¿Qué es un calentador desaerador y cómo funciona?

Un calentador desaerador, también conocido como desaerador, es un dispositivo que elimina los gases disueltos, principalmente oxígeno y dióxido de carbono, del agua de alimentación de la caldera. Los gases disueltos pueden causar corrosión y daños a la caldera y sus componentes, así como reducir la eficiencia del ciclo de vapor. Por lo tanto, los calentadores desaeradores son esenciales para el tratamiento y protección del agua de la caldera.

Los calentadores desaeradores se pueden clasificar en dos tipos: tipo bandeja y tipo rociador. Ambos tipos utilizan vapor para calentar el agua de alimentación y eliminar los gases disueltos. El vapor también actúa como fuente de químicos captadores de oxígeno, como el hidracina o el sulfito de sodio, que reaccionan con los rastros restantes de oxígeno en el agua de alimentación.

Calentador Desaerador Tipo Bandeja

Un calentador desaerador tipo bandeja consiste en un recipiente cilíndrico vertical con una serie de bandejas perforadas en su interior. El agua de alimentación entra por la parte superior y se rocía sobre las bandejas, creando una película fina de agua que fluye hacia abajo. El vapor entra por la parte inferior y asciende a través de las bandejas, calentando el agua y eliminando los gases disueltos. El agua desaerada se recoge en la parte inferior del recipiente y se bombea a la caldera. Los gases venteados escapan por la parte superior del recipiente.

Las ventajas de un calentador desaerador tipo bandeja son:

• Puede manejar una amplia gama de caudales y temperaturas de agua de alimentación.

• Puede lograr niveles muy bajos de oxígeno disuelto (menos de 5 ppb) y dióxido de carbono (menos de 1 ppm).

• Tiene una gran capacidad de almacenamiento de agua de alimentación, lo que ayuda a mantener constante la presión y temperatura en la caldera.

Las desventajas de un calentador desaerador tipo bandeja son:

• Requiere una gran cantidad de vapor para la desaeración, lo que reduce la eficiencia térmica del ciclo.

• Tiene un alto costo de capital y de mantenimiento debido a la complejidad y tamaño del recipiente y las bandejas.

• Es susceptible a la formación de incrustaciones y obstrucciones en las bandejas, lo que reduce la transferencia de calor y la eficiencia de la desaeración.

Calentador Desaerador Tipo Rociador

Un calentador desaerador tipo rociador consiste en un recipiente cilíndrico horizontal con un rociador en su interior. El agua de alimentación entra por un extremo y se rocía en un flujo de vapor que entra por el otro extremo. El vapor calienta el agua y elimina los gases disueltos. El agua desaerada se recoge en la parte inferior del recipiente y se bombea a la caldera. Los gases venteados escapan por la parte superior del recipiente.

Las ventajas de un calentador desaerador tipo rociador son:

• Requiere menos vapor para la desaeración que un calentador desaerador tipo bandeja, lo que mejora la eficiencia térmica del ciclo.

• Tiene un menor costo de capital y de mantenimiento que un calentador desaerador tipo bandeja debido a la simplicidad y compacidad del recipiente y el rociador.

• Es menos propenso a la formación de incrustaciones y obstrucciones que un calentador desaerador tipo bandeja debido a la alta velocidad y turbulencia del agua y el vapor.

Las desventajas de un calentador desaerador tipo rociador son:

• No puede manejar caudales y temperaturas de agua de alimentación muy altas o muy bajas sin afectar la eficiencia de la desaeración.

• No puede lograr niveles tan bajos de oxígeno disuelto (alrededor de 10 ppb) y dióxido de carbono (alrededor de 5 ppm) como un calentador desaerador tipo bandeja.

• Tiene una menor capacidad de almacenamiento de agua de alimentación que un calentador desaerador tipo bandeja, lo que lo hace más sensible a las fluctuaciones de presión y temperatura en la caldera.

Factores que Afectan la Eficiencia de la Desaeración

La eficiencia de la desaeración depende de varios factores, tales como:

• La temperatura y presión del agua de alimentación y del vapor. Una temperatura más alta y una presión más baja aumentan la solubilidad de los gases en el agua, lo que dificulta su eliminación. Por lo tanto, es importante mantener una diferencia óptima de temperatura entre el agua de alimentación y el vapor (generalmente alrededor de 5°C) y una presión óptima en el calentador desaerador (generalmente alrededor de 0.2 bar) y una diferencia óptima de temperatura entre el agua de alimentación y el vapor (generalmente alrededor de 5°C).

• La cantidad y calidad de vapor utilizado para la desaeración. El vapor debe ser saturado y libre de gases no condensables. La tasa de flujo de vapor debe ser suficiente para proporcionar el calor y la transferencia de masa necesarios para la desaeración. La tasa de flujo de vapor también debe regularse para mantener una presión constante en el calentador desaerador.

• El diseño y operación del calentador desaerador. El calentador desaerador debe tener suficiente área de superficie y tiempo de contacto para que el agua de alimentación y el vapor interactúen. El agua de alimentación debe rociarse o distribuirse uniformemente sobre las bandejas o rociadores para crear una película fina de agua. El calentador desaerador también debe tener un condensador de venteo para recuperar el calor y el agua de los gases venteados.

Beneficios de los Calentadores Desaeradores

Los calentadores desaeradores proporcionan varios beneficios para los sistemas de calderas, tales como:

• Previenen la corrosión y la pitting de los tubos, tambores y otros componentes de la caldera al eliminar el oxígeno y el dióxido de carbono disueltos del agua de alimentación.

• Reducen el consumo y coste de los químicos captadores de oxígeno al minimizar el oxígeno residual en el agua de alimentación.

• Mejoran la eficiencia térmica de la caldera al precalentar el agua de alimentación hasta casi la temperatura de saturación, reduciendo la pérdida de calor y el consumo de combustible.

• Aumentan la confiabilidad y disponibilidad de la caldera al reducir el riesgo de fallos y tiempos de inactividad debido a la corrosión y la formación de incrustaciones.

Conclusión

Los calentadores desaeradores son dispositivos vitales para el tratamiento y protección del agua de la caldera. Eliminan los gases disueltos del agua de alimentación utilizando vapor como agente de calefacción y purga. Se pueden clasificar en tipo bandeja y tipo rociador, según su diseño y configuración. Funcionan basándose en los principios de la Ley de Henry, la Ley de Dalton y la transferencia de masa y calor. Requieren condiciones óptimas de temperatura, presión y tasa de flujo de vapor para lograr una alta eficiencia de desaeración. Proporcionan varios beneficios para los sistemas de calderas, como prevenir la corrosión, reducir el consumo de químicos, mejorar la eficiencia térmica y aumentar la confiabilidad.

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