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NORMA TCNICA NTC-ISOCOLOMBIANA 5667-7

1996-07-24

GESTIN AMBIENTAL. CALIDAD DE AGUA.MUESTREO. GUA PARA EL MUESTREO DE AGUAY VAPOR EN CALDERAS

E: ENVIRONMENTAL MANAGEMENT. WATER QUALITY.SAMPLING. GUIDANCE ON SAMPLING OF WATER ANDSTEAM IN BOILER PLANTS

CORRESPONDENCIA: esta norma es equivalente (EQV) a laISO 5667-7

DESCRIPTORES: medio ambiente; gestin ambiental;agua; muestreo; calderas.

I.C.S.: 13.060.25

Editada por el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin (ICONTEC)Apartado 14237 Bogot, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproduccin

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PRLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin, ICONTEC, es el organismonacional de normalizacin, segn el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carcter privado, sin nimo de lucro, cuya Misin es fundamentalpara brindar soporte y desarrollo al productor y proteccin al consumidor. Colabora con elsector gubernamental y apoya al sector privado del pas, para lograr ventajas competitivas enlos mercados interno y externo.

La representacin de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalizacin Tcnicaest garantizada por los Comits Tcnicos y el perodo de Consulta Pblica, este ltimocaracterizado por la participacin del pblico en general.

La NTC-ISO 5667-7 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1996-07-24.

Esta norma est sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda entodo momento a las necesidades y exigencias actuales.

A continuacin se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma atravs de su participacin en el Comit Tcnico.

ACEGRASASACERAZACIPETBAVARIACARVAJAL S.A.CERVECERA UNINCOLINAGRO S.A.

INDUMILISAGEN S.A.MINISTERIO DE DESARROLLOMINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTEPROPAL S.A.PURIFICACIN Y ANLISIS

Adems de las anteriores, en Consulta Pblica el Proyecto se puso a consideracin de las

siguientes empresas:

CONTROL AMBIENTALICPPREZ - SCHUSTER ING.

ICONTEC cuenta con un Centro de Informacin que pone a disposicin de los interesadosnormas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIN DE NORMALIZACIN

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NORMA TCNICA COLOMBIANA NTC-ISO 5667-7

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GESTIN AMBIENTAL. CALIDAD DE AGUA.MUESTREO. GUA PARA EL MUESTREO DEAGUA Y VAPOR EN CALDERAS

1. OBJETO

Esta norma presenta los procedimientos y los equipos para muestreo de agua y vapor encalderas, incluyendo ejemplos de aparatos de muestreo, que sirvan para anlisis qumicosrepresentativos del principal cuerpo de agua o vapor del cual hayan sido tomados.

Los procedimientos para muestreo de agua se aplican a:

- agua cruda

- agua de reposicin

- agua para alimentar calderas

- condensado

- agua de caldera

- agua de enfriamiento

Los procedimientos para muestreo de vapor cubren tanto el vapor saturado como elsobrecalentado.

Esta norma no se aplica al muestreo de agua y vapor en plantas nucleares.

Las Figuras 2 a 6 se dan slo como ejemplos de aparatos de muestreo.

2. REFERENCIAS NORMATIVAS

Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante su referencia en este textoconstituyen la integridad del mismo. En el momento de la publicacin eran vlidas las ediciones

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indicadas en este numeral. Todas las normas estn sujetas a revisin. Se estimula a las partesque realizan acuerdos con base en esta norma, a que investiguen la posibilidad de aplicar lasediciones ms recientes de las siguientes normas. Los miembros de ISO e IEC mantienenregistros de las normas internacionales vlidas actualmente.

NTC-ISO 5667-1 Gestin ambiental. Calidad de agua. Muestreo. Gua para el diseo deprogramas de muestreo.

NTC-ISO 5667-2 Gestin ambiental. Calidad de agua. Muestreo. Gua sobre tcnicas demuestreo.

NTC-ISO 5667-3 Gestin ambiental. Calidad de agua. Muestreo. Gua para la preservacin ymanejo de muestras.

NTC 3650-1 Gestin ambiental. Calidad de agua. Vocabulario (ISO 6107-1)

NTC 3650-2 Gestin ambiental. Calidad de agua. Vocabulario (ISO 6107-2)

ISO 8199 Water Quality. General Guide to the Enumeration of Microorganisms by Culture.

3. DEFINICIONES

Para los propsitos de esta norma, se aplican las siguientes definiciones

3.1 MUESTREO ISOCINTICO

Tcnica en la cual la muestra de una corriente de agua o vapor, pasa por el orificio de una sondade muestreo con una velocidad igual a la de la corriente en la vecindad inmediata de la sonda.[NTC 3650-2].

