¿Qué es un calentador de agua de alimentación?

Un calentador de agua de alimentación es un dispositivo utilizado para calentar gradualmente el agua que se envía a una caldera de vapor. La razón principal por la cual se usan calentadores de agua de alimentación es porque el agua necesita ser calentada gradualmente hasta que alcance su punto de ebullición, también conocida como temperatura de saturación. Si el agua se calienta demasiado rápido o demasiado violentamente, el metal de la caldera se daña debido al choque térmico, que ocurre cuando el rápido aumento de la temperatura crea grietas en el metal. Un calentador de agua de alimentación también puede aumentar la eficiencia general del ciclo de vapor, ya que no es necesario emplear la fuente de calor primaria. En cambio, el agua de alimentación generalmente se calienta mediante fuentes de calor alternativas que se encuentran naturalmente dentro del ciclo de vapor.

El calor utilizado en un calentador de agua de alimentación puede derivarse de múltiples lugares dentro del ciclo de vapor. Esto puede variar según el ciclo específico o el generador de vapor, pero normalmente se usa el vapor extraído de una turbina de vapor. En la mayoría de las centrales eléctricas de turbinas estacionarias, hay dos turbinas de vapor que proporcionan energía. Primero, el vapor del generador de vapor entra en una turbina de alta presión más pequeña y, a medida que el vapor continúa expandiéndose y perdiendo su presión, se descarga en una turbina de baja presión más grande. Típicamente, el vapor utilizado para calentar el calentador de agua de alimentación se extrae del escape de la turbina de vapor de alta presión.

El proceso de extracción de vapor es muy regulado y preciso, porque la cantidad de vapor extraído tiene un efecto directo en la producción de energía de la turbina de baja presión. La cantidad de vapor extraído del escape para calentar el calentador de agua de alimentación se calcula utilizando lo que se conoce como la «fracción de extracción». Este valor debe calcularse cuidadosamente para obtener la máxima optimización del vapor que se extrae del proceso. Un calentador de agua de alimentación de locomotoras usa el mismo principio, porque el vapor agotado también se usa para precalentar el agua antes de ingresar al ciclo de vapor.

Hay dos tipos de calentadores de agua de alimentación: abiertos y cerrados. Ambos tipos calientan el agua con vapor, pero la forma en que se aplica el vapor los hace diferentes. En un calentador de agua de alimentación abierto, se aplica vapor directamente al agua que se calienta. Esto generalmente no se usa, porque en muchos casos, el vapor a menudo se combina con aceite lubricante vaporizado. Si el agua rica en petróleo ingresa a una caldera de vapor, quedarán pequeños depósitos de carbono, lo que puede provocar corrosión.

Por esta razón, los calentadores de agua de alimentación cerrados se usan con más frecuencia. En un calentador de agua de alimentación cerrado, la tubería que contiene agua corriente está rodeada de vapor. El vapor puede estar contenido dentro de un tubo separado o puede estar directamente expuesto a la tubería, pero el vapor no entra en contacto con el agua que se calienta. Esto ayuda a evitar otros problemas graves de corrosión o contaminación que se encuentran comúnmente en la mayoría de los calentadores de agua de alimentación abiertos.

En algunas circunstancias más raras, el agua de alimentación se calienta por otros medios. El método alternativo más común es un dispositivo conocido como economizador, que utiliza gases calientes del quemador para precalentar el agua, en lugar de una llama abierta o vapor agotado. Aunque normalmente no se encuentran, estos pueden ser mucho más eficientes, ya que no es necesario extraer el vapor del ciclo de vapor para fines de precalentamiento. Otros métodos poco comunes han implicado el uso del exceso de calor de los cilindros en una máquina de vapor recíproca.