Unidad 7 Condensadores y precalentadores de agua

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Unidad 7. Condensadores y Precalentadores de agua 
Tecnología del Calor 
Ricardo ALONSO 
1
5051260001 
 
 
 
 
 
 
 
TECNOLOGÍA del CALOR 
 
 
 
Unidad Nº 7: 
“Condensadores y Precalentadores 
de agua” 
 
 
Ing Mario Ricardo ALONSO 
 
Universidad Tecnológica Nacional 
Facultad Regional Haedo 
Especialidad: Ingeniería Mecánica 
Unidad 7. Condensadores y Precalentadores de agua 
Tecnología del Calor 
Ricardo ALONSO 
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S4CT5 
 Página 
ÍNDICE 
1- CONDENSADORES………………………………………………………..3 
1.1- Función.. ……………………………………………………………… 3 
1.2- Características que definen un condensador………………… …. 3 
1.3- Tipos.. ………………………………………………………………… 4 
1.3.1- Condensador de mezcla ………………………………………… 4 
1.3.2- Condensador de superficie .……………………………………… 5 
1.3.2.1- Condensador de superficie enfriado por aire… ……………… 5 
1.3.2.2- Condensador de superficie enfriado por agua 8 
1.4- Diseño …………………………………………………………………. 12 
1.4.1- Condiciones que se deben cumplir ……………………………….. 12 
1.4.2- Ecuaciones de transferencia de calor.…………………………….. 13 
1.4.3- Presión que reina en el condensador ……………………………. 15 
1.4.4- Detalles constructivos – materiales ……………………………. 18 
1.5- Control del funcionamiento .. ……………………………………… 21 
1.6- Equipos utilizados para la aspiración de los no condensables 22 
1.6.1- Introducción ………………………………………………………… 22 
1.6.2- Eyectores……………………………………………………………. 23 
1.6.3- Bomba de vacío ……………………………………………………. 24 
1.7- Instalación de agua de enfriamiento…………………………….. 26 
1.7.1- Instalación de enfriamiento a ciclo abierto …………………….. 26 
1.7.1.1- La obra de toma ……..…………….…………………………… 26 
1.7.1.2- Bombas de circulación ………………………………………… 27 
1.7.1.3- La obra de descarga.…………………………………………… 30 
1.7.2- Instalación de enfriamiento en ciclo cerrado…………………… 30 
1.7.2.1- Torre de enfriamiento a evaporación…………………………..… 31 
1.7.2.2- Torre de enfriamiento a seco ……………………………………. 32 
 
2- PRECALENTADORES DE AGUA DE ALIMENTACIÓN……………. 35 
2.1- Precalentadores de superficie……………………………………….35 
2.1.1- Funcionamiento ……………………………………………………… 36 
2.1.2- Materiales y detalles constructivos. …………………………………38 
 
BLIOBLIOGRAFÍA.. ..………………………………………………………………………41 
 
 
 
 
 
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1. CONDENSADORES 
1.1 Función 
El condensador es la fuente fría y refrigerante del ciclo térmico, por lo que representa el 
intercambiador de calor más importante del mismo. 
El condensador debe cumplir las siguientes funciones: 
 Recuperar como agua de condensación, el vapor que sale de la turbina- se recuerda que el 
agua es tratada, lo que implica un alto costo su obtención. Puesto que esta transformación es 
un cambio de estado a presión y temperatura constante, el calor intercambiado, es el calor 
latente de vaporización 
 Aumentar el área del ciclo funcional mejorando el rendimiento, al provocar que el vapor se 
expanda hasta un valor de presión inferior a la atmosférica, con lo que se aumenta el salto 
entálpico de la turbina y así alcanzar la misma potencia con menor cantidad de vapor. 
 Extraer los gases no condensables. 
 Formar conjuntamente con el desgasificador y el domo de la caldera, una reserva de agua 
capaz de enfrentar variaciones bruscas de carga 
1.2 Características que definen un condensador 
 PRODUCCIÓN DEL CONDENSADOR: Es la cantidad neta de calor que del vapor pasa al agua de 
enfriamiento medida en kcal/h 
 PRESIÓN ABSOLUTA DEL CONDENSADOR: Es la presión existente en el condensador respecto a 
las condiciones ideales de vacío absoluto, medida en mmHg. 
 TEMPERATURA DEL VAPOR A LA ENTRADA: Es la temperatura de saturación relativa a la presión 
estática del vapor a la entrada del condensador, expresada en ºC (tv). 
 DIFERENCIA DE TEMPERATURA DEL AGUA: Es el t entre la temperatura del agua de circulación a 
la entrada y a la salida del condensador, es decir tea-tsa expresada en ºC 
Figura 1.2.1: Diagrama Temperatura –Superficie 
 DIFERENCIA DE TEMPERATURA TERMINAL: Es la diferencia entre la temperatura del vapor a la 
entrada del condensador y la descarga del agua de circulación, expresada en ºC (ts). 
 VACÍO O GRADO DE VACÍO: Es la diferencia entre la presión atmosférica y la presión absoluta 
existente en el condensador. 
 COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN DEL CALOR: Es la cantidad media (kc) de calor que pasa del 
vapor al agua de circulación y es expresada en (kcal/m2 h ºC). 
 SUPERFICIE DEL CONDENSADOR: Es la superficie total medida por la parte exterior de los tubos y 
desde una placa tubular a la otra, expresada en m2 (en un condensador de superficie) 
 
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1.3 Tipos 
Los condensadores se pueden clasificar de la siguiente manera. 








Agua
Aire
Superficie
Mezcla
resCondensado
 
1.3.1 Condensador de mezcla 
Este tipo de condensador está conformado por un recipiente en el cual el gasto de vapor se 
condensa al enfrentar un gasto de agua en forma de lluvia. 
Para poder utilizar un condensador de este tipo es necesario contar con agua de enfriamiento de 
las mismas características del agua que está circulando por el ciclo. 
Para las mismas condiciones de operación, la presión que reina en el condensador de mezcla es 
superior a la que reina en el condensador de superficie enfriado por agua. Por otra parte la 
cantidad de agua para producir la condensación (25-35 lt/kg vapor) va a ser mucho menor que en 
los condensadores de superficie (70-90 lt/kg vapor). Del condensador el agua y los productos no 
condensables en general aire, pueden ser extraídos por dos bombas separadas o una sola 
bomba. Por este motivo, en general el condensador viene provisto de tuberías propias de agua—
vapor y extracción de aire—agua. En la figura 1.3.1a puede apreciarse un esquema de un 
condensador de estas características como así también el diagrama de presiones 
correspondientes. 
Figura 1.3.1a 
De acuerdo al curso relativo de las corrientes de vapor y agua, se puede hablar de condensador a 
corrientes paralelas (figura 1.3.1b.) o a contracorriente (figura 1.3.1c.) 
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Figura 1.3.1b Figura 1.3.1c 
El sistema a contracorriente presenta ciertas ventajas respecto al otro sistema, ellas son: 
1. Menor consumo de agua refrigerante, lo que implica menor consumo de potencia eléctrica. 
2. Menor cantidad de aire a extraer, por lo tanto menor consumo de potencia eléctrica. 
En efecto, para una dada presión pc del condensador, la presión parcial del aire pa depende de la 
presión parcial del vapor pv y esta última depende de la correspondiente temperatura de 
saturación. En particular por la ley de Dalton para mezclas gaseosas, tendremos: pc = pa + pv 
 Ejemplo, con pc = 0,1 kg/cm2 será: 
1º para t = 15 ºC pv = 0,0173 kg/cm2 pa = 0,0827 kg/cm2 
2º para t = 40 ºC pv = 0,0747 kg/cm2 pa = 0,0253 kg/cm2 
Es evidente que en el 1er caso, a igualdad de volumen de la mezcla aire—vapor, si hay una 
cantidad de aire mucho mayor, ese es el punto oportuno para la instalación de la bomba de 
extracción de aire. Esta condición se verifica en la figura 1.3.1c es decir en el condensador a 
contracorriente. 
En la disposición a corrientes paralelas, el aire es aspirado en un punto a temperatura mayor y es 
evidente que a igualdad de aire de extracción es necesario enviar una cantidad mayor de vapor, 
por lo tanto un volumen sumado mucho más grande. 
Como dato constructivo del condensador de mezcla se recuerda que la cantidad de agua de 
mezcla por cada kg de vapor que necesita es de 25 a 35 litros, mientras que el aire de extracción 
por cada kg de vapor se acerca a 0,55 – 0,77 gr. 
 
