04 GT11 Sistemas de Condensado y Alimentacion

CENTRALES TRMICAS. CIRCUITOS DE CONDENSADO Y AGUA DE ALIMENTACIN ISMAEL PRIETO

INDICE-1

NDICE DE MATERIAS

CIRCUITO DE CONDENSADO Y AGUA DE ALIMENTACIN

1. INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. CALENTAMIENTO DEL AGUA DE ALIMENTACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

3. PRINCIPALES VENTAJAS OBTENIDAS DEL CALENTAMIENTO DEL AGUA DEALIMENTACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

4. DISPOSICIN DE LOS CALENTADORES Y DIAGRAMA T-s DEL CICLO . . . . . . 3

5. CALENTADORES DE MEZCLA. DESGASIFICADOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

5. CALENTADORES DE SUPERFICIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6. SISTEMA DE CONDENSADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

7. SISTEMA DE AGUA DE ALIMENTACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15


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CIRCUITO DE CONDENSADO Y AGUA DE ALIMENTACIN

1. INTRODUCCINEn primer lugar se ver en que consiste el calentamiento del agua de alimentacin y la

conveniencia de su empleo. hacindose resaltar las principales ventajas de orden tcnico queposee, as como tambin la economa obtenida. Para poder ver la disposicin de los calentadoresse presenta un ejemplo de ciclo muy aproximado, pero algo mas sencillo que los utilizados enlas centrales trmicas, complementado por el correspondiente diagrama entrpico, para el estudiode las distintas transformaciones. Por ltimo. se describen , los tipos de calentadores mas usadosen centrales trmicas.

2. CALENTAMIENTO DEL AGUA DE ALIMENTACINEn las centrales trmicas modernas se consigue mejorar el rendimiento del ciclo

efectuando un calentamiento progresivo del agua de alimentacin desde que sale delcondensador hasta que llega a la caldera. Este calentamiento se realiza en calentadores situadosescalonadamente a lo largo de todo el sistema de agua, mediante vapor extrado de la turbinadespus de haberse expansionado en ella parcialmente.

En la figura 1 se representa el esquema de un ciclo con seis calentadores de agua, de loscuales uno es desgasificador. El agua, impulsada por las bombas de condensado, atraviesa lostres calentadores de baja presin y llega al desgasificador, de cuyo depsito aspiran las bombasde alimentacin, que impulsan el agua a travs de los dos calentadores de alta presin y deleconomizador (situado en el circuito de humos de la caldera), introducindola en el caldern. Elagua es calentada gradualmente en los sucesivos calentadores y, por ltimo, en el economizador,alcanza una temperatura muy prxima a la de ebullicin correspondiente a la presin de lacaldera.

El vapor utilizado en los calentadores se extrae de distintos escalonamientos de la turbinadespus de haber desarrollado un trabajo parcial en sta, pero aun en posesin de una entalpaque se puede utilizar prcticamente en su totalidad en los calentadores, ya que en ellos seaprovecha el calor de condensacin que, de haberse dejado expansionar totalmente el vapor hastael condensador, se perdera en el agua de circulacin.

El economizador recupera parte del calor que aun poseen los humos. despus de haberpasado por la zona de sobrecalentadores y recalentador. Por estar situado el economizador en lacaldera, se le considera un elemento ms de ella y no se describe en esta seccin.

3. PRINCIPALES VENTAJAS OBTENIDAS DEL CALENTAMIENTO DEL AGUA DEALIMENTACIN

Ya se ha indicado la principal ventaja que supone el empleo de calentadores de agua dealimentacin, o sea, el aumento del rendimiento global del ciclo, al aprovechar ntegramente laentalpa del vapor extrado, que equivale al aprovechamiento de una parte del calor comunicadoal vapor en la caldera con un rendimiento del 100 %. Visto de otra forma, se produce un aumentodel rendimiento porque se aumenta la temperatura media de aporte de calor en la


