Control de autociclo de sistemas de agua de refrigeración.

Un método de autociclo para controlar un sistema de agua de refrigeración,

caracterizado porque comprende lasetapas de:

(a) añadir un producto de tratamiento a dicho sistema de agua de refrigeración, comprendiendo dicho producto de tratamiento un trazador inerte o un polímero de tratamiento marcado en una proporción establecida, en donde elpolímero de tratamiento marcado se selecciona del grupo que consiste en 59,95% en moles de ácido acrílico/19,95% en moles de acrilamida/ 20% en moles de N-(sulfometil) acrilamida/ 0,1% en moles de la sal trisódica delácido 8-(4-vinilbenciloxi)-1, 3, 6-pirenotrisulfónico; 59,95% en moles de ácido acrílico/ 19,95% en moles deacrilamida/ 20% en moles de N-(sulfometil) acrilamida/ 0,1% en moles de la sal trisódica del ácido 8-(3-vinilbenciloxi)-1, 3, 6-pirenotrisulfónico; 59,9% en moles de ácido acrílico/ 19,9% en moles de acrilamida/ 20% enmoles de N-(sulfometil) acrilamida/ 0,2% en moles de la sal cloruro de vinil-bencilo cuaternaria de 4-metoxi-N-(3-N',N'-dimetilaminopropil) naftalimida; y 59,96% en moles de ácido acrílico/ 19,96% en moles de acrilamida/ 20% enmoles de N-(sulfometil) acrilamida/ 0,08% en moles de la sal 2-hidroxi-3-aliloxi-propilo cuaternaria de 4-metoxi-N-(3-N', N'-dimetilaminopropil) naftalimida;

b) proporcionar un número suficiente de fluorímetros;

c) usar dicho número suficiente de fluorímetros para medir la señal fluorescente de dicho trazador inerte y la señalfluorescente de dicho polímero de tratamiento marcado, en el agua del sistema de agua de refrigeración;

d) usar estas señales fluorescentes medidas, procedentes de la etapa c), para determinar la cantidad de dichopolímero de tratamiento marcado presente en dicho sistema de agua de refrigeración;

e) comparar la cantidad de dicho polímero de tratamiento marcado presente con la cantidad de polímero detratamiento marcado alimentado al sistema, para determinar el consumo de dicho polímero de tratamiento marcado;y

f) usar dicho consumo y dicho polímero de tratamiento marcado para controlar los ciclos de concentración de dichosistema de agua de refrigeración, con la condición de que dicho control se implemente combinando cualquiera otodos los siguientes parámetros:

i) el caudal del agua de reposición al sistema de agua de refrigeración;

ii) el caudal del producto de tratamiento que comprende trazador inerte y polímero de tratamiento marcado;

iii) la frecuencia y la cantidad de caudal de purga del sistema de agua de refrigeración;

iv) el caudal global de agua a través de la torre de refrigeración;

v) el volumen global de agua en la torre de refrigeración; y

vi) la composición del agua de reposición;

con el consumo de dicho polímero de tratamiento marcado, con la condición de que:

α) el menor caudal del producto de tratamiento marcado que comprende trazador inerte y polímero de tratamientomarcado, sea suficiente para suministrar al sistema de agua de refrigeración la cantidad necesaria de polímero de tratamiento marcado; y

ß) cuando se implemente el control combinando los caudales de los parámetros i), ii), iii), y/o iv) con el consumo dedicho polímero de tratamiento marcado, se equilibren los caudales.

Control de autociclo de sistemas de agua de refrigeración Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para controlar sistemas de agua de refrigeración midiendo el consumo de polímeros fluorescentes.

Antecedentes de la invención Un sistema de agua de refrigeración comprende una torre de refrigeración, intercambiadores de calor, bombas y todas las tuberías necesarias para mover el agua a través del sistema. El control de un sistema de agua de refrigeración se basa en equilibrar el deseo de hacer funcionar el sistema de agua de refrigeración en ciclos de concentraciones lo más altas posibles, sin incurrir en situaciones perjudiciales de incrustaciones, corrosión, suciedad

o de control microbiológico.

Un ciclo de concentración se define para una especie específica como:

Nivel de especie específica en torre de agua de refrigeración Nivel de especie específica en agua de reposición Por ejemplo, cuando la especie específica es el ion calcio, en lo sucesivo, Ca2+, si está pasando un sistema de agua de refrigeración a 500 ppm de Ca2+, con 150 ppm de Ca2+ en el agua de reposición, el sistema de agua de refrigeración está pasando a 3, 3 ciclos de concentración. Al operar un sistema de agua de refrigeración es deseable lograr el número máximo de ciclos de concentración para evitar la pérdida innecesaria de agua en la purga, así como la innecesaria sobrealimentación de productos químicos de tratamiento que incluyen, pero que no se limitan a, polímeros de tratamiento. Los ciclos máximos de concentración para un sistema de agua de refrigeración, están limitados por los sucesos no deseables, tales como las incrustaciones y la corrosión, que se producen cuando la cantidad de especie específica en la torre de agua de refrigeración alcanza un cierto nivel, de manera que la especie contribuye a estos problemas.