1.3.2 Condensador de superficie 
Es el condensadormás utilizado en los ciclos térmicos de todo tamaño. 
1.3.2.1 Condensador de superficie enfriado por aire 
Varias décadas atrás eran casos muy excepcionales (donde no existía una fuente para la 
provisión de agua en el lugar) el empleo de estos equipos, hoy en día y ante la escasez cada vez 
más pronunciada de agua la utilización del condensador enfriado por aire es cada vez más usual. 
De tal modo la única cantidad de agua que necesita el ciclo térmico, es el agua de reposición, 
debido a las fugas a través de juntas, válvulas, purgas de caldera, etc. Un condensador de estas 
características requiere un espacio voluminoso mayor, ubicándose generalmente en la posición 
más alta de la construcción. 
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Condensadores de superficie enfriados por aire. 
Aerocondensadores 
Sistema de remoción de aire 
Ventilador de tiro forzado 
Modulo de flujo paralelo 
Módulo de flujo a contracorriente 
Tanque de condensado 
 (pozo caliente) 
Entrada de vapor 
Pared rompe 
viento 
Figuras 1.3.2.1a: 
Arriba Vista en perspectiva de un 
condensador de superficie enfriado 
por aire, donde se indican los 
componentes principales. 
 
Abajo izquierda 
Vista en elevación donde se indica 
la forma de disipación de calor en 
el equipo 
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Figura 1.3.2.1b 
Etapas del montaje de un aerocondensador de 
doble cuerpo en una Central térmica 
Arriba izquierda vista de los paneles a 
contracorriente de material no ferroso (admiralty) 
Arriba derecha vista de los cuerpos y la 
cantidad de ventiladores de tiro forzado de cada 
uno y la estructura soporte 
Abajo izquierda proceso de montaje de los 
paneles exteriores de flujo paralelo que reciben 
el vapor proveniente de la turbina de vapor 
Figura 1.3.2.1c 
La imagen 
muestra el 
condensador 
montado en la 
parte más 
elevada de la 
Central térmica 
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1.3.2.2 Condensador de superficie enfriado por agua 
Son los condensadores más utilizados para pequeña, mediana y gran potencia de las 
instalaciones termoeléctricas. 
En este condensador el agua de enfriamiento es separada del vapor por medio de una superficie 
metálica, a través de la cual se producen intercambio de calor. 
El condensador de superficie está esencialmente formado por: (ver figura 1.3.2.2a). 
 Una ENVUELTA EXTERIOR que delimita las cajas de agua, adecuadamente reforzada, para 
resistir la presión ejercida desde el exterior hacia el interior, que tiene una amplia abertura 
superior (entrada de vapor) conectada a través de un acople flexible a la parte de salida de 
baja presión de la turbina. 
Su interior conforma LA CÁMARA DE CONDENSACIÓN, en la cual el vapor se pone en contacto 
con el haz tubular condensándose. En la cámara de condensación también se inyectan las 
descargas y drenajes de los precalentadores de baja presión. En correspondencia con esta 
entrada de agua se colocan chapas deflectoras para evitar que los chorros de descarga 
dañen los tubos. 
 LAS PLACAS TUBULARES sobre las cuales están generalmente mandrilados los tubos que 
constituyen la superficie de intercambio ( haz tubular), dichas placas constituyen la separación 
entre las cajas de agua y la cámara de condensación por lo tanto deben asegurar la total 
estanqueidad, dado que de existir pérdidas se contaminará el agua tratada del ciclo. 
 Dos cabezales laterales de doble pared, que CONSTITUYEN LAS CAJAS DE ENTRADA Y SALIDA DE 
AGUA REFRIGERANTE instaladas en los extremos de la cámara de condensación de las que 
están separadas por las placas tubulares, a su vez generalmente están subdivididas en uno de 
los extremos –el de entrada– para provocar un doble pasaje del agua de enfriamiento. 
 Una parte inferior llamada POZO CALIENTE, en la cual se recoge el condensado del vapor y está 
constituido por un gran recipiente, del cual aspiran las bombas de extracción del condensado. 
El pozo caliente representa también el punto en el cual se recogen otras partes del 
condensado provenientes del ciclo térmico, como el drenaje de los precalentadores de baja 
presión y el de condensador de vapor de sellos de la turbina. 
 EL HAZ TUBULAR, en los condensadores modernos está formado por varios millares de tubos 
(10.000 a 25.000) mandrilados, es decir expandidos en ambos extremos sobre el agujero de 
las placas tubulares Para evitar la excesiva flexión de los tubos, éstos se sostienen además 
que en los extremos, en sus puntos intermedios por medio de PLACAS SOPORTES, que además 
de sostener parte del peso de los tubos, los ayudan a resistir la presión dinámica del vapor 
que llega a elevada velocidad por el cuello de entrada. 
 EL CUELLO, que conecta la salida del vapor del cuerpo de baja presión de la turbina con la 
cámara de condensación Es importante que el paso de vapor en el cuello produzca una 
pérdida de carga mínima para tener a la descarga de la turbina todo el grado de vacío que 
pueda generar el condensador. En el cuello se colocan generalmente el primero o los primeros 
dos precalentadores del ciclo, con esta disposición se llena un espacio muerto en el cual el 
vapor formaría torbellinos empeorando la aerodinamia del flujo, además se evitan largas y 
grandes tuberías para las conexiones de las extracciones a los precalentadores. 
 EL ACOPLE, que es la parte que conecta el cuello del condensador al cuerpo de baja presión de 
la turbina; éste debe permitir que el condensador se dilate cuando es sometido a variaciones 
de temperatura se emplea cuando el condensador tiene vínculos rígidos con la base y puede 
estar formado por un aro de goma o una junta de dilatación en chapa de acero. Este acople 
puede también no existir y en ese caso el condensador queda rígidamente unido al cuerpo de 
baja presión Para permitir la dilatación, entonces. se lo apoya sobre resortes. 
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Figura 1.3.2.2a Condensador de superficie de un solo pasaje 
 
 
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Figura 1.3.2.2b Esquema de condensador de superficie de un solo pasaje 
 
 
 
Figura 1.3.2.2c Foto de condensador de superficie en etapa de montaje y detalle de placa tubular 
Entrada de vapor exhausto 
Junta de 
expansión de 
acero inox 
Salida agua de 
circulación 
Entrada agua 
de circulación 
Ánodo de 
sacrificio 
A la bomba de 
extracción de 
condensado 
Placa tubular de un condensador 
de superficie de dos cuerpos y un 
solo pasaje de agua 
 
Detalle de placa con tubos 
mandrilados 
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RECORRIDO DEL AGUA: El haz tubular se divide normalmente en dos partes por exigencias del 
mantenimiento, y el recorrido del agua puede ser simple (unidireccional) o doble (dos pasajes), 
donde los tubos superiores están en serie con los inferiores. En los condensadores de un solo 
paso, la caja de agua de entrada comprende toda la placa tubular, mientras que la de salida 
comprende toda la del opuesto. En los condensadores de doble pasaje la placa tubular de un lado 
se divide en dos partes, una sobre la otra que delimitan la parte de entrada y la de salida, y por lo 
tanto el agua entra a los tubos de la parte inferior, los recorre y vuelve a entrar por el lado opuesto 
a la parte superior, recorriéndolos en el sentido contrario.(ver figura 1.3.2.2b). 
 
