Desaireadores: eliminación del oxígeno del agua de alimentación de la caldera es el proceso mecánico que extrae el oxígeno disuelto y el dióxido de carbono del agua de alimentación antes de que entre en una caldera de vapor, protegiendo la caldera, el economizador, las tuberías y el sistema de condensado contra la corrosión. Casi todas las calderas industriales, salvo las unidades empaquetadas más pequeñas, dependen de alguna forma de desaireación, y hacerlo mal convierte rápidamente el sistema en un problema de corrosión.
El agua de aporte y el condensado que retorna llevan gases atmosféricos disueltos, principalmente oxígeno y dióxido de carbono. El oxígeno disuelto es agresivamente corrosivo para el acero al carbono a temperaturas de caldera, produciendo picaduras localizadas en las paredes de los tubos, tambores y tuberías de agua de alimentación; una pequeña cantidad puede provocar una perforación mucho antes de que se note un adelgazamiento uniforme de la pared. El dióxido de carbono forma ácido carbónico, disminuyendo el pH y provocando corrosión en las líneas de condensado, trampas e intercambiadores de calor, aguas abajo de la caldera. Eliminar ambos gases antes de que alcancen metal caliente es mucho más barato que convivir con las consecuencias.
La solubilidad de los gases en el agua cae bruscamente al aumentar la temperatura, alcanzando un mínimo práctico cerca del punto de ebullición del agua a la presión de operación. Un desaireador calienta el agua de alimentación entrante con vapor para llevarla a, o muy cerca de, la temperatura de saturación, de modo que los gases disueltos salen de la disolución en forma de gas libre. El calentamiento por sí solo no es suficiente: el gas liberado debe ser evacuado antes de que se vuelva a disolver, por lo que los desaireadores combinan el calentamiento con una limpieza mecánica, rompiendo el agua en finas gotas contra un flujo de vapor en sentido contrario y ventilando el gas liberado antes de que se enfríe y se vuelva a disolver.
La selección depende del tamaño de la caldera, la variabilidad de la carga y el objetivo de oxígeno residual requerido aguas abajo.
Un desaireador correctamente dimensionado y operado, con suministro de vapor adecuado y ventilación correcta, reduce habitualmente el oxígeno disuelto al rango bajo de partes por billón, citado comúnmente como 7 ppb (0,005 cm3/L) o mejor en las guías de HEI y ASME, con el dióxido de carbono también reducido a un nivel insignificante. Mantener ese rango requiere un flujo de vapor suficiente para mantener la temperatura de saturación a todas las cargas, una ventilación correcta y un tiempo de residencia adecuado en el depurador.
| Parámetro | Desaireador mal operado | Desaireador bien gestionado |
|---|---|---|
| Oxígeno disuelto residual | 50 a 100+ ppb | 7 ppb (0,005 cm3/L) o menos |
| Temperatura de operación frente a saturación | Varios grados C por debajo de la saturación | Dentro de aproximadamente 1 °C de la saturación |
| Tasa de ventilación | Subventilado o sobreventilado | Ajustada según la curva del fabricante para la carga |
| Control del nivel de almacenamiento | Errático, propenso al flashing (vaporación instantánea) | Estable, dimensionado para margen de NPSH de la bomba |
Debajo de la sección de desaireación, todo desaireador tiene un tanque de almacenamiento que contiene agua desaireada a temperatura de saturación, lista para las bombas de alimentación. El tanque amortigua las oscilaciones de demanda y, igual de importante, proporciona la elevación y la carga estática que las bombas de alimentación necesitan para su requerimiento de NPSH. Como el agua de almacenamiento se encuentra cerca de su punto de ebullición, el margen entre el NPSH disponible y el requerido es por diseño reducido, razón por la cual los tanques de almacenamiento casi siempre se montan sobre estructuras de acero elevadas, a veces llamadas torres de desaireador, de modo que la cabeza extra evita la cavitación en la entrada de la bomba. El control de nivel y presión aquí se trata como funciones de protección, no solo como gestión de inventario.
La desaireación mecánica elimina la gran mayoría del oxígeno disuelto, pero no puede llegar a cero. Se dosifican captadores químicos, como el sulfito de sodio para calderas de baja y media presión o agentes como sustitutos de la hidrazina y derivados de la carbohidrazida para unidades de mayor presión, aguas abajo del desaireador para reaccionar con ese residual. Los captadores son una medida de respaldo y pulido, no un sustituto de la desaireación mecánica.
El rendimiento también depende de cuánto condensado retorna una planta y en qué condiciones. El condensado llega caliente y en gran parte libre de gases si el sistema de retorno de condensado está estanco y bien ventilado, aliviando la carga del desaireador, mientras que la entrada de aire en las bombas o trampas dañadas reintroduce oxígeno que ya se había eliminado. El rendimiento del desaireador, las tasas de purga y la integridad del condensado se analizan mejor conjuntamente; vea nuestra visión general sobre la práctica de purga de caldera para entender cómo se concentran y eliminan los sólidos disueltos de la caldera.
El mantenimiento rutinario incluye la inspección de las válvulas de pulverización y las bandejas por incrustaciones o erosión, comprobaciones de la tasa de ventilación en función de la carga, instrumentación de nivel y presión del almacenamiento, y análisis periódicos del oxígeno disuelto a la salida. Estas tareas son fáciles de posponer, y las consecuencias aparecen meses después en forma de tubos picados, por lo que muchos equipos registran inspecciones y bitácoras de dosificación en una plataforma CMMS como Fabrico, manteniendo el trabajo en intervalos fijos para que las desviaciones se detecten pronto. Solicite una demostración de Fabrico para ver cómo los programas de MP del desaireador encajan en un programa de confiabilidad más amplio.
Un simple tanque de agua de alimentación solo almacena agua para las bombas de alimentación de la caldera. Un desaireador calienta activamente y limpia mecánicamente el agua con vapor para eliminar el oxígeno disuelto y el dióxido de carbono, y luego ventila los gases liberados.
La sección de almacenamiento contiene agua cerca de su punto de ebullición, por lo que el margen frente a la cavitación de la bomba es reducido. Elevar el tanque añade cabeza estática a la succión de la bomba, cumpliendo el requisito de NPSH y evitando la vaporización en la entrada de la bomba.
Algunos sistemas muy pequeños o de baja presión usan solo tratamiento químico, pero para la mayoría de las calderas industriales esto es impráctico a gran escala, ya que la dosificación tendría que seguir una carga de oxígeno en constante movimiento sin eliminación mecánica. La desaireación mecánica más un captador como paso de pulido es el enfoque estándar.
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