Gestión de condensado
El condensado se forma en cualquier lugar donde se libera calor del sistema de vapor. El vapor saturado libera el calor durante la transición de la fase gaseosa a la líquida, es decir, al condensarse.
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El condensado producido se encuentra en el punto de ebullición (por ejemplo, con el drenaje de tuberías de vapor) o está sobreenfriado (por ejemplo, con intercambiadores de calor).
Aunque cuando se utilizan intercambiadores de calor el sobreenfriamiento depende del tipo de control del intercambiador de calor que se utilice, suele estar en el rango de 10 – 30K.
En casi todos los casos tiene sentido, también económicamente, recoger el condensado producido por los consumidores de calor y devolverlo al circuito de la caldera de vapor o utilizarlo para otro fin.
Los costes se reducen debido a la entalpía que sigue presente en el condensado y a que se necesita menos agua dulce, lo que también implica menos pérdidas por purga de superficie y purga de fondo.
Las cantidades máximas de condensado de los consumidores de vapor deben tenerse en cuenta a la hora de dimensionar el depósito de condensado y las bombas de condensado correspondientes. También debe tenerse en cuenta el retardo que existe cuando el condensado fluye al sumidero de condensado. El depósito de condensados debe dimensionarse siempre de forma que pueda contener provisionalmente al menos la cantidad de condensado que se acumula en aproximadamente media hora entre el nivel de agua más bajo y el más alto. El caudal de las bombas de condensado debe ser al menos 3 veces superior a la acumulación horaria de condensado durante el funcionamiento normal. También debe prestarse especial atención a la puesta en marcha de los consumidores de calor, ya que es el momento en que la tasa de acumulación de condensado es más elevada debido a la operación de calentamiento.
Dependiendo del nivel de presión y temperatura, la entalpía del condensado sigue siendo considerable a las temperaturas normales de 80 – 140°C en comparación con el agua de reposición que normalmente está fría con una temperatura de unos 15 °C. Se necesita menos agua dulce y, por tanto, menos energía para el calentamiento, ya que el condensado se devuelve al depósito de agua de alimentación. Además, el condensado no tiene que ser tratado químicamente y puede alimentarse directamente al depósito de agua de alimentación.
Representación esquemática de un sistema de condensado abierto
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Módulo de tratamiento de agua |
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Caldera de vapor U-HD |
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Consumidor |
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Módulo de servicio de agua WSM-V |
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Intercambiador de condensación |
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Módulo de servicio de condensados CSM |
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Economizador ECO |
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Caldera de calefacción |
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Chimenea |
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Caldera de vapor UL-S |
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Distribuidor de vapor |
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Agua dulce |
Vapor de expansión
Si el condensado se recoge en un depósito sin presión, se habla de un sistema de condensado abierto. En este caso, el nivel de temperatura del condensado es siempre <100°C y el condensado puede absorber oxígeno. En caso de una demanda de agua correspondiente que depende del nivel, una bomba de condensado bombea el condensado de vuelta al sistema de desaireación del agua de alimentación.
Como normalmente el condensado se recoge de varios consumidores de vapor que funcionan a diferentes niveles de temperatura y presión, la temperatura del condensado que llega al depósito de condensado también puede ser >100°C. A continuación, se produce vapor de expansión que posteriormente se libera a la atmósfera a través del conducto de vapores de escape, por lo que representa una pérdida de calor. Estos vapores de escape pueden recuperarse mediante un módulo, similar al módulo de vapores de escape, que se instala en el depósito de agua de alimentación y luego se pone a disposición de un consumidor de baja temperatura, por ejemplo, un sistema de calefacción o de agua caliente.
Depósito de condensado de alta presión
Si varios consumidores de vapor equipados con superficies calefactoras están diseñados para una presión de vapor que permanece más o menos igual en el rango de alta presión (> 1.5 barg), el condensado de todos los consumidores de calor puede introducirse en un sistema de condensado de alta presión compartido.
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Por lo tanto, no se producen pérdidas de vapor de expansión, ya que se utiliza un sistema cerrado. Como en este caso no entra oxígeno en el condensado durante el modo normal, el condensado se realimenta directamente a la caldera o al economizador. Esto significa que las cantidades de agua dulce y la dosificación de productos químicos son bajas. Con este tipo de sistema se pueden conseguir ahorros extraordinarios en comparación con los sistemas de condensado abiertos con la misma estructura de consumo.
Con un sistema cerrado de condensado de alta presión se puede ahorrar hasta un 12% de combustible. Sólo es necesario reponer muy poca agua dulce y la demanda de energía térmica para calentar y desairear es menor. Además, las tasas de purga de superficie y de purga de fondo también son menores debido al muy bajo contenido en sal del condensado de alta presión. Otra ventaja de los sistemas cerrados de condensado de alta presión es la reducción del índice de corrosión en la red de condensado.
Los sistemas de condensado de alta presión deben utilizarse siempre que se produzcan grandes pérdidas de vapor de expansión como consecuencia de la introducción de condensado a alta temperatura en el sumidero de condensado o en el depósito de agua de alimentación. Los ámbitos de aplicación típicos son las fábricas de cerveza y de papel/cartón, por citar sólo algunos.
Sin embargo, también hay que tener en cuenta que, debido a las altas temperaturas del condensado, el rendimiento de recuperación de calor del economizador puede deteriorarse.