Figura 1.3.2.2d Condensador de superficie de doble pasaje 
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1.4 Diseño 
1.4.1. Condiciones que se deben cumplir: 
1- Que exista la menor pérdida de carga en la faz vapor. 
Si la perdida de carga fuera grande dentro del condensador, vamos a reducir elsalto entálpico de 
la turbina. 
El grado de vacío que se adopta determina no solo el rendimiento del ciclo, sino también las 
dimensiones del condensador y de la instalación de agua de refrigeración que debe abastecerlo. 
El caudal de vapor en volumen, una vez establecida la sección de descarga de la turbina, 
determina la velocidad del flujo y consecuentemente la energía cinética del vapor a la salida, que 
constituye una pérdida. 
Por estas derivaciones de incidencia económica opuestas se puede afirmar que el diseño del 
condensador en las plantas termoeléctricas es el resultado de un compromiso entre la mejora en 
rendimiento que se obtiene llegando a un elevado grado de vacío y los mayores costos 
ocasionados por la construcción del condensador. 
2- La distribución de los tubos debe ser tal, que evite el sub-enfriamiento. En el condensador el 
vapor debería perder solamente el calor de evaporación: de hecho si el condensado es enfriado 
algo más, el calor sustraído representa una pérdida neta de energía que debería luego ser 
reintegrada en la caldera, se procede entonces a dirigir una parte del vapor de acuerdo a la 
distribución de los tubos para enviarlo contra el agua que está goteando en el pozo caliente de 
manera que ésta vuelva a la temperatura de saturación. Este proceso se denomina comúnmente 
"reboiling" 
En la figura 1.4.1 se aprecia lo expuesto (reboiling) 
 
Figura 1.4.1 
 
3- La pérdida de carga del lado agua de circulación debe ser la menor posible. 
Si la pérdida de carga es grande, la velocidad dentro de los tubos es grande, por lo tanto la bomba 
de circulación va a consumir mucha potencia. Si la velocidad dentro de los tubos es pequeña, la 
potencia de la bomba de circulación va a ser pequeña, pero la transferencia de calor también es 
h 
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función de la velocidad dentro de los tubos. Por lo tanto se debe hallar una relación de 
compromiso entre lo técnico y lo económico. 
La velocidad del agua de enfriamiento varía entre 1 a 2 m/seg. 
4- Las tomas de gases no condensables deben hacerse en una zona muy fría del condensador, a 
los efectos de que la cantidad necesaria de vapor para accionar los eyectores sea la mínima. 
Estas cuatro condiciones se deben tener muy en cuenta para el diseño de un intercambiador de 
calor como es el condensador. 
1.4.2. Ecuaciones de transferencia de calor: 
En un intercambiador de calor confluyen dos fluidos, que pueden desplazarse en el mismo sentido 
o en sentido contrario, en el cual uno cede calor al otro y casi siempre están separados por una 
pared metálica. 
 
Figura 1.4.2.a 
Si se analiza una sección diferencial de un intercambiador de calor, tenemos un fluido G1 de calor 
específico C1, que circula hacia abajo y a una temperatura t1 + dt1 en la sección F. Del otro lado de 
la pared circula otro fluido G2 (que lo puede hacer en el mismo sentido o no ) de calor especifico 
C2 y temperatura t2 + dt2 en la sección F. Al pasar por la sección F + dF, el fluido G1, tendrá una 
temperatura t1 y el fluido G2 se encontrará a una temperatura t2, donde si t1 > t2, habrá una 
transferencia de calor en el sentido indicado en figura 1.4.2.a 
Aplicando la ecuación de transferencia de calor a través de la placa se tiene: 
dQ = k dF (t1 – t2) = k dF t 
Siendo k el coeficiente de transmisión total que tiene en cuenta la convección del fluido 1 a la 
pared, la conducción a través de la pared y la convección a través de la pared al fluido 2. 
Se desarrollará la ecuación de intercambio que relacione la diferencia de temperatura., con las 
distintas posiciones dentro del condensador, para lo cual se partirá de las ecuaciones de 
calorimetría. Analizando siempre una sección diferencial del intercambiador de calor, y 
considerando sentido positivo hacia arriba se tiene que: 
dQ = - G1 C1 dt1 =  G2 C2 dt2 
Lo cual es cierto si no hay intercambio de calor entre el equipo y el medio exterior, es decir que 
toda la cantidad de calor que cede un fluido lo transfiere al otro. 
22
2
11
1 CG
dQ
dt
CG
dQ
dt 
 
El incremento de temperatura en una sección diferencial va a ser igual a: 
 
dQ
CGCG
dtdttd 






2211
21
11
 
 
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Denominando  al paréntesis que relaciona el caudal y el calor específico de cada uno de los 
fluidos, entonces: 
dt = - dQ  (1) 
Integrando entre ts y te 
   21
·
·





td
dQDe
Qtste
Qtets
 
y dQ, de acuerdo a la cantidad de calor transmitida a través de la pared es: 
KdF
t
td
tKdFdQ




-dondede
 
Integrando a través de toda la superficie de intercambio 
KF
ts
te



ln
 
(3)
 
FK
ts
te



ln
 
(4)
 
Si reemplazamos (4) en (2) 
ts
te
tste
FKQ




ln
 
(5)
 
Siendo (5) la ecuación que representa la cantidad de calor transmitida a través de un 
intercambiador, donde: 
:
ln
ts
te
tste



Es la temperatura media logarítmica que relaciona las distintas partes del 
intercambiador respecto de t, y es real cuando te/ts > 2. Cuando te/ts < 2 se puede aplicar 
la temperatura media aritmética. 
:
2
tste 
 
temperatura media aritmética
 
Si se desea determinar la diferencia de temperatura en una sección i del intercambiador, se puede 
utilizar la ecuación (3) de donde 
ti = te · e- KF 
La ecuación (5) es cierta siempre y cuando el intercambio de calor se realice en sentido opuesto o 
en direcciones paralela. Pero en el circuito agua—vapor los intercambiadores no trabajan de esta 
forma. En el condensador el agua circula en forma horizontal y el vapor en forma vertical. En los 
precalentadores de agua, tampoco se presenta esta alternativa (ver figura 2.1.2c) 
 
 
 
 
 
