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El generador de agua dulce o Fresh Water Generator (FWG) es uno de los equipos auxiliares más importantes a bordo de un buque. Su función es producir agua destilada a partir de agua de mar mediante un proceso de evaporación y condensación aprovechando el calor residual del motor principal o de sistemas de vapor.
La producción de agua dulce a bordo resulta esencial para:
- Sistemas de refrigeración
- Consumo sanitario
- Agua potable
- Servicios auxiliares
- Calderas y circuitos técnicos
En algunos buques modernos, este sistema puede complementarse con otros métodos de producción de agua como el Sistema de Ósmosis Inversa a Bordo, especialmente en embarcaciones con elevada demanda de agua sanitaria, o con configuraciones alternativas como los Generadores tipo Flash y Evaporador Sumergido.
En este artículo veremos cómo funciona un generador evaporador-condensador y el procedimiento completo de puesta en marcha paso a paso utilizando imágenes de simulador.
1. ¿Qué es un Generador de Agua Dulce?
Un generador de agua dulce, también denominado Fresh Water Generator (FWG), es un equipo diseñado para producir agua destilada a partir de agua de mar reduciendo su concentración de sales hasta valores inferiores a 4-5 ppm.
El proceso se basa en la destilación en condiciones de vacío, principio fundamental que permite reducir drásticamente el punto de ebullición del agua:
- A presión atmosférica normal (~1 atm), el agua requiere alcanzar los 100 ºC para evaporarse.
- A condiciones de vacío del 90-95%, esa temperatura de ebullición desciende hasta los 45-70 ºC.
En condiciones atmosféricas normales el agua hierve aproximadamente a 100 ºC. Sin embargo, trabajando con vacíos del 90-95%, la evaporación puede producirse a temperaturas cercanas a 45-70 ºC.
Gracias a ello es posible aprovechar:
- Agua de camisas del motor principal (80-90 ºC), la fuente más común.
- Sangrías de vapor de calderas auxiliares o gases de exhaustación.
- Calor residual de otros intercambiadores de calor del buque
El sistema aprovecha normalmente el calor del circuito de camisas del motor principal o sangrías de vapor para producir evaporación sin necesidad de un aporte térmico adicional.
De esta forma se evita emplear una fuente térmica adicional y se mejora considerablemente la eficiencia energética del buque.
Los generadores evaporador-condensador instalados a bordo suelen producir entre 1.500 y 30.000 litros diarios de agua destilada en función del tamaño del equipo y del caudal de fluido térmico disponible.
2. Principio de Funcionamiento del Evaporador – Condensador
El funcionamiento del sistema evaporador – condensador puede resumirse en las siguientes 5 etapas:
2.1. Generación de Vacío
El sistema genera vacío mediante un eyector alimentado con agua de mar. Este vacío reduce el punto de ebullición del agua permitiendo la evaporación a temperatura de agua de camisas del motor principal (80-90ºC). El nivel habitual de vacío durante operación se sitúa entre el 90% y el 95%.
2.2 Entrada de Agua de Mar
Una bomba de alimentación introduce agua salada que circula primero por el condensador (parte superior del equipo), donde actúa como fluido refrigerante, y desciende después hacia la zona del evaporador.
2.3 Evaporación
El fluido térmico (agua de camisas, ~80 ºC) cede calor al agua de mar en el evaporador. Bajo las condiciones de vacío existentes, el agua comienza a evaporarse generando vapor libre de sales. Los materiales no férricos empleados en la construcción del equipo (titanio, cobre-níquel) garantizan durabilidad y calidad del agua producida.
2.4 Condensación
El vapor asciende hacia la zona del condensador, donde cede calor al flujo de agua de mar fría de entrada y se condensa, precipitando como agua destilada.
2.5 Control de Salinidad y Distribución
La célula salinométrica mide continuamente las ppm del agua producida:
- Si la salinidad es inferior al valor programado (normalmente ≤ 4-5 ppm), el agua se envía al tanque de agua dulce.
