La desaireación mecánica es la primera línea de defensa contra el oxígeno. Si presenta un mal desempeño, el resultado puede salir muy caro.
En la Parte I de esta serie, vimos que el O₂ y el CO₂ disueltos son los principales agentes corrosivos en los sistemas de generación de vapor y que su remoción se basa en la Ley de Henry. En esta parte, presentamos los tipos de desaireadores disponibles, los criterios de selección y los puntos de control operacional que marcan la diferencia en la práctica.
Tipos de Desaireadores
Existen tres configuraciones de uso más frecuente en sistemas de generación de vapor: Spray, Bandejas y Mixto Spray-Bandejas.
Tipo Spray
El agua se pulveriza en gotículas finas mediante boquillas de aspersión, aumentando el área de contacto con el vapor y facilitando la remoción de los gases disueltos.
- Ventajas: diseño simple, menor costo inicial, mantenimiento accesible y compacidad.
- Limitaciones: menor eficiencia a concentraciones muy bajas de O₂; sensible al desgaste y obstrucción de las boquillas.
- Aplicación típica: calderas de menor tamaño y sistemas de menor presión de operación.
Tipo Bandejas
El agua fluye sobre bandejas perforadas en una fina película mientras el vapor sube en contracorriente. La gran área superficial y el intenso contacto vapor-líquido proporcionan una transferencia de masa significativamente mejor que la aspersión aislada.
- Ventajas: mayor eficiencia de remoción de O₂, mayor estabilidad operacional y menor sensibilidad a variaciones de carga.
- Limitaciones: diseño más complejo, mayor costo inicial y mayor espacio necesario.
- Aplicación típica: calderas de media y alta presión donde la especificación de O₂ por debajo de 7 ppb debe alcanzarse de forma consistente.
Tipo Mixto Spray-Bandejas
Configuración predominante en plantas industriales con requisitos más rigurosos de calidad del agua de alimentación. Opera en dos etapas en secuencia:
- Etapa de aspersión: precalienta el agua y remueve la mayor parte de los gases disueltos (O₂ y CO₂), aprovechando la simplicidad de la aspersión para el trabajo más grueso.
- Etapa de bandejas: realiza el pulido final, removiendo el O₂ residual para alcanzar y mantener niveles consistentemente por debajo de 7 ppb.
- Ventajas: eficiencia muy elevada, mejor desempeño ante cargas variables.
- Desventajas: mayor complejidad constructiva y costo más elevado.
- Aplicación típica: plantas termoeléctricas, calderas de alta presión y sistemas críticos de generación de vapor. Es el tipo que se encuentra con mayor frecuencia en plantas de mediano y gran tamaño.
Independientemente del tipo, el desaireador puede operar a presión atmosférica o levemente por encima (típicamente 0,07 a 0,3 bar g, correspondiendo a 105–117°C). Los desaireadores presurizados son más eficientes porque la temperatura de saturación más alta desplaza el equilibrio de solubilidad de forma más efectiva, resultando en niveles de O₂ residual menores y más estables.
Criterios de Selección
La elección del tipo y el dimensionamiento correcto del desaireador depende de la evaluación conjunta de:
- Presión de operación de la caldera
- Caudal de agua de alimentación y variación de carga
- Temperatura y contenido de O₂ del agua de entrada
- Especificación de O₂ en la salida
- Disponibilidad y calidad del vapor
- Capacidad y tiempo de residencia del tanque de almacenamiento del desaireador
Diagnóstico de Fallas Comunes
- O₂ elevado con temperatura OK: Causa probable: venteo restringido o boquillas de aspersión obstruidas. Verificación: inspección visual del venteo y flujo de vapor por la purga.
- O₂ elevado con venteo abierto: Causa probable: temperatura de operación por debajo de la saturación. Verificación: revisar presión de operación y delta T en la entrada.
- Variación errática de O₂: Causa probable: variación de carga sin control estable de presión. Verificación: instalar control de presión en el desaireador.
- O₂ elevado incluso con secuestrante dosificado: Causa probable: error en el sistema de medición o en la recolección de muestras. Verificación: revisar el sistema de muestreo conforme a ASME CRTD-81.
- Hierro elevado en el condensado: Causa probable: corrosión en la sección de almacenamiento del desaireador. Verificación: inspeccionar la pasivación de las superficies internas y el programa de tratamiento.
Impacto Económico
El mal funcionamiento de un desaireador típicamente genera costos en cuatro frentes: mayor consumo de combustible, mayor consumo de químicos de tratamiento, mayor mantenimiento por corrosión y paradas no programadas.
Un caso público documentado muestra que ajustar simplemente la operación del desaireador en una planta de arenas bituminosas resultó en un ahorro de USD 23,4 millones al año, con una reducción significativa del consumo de agua y combustible. [watertechsolutions.com]
Consideraciones Finales
Un desaireador bien seleccionado, operando dentro de los parámetros correctos, con venteo adecuado, temperatura estable y un sistema de medición confiable, es capaz de mantener el O₂ disuelto consistentemente por debajo de 7 ppb.
La mayoría de las veces, el problema no está en el equipo, está en la operación.
En la Parte III, el tema serán los secuestrantes de oxígeno.
Referencias
- ASME PTC 12.3. Performance Test Code on Deaerators.
- HEI. Standards for Deaerators.
- NALCO. Water Handbook. 3ª ed.
- Veolia/Syncrude. Case Study — Deaerator Optimization. Disponible en: watertechsolutions.com.