alt=One of the Belfast's evaporators. It is wrapped and also entirely hidden by insulating blankets.|miniaturadeimagen| Este evaporador de vapor a bordo del destiló hasta seis toneladas de agua dulce por hora para la caldera y para beber.
Un evaporador, destilador o aparato de destilación es una pieza del equipo del barco que se utiliza para producir agua potable fresca a partir de agua de mar por destilación. Teniendo en cuenta que el agua dulce necesaria para dar de beber a la tripulación durante unos meses ocupa mucho volumen, puede estropearse durante su almacenamiento, y es un suministro esencial para cualquier viaje largo, la capacidad de producir agua a mitad del océano es importante para cualquier barco.
Destiladores primitivos en los veleros.
Aunque los destiladores a menudo se asocian con los barcos de vapor, su uso es anterior a este. Obtener agua dulce a partir del agua de mar es un sistema teóricamente sencillo que, en la práctica presenta muchas dificultades. En la actualidad y desde hace muchos años hay varias soluciones experimentadas y satisfactorias que funcionan con un rendimiento muy grande.
En los primeros tiempos no fue así. El rendimiento era bajo (entendiendo por rendimiento la cantidad de combustible necesario para obtener una cierta cantidad de agua potable) y, en muchos casos, el agua obtenida no era bastante buena para beber.
El aparato de destilación solo estaba instalado en barcos de guerra más grandes y en algunos barcos de exploración en este momento: la gran tripulación de un barco de guerra necesitaba más agua y no podían permitirse el espacio suficiente para llevar suficiente espacio. Los barcos de carga, y sus tripulaciones más pequeñas, simplemente llevaban sus suministros con ellos. Una selección de sistemas documentados es la siguiente: 1539. Blasco de Garay. 1560. "Jornada de Los Gelves". 1578. Martin Frobisher. Según algunos obtuvo agua dulce a partir de agua de mar congelada. 1717. Un médico de Nantes, M. Gauthier, propuso un alambique que no funcionaba bien en alta mar, con el balanceo de la nave. 1763. Poissonier. Condensador de contracorriente. 1771. Método del Dr. Irving, adoptado por Marina Real Británica. 1771. James Cook, en su barco HMS Resolution, tenía un alambique en su cocina e hizo algunas pruebas para comprobar el consumo de carbón hacia la producción de agua dulce. 1781. El , barco de exploración del Pacífico de Cook, de 1771 llevaba un destilador 1783. Louis Antoine de Bougainville
1805. El Nelson. de 1805 iba equipado con un aparato de destilación en su cocina., pp.78-79
1817. Louis Claude de Saulces de Freycinet 1821. Publicación de los detalles de un aparato de destilar aiguardente de vino en proceso continuo, del catalán Joan Jordana y Elias. Este alambique presentaba muchas ventajas sobre los anteriores y fue adoptado rápidamente en Cataluña.
Agua para alimentación de la caldera Con el desarrollo de la máquina de vapor marina, sus calderas también requerían un suministro continuo de agua de alimentación.
Las primeras calderas de vapor usaban agua de mar directamente, pero esto daba problemas con la acumulación de salmuera y escamas., p.30 Por eficiencia, además de conservar el agua de alimentación, los motores marinos generalmente han estado condensando motores. Para 1865, el uso de un condensador de superficie mejorado permitía el uso de agua dulce,, p.60 ya que el agua de alimentación adicional que ahora se requería era solo la pequeña cantidad requerida para compensar las pérdidas, en lugar del total pasado a través de la caldera. A pesar de esto, un gran buque de guerra podría requerir hasta 100 toneladas de maquillaje de agua dulce para el sistema de agua de alimentación por día, cuando está en plena potencia., p.164 También se prestó atención a la desaireación del agua de alimentación, para reducir aún más la corrosión de la caldera.
El sistema de destilación para el agua de alimentación de la caldera en este momento generalmente se denominaba evaporador, en parte para distinguirlo de un sistema separado o destilador utilizado para beber agua. Los sistemas separados se utilizaron a menudo, especialmente en los primeros sistemas, debido al problema de la contaminación de los lubricantes aceitosos en el sistema de agua de alimentación y debido a las capacidades muy diferentes requeridas en los buques más grandes. Con el tiempo, las dos funciones se combinaron y los dos términos se aplicaron a los componentes separados del sistema.
Destiladores de agua potable. El primer suministro de agua por destilación de vapor de caldera apareció en los primeros vapores de palas y usó una caja de hierro simple en las cajas de paletas, enfriada por salpicaduras de agua. Un suministro de vapor directo de la caldera, evitando el motor y sus lubricantes, fue conducido a ellos., pp.78-79 Con el desarrollo de camisas de calentamiento de vapor alrededor de los cilindros de los motores, como el motor del maletero, el escape de esta fuente, una vez más sin lubricar, podría condensarse.
Evaporadores
Suministro combinado Las primeras plantas de destilación que hervían un suministro de agua separado del de la caldera principal, aparecieron alrededor de 1867., pp.78-79 Estos no fueron calentados directamente por una llama, pero tenían un circuito de vapor primario que usaba vapor de caldera principal a través de bobinas dentro de un tambor de vapor o evaporador. El destilado de este recipiente pasó luego a un recipiente adyacente, el condensador de destilación. Como estos evaporadores utilizaron un suministro de agua de mar "limpia" directamente, en lugar de agua contaminada del circuito de la caldera, podrían utilizarse para suministrar agua de alimentación y agua potable. Estos destiladores dobles aparecieron alrededor de 1884. Para seguridad contra fallas, los barcos, excepto los más pequeños, estaban equipados con dos juegos.
