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Se utiliza un intercambiador de calor de tipo carcasa-tubos para calentar el agua y convertirla en vapor saturado. Por lo que he visto en la literatura especializada, generalmente se emplean estructuras de tipo tanque o con vaso de expansión; en estos casos, el agua se calienta hasta convertirse en vapor dentro de la carcasa del intercambiador; ¿Cuáles son las ventajas y desventajas en comparación con el uso de un intercambiador de calor convencional, en el que el agua circula por los tubos y se convierte en vapor?
El vapor también requiere requisitos de masa; en la parte superior debe haber un espacio para la separación de gas y líquido, a fin de evitar que el vapor contenga agua.
Uno es de tipo termosifónico vertical, que se basa en la diferencia de densidad y suele utilizar un reboiler en la base de la torre; el otro es de tipo reactor. Dos descripciones específicas: Reboiler de tipo tanque: El reboiler de tipo tanque cuenta con un cuerpo ampliado, en el cual tiene lugar el proceso de separación entre vapor y líquido. El nivel del líquido se mantiene mediante una barrera vertical, con el fin de asegurar que el conjunto de tuberías esté completamente sumergido en el líquido. Por lo general, este conjunto de tuberías tiene una estructura en forma de U con dos canales de flujo; también puede tener una estructura tipo “floating head” con varios canales de flujo. La hidrodinámica tiene poco impacto en el funcionamiento del reboiler de tipo caldera; por lo tanto, su rendimiento es relativamente fiable. Su rendimiento es aún mejor en condiciones de alto vacío. Al aumentar el espaciado entre las tuberías, se puede lograr una alta densidad de flujo térmico; además, en condiciones de pequeñas diferencias de temperatura, se obtienen buenas condiciones de funcionamiento. La desventaja del reboiler de tipo caldera es que tiende a acumular incrustaciones; por lo general, es el tipo de reboiler más propenso a esto entre todos los tipos. Además, su carcasa es grande, lo que hace que su costo sea elevado. Las aplicaciones óptimas para los reboilers de tipo caldera son en fluidos limpios, a bajas presiones, con un rango estrecho de puntos de ebullición, y en condiciones de pequeñas o grandes diferencias de temperatura. En condiciones de presión cercana al punto crítico, aunque el cuerpo del equipo es más grande y su costo es elevado, su rendimiento es bastante fiable. Reboiler por sifón térmico: La alimentación se introduce en el reboiler a través de la tubería de descenso en la parte inferior de la torre. El líquido hierve en el circuito externo y se vaporiza, formando una mezcla gaseosa-líquida de menor densidad. Debido a la diferencia de densidad del líquido en las tuberías de alimentación y evacuación, se genera una diferencia de presión estática que sirve como fuerza impulsora para el ciclo natural del fluido. El medio de calentamiento fluye dentro de los tubos; el circuito de los tubos puede ser de un solo flujo o de múltiples flujos. Su ventaja es que presenta una alta tasa de circulación, lo que permite una mayor velocidad de flujo y una temperatura de salida más baja. Esto evita la acumulación de componentes con punto de ebullición alto y reduce la velocidad de formación de incrustaciones. Dado que los tubos están dispuestos en posición horizontal y que el área de flujo es fácil de controlar, se necesita una presión estática menor. Su desventaja es que, una vez que se forma incrustación en el circuito de la carcasa, resulta muy difícil limpiarlo. Debido a la influencia de las placas de deflexión y las placas de soporte, bajo condiciones de alto flujo térmico, puede ocurrir un secado local. En los grandes reboilers de sifón térmico, para lograr una distribución uniforme del flujo, es necesario utilizar múltiples orificios y conexiones, lo que inevitablemente aumenta el costo del reboiler. Para los fluidos del grupo de puntos de ebullición amplio, se deben instalar placas de intercambio horizontal para evitar que los componentes ligeros se vaporicen en la entrada y que los componentes pesados se concentren en la salida. Para evitar obstrucciones en el flujo y su inestabilidad, es necesario limitar la densidad máxima de flujo térmico. Este reboiler es adecuado para aplicaciones con presión media, diferencia de temperatura media y baja presión estática.
Principalmente, el vapor necesita un espacio en fase gaseosa para evitar que contenga agua