Como ingenieros, siempre estamos ampliando los límites de lo que es posible y buscando nuevas formas de resolver problemas difíciles.
El condensador, que elimina el calor adicional del sistema, es una de las partes más importantes de cualquier proceso industrial.
Hay muchos tipos diferentes de condensadores, pero el condensador barométrico se destaca como una opción poderosa y efectiva.
En este artículo, analizaremos el fascinante mundo de los condensadores barométricos y entraremos en detalles sobre los beneficios, usos e ideas básicas que los convierten en una herramienta importante para cualquier ingeniero.
¡Así que prepárese para explorar la vanguardia de la tecnología industrial con nosotros!
Introducción al condensador barométrico
Definicion formal:
Un condensador de contacto que utiliza una tubería vertical larga en la que fluyen el condensado y el líquido refrigerante para lograr su eliminación por la presión creada en el extremo inferior de la tubería.
Una máquina de vacío necesita un condensador barométrico para eliminar el aire, el vapor de escape y otros vapores.
El dispositivo está hecho para enfriar y condensar los vapores entrantes mientras baja la presión de los gases que ya están allí.
El contraflujo y el flujo paralelo son los dos tipos principales de condensadores barométricos.
Tipos de condensadores barométricos
- Condensador barométrico de chorro múltiple.
El diseño más simple y rentable es el condensador barométrico de chorro múltiple.
No necesita una bomba de aire separada o un preenfriador y, a menudo, se usa en lugares donde hay mucha agua barata.
Condensador Barométrico con Múltiples Sprays.
El condensador barométrico de rocío múltiple extrae los no condensables a un preenfriador a través de una cámara de succión de aire.
Cuando el agua sale de una boquilla rociadora, enfría la mezcla de aire y vapor y hace que casi todo el vapor se condense.
El resto de la mezcla que va a la bomba de aire está cerca de la misma temperatura que el agua de rociado.
Esto significa que la bomba de aire no puede eliminar tantos vapores condensables.
- Condensador barométrico de contracorriente.
Los condensadores barométricos de contracorriente se utilizan cuando no hay suficiente agua o cuando hay demasiados no condensables y se necesita una bomba de vacío separada.
Las condiciones en el área también pueden requerir una entrada de vapor lateral.
Componentes de un condensador barométrico
Un condensador barométrico tiene un cuerpo y una boquilla de agua que se enrosca en el cuerpo.
La boquilla de agua puede rociar o lanzar agua.
El agua entra por dos puertos y sale por una salida, mientras que el vapor entra por un tercer puerto y sale por una salida diferente.
Pierna barométrica
Una pierna barométrica es un drenaje de condensado que se compone de un tubo de pierna entre el precondensador y el pozo caliente.
Los condensadores de contacto directo, que también se denominan precondensadores, a menudo se denominan condensadores barométricos porque el condensado generalmente se drena a través de una rama barométrica.
Los precondensadores pueden recuperar valiosos hidrocarburos o agua, los cuales se utilizan a menudo en los siguientes pasos del procesamiento de petróleo y gas.
También podrían hacer posible fabricar bombas de vacío más pequeñas, lo que ahorraría dinero y energía.
Revolucione su refrigeración industrial con condensador barométrico
¿Todavía es difícil de entender? Déjame cambiar un poco el punto de vista:
¿Está harto de usar tecnología antigua e ineficiente para tratar de enfriar sus procesos industriales? ¿Quieres una solución que sea fácil de usar y funcione muy bien?
Bueno, estás de suerte, porque hoy vamos a hablar sobre un nuevo invento revolucionario que está cambiando las reglas del juego en lo que respecta a la refrigeración industrial: el condensador barométrico.
Sí, así es, olvídese de todos esos sistemas de refrigeración sofisticados y de alta tecnología que necesitan mucho mantenimiento y son difíciles de configurar.
Todo lo que necesita es un tubo largo y vertical y una buena presión atmosférica a la antigua para hacer el trabajo.
Cuando tienes un condensador barométrico, ¿quién necesita una tecnología complicada?
De acuerdo, solo fue una broma hecha para parecer un anuncio de televisión.
Ahora volvamos a la explicación.
Principios de funcionamiento del condensador barométrico
Un condensador barométrico es un condensador de contacto que utiliza una tubería vertical larga en la que fluyen el condensado y el líquido refrigerante.
La presión en el extremo inferior de la tubería obliga al condensado y al líquido refrigerante a salir de la tubería.
Esta sección discutirá los principios operativos de un condensador barométrico con más detalle.
