DESUPERHEATER | SON CONCEPTOS IMPORTANTES Y 10 PREGUNTAS FRECUENTES

TABLA DE CONTENIDO

DEFINICIÓN DESUPERHEATER

El atemperador se utiliza para llevar a cabo el proceso de atemperado que consiste en reducir la temperatura del recalentamiento y devolver el vapor a un estado saturado. Un atemperador desempeña un papel contrario al de un sobrecalentador. En la mayoría de los atemperadores, la temperatura del fluido de salida está dentro de los 3 grados de la temperatura de saturación. También hay casos en los que la temperatura de descarga supera los 3 grados de temperatura de saturación.

Atemperador
Atemperador en entornos industriales (Credito de imagen: Sistemas Komax)

En las plantas de generación de energía, el papel del recalentamiento es importante y, por lo tanto, sobrecalentadores son muy recomendables. Cuando la temperatura del vapor es más alta que la temperatura de saturación, el estado del vapor se denomina sobrecalentado. En este estado, el líquido y el vapor no están en equilibrio y pueden analizarse a partir de las tablas de equilibrio.

Se prefiere el vapor sobrecalentado durante la transferencia de calor de una fuente a otra porque actúa como aislante, mientras que se requiere vapor saturado para los procesos de transferencia de calor. En los procesos de generación de energía, existe una necesidad tanto de aislamiento térmico como de transferencia de calor, y esto se lleva a cabo respectivamente utilizando procedimientos de sobrecalentamiento y atemperado utilizando sobrecalentadores y atemperadores.

La temperatura del vapor sobrecalentado se reduce mediante un intercambiador de calor que utiliza un refrigerante para reducir la temperatura del vapor sobrecalentado y se denomina atemperador.. En la mayoría de los atemperadores, el fluido que se utiliza para bajar la temperatura del vapor sobrecalentado es el mismo que el del vapor. El agua es el fluido que se utiliza como refrigerante en el caso de vapor sobrecalentado.

TIPOS DESUPERHEATER

Los atemperadores son principalmente de dos tipos, es decir, un sobrecalentador de contacto directo y un sobrecalentador de contacto indirecto, que se explican en detalle a continuación:

1. Atemperador de contacto indirecto: En este tipo de atemperador, el refrigerante no entra en contacto directo con el vapor sobrecalentado. Aquí, el refrigerante empleado será un líquido o un gas que se deja fluir a través de un lado del intercambiador de calor mientras los vapores sobrecalentados pasan por el otro lado. El calor del vapor sobrecalentado pasa al refrigerante a través del intercambiador de calor.   

Un ejemplo de este tipo de proceso es el intercambio de calor entre el aire que se utiliza como refrigerante y el fluido caliente que pasa por las bobinas donde el aire no entra en contacto directo con el fluido sobrecalentado, pero el calor se transfiere desde el fluido. al aire a través de contacto indirecto o modo de convección de intercambio de calor.

En estos tipos de atemperadores, el caudal de refrigerante o la presión de entrada del vapor sobrecalentado se pueden utilizar para controlar la temperatura del vapor atemperado. No es factible controlar el flujo de vapor sobrecalentado en este tipo de procesos.

2. Directo atemperador de contacto: En este tipo de sobrecalentador, el vapor sobrecalentado entra en contacto directo con el refrigerante. Por lo general, el refrigerante que se usa para bajar la temperatura del vapor sobrecalentado es la forma líquida del vapor. En la mayoría de los casos, el agua se utiliza como refrigerante líquido para vapor sobrecalentado.

En un sobrecalentador directo, se agrega una cantidad medida de refrigerante al sobrecalentador utilizando el proceso de mezcla en el que el refrigerante se mezcla con el vapor. Una vez que pasa por el atemperador, el refrigerante sale o se evapora de la mezcla absorbiendo calor del vapor sobrecalentado. De esta forma, se reduce la temperatura del vapor sobrecalentado.

La cantidad de refrigerante que se agregará al proceso se calcula en función de la temperatura del vapor que sale del atemperador. La temperatura del vapor del atemperador se establecería por encima de los 3 grados de la temperatura de saturación. En tales casos, es fundamental mantener constante la presión del vapor sobrecalentado.

