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CONTENIDO INFORMATIVO
DESAIREADORES EN CALDERAS..........................................................................1
AGUA DE ALIMENTACIÓN DE PLANTAS DE ENERGIA/CALDERAS.........................3
TRATAMIENTO DE AGUA PARA UNA PLANTA TÉRMICA MEDIANTE.......................5
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN DESGASIFICADOR......................................5
ALTERNATIVAS PARA DESAIREAR EL AGUA.........................................................8
-Desaireación por Vacío...................................................................................8
-Desaireación Térmica...................................................................................11
-Desaireador de Bandejas o Tray Type..........................................................12
-Desgasificador a presión..............................................................................13
AGUA DE ALIMENTACIÓN DE CALDERA.............................................................16
CONCLUSIÓN.....................................................................................................18
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................19
DESAIREADORES EN CALDERAS
Se conocen como desaireadores (desgasificadores) aquellos dispositivos
mecánicos empleados para liberar los gases contenidos en el agua de
alimentación (aire, oxígeno, anhídrido carbónico y otros gases).
La necesidad de eliminar el oxígeno y dióxido de carbono del agua de
alimentación utilizada en calderas, tiene por objetivo prevenir daños por
corrosión en el lado agua de estos equipos.
La presencia de oxigeno disuelto en el agua causa daños por corrosión
localizada, también conocidos como pitting.
En el caso de dióxido de carbono, su disolución en agua provocará bajos
niveles de pH y la producción del corrosivo ácido carbónico.
Su funcionamiento consiste en dividir el agua de alimentación en finas
gotitas, calentándolas a continuación para transformarlas en vapor
dentro del desaireador, y separar el aire, anhídrido carbónico y otros
gases del vapor a medida que este se va condensando. En los
desaireadores el fluido calorífico acostumbra a ser el vapor, a presiones
comprendidas entre valores altos hasta otros inferiores a la presión
atmosférica.
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Un calentador de agua de alimentación del tipo abierto o de contacto
directo puede desempeñar la función de desaireador con tal que el agua
se caliente a una temperatura suficientemente alta para que se
desprendan los gases contenidos en ella, los cuales se hacen salir por el
purgador del calentador.
Los desaireadores más modernos son calentadores de agua de
alimentación del tipo de contacto directo. Estos aparatos pueden
construirse para producir agua con contenidos muy bajos de oxígeno y
otros gases.
La distinción entre un desaireador propiamente tal y un calentador de
agua de alimentación del tipo de contacto directo, que actúe de
desaireador, esta en el bajo contenido de oxígeno del agua producido
por este ultimo.
Los equipos desaireadores del agua de alimentación de las centrales
térmicas pueden ser del tipo de bandeja (artesa) y del tipo de
atomización. Algunas veces se desgasifican aguas muy corrosivas
sometiéndolas en frío a presiones absolutas muy bajas.
Para el servicio de agua caliente de los edificios la desgasificación puede
llevarse a cabo por calentamiento sin que el agua y el vapor entren en
contacto.
El desgasificador tiene 3 funciones principales en una caldera:
1. Extraer el oxígeno disuelto: no está demás hacer un análisis del
daño que provoca instalaciones que trabajan con el vital elemento
(agua).
2. Calentar el agua de alimentación: el agua de alimentación es
calentada, para que al entrar a la caldera no sea necesaria tanta
energía para llegar a una temperatura de utilización.
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3. Almacenar agua de alimentación: la palabra lo indica, el
desaireador es un estanque que está a continuación del estanque
cisterna.
AGUA DE ALIMENTACIÓN DE PLANTAS DE ENERGIA/CALDERAS
Controlar los niveles de gas en los sistemas de agua de alimentación de
plantas de energía y calderas es fundamental para el funcionamiento de
la planta. Es importante extraer tanto el CO2 como el O2 del agua. Ambos
gases son corrosivos y pueden tener un impacto negativo en el
rendimiento de la caldera, corroyendo los metales que toman contacto
con el agua de alimentación de la caldera. Históricamente, la inyección
de sustancias químicas, las torres de vacío y los desaireadores se
utilizan para extraer el oxígeno y el dióxido de carbono del agua de
alimentación de la caldera.
