MEJORAMIENTO DEL AGUA DURA USANDO “CELDAS ALOTRÓPICAS”

1. MEJORAMIENTO DEL AGUA DURA USANDO “CELDAS ALOTRÓPICAS” Carlos Vázquez López (CINVESTAV) Raúl Patiño Cervantes (Alotropía Aplicada de México, S.A. de C.V.)

2. Problemas del agua en calderas. Soluciones usuales. • Las celdas alotrópicas: Alternativa para ablandar el agua. • Efecto típico en las calderas industriales: Motivación de este trabajo. • ¿Qué es una celda alotrópica? • Caracterización de las celdas alotrópicas: • a) Campo magnético superficial. • b) Reactivos del interior. • 6. Los precipitados. Hábitos de crecimiento. Cristalografía. • La solución acuosa. • a) Aparición gradual de la turbidez. Efecto Tyndall. • b) Cambios inducidos en la función dieléctrica. Plasmones • superficiales. • d) La dureza de la solución. Presencia de iones de Ca. • En síntesis: ¿Qué es alotropizar? Plan de la presentación 0. ¿Qué es el agua? ¿Es muy simple?

3. Generalidades del agua Su gran momento dipolar, le da propiedades sorprendentes, como su gran capacidad calorífica, tensión superficial y poder de disolución.

4. Las soluciones iónicas, producidas durante y después de la lluvia, en su paso sobre y a través del suelo.

5. Pero el agua es un material muy complejo:

6. Anomalía muy notable: la constante dieléctrica estática Aquí la comparamos con otros líquidos polares “bien comportados” Recordemos que cuanto mayor es la constante dieléctrica, menor es la rigidez dipolar. Pero la rigidez dipolar Debería ser mayor a menores temperaturas.

7. Algunas anomalías del agua Densidad Viscosidad Velocidad del sonido Cp Expansividad térmica Compresibilidad OBS: Existen por lo menos 40 anomalías. Ver la página de Martin Chaplin

8. Impurezas comunes en el agua cuando se emplea para alimentación de calderas (Powell, 1989).

9. ¿QUÉ ES UNA CELDA ALOTRÓPICA?

10. Tubo de latón Herméticamente cerrado

11. Efecto típico de las celdas alotrópicas CALDERA TUBOS DE HUMO PYMSA NAUCALPAN EDO. MEX.

13. SUSPENDER ADICIÓN DE AGENTES QUÍMICOS

14. D C B A PRESENTACIONESDE LA CELDA ALOTRÓPICA A.-CELDA PERSONAL 7 Cm. B.-CELDA FAMILIAR 15 Cm. C.-SEMINDUSTRIAL 45 Cm. D.-INDUSTRIAL 96 Cm. PATENTE USA 5,522,922 MADE IN MEXICO.

15. INSTALACIÓN DE LAS CELDAS EN EL TANQUE DE CONDENSADOS

16. LODOS ELIMINADOS AL DESAGUAR LA CALDERA

17. INCRUSTACIÓN REBLANDECIDA, LISTA PARA RETIRAR DEL EQUIPO

18. Motor de pasos Φ Sensor Celda Motor de pasos z Gaussmetro ¿Qué observamos primero? Que tiene un campo magnético superficial.

19. Mapeo del campo magnético superficial de la celda alotrópica

20. Espectros de DRX celda aterrizada Evolución de los espectros de DRX de los precipitados de los carbonato tratados con la celda aterrizada, depositados sobre sustrato de silicio.

21. XRD para la celda sin aterrizar Evolución de los espectros de DRX de los precipitados de los carbonatos tratados con celda sin aterrizar, depositados sobre sustrato de silicio.

22. La difracción de rayos x muestra: La influencia de la celda produce precipitados metaestables de aragonita de mezclas de aragonita, calcita y amorfo

23. Microscopía óptica de los precipitados Imágenes de microscopía óptica de los sedimentos originados de la solución no tratada (Testigo) y de la solución tratada alotrópicamente (Celda).

24. Microscopía SEM de los precipitados Tratada No tratada

25. John Tyndall, Irlanda (1820-1893).

26. EFECTO TYNDALL PARTICULA HAZ INCIDENTE l DISPERSION OBSERVACION: Si l >> tamaño de partícula Dispersión Luz blanca: violeta azul verde amarillo naranja rojo Las moléculas de la atmósfera dispersan los fotones azules y violetas. Por eso el cielo es azul.