DIAGRAMA DE TUBERÍAS DESUPERHEATER | TUBERÍA DESUPERHEATER

Tubería del atemperador (Credito de imagen: Sistemas Komax)

La tubería del atemperador es compleja. Durante la instalación de una tubería de atemperador, se deben seguir las siguientes medidas de precaución

  • Cuando el mismo cabezal da lugar a dos o más válvulas de control, debe asegurarse que no haya inestabilidad en la entrada debido a cambios de presión.
  • La tubería instalada aguas arriba de la válvula de control debe ser recta y debe tener una longitud 6 veces mayor que el diámetro de entrada del cuerpo de la tubería.
  • Aguas abajo de la válvula, se sugiere no elevar la alineación de la tubería para evitar la acumulación de condensados.
  • Además, también se recomienda proteger la sonda de temperatura con aislamiento donde haya fuelles o válvulas.

BOBINAS DESUPERHEATER

Las bobinas atemperadoras, especialmente las del tipo sin paquete, tienen un diseño de tubo a tubo. En este tipo de diseño, el agua fluye a través del tubo interior que tiene una pared doble y el refrigerante fluye a través del anillo entre las paredes de tubo a tubo. La estructura enrevesada del tubo interior promueve una mejor transferencia de calor por unidad de longitud y unidad de área. Además, las circunvoluciones que ofrecen las bobinas promueven la turbulencia, lo que también contribuye al aumento de la eficiencia térmica. La tasa de transferencia de calor se mejora con agua y refrigerante en una disposición de contraflujo.

DEPÓSITO TAPÓN DESUPERHEATER

En apartamentos o casas residenciales, un tanque de compensación del atemperador es un tanque en el que el agua de la tubería fluye hacia el calentador de agua. El agua es precalentada por el atemperador conectado al tanque intermedio antes de enviarla al calentador de agua. Reduciendo así la carga en el calentador de agua.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE DESUPERHEATER

Atemperador o Atemperador de vapor funciona según el principio de enfriamiento por evaporación mediante el cual el agua líquida que se rocía sobre los vapores sobrecalentados produce su enfriamiento. Por otro lado, el calor absorbido por el líquido refrigerante lo ayuda en el proceso de evaporación. El calor se obtiene del vapor sobrecalentado mediante transferencia de calor por convección. Como resultado de este proceso, el vapor que sale del atemperador se encuentra a una temperatura más baja.

En una central eléctrica con atemperador, la acumulación de agua cerca de los lados del equipo puede ocurrir debido a su funcionamiento continuo. Se puede usar un rocío de agua caliente para eliminar el agua acumulada. El rociado de agua caliente se mantiene a una temperatura cercana a la temperatura de saturación del vapor a la salida del equipo.

DISEÑO DE STEAM DESUPERHEATER

El diseño y el tamaño del sobrecalentador de vapor dependen de varios requisitos, algunos de los cuales son menos severos, mientras que otros tienen un mayor impacto en el funcionamiento adecuado del atemperador. Para garantizar que el atemperador funcione a un nivel óptimo, es necesario abordar con cuidado los siguientes factores:

1. Asegúrese de que haya disponible una cantidad adecuada de refrigeración, es decir, ΔTde vapor

2. Mida el flujo exacto de agua de pulverización que se requiere (Frociar/ Fde vapor)

3. Asegúrese de que la diferencia entre el vapor y la temperatura de saturación (Tde vapor - Tsaturación)

4. Rango fijo de caudales de vapor sobrecalentado

5. Rango fijo de caudales de refrigerante o agua pulverizada

6. Cabezal de presión del spray refrigerante

7. Factores que afectan la instalación del atemperador

Estos requisitos generalmente se cumplen en aplicaciones tales como recalentamiento del atemperador, proceso de derivación en turbinas y mientras se procesa vapor para la exportación. Es necesario que exista un modelo físico para el proceso de pulverización, evaporación y atomización del atemperador. Las reglas importantes que se deben seguir para el dimensionamiento y la selección del atemperador son las siguientes:

1. Debe asegurarse que el tamaño de la gota esté dentro de 250 micrones en todas las condiciones de operación.

2. La penetración de las gotas de rociado debe estar en el rango del 15 al 85 por ciento del diámetro del tubo. Esto es para evitar el impacto que puede ocurrir. Es el resultado del agua fría que golpea la superficie de cuerpos calientes o metales o superficies.

