Diseño de un Economizador Economizadores - parte 2 por Arnulfo Oelker Behn - Consultor Procesos Térmicos

En el diseño de un economizador se debe considerar una baja pérdida de carga, tanto en el lado agua como en el lado gases, para evitar que se produzcan problemas con la alimentación de agua y descarga de gases producto de la combustión.
Las velocidades del agua en un economizador generalmente fluctúan entre 0,3 a 1,5 m/s, permitiendo mantener la pérdida de carga del equipo por debajo del 5% de la presión de trabajo de la caldera.

Las velocidades de los productos de la combustión a través del economizador están limitadas por la pérdida de carga y las características abrasivas de la ceniza presente en estos gases. A modo de referencia para el caso de las calderas que utilizan carbón, se recomiendan velocidades de 9 a 11 m/s.

La cantidad de calor que puede ser recuperada por el economizador desde los productos de la combustión, estará limitada por la temperatura a la que se produce la ebullición del agua (dependiente de la presión de trabajo de la caldera) y el ya mencionado punto rocío ácido de los productos de la combustión.

En general, se recomienda calentar el agua hasta una temperatura que permita mantener una diferencia de 20 a 30º C de la temperatura de ebullición del agua (dependiendo del tamaño del economizador).

Los coeficientes de transferencia de calor de estos equipos dependen las velocidades y temperaturas del agua y los productos de la combustión. En general los coeficientes de transferencia de calor fluctúan entre 30 y 60 W/m2ºK para economizadores con tubos aletados.
Las fórmulas que rigen la transferencia de calor en un economizador son las siguientes:

Q = U * A * DTML

Q : Calor transferido en el economizador.
U : Coeficiente global de transferencia de calor del economizador.
A : Superficie de calefacción del economizador.
DTML: Diferencia de temperatura media logarítmica.

Qa = mg * cp * DT

Qa : Calor transferido al agua.
ma : Flujo másico de agua alimentación.
cp : Calor específico del agua.
DT : Diferencia de temperatura del agua entre la entrada y salida del economizador.

Qg = mg * cp* DT

Qg : Calor recuperado de los productos de la combustión
mg : Flujo másico de productos de la combustión.
cp : Calor específico de los productos de la combustión.
DT : Diferencia de temperatura de los productos de la combustión.
Entre la entrada y salida del economizador.

Ref: Arnulfo Oelker Behn - THERMAL ENGINEERING LTDA. Providencia 2133, Of. 207, Santiago, Chile Fono: 56 – 2 – 3347402