Presión diferencial y presión de cabeza estática
La presión en la parte inferior de la tubería vertical obliga al condensado y al líquido refrigerante a salir del condensador barométrico.
Esto se debe a que la presión de cabeza estática del condensado es más fuerte que cualquier diferencia de presión.
La tubería entre el condensador y el tanque receptor se denomina "pata barométrica" y debe construirse correctamente o afectará el rendimiento.
Altura y drenaje del tubo de escape
El tubo de escape de la pata barométrica debe tener al menos la altura suficiente para que el sistema pueda extraer un vacío puro y el agua y la condensación puedan drenarse libremente.
Dado que el condensado se drena debido a la gravedad, debe ser lo suficientemente alto para asegurarse de que no entre en áreas con alta presión.
Por lo tanto, es importante acertar con la altura del tubo de escape para asegurarse de que drene bien y no pierda rendimiento.
Ventajas y desventajas del condensador barométrico
Los condensadores barométricos son un tipo de condensador de vapor que utiliza la gravedad en lugar de una bomba para enviar el agua de inyección por un tubo de escape.
En esta sección, hablaremos sobre los pros y los contras de usar un condensador barométrico.
Ventajas
- Inmunidad a inundaciones: los condensadores barométricos no pueden inundarse si están cebados o si les entra líquido.
- Líneas de vapor de escape más cortas: los condensadores barométricos permiten líneas de vapor de escape más cortas, lo que reduce los costos iniciales y reduce la posibilidad de una fuga.
- Bajo mantenimiento: no hay partes móviles, por lo que el mantenimiento es fácil y el condensador no ocupa mucho espacio.
Desventajas
- Rango de temperatura de funcionamiento: el condensador barométrico de contracorriente puede funcionar con diferencias de 3 a 5 °F entre la temperatura del agua de descarga y la temperatura del punto de rocío del vapor. Esto significa que podría no funcionar tan bien como otros condensadores de vapor.
- Reutilización del condensado: dado que el agua de refrigeración y el condensado se vierten en la misma corriente, el condensado no se puede volver a utilizar.
Comparación con otros condensadores de vapor
- Condensadores de chorro: Los condensadores de chorro son fáciles de construir, su instalación o mantenimiento no cuestan mucho y ocupan menos espacio que los condensadores de superficie.
Sin embargo, no son adecuados para plantas de alta capacidad, desperdician más condensado que otros tipos de condensadores de vapor y requieren alta potencia para su bomba de aire.
- Condensadores de superficie: los costos iniciales de los condensadores de superficie son más altos que los de otros tipos de condensadores de vapor, pero su mantenimiento cuesta menos.
Hacen agua condensada que está libre de impurezas y se puede volver a poner en el sistema.
Incluso se puede usar agua que no es muy buena para enfriar porque no se mezcla con el agua condensada.
Funcionan bien para plantas grandes y ayudan a las plantas a trabajar de manera más eficiente.
Tipos de condensador barométrico
Condensadores de contraflujo y de flujo paralelo
Hay dos tipos principales de condensadores barométricos: contraflujo y flujo paralelo.
Los condensadores de contraflujo se construyen de modo que los vapores y el fluido de condensación fluyan en direcciones opuestas, mientras que los condensadores de flujo paralelo se construyen de manera que los vapores y el fluido de condensación fluyan en la misma dirección.
(Pre-)Condensadores de contacto directo
Los condensadores de contacto directo, también llamados precondensadores, a menudo se denominan condensadores barométricos porque el condensado generalmente se drena a través de una rama barométrica.
Un tubo de tramo entre el precondensador y el pozo caliente forma un tramo barométrico, que es un drenaje de condensado.
El condensado se drena por gravedad a través de la pata y hacia el pozo caliente, donde se recolecta.
Schutte &erio; Condensadores barométricos Koerting
Schutte &erio; Koerting fabrica condensadores barométricos de chorro múltiple que no necesitan una bomba de aire adicional ni un preenfriador.
Esto los hace perfectos para situaciones en las que la carga es siempre la misma.
También fabrican condensadores barométricos a contracorriente, que no se mueven y no necesitan mucho mantenimiento.
Estos tipos de condensadores barométricos se usan cuando el suministro de agua es limitado o cuando una cantidad excesiva de no condensables requiere el uso de una bomba de vacío separada.
Factores que afectan el rendimiento del condensador barométrico
En el procesamiento de petróleo y gas aguas abajo, por ejemplo, los condensadores barométricos se utilizan para enfriar los vapores entrantes y hacerlos menos calientes para que puedan condensarse.