3.2 MUESTREADOR

Dispositivo que se usa para obtener una muestra de agua o vapor, sea en forma discreta ocontinua, con el fin de examinar varias caractersticas definidas. [NTC 3650-2].

3.3 PUNTO DE MUESTREO

Posicin precisa dentro de un sistema del cual se toman muestras. [NTC 3650-2].

3.4 SONDA DE MUESTREO

Parte del equipo de muestreo que se inserta en un cuerpo de agua o vapor y a la cual pasainicialmente la muestra. [NTC 3650-2].

3.5 LNEA DE MUESTREO

Conducto que lleva desde la sonda de muestreo hasta el punto de entrega de la muestra, o hastael equipo de anlisis. [NTC 3650-2].

3.6 PUNTO DE ENTREGA DE LA MUESTRA

Extremo de una lnea de muestreo, generalmente alejado de la sonda de muestreo de la cual sesaca una muestra, sea discretamente o continuamente, para examen.

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3.7 AGUA CRUDA

Agua que no ha recibido tratamiento alguno, o agua que entra a una planta para recibirlo.[NTC 3650-1].

3.8 AGUA DE REPOSICIN

Agua que se debe aadir al sistema para reponer la que se ha perdido.

3.9 CONDENSADO

Vapor condensadode plantas o procesos de energa, que no se mezcla con ninguna otra agua.

3.10 AGUA DE CALDERA

Agua presente en una caldera en operacin.

3.11 AGUA DE ALIMENTACIN

Agua que consta del condensado (3.9) y el agua de reposicin (3.8), y que pasa a travs de unabomba de alimentacin o inyector.

3.12 VAPOR SOBRECALENTADO

Vapor que tiene una temperatura superior a la de saturacin que correspondera a su presin.

4. MUESTREO. ASPECTOS GENERALES

4.1 INTRODUCCIN

Un prerrequisito de cualquier sistema de muestreo, consiste en que debe sacar una muestrarepresentativa del fluido en determinada parte de un circuito para anlisis posterior. Es probableque surjan problemas cuando haya ms de una fase.

4.2 SISTEMA DE MUESTREO. INFORMACIN GENERAL

El sistema de muestreo para la recoleccin de muestras de agua y vapor consta de las siguientespartes (vase la Figura 1):

- sonda de muestreo.

- lnea de muestreo, que incluye vlvulas y accesorios.

- un enfriador (se puede omitir cuando la temperatura de la muestra estpermanentemente por debajo de 50 C).

- punto de entrega de la muestra.

Los siguientes aspectos influyen en el diseo del sistema de muestreo y la seleccin de

materiales:

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- los anlisis que se deben realizar y la precisin requerida.

- la composicin qumica del agua o vapor que se va a examinar.

- la temperatura y presin en el punto de muestreo.

- la composicin qumica del agua de refrigeracin.

Para la mayora de las aplicaciones, todas las partes del equipo de muestreo que estn encontacto con la muestra, deben estar hechas de acero inoxidable, 18Cr8Ni. En algunos casos, sepueden usar otros materiales, por ejemplo, cobre, para muestras tomadas de calderas de bajapresin. Es esencial que stas se adecuen al uso para el cual se necesitan, y no interacten conlos constituyentes de la muestra. Las diferentes partes del sistema de muestreo se describen conms detalle en el numeral 5.

Figura 1. Esquema de un sistema de muestreo de agua

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4.3 PUNTOS DE MUESTREO. DIRECTRICES GENERALES

Los puntos de muestreo se deben colocar en las partes del circuito donde sea necesariodeterminar la composicin del agua o vapor y los cambios producidos en ella.

La Figura A.1 (vase el Anexo A) ilustra los sitios tpicos de muestreo en el circuito deagua/vapor.

Un punto de muestreo para una caldera debe estar colocado a 150 mm, como mnimo, debajodel nivel normal de trabajo de la caldera. Se recomienda que la muestra se tome durante laoperacin normal de la caldera, pero nunca cuando sta se est encendiendo.

Siempre que sea posible, las muestras se deben tomar de sistemas que estn fluyendo. Lasreas estancadas se deben evitar, a menos que se requiera especficamente que la muestra setome all (por ejemplo, de partes de la caldera donde se almacene humedad).

Cuando se mezclan aguas de diferente origen y composicin, o se aaden qumicos, los puntos

de muestreo se deben colocar donde las aguas se hayan mezclado completamente. En lamayora de los casos, esto se puede lograr tomando las muestras aguas abajo de un elementopromotor de turbulencia, tal como una vlvula, bomba o codo de un tubo.