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caldera. Como el calor transmitido a un fluido es tanto ms valioso cuanto ms elevada sea latemperatura a que se encuentra, al reducir el precalentamiento del agua de alimentacin en lacaldera, se evita consumir parte del valioso calor a elevada temperatura que se produce en ella,en calentar el agua fra hasta la temperatura de ebullicin. Otra ventaja, desde el punto de vistade la caldera, es que al ser alimentada con agua relativamente caliente, hay ms uniformidad enlas temperaturas del metal de calderines, tubos, colectores, etc, y por lo tanto, menores tensionestrmicas. En cuanto a la turbina, las extracciones de vapor descargan los escalones de bajapresin, cuya seccin de paso se puede disminuir. Esto es muy conveniente, ya que el vapor enesos escalonamientos tiene un volumen especfico muy elevado y, de no haber extracciones, loscuerpos de baja presin tendran que ser de dimetros bastante mayores. Se comprende, pues,que el rendimiento de los ciclos con precalentamiento del agua de alimentacin, es ms elevadoy se puede demostrar que es tanto mayor cuanto mayor sea el nmero de extracciones de vapory calentadores. Sin embargo, este nmero viene limitado en la prctica, puesto que al aumentarlose complica y encarece la instalacin de la central (turbina, calentadores, tuberas. vlvulas, etc).El nmero optimo de calentadores y extracciones suele oscilar entre 6 y 9 por unidad, segn supotencia.

4. DISPOSICIN DE LOS CALENTADORES Y DIAGRAMA T-s DEL CICLOLos calentadores se disponen en el ciclo en serie escalonada como se ve en el ejemplo

representado en la figura 1, es decir, el primero recibe el agua fra procedente del condensador,descargndola a una temperatura algo ms elevada (unos 20 a 30 C mayor que la de entrada);los sucesivos calentadores van calentando el agua progresivamente hasta que llega a la caldera.

La alimentacin de vapor a cada calentador se realiza de forma que el primer calentador,situado a continuacin de la bomba de condensado, recibe el vapor de la extraccin ms fra, elsiguiente de otra extraccin ms caliente, y as sucesivamente hasta el ltimo calentador antesdel economizador, que recibe el vapor de la extraccin ms caliente. Con este procedimiento seconsigue que las transmisiones de calor del vapor al agua se realicen con pequeas diferenciasde temperatura, que es una de las ventajas expuestas anteriormente.

Para mejorar el rendimiento de este montaje, se hace descargar el condensado de cadacalentador, en los calentadores de tipo cerrado o de superficie, a su inmediato inferior en niveltrmico y tambin en altura, pues en la prctica, se sitan a cotas distintas para facilitar el drenajedel condensado. Con este sistema de drenajes, que recibe el nombre de drenaje en cascada, seutiliza al mximo la entalpa del vapor extrado, puesto que al enfriarse el condensadoprogresivamente en cada calentador, llega al condensador prcticamente fro y la necesidad derefrigerarlo con el agua de circulacin es muy pequea.

En la figura 2 se ha representado el diagrama T-s del ciclo de la figura l (excepto locorrespondiente al condensador de vapor de cierres, el refrigerador de drenajes, el tanque dealmacenamiento de condensado y el sistema de atemperacin), donde se pueden apreciar lasevoluciones que sigue el agua y el vapor, con el fin de completar la teora expuesta sobreprecalentamiento del agua de alimentacin.

Supongamos que se mantiene constante el caudal de vapor hmedo descargado por laturbina al condensador, pero que se aumenta la produccin de la caldera y se efecta unaextraccin de vapor en el punto D1 de la expansin. Este vapor, conducido al calentador n 1, secondensa a la presin de la extraccin. describiendo la transformacin D1 , B1 ; el agua dealimentacin, cuyo estado era A(ya bombeada por la bomba de condensado), es la que harefrigerado a este vapor para condensarlo, absorbiendo ella el calor de condenacin y


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calentndose desde A hasta A1. El agua en A1 se puede calentar anlogamente hasta A2 con

vapor extrado de la turbina en D2, a mayor temperatura que el D1. A4 y B4 coinciden en el mismopunto por corresponder al desgasificador, en el cual entran en contacto ntimo el agua de


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alimentacin y la 4 extraccin de vapor. La transformacin A4 A4 corresponde a la elevacinde presin y temperatura producidas por la bomba de alimentacin.

Se comprende que con varias extracciones de vapor se puede precalentar el agua dealimentacin en calentadores independientes de la caldera hasta una temperatura muy prximaa la de ebullicin (la del punto B). En el ciclo del ejemplo se eleva la temperatura con loscalentadores hasta A6, correspondiendo la elevacin desde A6 hasta B al economizador y parteinferior de los tubos vaporizadores. Se ha supuesto tambin que las temperaturas de salida delagua de cada calentador son iguales a las de saturacin del vapor de sus extraccionescorrespondientes, aunque, como se ver en un apartado posterior, pueden ser distintas segn eltipo de calentador utilizado.

