Tipos de desgasificador de caldera
Los tipos de desgasificador de caldera no son intercambiables. La configuración adecuada depende del caudal de agua de alimentación, presión y temperatura de trabajo, porcentaje de retorno de condensados, agua de reposición, calidad química requerida y comportamiento real de la instalación.
Una selección incorrecta rara vez provoca una avería inmediata. El problema suele aparecer de otra forma: el sistema continúa produciendo vapor mientras aumenta silenciosamente el riesgo de corrosión asociado al oxígeno residual.
El mantenedor normalmente no decide qué desgasificador se instala inicialmente. Esa decisión corresponde al diseño de la instalación y a las especificaciones de los equipos. Sin embargo, mantenimiento y operación son quienes terminan detectando si, años después, el equipo continúa trabajando dentro de las condiciones para las que fue seleccionado.
Y esa diferencia es importante:
Una cosa es que el desgasificador funcione y otra que continúe siendo adecuado para las condiciones actuales de la instalación.
Por qué importa los tipos de desgasificador de caldera.
La finalidad de la desgasificación es reducir los gases disueltos presentes en el agua de alimentación, especialmente oxígeno y dióxido de carbono, para limitar los fenómenos corrosivos en el circuito agua-vapor.
En un desgasificador térmico, el agua se aproxima a la temperatura de saturación correspondiente a su presión de trabajo. Al disminuir la solubilidad de los gases y favorecerse el contacto entre agua y vapor, estos son liberados y evacuados mediante el venteo.
Por eso el rendimiento real no depende únicamente de que el equipo esté instalado. Depende también de factores como:
- temperatura y presión de funcionamiento;
- caudal instantáneo;
- porcentaje y temperatura del retorno de condensados;
- agua de reposición;
- calidad de la pulverización y del contacto agua-vapor;
- funcionamiento del venteo;
- y estado interno del equipo.
Un desgasificador que trabajaba correctamente cuando se diseñó la instalación puede dejar de hacerlo quince años después si la producción ha aumentado o ha cambiado sustancialmente el balance de condensados y agua de reposición. Para entender bien las distintas calidades de agua que participan en este balance conviene revisar el post tipos de agua en una caldera industrial.
En nuestro artículo sobre oxígeno disuelto en el agua de caldera explicamos el mecanismo de corrosión asociado al oxígeno. Aquí nos centraremos en cómo se elimina y por qué la configuración del desgasificador importa.
Principales tipos de desgasificador de caldera utilizados en instalaciones industriales
No existe una única clasificación universal aplicable a todos los fabricantes. Sin embargo, podemos distinguir varias configuraciones habituales según cómo se favorece el contacto entre el agua y el vapor.
- Desgasificador spray-tray: pulverización y bandejas
Combina normalmente dos etapas.
Primero, el agua de alimentación se pulveriza en pequeñas gotas, aumentando considerablemente su superficie de contacto con el vapor.
Posteriormente pasa a través de una zona de bandejas donde continúa el intercambio térmico y la liberación de gases.
Esta combinación proporciona un contacto intenso entre agua y vapor y permite trabajar correctamente ante variaciones de carga cuando el equipo está bien dimensionado.
Es una solución habitual en instalaciones industriales donde se requiere una desgasificación térmica estable y existe espacio suficiente para alojar el equipo.
- Desgasificador spray-only: pulverización
En esta configuración, el proceso se basa principalmente en la pulverización del agua y en su contacto directo con el vapor, sin incorporar la etapa convencional de bandejas.
Su construcción puede resultar más compacta y sencilla.
Sin embargo, su comportamiento debe analizarse siempre a partir de las curvas y condiciones de diseño del fabricante, especialmente cuando existen variaciones importantes de caudal, temperatura del agua de entrada o porcentaje de reposición.
No debe seleccionarse simplemente porque ocupe menos espacio.
- Desgasificación mediante atomización
Algunos diseños utilizan dispositivos de atomización que generan gotas muy pequeñas para aumentar la superficie de intercambio.
Cuanto mayor sea la superficie de contacto agua-vapor, más favorable resulta la transferencia térmica y la liberación de gases.
Pero nuevamente, la cuestión importante no es únicamente el principio utilizado, sino:
¿Mantiene el equipo las prestaciones requeridas dentro de todo el rango real de funcionamiento de la instalación?
Esa información debe obtenerse de las especificaciones y curvas del fabricante.
