Almacenamiento de Energía. Corrosión de los depósitos de inercia por Adrián Gomila Vinent

 

Adrián Gomila Vinent

Ingeniero en Guldager Electrólisis (Socio de Atecyr Nº 11026)

Introducción

El almacenamiento de energía es una necesidad fundamental, como complemento indispensable de todos los sistemas de producción, para conseguir disponer de la energía necesaria en los momentos en los que se producen puntas de consumo.

Ello es particularmente importante en el caso de las energías renovables, pues en muchos casos los periodos de tiempo en los que es posible una importante producción no coinciden con las mayores necesidades de energía.

En este documento nos centramos en los sistemas de almacenamiento de energía térmica en depósitos de inercia, contemplando algunos de los posibles problemas que pueden impedir que su funcionamiento sea el deseado. En particular se analizan los riesgos de corrosión y los modos de evitarlos.

Energía térmica

En el caso de muchos sistemas de climatización es imprescindible la utilización de depósitos de inercia que permiten acumular el agua caliente o fría del circuito cerrado durante las horas de mayor producción, para utilizarla en los periodos de demandas importantes y bajas posibilidades de producción.

Cuando la bomba de calor o las placas solares térmicas se destinan total o parcialmente a la producción de ACS, lo más habitual y seguro para disponer del agua caliente sanitaria necesaria en el momento del consumo es la existencia de acumuladores de ACS.

En algunos casos, por diversas razones, algunos proyectistas prefieren acumular parte de la energía térmica en depósitos de inercia de circuito cerrado y reducir el volumen de acumulación de ACS. A veces una de las razones puede ser la idea de ahorrarse operaciones de mantenimiento, ignorando en muchos casos el mantenimiento que también requieren los circuitos cerrados.

Por todo ello es frecuente en muchos edificios la presencia de depósitos de inercia que permiten acumular el agua caliente de los circuitos primarios para utilizarla cuando es necesaria.

Corrosión de los circuitos cerrados

Cuando el responsable de mantenimiento de alguna instalación detecta un problema de corrosión en la misma, lo primero que interesa saber es si se trata de un problema de corrosión externa o de corrosión interna.

a. Corrosión externa

El motivo de la corrosión externa es la presencia de agua debajo del calorifugado, que provoca daños importantes y que una vez iniciada es difícil de frenar. Para ello, además de sustituir los tramos más afectados, debería quitarse el calorifugado, pintar todo el acero y aplicar correctamente el nuevo calorifugado, con lo que ello puede representar por las dificultades de acceso de buena parte de estas instalaciones.

Por lo tanto, es importante tomar tanto a nivel de diseño, de instalación y de mantenimiento las precauciones necesarias para evitar la presencia de agua entre el tubo y el aislamiento.

Los motivos de la presencia de agua entre el calorifugado y los tubos, accesorios y depósitos pueden ser los siguientes:

  • Agua que proviene del interior del circuito a causa de uniones roscadas defectuosas y no estancas
  • Agua que cae sobre el circuito cerrado desde otra instalación
  • Agua condensada sobre los tubos más fríos que el ambiente, a causa de que por una mala ejecución del calorifugado este no tiene una barrera de vapor eficaz.
  • Agua que proviene del interior del circuito a causa de perforaciones, originadas por corrosión interna

Por ello es muy importante que al diseñar y construir la instalación se tomen en cuenta las siguientes precauciones, verificando su estado a lo largo de la explotación con las operaciones de mantenimiento adecuadas:

  • Realizar un montaje correcto asegurando la estanqueidad de todas las uniones roscadas
  • Pintar externamente, de modo total y cuidadoso, todos los elementos de acero antes de aplicar el calorifugado
  • Seleccionar un material adecuado como aislante térmico y aplicarlo correctamente, sellando todas las zonas susceptibles de que el aire húmedo y caliente del ambiente pueda llegar a la superficie más fría del tubo y condensar.
  • Tomar las precauciones adecuadas para evitar la corrosión interna.

b. Corrosión interna

Es importante prevenir la corrosión interna de un circuito cerrado, que puede originar los siguientes problemas:

  • Perforaciones y fugas en tubos y depósitos de inercia, lo que a la larga provoca interrupciones del servicio e inutiliza la instalación. Además, como se ha indicado antes, el agua que proviene de las fugas suele originar además corrosión exterior bajo el calorifugado
  • La presencia de óxido en el interior del circuito puede producir colmatación de filtros, pérdidas de rendimiento o incluso agarrotamiento de algunas bombas de circulación o válvulas.