Evaporadores de vacío Los evaporadores consumen una gran cantidad de vapor y, por lo tanto, combustible, en relación con la cantidad de agua dulce producida. Su eficiencia se mejora al trabajar con vacío parcial, suministrado por los condensadores del motor principal., pp.160-164 En los barcos modernos que funcionan con diesel, este vacío puede ser producido por un eyector, generalmente operado por la salida de la bomba de salmuera. Trabajar al vacío también reduce la temperatura requerida para hervir el agua de mar y, por lo tanto, permite que los evaporadores se utilicen con el calor residual a temperaturas más bajas del sistema de refrigeración diésel.
Sarro Uno de los mayores problemas operativos con un evaporador es la acumulación de sarro. Su diseño está diseñado para reducir esto y para que su limpieza sea lo más efectiva posible. El diseño habitual, desarrollado por Weir y Admiralty, es para un tambor cilíndrico vertical, calentado por bobinas ahogadas que transportan vapor en la parte inferior., pp.160-164 Ya que están completamente sumergidos, evitan la región más activa para el depósito de escamas, alrededor de la línea de flotación. Cada bobina consta de uno o dos espirales en un plano. Cada bobina se retira fácilmente para su limpieza, y se sujeta mediante uniones de tuberías individuales a través del lado del evaporador. También se proporciona una puerta grande, que permite retirar o reemplazar las bobinas. La limpieza se puede realizar mecánicamente, con un martillo de sarro manual. Esto también tiene un riesgo de daño mecánico en los tubos, ya que las picaduras más pequeñas tienden a actuar como un núcleo para la incrustación o la corrosión. También es una práctica común liberar las escamas de luz por choque térmico, pasando vapor a través de las bobinas sin enfriar el agua presente o calentando las bobinas, luego introduciendo agua de mar fría., pp. 227 En 1957, la nave de ensayos , un crucero pesado obsoleto, se usó para las primeras pruebas del destilador del "elemento de flexión", donde los serpentines de calentamiento no rígidos se flexionaban de forma continua durante en servicio y así se liberaba el sarro tan pronto como se formaba una capa rígida.
A pesar de la salinidad obvia del agua de mar, la sal no es un problema para la deposición hasta que alcanza la concentración de saturación., p.30 Como esta es aproximadamente siete veces mayor que la del agua de mar y los evaporadores solo se operan a una concentración de dos veces y media,, pp. 156-166 esto no es un problema en el servicio.
Un problema mayor para la descamación es la deposición de sulfato de calcio., pp.160-164 El punto de saturación para este compuesto disminuye con temperaturas superiores a 60 °C (140 °F), por lo que a partir de alrededor de 90 °C (194 °F) forma un depósito duro y tenaz.
Para controlar aún más la formación de incrustaciones, se puede proporcionar un equipo para inyectar automáticamente una solución de ácido cítrico débil en la alimentación del agua de mar. La relación es 1:1350, respecto al agua de mar, en peso., pp. 225-226
Evaporadores compuestos La operación de un evaporador representa un consumo costoso de vapor de la caldera principal, por lo tanto de combustible. Los evaporadores para un buque de guerra también deben ser adecuados para suministrar las calderas a plena potencia cuando sea necesario, aunque esto rara vez se requiere. La variación del vacío bajo el cual funciona el evaporador y, por lo tanto, el punto de ebullición del agua de alimentación, puede optimizar la producción ya sea para un rendimiento máximo o una mayor eficiencia, según lo que se necesite en ese momento. La mayor salida se logra cuando el evaporador funciona a una presión cercana a la atmosférica y a una temperatura alta (para vapor saturado, esto tendrá un límite de 100 °C), que puede tener una eficiencia de 0.87 kg de agua de alimentación producida por cada kg de vapor suministrado., pp.160-164
Si el vacío del condensador aumenta al máximo, la temperatura del evaporador se puede reducir a alrededor de 72 °C. La eficiencia aumenta hasta que la masa de agua de alimentación producida es casi igual a la del vapor suministrado, aunque la producción ahora está restringida al 86% del máximo anterior., pp.160-164
Los evaporadores generalmente se instalan como un conjunto, donde dos evaporadores se acoplan a un solo destilador. Para mayor confiabilidad, los barcos grandes tendrán un par de estos conjuntos. Es posible organizar estos conjuntos de evaporadores en paralelo o en serie, para una producción máxima o más eficiente., pp.160-164 Esto organiza los dos evaporadores de modo que el primero funcione a presión atmosférica y alta temperatura (la caja de salida máxima), pero luego utiliza la salida de calor resultante del primer evaporador para conducir un segundo, funcionando al máximo vacío y baja temperatura (la eficiencia máxima caso). La producción total de agua de alimentación puede exceder el peso del vapor que se suministra primero, hasta un 160% de la misma. Sin embargo, la capacidad se reduce, hasta el 72% del máximo.
Bombas de evaporación