Para obtener una muestra representativa de las partculas presentes en el agua que fluye por untubo, es necesario:

a) Tomar la muestra en un sitio donde las partculas estn distribuidasuniformemente, en el tubo

b) Sacar una muestra representativa del fluido

c) Transportar la muestra que est en la lnea de muestreo al punto de entrega, conel mnimo de cambios en la concentracin o naturaleza del material particulado.

Con el fin de satisfacer estos criterios para sistemas con flujo turbulento, los puntos de muestreodeben instalarse, preferiblemente, en tubos verticales, y la muestra se debe tomar en formaisocintica. Si esto no es posible, los puntos de muestreo se deben colocar al lado de una tuberahorizontal, al menos a 10 dimetros internos del tubo aguas abajo y 5 dimetros internos del tuboaguas arriba, de cualquier elemento que produzca alteracin del flujo, como bombas, vlvulas ycodos de tubos. En el numeral 6 se dan ms guas sobre la eleccin de los puntos de muestreo.

5. EQUIPO DE MUESTREO

5.1 MATERIALES

Los materiales seleccionados para la sonda de muestreo, incluyendo los accesorios y el materialde soldadura que se hayan empleado para instalar la sonda, deben ser compatibles con elmaterial del tubo y con el fluido que se est muestreando. El diseo de la junta soldada y losprocedimientos de soldadura e inspeccin, deben cumplir con todos los cdigos aplicables paragarantizar que la junta sea adecuada y confiable. El material utilizado para las sondas demuestreo, tambin se debe seleccionar de manera que la muestra no se contamine con l. Por

ejemplo, un sistema que contenga componentes de bronce no es adecuado si se requiere paradeterminar el cobre total.

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5.2 SONDAS PARA MUESTREO DE AGUA

Se recomienda usar una conexin de toma a distancia (off-take), como se muestra en elesquema de la Figura 2, para recolectar muestras de agua homognea.

Cuando se requiera para tomar muestras de agua que contenga material particulado, lo ideal estomar la muestra en forma isocintica.

Es importante que el muestreo de un material particulado sea representativo, por ejemplo, alestimar los productos que causan corrosin en un sistema.

La experiencia ha demostrado que, para algunas aplicaciones, es suficiente una sonda recta(conexin a distancia). En otros casos, ser necesario el uso de una sonda direccional. Laeleccin de una u otra debe hacerse experimentando con ambos diseos. La sonda debe quedarfrente a la direccin del flujo. La sonda direccional se debe usar cuando el agua que se va amuestrear contiene material particulado de una amplia gama de tamaos. Se debe considerar eluso de una sonda recta cuando el agua contiene material particulado muy fino. En la Figura 3 se

ilustra una disposicin esquemtica de una sonda direccional para muestreo isocintico de agua.

La Figura 4 muestra un sistema de muestreo real con la disposicin de sonda para muestreo dematerial tanto soluble, como en partculas.

Nota 1. Algunas veces, cuando se muestrean especies solubles, resulta adecuado usar una sonda direccional con laranura de entrada lejos del flujo. En este caso, se minimiza el ingreso de partculas, reduciendo as la deposicin y elriesgo de bloqueo dentro de la lnea de muestra. Esto es particularmente aplicable cuando se usan lneas de muestreolargas, para transportar muestras a la instrumentacin en lnea.

Figura 2. Ejemplo de una sonda circular, recta, para muestreo de especies solubles

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Figura 3. Ejemplo de sonda direccional para muestreo de partculas en agua

Figura 4. Ejemplo de sonda para muestreo de agua, tanto de material soluble, como en partculas

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5.3 SONDAS PARA MUESTREO DE VAPOR

Debido a su naturaleza multifsica, tanto el vapor saturado como el sobrecalentado se debenmuestrear en forma isocintica, usando sondas direccionales (vase numeral 8). Tanto lassondas sencillas como las de multipuertas, son apropiadas para el muestreo de vapor.

Para muestreo de vapor saturado en tubos de una conexin a distancia cerca al tambor de lacaldera o a la cmara de agua, se recomienda una boquilla de puerta sencilla (vanse losejemplos en la Figura 5). La punta de la sonda se coloca frente a la direccin del flujo de vapor.

Para muestreo de vapor saturado y sobrecalentado en tuberas largas, se recomienda una sondade multipuerta (vase la Figura 6). Esta sonda, diseada y suministrada especialmente para unacondicin especfica, se inserta a travs de la pared del tubo y se extiende por el centro de ste.