- Desgasificación al vacío
La desgasificación al vacío utiliza una reducción de presión para favorecer la eliminación de gases disueltos.
Puede resultar interesante cuando las condiciones de proceso hacen conveniente trabajar a temperaturas inferiores a las utilizadas en determinadas configuraciones de desgasificación térmica presurizada.
A cambio, incorpora otros elementos y necesidades de control asociados a la generación y mantenimiento del vacío.
Por tanto, no es simplemente una alternativa «mejor» o «peor»: responde a condiciones de proceso diferentes.
¿Y la desgasificación química?
Conviene diferenciarla de los equipos anteriores.
La adición de productos químicos capaces de reaccionar con el oxígeno residual no convierte el depósito en un desgasificador térmico.
Estamos hablando de otro mecanismo de tratamiento.
Dependiendo de las características de la instalación y del tratamiento químico establecido, pueden emplearse productos destinados a controlar el oxígeno residual.
La selección del producto, concentración, dosificación y control debe formar parte del programa de tratamiento de agua definido para esa instalación, evitando extrapolar tratamientos históricos o productos mencionados en documentación antigua a instalaciones actuales sin evaluación técnica.
Esta distinción es importante porque el propio programa oficial del operador industrial de calderas diferencia entre desgasificación térmica y por aditivos.
El problema que encontramos años después: el equipo sigue siendo el mismo, la fábrica no
Este es probablemente el aspecto más interesante desde mantenimiento.
Una instalación se diseña para unas determinadas condiciones de funcionamiento.
Pero después ocurren cosas: aumenta la producción, se incorpora otra línea, cambia el consumo de vapor, disminuye la recuperación de condensados, aumenta el agua de reposición o se modifican determinados parámetros del proceso.
El desgasificador, sin embargo, puede seguir siendo exactamente el mismo. Esta es la misma lente que aplicamos en el pillar sobre renovación caldera industrial y el criterio renovar-vs-sustituir: decisiones que se tomaron para una planta que ya no existe.
- Desgasificador dimensionado para la instalación original
Supongamos que hace quince años se dimensionó para un determinado caudal máximo.
Posteriormente la fábrica incrementó su producción un 30%.
La pregunta no debería ser únicamente:
«¿Funciona el desgasificador?»
La pregunta correcta sería:
«¿El punto de funcionamiento actual continúa dentro de la envolvente de diseño del fabricante?»
Si nadie ha vuelto a comprobarlo, existe una incertidumbre técnica que debería resolverse.
- Temperatura o presión inferiores a las previstas
La desgasificación térmica depende directamente de las condiciones termodinámicas de funcionamiento.
Si el suministro de vapor, la presión o la temperatura real se alejan de las condiciones previstas en diseño, el rendimiento del proceso puede deteriorarse.
Por eso no basta con comprobar que existe vapor entrando al equipo.
Hay que conocer:
- presión;
- temperatura;
- caudal;
- condiciones del agua de entrada;
- y resultado obtenido en el agua de salida.
- Venteo incorrectamente ajustado
Este punto merece especial atención.
Los gases liberados deben abandonar el equipo.
Si el venteo está obstruido, mal regulado o se reduce excesivamente intentando disminuir pérdidas térmicas, puede perjudicarse la eliminación efectiva de los gases.
Aquí aparece un conflicto muy habitual en instalaciones industriales:
Reducir una pérdida aparente de energía puede empeorar una función necesaria para proteger la instalación.
Por eso cualquier modificación del venteo debería basarse en las instrucciones y condiciones establecidas por el fabricante, no en ajustes intuitivos realizados únicamente para reducir vapor visible.
Qué exige realmente el RD 809/2021
Aquí conviene ser muy precisos.
El RD 809/2021 no obliga a instalar un determinado tipo de desgasificador.
Lo que exige la ITC EP-1 es que las calderas de vapor y agua sobrecalentada dispongan de un tratamiento de agua eficiente que permita mantener las condiciones adecuadas de funcionamiento.
El artículo 8 de la ITC EP-1 establece además la referencia a las normas aplicables al tratamiento del agua para calderas pirotubulares y acuotubulares.
En términos prácticos, el mensaje es importante:
La normativa no te dice qué modelo de desgasificador debes comprar. Te exige que el tratamiento del agua sea eficaz y que las condiciones del agua se mantengan dentro de las especificaciones correspondientes.
Esto desplaza el foco desde el nombre del equipo hacia su resultado real.
