Calentadores eléctricos en la industria de la energía nuclear

Last updated on julio 13th, 2017 at 05:04 pm

El concepto de calentador de inmersión es bastante sencillo. Tal como lo sugiere el mismo término, se trata de un dispositivo calefactor que funciona sumergido en agua o varios tipos de fluidos. Sin embargo, su aplicación es mucho más complicada de lo que sugiere su funcionamiento. Aunque algunos calentadores de inmersión sencillos se pueden usar simplemente para calentar un depósito de líquido, el beneficio real de la tecnología del calentador de inmersión se puede observar en su uso en la industria de la energía nuclear. Los calentadores de brida fabricados por WATTCO™ son ejemplos notorios de cómo se pueden usar los calentadores de inmersión en un entorno tan complejo como el mantenimiento de los reactores de agua presurizada en las instalaciones de energía nuclear.

El uso del calentador de inmersión en los reactores nucleares

Uno de los aspectos fundamentales de la generación de energía nuclear es mantener los reactores de agua presurizada en un nivel constante para generar el vapor que impulse la turbina que genera electricidad, un concepto similar al del motor de vapor de las viejas locomotoras. El refrigerante principal, usado para evitar que el reactor nuclear se sobrecaliente, debe mantenerse a 321 °C para preservar su estado líquido. El refrigerante está diseñado para circular a través del circuito construido en el interior del reactor, al igual que el radiador en un automóvil. Más aún, el circuito debe mantener una alta presión de 2250 psi para mantener la circulación.

La manera de lograr todo esto es conectando otro tanque presurizado de forma externa al reactor, equipado con un calentador de inmersión. El objetivo es controlar la temperatura del agua en el tanque externo, de modo que la presión total de los reactores de agua se pueda mantener en nivel óptimo. Por ejemplo, los calentadores de inmersión con conexión de brida de WATTCO™ introducidos en el fondo del tanque calentarán el agua en el mismo, de modo que la combinación de agua y vapor puede ser controlada en el nivel requerido para mantener el reactor.

A medida que el mundo se vuelve más consciente sobre las alternativas de energía compatibles con el ambiente, aumenta la demanda por la generación de energía nuclear, la cual es más limpia. La ventaja del calentador de inmersión es que evidentemente es un calentador eléctrico, por lo que no deja residuos ambientales, a diferencia de otros tipos de unidades de calefacción, que emiten residuos de la combustión hacia la atmósfera.

Calentador de inmersión con conexión de brida

El mejor tipo de calentador de inmersión para los reactores nucleares de agua es el llamado calentador de brida. Está específicamente diseñado de tal modo que es útil en situaciones de presurización, es fácil de instalar, y es más manejable que otros calentadores comparables. Aunque puede usarse para calentar muchos tipos diferentes de líquido, este producto en particular es una unidad calefactora para agua, hecha con composiciones de aleaciones tales como Incoloy® e Inconel®, con recubrimientos de paredes pesadas contra la radiación.

Los calentadores de inmersión con brida de WATTCO™ vienen en una variedad de tamaños, que van desde 2” hasta 42”. Las clasificaciones estándar de las bridas vienen en 150 lbs, 300 lbs y 600 lbs. El aparato consiste en elementos tubulares acodados que son soldados a una brida.  Se pueden montar varias medidas de bridas correspondientes en una boquilla o en la pared del tanque.

Estos calentadores son controlados termostáticamente por dispositivos de termopar instalados en una caja de terminales. Además de la opción estándar de caja de terminales, WATTCO™ también ofrece cajas de terminales a prueba de agua y a prueba de explosiones, las cuales pueden ser particularmente útiles para las aplicaciones en reactores nucleares. Para controlar digitalmente la temperatura, el uso de los detectores de temperatura resistivos (RTD, por sus iniciales en inglés) permite tener una gran flexibilidad en situaciones de alta temperatura, como los reactores nucleares de agua.

La aplicación de calentadores de inmersión con brida es muy amplia, dada su naturaleza, que les permite operar sumergidos en la mayoría de los químicos a base de agua, tales como el petróleo. El fluido se calienta directamente y se tiene un controlador digital para monitorear la temperatura. El uso de sensores de alto límite evitará que el líquido se sobrecaliente. Para poder medir la temperatura, con frecuencia se incorpora un termopozo en el haz de elementos, lo que permite que una sonda le transmita las lecturas de temperatura a un controlador digital.

A pesar de su portabilidad, los calentadores de brida son ampliamente usados en la industria para calentar volúmenes de líquido con un control fijo de gas o líquido. La ventaja del calentador de brida es que, a diferencia de otros calentadores de inmersión, se puede usar para calentar agua en lugar de aceite. Funciona comenzando a calentar el fluido instantáneamente. La unidad mantiene la corriente de convección en dirección uniforme en todo el líquido, hasta que la transferencia de calor alcance la temperatura predeterminada.

Calentadores de inmersión de circulación / en línea

Una aplicación más común del tipo industrial de calentador de inmersión es el llamado calentador de circulación, también conocido como calentador en línea. Los nombres surgen respectivamente de su función y de su forma. La principal función de este tipo de calentador es hacer circular el fluido a la vez que se mantiene el caudal. El concepto es transferir el calor generado a partir de la energía eléctrica hacia el fluido, de modo tal que se logre una viscosidad idónea para que la liquidez permita un flujo más fácil a través de las tuberías.

La construcción básica de un calentador de circulación es un calentador en línea cubierto por un recipiente de cámara metálica anti-corrosión. Se trata de una cámara cerrada con tuberías de circulación que van alrededor de la misma, y está equipada con una bomba para transportar el fluido. El tanque está aislado para evitar las pérdidas de calor. La cámara tiene una válvula de drenaje para facilitar la limpieza y mantenimiento del sistema. La clasificación de la brida va desde 150 lbs hasta 1200 lbs.

La solución en calentadores de inmersión de WATTCO™

Las especificaciones normalmente son similares en los diferentes calentadores de inmersión, ya sean de circulación / en línea o de brida. Sin embargo, WATTCO™ brinda soluciones personalizadas para numerosas situaciones con fines específicos. Por ejemplo, hubo un caso relacionado con un avanzado consorcio de generación de energía nuclear enfriado con gas, que requeriría calentar dióxido de carbono / grafito como agente refrigerante en el reactor nuclear, con un ajuste de temperatura de 279 °C por un período prolongado de tiempo. La solución suministrada fue un calentador de circulación de 12 pulgadas, de 2000 psi, hecho de acero inoxidable 316, con termopares en los puertos de salida, así como un preciso controlador digital SCR.

Los beneficios logrados con esta solución son tales que se cumplió con los requerimientos de seguridad en un ambiente altamente sensible, sin afectar el control térmico especificado en un alto nivel de temperatura. Un beneficio adicional fue que este equipo vino con un bajo requerimiento de mantenimiento, además de un procedimiento sencillo de instalación.

Como una reconocida empresa fabricante de calentadores industriales, WATTCO™ es más que sólo un fabricante de productos, es un proveedor de soluciones para las industrias petrolera y gasífera, de las energías renovables, HVAC e instituciones gubernamentales.