Las puertas deben quedar frente a la corriente ascendente del tubo y los orificios de ellas debenquedar espaciados, de forma que cada uno tome muestras de un rea igual de la seccin deltubo (vase la Figura 7).

Para muestreo de vapor sobrecalentado, puede ser preferible un muestreador de una solapuerta, como el que se muestra en la Figura 5, como alternativa a la sonda multipunto, cuando setoman muestras de tubos de dimetro pequeo, o de dimetro ancho si se considera que elvapor est mezclado en forma homognea. Si el volumen de la muestra obtenida de una sondasencilla es insuficiente, se pueden emplear varias sondas y combinar las muestras paraproporcionar una sola.

Seccin aumentada A-A Seccin tpica

Figura 5. Ejemplos de sondas para muestreo de vapor saturado

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Figura 6. Ejemplo de sonda paramuestreo de vapor, tipo multipuerta

Figura 7. Radios de los crculos para dividir un tubo circular en regiones delimitadaspor dos crculos concntricos de reas iguales

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Nota 2. Cada puerta de una sonda de muestreo multipuerta debe sacar una porcin de la corriente principal,equivalente al rea de la porcin del tubo en la cual est localizada. Para puertos de igual tamao, esto requiere unespaciamiento tal, que las puertas saquen porciones iguales de la muestra, de reas iguales de la seccin del tubo. Elespaciamiento de las puertas se puede determinar de acuerdo con lo que indica la Figura 6.

Lo ideal es que la cada en la presin ocurra en cada puerta de muestreo. Para promover esta condicin, al rea total

de la puerta debe ser menor de 2/3 del rea de la seccin transversal interna de la sonda. El dimetro del orificio de lasonda debe ser lo suficientemente grande para garantizar que el vapor atrape la humedad con l.

La proporcin del rea total de la puerta debe ser igual a la relacin entre la velocidad del flujo de la muestra y lavelocidad del flujo del vapor. Bajo esta condicin, la velocidad del vapor que entra a la puerta de muestreo, debe serigual a la del vapor que fluye por el tubo y debe representar el flujo isocintico (vase la Tabla 1).

Tabla 1. Flujo de masa mnimo recomendado a travs de la sonda demuestreo para varias presiones de vapor

Presin del vapor, kPa Flujo de masa kg/s.m2

500

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7500

10000

12500

15000

1750020000

13

20

26

31

35

38

40

43

46

48

49

4949

5.4 LNEAS DE MUESTREO

Las lneas de muestreo deben ser lo ms cortas que sea posible, para minimizar el retraso y ladeposicin de la materia en partculas, cuando se requiera una muestra representativa de sta.

Para minimizar an ms la deposicin de las partculas es necesario:

a) Evitar el uso de los tubos de secciones horizontales largas.

b) Usar tubos de calibre lo suficientemente pequeo para garantizar que la muestrase transporte bajo condiciones de flujo turbulento con un Nmero Reynolds > 4000

c) Escoger vlvulas de control y aislamiento diseadas para minimizar la deposicinde partculas en la vlvula misma; se deben evitar los componentes con zonasmuertas y vas de flujo complejas.

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5.5 VLVULAS

Las vlvulas se deben instalar en la lnea de muestreo para lograr el aislamiento de la muestra,reduccin en la presin de la muestra y control del flujo.

Se requieren dos vlvulas en serie para el aislamiento de la muestra. Deben colocarse lo mscerca posible de la sonda de muestreo. La configuracin y clasificacin de las vlvulas debe seradecuada para la presin del sistema y para satisfacer los requisitos nacionales de seguridad delsitio de muestreo. Se debe suministrar una vlvula reguladora, por ejemplo una vlvula de agujaen la salida de la lnea de muestreo, para el control del flujo. Para aplicaciones de alta presin, sepuede interponer una vlvula que reduzca la presin entre las vlvulas de aislamiento de lamuestra y la vlvula de control de flujo. Cuando se requiere un enfriador (vase el numeral 5.6),la vlvula de reduccin de la presin se debe colocar aguas abajo de ste. Cuando se toma unamuestra, la vlvula de aislamiento debe estar completamente abierta. El flujo de la muestra sedebe ajustar con la vlvula de aguja. De ah que toda la lnea de muestreo, incluyendo un posibleenfriador, debe soportar toda la presin del sistema que se est muestreando. La Figura 1 ilustrauna disposicin para muestreo.