La inyección de sustancias químicas, utilizada con frecuencia en el
mantenimiento de calderas, genera un exceso de depósitos en las
superficies de metal. También es necesario manipular las sustancias
químicas, lo que constituye un riesgo potencial para la salud de los
empleados. A medida que se acumulan los depósitos de sustancias
químicas en las superficies de la caldera, ésta debe detenerse y
limpiarse en un proceso conocido como purga. La frecuencia de los
períodos de purga aumenta si se inyectan sustancias químicas al agua
de alimentación. A medida que aumentan las purgas, también lo hacen
los costos operativos debido a que ellas generan una pérdida de agua y
de calor en el sistema que se debe restablecer una vez completa la
purga.
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TRATAMIENTO DE AGUA PARA UNA PLANTA TÉRMICA MEDIANTE
DESGASIFICADOR
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En la figura de arriba se muestran los equipos que intervienen en el
tratamiento de agua de una planta térmica. En ella se pueden observar
ablandadores, bombas dosificadoras y un desgasificador con su
respectiva estanque de almacenamiento de agua.
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN DESGASIFICADOR
1. Torre de desgasificación.
2. Estanque de agua de alimentación.
3. Manómetro.
4. Termómetro bimetálico.
5. Nivel de agua.
6. Válvula venteo.
7. Válvula drenaje estanque de agua alimentación.
8. Válvula retención línea retorno de condensado.
9. Válvula retención línea agua de reposición.
10. Válvula rompedora de vacío.
11. Trampa de vapor de flotador para el rebalse.
12. Válvula reductora de presión de vapor.
13. Filtro línea vapor.
14. Válvula de paso línea vapor.
15. Válvula de seguridad.
16. Válvula de paso línea vapor.
17. Válvula de retención línea vapor.
18. Control de nivel.
19. Botella control de nivel.
20. Válvulas de paso control de nivel.
21. Controlador de nivel.
22. Válvula solenoide.
23. Filtro línea agua de reposición.
24. Válvulas de paso línea agua de reposición.
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25. Válvula termostática (control temperatura agua estanque
almacenamiento).
26. Filtro línea vapor (calentamiento agua estanque
almacenamiento).
27. Válvula de paso línea vapor (calentamiento agua estanque
almacenamiento).
28. Válvula de retención línea vapor.
La torre de los desgasificadores está compuesta por bandejas y/o
boquillas en las que se aumenta la superficie del agua alimentada,
formando cascadas o atomizándola para favorecer la liberación de los
gases disueltos.
El agua que desciende por la torre es calentada hasta la temperatura de
ebullición por vapor alimentado en contraflujo. La cantidad de vapor
alimentada a la base del desgasificador es controlada por una válvula
reductora de presión, encargada de mantener la presión de ebullición
del agua.
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También existe una válvula termostática que controla la cantidad de
vapor alimentada al estanque de almacenamiento para mantener el
agua a la temperatura de ebullición.
Los gases descargados por el agua son eliminados a través del venteo
existente en la parte superior de la torre.
ALTERNATIVAS PARA DESAIREAR EL AGUA
Las alternativas existentes para eliminar el O2 y CO2 del agua son
básicamente las siguientes tres: desaireación por vacío, térmica y
química, siendo las últimas dos las utilizadas con mayor frecuencia.
-Desaireación por Vacío
Este tipo de desaireación no es utilizado con mucha frecuencia, siendo
los más frecuentes la desaireación térmica, la química o una
combinación de éstas.
En este caso se logra la desaireación al llevar al agua a su punto de
saturación mediante la aplicación de vacío.
El agua es alimentada a estos equipos mediante boquillas, que la
atomizan en finas gotas, previo al ingreso a torres empaquetadas, para
aumentar la superficie del líquido desde la que se puedan desprender
los gases disueltos.
Los gases desprendidos del agua y vapor de agua son eliminados por el
vacío mantenido por eyectores con vapor o bombas de vacío, según sea
el tamaño del sistema.
