INGENIERÍA MECÁNICA SISTEMAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA
UNIDAD 2
SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO ENFRIAMI ENTO Y TRAT TRATAMIENTO DE AGUA PARA ALIMENTACIÓN
MTRO. CESAR ALEJANDRO MARTINEZ AGUILAR.
ALUMNO:
HECTOR GABRIEL GABRIE L ORTIZ ORTIZ MEDEL N.C
OCTA!O OCTA!O SEMESTRE SEME STRE
1
13CS003
GRUPO GRUP O "A#
ÍNDICE INTRODUCCIÓN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.................... ............................... ..................... ..................... ................................$ .....................$ Definición..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................ ......$ $ El agua para sistemas e enfriamient! "clasificación # e$uip!s%.....................$ Sistemas e enfriamient!..................... ................................ ..................... ..................... ..................... .........................$ ...............$ Clasificación.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ............................................ ................................. DEFINICIÓN& C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'OS CONDENSADORES) .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................... ............... % C!nensa!res e aire)..................... ............................... ..................... ...................... ...................................... ........................... & C!nensa!res e aire est*tic!s)..................... ................................ ...................... ..................... .......................& .............& C!nensa!res e aire in*mic!s)..................... ................................ ..................... ..................... ......................' ...........' C!nensa!res e agua)............................................................................10 C!nensa!res e inmersión)..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ................ ......11 11 C!nensa!res e !+le tu+!....................................................................12 C!nensa!res multitu+ulares).................... ............................... ..................... ..................... ..................... ............... .....13 13 C!nensa!res e,ap!rati,!s).................... ............................... ..................... ..................... ............................ .................1 1 C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'AS TORRES DE ENFRIAMIENTO)...1& Clasificación e las t!rres e enfriamient!)..................... ............................... ..................... ...................1& ........1& T!rres T!rres e circulación ci rculación natural.................... ............................... ..................... ..................... ..............................1& ...................1& T!rres e tir! mec*nic!).............................................................................1' Estructura interna e una t!rre e enfriamient!...........................................21 COM-ONENTES .UE INTE/RAN E' SISTEMA DE CONDENSADO& TORRES DE ENFRIAMIENTO ( SISTEMAS DE A/UA DE A'IMENTACIÓN) A'IMENTACIÓN)...........................22 C!mp!nentes e las t!rres e enfriamient!)...................................................22 Agua e alimentación e la calera)............................................................2$ Tan$ues Tan$ues e alimentación) alimentac ión).................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... .............. ...2$ 2$ Tanque de alimentación de caldera y sistemas de control asociados ....................2$ Descripción de los componentes ....................................................................2 Tabla de Partes..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. ................... 2
Tratamient! e agua para caleras).............................................................2% Fuentes e agua.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ..................... .......................... ................ 2( E$uip!s tratamient! e agua)..................... ................................ ..................... ..................... ............................30 .................30
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ÍNDICE INTRODUCCIÓN SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO.................... ............................... ..................... ..................... ................................$ .....................$ Definición..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................ ......$ $ El agua para sistemas e enfriamient! "clasificación # e$uip!s%.....................$ Sistemas e enfriamient!..................... ................................ ..................... ..................... ..................... .........................$ ...............$ Clasificación.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ............................................ ................................. DEFINICIÓN& C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'OS CONDENSADORES) .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................... ............... % C!nensa!res e aire)..................... ............................... ..................... ...................... ...................................... ........................... & C!nensa!res e aire est*tic!s)..................... ................................ ...................... ..................... .......................& .............& C!nensa!res e aire in*mic!s)..................... ................................ ..................... ..................... ......................' ...........' C!nensa!res e agua)............................................................................10 C!nensa!res e inmersión)..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ................ ......11 11 C!nensa!res e !+le tu+!....................................................................12 C!nensa!res multitu+ulares).................... ............................... ..................... ..................... ..................... ............... .....13 13 C!nensa!res e,ap!rati,!s).................... ............................... ..................... ..................... ............................ .................1 1 C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'AS TORRES DE ENFRIAMIENTO)...1& Clasificación e las t!rres e enfriamient!)..................... ............................... ..................... ...................1& ........1& T!rres T!rres e circulación ci rculación natural.................... ............................... ..................... ..................... ..............................1& ...................1& T!rres e tir! mec*nic!).............................................................................1' Estructura interna e una t!rre e enfriamient!...........................................21 COM-ONENTES .UE INTE/RAN E' SISTEMA DE CONDENSADO& TORRES DE ENFRIAMIENTO ( SISTEMAS DE A/UA DE A'IMENTACIÓN) A'IMENTACIÓN)...........................22 C!mp!nentes e las t!rres e enfriamient!)...................................................22 Agua e alimentación e la calera)............................................................2$ Tan$ues Tan$ues e alimentación) alimentac ión).................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... .............. ...2$ 2$ Tanque de alimentación de caldera y sistemas de control asociados ....................2$ Descripción de los componentes ....................................................................2 Tabla de Partes..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. ................... 2
Tratamient! e agua para caleras).............................................................2% Fuentes e agua.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ..................... .......................... ................ 2( E$uip!s tratamient! e agua)..................... ................................ ..................... ..................... ............................30 .................30
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Desgacifica!r)..................... ................................ ..................... ..................... ................................................ ..................................... 32 -r!uct!s $u0mic!s tratamient!)..................... ................................ ..................... ..................... .......................3$ ............3$ REFERENCIAS 1I1'IO/R2FICAS..................................................................3
INTRODUCCIÓN Las torres torres de enfria enfriamie miento nto son sistem sistemas as mecán mecánico icos s que son son destin destinad ados os a enfriar pequeñas o grandes masas de agua en procesos donde se requiere disipación de calor. El principio de enfriamiento de estos equipos, es basado en la evaporación en el mismo, el equipo produce una nube de gotas de agua o bien bien por por pulv pulver eri iac ació ión n o por por ca!d ca!da a libr libre e que que se pone pone en cont contac acto to con con la corriente de aire. La evaporación superficial de una pequeña parte del agua inducida por el contacto con el aire da lugar al enfriamiento del resto del agua que cae en la balsa a una temperatura temperatura inferior a la de pulveriac pulveriación. ión. El uso más "abitual "abitual de estos equipos está asociado a los sistemas de refrigeración, tanto en aire acon acondi dici cion onad ado o como como en prod produc ucci ción ón de fr!o fr!o #"os #"oste tele ler! r!a, a, alim alimen enta taci ción ón,, laboratorios, etc.$, sin embargo, en el ámbito industrial estos equipos se usan para el enfriamiento de cualquier parte de un proceso que genere calor y deba ser disipado #por e%emplo, procesos de molienda m olienda que generan calor por fricción, enfria enfriamie miento nto de reacci reaccione ones s e&ot'r e&ot'rmic micas, as, disipa disipació ción n de calor calor residu residual al en centrales de producción de energ!a el'ctrica, etc.$. (n gran n)mero de torres se destinan a refrigeración de procesos industriales. Los condensadores condensadores de evaporación evaporación son equipos, por estructura y función, muy similares a las torres de refrigeración pero la principal diferencia estriba en el uso y modo modo de funcio funcionam namien iento. to. Los conden condensa sador dores es están están destin destinado ados s a la conden condensac sación ión de gases gases en genera generall #butan #butano, o, propa propano, no, butile butileno, no, pentan pentano, o, C O2
, vapor por de agu agua, etc etc.$, .$, as! as! como como a la cond ondensa ensac ción ión de gases ases
refrigerantes en los sistemas de acondicionamiento de aire y fr!o industrial. El agua se pulveria directamente sobre un sistema de conductos en cuyo interior circula un refrigerante inicialmente en estado gaseoso y que por el enfriamiento del agua pasa a estado l!quido. El refrigerante circula por un circuito totalmente independiente sin contacto con el agua. El consumo de agua para enfriamiento es muc"o mayor que el agua para calderos, pero requiere de una calidad especial, de tratamientos propios, para solucionar los problemas que se presentan en el lado del agua de los equipos de enfriamiento.
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SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO Definición El agua para sistemas e enfriamient! "clasificación # e$uip!s% El agua tal como se encuentra en la naturalea, ya sea en r!os, arroyos, manantiales, lagos y poos no puede ser usada para todos los fines, tales como agua potable, usos dom'sticos, a los yacimientos petrol!feros, equipos generadores de vapor, etc. El agua de enfriamiento requiere de una calidad especial, debe ser estabiliada, mediante t'cnicas especiales que incluyen tambi'n un tratamiento adecuado con agentes qu!micos. De otro modo surgirán problemas como sedimentos*fouling, incrustaciones, corrosión y crecimientos microbiológicos. +ntes de conocer más sobre la calidad del agua para el sistema de enfriamiento, "aremos una breve reseña de los equipos en los que ella traba%a.
Sistemas e enfriamient! Los equipos de enfriamiento son sistemas mecánicos destinados a enfriar masas de agua en procesos que requieren una disipación de calor.