DISEÑO DE BOQUILLA SPRAY DESUPERHEATER

Una boquilla de pulverización del atemperador ayuda a controlar el sobrecalentamiento al regular el agua de refrigeración que se pulverizará a través de las boquillas en el diseño. Por lo general, consta de una válvula de control de agua que ayuda a lograr una temperatura de flujo atemperada controlada y una caída de presión insignificante. La Kv / Cv El valor y el número de boquillas que es de aproximadamente 6 a 9 se calcularán de acuerdo con las condiciones del proceso.

VÁLVULA DE CONTROL DESUPERHEATER

El atemperador se utiliza para llevar a cabo el proceso de atemperado que consiste en reducir la temperatura del recalentamiento y devolver el vapor a un estado saturado. Una válvula de control del atemperador ayuda a controlar la temperatura y la presión ajustando las aberturas de la válvula según la temperatura de saturación.

REFRIGERACIÓN DESUPERHEATER

En un sistema de refrigeración, la energía del proceso de condensación de un sistema de refrigeración se deja al medio ambiente o se descarga en un disipador de calor. Esta energía podría utilizarse de forma eficaz para calentar agua o calentar habitaciones. Para recuperar el calor residual, se recomienda encarecidamente la instalación de un atemperador que minimice la pérdida de residuos.

La ubicación de un atemperador en un sistema de refrigeración es entre el compresor y el condensador para aprovechar la energía del refrigerante sobrecalentado. Para utilizar el calor residual, debe instalarse un intercambiador de calor separado en el que se pueda calentar el agua utilizando la energía del gas sobrecalentado.

La diferencia de temperatura entre la descarga del compresor y la temperatura de condensación del refrigerante dará la cantidad disponible de recalentamiento. En caso de que no haya necesidad de agua caliente, este sistema se puede omitir y el condensador debe tener la potencia o capacidad de condensación requerida.

Dado que el agua es el fluido común que se usa en los atemperadores, existen altas posibilidades de que se produzca incrustación porque a medida que aumenta la temperatura es difícil disolver la piedra caliza o el carbonato de calcio, que es el componente principal de la incrustación. La temperatura permitida del agua para limitar la formación de incrustaciones estaría en el rango de 65-700C. Además, el uso de agua dura también aumenta las posibilidades de formación de incrustaciones. En tales casos, se recomienda utilizar flujo en paralelo para evitar riesgos de alta temperatura.

DESUPERHEATER GEOTHERMAL | HORNO DE AGUA DESUPERHEATER 

Un atemperador que también se denomina atemperador de horno de agua o atemperador geotérmico ayuda a reducir los costos de calentamiento de agua y calefacción de habitaciones. El exceso de calor que se absorbe durante los veranos se utiliza para calentar el agua. Durante el invierno, el calor disponible a través de un atemperador tiene un costo mucho menor que el de un calentador de agua doméstico estándar.

El calor que se rechaza se aprovecha de un sobrecalentador de agua caliente en el atemperador. Se recomienda tener un tanque de compensación o un pre-tanque que ayudaría a precalentar el agua.

BOMBA DESUPERHEATER

En el calentamiento de agua residencial o doméstico mediante atemperadores, el calor durante los veranos se utiliza para calentar el agua. Es esencial tener una bomba atemperadora que ayude a bombear el agua a los tanques intermedios antes de que esté disponible para el proceso de atemperación. Durante el invierno, el calor disponible a través de un atemperador tiene un costo mucho menor que el de un calentador de agua doméstico estándar.

Es esencial tener en cuenta si el tamaño de la bomba es adecuado para fines de calefacción. El atemperador utiliza la energía térmica que se extrae, mientras que su objetivo principal es enfriar la habitación.

COSTO DESUPERHEATER

El costo del atemperador que se puede instalar para fines residenciales es muy asequible y cuesta aproximadamente $ 1350 aproximadamente. Para instalar un atemperador es imprescindible contar con una bomba de calor la cual está incluida en el costo total que se menciona. Una bomba de calor con un coeficiente de rendimiento de valor 4 ayudaría a ahorrar un 75%, lo que es una gran inversión cuando se trata del calentador de agua residencial o doméstico.