Actualmente, existen varios métodos conocidos que se usan para controlar los ciclos de concentración en los sistemas de agua de refrigeración. El control de los ciclos de concentración se realiza típicamente controlando el caudal de agua de "nueva aportación" (procedente de una o más fuentes) , conocida como agua de reposición que entra en el sistema, y controlando el caudal principal que sale del sistema, denominado purga. Con el fin de controlar el flujo de agua de reposición, una bomba o una válvula controla el flujo de agua de reposición que entra en la torre de refrigeración y se usa típicamente un controlador de nivel en el depósito de la torre de refrigeración o "colector". El controlador de nivel está conectado a la bomba o la válvula de agua de reposición, y cuando el agua del colector disminuye hasta un punto inferior al valor prefijado para el controlador del nivel, se activa la bomba o la válvula del agua de reposición.

La conductividad es el método típico de control de la purga. Para los fines de esta solicitud de patente, la conductividad se define como la medida de la conductividad eléctrica del agua que está presente debido a las especies iónicas presentes en el agua. La conductividad se puede usar para controlar el sangrado de la purga, debido a que la conductividad se puede usar fácilmente para estimar la cantidad global de especies iónicas presentes en el agua y se puede colocar un controlador sencillo para abrir una válvula o una bomba y comenzar la purga cuando la conductividad del agua del depósito supere un cierto valor prefijado. Existen límites en cuanto a la utilidad de la conductividad para controlar un sistema de agua de refrigeración, puesto que la conductividad no es nada más que una medida indirecta de la cantidad de especies específicas presentes. Por lo tanto, la conductividad no puede proporcionar información acerca de la tendencia o presencia real de incrustaciones en el agua, y el uso de la conductividad puede causar un “fallo catastrófico”, donde las incrustaciones causan un sobreciclo del sistema de agua de refrigeración y mayor incrustación.

Alternativamente, un temporizador puede controlar el sangrado de la purga sin medir realmente ninguna de las especies específicas presentes en el agua. Además de, o en lugar de, los anteriores esquemas de control, se pueden usar medidores de flujo de agua, en el agua de reposición y en la purga, junto con un controlador microprocesador para hacer un balance de masas del agua de refrigeración global.

Un problema con estos esquemas de control conocidos, es que cuando la purga se controla mediante la conductividad y la reposición se controla mediante un controlador del nivel, si la composición del agua de reposición habitual es variable, o si hay fuentes alternativas de agua de reposición que son significativamente diferentes a las de la fuente habitual del agua de reposición, los controladores de nivel y la conductividad no pueden dar cuenta de todos los sucesos que se están produciendo en el sistema. En estos casos, el sistema de agua de refrigeración lo controla habitualmente el operario siendo conservador con el valor prefijado de la conductividad, lo que origina un gasto extra no deseado debido al uso no óptimo de los productos químicos de tratamiento y del agua.

Muchos sistemas de agua de refrigeración usan productos de tratamiento para controlar los sucesos no deseados, tales como la formación de incrustaciones, corrosión, suciedad y crecimiento microbiológico. Estos productos de tratamiento comprenden polímeros y otros materiales, y son conocidos por los expertos en la técnica de los sistemas de agua de refrigeración. Se puede establecer un sistema de control de agua de refrigeración para alimentar el producto de tratamiento basado, o bien en un mecanismo de sangrado/alimentación donde la acción de purga activa una bomba o una válvula de alimentación de los productos químicos que suministra producto de tratamiento; o como alternativa, el sistema de control del agua de refrigeración alimenta el producto de tratamiento basándose en temporizadores que usan un "horario de alimentación", o medidores de flujo en la tubería del agua de reposición, que accionan el bombeo del producto de tratamiento basándose en una cierta cantidad de agua de reposición que se está bombeando. Una limitación de estos métodos de control es que ninguno de estos sistemas mide directamente en la tubería la concentración del producto de tratamiento, de forma que si surge un problema mecánico, por ejemplo si una bomba falla, un depósito se vacía, o se produce una purga alta, baja, o desconocida, el volumen del sistema cambia, o la calidad del agua de reposición cambia, no se mantiene la correcta concentración del producto de tratamiento. Debido a que este problema es frecuente, los sistemas de agua de refrigeración están normalmente, o bien sobrealimentados para asegurar que el nivel de producto de tratamiento en el sistema no caiga demasiado bajo como resultado de la alta variabilidad de la dosificación del producto, o bien se subalimente el producto de tratamiento sin saberlo. Tanto la sobrealimentación como la subalimentación del producto de tratamiento no son deseables debido a los inconvenientes de coste y de rendimiento.