$
Clasificación Seg3n su capacia cal!r0fica Tipo de sistema /istemas de gran capacidad /istemas de menor capacidad /itios dom'sticos
apacidad #-cal"$ 0ayor a 11,2333
apacidad en #btu"$ 0ayores a 433,333
52,333*112,333
63,333*433,333
0enor a 52,333
0enor a 63,333
Seg3n su estructura el e$uip! usa! Enfriamient! e pas! 3nic!" n! recirculante% Es una estructura de intercambio calórico, donde el agua atraviesa el circuito una sola ve. Desde que el agua no es recirculada, el tratamiento que se aplique debe ser de ba%o costo, para compensar su retorno al sistema. Los problemas que se presentan en este sistema son7
Incrustación) Seiment!s in!rg*nic!s "f!uling%) Seiment!s !rg*nic!s "masas micr!algas&etc%) C!rr!sión) Crecimient! +i!lógic!)
micr!+ianas&
micr!fl!ra&
El sistema de paso )nico, se utilia donde se dispone de elevadas vol)menes de agua a ba%o costo, como son ciertos tipos de agua procesal, de sistemas de agua potable, y de servicios varios generales.
Enfriamient! p!r recirculación cerraa) /on sistemas de intercambio calórico, donde el agua tambi'n va por circuitos "erm'ticos, en que igual con el interior no entra en contacto con el medio ambiente atmosf'rico. 8o se presentan problemas de evaporación ni purgas, pero s! de que el agua al reciclar tiene más tiempo y superficie para que sus impureas puedan causar problemas.
DEFINICIÓN& C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'OS CONDENSADORES) (n condensador es un intercambiador t'rmico, en cual se pretende que el fluido lo que recorre cambia a fase liquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor #cesión de calor al e&terior, que se pierden sin posibilidad de aprovec"amiento$ con otro medio. La condensación se pretende producir bien utilian aire mediante el uso de ventilador #aerocondensadores$ o con agua #esta )ltima suele ser en circuito semicerrado con torre de refrigeración, o con circuito abierto proveniente de un rio o del mar$. El tipo de condensador mas empleado en centrales termoel'ctricas es el que utilia agua como fluido refrigerante que además utilia un circuito semiabierto de la torre evaporativa como sumidero de calor latente de vaporiación.
CONDENSADORES ENFRIADOS -OR AIRE
Est*tic!s "Tir! natural% Din*mic!s "Tir! f!r4a!% De !+le tu+!
CONDENSADORES ENFRIADOS -OR A/UA
De inmersión Multitu+ulares
CONDENSADORES ENFRIADOS -OR AIRE ( A/UA
C!nensa!res e aire)
%
C!nensa!res e,ap!rat0,!s A5re!6refrigera!res 70+ri!s
El aire es el medio de enfriamiento más barato que e&iste, ya que es gratis. /u ba%o calor espec!fico obliga a mover grandes vol)menes de aire y superficies de intercambio elevadas, raón por la que este tipo de condensadores no se utilia en grandes instalaciones. En la práctica la temperatura de condensación Tc se sit)a de 9 : a 4 : por encima de la temperatura del aire de salida To. Por otro lado, el grado de calentamiento del aire que entre Ti y pasa a trav's del condensador aumenta entre 2 : y 9 :. 9: ; #Tc * To$ ; 4: 2: ; #To * Ti$ ; 9:
C!nensa!res e aire est*tic!s) /on utiliados en los frigor!ficos dom'sticos. /on intercambiadores de calor de tubo desnudo a trav's del cual circula el fluido frigor!geno y sobre los cuales montan en su superficie unas aletas, cuyo ob%etivo es aumentar la superficie de intercambio de calor #a mayor superficie de intercambio mayor cantidad de calor puede ceder al aire$. El aire atmosf'rico en contacto con los tubos y las aletas se calienta, dando lugar a una corriente de aire ascendente que transporta el calor retirándolo del condensador. La cantidad de aire que se desplaa #muy pequeña$, unido al ba%o calor especifico del aire, "ace que se requiera una gran superficie de intercambio t'rmico, aun para pequeñas potencias intercambiadas. /e comercialian dos tipos de condensadores estáticos7
&
a Tipo tradicional que consiste en un tubo desnudo en igag sobre el que se colocan, transversalmente, "ilos que, a modo de aletas, me%oran el intercambio t'rmico.
+ (na versión más moderna en la que los tubos van unidos a una placa de c"apa de "ierro de 3,= mm de espesor provista de ranuras.
En este tipo de condensadores, la correcta circulación del aire resulta trascendental, ya que de lo contrario dificulta la evacuación del calor, provocando el funcionamiento del compresor durante muc"o más tiempo, aumentando el consumo de energ!a y no alcanando la temperatura en el espacio a refrigerar los valores previstos.