Los drenajes de las extracciones 1 y 2 se van enfriando segn la transformacin B6 B6B5 B5 B4, incorporndose al agua del ciclo junto con el condensado de la cuarta extraccin, enel desgasificador. Los drenajes de las extracciones 3, 2 y 1 se enfran segn B3 B3 B2 B2 B1 B1,incorporndose al condensado del ciclo en el pozo del condensador. El enfriamiento de todos losdrenajes se emplea en calentar el agua del ciclo, y el nico calor que se pierde es una pequeaparte del correspondiente a B1 A (la que no recupera el enfriador de drenajes), que puedallevarse el agua de circulacin al refrigerar algo los drenajes descargados al condensador.

En las centrales trmicas actuales se utilizan fundamentalmente dos tipos de calentadoresde agua de alimentacin, llamados calentadores de mezcla o de contacto directo y calentadorescerrados o de superficie.

5. CALENTADORES DE MEZCLA. DESGASIFICADOREn los calentadores de mezcla hay contacto directo y mezcla del vapor calefactor con el

agua de alimentacin que se calienta. En esencia, constan de un recipiente cilndrico por cuyaparte superior entra el agua de alimentacin, bien a travs de unas toberas de pulverizacin. obien cayendo sobre unas bandejas que la esparcen en forma de lluvia fina por todo el calentador,y por cuya parte inferior entra el vapor de la extraccin. Al encontrarse el agua y el vapor encontracorriente, se produce el intercambio de calor, condensndose el vapor y cediendo su calorde condensacin al agua. Este tipo de calentador no se suele utilizar en centrales trmicas comotal calentador solamente, pues adems de calentador tiene otra aplicacin muy importante quees la de desgasificador. En el circuito agua-vapor hay algunas zonas sometidas a vaco (desdelos ltimos escalones de la turbina hasta las bombas de condensado), o sea, a presiones inferioresa la atmosfrica, y en ellas es inevitable que entre aire del exterior a travs de empaquetadurasde vlvulas, bridas, juntas, cierre de la turbina, etc. Por otra parte, llega al circuito aire disueltoen el agua de aportacin, en la del tanque de reserva de condensado y en los drenajes recogidos.Es preciso mantener el contenido de oxgeno por debajo de lmites extraordinariamentereducidos para evitar la rpida oxidacin del circuito agua-vapor. Esta misin corre a cargo deldesgasificador, que en realidad no es ms que un calentador de mezcla con alguna pequeavariante. Tambin recibe el nombre de desaereador, porque los principales gases contenidos enel agua son componentes del aire.

La desgasificacin se basa en la ley de Henry, la cual dice que para cada temperatura lacantidad de gases disueltos en un lquido es proporcional, para cada uno de estos gases, a supresin parcial en la atmsfera en contacto con el lquido. La solubilidad del gas es funcindecreciente de la temperatura. Tericamente es suficiente para eliminar un gas de su solucin


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acuosa anular la presin propia de este gas en la atmsfera que rodea al lquido. Llevando el aguaa la presin de saturacin, los gases disueltos, y por tanto el oxgeno, pasan automticamente ala atmsfera de saturacin as creada. Un volumen igual al volumen de los gases es arrastradode forma continua a la atmsfera.

En la figura 3 se muestran nicamente los internos de desgasificador. Est constituidopor dos recipientes cilndricos, uno superior o desgasificador propiamente dicho, que contienelos elementos internos, y otro inferior de mayor capacidad, que hace la funcin de tanque dereserva.

El desgasificador contiene las bandejas de distribucin situadas en varias filas; en suparte superior lleva la entrada de agua y salida de gases a la atmsfera; por el lateral tiene laentrada de vapor, que en realidad es como si la tuviera por la parte inferior de las bandejas,puesto. que stas estn cerradas por unos tabiques laterales; y por el fondo comunica con eltanque de reserva y bombas de alimentacin.

El agua que entra por la parte superior pasa a travs de varias toberas alargadassumergidas en una caja de distribucin que recorre el cilindro longitudinalmente. Las toberas sesumergen para proporcionar un cierre hidrulico que impida la entrada de vapor en la tubera conel consiguiente golpeteo. En las grandes unidades se colocan vlvulas de retencin, accionadaspor muelle, antes de las toberas, que, adems de crear un sellado eficaz, aseguran unadistribucin por igual de agua en las toberas y crean una pequea presin en la tubera que evitala vaporizacin del agua en ciertas condiciones de carga.

