Calentadores abiertos de agua de alimentación.
Los calentadores de agua de alimentación abiertos son calentadores de contacto directo porque utilizan el calor del vapor para calentar agua a medida que se mezclan. Véase la Figura12.13 . El calentador abierto trabaja a baja presión, desde la atmosférica a 30 psig (2,1 kg/cm2) con el agua y el vapor a la misma presión. La unidad mostrada en la siguiente figura incluye un separador de vapor y aceite en la entrada. El agua gotea hacia abajo desde la entrada superior sobre unas bandejas que dividen los chorros de agua para operar una mejor mezcla con el vapor y mejorar así la transferencia térmica. El agua calentada pasa a través de un filtro de coque antes de entrar en la bomba de aspiración de la caldera.
El calentador de contacto directo tiene dos divisiones básicas, el calentador abierto normal y el calentador desaireador. El calentador abierto se diseñó originalmente para utilizar vapor de escape para el calentamiento del agua de alimentación y es esencialmente un calentador de baja presión. Está siempre situado en el lado de aspiración de la bomba de alimentación, y debe estar a una altura suficiente por encima de la aspiración de la bomba para evitar la formación de vapor. (Cuando el agua caliente está sometida a vacío, vaporiza instantáneamente («flasheado»). Así, una bomba que maneje agua caliente, debe tener su aspiración de alimentación bajo presión positiva, o no fluirá el agua a la bomba. Una bomba que aspira vapor se dañará.) La presión requerida (altura requerida) depende de la temperatura máxima del agua.
El principio del calentador abierto es pasar agua fría de alimentación desde la parte superior cayendo sobre una serie de bandejas metálicas. El vapor a baja presión entra entre estas bandejas, condensándose y mezclándose con el agua.
Además, otras funciones llevadas a cabo por el calentador abierto para elevar la temperatura del agua son:
Depósito de sólidos que causan dureza «temporal» en el agua.
Eliminación de una parte considerable del oxígeno libre al llevar el agua a
su punto de ebullición y ventear los gases a la atmósfera.
su punto de ebullición y ventear los gases a la atmósfera.
Paso 1 puede reducir la formación de incrustaciones en la caldera.
Paso 2 ayuda a reducir la corrosión y el picado, que son acelerados por el oxígeno libre.Calentador desaereador. El calentador desaereador (Fig. 12.13) es un desarrollo del calentador abierto y aumenta su función de eliminación del oxígeno al trabajar a temperaturas correspondientes a presiones por encima de la atmosférica. Aunque por esta razón no es más que un calentador «abierto» es, sin embargo, un calentador de contacto directo. Se usa con excelentes resultados en plantas de tamaño medio a grande donde hay disponible un volumen suficiente de vapor a baja presión (de 5 a 50 psi = de 0,35 a 3,5 kg/cm2) para el proceso de calefacción. El oxígeno y los gases incondensables son venteados con el vapor a través de una ventilación condensadora en la parte superior del calentador. Aquí, el vapor se condensa y el condensado retorna al sistema con el oxígeno y los otros gases incondensables venteados, por medio de la bomba de vacío, a la atmósfera.
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Los recientes incidentes de roturas de desaireadores en Estados Unidos, han dado como resultado una intensificación de la vigilancia y la necesidad del aumento de inspección de soldaduras de estos recipientes, y también evitar los cambios repentinos de presión en la tubería de conexión, lo que se da en el caso de los «viaje» * que se producen en los turbogeneradores. Normalmente, las líneas de extracción de una turbina de vapor suministran vapor a estos aparatos. Han existido accidentes de golpe de ariete cuando las válvulas o el calentador se cerraban. Se cerraban demasiado rápido durante la secuencia del «viaje». Otros incidentes implicaron roturas por fatiga debida a corrosión en zonas de soldadura.
El Instituto de Intercambio Térmico (Heat Echange Institute), 1300 Summer Ave., Cleveland, OH 44115, Estados Unidos, ha revisado sus normas sobre calentadores desaireadores, que ahora incluyen lo siguiente sobre los diseños de calentadores:
- Aumentar la tolerancia por corrosión de 1/16" a 1/8".
- Prohibir el uso del acero al carbono SA-585 en construcciones nuevas.
- Exigir un acabado fino de las soldaduras interiores para evitar concentración de tensiones y la formación de picaduras por corrosión.
- Exigir la eliminación de tensiones residuales de las soldaduras de los depósitos de almacenaje para eliminar tensiones residuales de las soldaduras.
- Exigir examen total por rayos X de toda envolvente o calderín y de las soldaduras de sus fondos.
- Exigir inspección húmeda, fluorescente y de partículas magnéticas de las soldaduras de las toberas a la envolvente o calderín.
- La reinspección de antiguos de desaireadores ha intensificado el uso de la inspección húmeda, fluorescente y de partículas magnéticas de todas las uniones soldadas interiores, más las conexiones de toberas para suplantar toda inspección visual interior. También se recomienda que las pruebas (NDE)* sean llevadas a cabo por personal cualificado de acuerdo con la normativa SNT-TC-1. Cualquier reparación de grietas deberá ser aprobada por un inspector cualificado por el Código. Las inspecciones se han de realizar con mayor frecuencia ya que los accidentes por fallos debidos a roturas reciben mayor atención en la industria.
Los intervalos recomendados son:
Un año después de la instalación de nuevas unidades.
Las unidades con grietas reparadas: un año o menos después de la reparación.
Evaporadores. El evaporador mostrado en la Figura es del tipo en los que el agua bruta (con impurezas) es calentada y evaporada. Este vapor se condensa en agua pura para alimentación de caldera. El condensado es a menudo rico en oxígeno, por lo que es necesario incluir en la instalación un calentador desaireador para eliminación del oxígeno.
El evaporador consiste en un depósito que se alimenta de agua bruta para mantener un nivel constante. El haz tubular a través del cual pasa el vapor de 10 a 150 psi (0,7 a 10.5 kg/cm2) está sumergido en el agua. El condensado formado en el haz tubular es conducido de nuevo al sistema de agua de alimentación. El vapor o agua evaporada proveniente del agua bruta pasa a través un condensador evaporador donde el vapor se condensa para usarlo como agua de aportación en el suministro de agua a caldera.
La mayor parte de las impurezas que forman incrustaciones se quedan en el agua de la virola evaporadora. A medida que la concentración del agua bruta crece, debería ser reducida purgando el evaporador y rellenándolo.
Con un determinado número de unidades, los evaporadores pueden instalarse en serie (efecto múltiple). Normalmente, cuatro efectos en serie (efecto cuádruple) son suficientes para producir agua pura de un agua bruta, que ya es posible utilizar e incluso ser productiva con la máxima eficiencia práctica.
El suministro de vapor para los evaporadores normalmente se extrae de las turbinas de vapor. El evaporador es más práctico en plantas medianas y grandes utilizando un pequeño porcentaje de aportación.
«viajes» *=arrastres de agua, baja temperatura de vapor.
(NDE) *=tintes penetrantes.
