7/22/2019 Geometrias de Los Recalentadores

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1. GEOMETRIAS DE LOS RECALENTADORES.

TIPOS DE RECALENTADORES.

Por radiacin

Por convencin

CONFIGURACIONES DE RECALENTADORES.

Vertical.Los puntos de soporte principales se encuentran fuera del flujo de gases,por lo que las pantallas con soportes de la seccin principal situados encima deltecho de la caldera, se soportan por s mismas, a traccin.

Seccin colgante de recalentador con soportes

Horizontal. La carga a soportar se transmite a los tubos de cerramientorefrigerados por vapor, o de la caldera. La unin entre tubos soporte y tubos delrecalentador se hace mediante dos tipos de guas, una soldada al tubo soporte y

otra al tubo del recalentador, Fig XVIII.23, deslizando una en la otra. Los soportestipo cuna facilitan el movimiento relativo entre tubos contiguos del recalentador.

Fig XVIII.23.- Soportes en los extremos del recalentador horizontal

Con el aumento del tamao de las unidades, el espaciado entre los tubos delrecalentador horizontal aumenta, hasta el extremo de que es imposible soportar

estos tubos slo por sus extremos, emplendose un tubo tirante colgado encimadel techo.

DIMENSIONES.Tamao de los tubo s. En los recalentadores se usan tubos cilndricos lisos de1,75" a 2,75"- 44,5 a 69,9 mm de dimetro exterior. Con tubos de menor dimetro,la cada de presin en el lado del vapor es ms alta, siendo ms difcil sualineacin por el lado de los gases.

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Con tubos de mayor dimetro, las mayores solicitaciones debidas a la presin, sepresentan del lado del vapor. En las unidades modernas, para evitar laacumulacin de ceniza:- Se aumenta la distancia entre los soportes de los tubos de recalentadoreshorizontales

- Se separan an ms los tubos- Se reduce el nmero de tubos por filaEl tubo de 2,5 (63,5 mm) de dimetro exterior complementa los objetivosprecedentes, con una mnima diferencia de ventajas respecto a las que ofrecentubos de menor dimetro. Cuando la temperatura del vapor aumenta, lassolicitaciones admisibles pueden obligar a la utilizacin de tubos de menordimetro exterior.En recalentadores se emplean tubos lisos; si tienen superficies ampliadas enforma de aletas longitudinales, transversales o protuberancias, la limpieza de lasuperficie termointercambiadora del lado de gases se complica; las superficiesampliadas pueden incrementar la temperatura de los tubos por encima de loslmites de diseo.

2. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.Un recalentador es un dispositivo instalado en una caldera que recibe vaporsper calentado que ha sido parcialmente expandido a travs de la turbina. Lafuncin del recalentador en la caldera es la de volver a sper calentar este vapor auna temperatura deseada. En elciclo de Rankine el recalentador se coloca en lasalida del generador de vapor para aumentar an ms la temperatura del vaporantes de ser introducido a la turbina con el fin de aumentar la eficiencia del ciclo,cierta cantidad de este vapor ya expandido en la turbina es utilizado en loscalentadores de agua que pueden ser de tipo cerrado o abierto.

RANGO DE TEMPERATURA.El lmite de sobrecalentamiento del vapor lo impone la resistencia trmica delmaterial en los tubos de la caldera (resistencia mecnica y resistencia a laoxidacin): aceros al carbono 370 C, ferrticos 540 C, austenticos (inoxidables)650 C. La decisin del material se realiza por estudios econmicos.En casi todas las nuevas grandes calderas para plantas termoelctricas, laexperiencia conduce a la utilizacin de temperaturas de vapor sobrecalentado yrecalentado de 1000 a 1050F- 538 a 566C

PRESION.La diferencia principal entre un sobrecalentador y un recalentador radica en:- La posicin (primero el sobrecalentador)- En la presin del vaporEn una caldera con caldern, si la presin de salida del sobrecalentador es de 180bar, la presin de salida del recalentador sera de slo 40 bar.

TIPOS DE FLUIDO (INVOLUCRADO).

http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_%28m%C3%A1quina%29http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_%28m%C3%A1quina%29

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Se disean en forma de bancos de tubos alineados que incrementan latemperatura del vapor saturado; son intercambiadores de una sola fase, con flujode vapor por el interior y flujo de humos por el exterior, en flujos cruzados.

CAPACIDADES DEL FLUJO DE VAPOR.

