La purga de caldera es agua que se desperdicia intencionalmente de una caldera para evitar la concentración de impurezas durante la evaporación continua del vapor. El agua se expulsa de la caldera con cierta fuerza por la presión del vapor dentro de la caldera. La purga de fondo que se utilizaba en las primeras calderas causaba un ajuste descendente abrupto del nivel del agua de la caldera y se expulsaba habitualmente hacia abajo para evitar el riesgo de seguridad de que se derramara agua caliente sobre las personas cercanas.
Una caldera de vapor evapora agua líquida para formar vapor, o agua gaseosa, y requiere una reposición frecuente del agua de alimentación de la caldera para la producción continua de vapor requerida por la mayoría de las aplicaciones de calderas. El agua es un solvente capaz y disolverá pequeñas cantidades de sólidos de las tuberías y los contenedores, incluida la caldera. La evaporación continua del vapor concentra las impurezas disueltas hasta que alcanzan niveles potencialmente dañinos para la producción de vapor dentro de la caldera. Sin purga, las impurezas alcanzarían niveles de saturación y comenzarían a precipitar dentro de la caldera. Las concentraciones de impurezas son más altas donde se produce vapor cerca de las superficies de intercambio de calor. Se esperaría que la precipitación se produzca en forma de depósitos de sarro en esas superficies de intercambio de calor. Los depósitos de sarro aíslan térmicamente las superficies de intercambio de calor, lo que inicialmente disminuye la tasa de generación de vapor y potencialmente hace que los metales de la caldera alcancen temperaturas de falla. [1]
La purga superficial permite extraer continuamente un pequeño volumen de agua del interior de la caldera como medio para eliminar las impurezas disueltas. Es más eficaz eliminar el agua con el mayor nivel de impurezas; dicha agua se encuentra donde el vapor se separa en el tambor de vapor en la parte superior de la caldera. Hay dos tipos de accesorios de purga superficial. El más simple es una tubería que ingresa al tambor de vapor en el nivel normal del agua. Un dispositivo de desnatador más sofisticado conecta una junta giratoria a la tubería para formar un tramo corto de tubería suspendido por un flotador. [2] El desnatador puede ser más eficaz para eliminar el aceite flotante que, de lo contrario, podría causar espuma. La purga superficial normalmente se alimenta a un tanque de evaporación y a un intercambiador de calor para la recuperación de calor. El vapor evaporado se puede utilizar en el calentador de agua de alimentación. Estas economías de energía rara vez son prácticas con una purga inferior poco frecuente. La purga superficial ofrece la ventaja adicional de condiciones de funcionamiento en estado estable. [3]
Algunos tratamientos de agua de calderas provocan la precipitación de impurezas en forma de partículas insolubles, lo que anticipa que dichas partículas se asentarán en el fondo de la caldera antes de que sean arrastradas por el agua que circula por las superficies de intercambio de calor. Estos tratamientos de agua a menudo incluyen compuestos que forman un lodo para atrapar dichas partículas; y las calderas destinadas a dicho tratamiento de agua incluyen una estructura llamada tambor de lodo en la parte más baja de la caldera. La purga del fondo implica abrir periódicamente las válvulas en el tambor de lodo para permitir que la presión de la caldera fuerce la salida del lodo acumulado de la caldera. Las conexiones de purga similares en la parte inferior de los cabezales de las paredes de agua se purgan con menos frecuencia. [4] Varios eventos de purga cortos eliminan el lodo de manera más efectiva que una sola purga continua. Los eventos de purga más cortos causan cambios menos significativos en el nivel del agua de la caldera y son más seguros durante los períodos de alta demanda de vapor. [5]
Las tuberías de purga inferior drenan las partes más bajas de la caldera para que se puedan usar para drenar la caldera para realizar tareas de mantenimiento. Las tuberías de purga inferior deben tener un diámetro lo suficientemente grande como para minimizar el riesgo de que se obstruyan con lodos horneados. Las calderas modernas descargan la purga inferior en un tanque de purga donde la purga puede evaporarse y ventilar el vapor hacia arriba sin arrastrar agua que podría causar quemaduras. Una tubería cerca del fondo del tanque de purga mantiene un nivel de agua por debajo del punto de entrada de la purga y permite que el agua más fría que queda de eventos de purga anteriores se drene del tanque primero. A menudo se utilizan dos válvulas de purga inferior en serie para minimizar la erosión. Una válvula sirve como válvula de sellado y la otra como válvula de purga. La válvula de sellado se abre habitualmente primero y se cierra al final. Ambas se abren rápidamente y por completo para minimizar la erosión en las caras del asiento y del disco. Se tiene cuidado de evitar que queden atrapadas partículas de sarro u óxido dentro de la válvula, volviendo a abrirla para hacer pasar las partículas si se encuentra resistencia al intentar cerrarla. Las válvulas de purga inferior a menudo se reconstruyen o reemplazan cada vez que la caldera se saca de servicio para mantenimiento. [2]