La desaireación por vacío es menos eficiente que la presurizada o
térmica, llegando a alcanzar niveles de O2 de 0.25 a 0.50 cm3/l o 330 a
650 ppb.
Un desgasificador a vacío típico puede verse en la figura siguiente.
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Estos constan, basicamente, de un recipiente cerrado, donde un relleno
(1), sostenido por una parrilla y por encima de la cual una serie de
pulverizadores (2) dispersan el agua, actúa como medio de intercambio
líquido-vapor.
En este relleno se asegura el máximo contacto agua-vapor, favorecido, a
su vez, por la dispersión que se logra en los pulverizadores.
Un eyector de vapor (3), o en algunos casos simplemente una bomba de
vacío, mantienen el equipo a la presión correspondiente a la
temperatura de ebullición del agua o muy próxima a ésta.
El equipo debería funcionar a una presión total igual a la presión de
vapor del agua más la suma de las presiones parciales de los gases que
se están desprendiendo.
El eyector debe permitir que evacuen al exterior los incondensables que
se están separando del agua más el vapor en equilibrio a esa presión.
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Sin embargo, se inyecta vapor de agua a través de la cañería (4)
ubicada debajo de la parrilla, para trabajar a mayor temperatura, lo que
permite que el vacío no sea tan alto, y a su vez favorecer el
desprendimiento de los incondensables.
El ingreso de vapor se regula a través de una válvula, por la medida de
la temperatura del equipo.
A su vez, un control de nivel es el que regula el ingreso de agua a los
pulverizadores.
En el esquema estos controles pueden apreciarse a la derecha y a la
izquierda del equipo, respectivamente.
-Desaireación Térmica
La desaireación se basa en los siguientes dos principios científicos:
1. El primer principio puede ser descrito por la Ley de Henry, que
afirma que la solubilidad de un gas en una solución disminuye,
cuando la presión parcial sobre la solución disminuye.
2. El segundo principio científico, que gobierna la desaireación, es la
relación existente entre solubilidad y temperatura. Dicho de
manera sencilla, la solubilidad de un gas en una solución
disminuye a medida que la temperatura de la solución aumenta y
alcanza la temperatura de saturación.
Un desaireador térmico utiliza ambos principios, para eliminar O2, CO2 y
otros gases no condensables del agua de alimentación de calderas.
El agua de alimentación es calentada hasta el punto de saturación, a
través de la inyección de vapor y el aumento de la superficie del líquido,
para facilitar la liberación de los gases disueltos y su posterior
eliminación a través de un venteo.
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La aplicación de estos principios permite reducir los niveles de O2
disuelto por debajo de 0.05 cm3/L o 5 ppb.
Existen básicamente dos tipos de desaireadores térmicos, que emplean
estos principios: los de bandejas (tray type) y los spray (spray type).
-Desaireador de Bandejas o Tray Type
Este tipo de deasireadores eliminan los gases disueltos en el agua,
cuando ésta cae por distintos niveles de bandejas para aumentar su
superficie, mientras es calentada hasta el punto de saturación por vapor
alimentado en contraflujo (ver figura siguiente).
El agua desaireada cae luego al estanque de almacenamiento, donde el
flujo de vapor ascendente previene su re-contaminación.
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-Desgasificador a presión
Un modelo desgasificador a presión puede apreciarse en la figura
siguiente.
Este equipo consta de un Domo o Torre de Desaireación (2), unido a un
Tanque Desaireador o Tanque de Almacenamiento (12).
El proceso se efectúa practicamente en dos etapas:
a) intercambio líquido-gas en el domo o torre desaireadora, entre
el agua que ingresa a contracorriente con el vapor que abandona el
tanque de almacenamiento
b) barboteo del vapor que ingresa al tanque de almacenamiento
en el agua almacenada en éste.
El agua ingresa a la torre a través de pulverizadores (4) y se encuentra,
a contracorriente, con el vapor que abandona el tanque de
almacenamiento, luego de recorrer los platos o relleno de la torre (3).