5.6 ENFRIAMIENTO DE LA MUESTRA

El enfriamiento se debe realizar, generalmente, para sacar las muestras de los sistemas quefuncionan a temperaturas mayores de 50 C. La temperatura a la cual se enfra la muestradepende del anlisis subsecuente. Para cada aplicacin especfica se deben escoger lasdimensiones del enfriador, la velocidad de flujo del agua de refrigeracin y la temperatura. Unatemperatura tpica de muestra final est en el intervalo de 25 C a 30 C.

Los enfriadores se deben construir en acero inoxidable u otro material apropiado, y el cuerpo delos enfriadores sellados debe tener una vlvula de alivio de presin (vase la Figura 1).

El serpentn del enfriador se debe disear y construir de forma que pueda funcionar bajo lapresin total de trabajo y la temperatura del recipiente o tubo del que se est tomando la muestra.

El agua de enfriamiento debe ser de calidad tal, que no ocurra deposicin o corrosin dentro delenfriador, independientemente de los materiales de construccin (vase el Anexo B).

Cuando la instrumentacin se alimenta directamente desde el punto de entrega de la muestra, sedebe considerar la instalacin de una vlvula de cierre automtico entre el enfriador y losinstrumentos. Esta vlvula debe activarse si la temperatura de la muestra aumenta a un valorpredeterminado, como resultado de prdida de flujo en el agua de enfriamiento.

Si no hay un suministro adecuado de agua de enfriamiento que est a temperaturaaceptablemente baja, se debe considerar la posibilidad de colocar sistemas enfriadores.

En el Anexo B se dan detalles de enfriadores tpicos.

5.7 MUESTREADORES CAPILARES

Como alternativa al tipo de sistema de muestreo que se describe en la Figura 1, se puedeemplear un dispositivo capilar para el muestreo de materia, tanto en partculas como soluble. Eldispositivo comprende una sola longitud de capilares de acero inoxidable y utiliza el arrastre porfriccin en la superficie interna de los capilares para controlar la velocidad de flujo de la muestra yreducir la presin en sta sin el uso de las vlvulas. Esto tiene la ventaja sobre los sistemas

convencionales de muestreo, de minimizar el sitio para la deposicin y reentrada de partculas.

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Lo ideal para esta aplicacin es usar capilares que tengan un dimetro interno entre 0,5 mm y1,5 mm. Cuando se requiera enfriamiento, adems de la reduccin en la presin, se puede alojaruna seccin del capilar en un enfriador apropiado. En la Figura 8 se muestra una disposicinesquemtica de un ejemplo de muestreador capilar.

5.8 CONTENEDORES DE MUESTRA

Se deben consultar las NTC-ISO 5667-2 e NTC-ISO 5667-3 para obtener instruccionesdetalladas sobre la seleccin del contenedor de la muestra y los procedimientos de limpieza.

5.8.1 A menos que se especifique algo diferente, las muestras se deben tomar en contenedoreslimpios, con tapas hermticas, o en botellas, para minimizar la contaminacin proveniente de laatmsfera, del manejo y lixiviacin de los contenedores.

5.8.2 Los contenedores y tapones se deben limpiar antes de usarlos, mediante tratamiento conuna solucin de cido clorhdrico tibio, diluido [c(HCl) = 1 mol/l] y luego deben enjuagarse con elagua que se va a examinar. Tambin se deben ensayar antes de usarlos para determinar si

estn adecuadamente limpios, realizando determinaciones en blanco.

Nota 3. Si se requiere una medicin de restos de cloruro, el HNO3 se debe sustituir por HCl.

5.8.3 Para determinar las especies inicas se deben usar contenedores de polietileno oplsticos similares. Los contenedores de vidrio borosilicato se recomiendan para el muestreo yalmacenamiento de muestras de agua para la determinacin de oxgeno disuelto y constituyentesorgnicos. Para examen bacteriolgico, se deben usar botellas estriles y se debe hacerreferencia a la norma ISO 8199.

6. SITIOS PARA MUESTREO

6.1 INTRODUCCIN

El diseo del circuito de vapor/agua, determina cmo se pueden aplicar mejor las directricesgenerales que se indican en el numeral 4. En algunos casos, puede ser necesario consultar conlos especialistas sobre la colocacin y el diseo de los muestreadores. Se debe dar la debidaatencin a la colocacin del equipo de muestreo, de manera que los operadores tengan accesoseguro a los dispositivos de muestreo y a las vlvulas de aislamiento. Cuando sea apropiado, lostubos se deben aislar trmicamente para evitar que los trabajadores se quemen.

Los principales puntos de muestreo en el circuito vapor/agua se muestran en la Figura A.1 y sedescriben en los numerales 6.2 a 6.7.

