Los fluidos HTF que transportan el calor en las centrales termosolares sufren una degradación con el uso. Para conocer el estado de este tipo de fluidos es necesario llevar a cabo una serie de análisis periódicos que evalúan distintos parámetros y determinan si el fluido tiene capacidad para seguir cumpliendo su función o por el contrario necesita ser sustituido por fluido nuevo.
Por razones técnicas, es necesario evaluar los siguientes parámetros:
Apariencia
A veces una simple inspección visual puede ser suficiente para determinar si el estado del fluido HTF es el correcto. Un fluido en uso y en buen estado tiene un color oscuro y una viscosidad similar a la del nuevo. La presencia de humedad se puede detectar cuando se aprecia turbidez o separación de fases en el fluido. Se puede evidenciar una alta cantidad de sólidos por la presencia de sedimentos en la parte inferior del contenedor.
Viscosidad
La viscosidad está relacionada con el peso molecular de los componentes del fluido HTF. Normalmente los componentes de bajo peso molecular hacen descender el valor de la viscosidad y los componentes de alto peso molecular hacen aumentar el valor de ésta.
El cambio en la viscosidad puede indicar contaminación provocada por una fuga en el proceso de generación de vapor (añadiendo compuestos indeseables al sistema en el que se ubica el fluido transportador de calor), presencia de disolventes provenientes del líquido de limpieza, estrés térmico y/o degradación por oxidación.
Hay que tener en cuenta que pueden surgir problemas de operación tanto por un fluido que posee viscosidad alta como por un fluido con una viscosidad baja. Si la viscosidad es muy alta, el sistema puede tener problemas de circulación durante el arranque, con el consecuente resultado de “quemado” del fluido. Si la viscosidad es baja, puede haber presencia excesiva de componentes de bajo peso molecular, y como consecuencia problemas de cavitación en las bombas y reducción del flujo.
Para eliminar los compuestos de bajo peso molecular se debería hacer circular el fluido por el depósito de expansión con un gas inerte de purga. La alta viscosidad normalmente requiere que se sustituya el fluido por uno nuevo. A veces se puede corregir mediante la adición de fluido nuevo.
Índice de acidez
Un valor alto de acidez indica una posible contaminación del fluido por una sustancia añadida al sistema inadvertidamente o una fuga en los procesos paralelos.
También puede indicar una oxidación severa del fluido si el sistema no está protegido con un gas inerte en la fase vapor del tanque de expansión (oxidación por entrada de oxígeno al sistema). La determinación del pH puede ser muy útil en el aseguramiento del estado del sistema.
Si la acidez es excesiva, el sistema se puede corroer y puede fallar. Los productos corrosivos forman lodos y depósitos que entorpecen la transferencia de calor. Un estado de contaminación u oxidación del sistema puede corregirse mediante la sustitución del fluido por otro nuevo.
Agua
La presencia de humedad puede indicar la existencia de una fuga en el sistema de algún proceso paralelo y/o que se ha añadido fluido húmedo. Los sistemas nuevos o los que se han limpiado con un disolvente acuoso pueden dejar restos de agua. El agua también puede provenir de infiltraciones desde los venteos de los tanques de expansión o almacenamiento.
La presencia de agua libre en el sistema de transferencia de calor puede provocar problemas de volatilización del fluido, como flujo de fluido en dos fases y una excesiva presurización del sistema, especialmente durante el arranque de la planta. También puede provocar corrosión, cavitación de las bombas y bloqueo por vapor. Una acción correctiva incluye el aumento gradual de la temperatura del fluido en el arranque de la planta hasta que se supere la temperatura de evaporación del agua.
Materia insoluble
La presencia de insolubles en acetona o pentano indica generalmente contaminación por suciedad, productos de corrosión, oxidación severa o un estrés térmico importante. Esto provoca una disminución de la transferencia de calor con las superficies, posible colmatación o bloqueo de tuberías, así como desgaste y colmatación de sellos y válvulas.
Contenido en compuestos de bajo y alto punto de ebullición
Estos compuestos se suelen medir mediante cromatografía de gases (Gas Chromatography), indicando generalmente contaminación, oxidación o estrés térmico del fluido.
La presencia de estos compuestos puede originar cavitación en las bombas, una pobre circulación del fluido por el sistema y una disminución en la transferencia de calor. En una fase avanzada se podría incluso llegar a una pérdida de transferencia de calor de las superficies y la formación de materia sólida.
Para corregirlo se deben eliminar las fuentes de contaminación, corregir el estado de estrés térmico anormal y purgar los productos de punto de ebullición bajo del sistema. Un contenido en compuestos de alto y bajo punto de ebullición puede requerir la sustitución del fluido. Componentes de bajo peso molecular hacen descender el valor de la viscosidad.
Punto de inflamación
Este parámetro se utiliza por seguridad, pero además, para detectar la presencia de “low boilers” en el fluido. La entrada de contaminación externa puede tener un efecto similar.
Análisis especiales
Se recomienda realizar otro tipo de análisis como el análisis de componentes sólidos, para identificar la fuente de contaminación, una causa de degradación o un problema de contaminación.
Investigar la compatibilidad entre fluidos, componentes y materiales de construcción puede ser una buena forma para minimizar los siguientes problemas:
- Si el valor de pH está fuera de los límites esperados puede indicar contaminación en el sistema con oxígeno u otro material externo, pudiendo derivar en la corrosión del sistema.
- Una concentración de residuos sólidos por encima del 1% puede indicar problemas mecánicos relacionados con el sistema de transferencia de calor, debido a la erosión de las superficies metálicas. Una causa común es la presencia de “mill scale” proveniente de las tuberías instaladas relacionadas con la instalación de nuevos sistemas.
