizados en el decapado son el ácido cítrico y el EDTA. Estos agentes se recomiendan tanto para la limpieza previa al funcionamiento como para la limpieza posterior al funcionamiento de los sistemas de generación de vapor. Similares a los ácidos minerales, pero mucho más seguros de usar, estos agentes también se aplican en una operación de tres etapas: desengrasado, recogida de metales y pasivación. A pesar de las etapas de limpieza separadas, el ácido cítrico y el EDTA se utilizan en una única solución por lotes, lo que reduce significativamente el volumen de residuos generados durante el proceso.
Limpieza con ácidos minerales – Decapado
La limpieza con ácidos minerales es muy similar al decapado con agentes quelantes. Se sigue utilizando con frecuencia debido a su bajo coste. Se utiliza más comúnmente en sistemas de tuberías que en costosos recipientes de sistemas. Además de ser económicos, los ácidos minerales pueden realizar la limpieza a temperatura ambiente cuando se utilizan en concentraciones más altas.
Desengrasado
El desengrasado suele referirse a un lavado alcalino de las superficies internas del equipo de proceso para eliminar, sobre todo, la materia orgánica. Si se combina con la filtración, se puede utilizar para eliminar los residuos de un sistema durante la limpieza previa a la puesta en funcionamiento. Algunos de los productos químicos más utilizados para desengrasar, evitar la formación de espuma y/o mejorar la transferencia de calor en los equipos de proceso son: hidróxido de sodio, fosfato trisódico, metasilicato de sodio, carbonato de sodio y tensioactivos no iónicos.
Limpieza con disolventes
El tipo de disolvente utilizado para la limpieza con disolvente debe basarse en estudios de laboratorio de la muestra de depósito encontrada dentro del sistema. Esto ayudará a garantizar que se logre el resultado esperado de la limpieza química con un gasto y un riesgo mínimos para el sistema. Si el volumen del sistema es grande, se puede utilizar un fluido de corte para reducir el coste de un disolvente que podría resultar caro.
Cuando los recipientes de gran volumen no están diseñados para mantener niveles completos de líquido, el método de limpieza en cascada es la mejor opción. Añadir productos químicos en la parte superior del recipiente y mantener el nivel en la parte inferior es un método habitual en la limpieza de torres.
Limpieza de torres
El método en cascada se utiliza habitualmente en torres con un gran número de bandejas. Se añade una mezcla caliente de productos químicos cerca de la parte superior del recipiente y esta cae en cascada a través de las bandejas, disolviendo cualquier depósito que haya en ellas. Para mejorar el proceso de limpieza, es recomendable agitar el fluido con un gas inyectado en la parte inferior de la torre.
La limpieza por flujo bifásico se puede aplicar para reducir el coste y la cantidad de residuos generados. Se pueden utilizar varios patrones en el flujo bifásico, siendo los tres más comunes el flujo burbujeante, el flujo discontinuo y el flujo anular. Cada patrón requiere un diseño de ingeniería especial para reducir el riesgo.
Tuberías de pequeño diámetro/volumen
Las tuberías de pequeño diámetro se pueden limpiar eficazmente aplicando un patrón de flujo discontinuo. Normalmente, se utilizan cantidades específicas de agua y aire para producir una alta relación de fuerza de limpieza.
Tuberías de gran diámetro/volumen
Con un diseño adecuado, el flujo anular se puede utilizar para limpiar tuberías de gran diámetro. Este método es rentable, especialmente si las tuberías no se diseñaron para ningún método de limpieza «convencional».
El método de flujo por impulsos está especialmente diseñado para la limpieza de tuberías. Consiste en enviar un impulso de productos químicos líquidos entre dos rascadores separadores. La fuerza motriz para mover el impulso a través de la tubería puede ser un líquido o un gas.
Limpieza de tuberías
Cualquier tubería, independientemente de su diámetro, requiere un gran volumen de productos químicos para su llenado y circulación. Para reducir la cantidad de productos químicos y residuos, se puede utilizar un método de flujo discontinuo para obtener resultados muy similares. Se debe prestar especial atención a los cálculos de velocidad y volumen durante la fase de preingeniería.