6.2 AGUA DE REPOSICIN

Despus del tratamiento por desionizacin, puede ser necesario monitorear tanto laconductividad elctrica, como el contenido de slice soluble del agua de reposicin. Para estaaplicacin se recomienda una sonda con un diseo como el que se ilustra en la Figura 2.

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Figura 8. Disposicin tpica de un muestreador capilar

6.3 AGUA DE ALIMENTACIN

Puede ser necesario tomar muestras de varios sitios en el condensado y en el sistema dealimentacin de agua. Estos sitios incluyen la descarga de la bomba de extraccin, la entrada ysalida del desaireador y la entrada de la caldera. Es necesario el muestreo para la materia

soluble y posiblemente particulada. Para el muestreo de los materiales solubles se recomiendauna sonda con un diseo como el que ilustra la Figura 2. Para el muestreo de materialparticulado, se recomienda una sonda con un diseo como el que ilustran las Figuras 2 3(vase el numeral 5.2).

6.4 AGUA DE CALDERA

La composicin del agua de caldera puede mostrar una variacin significativa dentro de lacaldera. La ubicacin del punto de muestreo es, por lo tanto, de gran importancia y debe ser tal,que la entrada de agua de alimentacin o el vapor no separado, no afecten a la muestra.

Para calderas de tipo circulacin natural, se deben tomar muestras representativas de los tubos

de descenso. En calderas de tipo circulacin forzada, las muestras se deben tomar del lado dedescarga de la bomba de circulacin que est funcionando. Como alternativa, se pueden obtenerlas muestras de sondas adecuadamente colocadas en el tambor de la caldera o en lneas dedescenso continuo.

Sin embargo, debido a la dificultad para garantizar que las muestras tomadas del tambor de lacaldera sean representativas, esta ubicacin slo se debe usar si las ubicaciones preferidas noestn disponibles.

Si el muestreo para material soluble es la principal consideracin, se recomienda usar una sondacon un diseo como el que se ilustra en la Figura 2. Para el muestreo de partculas serecomienda una sonda con un diseo como el que se ilustra en las Figuras 2 3 (vase elnumeral 5.2).

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No es posible el muestreo de calderas con tubos de paso nico.

6.5 VAPOR

El agua de caldera sobrante, debido a una separacin insuficiente del vapor/agua, se evala

mediante el muestreo y anlisis del vapor saturado. Adems, se requiere el muestreo y anlisisdel vapor sobrecalentado, para evaluar la deposicin en el sobrecalentador y arrastrar lasimpurezas con el vapor hasta la turbina. Se debe considerar que tanto el vapor sobrecalentadocomo el saturado, contienen materia en partculas y se deben muestrear en forma isocintica consondas direccionales (vanse los numerales 5.2 y 8).

6.6 CONDENSADO DE RETORNO

Los puntos de muestreo deben estar localizados en la lnea principal de retorno de condensadosy en la lnea de retorno de cada unidad. Cuando el condensado se deriva de otras fuentes, sedeben establecer los puntos de muestreo para stas.

Para esta aplicacin se recomienda una sonda con un diseo como el que se ilustra en la Figura 2.

6.7 AGUA DE ENFRIAMIENTO

Los sistemas de agua de enfriamiento muestran una amplia variedad de diseo (sistemasabiertos/cerrados con torres de enfriamiento o enfriadores superficiales) y de origen de agua(agua de fuentes abiertas, de pozos o condensada).

No se pueden dar recomendaciones especficas pero, como requisito mnimo, se debenestablecer puntos de muestreo con referencia a la gua que se da en la norma NTC-ISO 5667-1,sobre este tema.

7. RECOLECCIN DE MUESTRAS DE AGUA

7.1 La frecuencia y los programas de muestreo dependen de varios factores como:

- Cambios en los parmetros de operacin.

- Adicin de productos qumicos.

- Grado de control qumico requerido.

En la NTC-ISO 5667-1 se da una gua general sobre el diseo de programas de muestreo, quese debe seguir siempre que sea posible.

7.2 Los contenedores de muestras se deben llenar completamente. Esto es de especialimportancia cuando se van a determinar el oxgeno disuelto, hidrazina, sulfito, dixido decarbono, cloruro libre disponible, hierro (II) y amonio, y tambin la conductividad elctrica, el pH yla alcalinidad. En estos casos, se debe conectar un tubo o manguera de material inerte a la lneade muestreo e insertarlo en el fondo del contenedor. Antes del muestreo, es esencial revisar quela superficie exterior del tubo o manguera de muestreo, est limpia.

