Optimización Energética en Máquinas Térmicas: Condensadores, Recuperadores y Precalentadores

Condensadores en Sistemas Térmicos

La condensación produce una notable economía en el consumo de vapor de una máquina, a la vez que permite aumentar el salto térmico y, por consiguiente, la potencia de la instalación. Su uso se ha generalizado hoy en casi todas las máquinas de vapor; solamente no se emplean en aquellas máquinas muy pequeñas que no justifican el uso de estos accesorios o cuando se trata de máquinas muy ligeras.

El agua y el vapor que circulan por la máquina deben ser puros, libres de sales y sustancias corrosivas. La condensación se produce debido al calor que el agua de refrigeración, que circula por el condensador, le quita al vapor. El vapor proveniente de la máquina pasa por el condensador, donde, por enfriamiento, se condensa y pasa al estado líquido. A causa de la disminución de volumen que siempre acompaña a la condensación, se produce en el interior un vacío parcial, lo que hace que la presión dentro del condensador resulte siempre menor que la atmosférica.

Condensadores de Superficie

En los condensadores de superficie, el vapor y el agua de refrigeración no se mezclan, quedando separados por una pared metálica.

Condensadores de Equicorriente

Los condensadores de equicorriente se caracterizan por no poseer bomba. El agua penetra al interior del condensador, aspirada por la misma depresión de este, circulando a una velocidad próxima a 1,5 m/s. Para facilitar el contacto con el vapor, es conveniente pulverizar finamente el agua.

Condensadores de Contracorriente

En los condensadores de contracorriente, el agua de refrigeración y el vapor que se condensa circulan en sentido contrario, saliendo ambos íntimamente mezclados por la parte inferior del condensador.

Recuperadores de Calor

Economizadores

Los economizadores son serpentines donde se calienta el agua que ingresará a la caldera, utilizando como elemento calefactor los gases de la combustión. Esto aumenta el rendimiento de la caldera y disminuye el calor necesario para la vaporización del agua. Estos dispositivos elevan la temperatura del agua a 40 o 50 °C por debajo de la temperatura de vaporización. Los materiales con los que se construyen los tubos varían según la presión a la que circulen: hasta 25 atm, se utilizan tubos de fundición sin costura; hasta 60 atm, tubos aleados; y para mayores presiones, tubos de acero forjado sin costura.

Precalentadores de Aire

Los precalentadores de aire buscan aumentar la temperatura del aire utilizando el calor restante de los gases de la combustión, lo que permite un mejor aprovechamiento de su capacidad calorífica y un aumento significativo del rendimiento de la caldera. Se colocan en la parte posterior de la caldera, junto con el economizador, dentro del hogar. Una vez que el aire ha sido precalentado, se impulsa con un ventilador hacia el hogar.

Tipos de Precalentadores de Aire

Existen cuatro tipos principales de precalentadores de aire:

• Precalentadores de tubos
• Precalentadores recuperativos o de placas
• Precalentadores regenerativos
• Precalentadores de calentamiento indirecto