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Por lo tanto en ambos casos el intercambio de calor no se realiza en direcciones paralelas. Por 
esa razón para adoptar la formula (5), se la debe afectar por la constante C que tiene en cuenta 
cuando el intercambio de calor no se realiza en el mismo sentido o en sentidos opuestos, 
entonces: 
ts
te
tste
FKCQ




ln
 
Figura 1.4.2.b 
 
Existen gráficos donde en ordenadas se lleva el valor de la constante y en abscisas un valor que 
tiene en cuenta la diferencia de temperatura entre entrada y salida de agua, y entrada y salida de 
vapor. Por lo tanto entrando con este último valor hasta cortar a una curva que también está dada 
por esa diferencia de temperaturas, obtendremos el valor C a aplicar en la fórmula. 
1.4.3. Presión que reina en el condensador: 
La curva de intercambio en el condensador será: 
 
Figura 1.4.3a 
La cantidad de calor que cede el vapor que sale de la turbina será: 
(kcal/h) Q = Gc (kg/h) · (h4 – h1 ) (kcal/kg) 
Expresado de otra forma será: 
Q = Gc · x · r 
donde: x4 es el titulo del valor a la salida de la turbina 
r4 el calor latente de vaporización 
Pero esa cantidad de calor también va a ser igual a la cantidad de calor que se intercambia a 
través de las paredes de los tubos. 
(kcal/h) Q = K · F · T 
 
donde: K (kcal/m2 h ºC), es el coeficiente de transformación de calor 
F ( m2), es la superficie de calefacción 
T (ºC ), es el salto de temperatura medio 
 
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Si se trata de la media logarítmica: 
ts
te
tste
FKQ




ln
 
Si se trata de la media aritmética: 
2
tste
FKQ


 
Donde: te = tv – te 
 ts = tv – ts 





 

22
tste
tv
tste
 
Por lo tanto: 











 
2
tste
tvFKQ
 
(1)
 
También esa cantidad de calor será igual a la que absorbe el agua de circulación: 
Q = W · C · ( ts - te ) (2) 
siendo, W: caudal de agua de circulación (kg/h) 
C: calor específicodel agua (kcal/kg ºC) 
ts: temperatura de salida del agua de enfriamiento (ºC) 
te: temperatura de entrada del agua de enfriamiento (ºC) 
De (1) tenemos: 





 
2
tste
FK
Q
tv
 
(3)
 
y
 
te
CW
Q
ts 
 
(4)
 
Reemplazando (4) en (3) 
 pcfte
CW
Q
FK
Q
tv 
2 
(5)
 
 
La temperatura del vapor es función de la presión que reina en el condensador. Esta ecuación es 
cierta utilizando la temperatura media aritmética. Pero si se utiliza la temperatura media 
logarítmica se llegará a la siguiente expresión: 
 pcf
eW
Q
tetv
W
KF












1
 
(6)
 
 
Estas dos ecuaciones dicen que la presión que reina en el condensador es función de 
a) Condiciones externas 
b) Forma operativa de la turbina 
c) Condiciones de diseño del condensador 
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a) Cuando la temperatura del agua de circulación es muy baja, la presión que reina en el 
condensador también es muy baja, por esa razón las centrales son más eficientes en invierno 
que en verano, porque el salto de temperatura es mucho mayor. 
b) La potencia de la máquina es función del gasto de vapor, del salto útil, y se afecta a la fórmula 
por una constante. 
Ne = G · hu · cte (7) 
Es decir que cuando se disminuye la carga de la máquina, se disminuye la cantidad de vapor que 
se suministra, por lo tanto será menor la cantidad de vapor que entra al condensador, entonces la 
cantidad de calor intercambiada será menor resultando que si se mantiene la misma temperatura 
y el caudal de agua de circulación que pasa por el condensador, la presión disminuye cuando 
disminuye la potencia de la máquina. 
c) Los factores de diseño que afectan a la presión que reina en un condensador son; 
c.1) Superficie: Antiguamente se condensaba el vapor en la parte superior y en la 
inferior se producía un subenfriamiento. Para evitar esto, los condensadores cuentan con 
otra entrada de vapor,, como ya se mencionó. Las superficies de intercambio que se 
utilizan en la actualidad condensan de 40 a 70 kg de vapor por cada m2 de superficie de 
tubo. 
c.2) Coeficiente de transmisión total: 
va
e
K 





1111
 
(8) 
donde: a: coeficiente de convección en la faz agua de circulación 
: coeficiente de conductibilidad 
e : espesor del tubo 
v: coeficiente de convección en la faz vapor 
 
La presión dependerá también del coeficiente de transmisión total, donde el valor de K será menor 
que el menor de los tres denominadores de la fórmula (8). 
El coeficiente de conductibilidad en el material admiralty (comúnmente utilizado en las 
instalaciones que funcionan con agua de río) se ubica alrededor de 70 kcal/m2 h ºC; el espesor del 
tubo puede ser de 1 a 1,2 mm, o sea que si se supone que  = 100 y e = 0,001 m, el cociente será 
del orden de 100000, por lo tanto se desprecia 1/ /e , ya que afectará muy poco al valor de K. 
Según investigaciones el coeficiente de convección en la faz vapor, se ubica en el orden de 
10.000 a 15.000 kcal/m2 h ºC. 
v depende de: 
1- Como le va a condensar el vapor 
2- La diferencia de temperaturas 
3- La viscosidad del vapor 
4- La velocidad del fluido refrigerante 
5- La viscosidad del fluido refrigerante 
6- La posición de les tubos dentro del condensador 
La que más afecta al valor de v , es como se condensa el vapor. La condensación casi siempre 
se realiza en forma laminar, de esta forma se aporta una resistencia más al intercambio de calor 
por medio del film. Para evitar este inconveniente se ha llegado a la, conclusión de que si se 
encuentra el tubo pulido, la condensación se hace en gotas, que cuando llegan a tener 3 mm de 
diámetro caen del tubo, hacia el film al interior. De esa forma no existe la resistencia del film al 
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18
intercambio de calor que antes existía y por lo tanto aumenta de 4 a 8 veces el coeficiente de 
transmisión. 
 
Figura 1.4.3b 
 
El coeficiente de convección lado agua de río, también depende de muchos factores como la 
velocidad del agua dentro de los tubos, diferencia de temperaturas, viscosidades y peso 
específico del agua, etc.; el valor de dicho coeficiente es de aproximadamente 5.000 a 6.000 
kcal/m2 h ºC. 
El coeficiente de transmisión total de calor oscila en las construcciones actuales alrededor de 
2.400 a 2.500 kcal/m2 h ºC además se debe considerar un factor de ensuciamiento. 
 