A lo largo de cada lado de la caja de distribucin, hay una serie de desages con muescasen forma de V, que dividen el flujo de entrada en partes iguales, asegurando de esta forma unadistribucin longitudinal que coincide con la primera etapa de distribucin.

Todas las bandejas estn colocadas transversalmente. Debajo de cada par de muescas enV de la caja de distribucin va colocada una bandeja profunda cuyo fondo lleva un gran nmerode agujeros separados uniformemente, donde se efecta la segunda etapa de distribucin.

La tercera etapa se realiza en la fila siguiente de bandejas, que llevan las paredes lateralesvueltas hacia abajo y rematadas en forma de dientes de sierra, donde el agua sale por fin enforma de lluvia finamente dividida. De este sistema de distribucin ya pasa el agua a las bandejasde calentamiento y desgasificacin, cuyo nmero depender de las condiciones de extraccin deoxgeno.

Al caer el agua de bandeja en bandeja, entra en ntimo contacto con la corrienteascendente de vapor y se calienta rpidamente, desprendindose la mayor parte de los gasesdisueltos en ella. Al ir descendiendo el agua ya caliente, sigue chocando con vapor ms calientecon lo que se eliminan las ltimas trazas de gases que quedan disueltos.

La masa de vapor sigue ascendiendo entre las bandejas hasta que se encuentra con el aguafra de las bandejas ms altas, en cuyo punto se condensa gradualmente, cediendo su calor alagua que cae. El vapor que no llega a condensarse arrastra a los gases no condensables a la partealta, donde una pantalla horizontal les obliga a pasar por la parte superior de las muescas en Vde la caja de distribucin, antes de salir a la atmsfera. Al pasar tan cerca del agua fra, los gasesse concentran en grado mximo, asegurando una mnima prdida de vapor al exterior (del ordendel 0,5 al 1 % del vapor total necesario a plena carga).

En resumen, como en el desgasificador se mantiene una atmsfera saturada de vapor auna presin superior a la atmosfrica, se puede controlar la concentracin de gases en el lquidoactuando sobre la concentracin en la fase gaseosa y puesto que a cada presin y temperatura de


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un determinado gas en el ambiente del desgasificador, le corresponde una concentracin en elagua, es posible mantener esta concentracin por debajo de un determinado lmite abriendosuficientemente el escape del desgasificador a la atmsfera, para impedir que la presin de esegas alcance en su interior un valor excesivo. En centrales modernas se recomienda no superaruna concentracin de 0,005 ppm de oxgeno disuelto en el agua a la salida del desgasificador.

5. CALENTADORES DE SUPERFICIELos calentadores de superficie o de tipo cerrado son intercambiadores de calor por

superficie anlogos a los condensadores de superficie. Constan en esencia de un recipiente queest comunicado con la correspondiente extraccin de vapor de la turbina. El recipiente esatravesado por una serie de tubos, dentro de los cuales circula el agua de alimentacin que, alestar a menor temperatura que el vapor de la extraccin, lo refrigera, condensndolo yabsorbiendo el calor de refrigeracin condensacin. El vapor que se va condensando, al ponerseen contacto con los tubos, pasa al fondo del calentador donde se mantiene un nivel constante pormedio de una vlvula automtica de purga. Existen varios tipos de calentadores, segn que lostubos sean rectos, helicoidales, en espiral o en forma de U. As como se ha dicho que el aguacircula por dentro de los tubos, que es lo ms general, y se denominan calentadores de tubos deagua, existen otros donde el vapor es el que circula por dentro de los tubos, y se denominancalentadores de tubos de vapor. En la figura 4 se representa el esquema de un calentador de tubosde agua en forma de U, que es el tipo de calentador ms utilizado en las centrales actuales.

Los calentadores de tipo cerrado tienen una gran ventaja sobre los de mezcla y es que,como el agua de alimentacin y el vapor no estn en contacto directo, pueden encontrarse apresiones muy distintas, generalmente mucho mayor la. del agua.