28. Hemos observado una correlación entre el efecto Tyndall y la inhibición de la formación de sarro incrustante.

29. Vamos a ver cómo evoluciona el efecto Tyndall a medida que calentamos las soluciones.

30. Método de dispersión de luz por efecto Tyndall Montaje experimental del efecto Tyndall

31. EfectoTyndall

32. Evolución del efecto Tyndall, con un incremento gradual en la temperatura.

33. Testigo Celda

36. Calcita

41. Lock-In Lock-In Fotodetectores Divisor de haz Espejo Chopper Láser Medición del sobrepotencial de corrosión Arreglo experimental para medir el potencial y la corriente de corrosión de la celda

42. Movimiento de e- Electrodo De Calomel Pt Reducción de O2 Celda Oxidación de Zn Medición de la corrosión

43. Corriente y potencial de electrodo Evolución de la corriente superficial del testigo y la celda. Evolución de potencial superficial con respecto a un electrodo de calomel del testigo y la celda. Paso de iones a la solución!

44. El pH en la interfaz debe ser mayor Aceleración de la cinética de nucleación Compuestos metaestables: Aragonita y mezclas poco adherentes Crecimiento fuera de equilibrio Migración de iones de Zn y de Cu

45. ¿Qué es “alotropizar”? ALOTROPIZAR: SEMBRADO DE NÚCLEOS CRISTALINOS POCO ADHERENTES EN SOLUCIÓN. ORIGEN: PRESENCIA DE IONES DE Zn, Cu, Au, Ag, Ni.

46. V. Conclusiones • Las celdas alotrópicas son dispositivos capaces de disminuir la formación de sedimentos adherentes. • El campo magnético de la celda no es suficientemente intenso para inducir cambios cristalográficos, por lo que no es responsable del efecto. Además, las variaciones superficiales del campo magnético no provocan fluctuaciones suficientes para la precipitación inducida, como ha sido reportado en la literatura. • Dado que la celda no funciona cuando está aterrizada, el efecto debe asociarse a un fenómeno de migración iónica de la superficie metálica de las celdas, favorecido por el efecto galvánico. Se acelera la formación de los carbonatos, modificando la cinética de nucleación,  estructuras fuera del equilibrio termodinámico como la aragonita o mezcla de aragonita y calcita.

47. La evolución del efecto Tyndall, la granulometría y la caracterización dieléctrica de las soluciones por plasmones superficiales proporciona una imagen coherente de la formación de núcleos cristalinos. El cambio de la constante dieléctrica es producido justamente por la presencia de partículas cristalinas o policristalinas en solución, lo que provoca la presencia de un medio efectivo de por lo menos dos fases. • El cambio de habito cristalino inducido por la celda ha sido determinado por difracción de rayos X, por microscopía óptica y por SEM. La celda induce la formación de una mezcla de diferentes formas cristalográficas que compiten en la nucleación: la monodal y la heterogénea. La monodal que normalmente se deposita tenazmente en las paredes del recipiente en ausencia de la celda alotrópica y la heterogénea en presencia de ésta.

48. El hecho de que el nacimiento y crecimiento de las partículas cristalinas sea más rápido al estar expuesta la solución a la celda, que es un resultado que se obtuvo de las mediciones de efecto Tyndall, granulometría y reflexión totalmente atenuada, favorece la polimorficidad del hábito cristalino. La falta de adherencia se podría deber también al mayor tamaño de las partículas de carbonatos tratado, causado por el menor contacto entre sí, en contraste con las partículas del testigo, mas pequeñas y que se aglutinan entre sí y con las paredes del recipiente. El flóculo formado es parecido al producido por electrofloculación.

50. Date: Fri, 05 Aug 2005 10:35:46 +0100 From: Water Research <wr-eo@elsevier.com> To: cvlopez@fis.cinvestav.mx Subject: WR4110: Notice of manuscript number Dear Dr. Vazquez-Lopez, Your submission entitled "Calcium Carbonate Scale Inhibition using the "Allotropic Cell" Device" has been assigned the following manuscript number: WR4110. You will be able to check on the progress of your paper by logging on http://ees.elsevier.com/wr/ as Author. Thank you for submitting your work to this journal. Kind regards, Sheilagh Douma, Journal Editor Assistant Water Research