ek
e
K va







1111
 
(9)
 
 
donde k es el factor ensuciamiento, que oscila entre 0,85< k <1 
Cuando se diseña un condensador se cuenta con una determinada superficie de intercambio, pero 
con el tiempo se va ensuciando, y los efectos de que no baje el intercambio de calor dentro de los 
tubos, se afecta a la fórmula de dimensionamiento con un cierto coeficiente que tendrá en cuenta 
el ensuciamiento que va teniendo el intercambiador a través del tiempo 
1.4.4. Detalles constructivos – materiales: 
Los materiales de los tubos deben responder a tres exigencias fundamentales: resistencia 
mecánica, elevada conductibilidad térmica y elevada resistencia a la corrosión. La experiencia ha 
demostrado que los mejores resultados se obtienen mediante el empleo de aleaciones de cobre. 
El material más empleado en los tubos de condensador es bronce admiralty constituido por 70% 
Cu, 29% Zn y 1% Sn, que tiene una conductibilidad de 100 kcal/m2 ºC h. En este caso las placas 
tubulares están conformadas de metal Muntz que es una aleación similar al tubo de admiralty. 
La utilización de estos materiales es compatible cuando el agua de circulación es agua de río, 
cuando se trabaja con agua de mar, los tubos deberían ser de acero inoxidable o sino de 
cuproníquel (Cu 70% - Ni 30%) respectivamente; aunque en instalaciones nuevas la tendencia es 
utilizar tubos de Titanio (Ti), la conductibilidad de estos tubos ronda 40 - 50 kcal/m2 h °C. 
En las instalaciones que trabajan con agua de río si los tubos son de admiralty, generalmente la 
zona central o corazón, por donde se eliminan lo gases no condensables (altamente corrosivos) 
es realizada en tubos de Cu-Ni o Ti. 
El espesor de los tubos de admiralty es de 1 a 1,25 mm, mientras que los aleados o Ti son de 
menor espesor debido a su elevado coste y a que resisten mucho más la corrosión. 
El largo y diámetro del condensador está condicionado al tipo de turbina, siempre se coloca en 
forma transversal al eje de ésta. La disposición de los tubos es la que se indica en la figura 1.4.4a 
el rombo formado tiene su centro inclinado con respecto, al eje horizontal en un ángulo α. En este 
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19
caso el condensado que abandona un tubo “lame” del inferior solo una cuarta parte de su periferia 
circunferencial. 
La fijación de los tubos a las placas es por medio de mandriladura, ello implica colocar un mandril 
que expansione y deforme el tubo contra la placa tubular, para que haya un cierre hermético, de lo 
contrario el agua de circulación ingresaría al lado vapor, contaminando el condensado (ver figura 
1.4.4b) 
Los tubos no se disponen perfectamente horizontales, se prefiere una pequeña pendiente para 
favorecer el vaciado cuando están fuera de servicio, en algunos casos se alcanza el mismo efecto 
mediante una pequeña curvatura hacia arriba, lo que también proporcionará una eficiente 
compensación en las dilataciones. 
. 
Figura 1.4.4a Disposición conveniente de tubos 
 
 
Figura 1.4.4b Detalle de tubo mandrilado 
 
 
 
 
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20 
 Figura 1.4.4c: Disposición de condensadores de simple y doble paso de agua de circulación 
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21
1.5 Control del funcionamiento 
 
El funcionamiento del condensador necesita un control continuode algunos parámetros, a saber: 
1- Temperatura y presión o depresión del condensador 
2- Δt del agua de circulación 
3- Conductibilidad del condensado 
 
 
1- El incremento de la presión y la temperatura del condensador, implica siempre un 
empeoramiento del rendimiento del ciclo térmico, y provoca en el caso de un calentamiento 
notable, condiciones anormales de funcionamiento. 
 
La causa más común del incremento de la presión y de la temperatura, es el 
ensuciamiento de los tubos y de las placas tubulares, provocado normalmente por 
depósitos de limo o microorganismos o de la oxidación e incrustación (las diversas 
manifestaciones son debidas al tipo de agua de refrigeración utilizada). 
 
Las medidas para limitar o eliminar estos inconvenientes son sustancialmente del 
tipo químico o mecánico. 
 
En el primer tipo, es usual inyectar en el agua de refrigeración algún reactivo 
químico (en general hipoclorito o cloro) en dosis adecuada, para oxidar la materia orgánica 
evitando la formación de colonias de microorganismos que además de su propio 
ensuciamiento facilitan la deposición del limo. 
En el segundo tipo cuando el grado de ensuciamiento alcanza un cierto valor, con 
el condensador parcial o totalmente fuera de servicio, se efectúa el disparo de cepillos de 
plástico o metal con agua a muy alta presión limpiando la superficie interior de los tubos. 
Con el condensador en servicio, se puede utilizar un sistema de limpieza en línea por 
medio de esferas de un material no rígido (similar a la goma esponja) y de un diámetro casi 
igual al interior del tubo por donde circulan con la misma corriente de agua de enfriamiento, 
facilitando su desincrustación. El método es conocido como sistema Taprogge (Josef 
Taprogge lo ha inventado y patentado) 
 
2- El control del salto térmico Δt del agua de refrigeración, permite verificar la eficiencia del 
condensador, como así también la estación de bombeo. Variaciones en el Δt, 
manteniendo constantes todas las demás condiciones (caudal de vapor, temperatura de 
agua de refrigeración, etc.) son síntomas de ensuciamiento de la placa tubular. 
 
3- El otro control que debe ejecutarse con continuidad es el de la pureza del condensado. 
 para evitar que posibles infiltraciones de agua de enfriamiento lleven a la caldera cloruros 
que provocan corrosiones e incrustaciones. 
 
La pureza del condensado es medida relevando la conductividad, que aumenta 
bruscamente en presencia de las sales del agua de enfriamiento. 
Las pérdidas en los tubos pueden ser determinadas por causas diversas y tener origen del 
lado vapor o del lado agua. Las pérdidas del lado vapor, son generalmente consecuencia 
de anormales concentraciones de amoníaco que provocan la disolución repetida y 
sucesiva del óxido de cobre que se forma sobre la superficie de los tubos. Las 
perforaciones de los tubos del lado del agua, en cambio tienen como origen una 
combinación de distintos factores de origen electroquímico, favorecidas a veces por las 
erosiones. 
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22 
1.6 Equipos para la aspiración de los no condensables 
1.6.1.-Introducción: 
Los no condensables, están constituidos por gases que a la temperatura del condensador no 
pueden condensarse y se deben a filtraciones de aire por los sellos laberínticos de la turbina y a la 
presencia de gases disueltos en el vapor, su presencia impide el mantenimiento del grado de 
vacío necesario para obtener un elevado rendimiento de la turbina, por lo cual es necesario 
proceder a su eliminación, aspirándolos desde el condensador y comprimiéndolos hasta 
expulsarlos a la atmósfera. 
 
Los equipos disponibles para crear el vacío en el condensador durante la puesta en marcha y para 
mantenerlo durante el servicio normal son: los eyectores y las bombas de vacío. 
 
La figura 1.6.1 muestra una instalación de circuitos relativos al condensador. 
 
 
 
Figura 1.6.1: Disposición típica de los circuitos de un condensador de superficie 
 
 
 
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23 
1.6.2.- Eyectores: 
Los eyectores aprovechan la acción del vapor derivado a una tobera de forma convergente que le 
eleva la velocidad y crean en una cámara dispuesta para tal fin una fuerte depresión. la cámara 
está en comunicación por medio de una tubería con una zona del condensador de la que aspira 
los no condensables que se mezclan con el vapor y confluyen en un tubo de forma divergente en 
el cual disminuye la velocidad y aumenta la presión. Sucesivamente el vapor se condensa en un 
pequeño condensador a presión atmosférica, del cual se expulsan los gases no condensables. 
En la figura 1.6.2a se muestra la variación de la presión y la velocidad del fluido que trabaja en el 
eyector. El fluido utilizado puede ser vapor o agua. 
 
Figura 1.6.2a: Esquema de eyector y Variación de presión y velocidad en el mismo
 
En el caso que no sea posible superar todo el salto de presión con un solo eyector se puede usar 
eyectores de más etapas, además si el fluido es vapor generalmente se prefiere, no descargarlo a 
la atmósfera y recuperarlo en un condensador adecuado. 
Un esquema de instalación con doble etapa de eyectores se representa en la figura 1.6.2b. 
 