El calentador de la figura 4 es el tipo ms elemental de calentador. Funciona como unsimple condensador y tiene un rendimiento bajo debido a que los drenajes lo abandonan todavacalientes, o sea, a la temperatura de saturacin. En la figura 5 se representa el diagrama deintercambio de calor en un calentador elemental que recibe vapor hmedo o saturado. Parapoder aprovechar parte del calor de los drenajes se le dota de una zona se subenfriamiento queconsiste en hacer pasar los drenajes en contracorriente con el agua de alimentacin, antes deabandonar el calentador, dentro de una zona semiaislada que coincide con la entrada del aguade alimentacin. En la figura 6 se representa un calentador provisto de zona de subenfriamiento.Corno, generalmente, el vapor de las primeras extracciones es algo sobrecalentado, se puedeaprovechar esa temperatura para calentar el agua a mayor temperatura que la de saturacin enla cmara de vapor. Para ello, se le dota de otra zona semiaislada, de enfriamiento del vapor,llamada de desrecalentamiento, que consiste en hacer pasar el vapor, a la entrada del calentador,en contracorriente con la salida del agua de alimentacin. En la figura 7 se representa eldiagrama de intercambio de calor en un calentador con enfriador de drenajes y que recibe vaporsaturado o hmedo. En la figura 8 se representa el diagrama de intercambio de calor en uncalentador provisto de zonas de subenfriamiento y desrecalentamiento que recibe vaporsobrecalentado.

Para que un calentador funcione con un rendimiento ptimo, es necesario que sean lo mspequeas posible las diferencias de temperatura, entre la entrada de vapor y salida de agua, yentre la salida de drenajes y la entrada de agua. Cuando estas diferencias se van agrandando,significa que hay algn problema y no se produce una buena transmisin de calor. Tambinpuede darse el caso de que se acumulen gases en la camara de vapor por no estar suficientementeabiertas las vlvulas de desaireacin, con lo cual disminuye tambin la transmisin de calor.


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Figura 5: Diagrama de intercambio de calor cuando el calentador recibevapor hmedo

6. SISTEMA DE CONDENSADOEl ciclo principal de una central trmica est constituido por un sistema cerrado

agua-vapor. En cada punto del circuito, el fluido presenta unas caractersticas distintas de presiny temperatura, determinando ambas su estado. Para facilitar su estudio, se subdivide el ciclo endos sistemas, atendiendo al estado del fluido, que son el sistema de agua y el sistema de vapor.El sistema de agua se subdivide nuevamente en otros dos, atendiendo a su presin, denominadosSistema de Condensado (o de baja presin) y Sistema de Agua de Alimentacin (o de alta

presin). Con el sistema de vapor tambin se puede efectuar una subdivisin semejante, dandolugar al Sistema de Vapor Principal, al Sistema de Vapor Recalentado y Sistema deExtracciones. Los sistemas de Vapor Principal y Vapor Recalentado se vern en otro captulo.

El sistema agua-vapor lo integran una serie de equipos tales como bombas, tanques,calentadores, tuberas, vlvulas , purgadores, etc, que, debidamente dispuestos y con la caldera,turbina y condensador, constituyen el ciclo principal de una central trmica. Existen diversostipos de sistemas, aunque la finalidad o principio de funcionamiento de ellos es la misma. Lasdiferencias de unos a otros estriban, principalmente, en el nmero de elementos que los integrany en pequeos detalles sobre la disposicin de estos elementos, segn la potencia, diseo de launidad y tipo de caldera y turbina.

El Sistema de Condensado tiene su origen en el pozo del condensador y finaliza en laaspiracin de las bombas de alimentacin. Su misin es extraer del condensador el agua


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procedente de la condensacin del vapor descargado por el cuerpo de baja presin de la turbina,envindola, a travs de algunos calentadores, hasta las bombas de alimentacin con una presinpositiva que asegure el buen funcionamiento en la aspiracin de stas. En el sistema decondensado tiene lugar la reposicin de agua tratada para suplir las prdidas del ciclo, elprecalentamiento inicial del agua y su desgasificacin.

Los elementos que componen el sistema, citados por orden segn el sentido del flujo, sonfigura 1:

1 - Pozo del condensador.2 - Dos bombas centrfugas verticales, conectadas en paralelo, con filtros en la aspiraciny vlvulas de retencin en la descarga.3 - Condensador de vapor de cierres.4 - Refrigerador de drenajes de los calentadores de baja presin.5 - Tanque de reserva de condensado.5 - Calentador nmero 1.6 - Calentador nmero 2.7 - Calentador nmero 3.8 - Desgasificador.9 - Tanque del desgasificador.10 - Sistema de drenajes de calentadores.11 - Sistema de desaireos de calentadores (no representado).No se representan las vlvulas de aislamiento y bypass de los calentadores, polishing

(sistema de resinas de intercambio inico para el tratamiento de la contaminacin delcondensado), etc.