De acuerdo con la definición de la norma UNE 112076 “Prevención de la corrosión en circuitos de agua”, un circuito cerrado es aquel en el que no existe un consumo regular de agua y sólo se realizan aportes para compensar fugas y pérdidas. Esta aportación no debería superar una cantidad anual comprendida entre el 5% y el 10% del volumen del circuito Por lo tanto, un circuito cerrado se caracteriza por la exigencia de una reducida aportación de agua, para que el contenido en oxígeno disuelto se mantenga en niveles muy bajos. En estas condiciones el progreso de la corrosión interior puede ser muy lento.

Por ello en los circuitos cerrados, controlando que las cantidades de agua de aportación son pequeñas y que existe un tratamiento del agua adecuado, y correctamente mantenido, puede utilizarse el acero negro tanto en las tuberías como en los depósitos de inercia.

No obstante, veremos que en ciertos casos se utilizan otros materiales para las tuberías como el cobre, el acero inoxidable o algunos materiales plásticos impermeables al oxígeno.

A continuación, destacamos los detalles a tener en cuenta en la fase de diseño, instalación y explotación para evitar futuros problemas de corrosión interna en un circuito cerrado:

  • Instalación de suficientes válvulas de seccionamiento y vaciado parcial para evitar que el personal de mantenimiento elimine grandes cantidades de agua en las reparaciones necesarias.
  • Instalación de contadores de agua en los puntos de llenado del circuito para controlar el agua de aportación y evitar, siempre que sea posible, los sistemas de llenado automático
  • Instalación de un sistema de tratamiento químico del agua del circuito cerrado correctamente mantenido, con el objetivo de inhibir el efecto de las pequeñas cantidades de agua aportada reduciendo el efecto del oxígeno introducido y aumentando el pH del agua. Debemos destacar que el efecto anticongelante e inhibidor del agua del circuito cerrado exige, además de un estricto control de las cantidades de agua de aportación, de un mantenimiento periódico a lo largo del ciclo de vida de este.
  •  Resaltar claramente al personal de Mantenimiento la importancia de limitar todo lo posible el agua de alimentación al circuito cerrado, así como el correcto mantenimiento del tratamiento químico.

Si estos detalles se incluyen claramente en el proyecto constructivo, durante la construcción se respetan todas las exigencias del diseño, y se realiza el mantenimiento adecuado durante la explotación, no deberían producirse problemas de corrosión interna.

Sin embargo, en la práctica es relativamente frecuente que se produzcan problemas de corrosión interna, destacando a continuación algunas de las causas, así como una solución alternativa para los depósitos de inercia.

Solución alternativa para los depósitos de inercia

Es habitual que los técnicos responsables del proyecto tengan, en muchos casos, serias dudas sobre si se realizará un control adecuado de las cantidades del agua de aportación y si el mantenimiento del tratamiento del agua será el adecuado a lo largo de la vida útil prevista de la instalación. Es frecuente que, en efecto, no se actúe correctamente, pues pueden producirse episodios de vaciados y llenados difíciles de prever y de evitar.

Por otra parte, en las instalaciones de energía solar térmica, el CTE sólo permite que las tuberías del circuito cerrado sean de cobre o de acero inoxidable, no estando permitida la utilización de otros materiales como el acero negro o el plástico, siendo bastante habitual la instalación de tubos de cobre.

En el caso bastante frecuente de que se trate de un sistema de energía solar térmica, en el que los serpentines de las placas solares y las tuberías son de cobre, y los depósitos de inercia de acero al carbono, si no se realizan bien las operaciones de control del agua de aportación y de mantenimiento del tratamiento químico, nos podemos encontrar con algo muy parecido a un circuito abierto, con lo que el riesgo de corrosión interna de los depósitos de inercia se multiplica. 

Para evitar los riesgos de corrosión interna citados más arriba, existe la posibilidad de instalar, en vez de los depósitos de inercia de acero negro, acumuladores de ACS (preparados para un circuito abierto) con un sistema correcto de protección catódica según UNE-EN 12499, que garantice su protección contra la corrosión en estas condiciones desfavorables, aunque el circuito se comporte como un circuito abierto. Algunos elementos como las válvulas o las bombas, por ejemplo, también deben instalarse con materiales apropiados para este régimen de funcionamiento del circuito.

Con esta solución, instalando acumuladores de ACS con una protección catódica correcta, el mantenimiento del circuito cerrado deja de ser tan crítico.

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