C!nensa!res e aire in*mic!s)
(
/u estructura t!pica es la de un intercambiador de tubo con aletas y provisto de uno o varios ventiladores. El tubo puede ser de cobre, en la mayor!a de los casos, o de acero si la instalación traba%a con amoniaco. >an colocados al tresbolillo, suelen tener 53, 51 ó 56 mm de diámetro y llevan incorporadas aletas de aluminio, generalmente corrugadas, separadas entre si 1*= mm. El aire impulsado por los ventiladores, en contacto con los tubos y aletas del condensador, absorbe el calor que cede el refrigerante que circula por el interior de los tubos. uanto mayor sea la cantidad de m ? de aire que se "ace circular por el condensador, mayor será la cantidad de calor e&tra!do del refrigerante.
La bater!a de tubos se presenta protegida por una carcasa o coraa dotada de las embocaduras precisas para colocar los ventiladores que pueden ser a&iales o centr!fugos, dando lugar as!, a la clasificación de los equipos en función del tipo de ventilador incorporado. on el fin de prevenir posibles accidentes generados por las palas de los ventiladores, se colocan re%illas protectoras delante de las embocaduras.
E&isten en el mercado modelos para pequeñas instalaciones que pueden ir suspendidos y equipos de mayor tamaño que llevan patas incorporadas para su ubicación sobre el suelo. Los condensadores de tipo mural, ya sean suspendidos o colocados sobre soportes, generalmente van equipados con ventiladores que producen un flu%o de aire en dirección "oriontal. En cambio,
'
los condensadores que se disponen sobre el piso, soportados por sus propias patas, llevan los ventiladores montados de modo que el aire es impulsado verticalmente, tomándolo cerca del suelo.
C!nensa!res e agua) uando la cantidad de calor a eliminar es grande, se utilian los condensadores enfriados por agua. Esto es debido a que el calor especifico del aire a la presión atmosf'rica es de 5 -@#-g A$ y el del agua de =,5B -@#-g A$, por lo tanto, los condensadores que utilian el agua como medio de enfriamiento requieren menor superficie de intercambio para eliminar la misma potencia t'rmica. E&isten varios tipos de condensadores refrigerados por agua7
• • •
ondensadores de inmersión. ondensadores de doble tubo. ondensadores multitubulares.
En los condensadores de agua, el refrigerante se condensa normalmente 2 : por encima de la temperatura del medio de enfriamiento saliente #agua de salida$, y por otro lado el agua sufre un aumento de temperatura al pasar por el condensador de 2 a ?3 :.
Tcondensación C Tsalida aire 2 :
2: ; Tsalida aire Tentrada aire ; ?3:
Debe tenerse encuentra que los condensadores de agua no pueden traba%ar con temperaturas por deba%o de 3 : ya que tendr!amos problemas de congelación del agua.
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C!nensa!res e inmersión) Los condensadores de inmersión están formados por un tubo en forma de serpent!n por el que circula el agua de refrigeración que va colocado en el interior de un recipiente que "ace las veces de condensador y recipiente de l!quido #figura 6$. Estos condensadores pueden adoptar diversas formas constructivas y sólo se emplean en máquinas de poca potencia, "asta unos =.333 Fatios. En la figura 9 aparece una imagen del serpent!n por el que circula el agua.
(n caso particular de este tipo de condensadores es el mostrado en la figura B cuya función es aprovec"ar el calor del condensador para calentar agua, y que suelen colocarse entre el compresor y el condensador de aire. En este caso, el recipiente del condensador de inmersión almacena el agua y la calienta con el refrigerante que circula a una temperatura elevada por el interior del tubo de cobre procedente del compresor. De este modo, el
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refrigerante disminuye su temperatura y pasa posteriormente al condensador de aire. Este es un e%emplo de un sistema de recuperación de calor, como por e%emplo en los tanques de enfriamiento de lec"e, donde el calor del refrigerante se utilia para producir agua caliente sanitaria #+/$. En instalaciones grandes, como es el caso de "ipermercados y "oteles, tambi'n se emplea el calor contenido en el refrigerante tras la compresión para calentar agua, que
posteriormente se almacena en unos termos,
disponiendo de esa forma de agua caliente sanitaria #+/$.
C!nensa!res e !+le tu+!. Los condensadores de doble tubo se utilian en sistemas de pequeña potencia, "asta unos B.333 vatios, como por e%emplo en enfriadoras de agua compactas y en sistemas de climatiación refrigerados por agua. +ctualmente está desplaada por los condensadores multitubulares.
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Están formados por dos tubos conc'ntricos en los que el fluido refrigerante circula por el espacio anular comprendido entre ambos tubos y el agua por el interior del tubo central realiando una verdadera circulación a contracorriente.
C!nensa!res multitu+ulares) Los condensadores multitubulares están formados por una carcasa que tiene en su interior una serie de tubos paralelos colocados longitudinalmente. Por el interior de los tubos circula el agua de refrigeración, y por el e&terior se produce la condensación del refrigerante, siendo utiliada la carcasa como recipiente del l!quido refrigerante.
