Antes de hablar de la recuperación de calor de las purgas de caldera con control de TDS, es preciso recordar que, en artículos anteriores, hablamos del agua que había que purgar de la caldera parta mantener un nivel aceptable de TDS.
Esta agua tiene unas características:
- Está sucia, lo que significa que:
- El agua generalmente no es adecuada para otras aplicaciones.
- El agua sucia puede presentar problemas para su eliminación.
- Está caliente, lo que significa que:
- Una parte del agua revaporizará a presión atmosférica.
- El agua caliente puede presentar problemas para su eliminación. Por ejemplo, puede haber una cantidad sustancial para eliminar.
Un sistema de recuperación de calor puede solucionar muchos de estos problemas.
Caudal de energía en la purga de caldera con control de TDS
Usando estos datos del cálculo de purga, como se mostró en el artículo decisión de los TDS requeridos en el agua de caldera, la cantidad de energía que sale durante la purga se puede calcular usando las tablas de vapor.
Para poner el caudal de energía en el contexto, en el noroeste de Europa la media del sistema de calefacción central doméstico está calculado en aproximadamente 13 kW así que el caudal de energía purgada en el ejemplo anterior es suficiente para calentar 19 casas. Para claridad del cálculo arriba se utilizan las tablas de vapor con el agua a 0°C.
En realidad, el agua de aportación para remplazar la purga se suministra a una temperatura mayor que esta, así que la purga de energía será ligeramente menor. Por ejemplo, si el agua de aportación está a 10°C la purga de energía será de 228 kW.
Revaporizado en la recuperación de calor de las purgas de caldera con control de TDS
El agua purgada de la caldera es el agua a la temperatura de saturación a la presión de caldera. En el caso de la caldera en el ejemplo mostrado anteriormente – 10 bar r, esta temperatura es de 184°C. Evidentemente, el agua no puede existir a 184°C en condiciones atmosféricas, porque hay un exceso de entalpía o energía.
Asumiendo que el agua de purga pasa a un sistema de revaporizado que funciona a 0,5 bar r, se pueden usar las tablas de vapor para cuantificar este exceso de energía:
Entalpía específica del agua a 10 bar r = 782 kJ / kg (hf a 10 bar r)
Entalpía específica del agua a 0,5 bar r = 468 kJ / kg (hf a 0,5 bar r)
Exceso de energía = 314 kJ / kg
Este exceso de energía evapora una parte del agua y a este vapor se le conoce como revaporizado.
La cantidad de revaporizado se puede calcular fácilmente con las tablas de vapor o gráficos.
Veamos el siguiente ejemplo:
La entalpía específica de evaporación a 0,5 bar r (hfg) en las tablas de vapor es de 2 226 kJ/kg. Por lo tanto el 14,1 % del agua purgada de la caldera se convertirá en vapor cuando su presión baje de 10 a 0,5 bar r al otro lado de la válvula de purga.
Hay dos opciones:
- Ventear este revaporizado a la atmósfera por el tanque de purga con el correspondiente desaprovechamiento de la energía y el agua potencialmente de buena calidad del vapor condensado.
- Usar la energía del revaporizado, y recuperar agua condensando el revaporizado. Es útil cuantificar la cantidad de energía en el revaporizado. Esto se puede hacer usando las tablas de vapor.
Ahora, veamos el siguiente ejemplo:
Tasa de generación de revaporizado = 1 111 kg/h x 14,1%
Tasa de generación de revaporizado = 157 kg/h (0,0435 kg/s)
Energía total por kg de vapor = 2 694 kJ/kg (hg a 0,5 bar r)
Caudal de energía en el revaporizado = 0,0435 kg/s x 2 694 kJ/kg
Caudal de energía en el revaporizado = 117 kW
Comparar esto con los 241 kW de tasa de purga de energía de la caldera.
Existe la posibilidad de usar este revaporizado: en este ejemplo representa casi el 49% del caudal de energía en la purga, y 14,1% del agua purgada. Usando los valores de tablas de vapor para los cálculos anteriores, se supone que agua de alimentación se suministra a una temperatura de 0°C. Para mayor exactitud, se deberá usar el cambio real en la temperatura de agua de alimentación
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Beneficios de un control de TDS automático en la caldera
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