1. Resistencia a la corrosión
Boquillas FGDOperan en entornos altamente corrosivos que contienen óxidos de azufre, cloruros y otras sustancias químicas agresivas. La cerámica de carburo de silicio (SiC) demuestra una excepcional resistencia a la corrosión, con una pérdida de masa inferior al 0,1 % en soluciones con pH de 1 a 14 (según la norma ASTM C863). En comparación con el acero inoxidable (PREN 18-25) y las aleaciones de níquel (PREN 30-40), el SiC mantiene la integridad estructural sin picaduras ni agrietamiento por corrosión bajo tensión, incluso en ácidos concentrados a temperaturas elevadas.
2. Estabilidad a altas temperaturas
Las temperaturas de funcionamiento en los sistemas de desulfuración de gases de combustión húmedos suelen oscilar entre 60 y 80 °C, con picos que superan los 120 °C. La cerámica de SiC conserva el 85 % de su resistencia a temperatura ambiente a 1400 °C, superando a la cerámica de alúmina (que pierde un 50 % de resistencia a 1000 °C) y a los aceros termorresistentes. Su conductividad térmica (120 W/m·K) permite una disipación térmica eficiente, previniendo la acumulación de tensión térmica.
3. Resistencia al desgaste
Con una dureza Vickers de 28 GPa y una tenacidad a la fractura de 4,6 MPa·m¹/², el SiC presenta una resistencia superior a la erosión por partículas de cenizas volantes (Mohs 5-7). Las pruebas de campo demuestran que las boquillas de SiC mantienen un desgaste inferior al 5 % tras 20 000 horas de servicio, en comparación con el 30-40 % de desgaste de las boquillas de alúmina y la falla completa de los metales recubiertos con polímero en 8000 horas.
4. Características del flujo
La superficie no humectante del SiC ligado por reacción (ángulo de contacto >100°) permite una dispersión precisa de la suspensión con valores de CV <5 %. Su superficie ultralisa (Ra 0,2-0,4 μm) reduce la caída de presión entre un 15 % y un 20 % en comparación con las boquillas metálicas, manteniendo al mismo tiempo coeficientes de descarga estables (±1 %) durante el funcionamiento a largo plazo.
5. Simplicidad de mantenimiento
La inercia química del SiC permite utilizar métodos de limpieza agresivos, entre ellos:
- Chorro de agua a alta presión (hasta 250 bar)
- Limpieza ultrasónica con soluciones alcalinas
- Esterilización por vapor a 150°C
Sin riesgo de degradación superficial común en boquillas metálicas revestidas o revestidas de polímero.
6. Economía del ciclo de vida
Si bien el costo inicial de las boquillas de SiC es entre 2 y 3 veces mayor que el del acero inoxidable 316L estándar, su vida útil de 8 a 10 años (en comparación con los 2 a 3 años de las boquillas de metal) reduce la frecuencia de reemplazo en un 70 %. El costo total de propiedad muestra un ahorro de entre el 40 % y el 60 % en períodos de 10 años, sin tiempo de inactividad para reparaciones in situ.
7. Compatibilidad ambiental
El SiC demuestra un rendimiento incomparable en condiciones extremas:
- Resistencia a la niebla salina: 0 % de cambio de masa después de 5000 horas de prueba ASTM B117
- Operación en punto de rocío ácido: Soporta vapores de H2SO4 a 160 °C
- Resistencia al choque térmico: sobrevive a ciclos de enfriamiento de 1000 °C → 25 °C
8. Propiedades antical
La estructura atómica covalente del SiC crea una superficie no reactiva con tasas de incrustación un 80 % inferiores a las de las alternativas metálicas. Estudios cristalográficos revelan que los depósitos de calcita y yeso forman enlaces más débiles (adhesión <1 MPa) en el SiC que en los metales, lo que facilita su eliminación mecánica.
Conclusión técnica
La cerámica de carburo de silicio surge como la opción de material óptima para las boquillas FGD a través de una evaluación integral del rendimiento:
- Vida útil 10 veces mayor que las alternativas metálicas
- Reducción del 92% en mantenimientos no planificados
- Mejora del 35% en la eficiencia de eliminación de SO2 mediante patrones de pulverización consistentes
- Cumplimiento total con los estándares de emisiones EPA 40 CFR Parte 63
Gracias a técnicas de fabricación avanzadas como la sinterización en fase líquida y el recubrimiento CVD, las boquillas de SiC de nueva generación logran acabados superficiales submicrónicos y geometrías complejas que antes eran inalcanzables en cerámica. Esta evolución tecnológica posiciona al carburo de silicio como el material predilecto para los sistemas de depuración de gases de combustión de nueva generación.
Hora de publicación: 20 de marzo de 2025