7.3 Las muestras deben tener un volumen adecuado para realizar todos los anlisisrequeridos. Generalmente es satisfactorio un volumen de 0,5 l a 1 l.

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7.4 Cuando se toman muestras particulares, es preferible tener puntos de muestreo corriendocontinuamente a la velocidad isocintica de flujo. Si esto es operativamente inconveniente, sedebe abrir la vlvula y operarla con el flujo completo, para retirar cualquier material depositado yse debe ajustar despus de aproximadamente 10 min, a la velocidad isocintica de flujo. Luego,se debe tomar una muestra despus que no ocurra ningn cambio visible en su apariencia, y no

ms de 30 min despus de ajustar al flujo isocintico. El tiempo de este procedimiento demuestreo se puede optimizar para un punto de muestreo especfico, siguiendo sencillasinvestigaciones que sean apropiadas para determinar qu tan rpido alcanza la concentracin departculas un valor estable.

La velocidad de flujo de la muestra se debe determinar como se indica a continuacin:

f = (a/A) x F

Donde:

f = velocidad de flujo de la muestra, en kg por s.

F = velocidad de flujo del agua de la planta, en kg por s.

a = rea de la puerta de muestreo, en metros cuadrados.

A = rea del tubo del agua, en metros cuadrados.

8. RECOLECCIN DE MUESTRAS DE VAPOR

8.1 Para la recoleccin de muestras representativas de vapor, saturadas y sobrecalentadas,el muestreo isocintico preciso es un prerrequisito.

La velocidad de flujo de la muestra se debe determinar de la siguiente forma:

f = (a/A) x F

Donde:

f = velocidad de flujo de la muestra, en kg por s.

F = velocidad de flujo del vapor, en kg por s.

a = rea total de las puertas de muestreo, en metros cuadrados.

A = rea del tubo del vapor, en metros cuadrados.

Nota 4: Ms all de las puertas de muestreo, la velocidad del flujo de la muestra se debe mantener alta, para minimizarla prdida de impurezas slidas y lquidas arrastradas por el vapor. Esto es esencialmente importante si el flujo a travsde la sonda asciende verticalmente. En la Tabla 1 se incluye el flujo mnimo de masa que pasa por la sonda, paradiferentes presiones de vapor.

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9. PRESERVACIN DE LAS MUESTRAS

Para la preservacin y pretratamiento en el sitio, de las muestras para anlisis de laboratorio, sedebe consultar la NTC-ISO 5667-3.

10. IDENTIFICACIN Y REGISTRO DE LAS MUESTRAS

Para la identificacin de la muestra e interpretacin de los resultados analticos, se debenregistrar en el sitio, en un formato de muestreo, los datos detallados, como tipo de agua, punto demuestreo, fecha, hora, temperatura, presin y nmero de personas que toman la muestra.

Tambin se debe anotar la conservacin de la muestra. Si, por ejemplo, se usa un cido paraesto (vase la NTC-ISO 5667-3), se debe informar la cantidad y concentracin. Si es aplicable,se recomienda reportar la presencia de los productos qumicos para tratamiento del agua en loscircuitos de muestreo.

Adems, las muestras deben estar debidamente etiquetadas y empacadas para embarque, si esnecesario.

Se debe consultar el ejemplo recomendado de un formato de informe para el muestreo de agua yvapor en calderas, que aparece en el Anexo C.

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Anexo A (Informativo)

Puntos de muestreo en plantas de calderas

A.1 La Figura A.1 ilustra sitios tpicos de muestreo en un circuito de agua/vapor y en la TablaA.1 se dan las correspondientes condiciones tpicas de muestreo en esos sitios.

1 Sobrecalentador A. Vapor sobrecalentado

2 Dosificacin B. Vapor saturado

3 Caldera C Agua de caldera

4 Economizador D. Entrada del economizador

5 Calentadores de alta presin E. Salida del desaireador

6 Calentadores de baja presin F. Salida de la planta de pulimento

7 Bomba de alimentacin G. Descarga de la bomba de extraccin

8 Dosificacin H. Salidas o compartimientos del condensador

9 Desaireador J. Composicin

10 Calentadores de baja presin K Agua de alimentacin de la composicin a la reserva

11 Dosificacin L. Drenaje de la placa intertubos

12 Planta de pulimiento de condensados

13 Bomba de extraccin

14 Condensador

15 Planta de composicin

Figura A.1 Ubicacin de los principales puntos de muestreo

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Tabla A.1 Condiciones tpicas de muestreo en varios puntos en circuitos de vapor y agua

Ubicacin del sitio de muestreo Temperatura C Presin, MPa

Planta de reposicin

Descarga de la bomba de extraccin

Planta de pulimento de condensados

Entrada del desaireador

Salida del desaireador

Entrada del economizador de la caldera

Agua de caldera

Vapor saturado

Vapor sobrecalentado

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Anexo B (Informativo)

Enfriadores

B.1 Para temperaturas superiores a 50 C, se requiere refrigerar la muestra, con el fin deminimizar la interaccin entre sus componentes y proporcionar un ambiente de muestreo seguro.