¿Por qué debe conocerlo el operador industrial de calderas?
Porque el Anexo II de la ITC EP-1, dentro del contenido mínimo de conocimientos exigidos al operador industrial de calderas, incluye expresamente cuestiones relacionadas con:
- características del agua;
- descalcificadores y desmineralizadores;
- desgasificación térmica y por aditivos;
- regulación del pH;
- recuperación de condensados;
- y régimen de purgas.
Por tanto, entender la desgasificación forma parte de los conocimientos que debe manejar un operador industrial de calderas.
¿Y qué ocurre con mantenimiento y documentación?
El artículo 12 de la ITC EP-1 establece obligaciones relativas al mantenimiento de los sistemas de la instalación y presta especial atención al cumplimiento de las condiciones relacionadas con el tratamiento del agua.
Además, el Libro de la Instalación constituye el elemento de trazabilidad de numerosas comprobaciones, incidencias y actuaciones realizadas durante la vida de la caldera.
Por eso existe una diferencia importante entre:
tener un desgasificador
y
poder demostrar que el sistema de tratamiento de agua continúa funcionando correctamente.
Es la misma diferencia que denunciamos en el post sobre dispositivos e instrumentación de seguridad: por qué el cuaderno relleno no es lo mismo que la realidad: tener el equipo no equivale a demostrar que su función se sostiene.
Checklist de mantenimiento: antes de considerar el desgasificador «OK»
Yo utilizaría estas preguntas:
- ¿Está identificado fabricante, modelo y principio de funcionamiento?
- ¿Disponemos de sus curvas y condiciones originales de diseño?
- ¿Conocemos el caudal actual máximo y habitual?
- ¿La instalación produce actualmente la misma cantidad de vapor para la que fue diseñada?
- ¿Ha cambiado el porcentaje de retorno de condensados?
- ¿Ha aumentado el agua de reposición?
- ¿Presión y temperatura reales coinciden con las condiciones previstas?
- ¿El venteo funciona conforme a las especificaciones del fabricante?
- ¿El tratamiento químico complementario está ajustado a las condiciones actuales?
- ¿Los análisis periódicos permiten comprobar la eficacia del tratamiento?
- ¿Los cambios relevantes realizados en la instalación están correctamente documentados?
Y añadiría una última pregunta:
¿Cuándo fue la última vez que alguien comprobó que el desgasificador sigue estando correctamente dimensionado para la fábrica actual?
Si la respuesta es «cuando instalaron la caldera», probablemente merece la pena revisarlo.
El error no siempre está en el desgasificador
Hay una conclusión que considero especialmente importante.
Encontrar oxígeno residual o problemas de corrosión no significa automáticamente que el desgasificador sea incorrecto.
El origen puede estar en:
- condiciones de operación;
- temperatura insuficiente;
- problemas de venteo;
- aumento del agua de reposición;
- reducción del retorno de condensados;
- cambios de producción;
- mantenimiento;
- o un tratamiento químico que ya no corresponde a las condiciones actuales.
Por eso cambiar el equipo sin diagnosticar previamente el sistema completo puede significar sustituir un desgasificador perfectamente válido sin resolver la causa real del problema.
Mi opinión
El desgasificador es uno de esos equipos que puede pasar años prácticamente desapercibido mientras todo parece funcionar correctamente.
La caldera produce vapor.
La fábrica produce.
No aparece ninguna alarma importante.
Pero el tratamiento del agua no debe evaluarse únicamente preguntando si la instalación funciona hoy.
Hay que preguntarse si está trabajando dentro de las condiciones para las que fue diseñada y si podemos demostrarlo mediante datos.
En nuestro curso de Operador Industrial de Calderas trabajamos la desgasificación dentro del bloque de tratamiento de agua establecido en el Anexo II de la ITC EP-1, relacionando la teoría con situaciones reales de operación.
Y antes de cerrar el capítulo con un «nuestro desgasificador funciona perfectamente», plantearía una última pregunta:
Si mañana un ingeniero externo solicitara las curvas originales del fabricante, el caudal actual de agua de alimentación, las condiciones reales de funcionamiento y los últimos análisis disponibles, ¿podrías entregárselo directamente o tendrías que reconstruir la historia de la instalación preguntando a las personas que llevan años trabajando allí?
Si ocurre lo segundo, el primer problema quizá todavía no sea el desgasificador.
Es la falta de trazabilidad técnica.