 
 
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24 
 
 
Figura 1.6.2b: Instalación con doble etapa de eyectores 
 
1.6.3.- Bomba de vacío: 
Es una forma de compresor que tiene la función de comprimir los gases desde una presión inferior 
a la atmosférica. Normalmente son del tipo de anillo líquido. 
Las bombas de anillo, liquido están constituidas por un rotor excéntrico respecto del eje de la 
carcasa, el agua contenida en ella es puesta es rotación por el rotor de manera de formar un anillo 
liquido, de espesor constante a lo largo de toda la circunferencia de la carcasa. 
A causa de la excentricidad, las paletas del rotor se encontrarán sumergidas una parte en el agua 
y una parte en el aire, según el lugar donde se encuentren. Si se introduce aire entre las paletas 
cuando tienen el mínimo contacto con el agua, en el momento, en que vayan a encontrarse en la 
posición de máxima inmersión en el agua, el aire deberá ceder espacio al agua y por lo tanto 
subirá estando sometido a una compresión. el aire es aspirado entonces a baja presión del 
condensador y comprimido en la misma bomba a una presión tal que puede ser descargado a la 
atmósfera. 
En la figura 1.6.3a se puede observar una bomba de este tipo. 
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25 
 
Figura 1.6.3a: Esquema de una bomba de vacío líquido 
La figura 1.6.3b muestra un esquema de una bomba con eyector y circuito cerrado de agua. 
La mezcla de aire y agua que deja la bomba de vacío se separa en un tanque (el aire sale del 
separador hacia arriba y el agua, se envía de nuevo a la bomba debidamente enfriada) 
La inserción del eyector tiene la finalidad de reducir la diferencia de presión entre la aspiración y la 
descarga (el eyector utiliza como medio de arrastre, el aire a la presión atmosférica que toma del 
tanque separador). 
 
Figura 1.6.3b 
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26 
1.7 Instalación de agua de refrigeración 
Los circuitos de agua de refrigeración de acuerdo a la disponibilidad de agua pueden ser abiertos 
o cerrados. 
1.7.1. Instalación de enfriamiento a ciclo abierto: 
El esquema general de una instalación a ciclo abierto está constituido por: la obra de toma, el filtro 
rotativo, la sala o estación de bombeo, el conducto de aspiración, el conducto de descarga y la 
obra de descarga (la figura 1.7.1 a. representa una instalación de este tipo) 
 
Figura 1.7.1a: Instalación de agua de enfriamiento a ciclo abierto 
1.7.1.1 La obra de toma, envía el agua hacia la bomba tomándola desdeel río o el mar, puede 
estar constituida en excavación en la tierra (en tal caso el agua arriba a ella por medio de un canal 
protegido por rejas) o bien puede estar construido directamente en el curso del agua, con cañerías 
de conexión asentadas en el fondo, pero la bomba instalada en tierra. 
Desde la instalación de toma, a través del canal de aspiración, el agua es enviada a la zona de 
rejas fijas que representan la primera etapa de filtrado. dichas rejas están constituidas por 
sucesivas planchuelas instaladas en forma vertical que tienen la función de retener las impurezas 
de grandes dimensiones que luego son extraídas a través de palas mecánicas con extremos tipo 
rastrillo para penetrar entre las planchuelas de la reja. la figura 1.7.1.1a representa un esquema 
de este tipo de filtrado. 
 
Figura 1.7.1.1a: Sistema de filtrado fijo 
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27 
La segunda etapa de filtrado está constituida por el filtro rotativo que consiste en paneles de malla 
pequeña montados verticalmente y adosados a un mecanismo sin fin puesto en rotación por un 
motor eléctrico. 
En la figura 1.7.1.1b se muestran ilustraciones referidas a este tipo de filtrado. 
En el interior del filtro rotativo se instalan una serie de cañerías las cuales descargan chorros de 
agua a presión contra el mismo, a contracorriente en toda su longitud arrojando los residuos 
depositados sobre los paneles y enviándolos a una canaleta lateral para su recolección. 
 
Figura 1.7.1.1b: Filtro rotativo 
Luego del sistema de filtrado el agua llega a las bombas de circulación, desde las cuales sale a 
través de un conducto único en dirección a los condensadores. 
Los conductos de alimentación entre la obra de toma y el condensador están formados por 
canales de superficie libre antes de las bombas de circulación o por tuberías propiamente dichas 
algo presurizadas luego de las bombas, pueden ser de hormigón armado de sección rectangular o 
bien tramos de cañerías conectados por medio de bridas y juntas de goma. 
En la actualidad se utilizan construcciones mixtas formadas por tuberías de acero revestidas hacia 
ambos lados con hormigón armado. Las válvulas sobre el canal de alimentación y descarga son 
de tipo metálico, a galleta con comando electromecánico o manual, garantizando la estanqueidad 
perfecta. 
1.7.1.2 Bombas de circulación 
 Absorben una elevada potencia (1.700 kW por ejemplo para un grupo de 320 MW) y se 
caracterizan por transportar enormes caudales a baja presión (por ejemplo: 10 m3/seg - 10 m.c.a.) 
La baja presión es debida al hecho que los condensadores tienen una altura máxima de 6 a 8 m 
sobre el nivel de agua, además se forma entre la obra de toma—condensador—obra de descarga, 
un sifón natural que mantiene la circulación del agua, por lo tanto la bomba solo debe vencer el 
diferencia de presión provocado por la tubería. 
Las bombas generalmente son de eje vertical de una sola etapa de tipo centrífugo o semiaxial, y 
están siempre instaladas a una altura inferior respecto del nivel mínimo del curso de agua, de 
manera de tener siempre una cierta presión de aspiración. En la figura 1.7.1.2a se muestra una 
bomba de este tipo. 
 
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28 
 
Referencias:1-Cuerpo de aspiración. 2- Álabe. 3- Cuerpo difusor. 
4- Eje. 5- Acoplamiento elástico. 6- Rodamiento. 7- Sección de descarga 
Figura 1.7.1.2a: Bomba de agua de circulación del tipo semiaxial 
 
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29 
Las bombas pueden instalarse cerca de la obra de toma posterior al filtro rotativo, al final del canal 
de alimentación, o cerca de los condensadores, o bien en una posición intermedia entre la obra de 
toma y el condensador; tal como se puede observar en la figura 1.7.1.2b. 
 
 
 
Figura 1.7.1.2b: Diferentes ubicaciones de la bomba de circulación 
 
 
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30 
1.7.1.3 La obra de descarga 
 Los canales de descarga están ubicados por subsuelos debajo de la base de apoyo del 
condensador y funcionan a nivel de agua libre, desde el punto de vista estructural, la instalación 
esta constituida por una estructura en forma de caja, la inyección al río o al mar del agua de 
descarga se realiza normalmente por medio de un difusor a ciclo abierto, con una velocidad de 
salida inferior a 1 m/seg. En la figura 1.7.1.3c se muestra el esquema de la obra de descarga del 
condensador de una unidad de Central Comandante Piedrabuena de Bahía Blanca. 
 
