EL GENERADOR DE VAPOR RPIDO EN COMPARACIN CON LA CALDERA PIROTUBULAR

Texto traducido por EDITECBA (www.editecba.com.ar) con autorizacin de Versuchs- und Lehranstalt fr Brauerei in Berlin (www.vlb-berlin.org) Berln, Alemania

El generador de vapor rpido en comparacin con la caldera pirotubular

En todos los lugares donde reinan elevadas temperaturas y presiones de operacin, el va-por cumple un papel importante. En empresas industriales y de prestaciones de servicios per-tenecientes a los ramos papelero, qumico, alimentario y de materiales de construccin, esta forma de generacin de energa es indis-pensable desde siempre.

Si el espacio para la generacin de vapor es reducido, la decisin se toma de inmediato a favor de un generador de vapor rpido. ste necesita slo un 25% de la superficie que requiere una cal-dera pirotubular. En el caso de generadores de

vapor rpido no es necesario realizar reformas o adaptaciones en los edificios. Teniendo en cuenta el principio de los tubos de agua y el tamao de caldera relacionado con ste, los generadores de vapor rpido no slo tienen ventajas de espacio en comparacin con las calderas pirotubulares. El reducido contenido de agua del generador de va-por rpido asegura una disponibilidad de vapor en el trmino de 5 a 7 minutos despus de un arran-que en fro. Una caldera pirotubular requiere para ello entre 60 y 90 minutos. En el caso de una in-terrupcin de servicio prolongada, el suministro de vapor a travs de calderas pirotubulares se hace esperar en forma notable.

Figura 1: Comparacin de tamaos entre un generador de vapor rpido y una caldera pirotubular de igual capacidad de vapor

Arranque rpido versus stand-by Se ve rpidamente que el eje de la cuestin para un suministro efectivo de vapor est ligado estre-chamente a la pregunta respecto de si este ltimo debe ocurrir de forma continua o espordica. Inclu-so las paradas por tiempo prolongado deberan ser tenidas en cuenta de antemano. Ya slo por los ciclos largos de calentamiento en las calderas piro-tubulares, el consumo de combustible crece de forma desproporcionada. Comparado con eso, el generador de vapor rpido ya cuenta a su favor con ventajas de ahorro de energa de 5 a 11% en promedio. En lo referente al modo stand-by, en las

calderas pirotubulares convencionales se generan prdidas de energa adicionales que no slo se de-ben a prdidas por radiacin o por chimenea. Las aireaciones previas de las calderas antes del arranque efectivo del quemador, as como el man-tenimiento de presin y temperatura en una calde-ra en stand-by, generan prdidas de energa adi-cionales que no se presentan en el generador de vapor rpido. Estas ltimas son conocidas como stand-by fro. La caldera permanece totalmente sin calentar durante el tiempo sin uso. En el trmino de a lo sumo 7 minutos, el generador de vapor r-pido es llevado desde 20oC a la carga plena. Pro-

veedores tales como Clayton Deutschland llegan a alcanzar as incluso una produccin de 12 t/h. En el funcionamiento discontinuo, el ahorro de los con-tinuos arranques y paradas contribuye paso a paso a la amortizacin de un generador de vapor rpido. En las calderas pirotubulares ocurre lo contrario: la superficie tres veces ms grande (ver Figura 1) produce adems prdidas por radiacin tres veces mayores. La desventaja de los generadores de vapor rpido: debido a la bomba de pistn y a la resistencia del serpentn de calentamiento, se registra all un consumo de corriente levemente elevado.

