El colector superior es la parte
presurizada más pesada del generador de vapor acuotubular. Es la parte
del generador de vapor que recibe el agua de alimentación. El colector
superior está conectado a la salida de vapor a proceso o al recalentador
por un lado y por otro a los risers, tubos vaporizadores y a los
downcomers, tubos de caída. En el colector superior hay un nivel de agua
y vapor equilibrado debido a que por un lado accede el agua de
alimentación y por otro sube el vapor desde los tubos vaporizadores. Los
tubos pueden unirse al colector mediante mandrinado o soldados. El
mandrinado es una técnica por la que el tubo se introduce en el interior
del recipiente que va a comunicar y mediante una herramienta cónica, el
mandrino, se expande; quedando sujeto por presión.
Funcionamiento
En cuanto a su funcionamiento, el
vapor y el agua se separan enviándose el agua al colector inferior y el
vapor a proceso. Cerca del colector superior de la caldera se dispone de
condiciones de temperatura idóneas para realizar tratamientos de agua
mediante productos químicos.
El colector superior de una caldera debe
ser suficientemente grande para que, además de alojar los elementos que
se requieren para su funcionamiento, estos puedan ser sustituidos y/o
revisados. El calderín debe ser capaz de recibir toda la mezcla de agua y
vapor en máxima carga de manera que no llegue vapor húmedo a proceso ni
al recalentador. Además es importante que sea capaz de albergar
suficiente agua para asegurar un funcionamiento adecuado durante
variaciones de carga.
En el colector superior del generador de vapor se alojan además las válvulas de seguridad
por ser el recipiente sometido a más presión del generador de vapor, en
caso de no disponer de sobrecalentadores. Debido a que, como se ha
explicado anteriormente, en el colector superior se añaden productos
químicos para el tratamiento de aguas, éste dispone de una tubería de
extracción de impurezas, llamada tubería de extracción de superficie. Su
nombre se debe a que en el colector superior se extraen las impurezas
superficiales que suelen ser espumas. Mediante una tubería en el fondo
del recipiente, tubería de extracción de fondo se recogen las impurezas
más pesadas procedentes del tratamiento de aguas.
La tubería de alimentación
debe ser capaz de distribuir el agua de alimentación de manera uniforme
por la superficie del recipiente con el motivo de evitar desigualdades
térmicas.
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| Esquema del colector superior |
Separación de vapor
Separadores deflectoresLa
separación del vapor y agua se hace mediante una combinación de
separadores ciclónicos o deflectores y secadores. Normalmente se da en
dos etapas, la primera por diferencia de densidad y la segunda mediante
absorción. Es importante disponer de estos equipos para asegurar la
producción de vapor seco y sin partículas sólidas que pueden dañar los
equipos consumidores de vapor. El vapor se hace pasar por unos
separadores primarios y unos secundarios que afinan la separación. Una
correcta separación del vapor dependerá principalmente de la presión,
del tamaño del colector superior y del caudal de vapor producido.
Debido a las altas
velocidades con las que la mezcla accede al colector se utilizan
pantallas deflectoras que imprimiendo un cambio de dirección a la mezcla
separan el vapor el agua. Este tipo de separador se utiliza en calderas
de altas presiones. Sus ventajas son la simplicidad, su bajo coste, su
fácil revisión y sustitución.
Separadores ciclónicos
Su principio de
funcionamiento se basa en la fuerza centrífuga y la diferencia de
densidad entre el agua y el vapor. La mezcla entra en el separador, que
ha sido fresado helicoidalmente, para que la mezcla entre en movimiento
circular. Debido a la mayor densidad del agua ésta se adhiere a las
paredes del separador, mientras que el vapor asciende por el centro del
remolino. El agua al ser más pesada por unidad de volumen termina por
precipitar. El vapor continúa ascendiendo hasta encontrarse con un
separador de gotas. El vapor decelera al atravesar unas planchas
perforadas de manera que las gotas de agua quedan atrapadas. La
separación es mejor que en los deflectores y puede utilizarse en un
rango de presiones muy elevado. Su principal inconveniente son la
dificultad de instalación y un mayor precio.
Estos separadores pueden
estar dispuestos de forma vertical y horizontal.
Separadores secundarios
Los secadores de vapor terminan de afinar la separación para evitar el envío de vapor húmedo a los siguientes componentes. Su
funcionamiento es mejor para cargas de agua constantes, es decir, su
funcionamiento depende de la calidad de separación que hayan realizado
los deflectores o los separadores ciclónicos.
Secadores de planchas corrugadas
El secado del vapor mediante planchas corrugadas que
funciona por afinidad del agua al acero. El vapor discurre realizando
cambios de dirección y el agua se adhiere a las planchas al frenarse.
“Eliminadores de niebla” Demisters.
Los eliminadores de niebla atrapan
el agua mediante mallas de fibras metálicas. El diámetro de las fibras
así como la separación entre sí debe ser la adecuada para atrapar las
pequeñas gotas de agua que pueda contener el vapor.
Artículo escrito por: Francisco Soler Preciado
