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Analisis de fluidos térmicos (HTF)
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El fluido térmico usado en las
plantas termosolares para transportar el calor desde el campo solar
hasta el bloque de potencia sufre una degradación con el uso (pinchar
aquí para ver los mecanismos de degradación). Para comprobar el estado
del fluido y ver su evolución es necesario realizar una serie de
análisis periódicos, que determinarán si el aceite tiene capacidad para
seguir cumpliendo su función. Además de las razones técnicas lógicas,
los análisis son necesarios por una razón de seguridad. La degradación
del aceite forma determinadas sustancias nocivas (determinados
hidrocarburos aromáticos cancerígenos) y disminuye el punto de
inflamación, aumentando la peligrosidad de éste
Por Santiago García Garrido
sgarcia.power@gmail.com
El
aceite térmico usado en plantas termosolares es una mezcla eutéctica de
difenilo y óxido de difenilo. En la fig 1 puede verse la estructura
molecular de estos dos compuestos, junto a algunas de sus principales
características:
Fig
1, molecula de bifenilo y de oxido de difenilo
Por
razones técnicas, es necesario evaluar una serie de parámetros:
- Viscosidad. Es el valor más importante en
cualquier aceite. La medida de la viscosidad determina si el aceite ha
llegado a ser demasiado viscoso debido a la presencia de productos de
degradación. Esta disminución de viscosidad afectará la transferencia
térmica. Una variación de hasta el 15% sobre el valor inicial es
aceptable, siendo inaceptable valores mayores
- Insolubles. Analiza la posible alteración de la composición causada
por el cracking, y que puede formar depósitos. El valor límite suele
estar cercano al 2%
- Número acido: ya que uno de los productos de oxidación son los ácidos
carboxílicos, el número ácido mide la oxidación que ha sufrido el
fluido, para prevenir problemas de suciedad, sedimentos y corrosiones.
- Elementos metálicos
y su concentración. La presencia de elementos metálicos refleja
corrosión y pérdidas de material en determinadas partes de la
instalación. Es importante conocer tanto el elemento como su
concentración
- % de agua, que reflejaría la contaminación por este compuesto que
tener el fluido, y que sería un indicador de posibles problemas en los
intercambiadores del tren de generación de vapor
- Contaje de partículas, por tamaños. Es un dato interesante para
conocer la eficacia del filtrado
Junto a estos parámetros que se analizan por
razones técnicas, hay otros parámetros que se deben analizar por
estrictas razones de seguridad:
-
Concentración de sustancias aromáticas con efectos negativos en la
salud. Entre estas sustancias está el benceno, el tolueno y el fenol.
- % en peso de hidrcarburos de bajo peso
molecular, ya que estos compuestos volátiles rebajan el punto de
inflamación
- Punto de inflamación, como medida indirecta de la concentración de
hidrocarburos de bajo peso molecular
Si se determina que el aceite se ha degradado de forma irrecuperable,
será necesario sustituir totalmente el fluido térmico. Hay que tener en
cuenta que la cantidad de fluido térmico que contiene una planta
termosolar de 50 Mw está entre 1500 y 2200 toneladas, con un coste que
oscila entre 4,5-6 Millones de €. Por lo tanto, el análisis tiene una
importancia tanto económica como de seguridad indiscutible
Nota sobre el benceno, tolueno y fenol
El benceno es el máximo representante de los
hidrocarburos aromáticos. Aunque es insoluble en agua, es miscible en
cualquier proporción con disolventes orgánicos. El benceno es un
disolvente eficaz para ciertos elementos como el azufre, el fósforo y
el yodo, también para gomas, ceras, grasas y resinas, y para los
productos orgánicos más simples. Es uno de los disolventes más
empleados en los laboratorios de química orgánica. El benceno tiene un
punto de fusión de 5,5 °C, un punto de ebullición de
80,1 °C, y una densidad relativa de 0,88 a 20 °C. Son
conocidos sus efectos cancerígenos, y puede resultar venenoso si se
inhala en grandes cantidades. Sus vapores son explosivos, y el líquido
es violentamente inflamable. A partir del benceno se obtienen numerosos
compuestos, como el nitrobenceno. También es empleado en la producción
de medicinas y de otros derivados importantes como la anilina y el
fenol.
El tolueno es una sustancia nociva aunque su toxicidad es muy inferior
a la del benceno. La razón radica en que la citocromo P450, responsable
de la metabolización del benceno y del tolueno, oxida preferentemente
el grupo metilo. Los epóxidos generados en la oxidación del anillo
aromático y a que se atribuye el poder cancerígeno del benceno sólo se
forman en una proporción inferior al 5 %.
El cuerpo elimina así el tolueno sobre todo en
forma de ácido benzoico y ácido hipúrico.
El tolueno puede afectar al sistema nervioso.
Niveles bajos o moderados pueden producir cansancio, confusión,
debilidad, pérdida de la memoria, náusea, pérdida del apetito y pérdida
de la audición y la vista. Estos síntomas generalmente desaparecen
cuando la exposición termina.
Los vapores de tolueno presentan un ligero efecto
narcótico e irritan los ojos. Inhalar niveles altos de tolueno por un
período breve puede hacerlo sentirse mareado o soñoliento. También
puede causar pérdida del conocimiento, y aun la muerte.
La concentración máxima permitida de los vapores
del tolueno en los lugares de trabajo es de 50 ppm (190 mg/m³).
El tolueno es biodegradable, hecho que se
aprovecha por ejemplo en los biofiltros para la eliminación de sus
vapores. Sin embargo presenta una cierta toxicidad sobre la vida
acuática y por lo tanto es catalogado como sustancia peligrosa para
estos sistemas.
El fenol puede ser fatal si es inhalado, ingerido
o absorbido por la piel. Causa quemaduras. Material extremadamente
destructivo de los tejidos y membranas mucosas, vías respiratoria, ojos
y piel. La inhalación puede ser fatal y puede causar espasmos,
inflamación y edema en la laringe y bronquios, neumonitis y edema
pulmonar. Los síntomas de su exposición incluye sensación de
quemaduras, tos, ronquera, laringitis, deficiencia respiratoria, dolor
de cabeza, nausea y vómitos.
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