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Para conseguir una me%or transferencia de calor los tubos pueden ser aleteados con distintas formas constructivas.
omo "emos visto, los tubos del condensador están dispuestos de forma paralela y colocados longitudinalmente con relación a la carcasa del equipo. Están su%etos mediante unas tapas laterales y pueden disponer de placas intermedias en caso de que los tubos sean muy largos. En la figura aparece un condensador multitubular en el que se puede apreciar este tipo de monta%e. En algunos casos los tubos se montan en ( desapareciendo una de las tapas del condensador, tal como se muestra en la figura 52. En este caso la entrada y la salida están en la )nica tapa de que dispone el condensador. El otro e&tremo del mismo va cerrado con un fondo soldado.
Todos los condensadores de agua presentan el inconveniente de formación de depósitos minerales y costras que se forman gracias al calor que "ay en las pro&imidades de la l!nea de descarga. Para la limpiea de los condensadores de inmersión y de doble tubo se debe realiar por medios qu!micos, mientras que en los condensadores tubulares pueden emplearse procedimientos mecánicos a base de cepillos adecuados para limpiar los tubos de agua por dentro.
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C!nensa!res e,ap!rati,!s) Los condensadores evaporativos se "an impuesto por la necesidad de reducir el consumo de agua de condensación que precisan los otros tipos de condensadores.
Podemos considerarlo como una torre de refrigeración en cuyo interior se alo%a el condensador de tubo con aletas. Todo el sistema está dentro de una envolvente metálica prismática, que optimia la circulación del aire que entra y evita p'rdidas de agua por salpicaduras, lo que posibilita el monta%e interior #ver figura 56$. La entrada de aire se realia por una de las partes laterales inferiores y la salida se lleva a cabo por la parte superior, forada por ventiladores.
Este tipo de condensadores son de tamaño más reducido que las torres de refrigeración y presentan la venta%a de que se pueden instalar en la propia sala de máquinas evacuando el aire "acia el e&terior por medio de conductos ya que deben instalarse cerca del compresor debido a la dificultad que supondr!a bombear el refrigerante a distancias grandes.
Presentan el inconveniente de que, al evaporarse parcialmente el agua sobre los tubos del condensador, termina formándose sobre ellos sarro, que disminuye la capacidad de intercambio t'rmico, e incluso lodos corrosivos que pueden terminar provocando fugas. +demás de los
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inconvenientes citados pueden desarrollarse organismos vegetales como consecuencia del alto grado de "umedad y de la temperatura del agua.
+l igual que las torres de refrigeración deben incorporar una purga para el agua en continuo, reduciendo as! la concentración de minerales debido a la evaporación. En la parte ba%a del condensador se dispone de un depósito para agua, cuyo nivel se mantiene constante gracias a una válvula de flotador. El agua es tomada de 'ste depósito y, por medio de una bomba, conducida a unas toberas pulveriadoras colocadas sobre el condensador, tal como puede apreciarse en la figura
C'ASIFICACION ( FUNCIONAMIENTO DE 'AS TORRES DE ENFRIAMIENTO) Clasificación e las t!rres e enfriamient!) La forma más simple y usual de clasificar las torres de enfriamiento es seg)n la forma en que se mueve el aire a trav's de 'stas. /eg)n este criterio, e&isten torres de circulación natural y torres de tiro mecánico. En las torres de circulación natural, el movimiento del aire sólo depende de las condiciones
1%
climáticas y ambientales. Las torres de tiro mecánico utilian ventiladores para mover el aire a trav's del relleno.
T!rres e circulación natural /e clasifican, a su ve, en torres atmosf'ricas y en torres de tiro natural. Las torres atmosf'ricas utilian las corrientes de aire de la atmósfera. El aire se mueve de forma "oriontal y el agua cae verticalmente #flu%o cruado$. /on torres de gran altura y pequeña sección transversal. Deben instalarse en lugares muy despe%ados, de forma que ning)n obstáculo pueda impedir la libre circulación de aire a trav's de la torre. Tienen un costo inicial alto debido a su gran tamaño, pero el costo de mantenimiento es reducido, al no e&istir partes mecánicas móviles. (na torre de este tipo puede ser una solución muy económica para determinadas necesidades de refrigeración si se puede garantiar que funcionará "abitualmente e&puesta a vientos de velocidades iguales o superiores a los B -m". /i la velocidad promedio del viento es ba%a, los costos fi%os y de bombeo aumentan muc"o en relación a una torre de tiro mecánico y no compensan el a"orro del costo de ventilación. +ctualmente, las torres atmosf'ricas están en desuso. (na torre de tiro natural es aquella en la que el aire es inducido por una gran c"imenea situada sobre el relleno #
1&
cuando la temperatura seca del aire es elevada, ya que 'sta debe ser siempre inferior a la del agua caliente. 8o es posible conseguir un valor de acercamiento pequeño y es muy dif!cil controlar e&actamente la temperatura del agua.