Agua de reposicinEl ciclo agua-vapor de cada unidad necesita una reposicin continua de agua tratada para

suplir las prdidas debidas a la purga continua, tomas de muestras, evaporacin en tanques dedrenaje y condensado, prdidas por empaquetaduras, consumos de vapor auxiliar, etc. Estareposicin se efecta en el condensador, llegando el agua a travs de una tubera procedente delos tanques de almacenamiento de agua desmineralizada. El control se realiza automticamente,abriendo la vlvula automtica en funcin del nivel en el pozo de condensado del condensador,o del nivel en el tanque de reserva de condensado, segn las necesidades del ciclo.

Tanque de reserva de condensadoAunque el ciclo de la unidad es un circuito continuo en el que el mismo vapor des

cargado de la turbina se condensa e introduce nuevamente en la caldera, repitindose el ciclo devaporizacin-condensacin, son necesarios unos depsitos de compensacin o reserva que cedano tomen agua del circuito cuando no se efecte con regularidad el consumo de vapor en laturbina y el consumo de agua en la caldera. Esto es muy frecuente, puesto que las condicionesdel sistema no son completamente estables: hay variaciones de carga que dan lugar a que, en unmomento determinado, la turbina tome ms o menos vapor, condensndose ms o menos aguade la que en ese momento se est alimentando a la caldera. En el caso de aumento de carga, elexceso de condensado pasar a los depsitos de compensacin, y en el caso contrario, el defectode agua lo tomarn las bombas de alimentacin de los depsitos. Cuando la marcha del ciclo seregulariza de nuevo, vuelven a normalizarse los niveles de los depsitos, pero es normal queflucten continuamente, pues es muy difcil que la carga se mantenga invariable. Es de suma


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Figura 7: Diagrama de intercambio en un calentador que recibe vaporsaturado o hmedo, con enfriamiento de drenajes

importancia, pues, disponer en el sistema de condensado de depsitos de capacidad adecuada ,que depender principalmente de la masa de agua en movimiento y, en definitiva, de la potenciade la unidad.

Sistema de drenajes variosEl vapor utilizado para calefaccin y otros usos, como se ver en otro captulo, y el que

escapa a travs de purgadores automticos no se pierde ms que el de algunos circuitos como losde atomizacin y calentamiento de fuel-oil. En la mayora de los circuitos, una vez condensado,es introducido nuevamente en el ciclo. El condensado de los purgadores del ciclo propiamente

dicho, o sea, los correspondientes a tuberas de vapor principal, recalentado y extracciones,vuelve al ciclo a travs del condensador. El resto del condensado se recoge en un pequeotanque, llamado tanque de drenajes, del cual lo aspiran automticamente unas bombas y loenvan al condensador o al desgasificador.

Funcionamiento del sistemaEl vapor descargado al condensador por el cuerpo de baja presin de la turbina se

condensa all totalmente, recogindose el condensado en el pozo del condensador. Estecondensado es aspirado por las bombas de condensado, que lo impulsan al desgasificador atravs del condensador de vapor de cierres, refrigerador de drenajes y calentadores de bajapresin nmeros 1, 2 y 3. La vlvula LV-1 regula el caudal de forma que se mantenga un nivelconstante en el pozo del condensador. La regulacin se consigue por medio de una sealneumtica procedente de un transmisor de nivel del pozo. El pozo est provisto, adems, dealarmas de alto y bajo nivel para prevenir un fallo de los automatismos que podra resultar


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Figura 8: Diagrama de intercambio de un calentador que recibe vapor sobrecalentado,con enfriamientos de vapor y de drenajes

peligroso, tanto si baja el nivel, dejando las bombas sin aspiracin, como si sube, restandosuperficie de refrigeracin al condensador, esto ltimo originara una sobrepresin en el escapede la turbina y condensador.

Las bombas de condensado tienen unas tuberas de equilibrio (no representadas) queponen en comunicacin la zona superior de sus cmaras de aspiracin con el condensador. Elvaco del condensador extrae los gases que puedan acumularse en dichas cmaras, permitiendo

que se rellenen de agua por gravedad. Estas tuberas permiten el cebado inicial de las bombasy evitan que se desceben durante su funcionamiento normal. Tambin poseen, las bombas decondensado, una alimentacin de agua, desde la descarga a la empaquetadura, para la lubricaciny refrigeracin de sta. Una sola bomba de condensado suele ser suficiente para mantener launidad a plena carga.