En la mayora de las aplicaciones, el objetivo debe ser la reduccin de la temperatura final de lamuestra a 25 C 2 C. Con estos criterios, una gran proporcin de fuentes de muestrasrequieren enfriamiento antes del muestreoy del anlisis subsecuente.

Para algunas aplicaciones, cuando las muestras se deben enfriar desde una temperatura alta, ocuando se requiere un control preciso sobre la temperatura final de la muestra, por ejemplo paramonitorear la conductividad elctrica en lnea, pueden ser necesarios dos enfriadores en serie. Sise designan como "inicial" y "final", los "iniciales" deben estar localizados aguas abajo y lo mscerca posible de las vlvulas de aislamiento. El "final" normalmente se coloca cerca del punto demuestreo manual o de la instrumentacin en lnea.

El enfriador debe contener un serpentn de acero inoxidable 316, Inconel 600 o Monel 400,alojado en una cubierta de acero inoxidable, diseada de forma que el flujo del agua deenfriamiento sea opuesto al flujo de la muestra en el serpentn. El tamao del enfriador y elserpentn se determinan por el uso para el que estn previstos.

El cuerpo del enfriador debe tener una vlvula de alivio de seguridad, como precaucin contrauna falla en el serpentn y la consecuente sobrepresurizacin del cuerpo. Para limitar el tamaode la vlvula de alivio de presin, se puede colocar un orificio de control de flujo en la lnea demuestra aguas arriba del enfriador.

Los suministros de agua de enfriamiento deben provenir de una fuente de agua desmineralizadaadecuada, que se puede acondicionar qumicamente para obtener proteccin contra la corrosin.El agua de la red de suministro urbano no se debe usar para este propsito, sin previo acuerdoentre el usuario y el fabricante del enfriador.

En la Figura B.1 se muestra un diseo apropiado de enfriador.

En la Tabla B.1 se indican los parmetros tpicos de diseo para funciones de enfriadoresiniciales y finales.

Los enfriadores para cuerpos de calderas, generalmente son menos complejos y pueden no

requerir un gran volumen de agua desmineralizada para enfriamiento.

Tabla B.1 Parmetros de operacin de un enfriador de muestras

Enfriador Inicial Final

Agua Flujo (kg/s)Temperatura (C)Presin (MPa)

0,3435519

0,3410019Condiciones de

entrada de lamuestra

Vapor Flujo (kg/s)Temperatura (C)Presin (MPa)

0,1757019

0,1710019

Temperatura de salida de la muestra (C)

Temperatura del agua de entrada (C)

Temperatura del agua de salida (C)

< 50

< 30< 70

25 2

< 20

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Cuerpo del enfriador - construido enteramente de acero inoxidableSerpentn - construido de acero inoxidable, Inconel 660 o Monel 400Vlvula de alivio de seguridad - Debe incluirse en el enfriador o su tubo de salida.

Figura B.1 Ejemplo de enfriador de muestras tpico

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Anexo C (Informativo)

Informe. Muestreo de agua y vapor en plantas de calderas

Razn para el muestreo: ...............................................................................................................

Identificacin del punto de muestreo:............................................................................................

Tipo de agua/vapor muestreado:...................................................................................................

Presin:...........................................................Temperatura:..........................................................

Fecha: Da:............ Mes:................. Ao: ......................................................................................

Hora: Inicio:......... Final:............... del muestreo ...........................................................................

Nombre de la persona que toma la muestra: ...............................................................................

.......................................................................................................................................................

Mtodo de muestreo:.....................................................................................................................

Mtodo de preservacin de la muestra: ........................................................................................

Observaciones en el punto de muestreo:......................................................................................

Contenedores de muestras: ..........................................................................................................

Etiquetas de las muestras: ............................................................................................................

DOCUMENTO DE REFERENCIA

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Water Quality. Sampling. Part 7.Guidance on Sampling of Water and Steam in Boiler Plants. Geneve, 1993. 16 p. (ISO 5667-7:1993 (E)).

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