Sales Fundidas
Las sales fundidas, son una familia de productos utilizadas para una amplia gama de aplicaciones como calentamiento de procesos a alta temperatura, tratamiento térmico y recocido de acero, y almacenamiento térmico en plantas termo solares. Estas sales están compuestas por fluoruro, cloruro, y sales de nitrato.
Las sales fundidas tienen la ventaja de una temperatura de funcionamiento de la fase liquida muy alta (1,000°F/538°C o más) con poca o ninguna presión de vapor. Las sales fundidas pueden reemplazar los aceites orgánicos o sintéticos en aplicaciones de transferencia de calor. Aunque las sales fundidas ofrecen un beneficio sustancial con sus altas temperaturas de funcionamiento, también pueden tener la característica indeseable de puntos de congelamiento muy altos (desde 120°C a 220°C).
Hay tres tipos principales de sistemas de calentamiento de sal fundida: calentadores de sal tipo baño, sistemas de sal fundida, y calentamiento directo para aplicaciones como tratamiento térmico de partes metálicas. Puede haber desafíos en todos estos tipos de sistemas: metalurgia, instrumentos, selección de componentes del sistema, traceado térmico, fusión y drenaje, por nombrar solo algunos.
Sistemas de Sal Fundida
Los sistemas de sal fundida son utilizados para distribuir la sal en fase líquida caliente a intercambiadores de calor u otros procesos que consuman calor.
Diseño y Función
Cuando se requiere de energía calórica, comienza el proceso de circulación de la sal fundida. La mayoría de los sistemas mantienen la sal por encima de su punto de solidificación para evitar el proceso de refundición. Durante la puesta en marcha o en una situación de reinicio en frío la sal es fundida en un tanque de sal caliente. La sal fundida comienza entonces a circular en un circuito cerrado usando una bomba de recirculación específicamente diseñada para bombear sal caliente. El fluido circula desde el tanque de sal caliente hacia un calentador de fuego o eléctrico, luego hacia el usuario y de vuelta al tanque de sal caliente.
El sistema es diseñado generalmente de tal manera en que si las bombas de circulación se apagan la sal fundida regrese al tanque de sal caliente. Es un sistema único dentro de los sistemas de calentamiento de circuito cerrado debido al punto de solidificación de la sal. El sistema debe ser diseñado usando un tanque de sal caliente, al cual el fluido siempre regrese cuando el sistema se apague.
Estos sistemas deberían ser diseñados y calentados para prevenir la solidificación o el shock térmico en las cañerías de circulación. La sal fundida es almacenada en estos sistemas a una temperatura de 1050°F/566°C en una presión atmosférica normal. En estos sistemas, se aplican sensores para medir y monitorear los niveles de los líquidos, presiones, temperaturas y caudales.
Los sistemas de circulación de sal fundida pueden proveer a las plantas una opción integrada de almacenamiento de energía, diseñado para satisfacer necesidades de aplicaciones específicas. Este concepto de almacenamiento de energía es habitual en plantas de energía solar para almacenar energía térmica durante la noche o períodos nublados.
Tanques de Sal Fundida
El tanque de sal fundida es una parte crítica de un sistema de sal fundida, ya que ayuda a mover la sal fundida a través del generador, y suministra energía eléctrica a la aplicación.
Los sistemas de sal fundida funcionan normalmente con dos tanques de almacenamiento a diferentes niveles de llenado y temperatura, tanques de sal caliente y fría. La sal fundida en el tanque de almacenamiento frio se mueve a través del ciclo, mientras que la sal contenida en el tanque de sal caliente circula en pos de generar energía al sistema.
Las bombas de circulación del sistema se instalan típicamente en este tanque, junto con elementos eléctricos o un tubo de fuego que se usa como una fuente de calor para fundir la sal sólida. Estos tanques son frecuentemente tratados térmicamente y pueden aislarse con material cerámico y revestimiento protector. Al aislar el tanque, se asegura el mejor rendimiento posible.
Calentadores de Sal tipo Baño
Los sistemas de calentadores de sal tipo baño sin el uso de bombas de circulación, dependen de procesos de convección natural. Estos sistemas están diseñados para funcionar a altas temperaturas para suministrar calor a una variedad de aplicaciones.
Diseño y Función
Los calentadores de sal tipo baño trabajan calentando un recipiente de sal con un quemador tipo tubo de fuego o elementos eléctricos sumergidos en el fondo del recipiente. La sal fundida calienta entonces un serpentín de proceso sumergido, en el que se calienta el fluido de procesos. La energía calórica es transferida desde el tubo de fuego al fluido de baño. Las sales que son el medio de transferencia de calor operan a temperaturas de hasta 800°F/427°C.
Deben tenerse en cuenta las consideraciones de diseño para la carga y fusión de la sal solidificada. Un diseño deficiente puede generar daños al recipiente del calentador o al tubo de fuego durante la puesta en marcha del sistema en una condición fría.
Los calentadores de sal tipo baño son comúnmente usados para el calentamiento de gas de regeneración en aplicaciones de tamices moleculares, aunque son adecuados para otras aplicaciones que requieren un diseño de sistema de calentamiento indirecto simple con capacidades de temperatura de operación elevadas.
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