Las bombas de condensado tienen que aspirar agua saturada del pozo de condensado delcondensador. Cualquier bomba, tiene una determinada cada de presin en la aspiracin, por loque si se realizara sta sin tomar alguna media, la presin descendera por debajo de la desaturacin, se producira vaporizacin del agua y cavitacin de la bomba. Para evitar esteproblema se instalan bombas de condensado verticales, cada una en un foso de cuatro a cincometros de profundidad, que llevan la aspiracin en la parte inferior. De esta manera, en laaspiracin hay una presin total de 0.4 a 0.5 bar, lo cual es suficiente para evitar la cavitacinde la bomba.

Al pasar el condensado a travs del condensador de vapor de cierres y el sistema de


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refrigeracin de drenajes, enfra y condensa el extrado del sistema de cierres y los derenajes,calentndose entonces el condensado.

El condensado sigue su marcha a travs del refrigerador de drenajes, donde refrigera losdrenajes procedentes de los calentadores de baja presin. Luego pasa por los calentadores 1, 2y 3, donde se va calentando progresivamente, descargando por fin en el desgasificador a unatemperatura prxima a la de saturacin correspondiente a la presin que all reina. El agua esdesgasificada y calentada algo ms en el desgasificador, desde donde pasa al tanque deldesgasificador y luego a la tubera de aspiracin de las bombas de alimentacin.

Las fluctuaciones de nivel que se producen en el tanque del desgasificador son eliminadasprcticamente por la operacin automtica de las vlvulas reguladoras LV-3, que comunica eltanque de condensado con el condensador, y LV-2, que comunica la lnea de condensado conel tanque de condensado. Cuando el nivel del desgasificador tiende a subir, significa que llegaa l ms flujo del que aspiran de l las bombas de alimentacin y, entonces, abre la vlvula LV-2para descargar al tanque de condensado el exceso de flujo. Cuando el nivel tiende a bajar, abrela LV-3 para que el tanque de condensado suministre el flujo adicional, a travs del condensadornecesario para las bombas de alimentacin. Cuando una de las vlvulas abre, la otra siemprepermanece cerrada, puesto que ambas estn controladas por una seal nica de nivel y cadavlvula trabaja sobre media banda de esta seal.

El tanque del desgasificador est dotado de alarmas de alto y bajo nivel para caso de fallode las vlvulas reguladoras, pero adems lleva una segunda proteccin de alto nivel, consistenteen una vlvula, no representada, que abre y descarga el sobrante al tanque de condensado. Lavlvula LV-3 tiene un enclavamiento que le impide abrir cuando hay alto nivel en el pozo delcondensador o bajo nivel en el tanque de condensado, con el fin de proteger el condensador deinundacin o de entrada de aire a travs de este tanque.

El drenaje de los calentadores se realiza en cascada, regulado por medio de vlvulasautomticas que reciben la seal de transmisores de nivel situados en los respectivoscalentadores. Los drenajes del calentador n 3 pasan al n 2 a travs de la automtica LV-32; losdel calentador n 2 pasan, a travs de la vlvula LV-21, al calentador n 1; los drenajes delcalentador n 1 y del tanque de expansin pasan al refrigerador de drenajes y, de ste, alcondensador, a travs de la vlvula LV-10.

Es inevitable que el vapor arrastre algn gas incondensable, por lo que todos aquellospuntos donde hay condensacin de vapor sern susceptibles de acumulacin de gasesincondensables, que despus dificuntaran el funcionamiento del equipo de condensacin. Paraevitar la acumulacin de incondensables en los calentadores, se instala un sistema de desaireaos,que se toman en cada calentador en el punto final del recorrido del vapor, se conectan segn unacascada igual que la de los drenajes, pero en lugar de producirse a travs de vlvulasautomticas, se hace instalando en las tuberas orificios calibrados que limitan el flujo de vaporde calentador a calentador, para que el escape de vapor no sea importante. Los incondensablesde los calentadores de alta presin se eliminan por el desgasificador y los de los calentadores debaja presin se eliminan por el condensador.