Para sacarles el máximo partido, deberías pensar en una serie de cosas, como por ejemplo:
- La temperatura, el caudal y el aumento de la temperatura del agua de refrigeración:
La temperatura y el caudal del agua de refrigeración tienen un efecto directo en el funcionamiento de un condensador barométrico.
Un mayor caudal de agua de refrigeración puede aumentar la tasa de transferencia de calor, lo que a su vez hace que el condensador funcione mejor.
- Carga no condensable y condensable:
Cuando hay gases no condensables como el aire en el condensador, pueden hacerlo menos efectivo al reducir el área donde se puede transferir el calor.
Del mismo modo, una alta concentración de gases condensables, como el vapor, también puede hacer que el condensador funcione peor.
- Abordaje:
Cuando se acumulan depósitos en las superficies de transferencia de calor del condensador, el área efectiva de transferencia de calor se vuelve más pequeña.
Esto hace que el condensador sea menos efectivo.
El ensuciamiento puede ocurrir debido a la descamación, la corrosión o el crecimiento de organismos.
- Calidad del vapor:
La eficiencia del condensador puede verse afectada por la calidad del vapor que ingresa.
Si el vapor no es bueno, como si estuviera húmedo, puede disminuir la tasa de transferencia de calor y hacer que el condensador sea menos efectivo.
- Suministro de agua de refrigeración y caída de presión:
El funcionamiento del condensador puede verse afectado por la cantidad de agua de refrigeración disponible y la presión que tenga.
Si no hay suficiente agua de enfriamiento o si la presión cae demasiado, puede disminuir la tasa de transferencia de calor y hacer que el condensador sea menos efectivo.
En lugares fríos, el agua de drenaje recirculante del condensador puede congelarse y dañar la máquina.
Se puede brindar protección contra congelamiento colocando elementos de calentamiento de agua en cada condensador.
- Tratamiento del agua:
Al tratar el agua, se puede reducir la cantidad de sólidos disueltos y otros productos químicos en el agua de refrigeración.
Esto puede ralentizar la velocidad a la que se extrae el agua del condensador.
- Condensadores que enfrían con aire:
En climas fríos, se pueden usar condensadores enfriados por aire para evitar que el agua de drenaje se congele.
- Presión del condensador:
Lo bien que funciona el condensador puede verse afectado por la cantidad de presión que hay en él.
Cuando la presión es baja, el punto de ebullición del agua en el condensador puede bajar, lo que hace que el condensador sea menos efectivo.
- Equipo desgastado:
Para que el condensador funcione mejor, se deben reemplazar las piezas corroídas o desgastadas.
Consideraciones de diseño
El condensador barométrico funciona mejor cuando la pierna barométrica, que es básicamente un drenaje de condensado, está hecha de cierta manera.
El tubo de escape de la pata barométrica debe estar recto hacia arriba y hacia abajo, sin dobleces hacia los lados, para que la condensación pueda drenar adecuadamente.
Cuando las burbujas se atascan en los tubos de escape, los pozos calientes o las trampas flotantes, pueden causar mucho daño al equipo, como romper las aspas de una turbina.
Para asegurarse de que el líquido fluya bien, los cambios de dirección en la rama barométrica deben tener una separación de al menos cinco diámetros de tubería, o cuatro pies.
El condensador barométrico de pulverización múltiple funciona bien porque tiene un flujo paralelo y no tiene partes móviles en la cámara de vacío.
Esto significa que no es necesario repararlo con tanta frecuencia como los equipos con piezas móviles.
Selección de condensador barométrico para una aplicación específica
Para elegir el condensador barométrico adecuado para una aplicación determinada, debe pensar en varias cosas.
Para elegir el mejor condensador, debe pensar en el tipo de fluido o gas que se condensa, su volumen y temperatura, qué tan eficiente desea que sea y cuánto espacio y dinero tiene.
Se debe prestar especial atención a las necesidades específicas de la aplicación y los requisitos de rendimiento.
Consideraciones de temperatura
Al elegir un condensador barométrico, debe tener en cuenta las temperaturas de entrada y salida del fluido o gas que se condensa, así como la temperatura de la habitación donde se colocará el condensador.
Esta información se usará para determinar cuánta potencia de enfriamiento necesita el condensador.
Selección de refrigerante para aplicaciones HVAC
En los sistemas HVAC, se debe elegir el refrigerante que se utilizará.
Hay muchos tipos diferentes de refrigerantes, y la mayoría de ellos tienen nombres numéricos que se basan en las designaciones de refrigerante ASHRAE.
El rendimiento del refrigerante está determinado principalmente por su coeficiente de rendimiento (COP), que es la relación entre la cantidad de calor extraído del espacio que se está enfriando y la cantidad de trabajo necesario para extraer ese calor.
