Análisis del consumo
Si se conoce la cantidad nominal de vapor de diseño, la planificación debe incluir un paso para definir la potencia de vapor de cada una de las calderas del sistema. El objetivo es determinar la necesidad máxima de vapor durante el funcionamiento, así como la necesidad mínima de vapor. También deben tenerse en cuenta los márgenes de seguridad del diseño o la ampliación del sistema de calderas.
Producción máxima de vapor
La carga máxima o carga nominal corresponde al número total de consumidores individuales que podrían estar en funcionamiento al mismo tiempo.
Para garantizar que la potencia máxima de vapor elegida no sea demasiado elevada, debe comprobarse si todos los consumidores de calor están o tienen que estar funcionando a su potencia máxima al mismo tiempo. Normalmente, no es el caso, o bien puede evitarse mediante procesos internos. Así, por ejemplo, puede reducirse la carga máxima necesaria, de modo que puedan escalonarse los procesos de puesta en marcha de los componentes de la instalación y de los intercambiadores de calor. Lo que elimina por completo o al menos reduce los problemas que surgen durante las fases de carga ligera debido al sobredimensionamiento del sistema.
|
Márgenes de seguridad durante el diseño Por supuesto, con la potencia máxima de vapor también tiene sentido tener en cuenta un margen de seguridad adecuado. Para evitar un sobredimensionamiento excesivo, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos a la hora de definir los márgenes de seguridad:
Problemas por sobredimensionamiento
|
Arranque
Durante la operación de arranque se necesita calor adicional para que el sistema alcance la temperatura de funcionamiento, especialmente si el depósito de agua de alimentación, las tuberías o el intercambiador de calor están todavía fríos. La producción máxima de vapor solo está disponible para los consumidores una vez que el sistema alcanza la temperatura de funcionamiento.
Sobrecarga
La sobrecarga de consumidores individuales o de todo el sistema por encima de la carga máxima de la caldera provoca un consumo muy elevado de vapor de la caldera. Además de reducir la presión de la caldera, esto también provoca un aumento de la humedad del vapor y la formación de espuma en el agua de la caldera. Por tanto, debe evitarse la sobrecarga de la caldera, por ejemplo, utilizando estaciones reductoras de presión en los consumidores o protegiendo la caldera con válvulas motorizadas de alimentación de vapor.
El problema de la sobrecarga de la caldera de vapor también puede producirse cuando los intercambiadores de calor están correctamente configurados. La potencia de los intercambiadores de calor se especifica con referencia a las condiciones de diseño y normalmente incluye una reserva del 10 – 30 % para las superficies de calentamiento dentro del intercambiador de calor. Si los intercambiadores de calor son nuevos, también alcanzan una mayor potencia cuando la demanda de vapor es mayor.
Evolución del consumo de vapor durante los cambios de funcionamiento
Debe prestarse especial atención a los posibles cambios futuros en una explotación. Si ya se han planificado o previsto ampliaciones, esto debe tenerse en cuenta en la producción máxima de vapor prevista. En este caso, normalmente es posible diseñar un concepto global del sistema que permita un cierto grado de flexibilidad en cuanto a la producción de vapor, con el fin de acomodar la ampliación posterior y evitar que el funcionamiento actual se vea afectado negativamente debido a un sobredimensionamiento excesivo.
Fases de producción mínima y carga ligera
El rendimiento mínimo se produce normalmente cuando la producción se detiene por la noche o durante el fin de semana. Además de los consumidores internos, hay que tener en cuenta sobre todo las denominadas pérdidas por paradas. No dependen de la demanda actual de vapor del sistema y se producen en cualquier momento.
Se trata esencialmente de:
- Pérdidas de calor por emisión de calor en la caldera de vapor
- Pérdidas de calor en las tuberías
- Pérdidas de calor en los componentes
- Pérdidas de vapor de escape en la unidad de desaireación
Deben evitarse especialmente las fases de carga ligera en las que la potencia de vapor necesaria esté por debajo del rango de regulación del quemador.
En cuanto el quemador se pone en marcha con frecuencia (> 4 arranques/h), el rendimiento se ve gravemente afectado debido a las pérdidas de ventilación previa que se producen.
Asimismo, la vida util total del sistema se ve mermada por las tensiones termicas que se producen cuando arranca.
A menudo, estas condiciones de carga parcial pueden evitarse o reducirse mediante controles de nivel superior y sistemas internos de gestion de la energia, considerando que ya se han tenido en cuenta durante la planificación del sistema.
Informe técnico: tensiones evitables en las calderas pirotubulares de vapor