Recuperación de calor usando intercambiadores para sistemas de vapor

Al hablar sobre recuperación de calor usando intercambiadores para sistemas de vapor, debemos comenzar con la recuperación de calor de la purga residual. Aproximadamente, el 49% de la energía en purga de caldera se puede recuperar por medio del uso de un tanque de revaporizado y equipos asociados; sin embargo, todavía se puede recuperar calor adicional de la misma purga residual.

Continuando con el siguiente ejemplo, si el tanque de revaporizado trabaja a una presión de 0,2 bar r, esto quiere decir que la purga residual pasa la purgador de boya de tanque de revaporizado a aproximadamente 105°C. Se puede recuperar energía útil adicional de la purga residual antes de que acabe en el drenaje.

El método aceptado es pasarlo a través de un intercambiador de calor, calentando el agua de aportación que va al tanque de alimentación. Este método enfría la purga residual hasta aproximadamente 20°C. Este sistema no sólo recupera la energía en el efluente de purga, también enfría el agua antes de que se descargue al sistema de drenaje. (La temperatura a la que se puede descargar está limitada a 42°C en países como el Reino Unido; otros países tienen limitaciones similares).

Una disposición típica para recuperar esta energía se muestra en la siguiente figura:

 

Otras opciones de diseño para la recuperación de calor usando intercambiadores para sistemas de vapor

Un problema con la disposición indicada en la figura anterior, es que puede que no esté garantizada una circulación simultánea de agua de aportación fría entrante y purga residual del tanque de revaporizado. 

Una mejor disposición se muestra en la siguiente figura, en la que se usa un tanque de agua fría como disipador de calor. Se usa un termostato para controlar una pequeña bomba de recirculación con el propósito de que cuando el purga residual esté a una temperatura lo suficientemente alta, se bombee agua a través del intercambiador de calor, elevando la media de temperatura del tanque y ahorrando energía. 

Si la temperatura del efluente de purga que sale del intercambiador de calor puede estar por encima de los 43°C, entonces se deberá dirigir a un tanque de purga en vez de directamente al desagüe (ver módulo 3.14).

 

Tipo de intercambiador preferido para la recuperación del calor

Los intercambiadores de calor de placas son preferidos para esta aplicación, porque son muy compactos y tienen un mantenimiento sencillo. La experiencia muestra que las velocidades más altas y las turbulencia en intercambiadores de calor de placas ayudan a mantenerlos limpios y por lo tanto es raro que requieran que se desmonten.

Sin embargo, si requiere una limpieza, es relativamente sencillo abrir el intercambiador de calor y limpiar las placas. Limpiar un intercambiador de calor de camisa y tubos es más complicado y supondría desmontar completamente, además, a menudo los tubos no se pueden retirar para su limpieza.

Cuando la energía es recuperada del revaporizado y del condensado, se recupera un 87% de la energía total contenida en la purga original. Además, se ha recuperado un 14% del agua, haciendo una contribución adicional en el ahorro.

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