Tuberías para sistemas de vacío
Al elegir un condensador barométrico, es importante elegir uno con las tuberías adecuadas para los sistemas de vacío.
La presión barométrica en el sitio de instalación y la caída de presión esperada a través del condensador deben usarse para calcular la altura de la pierna barométrica.
La tubería entre el condensador y el tanque receptor se llama "pata barométrica" y debe ser lo suficientemente alta para evitar que la condensación ingrese a la bomba de vacío o al compresor.
Si las patas barométricas no están bien hechas, el condensador no funcionará tan bien.
Análisis numérico
El condensador barométrico correcto se puede elegir con la ayuda del análisis numérico.
El modelado por computadora puede ayudar a que el condensador sea lo más eficiente y efectivo posible.
También se puede usar para simular diferentes condiciones de trabajo y ver cómo los diferentes parámetros de diseño afectan el sistema.
Consultando con un Ingeniero Calificado
En general, elegir el condensador barométrico correcto para una aplicación determinada requiere una cuidadosa reflexión sobre una serie de cosas, como la temperatura, el volumen de fluido o gas, la eficiencia y las limitaciones de espacio y presupuesto.
Hablar con un ingeniero calificado o un fabricante de condensadores puede ayudarlo a asegurarse de que se elija el condensador adecuado para el trabajo.
Aplicaciones del condensador barométrico en la industria
Los condensadores barométricos se utilizan en muchas industrias diferentes porque son una forma rentable de eliminar el aire, el vapor de escape y otros vapores de los equipos de vacío.
Veamos algunos de los campos en los que a menudo se utilizan condensadores barométricos.
Industria de alimentos
Los condensadores barométricos se utilizan para procesar aceite, leche y otros alimentos en la industria alimentaria.
Son muy importantes para deshacerse de los gases no deseados que podrían dañar la calidad de los alimentos.
Industria de refinación de azúcar
Desde hace casi 100 años, los condensadores barométricos se han utilizado para procesar azúcar.
Se utilizan para eliminar el aire y otros gases en las tachas al vacío, lo que ayuda a hervir el azúcar.
Plantas y Destilerías de Alcohol
En las plantas y destilerías de alcohol, se utilizan condensadores barométricos para eliminar el aire y otros gases del proceso de destilación.
Esto asegura que el alcohol que se elabora sea limpio y de buena calidad.
Molinos de pulpa y papel
Los condensadores barométricos se utilizan en la industria de la pulpa y el papel para extraer aire y otros gases de los sistemas de vacío que se utilizan para deshidratar la pulpa.
Refinerías de petróleo
En las refinerías de petróleo, el aire y otros gases se extraen de los sistemas de destilación al vacío con la ayuda de condensadores barométricos.
Esto asegura que el aceite que se hace sea de alta calidad y limpio.
Plantas de Fabricación de Sal
En las fábricas que producen sal, se utilizan condensadores barométricos para eliminar el aire y otros gases de los sistemas de vacío que evaporan la salmuera.
Plantas químicas
Diferentes tipos de plantas químicas también usan condensadores barométricos.
Se utilizan para eliminar gases que no pertenecen a los sistemas de vacío que se utilizan en diferentes procesos químicos.
Patas barométricas y sistemas eyectores
Los condensadores barométricos no pueden funcionar sin las patas barométricas.
Están hechos para evitar que el condensador se inunde.
El tipo de condensado que se extrae debe usarse para decidir qué tan alto debe ser el tramo barométrico.
Por ejemplo, se necesita un cálculo de la altura de la pierna barométrica para asegurarse de que una suposición incorrecta no haga que una planta funcione mal.
Los condensadores barométricos también se pueden utilizar como parte de un sistema eyector para mejorar el rendimiento del gasóleo de vacío pesado (HVGO) de la unidad de vacío crudo.
El condensador enfría y condensa los vapores que entran, lo que hace que el sistema eyector funcione mejor.
En resumen, los condensadores barométricos se utilizan en muchas industrias diferentes porque son una forma rentable de eliminar el aire, el vapor de escape y otros vapores de los equipos de vacío.
Son una parte importante de la industria alimentaria, la refinación de azúcar, las plantas y destilerías de alcohol, las fábricas de papel y celulosa, las refinerías de petróleo, las fábricas de sal y muchos otros tipos de plantas químicas.
El propósito de las patas barométricas es evitar que el condensador se inunde y deben tener la altura adecuada para que funcionen bien.