En el diseo de los recalentadores radiantes y convectivos hay que tener muchocuidado en evitar diferencias en la distribucin de los flujos de vapor y de gases,que podran conducir al recalentamiento de los tubos; los sobrecalentadorestienen flujos de vapor entre 100.000 a 1.000.000 lb/ft2h - 136 a 1356 kg/m2s, oms; estas cifras se fijan para facilitar una refrigeracin adecuada y una cadas depresin admisibles en los tubos.

Las condiciones para el diseo del sobrecalentador se aplican tambin al diseodel recalentador. Sin embargo, la cada de presin en un recalentador es crtica,porque la mejora en el consumo de calor del ciclo se puede anular por una prdidade presin demasiado grande en el recalentador; por lo tanto, el flujo msico devapor en el recalentador suele ser algo menor que en el sobrecalentador.

3. MATERIALES EN LOS RECALENTADORES.

Metal de los tubos. Los parmetros que determinan los materiales que se debenutilizar para los tubos del sobrecalentador y del recalentador son:

La resistencia a la oxidacin.

La solicitacin admisible.

El costo.

Se fabrican con aceros aleados, por las altas temperaturas de operacin y estnconfigurados para controlar:

La temperatura de salida del vapor

El mantenimiento de la temperatura del metal dentro de lmites aceptables

La cada de presin en el flujo del vapor

4. INSTRUMENTACION.

Atemperacin. Con ella se regula y limita la temperatura del vapor diluyendo el

vapor a alta temperatura en agua a baja temperatura.Los atemperadores se pueden clasificar en dos tipos: de mezcla y de superficie.Un ejemplo representativo del diseo del atemperador de mezcla o contactodirecto es el atomizador, en el cual se mezclan el vapor y el medio refrigerante,que puede ser agua y vapor saturado.En el diseo del atemperador de superficie, que comprende el tipo de recipiente yde caldern, el vapor est separado del medio refrigerante por la superficietermointercambiadora.

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Los atemperadores de superficie se usan raras veces en los diseos ordinarios decalderas para unidades energticas, mientras que los de tipo atomizador se usanen todas las unidades que tienen exigencias de atemperacin.

Por lo que respecta al recalentador, el atemperador se coloca en el lado de

entrada del mismo.El atemperador atomizador del recalentador para la regulacin de la temperaturade vapor de la Fig XVIII.24, es el que ha dado los resultados ms satisfactorios.

Dentro de la tubera de vapor sobrecalentado, a travs de una toberaatomizadora, se introduce agua de alta pureza en el cuello de una seccinVenturi, sita en el interior de la tubera de vapor

Como consecuencia de la accin atomizadora y de la alta velocidad decirculacin del vapor a travs de la garganta del Venturi, el agua sevaporiza, se mezcla con el vapor sobrecalentado y lo enfra

Una caracterstica constructiva importante es la prolongacin de la seccinVenturi, en un manguito o escudo trmico, aguas debajo de la tobera

atomizadora, lo que protege la tubera de alta temperatura de los choquestrmicosEl choque trmico es debido a la presencia de gotitas de agua no vaporizadas,que impactan sobre la superficie caliente de la tubera.Para regular la temperatura del vapor, el atemperador atomizador permite unaaccin rpida y un control sensible.

Fig XVIII.24.- Atemperador atomizador del sobrecalentador para regular la temperatura del vapor

5. UBICACIN.

El recalentador se ubican donde la temperatura de los gases sea losuficientemente alta que permita producir una transferencia de calor efectiva, perono tanto como para que se puedan producir temperaturas excesivas en los tubos oensuciamientos por ceniza.

Las superficies de conveccin se disean para minimizar el impacto debido a laacumulacin de ceniza y para permitir la limpieza de superficies sin erosin de laspartes a presin.

6. MANTENIMIENTO.Limpieza interior. No se suele exigir la limpieza interna de las superficiestermointercambiadoras del sobrecalentador y del recalentador, aunque en algunascircunstancias se han limpiado por va qumica.

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Durante la puesta en servicio inicial, el soplado de las tuberas de vapor se utilizapara eliminar escamas, aceites y otros residuos.

Limpieza exterior y espaciado entre superficies. Las unidades modernas sedisean para funcionar entre dos retiradas de servicio consecutivas del orden de

18 a 24 meses seguidos, por lo que la limpieza del lado de gases se hace crtica.Para mejorar la limpieza, las secciones colgadas del sobrecalentador estnespaciadas de acuerdo con la temperatura de los gases y el tipo de combustibleque queme el generador de vapor. El espaciado longitudinal en la direccin delflujo de gases: Se fija desde 0,50 a 0,75 - 12,7 a 19,1 mm, como espacio libreentre tubos para las zonas de alta temperatura.Se permite un mayor espaciado para zonas de superficies horizontales, quereciban gases a temperaturas inferiores a 1500F (616C).