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En este sector estamos practicamente a la temperatura de ebullición del
agua, en equilibrio a la presión de trabajo del equipo.
Se logra el máximo contacto agua-vapor a la temperatura más alta
posible, para las condiciones de trabajo del equipo.
El máximo contacto se logra por la acción combinada de los
pulverizadores y el relleno o platos.
El último plato (8) está perforado de tal manera que el agua que
abandona la torre entre al tanque de almacenamiento con un máximo
contacto con el vapor que está ingresando.
En este momento ya se ha logrado más del 95 % de desaireación; el
resto se logrará en el barboteo de vapor en el agua almacenada en el
tanque.
La salida del agua hacia el resto del proceso (generalmente alimentación
al generador de vapor) se hace a través de la salida (11), en el extremo
opuesto del ingreso, para evitar toda posibilidad de cortocircuitos.
Los incondensables (O2, N2 , CO2) ingresan junto a posibles restos de
vapor a la cabeza del domo (5) donde precalientan el agua que va a ser
pulverizada en (4).
En este punto los restos de vapor que pudieran escapar son
condensados y devueltos como agua líquida al equipo, lográndose la
máxima economía desde el punto de vista del uso del vapor.
Los incondensables salen por un pequeño orificio en la cañería (7).
Este orificio debe ser tal que permita la salida de los gases, pero
mantenga la presión interna del equipo.
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Un equipo funcionando correctamente puede ser controlado cuando se
siente que el equipo "sopla" por ese orificio y no se aprecia escape de
vapor.
El ingreso de agua está dado por el instrumento que controla el nivel del
tanque de almacenamiento que comanda la válvula de alimentación (6).
Este instrumento de nivel es el que puede fallar y provocar la
"inundación" de la torre disminuyendo notoriamente la eficiencia del
equipo.
La presión interna del equipo se controla con el ingreso de vapor en la
válvula (9).
Puede darse el caso de que por una parada brusca haya una
condensación repentina de todo el vapor en el equipo, lo que provocaría
un súbito vacío.
En este caso actuaría el sistema de seguridad (10) al romperse una
membrana.
En el caso de un aumento brusco de presión, salta el sello de agua del
sifón (1), que a su vez, y en función de su altura de agua, es el que
regula la presión interna en el equipo.
Este tipo de desaireador permite reducir el contenido de O2 en el agua
de alimentación de una caldera a 7 ppb.
AGUA DE ALIMENTACIÓN DE CALDERA
Sobre la base de las recomendaciones de la Norma Británica BS – 2486,
la ABMA (American Boiler Manufacturing Association) y el TÜV, se han
preparado las siguientes tablas que muestran los requerimientos que
deberá satisfacer el agua de alimentación y el agua de una caldera para
prevenir incrustaciones y corrosión en calderas de baja presión (hasta
10 bar).
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CONCLUSIÓN
Se puede concluir que los desaireadores es uno de los métodos de
eliminación para el oxígeno y dióxido de carbono del agua ocupada
para las calderas dentro de los cuales existen varios tipos de
desaireadores.
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Los desaireadores también pueden estar compuestos por calentadores
los cuales aparte de extraer tanto el CO2 como el O2 del agua, usan el
vapor para calentar el agua que va hacia las calderas, esto con el simple
hecho de que el agua llegue un poco caliente a la caldera para ahorrar el
trabajo de elevar la temperatura del agua hasta la evaporación y así
ahorrar el costes en el combustible.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.liqui-cel.com.mx/industries/power-boiler-feed-water.cfm
http://nelsoncobba.blogspot.com/2009/01/desaireadores-en-calderas.html
http://www.descargar-taringa.com/posts/info/142143/desaireador-para-calderas.html
http://desaireador.blogspot.com/
http://avibert.blogspot.com/2011/01/desaireacion-termica-vs-quimica-parte-i.html
http://avibert.blogspot.com/2010/04/agua-de-alimentacion-y-de-caldera.html
http://avibert.blogspot.com/2010/04/equipos-tratamiento-de-agua-de-calderas.html
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http://es.wikipedia.org/wiki/Desgasificador
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