Figura 1.7.1.3c: Vertedero de descarga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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31
1.7.2. Instalación de enfriamiento en ciclo cerrado: 
Cuando no hay disponibilidad de suficiente cantidad de agua para la refrigeración a ciclo abierto, 
se está obligado a recurrir a este tipo de instalación, lo que implica mayores costos de instalación 
y funcionamiento y un menor rendimiento térmico de la instalación. Los principales sistemas de 
enfriamiento en ciclo cerrado incluyen la utilización de torres que pueden ser de dos tipos: 
 torre de evaporación 
 torre seca 
 
1.7.2.1 Torre de enfriamiento a evaporación 
Las torres de evaporación suministran el enfriamiento del agua de circulación del condensador 
aprovechando la acción combinada de la cesión de calor por convección del agua caliente al aire 
que se pone en contacto y de la evaporación de una parte del agua que satura al aire ambiente y 
se vuelve a condensar. 
El agua de circulación proveniente del condensador se pulveriza en el interior de la torre por sobre 
una estructura tipo emparrillado de madera u otro material, dispuesta en diversos planos de 
grandes superficies de manera de provocar un notable fraccionamiento del agua que por gravedad 
cae hacia la parte inferior de la torre. De esta manera, el agua así fraccionada encuentra una 
corriente de aire fría hacia arriba, cuyo movimiento ascensional es provocado por el tiraje que se 
produce dentro de la torre o por la acción aspirante de un ventilador colocado en la parte alta de la 
torre misma. La figura 1.7.2.1a representa una torre de tiro natural. 
 
 
Figura 1.7.2.1a: Torre de enfriamiento de tiro natural 
Las torres de tiro natural se construyen de cemento y pueden tener una forma troncocónica, con la 
parte superior cilíndrica o bien perfil hiperbólico. Esta última forma se debe únicamente a razones 
de estabilidad y de estática y no a razones hidrodinámicas. Las dimensiones de estas torres son 
considerables, se puede conseguir una importante reducción, usando tiro forzado, por otra parte 
esto supone numerosos inconvenientes como elevada potencia de los motores de los 
ventiladores, ruido de los mismas, molestias en la zona por el arrastre de agua, etc. Se trata de 
utilizar por lo tanto el tiro forzado solamente cuando las dimensiones de las torres deben ser 
mantenidas dentro de determinados limites. 
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32 
La figura 1.7.2.1b muestra una torre de tiro inducido. 
 
Figura 1.7.2.1b. Torre de enfriamiento de tiro inducido 
1.7.2.2 Torre de enfriamiento a seco 
Las torres de enfriamiento a seco están esencialmente constituidas por un intercambiador de calor 
a aire formado por uno o más haces tubulares aleteados de aluminio por el interior de los cuales 
circula el fluido que se debe enfriar o condensar, por el exterior circula el aire de enfriamiento cuyo 
movimiento puede ser mantenido mediante tiro mecánico o tiro natural. 
Las torres secas pueden diseñarse a ciclo directo o indirecto. La torre para ciclo directo está 
esencialmente constituida de un condensador enfriado por aire, al cual se envía directamente el 
vapor exhausto que sale dela turbina. 
Este sistema se limita a instalaciones de pequeña potencia. La figura 1.7.2.2a representa este 
ciclo. 
 
Figura 1.7.2.2 a: Torre de enfriamiento seca para ciclo directo 
El sistema a ciclo indirecto es ilustrado en la figura l.7.2.2b y está constituida por un condensador 
de mezcla del cual sale un caudal de agua que viene subdividido en dos partes, la que 
corresponde a la cantidad de vapor condensado, se envía a la caldera, mientras la parte restante 
que es de 50 a 70 veces más grande que la anterior, se envía a la torre de enfriamiento a través 
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33 
de la bomba de circulación. En el interior de los intercambiadores de calor de la torre, esta agua 
es enfriada por el flujo de aire. 
 
Figura 1.7.2.2 b: Torre de enfriamiento seca para ciclo indirecto 
Sobre el circuito del agua de enfriamiento se puede instalar una turbina hidráulica que recupera 
parte de la potencia de circulación del agua de enfriamiento. Todo el circuito del agua se mantiene 
a presión superior que la atmosférica para impedir la infiltración del aire. 
La figura 1.7.2.2c representa una torre de enfriamiento seca para una instalación a ciclo indirecto 
de tiro mecánico. 
 
Referencias: 1- Elemento refrigerante. 2- Ventilador. 3- Conducto difusor 
Figura 1.7.2.2c: Torre de enfriamiento seca para ciclo indirecto de tiro mecánico 
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34 
 
 
 
Figura 1.7.2.2d: Torre de enfriamiento seca para ciclo indirecto de tiro forzado 
 
 
Como ya se expresó se utilizan de tiro forzado solamente cuando las dimensiones de las torres deben ser 
mantenidas dentro de determinados límites. 
La ventaja de estas torres es que el ventilador es más fácilmente accesible y está sometido a condiciones 
menos rigurosas, por otro lado estas torres tienen peor distribución del aire a lo largo del relleno, suelen ser 
más elevadas y tienen más consumo eléctrico en ventiladores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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35 
2. PRECALENTADORES DE AGUA DE ALIMENTACIÓN 
El precalentador de agua de alimentación provee una cierta cantidad de calor al agua que se 
destina a la caldera aprovechando el calor que contiene el vapor extraído de la turbina. 
El precalentador puede ser del tipo a mezcla o a superficie. 
En el precalentador a mezcla se ponen en contacto directo con el vapor de la extracción y el 
condensado, igual que en el condensador de mezcla, debiéndose obtener una diferencia nula de 
temperatura a la salida del equipo entre ambos fluidos. 
En este caso se debe instalar una bomba que pueda desplazar un notable caudal. por este motivo 
este tipo de precalentador, solo es utilizado como desgasificador térmico del agua de alimentación 
y cuya explicación no abarcaremos puesto que ya fue realizado en la bolilla “Tratamiento de 
agua”. 
Los ciclos regenerativos—normalmente utilizados en todos los ciclos térmicos para la producción 
de energía eléctrica son como el representado en la figura 2. 
 
Referencias: C1 a C4 : calentadores de agua a baja presión, A: tanque de agua de alimentación y desaireador 
C6 a C8: calentadores de agua de alta presión; F: filtro electromagnético; M: válvula de accionamiento 
motorizado; o: válvula de accionamiento oleodinámico; : Humedad del vapor 
 
Rendimiento: 1890 kcal/kWh 
Potencia en los bornes del generador: 310.000 kW 
Temperatura del agua de enfriamiento: 20ºC 
 
Figura 2: Típico ciclo regenerativo de una Central térmica para la producción de energía eléctrica 
 
 
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36 
Generalmente cuentan con 7 u 8 precalentadores, alimentados por otras tantas extracciones, de 
los cuales 3 o 4 son de baja presión a superficie, uno a mezcla con funciones de desgasificación y 
3 o 4 de alta presión a superficie 
Los precalentadores de baja presión se ubican antes de la bomba de alimentación y los de alta 
presión después de ésta. 
2.1. Precalentadores de superficie 
Un precalentador de superficie de agua de alimentación está normalmente constituido por: (ver 
figura 2.1a) 
 UNA ENVOLVENTE o cilindro soldado, cerrado por un cabezal de forma elíptica por un 
lado y soldado o abulonado a la placa tubular por el otro lado. Sobre la envolvente 
están colocadas las conexiones para los nivel, las ventilaciones, el drenaje de 
condensado y las válvulas de seguridad. 
 