Comparación de eficiencia y costos con otros tipos de condensadores
Los condensadores barométricos son condensadores de contacto directo que se utilizan en muchas industrias para eliminar el aire, el vapor de escape y otros vapores de los equipos de vacío.
No tienen piezas móviles en la cámara de vacío, lo que reduce el tiempo de inactividad que conlleva el equipo que sí las tiene.
Hay diferentes tipos de condensadores barométricos, como condensadores barométricos de chorro múltiple, condensadores barométricos de chorro múltiple, condensadores barométricos de chorro múltiple y condensadores barométricos de contracorriente.
Cuando se trata de qué tan bien funcionan y cuánto cuestan, no hay un ganador claro entre los diferentes tipos de condensadores.
Dependiendo de la situación, cada tipo de condensador debe usarse de la manera correcta.
Condensadores enfriados por aire
Los condensadores enfriados por aire son más fáciles de construir que los enfriados por agua, pero no mueven el calor tan rápido porque el aire tiene un coeficiente de intercambio más bajo que el agua.
La mayoría de las veces, este tipo de condensadores se utilizan en lugares donde es difícil conseguir agua o donde la gente quiere ahorrar agua.
Los sistemas enfriados por aire, por otro lado, usan mucha energía, hacen mucho ruido y ocupan mucho espacio.
Condensadores enfriados por agua
Los sistemas enfriados por agua transfieren el calor más rápido que los sistemas enfriados por aire, pero son más difíciles de diseñar porque hay que pensar en cómo controlar el flujo de agua y detener la corrosión.
Los condensadores enfriados por agua a menudo se usan en entornos industriales grandes porque funcionan bien y pueden enfriar una gran cantidad de calor.
Pero necesitan un suministro constante de agua de enfriamiento y la forma correcta de tratar el agua para evitar que se ensucien, se descascaren y se oxiden.
En conclusión, los condensadores barométricos son una forma rápida y económica de eliminar el aire, el vapor de escape y otros vapores de los equipos de vacío.
Cuando se trata de elegir un tipo de condensador, no existe una respuesta única para todos.
En cambio, cada tipo debe elegirse en función de las necesidades específicas de la aplicación.
Hay que pensar en la disponibilidad de agua de refrigeración, su eficiencia, costo, huella, uso de energía, nivel de ruido y conservación del agua.
Hablar con un ingeniero calificado o un fabricante de condensadores puede ayudarlo a asegurarse de que se elija el condensador adecuado para el trabajo.
Materiales utilizados para la construcción del condensador barométrico
Los condensadores barométricos se utilizan para limpiar los equipos de vacío de aire y otros vapores.
Tienen dos partes principales: el cuerpo de la carcasa y el (los) dispositivo (s) de pulverización.
Los condensadores barométricos están hechos de varias cosas diferentes, como:
- Hierro fundido.
- Acero carbono.
- Plástico con fibra de vidrio dentro.
- Tienes g.
- Grafito.
- Todas las aleaciones soldables.
Selección de materiales
La elección del material para un condensador barométrico depende de varios factores, como el tipo de refrigerante utilizado en la refrigeración o la disponibilidad de agua.
Los condensadores de contacto suelen estar hechos de acero al carbono, mientras que los intercambiadores de calor suelen estar hechos de cobre, latón, aluminio o acero inoxidable.
Algunas de las cosas que afectan la elección del material son la cantidad de no condensables y la cantidad de agua disponible.
Si hay mucha agua barata disponible, un condensador barométrico es la mejor opción porque tiene el diseño más simple y no necesita ningún equipo adicional.
Cuando el agua de enfriamiento es áspera o existe la posibilidad de corrosión, se puede usar plástico reforzado con fibra de vidrio y otros materiales que no se oxidan.
Conclusión
En conclusión, el condensador barométrico es una asombrosa pieza de ingeniería que ha cambiado la forma en que hacemos las cosas en el mundo industrial.
Al usar el poder de la presión atmosférica, podemos crear un sistema de enfriamiento muy efectivo y eficiente que se puede cambiar para adaptarse a una amplia gama de usos.
A medida que seguimos superando los límites de lo que es posible, está claro que el condensador barométrico desempeñará un papel cada vez más importante en nuestros esfuerzos por construir un futuro más sostenible, eficiente e innovador.
Entonces, aprendamos todos de esta increíble tecnología y sigamos impulsándonos hacia nuevos niveles de excelencia en ingeniería, impulsados por el deseo de aprender y el deseo de hacer del mundo un lugar mejor para todos.
Enlaces y referencias
Sistemas de vacío por chorro de vapor:
https://www.s-k.com/steam-jet-vacuum/barometric-condensers.cfm
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