Recuperación de condensados de vapor

 Recuperación de condensados de vapor

En una instalación de vapor típica, la distribución aproximada del calor aportado por el combustible se muestra en la figura 1: el 25% de la energía del combustible se pierde en la propia caldera, principalmente por el calor que arrastran los humos. De hecho, solo el 50% de la energía del combustible es calor útil, es decir, calor que aprovechamos directamente en el proceso de calentamiento. Hoy hablaremos de recuperación de condensados de vapor

Figura 1. Distribución típica de la energía consumida por una caldera de vapor. Recuperación de condensados de vapor
Figura 1. Distribución típica de la energía consumida por una caldera de vapor

Como se deduce de la figura anterior, en una instalación de producción de vapor las oportunidades de mejora de la eficiencia energética son abundantes: el calor perdido en los humos puede reducirse mediante un control adecuado de la combustión y puede recuperarse en buena parte mediante el empleo de economizadores; recuperar el calor perdido en las purgas o en el desaireado puede permitir también ahorros de energía importantes; pero es indudable que evitar la pérdida de calor sensible en el condensado es una de las formas de ahorro más eficientes, pues se trata de la mayor de las pérdidas potenciales: el 25% del calor aportado por el combustible queda en el condensado. La recuperación del condensado permite reducir el consumo de energía por, al menos, dos razones. 

En primer lugar, como el condensado está exento de sales, su recuperación permite reducir la purga de la caldera para controlar la concentración de sales, lo que comporta un ahorro adicional, a menos que exista un sistema de recuperación del calor del agua purgada. Ello permite, además, reducir el consumo de agua tratada para la alimentación de la caldera. 

Pero el ahorro más importante proviene de que al recuperar el condensado se reduce el consumo de agua de alimentación y por tanto el calor necesario para calentarla. Aproximadamente, por cada 6ºC de aumento en la temperatura del agua de alimentación, el rendimiento del proceso de calentamiento aumenta un 1%. 

Los sistemas de recuperación de condensados y su problemática

La recuperación de condensados de vapor del condensado no es un problema sencillo, pues inevitablemente parte de él se evapora al salir del purgador, por lo que siempre va acompañado de una cierta cantidad de revaporizado. Cuando todos los equipos consumidores de vapor utilizan este a una misma presión constante, es posible diseñar el sistema de manera que la  cantidad de revaporizado que se produzca sea muy pequeña, lo que permite recuperar sin problemas la práctica totalidad del condensado mediante un sistema cerrado que lo dirige al tanque de alimentación, donde se mezcla con el agua de reposición y de allí es bombeado a la caldera. Un ejemplo de los llamados sistemas cerrados de recuperación de condensados de vapor se muestra en la figura 2.

Figura 2. Sistema cerrado de recuperación del condensado
Figura 2. Sistema cerrado de recuperación del condensado

Pero muchas veces no es posible emplear sistemas totalmente cerrados. Frecuentemente es necesario conectar a la misma línea de condensado purgadores que trabajan a distintas presiones o que trabajan a presiones muy variables debido a la presencia de válvulas de control; en ese caso la única forma de asegurar que todos lo purgadores trabajarán correctamente es utilizar una presión muy baja en la línea de condensado, pero eso implica que una gran proporción de condensado se convierte en revaporizado, que no puede devolverse a la caldera y frecuentemente es venteado a la atmósfera, con la consiguiente pérdida de energía. Estos son los llamados sistemas abiertos de recuperación de condensados de vapor, en los que la tubería de recogida de condensado se encuentra a una presión próxima a la atmosférica. 

En los sistemas abiertos el condensado procedente del proceso suele ser alimentado a un depósito abierto a la atmósfera, donde el revaporizado es venteado y el condensado restante se bombea hacia la caldera. Con este sistema se pierde hasta el 20% del calor contenido en el condensado (figura 4).

Figura 4. Sistema abierto de recuperación de condensado. Recuperación de condensados de vapor
Figura 4. Sistema abierto de recuperación de condensado

Pero aunque sea la más habitual, esta no es la única alternativa. En primer lugar, un diseño adecuado del proceso, incluyendo la elección óptima de la presión de trabajo y de los purgadores de vapor, puede permitir minimizar la cantidad de revaporizado. Por otra parte, el revaporizado puede ser utilizado como fuente de calor en otros puntos del proceso, bien directamente, bien mezclándolo con vapor de alta presión para producir vapor de media presión utilizable en otros puntos del proceso (figuras 5, y 6).

Figura 5. Utilización directa del revaporizado como medio de calentamiento
Figura 5. Utilización directa del revaporizado como medio de calentamiento
Figura 6. Aprovechamiento del revaporizado para producir vapor a media presión. Recuperación de condensados de vapor
Figura 6. Aprovechamiento del revaporizado para producir vapor a media presión

Rendimiento económico 

La recuperación del condensado es una operación económicamente muy rentable, pues aprovecha energía que de otra manera se desperdiciaría y, por tanto, disminuye el consumo de combustible en un porcentaje que puede alcanzar hasta el 30%, según las características del proceso. Además, proporciona ahorros indirectos a través de una mejora en el rendimiento de la caldera que, al ver reducida su carga, disminuye la temperatura de los humos y, por tanto, aumenta su rendimiento. 

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