Figura 2.1.a: Corte seccional de un precalentador de superficie 
 LOS CABEZALES, compuestos de una sola pieza de forma hemisférica o elíptica cuyo 
interior se encuentra subdividido por deflectores o pantallas metálicas en cámaras de 
agua a las cuales se conectan las cañerías de llegada y salida del agua que se debe 
calentar. 
 LA PLACA TUBULAR soldada de un lado a la cámara de agua y del otro a un anillo de 
acero de gran espesor que contiene las conexiones para la entrada de vapor y para la 
descarga del condensado. 
 EL HAZ TUBULAR, en función de la diferencia de temperatura del condensado y el agua que 
circula en los tubos pueden estar constituidos por tubos en U conectados a una placa tubular o 
a varios colectores. 
2.1.1. Funcionamiento: 
El vapor en el interior del precalentador hace un recorrido zigzagueante rozando el haz tubular al 
que cede su calor, se condensa y se recolecta en la parte inferior. 
En el interior del precalentador se pueden distinguir 3 zonas denominadas: 
 zona de desobrecalentamiento 
 zona de condensación 
 zona de subenfriamiento 
La primera zona es aquella correspondiente al primer tramo recorrido por el vapor, en el cual éste 
cede su calor de sobrecalentamiento. La zona central es la de condensación en la cual el vapor 
cede al agua su calor de vaporización y se condensa. 
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37 
La zona de subenfriamiento es aquella donde se produce el contacto con el agua entrante al 
precalentador, en la que el condensado sufre una disminución de temperatura por debajo del 
vapor correspondiente a la temperatura de saturación que determina la presión del precalentador. 
Los precalentadores de A.P. cuentan generalmente con las dos primeras superficies, mientras que 
los precalentadores de B.P. generalmente están provistos de las dos últimas. 
 
Figura 2.1.1a: Diagrama Temperatura –Superficie de un precalentador de agua 
 
La característica de funcionamiento de los precalentadores está relacionada con: 
 El valor de la diferencia Δt entre la temperatura de saturación del vapor de agua, 
correspondiente a la presión con la que el vapor se inyecta al precalentador y la temperatura 
del agua de alimentación a la salida del precalentador. 
 El valor de la diferencia Δt entre la temperatura del condensado en la salida del precalentador 
(drenaje) y la temperatura de entrada del agua de alimentación al precalentador. 
 La indicación de la cantidad total de calor (Q) que se transmite en el precalentador a la carga 
de funcionamiento prevista. 
 )hn'(hs
he)Ga(hn
Gs



 
 
donde: 
Gs: gasto de vapor de extracción en el precalentador (kg/h); Ga: gasto de agua de alimentación en 
el precalentador (kg/h); hn: entalpía del agua de alimentación a la salida (kcal/kg); he: entalpía del 
agua de alimentación a la entrada (kcal/kg); hs: entalpía del vapor a la entrada (kcal/kg); 
hn: entalpía del condensado (kcal/kg), 
 
Ga, hn 
Gs, hn’ 
Gs, hs 
Ga, he 
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2.1.2. Materiales y detalles constructivos 
Los cabezales se construyen en chapa de acero al carbono forjado en una sola pieza. 
La envuelta también se construye en chapa de acero al carbono soldada o caño de acuerdo al 
diámetro. Tambiénla placa tubular se construye sobre chapa de acero forjado. Para la elección 
del material del tubo son determinantes los factores de resistencia mecánica y resistencia a la 
corrosión normalmente son utilizados: 
 tubos de acero ( Ǿ 25 mm - 2,5 mm de espesor) generalmente para A.P. 
 tubos de cuproniquel ( Ǿ 16 mm - l,8 mm de espesor) generalmente para B.P. 
El punto más delicado de un precalentador resulta ser la conexión entre los tubos y la placa 
tubular, al principio la unión se obtenía por mandriladura, hoy en día se ha generalizado el empleo 
de soldadura para dicha conexión, asociada a un mandrilado que tiene la finalidad principal de 
descargar las tensiones de la soldadura. 
En la figura 2.1.2a se muestran en detalle dos tipos de cabezales normalmente usados en la 
construcción de precalentadores de agua de alimentación; uno de forma bombeada, con las 
conexiones de entrada y salida de agua sobre él, y el otro de forma plana. 
 
Figura 2.1.2a: distintos tipos de cabezales de precalentadores 
 
En el caso de la figura 2.1.2b se puede observar las placas o tabique que independizan los 
inconvenientes de la presión hidráulica y de la hermeticidad lograda por el efecto cuña debido al 
dispositivo de cierre por dientes, fabricado con el block en semianillo que presiona sobre la junta. 
Esta es la más moderna y típica disposición de cabezal para precalentado de agua de 
alimentación de alta presión. 
 
Figura 2.1.2b: Detalle de placa tubular soldada 
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Las divisiones en el interior de los cabezales, determinan el recorrido del agua en el haz tubular 
que pueden ser de 1 a 4 pasajes, tal cual se observa en la figura 2.1.2c. 
Por medio de divisiones o diafragmas se establece y alarga el recorrido del vapor y el condensado 
en torno al haz tubular (figura 2.1.2d). A la llegada del vapor y el condensado proveniente de los 
precalentadores ubicados aguas arriba, adecuadas placas protegen los tubos contra la erosión. 
 
Fig 2.1.2c: Detalle de distintos recorridos de agua-vapor en distintos tipos de precalentadores 
 
Figura 2.1.2d: Detalle de utilización de diafragmas ó pantallas desviadoras para el recorrido del 
vapor 
Los precalentadores se pueden subdividir en dos categorías; aquellos que se instalan en posición 
horizontal, y los que se instalan en posición vertical, para este último tipo se puede tener el 
cabezal o caja de agua en la parte inferior o en la parte superior, la figura 2.1.2e ilustra dichos 
precalentadores. 
 
Figura 2.1.2e: Diferentes posiciones de precalentadores verticales 
 a) Cabezal de entrada: seco; b) Cabezal de entrada: mojado 
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Desde el punto de vista termodinámico todas las soluciones son válidas, desde el punto de vista 
funcional en cambio es necesario considerar los detalles de fabricación según sea el caso. 
Para los precalentadores verticales prevalece el criterio de mantener la placa tubular mojada 
(cabezal hacia abajo), lo cual significa tener aproximadamente la misma temperatura sobre toda la 
superficie de la placa y asegurarse prácticamente siempre la descarga de condensado por caída. 
Los precalentadores horizontales se pueden ubicar fácilmente debajo de la turbina o a niveles 
intermedios de la unidad. 
La descarga del condensado en estos precalentadores se ve facilitado por su pequeña altura. el 
acceso es fácil así como la abertura y el desarme. el lugar que ocupa sobre el piso es grande y es 
necesario prever el espacio para el desmontaje del haz tubular. Ver figura 2.1.2f 
 
Figura 2.1.2f: Precalentador horizontal de baja presión 
Los precalentadores verticales utilizan un espacio muy pequeño sobre el piso, pero se debe 
prever; un espacio libre en altura como medio de mantenimiento y desmontaje para extraer el haz 
tubular. Según sea la potencia del turbogrupo los precalentadores tanto sea de alta como de baja 
presión se ubican sobre una o dos líneas, en el primer caso en general cada calentador está 
equipado con válvulas propias de corte y aislación en el segundo caso es posible aislar y by-
passear una fila entera, por cuanto no se colocan válvulas de aislación o corte para cada uno de 
los precalentadores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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