Este método está diseñado para limpiar plantas de procesamiento de forma rápida y eficiente —y, por lo tanto, económica— en un solo paso. El término «planta de procesamiento» se refiere a grandes recipientes de procesamiento, reactores, intercambiadores y tuberías de interconexión. Se trata de un proceso de vaporización mejorado en el que se inyectan productos químicos en la corriente de vapor. Aunque es muy versátil, este método se utiliza con mayor frecuencia para la limpieza postoperativa con el fin de eliminar H2S, benceno, LEL, hierro pirofórico, mercaptanos y amoníaco.
Desgasificación y limpieza descontaminante
La desgasificación es unproceso de limpieza químicaque elimina los elementos gaseosos peligrosos del interior de los equipos de procesamiento petroquímico. Para mejorar el proceso de desgasificación, se recomienda que la descontaminación (circulación de disolventes) preceda a la desgasificación para reducir la fuente de contaminación (por ejemplo, lodos, depósitos pesados, etc.). El uso de una serie de productos químicos especialmente diseñados reduce o elimina cualquier riesgo de parada por mantenimiento durante los trabajos en caliente. Este método reduce tanto la cantidad de residuos como la exposición humana a sustancias peligrosas durante los trabajos de limpieza y mantenimiento.
Para un arranque seguro y eficiente de los equipos generadores de vapor, se recomienda eliminar cualquier materia orgánica de las superficies internas. Los compuestos de aceite y grasa de construcción pueden causar espuma y reducir la transferencia de calor en los tubos, lo que puede provocar fallos en los mismos. Como medida preventiva, se recomienda realizar una limpieza a fondo de la caldera antes de las actividades de arranque. Esta es otra forma alcalina de limpiar los sistemas generadores de vapor.
Puesta en servicio de la limpieza de la caldera/condensador
Se recomienda encarecidamente realizar una limpieza de la caldera al poner en marcha cualquier sistema de generación de vapor. La limpieza se lleva a cabo cuando la caldera se llena con una solución química a base de agua. La solución se calienta poniendo en marcha la propia caldera o utilizando vapor de una caldera externa. Manteniendo las condiciones por encima del punto de ebullición, se supervisan la concentración química y el contenido de aceite durante un determinado periodo de tiempo o hasta que el contenido de aceite descienda a un nivel predeterminado.
En lugar de utilizar un gran volumen de solución química concentrada, este método utiliza un gas mezclado con la misma concentración de solución química. Es adecuado para sistemas que se caracterizan por una gran relación entre volumen y superficie. Esto ofrecería resultados iguales o muy similares con una reducción significativa de la cantidad de productos químicos utilizados y de los residuos generados. En función de una aplicación concreta, se puede determinar la naturaleza del gas; sin embargo, se recomienda encarecidamente utilizar un gas inerte para esta aplicación. El método se puede utilizar para las siguientes aplicaciones:
Limpieza de tuberías/depósitos de gran volumen
Equipos/tuberías: no diseñados para soportar el peso de líquidos.
La limpieza con boquillas es otro método que se utiliza cuando la relación entre el volumen y la superficie es elevada. En lugar de llenar todo el sistema con costosos productos químicos, se utilizan boquillas con cabezal giratorio de 360° para rociar las paredes del recipiente y mantener el volumen de productos químicos relativamente bajo. Esto permite mantener el caudal y la temperatura de la solución química dentro de los límites recomendados. Las aplicaciones más comunes del método de limpieza con boquillas son:
Limpieza de recipientes de gran volumen
La limpieza química de tanques es un proceso específico que debe diseñarse caso por caso. En función de la naturaleza del depósito, debe elegirse un disolvente adecuado que permita minimizar la mano de obra y los residuos. A continuación, el disolvente elegido se hace circular con una bomba externa, estableciendo varios bucles de circulación. Este método presenta varias ventajas con respecto a la práctica convencional de limpieza de tanques: es un método rentable, reduce el tiempo de limpieza, genera un mínimo o ningún residuo (más del 95 % de recuperación de hidrocarburos), no requiere la entrada de personal y presenta un riesgo medioambiental mínimo.