SA'IDA DE AIRE
T!rres e tir! mec*nic!) Las torres de tiro mecánico proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado. /e trata de torres compactas, con una sección transversal y una altura de bombeo pequeñas en comparación con las torres de tiro natural. En estas torres se puede controlar de forma precisa la temperatura del agua de salida, y se pueden lograr valores de acercamiento muy pequeños #"asta de 5 o 1 :, aunque en la práctica acostumbra a ser de ? o = :$. /i el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire, el tiro es forado. uando el ventilador se ubica en la ona de descarga del aire, se "abla de tiro inducido.
1(
En las torres de tiro forado el aire se descarga a ba%a velocidad por la parte superior de la torre #
Las torres de tiro inducido pueden ser de flu%o a contracorriente o de flu%o cruado. El flu%o a contracorriente significa que el aire se mueve verticalmente a trav's del relleno, de manera que los flu%os de agua y de aire tienen la misma dirección, pero sentido opuesto #
1'
.
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Estructura interna e una t!rre e enfriamient!
COM-ONENTES .UE INTE/RAN E' SISTEMA DE CONDENSADO& TORRES DE ENFRIAMIENTO ( SISTEMAS DE A/UA DE A'IMENTACIÓN) C!mp!nentes e las t!rres e enfriamient!)
5 1
5
Equipo mecánico >entiladores 0otores /istema de distribución del agua7 Las torres a contracorriente dispersan el flu%o a trav's de un sistema de distribución de spray a ba%a presión, desde un sistema de tuber!as
distribuido a lo largo de toda la torre 1 Los diseños de flu%o cruado tienen un sistema de distribución del agua caliente por gravedad a trav's del empaque.
21
Las torres a flu%o cruado utilian un sistema de distribución diferente. El agua caliente es distribuida a trav's de los empaques por gravedad a trav's de unos pequeños orificios ubicados en el piso de la base de entrada. Tal sistema no es un sistema de distribución en spray. El aire se mueve "oriontalmente a trav's del empaque y se crua con el agua que cae. En las torres de flu%o cruado el componente de presión interna de la cabea de bombeo es insignificante debido a que el flu%o es principalmente por gravedad.
Las torres a flu%o cruado contienen una configuración del relleno a trav's de la cual el aire se mueve "oriontalmente a trav's del agua que cae. Las torres de flu%o cruado utilian esencialmente toda la altura de la torre para las re%illas de ventilación, reduciendo la velocidad de entrada del irá, y minimiando la recirculación y p'rdida de tiro.
Gelleno7
Distribuido dentro de la torre suministra el área superficial para la
transferencia de masa y calor.
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Eliminadores de desviación l Hase recolectora del agua fr!a
El agua fr!a es recogida por la base del fondo l Desviadores del flu%o de aire l ubierta de redistribución En torres de flu%o cruado se necesita romper la corriente de agua que ba%a.
Agua e alimentación e la calera)
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El agua de alimentación de la caldera se utilia para producir vapor. La presión del vapor #3.2 * 533 bar$ determina la temperatura y la capacidad energ'tica, pero tambi'n la calidad del agua de alimentación. La regla general e&pone que cuanta más alta sea la presión, más estricta deberá ser la calidad del agua de alimentación de la caldera. +lgunos problemas causados por las impureas en el agua de alimentación son7 •
•
orrosión
•
Priming #formación de burbu%as de aire$
•
+d"erencia del vapor al cilindro #de minerales volátiles$
+lgunos parámetros importantes del agua de alimentación son7 •
pI
•
Durea
•
oncentración de o&!geno y del dió&ido de carbono
•
/ilicatos
•
/ólidos disueltos
•
/ólidos suspendidos
•
oncentración de materia orgánica.
Tan$ues e alimentación) Tanque de alimentación de caldera y sistemas de control asociados (n despiece de productos usados para el control seguro y eficiente de los tanques de alimentación de calderas. •
Descripción de los omponentes
•
Tabla de Partes
2$
Descripción de los componentes Tabla de Partes Part omponente e 5
Geferencia /pira& /arco
ontrol ontrol +utoaccionado /+515 +utoaccionado con
1, 51
Detalles del Producto
ontroles +utoaccionados
?
ontrol >álvulas /erie /H, A+, AH o A ontroles +utoaccionados +utoaccionado
=
Gompedor de Gompedor de >ac!o >H5= o >ac!o >H15
2
+ctuador El'ctrico
+ctuador El'ctrico /erie EL2633 +ctuadores El'ctricos
6
>álvula de ontrol
>álvula de ontrol de Dos >!as AE=? o AE9?