DESUPERHEATER Y ATTEMPERATOR

Se utiliza un atemperador para eliminar el calor que está presente en el sobrecalentamiento, reduciendo así la temperatura del sobrecalentamiento cerca de la temperatura de saturación o por debajo. Se utiliza un atemperador para regular la temperatura del vapor de la caldera. Un atemperador generalmente se ubica aguas abajo de la caldera donde sería útil el vapor saturado. Mientras que un atemperador se asigna cerca de la caldera donde las altas temperaturas podrían tener un impacto en las paredes o superficies que, a su vez, tendrían un impacto en la operación del proceso.

VENTURI DESUPERHEATER | DESUPERHEATER TIPO VENTURI

Los atemperadores venturi o atemperadores anuales ayudan a reducir la temperatura del vapor sobrecalentado al ponerlo en contacto directo con el agua. Aquí tiene lugar el enfriamiento por evaporación. Se pueden utilizar en diferentes condiciones ambientales y se pueden instalar vertical u horizontalmente. Cuando se instalan verticalmente, hay un aumento sustancial en la tasa de rechazo.

Estos tipos de sobrecalentadores evitan la acumulación de agua, que no se vaporiza, lo que constituye un gran inconveniente en la mayoría de los atemperadores. Aquí, las gotas de agua que no se vaporicen serán enviadas de regreso a la región de alta temperatura donde se vaporizarán por completo.

La ventaja de utilizar el atemperador Venturi es que se pueden instalar tanto en vertical como en horizontal. Además, están construidos con materiales pesados ​​y no tienen partes móviles que puedan interferir con su correcto funcionamiento. Generalmente se usan para controlar temperaturas de fluido que se envían al evaporador o se usan en intercambiadores de calor especialmente en la entrada para reducir las dimensiones y el costo.

DESUPERHEATER DE GNL

En un sistema de refrigeración de propano, se utiliza agua para la condensación del propano después de la etapa de compresión. Se recomienda utilizar dos atemperadores de propano que funcionan según el mismo principio que es reducir la temperatura del vapor sobrecalentado. Dicho sistema también debería estar equipado con 6 condensadores de propano en orientación paralela. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan generalmente en este tipo de sistema.

PREGUNTAS Y RESPUESTAS DE ENTREVISTA FRECUENTES

1. ¿Cómo funciona un atemperador en una caldera? | Función del atemperador en una caldera.

Los atemperadores se utilizan en las calderas para reducir la temperatura del vapor sobrecalentado que se produce en el sobrecalentador para la generación de electricidad. El atemperador ayuda a reducir la temperatura alta del vapor a temperaturas bajas que ayudarán a llevar a cabo de manera segura la otra operación del proceso. La temperatura del vapor sobrecalentado se controla poniendo el vapor en contacto directo o indirecto con un refrigerante. A continuación, se deja evaporar el agua inyectada.

Las dos razones principales para bajar la temperatura del vapor son las siguientes:

1. El equipo de aguas abajo está diseñado para soportar temperaturas más bajas, por lo que es esencial reducir la temperatura del vapor.

2. Asegurar que se mantenga una temperatura controlada para procesos que requieran una temperatura específica.

2. ¿Por qué se instala un atemperador de vapor después de una turbina y cuál es la función de un condensador de superficie instalado después?

Se utiliza un atemperador de vapor para bajar la temperatura de recalentamiento al poner el recalentamiento en contacto directo o indirecto con un refrigerante.

El vapor sobrecalentado pierde parte de su calor en la turbina, aunque no todo. El sobrecalentamiento restante que cuando se expone a una presión más baja da como resultado gotas de agua arrastradas que se convierten en vapor, lo que provoca un golpe de ariete y otras condiciones.

El trabajo se completa utilizando el condensador de superficie que elimina todo el vapor del punto de entrada y por debajo de la saturación para que el vapor se condense y pueda usarse para otros fines que incluyen el reciclaje a la caldera u otros procesos de extracción de carga.

3. ¿Cómo se considera el atemperado de vapor en sobrecalentadores y recalentadores en una planta de energía de vapor una ineficiencia de pérdidas?

En un atemperador, el calor del vapor no se utiliza y contribuye como calor residual que debe recuperarse mediante sistemas integrados. Además, la temperatura del vapor a la salida del atemperador es más baja que antes. Por lo tanto, esto da como resultado una pérdida de eficiencia.