7. SISTEMA DE AGUA DE ALIMENTACINEl sistema de agua de alimentacin tiene su origen en las bombas de alimentacin.

enlazando con el sistema de condensado, y finaliza en el caldern de la caldera. Su misin esinyectar en el caldern, a una presin elevada, ligeramente superior a la del vapor, el aguacalentada convenientemente, para pasar al circuito de vaporizacin de la caldera. En este sistema


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tiene lugar el precalentamiento final del agua, hasta una temperatura muy prxima a la deebullicin en 1a caldera, y el tratamiento qumico con hidracina para aumentar el pH del aguay eliminar al mximo el oxgeno que no haya sido extrado en el desgasificador. Este tratamientose estudi con detalle en el captulo de tratamiento de agua Los elementos que componen elsistema, citados por orden segn el sentido del flujo, son (figura 1):

- Dos motobombas horizontales y una turbobomba, de alimentacin, con variador develocidad, conectadas en paralelo, con filtros en la aspiracin y vlvulas de retencin enla descarga.- Dos vlvulas automticas de recirculacin de las bombas (no representadas).- Vlvula automtica del atemperador del sobrecalentador, AV-1, accionada pordiafragma.- Vlvula automtica del atemperador del recalentador, AV-2, accionada por diafragma.- Calentador n 5.- Calentador n 6.- Economizador.

Funcionamiento del sistemaEl condensado del desgasificador es aspirado por las bombas de alimentacin y

bombeado a travs de los calentadores nmero 5 y 6 y economizador, entrando finalmente en elcaldern por sus dos extremos, a una altura inferior al nivel normal de agua. El variador derevoluciones de las motobombas o la carga de la turbobomba, regulan el flujo de forma que semantenga un nivel constante en el caldern. Esta regulacin es la resultante de tres seales decontrol, procedentes del medidor de flujo de agua de alimentacin, medidor de flujo de vaporprincipal y transmisor de nivel del caldern; la diferencia de las dos primeras seales se combinacon la tercera, para dar una resultante que va variando las y manteniendo un nivel constante enel caldern. Este control, as como el de los atemperadores, se describe con detalle en el captulocorrespondiente al control de centrales trmicas.

La toma de agua para los atemperadores se efecta en la descarga de la bomba dealimentacin para evitar la cadas de presin propias del circuito (calentadores, economizador,vaporizadores y parte del sobrecalentador) y as disponer, en el punto de atemperacin de unapresin mayor en el agua que en el vapor. Las entradas al economizador y a los atemperadoresllevan vlvulas de retencin para evitar el retroceso de agua o vapor de1a caldera.

El drenado de las cmaras de los calentadores de alta presin se realiza tambin encascada, como los de baja presin, siendo regulado por vlvulas automticas que reciben la sealde transmisores de nivel situados en los respectivos calentadores. Los drenajes del calentadorn 6 pasan al n 5 a travs de la automtica LV-65; los del calentador n 5 pasan al desgasificadora travs de la automtica LV-54. Aunque no se ve en el esquema, tanto los drenajes de loscalentadores de alta como los de baja presin disponen de by-pass, y tuberas auxiliares parasustituir a las automticas en caso de avera, o desviar los drenajes de su cauce normal en casode incomunicacin de cualquier calentador.

Bombas de alimentacinLas bombas de alimentacin han de aspirar agua saturada del desgasificador. Estas

bombas son de alta velocidad, 6000 a 7000 rpm, por lo que la cada de presin en la aspiracines importante. Para solucionar aqu el problema de cavitacin de las bombas, el desgasificadory su tanque de almacenamiento se sitan a una altura entre 40 y 50 m por encima de las bombas,


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con lo que se dispone en la aspiracin de una presin total de 4 a 5 bar, suficiente para evitar lacavitacin.

Las bombas de alimentacin se protegen por medio de vlvulas automticas derecirculacin, (no representadas), que aseguran un flujo mnimo a travs de ellas, an en losperodos ms desfavorables, evitando con ello el batido y consecuente calentamiento del agua,que provocara cavitacin en el cuerpo de bomba. La vlvula de recirculacin permite que labomba descargue al desgasificador un pequeo flujo de agua, limitado por un orificio interpuestoen la lnea de recirculacin. Con flujo normal, la vlvula correspondiente a la bomba que estfuncionando permanece cerrada, pero si el flujo baja hasta el valor mnimo previamente ajustado,la vlvula abre automticamente; cuando el flujo alcanza de nuevo un valor superior, la vlvulavuelve a cerrar. Con el flujo correspondiente al mnimo tcnico, la recirculacin permanececerrada.

04 GT11 Sistemas de Condensado y Alimentacion

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