2
Gompedores de >ac!o
>álvulas de ontrol
9
abeal de >enteo
B
Eliminador de +>5? o +>?1 +ire
Eliminadores de +ire
4
ontrolador de ontrolador Proporcional 8ivel L1133
ontroles de 8ivel
53
/onda de 8ivel apacitiva
/onda de 8ivel LP13 con Preamplificador P+13
ontroles de 8ivel
55
Knyector de vapor
Knyector de vapor /erie K8
Knyectores de vapor
5?
>álvula de Knterrupción
>álvula de Knterrupción con
>álvulas de Knterrupción con
5=
/istema de /istema Gociador de +gua de Gecirculación +limentación Tipo G
Tanques de +limentación
52
/emi* Desairador
Tanques de +limentación
2%
abeal de >enteo /erie >I
abeal 0eclador Tipo DI
abeales de >enteo
Parte
omponente
5
ontrolado para el control de temperatura del agua del tanque r +uto accionado de Temperatur a
1
?
>álvula de para controlar el flu%o de vapor al inyector ontrol +uto accionado
=
Gompedor para evitar que el agua sea absorbida por la l!nea de de >ac!o suministro de vapor
2
+ctuador El'ctrico
6
>álvula de para controlar el caudal de agua de aportación al tanque de ontrol del alimentación +gua de +portación
9
abeal de para evitar descargas a alta velocidad desde el venteo del >enteo tanque
B
Eliminador para ventear aire desde el cabeal meclador de +ire +utomático
4
ontrol de para controlar el nivel de agua en el tanque 8ivel PKD
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/ensor de para detectar el nivel de agua en el tanque ontrol de 8ivel
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Knyector de para inyectar vapor al tanque de la manera más eficiente >apor
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5?
>álvula de para aislar el sistema de agua de alimentación del tanque Knterrupció n
para evitar la entrada de suciedad en el control autoaccionado
para accionar la válvula de agua de aportación
para evitar la entrada de suciedad en las bombas de agua de alimentación
5=2&/istema de para evitar la estratificación de temperatura del agua en el Gecirculaci tanque ón del
Tratamient! e agua para caleras) El tratamiento del agua de una caldera de vapor o agua caliente es fundamental para asegurar una larga vida )til li bre de problemas operacionales, reparaciones de importancia y accidentes. El ob%etivo principal del tratamiento de agua es evitar problemas de corrosión e incrustaciones, asegurando la calidad del agua de alimentación y del agua contenida en la caldera. El aseguramiento de la calidad del agua de alimentación y agua de la caldera se consigue cumpliendo con los requerimientos de las normas, que definen los l!mites recomendados para los parámetros involucrados en el tratamiento del agua.
Fuentes e agua Las fuentes de agua corresponden a toda aquella agua #r!os, lagos, oc'anos, etc.$, que no "a recibido ning)n tipo de tratamiento y por lo tanto contienen impureas, adquiridas durante el ciclo al que "an sido sometidas, que impiden su utiliación directa en una caldera. El ciclo del agua, mostrado en la figura n5, indica que la "umedad atmosf'rica resulta de la evaporación de las fuentes de agua, la que luego al condensarse precipita en forma de lluvia, granio o nieve, absorbiendo gases y otras substancias descargadas por el "ombre a la atmósfera.