Resultados de vapor a la par Las calderas pirotubulares suministran agua ca-liente, vapor saturado o vapor sobrecalentado con caudales msicos de producto y presiones mano-mtricas mayores. Sin embargo, son apropiadas usualmente slo para presiones manomtricas de hasta 32 bar. Con estas calderas se alcanzan temperaturas de hasta 240oC o bien capacidades de vapor de 45 t/h y ms. En contra de la opinin generalizada, justamente los generadores de vapor rpido son capaces de suministrar vapor saturado que tiene, en comparacin con las calderas piro-tubulares (humedad residual de 2 a 3%), una hu-medad residual de menos del 0,5%. Esto evita gol-pes de ariete en la tubera de vapor y asegura una transferencia de calor ptima en los puntos de consumo. Los argumentos en otro sentido de que los generadores de vapor rpido estn expuestos a condiciones fluctuantes de presin no siempre son correctos. Algunos fabricantes proveen presin de vapor constante con demanda de vapor abruptamente fluctuante. Debido a su bajo contenido de agua y su reducida masa de acero, los generadores alcan-zan muy rpidamente la presin de operacin deseada y la mantienen constante, sin cada de presin, aun ante un aumento de carga. El aumen-to de la capacidad de vapor es incrementable a voluntad por medio de la interconexin o reequi-pamiento de unidades individuales (tambin por medios mviles). Los generadores de vapor rpido suministran cantidades de vapor de 150 kg hasta 12 t/h. Adems, los equipos y sus componentes no son propensos al desgaste. As, tambin es falsa la suposicin de que esa desventaja anula las ven-tajas debidas a los costos de energa ms bajos. Sin duda, tambin son necesarios los manteni-mientos en las bombas de alimentacin (frecuen-temente, bombas de pistn) para realizar un cam-bio de aceite o un reemplazo de guarniciones de obturacin. Pero, entre tanto, los tiempos de ope-racin de las bombas entre paradas de mante-nimiento son tan prolongados que tales mante-nimientos ya casi son despreciables en el clculo de costos. Inclusive los problemas de formacin de incrustaciones en un serpentn de calentamiento casi no parecen ser actuales, dado que algunos fabricantes integran de antemano tcnicas de sepa-racin efectivas. Gracias a un excedente de agua

del 20%, el serpentn de calentamiento puede ser protegido de depsitos y de sobrecalentamiento. Esto incluye tambin una extraccin completa, por lavado, de las sales no formadoras de dureza. Frente a ello, los daos en el cuerpo de presin en las calderas pirotubulares ocasionan gastos de reparacin desproporcionadamente altos. Si bien en estos casos no se trata inevitablemente de daos debidos a desgaste continuo, no es posible tomar medidas adecuadas de prevencin para ello.

Figura 2: 1 Serpentn unitubular de calentamiento; 2 Separador vapor/agua; 3 Cmara de combustin; 4 Quemador con unidad soplante; 5 Bomba de alimentacin

Homologaciones Hasta un determinado tamao, los generadores de vapor rpido trabajan libres de homologacin. Debido a su reducido volumen de agua, los gene-radores de vapor rpido se encuentran en las categoras III o IV del Reglamento Alemn de Se-guridad Laboral. Una vez que se excede en las calderas pirotubulares un determinado producto de presin en bar por volumen en litros, una autoridad oficial debe emitir una homologacin antes de la puesta en servicio. Considerando una generacin ms flexible de vapor, varios argumentos hablan a favor de los generadores de vapor rpido, justa-mente en el rango de alta presin (tambin a 100 bar). A bajas presiones y, al mismo tiempo, una generacin constante de vapor, las calderas piro-tubulares quizs podran ser tenidas en cuenta. Pero, en lo referente al control, ambas tecnologas, entretanto, son sencillas y claras. Los generado-res de vapor rpido disponen de una tcnica de control sofisticada (PLC) que no requiere una ins-truccin inicial complicada.

Tabla 1: Comparacin Generador de

vapor rpido Caldera pirotubular

Tamao/espacio necesario ++ - Tiempo de calentamiento ++ - Insumo total de energa ++ - Consumo de corriente - + Calidad de vapor ++ + Comportamiento de regulacin de presin

++ +

Posibilidades de incremento de capacidad

+ +

Costos de mantenimiento + + Costos de operacin + - Homologacin y puesta en servicio

++ +

Requerimiento de personal en arranque y parada

+ +

Confort de mando + +

(Texto traducido por EDITECBA (www.editecba.com.ar) con autorizacin de Versuchs- und Lehranstalt fr Brauerei in Berlin (www.vlb-berlin.org) Berln, Alemania)