- Si la salinidad es superior al límite, la válvula solenoide desvía automáticamente la producción hacia sentinas o la recircula al sistema.
3. Componentes Principales del Sistema
| Número en el Esquema | Componente | Función |
|---|---|---|
| 8 | Eyector | Genera el vacío interior mediante el efecto Venturi con agua de mar a presión |
| 14 | Bomba eyectora | Suministra agua de mar al eyector y al condensador |
| 1 | Evaporador | Intercambiador donde el agua de mar absorbe el calor del fluido térmico y se evapora. Ver también: Recipientes a Presión e Intercambiadores de Calor |
| 2 | Condensador | Enfría el vapor generado y lo transforma en agua destilada |
| 9 | Separador de gotas coalescente (demister) | Retiene partículas de agua salada arrastradas por el vapor, garantizando la calidad del destilado |
| 12 | Salinómetro / Célula salinométrica | Mide en continuo las ppm de sales en el agua producida |
| 4 | Válvula solenoide | Desvía automáticamente la producción hacia sentinas cuando la salinidad supera el umbral programado |
| 11 | Bomba de agua dulce o destilado | Impulsa el agua dulce producida hacia los tanques de almacenamiento |
4. Puesta en Marcha del Generador de Agua Dulce (Paso a Paso)
El siguiente procedimiento corresponde a un generador que aprovecha el calor del circuito de camisas del motor principal. Las imágenes adjuntas proceden de un simulador de FWG.
4.1 Comprobación Inicial
Antes del arranque se verifican los siguientes puntos:
- Alimentación eléctrica disponible en el panel de control.
- Estado de válvulas: todas en posición de reposo correcta.
- Circuito de agua de mar operativo y con caudal suficiente.
- Ausencia de fugas en el sistema.
- Estado y calibración del salinómetro.
- Alarma de salinidad en posición OFF (imprescindible durante el arranque para evitar falsas alarmas en la sala de control de máquinas).
4.2 Simbología del Sistema
4.3 Alineación de Válvulas
Se abren las siguientes válvulas:
- Válvula de aspiración de la bomba eyectora.
- Válvula de descarga de la bomba eyectora.
- Válvula de descarga del eyector hacia fuera borda.
Se mantiene cerrada la válvula de aire del sistema, condición imprescindible para que el eyector pueda crear vacío en el interior del generador. La correcta alineación de válvulas es condición previa imprescindible en cualquier maniobra de arranque o parada.
4.4 Panel de Control y Configuración del Salinómetro
Se enciende el panel de control del generador. En el display de salinidad se distinguen dos referencias:
- Luz intermitente: valor límite programado por el operador (en el ejemplo del simulador: 5 ppm).
- Luz fija: valor real medido en tiempo real por el sensor salinométrico.
Durante el arranque la salinidad inicial suele ser elevada (en torno a 16 ppm en el simulador), muy por encima del límite operacional. Por este motivo la alarma debe permanecer desactivada hasta que el sistema se estabilice; de lo contrario se generaría una alarma injustificada en la consola de la sala de máquinas.
4.5 Arranque de la Bomba Eyectora y Generación de Vacío
Con la alineación de válvulas correcta y la alarma desconectada, se arranca la bomba eyectora. El eyector comienza a extraer aire del interior del generador, incrementando progresivamente el vacío.
El proceso de evaporación solo puede iniciarse cuando el vacío supera el 90%.
Si no se alcanza este umbral, las causas más frecuentes son:
- Entradas de aire o fugas en el sistema.
- Eyector parcialmente obstruido.
- Caudal insuficiente de agua de mar.
- Válvula de aire inadvertidamente abierta.