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Parámetros Tratamiento de +gua Los principales parámetros involucrados en el tratamiento del agua de una caldera, son los siguientes7 M pI. El pI representa las caracter!sticas ácidas o alcalinas del agua, por lo que su control es esencial para prevenir problemas de corrosión #ba%o pI$ y depósitos #alto pI$. M Durea. La durea del agua cuantifica principalmente la cantidad de iones de calcio y magnesio presentes en el agua, los que favorecen la formación de depósitos e incrustaciones dif!ciles de remover sobre las superficies de transferencia de calor de una caldera. M N&!geno. El o&!geno presente en el agua favorece la corrosión de los componentes metálicos de una caldera. La presión y temperatura aumentan la velocidad con que se produce la corrosión. Iierro y cobre. El "ierro y el cobre forman depósitos que deterioran la transferencia de calor. /e pueden utiliar filtros para remover estas sustancias. M Dió&ido de carbono. El dió&ido de carbono, al igual que el o&!geno, favorecen la corrosión. Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de ranuras y no de tub'rculos como los resultantes de la corrosión por o&!geno. La corrosión en las l!neas de retorno de condensado generalmente es causada por el dió&ido de carbono. El N1 se disuelve en agua #condensado$, produciendo ácido carbónico. La corrosión causada por el ácido carbónico ocurrirá ba%o el nivel del agua y puede ser identificada por las ranuras o canales que se forman en el metal. M +ceite. El aceite favorece la formación de espuma y como consecuencia el arrastre al vapor. M
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/ólidos disueltos. Los sólidos diosueltos la cantidad de sólidos #impureas$ disueltas en al agua. M /ólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión representan la cantidad de sólidos #impureas$ presentes en suspensión #no disueltas$ en el agua. M /ecuestrantes de o&!geno. Los secuestrantes de o&!geno corresponden a productos qu!micos #sulfitos, "idraina, "idroquinona, etc.$ utiliados para remover el o&!geno residual del agua. M /!lice. La s!lice presente en el agua de alimentación puede formar incrustaciones duras #silicatos$ o de muy ba%a conductividad t'rmica #silicatos de calcio y magnesio$. M +lcalinidad. Gepresenta la cantidad de carbonatos, bicarbonatos, "idró&idos y silicatos o fosfatos en el agua. La alcalinidad del agua de alimentación es importante, ya que, representa una fuente potencial de depósitos. M onductividad. La conductividad del agua permite controlar la cantidad de sales #iones$ disueltas en el agua.
E$uip!s tratamient! e agua) En la figura 8o.B se muestran los equipos que intervienen en el tratamiento de agua de una planta t'rmica. En la anterior figura se muestran ablandadores, bombas dosificadoras y un desgasificador con su respectivo estanque de almacenamiento de agua.
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+blandadores La función de los ablandadores es eliminar los iones de a y 0g, que conforman la durea del agua y favorecen la formación de incrustaciones en una caldera.
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El principio de funcionamiento de estos equipos se basa en un proceso llamado Ointercambio iónico, que consiste en la sustitución de estos iones por sodio #8a$ para obtener agua para ser utiliada en calderas. Los ablandadores están compuestos por resinas, que poseen una capacidad de intrecambio de iones de calcio y magnesio por sodio. En el caso de que la capacidad de entrega de agua blanda de estos equipos se vea disminuida #agua entregada con durea mayor a 6 ppm e&presada como aN?$, es necesario llevar a cabo una regeneración para recuperar la capacidad de intercambio de las resinas. La regeneración es realiada con sal sódica #8al$ de calidad t'cnica con una concentración de 523 a 123 grl de resina.
Desgacifica!r) La función de un desgasificador en una planta t'rmica es eliminar el o&!geno y dió&ido de carbono disuelto en el agua de alimentación de las calderas para prevenir problemas de corrosión o Opitting. En la figura n53 se muestra el arreglo t!pico de los desgasificadores generalmente utiliados para eliminar los gases disueltos del agua de alimentación de las calderas. Los componentes principales de un desgasificador, identificados en la figura anterior, son los siguientes7 5$ Torre de desgasificación. 1$ Estanque de agua de alimentación. ?$ 0anómetro. =$ Termómetro bimetálico. 2$ 8ivel de agua. 6$ >álvula venteo. 9$ >álvula drena%e estanque de agua alimentación. B$ >álvula retención l!nea retorno de condensado. 4$ >álvula retención l!nea agua de reposición. 53$>álvula rompedora de vac!o. 55$ Trampa de vapor de flotador para el rebalse. 51$>álvula reductora de presión de vapor. 5?$álvula de paso l!nea vapor. 52$>álvula de seguridad. 56$>álvula de paso l!nea vapor. 59$>álvula de retención l!nea vapor. 5B$ontrol de nivel.
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54$Hotella control de nivel. 13$>álvulas de paso control de nivel. 15$ontrolador de nivel. 11$>álvula solenoide. 1?$álvulas de paso l!nea agua de reposición. 12$>álvula termostática #control temperatura agua estanque almacenamiento$. 16$álvula de paso l!nea vapor #calentamiento agua estanque almacenamiento$. 1B$>álvula de retención l!nea vapor.
-r!uct!s $u0mic!s tratamient!)
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Los productos qu!micos utiliados generalmente en calderas son los secuestrantes de o&!geno, dispersantes, anti*incrustantes, protectores y neutraliantes para las l!neas de retorno de condensado. La dosificación de los productos qu!micos debe ser realiada al estanque de almacenamiento de agua, en el caso de los secuestrantes de o&!geno, que son más efectivos mientras mayor es su tiempo de residencia en el agua antes de llegar a la caldera y a la l!nea de alimentación de agua en el caso de los dispersantes, anti*incrustantes y tratamiento para las l!neas de retorno de condensado.
REFERENCIAS 1I1'IO/R2FICAS
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