Un aspecto de los esquemas de control conocidos es un producto químico fluorescente inerte que se añade al sistema de agua de refrigeración, en una proporción conocida respecto al componente activo de la alimentación del producto de tratamiento y el uso de un fluorímetro para controlar la señal fluorescente del producto químico fluorescente inerte. Está disponible comercialmente como TRASAR®. TRASAR® es una marca registrada de Nalco Chemical Company, One Nalco Center, Naperville IL 60563 (630) 305-1000. La señal fluorescente del producto químico fluorescente inerte se usa, por lo tanto, para determinar si está presente la cantidad deseada de producto de tratamiento en la torre de refrigeración (y para controlar la purga) .

Muchas de las actuales torres de refrigeración usan trazadores fluorescentes inertes, para controlar el nivel de producto de tratamiento en el sistema y también usan un controlador de la conductividad, para medir la conductividad en el agua.

Las torres de refrigeración que usan, tanto los trazadores inertes como la conductividad, usan típicamente los siguientes tipos de información con el fin de controlar la torre. Por ejemplo, una torre de refrigeración con la típica reposición de agua que tiene: 150 ppm de Ca2+, 75 ppm de Mg2+ y 100 ppm de "alcalinidad M"; con una conductividad de 600 μS/cm (cabe señalar que la conductividad se expresa en unidades de microsiemens por centímetro) , se fija para que funcione a 500 ppm de Ca2+. Con el fin de funcionar dentro de los niveles aceptables, los ciclos de concentración para este sistema de agua de refrigeración... [Seguir leyendo]

1. Un método de autociclo para controlar un sistema de agua de refrigeración, caracterizado porque comprende las etapas de:

(a) añadir un producto de tratamiento a dicho sistema de agua de refrigeración, comprendiendo dicho producto de tratamiento un trazador inerte o un polímero de tratamiento marcado en una proporción establecida, en donde el polímero de tratamiento marcado se selecciona del grupo que consiste en 59, 95% en moles de ácido acrílico/ 19, 95% en moles de acrilamida/ 20% en moles de N- (sulfometil) acrilamida/ 0, 1% en moles de la sal trisódica del ácido 8- (4-vinilbenciloxi) -1, 3, 6-pirenotrisulfónico; 59, 95% en moles de ácido acrílico/ 19, 95% en moles de acrilamida/ 20% en moles de N- (sulfometil) acrilamida/ 0, 1% en moles de la sal trisódica del ácido 8- (3vinilbenciloxi) -1, 3, 6-pirenotrisulfónico; 59, 9% en moles de ácido acrílico/ 19, 9% en moles de acrilamida/ 20% en moles de N- (sulfometil) acrilamida/ 0, 2% en moles de la sal cloruro de vinil-bencilo cuaternaria de 4-metoxi-N- (3-N', N'-dimetilaminopropil) naftalimida; y 59, 96% en moles de ácido acrílico/ 19, 96% en moles de acrilamida/ 20% en moles de N- (sulfometil) acrilamida/ 0, 08% en moles de la sal 2-hidroxi-3-aliloxi-propilo cuaternaria de 4-metoxi-N- (3-N', N'-dimetilaminopropil) naftalimida;

b) proporcionar un número suficiente de fluorímetros;

c) usar dicho número suficiente de fluorímetros para medir la señal fluorescente de dicho trazador inerte y la señal fluorescente de dicho polímero de tratamiento marcado, en el agua del sistema de agua de refrigeración;

d) usar estas señales fluorescentes medidas, procedentes de la etapa c) , para determinar la cantidad de dicho polímero de tratamiento marcado presente en dicho sistema de agua de refrigeración;

e) comparar la cantidad de dicho polímero de tratamiento marcado presente con la cantidad de polímero de tratamiento marcado alimentado al sistema, para determinar el consumo de dicho polímero de tratamiento marcado; y

f) usar dicho consumo y dicho polímero de tratamiento marcado para controlar los ciclos de concentración de dicho sistema de agua de refrigeración, con la condición de que dicho control se implemente combinando cualquiera o todos los siguientes parámetros:

i) el caudal del agua de reposición al sistema de agua de refrigeración;

ii) el caudal del producto de tratamiento que comprende trazador inerte y polímero de tratamiento marcado;

iii) la frecuencia y la cantidad de caudal de purga del sistema de agua de refrigeración;

iv) el caudal global de agua a través de la torre de refrigeración;

v) el volumen global de agua en la torre de refrigeración; y

vi) la composición del agua de reposición;

con el consumo de dicho polímero de tratamiento marcado, con la condición de que:

α) el menor caudal del producto de tratamiento marcado que comprende trazador inerte y polímero de tratamiento marcado, sea suficiente para suministrar al sistema de agua de refrigeración la cantidad necesaria de polímero de tratamiento marcado; y

β) cuando se implemente el control combinando los caudales de los parámetros i) , ii) , iii) , y/o iv) con el consumo de dicho polímero de tratamiento marcado, se equilibren los caudales.