Para los sistemas con recalentamiento, el calor que se obtiene del carbón o de cualquier otro combustible es siempre menor que el calor disponible para el vapor. Un recalentador nunca puede alcanzar el 100% de eficiencia. Como resultado, la eficiencia disponible se multiplicará por la eficiencia real y esto reducirá el valor de eficiencia.

4. ¿Cuánta agua se necesita para atemperar el vapor?

La cantidad de agua requerida en un atemperador depende de la cantidad de recalentamiento o de los grados de temperatura que se deben reducir y depende de la presión del cabezal de vapor. Se puede calcular utilizando un balance de entalpía en el que la suma de la entalpía del vapor y el agua es igual al calor que está presente en la corriente de salida. Para realizar este cálculo, sería útil una tabla de vapor.

Dado que se observa que la capacidad calorífica del vapor y el calor de vaporización son 0.5BTU / lbf y 1000 BTU / lbf respectivamente, la cantidad de agua que se requiere para el atemperado sería menor que la cantidad que uno podría suponer. El agua que se utiliza para el atemperador debe desmineralizarse para evitar la acumulación de sólidos en el atemperador.

En resumen, la cantidad de agua necesaria para atemperar el vapor sobrecalentado depende de la temperatura del vapor y de los grados de temperatura a bajar.

5. ¿Cómo funciona un sistema de atemperación reductor de presión en una central térmica?

En un sistema de atemperación reductor de presión, que también se conoce como sistema PRDS, se libera la calidad de vapor requerida de una cantidad, temperatura y presión específicas. El vapor que se utiliza en este sistema es vapor fresco o vapor que se purga. Este proceso se lleva a cabo utilizando agua de atemperación que se obtiene del agua condensada. Los dos fluidos se mezclan a medidas controladas para obtener el vapor a presión y temperatura específicas.

6. ¿Qué evita que un sobrecalentador se dañe por el calor antes de que una caldera produzca vapor?

La razón por la cual el sobrecalentador no se ve afectado por el calor es que el vapor que fluye a través del sobrecalentador enfría las superficies metálicas y otras partes, reduciendo así los daños al sobrecalentador.

7. ¿Cuál es la velocidad máxima del agua a través de la boquilla rociadora del atemperador?

La velocidad máxima del agua a través de la boquilla es de aproximadamente 46 a 76 metros por segundo. Se observa que la turbulencia es baja cuando la velocidad mínima del agua es baja, de modo que las gotas de agua se suspenden del vapor y se caen.

8. Balance energético del atemperador

Se puede calcular utilizando un balance de entalpía en el que la suma de la entalpía del vapor y el agua es igual al calor que está presente en la corriente de salida. Para realizar este cálculo, sería útil una tabla de vapor.

Hde vapor + Hagua = Qsalida de corriente

9. ¿para qué sirve un atemperador en un sobrecalentador?

Los atemperadores se utilizan en las calderas para reducir la temperatura del vapor sobrecalentado que se produce en el sobrecalentador para la generación de electricidad. El atemperador ayuda a reducir la temperatura alta del vapor a temperaturas bajas que ayudarán a llevar a cabo de manera segura la otra operación del proceso.

10. Apague el atemperador en invierno

Se recomienda apagar el atemperador durante el invierno porque hay posibilidades de absorber calor de la tubería que lleva agua caliente, reduciendo así la eficiencia del sistema para calentar la casa durante los inviernos.

Para tener una mejor comprensión de los Atemperadores, se recomienda seguir leyendo Supercalentadores

Sobre Veena Parthan

Soy Veena Parthan, y trabajo como ingeniera de operación y mantenimiento solar para el sector solar del Reino Unido. Tengo más de 5 años de experiencia en el campo de Energía y Servicios Públicos. He completado mi Licenciatura en Ingeniería Química y Maestría en Ingeniería Térmica. Tengo un profundo interés en las energías renovables y su optimización. He publicado un artículo en las actas de la conferencia AIP que se basa en Cummins Genset y su optimización de flujo.
Durante mis horas libres, me dedico a la redacción técnica independiente y me encantaría ofrecer mi experiencia en la plataforma LambdaGeeks. Aparte de eso, paso mis horas libres leyendo, realizando algunas actividades deportivas y tratando de convertirme en una mejor persona.
Esperamos conectarlo a través de LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/veena-parthan-07981790/