¿Cómo previene un intercambiador de calor de PTFE la contaminación biológica de algas en el calentamiento de agua de acuicultura al aire libre-?
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El desafío de las incrustaciones de algas
Las instalaciones de acuicultura-criaderos de peces, granjas de camarones y sistemas de recirculación de acuicultura-calientan el agua para mantener temperaturas óptimas de crecimiento. El agua es rica en nutrientes-y contiene materia orgánica disuelta, nitratos y fosfatos de desechos de peces y alimentos no consumidos. En los tanques y canalizaciones al aire libre-el agua está expuesta a la luz solar. La combinación de agua tibia, nutrientes y luz crea las condiciones ideales para el crecimiento de algas.
Los intercambiadores de calor en este entorno quedan colonizados por algas y biopelículas en cuestión de semanas. La capa de algas aísla los tubos, reduciendo la transferencia de calor. La biopelícula crea una superficie pegajosa que atrapa desechos orgánicos adicionales. La contaminación progresa hasta que es necesario limpiar el intercambiador o la capacidad de calefacción cae por debajo del nivel requerido.
Los intercambiadores de calor metálicos son particularmente vulnerables. La superficie de óxido metálico proporciona un sustrato excelente para la fijación de algas. La rugosidad de la superficie ofrece puntos de anclaje. Los iones metálicos liberados por la corrosión proporcionan micronutrientes que estimulan el crecimiento de algas.
El PTFE resiste la unión de algas gracias a su baja energía superficial y su inercia química. Las algas no pueden adherirse firmemente a la superficie resbaladiza y no-polar. La biopelícula que se forma se adhiere débilmente y se elimina fácilmente.
El mecanismo de fijación de las algas
La colonización de algas comienza con la formación de una película acondicionadora-una capa de moléculas orgánicas disueltas que se adsorbe en cualquier superficie sumergida en cuestión de minutos. En superficies metálicas, la película acondicionadora forma una fuerte unión mediante interacciones electrostáticas y químicas con la superficie de óxido metálico. En PTFE, la película acondicionadora se absorbe débilmente y se puede eliminar mediante un flujo suave o un paño suave.
Una vez que se establece la película acondicionadora, las esporas de algas se depositan en la superficie. Las esporas se adhieren a través de mucílago adhesivo-una secreción de polisacárido que se adhiere a la superficie acondicionada. En los metales, el mucílago se adhiere fuertemente. En PTFE, el mucílago se extiende mal sobre la superficie hidrófoba. La adherencia es débil. El flujo de agua desaloja las esporas antes de que puedan establecer una unión permanente.
| Parámetro de bioincrustación | Acero inoxidable | Titanio | PTFE |
|---|---|---|---|
| Adhesión de la película acondicionadora | Fuerte | Moderado | Muy débil |
| Adhesión de esporas de algas | Firme en cuestión de horas | Firme en unos días | Débil; a menudo desalojado por el flujo |
| Desarrollo de biopelículas | Rápido (días a semanas) | Moderado | Lento (meses) |
| Resistencia a las incrustaciones (relativa) | 1,0 (línea de base) | 0.6-0.8 | 0.1-0.2 |
| Método de limpieza | Lavado mecánico, biocida | Mecánico, biocida | Enjuague con agua, limpieza ligera |
| Frecuencia de limpieza | Mensual | Bi-mensual | 6-12 meses |
El factor de exposición a la luz solar
El intercambiador de calor está expuesto a la luz solar directa en tanques de acuicultura al aire libre-. La luz del sol proporciona energía para la fotosíntesis, lo que acelera el desarrollo de algas en cada superficie que las algas puedan colonizar. El intercambiador de calor metálico, opacado por su capa de óxido y cualquier producto de corrosión, recoge la luz solar y proporciona una superficie cálida y brillante-para que crezcan las algas.
El PTFE es de color blanco y tiene una naturaleza reflectante. La superficie absorbe una gran parte de la luz solar entrante, lo que da como resultado una reducción del calentamiento local en la superficie del tubo. La superficie brillante también ofrece condiciones menos adecuadas para los organismos fotosintéticos que una superficie metálica oscura.
Beneficio económico y operativo
La tasa reducida de bioincrustación extiende el período de limpieza de mensual a una vez al año o más. Se reducen los trabajos de mantenimiento de limpieza manual. Los biocidas químicos, que deben ser compatibles con las leyes sobre peces y calidad del agua, pueden reducirse o eliminarse. La transferencia de calor es estable, manteniendo la temperatura del agua en el rango óptimo para el crecimiento de los peces.
La eliminación de la corrosión del metal también elimina una fuente de contaminación por iones metálicos en el agua de acuicultura. Algunos metales, como el cobre y el zinc, son peligrosos para los peces en pequeñas cantidades. Este riesgo se evita mediante un-intercambiador de calor de PTFE no corrosivo.
Resumen:
Los intercambiadores de calor de PTFE son resistentes a la bioincrustación de algas en aplicaciones de calentamiento de agua para acuicultura debido a su baja energía superficial que impide que las algas se adhieran firmemente, su inercia química que no estimula el desarrollo de algas a partir de iones metálicos y su superficie blanca reflectante que minimiza el calentamiento solar. Los intervalos de limpieza se pueden establecer de mensual a anual. Esto evita la contaminación del agua por iones metálicos. La transmisión constante de calor mantiene la temperatura estable del agua necesaria para una salud y un crecimiento óptimos de los peces.
Se proporcionará ayuda de ingeniería para la especificación del intercambiador de calor de PTFE para acuicultura luego de la presentación de la química del agua, la carga de fertilizantes, la exposición solar, la temperatura necesaria del agua y el historial actual de incrustaciones.
