Fundamentos de las incrustaciones en el relleno

Las incrustaciones en el relleno se definen como el material que se deposita sobre las superficies de transferencia de calor del relleno. Implica uno o varios de los siguientes procesos: 1) incrustaciones biológicas causadas por el desarrollo de biopelículas, 2) sólidos en suspensión depositados por el efecto de sedimentación, 3) incrustación de minerales disueltos debido a la precipitación.

Nos centraremos en las incrustaciones causadas por la combinación de depósitos de sólidos en suspensión con depósitos biológicos (las incrustaciones se tratarán en un artículo posterior). Dado que los rellenos de película modernos tienen una superficie de transferencia de calor tan grande por unidad de volumen, este tipo de incrustaciones puede causar problemas como disminuciones significativas del rendimiento térmico y aumentos del peso del paquete. Lo primero causará una pérdida de eficacia del sistema y lo segundo puede provocar un fallo catastrófico del sistema de soporte del relleno.

La conexión del biofilm
Se han realizado muchos estudios para determinar el mecanismo de incrustación y se ha llegado a la conclusión de que la formación de biopelículas en la superficie de transferencia de calor del relleno es la causa de este problema. Una biopelícula es un complejo ecosistema de bacterias que produce una sustancia polimérica extracelular, el aglutinante que mantiene unido el sistema. Este aglutinante también es responsable de la acumulación de limo y otros sólidos en suspensión, que forman la masa incrustante. Las investigaciones han determinado que esta combinación de acumulación de limo sobre un sustrato de limo biológico es la base de las incrustaciones relacionadas con los sólidos en suspensión.

Los investigadores de biopelículas también reconocen que las velocidades bajas de la película de agua permiten el crecimiento de biopelículas y la acumulación de incrustaciones, mientras que las velocidades altas de la película de agua inhiben la formación de biopelículas y reducen las incrustaciones. Brentwood empleó el concepto de alta velocidad de la película de agua en el desarrollo de sus rellenos de baja incrustación. Al utilizar una geometría de flujo vertical, las velocidades del agua desarrolladas son hasta cuatro veces superiores a las de un relleno estándar reticulado. Este aumento de la velocidad de la película de agua crea mayores tensiones de cizallamiento entre el agua y la superficie del relleno para reducir significativamente el crecimiento de la biopelícula y, por tanto, la acumulación de limo.

Paquetes de profundidad total frente a paquetes instalados en capas separadas
En la investigación de la causa del ensuciamiento, los científicos han realizado estudios de ensuciamiento de paquetes in situ a largo plazo, así como evaluaciones controladas en laboratorio. Los resultados sugieren que los paquetes de profundidad total no inhiben la incrustación de sólidos en suspensión en menor medida que las capas de relleno separadas. Sin embargo, un paquete más profundo tiene el inconveniente de que sólo puede inspeccionarse retirándolo de la torre (los paquetes de 300 mm y 600 mm pueden controlarse in situ).

Un estudio in situ en una gran central eléctrica del sureste de EE.UU. está probando todos los rellenos de bajo nivel de incrustación disponibles en el mercado. Los rellenos de bajo nivel de incrustación de Brentwood, instalados en capas separadas, han cumplido todos sus criterios de reducción de incrustaciones en cuanto a ganancias netas de peso de las incrustaciones y se consideran aprobados para su instalación en todos sus proyectos de torres.