Qué es un condensador de superficie : Construcción y su funcionamiento

En general, toda industria a gran escala consta de una central eléctrica como motor térmico. Los componentes básicos de una central eléctrica son la caldera, la turbina, los condensadores, la torre de refrigeración, etc., donde cada componente tiene su funcionalidad individual. Un condensador es una unidad que condensa el vapor en agua a una presión inferior a la atmosférica (su función es proporcionar refrigeración continua a la central eléctrica). El condensador se clasifica en dos tipos, como en función de su dirección de flujo (flujo paralelo, flujo cruzado y contraflujo) y en función de la acción de refrigeración (tipo de chorro y condensador de superficie o no mezclado). Este artículo ofrece una visión general de los condensadores de superficie.

¿Qué es un condensador de superficie?

Definición: Los condensadores de superficie se utilizan principalmente en grandes centrales eléctricas y sistemas de refrigeración. El objetivo principal es condensar el vapor agotado para obtener un alto rendimiento y convertir el vapor en agua sin impurezas que pueda utilizarse en un generador de vapor o en una caldera de vapor. También se denomina condensador de contacto indirecto o de tipo no mixto. Una de las ventajas de los condensadores de superficie es que se utilizan en una zona donde el uso del agua es menor, como el barco, la instalación de tierra.

Componentes del condensador de superficie

El condensador está provisto de un recipiente horizontal de hierro fundido de forma cilíndrica, tubos de agua por donde fluye el agua, y una entrada de vapor de escape que permite la entrada de vapor en el cilindro, un deflector, 2 placas tubulares verticales que están presentes a ambos lados del condensador. El diseño está hecho de tal manera que, impide que la fuga de agua entre en el espacio central del condensador.

Una entrada de refrigeración que está presente en la parte inferior del recipiente permite la entrada del agua de refrigeración, el tubo de agua hace pasar el agua horizontalmente a través del espacio principal de condensación, cuya dirección de movimiento del agua dentro del tubo se representa con flechas. La salida de agua está prevista en la parte superior derecha del recipiente para permitir que el agua impura salga del condensador, una entrada de vapor prevista en la parte superior del recipiente obliga al vapor a pasar hacia abajo por los tubos. El agua de refrigeración fluye en una dirección en la mitad inferior de los tubos y se mueve en la dirección opuesta en la mitad superior de los mismos.

Funcionamiento del condensador de superficie

El condensador de superficie puede condensar el vapor de dos maneras.

• En primer lugar, permitiendo que el agua de refrigeración fluya sobre la serie de tubos y permitiendo que el vapor pase por los tubos.
• En segundo lugar, permitiendo que el vapor pase sobre una serie de tubos y que el agua fluya fuera de los tubos.

El agua de refrigeración procedente de la entrada de agua de refrigeración se llena dentro de los tubos y el vapor de escape procedente de la entrada de vapor de escape entra en el cilindro que lo rodea, rechazando así el calor y condensando el vapor en el agua que se recoge en el fondo del condensador y el agua impura se envía por la salida de agua. Así es como funciona un condensador.

Eficiencia del condensador de superficie

Se define como la relación entre el aumento de temperatura del agua de refrigeración en el interior del condensador y la diferencia entre la temperatura de vacío y la temperatura de entrada del agua de refrigeración.

η _condensador = aumento de la temperatura del agua de refrigeración dentro del condensador (∆T) / (temperatura del vacío y temperatura de entrada del agua de refrigeración) ...........(1)

Los siguientes son los parámetros que hay que mantener para obtener una mayor eficiencia del condensador de superficie son,

Temperatura del agua de refrigeración = 32⁰ C

La temperatura de salida del agua de refrigeración = 40⁰ C

Presión manométrica de vacío = 0,92 kg/m²

Para calcular la temperatura del vacío, debemos calcular la presión absoluta.

Donde

absoluto presión P_a = presión atmosférica - presión manométrica de vacío P_r.....(2)

Sabemos que presión atmosférica = 1,0322 kg y presión del manómetro de vacío = 0,92

Por tanto, al sustituir en la ecuación 2 anterior obtenemos

Absoluto presión P_a = 1.0322 - 0.92 =0.1122..........(3)

A partir de la tabla de temperaturas estándar, podemos observar que a P_a = 0.1122 la temperatura de vacío que debe mantenerse en el interior del condensador es 48⁰ C para lograr una mayor eficacia.