4.6 Apertura del Fluido Térmico (Agua de Camisas)
Con el vacío estabilizado por encima del 90%, se abren progresivamente las válvulas del circuito de agua de camisas. La apertura de la válvula reguladora o by-pass debe realizarse de forma gradual para evitar:
- Golpes de ariete en la tubería.
- Tensiones térmicas en el intercambiador.
- Aumentos bruscos de temperatura que puedan comprometer la estabilidad del vacío.
A medida que se abre el by-pass, los indicadores de temperatura reflejan los valores característicos de operación:
- Entrada agua de camisas al evaporador: ~80 ºC
- Salida agua de camisas del evaporador: ~77 ºC
- Temperatura interior del generador: ~47 ºC (suficiente para la evaporación bajo vacío)
Una vez alcanzada la temperatura de operación, comienza la producción de vapor y agua destilada. En esta fase inicial la producción se purga hacia el eyector.
4.7 Eliminación de la Primera Producción
Las primeras fracciones de agua destilada contienen una concentración de sales elevada, debida a los restos de agua salada presentes en el sistema al inicio del ciclo. Para evitar contaminar el tanque de agua dulce, se abre la válvula de sentinas y se deriva la producción inicial.
En equipos dotados de válvula solenoide controlada por el salinómetro, este paso se ejecuta automáticamente: el solenoide permanece en posición de derivación a sentinas hasta que el sensor detecte un valor inferior al umbral programado (≤ 5 ppm en el ejemplo).
En equipos con válvula manual, el operador debe permanecer atento para cerrarla en el momento oportuno.
4.8 Regulación y Estabilización de la Salinidad
A medida que el sistema alcanza el régimen estacionario, la salinidad medida por el sensor desciende progresivamente. En el simulador se observa una salinidad inicial de 14 ppm que va reduciéndose hasta situarse por debajo del umbral de 5 ppm.
Valores de referencia operacional:
| Salinidad producida | Estado |
|---|---|
| < 4 ppm | Condición óptima – agua apta para todos los usos |
| 4-5 ppm | Aceptable – dentro del límite operacional |
| > 10 ppm | Problema operativo – investigar causa |
| > 20 ppm | Alarma – derivar a sentinas de inmediato |
Cuando la salinidad cae por debajo del límite programado, el sistema permite enviar el agua al tanque de almacenamiento. Si la válvula de sentinas se ha operado manualmente, debe cerrarse en este momento.
4.9 Estabilización Final y Activación de la Alarma
Como último paso del procedimiento se verifica la correcta operación del conjunto:
- Vacío estable en el rango 90-95%.
- Temperaturas del evaporador dentro de los valores de diseño.
- Producción de agua dentro de los parámetros del fabricante.
- Salinidad inferior a 4 ppm, estable en el tiempo.
- Ausencia de vibraciones anómalas o fugas
Nunca he comentado arttículo alguno tuyo, porque para mi es suficiente ver el entusiasmo con que los haces.Anoche me explicaste de que iba este último.
Con el tiempo te darás cuenta , como decía Aristoteles: que lo mismo que está en nuestro poder no hacer cosas, también está lo de hacerlas.
Cuando hacemos cosas con entusiamo vamos alcanzando pequeñas dosis de felicidad.El conocimiento solo se va acumulando por la necesidad que uno tiene de ser feliz.No se si alguien dijo eso antes, pero lo afirmo yo Roberto García, padre.
Animo.
Palabras muy acertadas, cuando trabajas con entusiasmo y honestamente aplicas conocimiento
por casualidad tienes conocimiento de como calcular la capacidad calorífica (KJ) que hay entre las placas de titanio del G.A.D y como calcular la perdida de calor entre las placas??? si tienes alguna información que puedas ofrecerme agradecido estaré mi correo es enriqueto22@gmail.com Gracias.
Muy buen articulo, realicé la practica y es tal cual, solo que el panel del salinometro no lo vi, el desplegable me refiero. Gracias por estos aportes que son de gran ayuda para la correcta formación de maquinistas.