η _condensador = [( 40⁰ – 32⁰ ) / ( 48⁰ – 32⁰ ) ]* 100 = 50 % .......4

Por lo tanto, el condensador de superficie alcanza un 50% de eficiencia según los parámetros anteriores.

Tipos de condensadores de superficie

Los condensadores de superficie se clasifican en 4 tipos, que son

Tipo de flujo descendente

En el condensador de tipo de flujo descendente, el vapor agotado fluye desde la parte superior de la carcasa del condensador hasta la parte inferior del condensador sobre los tubos de agua (donde el agua sobre los tubos pasa dos veces). El agua fría fluye hacia abajo y posteriormente fluye en la dirección superior, lo que da lugar a la máxima transferencia de calor.

Tipo de flujo central

Es una versión avanzada del tipo de flujo descendente, que consiste en un vapor de pasajes que rodea la carcasa. Su función principal es bombear el aire fuera de la parte central del condensador. El aire condensado se desplaza hacia la porción central del condensador y el vapor agotado se desplaza hacia la porción central para reducir la propiedad de subenfriamiento.

Tipo evaporativo

En este tipo de condensador, el vapor que se va a condensar se hace pasar por una serie de tubos y se rocía con agua de refrigeración para que estén a temperatura controlada. El flujo de vapor agotado no sólo aumenta la evaporación del agua de refrigeración, sino también el vapor condensado.

Diferencia entre condensador de chorro y de superficie

La diferencia entre chorro y condensador de superficie es

Condensador de chorro	Condensador de superficie
Se mezclan el vapor y el agua de refrigeración	El vapor y el agua de refrigeración no se mezclan
El coste de fabricación es bajo	El coste de fabricación es alto
Ocupa menos superficie	Ocupa gran superficie
La bomba de aire requiere una gran potencia	La bomba de aire requiere menos potencia
Se necesita una pequeña cantidad de agua de refrigeración	Se necesita una gran cantidad de agua de refrigeración

Ventajas

Las ventajas del condensador de superficie son las siguientes

• Su eficiencia de vacío es alta
• Se utilizan principalmente en la zona de grandes plantas
• Utiliza agua de baja calidad
• También utiliza agua impura para la refrigeración
• La relación de presión y el vapor son directamente proporcionales.

Desventajas

Las siguientes son las desventajas del condensador de superficie

• El agua necesaria es en gran cantidad
• Complejo en la construcción
• Alto mantenimiento
• Ocupa una gran superficie.

Aplicaciones

Las siguientes son las aplicaciones del condensador de superficie

• Refrigeración del vacío
• Evaporación del vacío
• Sistemas como la desalinización

Preguntas frecuentes

1). ¿Por qué se llama condensador de superficie?

Se llama condensador de superficie porque el vapor agotado y el agua de refrigeración no se mezclan.

2). ¿Cuál es la diferencia entre el condensador de chorro y el condensador de superficie?

En un condensador de chorro, el vapor extraído y el agua de refrigeración se mezclan, mientras que en un condensador de superficie el vapor extraído y el agua de refrigeración no se mezclan.

3). ¿El condensador rechaza el calor?

Sí, el condensador rechaza el calor.

4). ¿Funciona un motor con un condensador en mal estado?

Sí, un condensador en mal estado puede hacer funcionar un motor, pero puede provocar daños graves.

5). ¿Cuál es la eficiencia del condensador de superficie?

El rendimiento de los condensadores de superficie es del 50%.

Un condensador es una unidad que condensa el vapor en agua a una presión inferior a la atmosférica. Se clasifican en 2 tipos, como en base a su flujo de dirección y en base a la acción de enfriamiento. Un condensador de superficie o de tipo no mixto es una subclasificación de un condensador de acción refrigerante. En este artículo se habla de una visión general del condensador de superficie cuya función principal es no mezclar el vapor agotado y el agua de refrigeración en comparación con otro condensador. Este tipo de condensadores se utiliza principalmente en un área donde hay menos necesidad de cantidad de agua, por ejemplo: en un barco, basándose en ciertos parámetros como la temperatura del agua de refrigeración, la temperatura de salida del agua de refrigeración, la presión del manómetro de vacío, la temperatura absoluta, se puede calcular su eficiencia.