Tecnologías innovadoras para
maximizar el uso de la energía residual

Preguntas Frecuentes

Trampas Hidrodinámicas de Vapor Fenix



Da click en el link para leer la respuesta.
1. ¿Qué son las trampas de vapor hidrodinámicas?
Una trampa de vapor hidrodinámica (o trampa tipo venturi) es, como su nombre lo indica, una trampa de vapor que mantiene un sello de condensado que se adecua según los cambios en el proceso para prevenir la pérdida de vapor. Las trampas mecánicas convencionales (de flotador, termodinámica, termostática, cubeta invertida, de flotador libre) tienen partes móviles.
2. ¿Cómo funcionan?
La trampa tiene una boquilla con un venturi cuidadosamente dimensionado. El condensado llega constantemente a la trampa y forma un sello (básicamente inunda la boquilla). El vapor presiona el condensado a través de la boquilla, pero sigue llegando más condensado que mantener el sello. Mientras el condensado pase a través de la trampa, no es posible que el vapor pase a través del sello hidráulico creado por el condensado. La descarga de la boquilla es un venturi multietapas. La descarga de las trampas siempre será a menor presión y por lo tanto una porción del condensado se convierte en vapor flash. Por masa, el flash solo será del 10% pero por volumen es cientos de veces mayor que el condensado. La súbita expansión es como un cohete, por lo que genera una contrapresión que controla el flujo de condensado a través de la boquilla.
3. ¿Las trampas hidrodinámicas trabajan eficientemente en aplicaciones de flujo variable?
La respuesta es Sí, y muy bien. El vapor flash genera una contrapresión, la cual regula el flujo a través de la trampa pues varía conforme al mismo flujo. A menor flujo y menor presión, menos vapor flash y viceversa, por lo que la trampa se auto regula conforme las condiciones de operación cambien. El resultado es una trampa sin partes móviles que puede operar a máxima o mínima carga.
4. ¿Tiene alguna limitación en el rango de la capacidad del flujo variable?
Sí y no. Si se selecciona una aplicación común de proceso como un calentador de aire o un intercambiador de calor, entonces la trampa funcionará en todo el rango de esa aplicación. Por ejemplo, si el flujo máximo de vapor de una unidad es 5 t/hr a 150 psi (10 bar) y 1.5 t/hr a 45 psi (3 bar) entonces la trampa funcionará adecuadamente en todo el rango, hasta el punto en el que la válvula de control cierre completamente.

Debido a esto, no se puede utilizar la misma trampa que fue diseñada a 5 t/hr – 150 psi y utilizarla en otra aplicación de 2 t/hr – 150 psi, al igual que las válvulas de control, tienen que ser específicas según la aplicación. En conclusión, cada trampa de proceso tiene que ser individualmente dimensionada para cada aplicación..
5. ¿Cómo funcionan en una línea de drenaje y traceo?
En ambos casos, la presión y la carga generalmente son constantes. En la línea de drenaje la variación de la carga va en función a los cambios en la temperatura externa del aire, pero aún en climas extremos el cambio relativo a la temperatura del vapor es reducido y con el correcto aislamiento, el efecto en la cantidad de condensado producido es mínimo. Cuando la temperatura externa disminuye, hay un ligero enfriamiento del condensado antes de la trampa, lo cual reduce la cantidad de vapor flash que se produce en la trampa, por lo que se incrementa la capacidad de descarga del condensado de la trampa. Nuevamente, es una función de auto-regulación.

En el caso de la línea de traceo, el funcionamiento básico es el mismo, sin embargo en muchos sentidos es más flexible debido a la sección de la tubería antes de la trampa, la cual puede disipar bastante calor si el condensado empieza a acumularse. Por lo tanto, las trampas hidrodinámicas se auto-regulan para compensar la carga variable en el sistema de traceo.
6. ¿Cuáles son los beneficios de las trampas hidrodinámicas Fenix?
Muchos. Normalmente nos enfocamos en el ahorro de energía pues es un beneficio tangible que puede ser medido relativamente fácil. Generalmente si las trampas de una planta de proceso son Fenix, el ahorro del uso de vapor actual es de un 10% a un 25% (para energía atrapada, excluyendo inyectada directamente o para uso en turbina). Este ahorro es suficiente para justificar la inversión en las Trampas Fenix, las cuales tienen un retorno de menos de 12 meses (incluyendo los costos de instalación).

Otro beneficio es la reducción en los costos de mantenimiento. Una vez que las trampas Fenix son instaladas no es necesario cambiar las trampas nuevamente pues durarán el tiempo de vida de la planta. Las trampas Fenix tienen una garantía de desempeño de 15 años, aunque en realidad no es probable que fallen posteriormente. El condensado (agua) solo pasa a través de la boquilla entonces no hay erosión y por lo tanto la trampa no fallará.

Además de todos estos beneficios, el beneficio real es la confiabilidad de la planta. Un estudio de la planta de proceso revelará las diferentes fallas de las trampas que deben ser reparadas, como falla abierta, falla cerrada, ciclado rápido e inundadas, solo menos del 50% funcionan satisfactoriamente. Cuando una trampa no funciona adecuadamente el funcionamiento del equipo asociado también se ve afectado. Por ejemplo, si una trampa en tubo tipo U de un intercambiador de calor presenta falla abierta o ciclado rápido, entonces además de desperdiciar vapor, se erosionarán los codos de la tubería debido a que el vapor pasará con mayor velocidad. Si la pérdida a través de la trampa es muy alta entonces el intercambiador de calor no será capaz de mantener la presión y por lo tanto se reducirá la salida.

En conclusión, una conversión completa a trampas hidrodinámicas, que no fallan, mejora la confiabilidad y desempeño de la planta de proceso.
7. ¿Cómo se dimensionan?
Fenix o sus empresas asociadas son los responsables de dimensionar las trampas. Para aplicaciones de proceso, el dimensionamiento es similar a las válvulas de control, como flujo y diferencial de presión y cada trampa debe ser ajustada a cada aplicación.

Para aplicaciones de líneas de drenaje y traceo, las trampas deben ser suministradas con boquillas de diferentes capacidades: D - vapor sobrecalentado, L - carga baja, M - carga media, H - carga alta, V - carga muy alta, E - carga extremadamente alta y N – no estándar (según la aplicación). La mayoría de las aplicaciones requerirán una boquilla entre D y V. Las trampas en este tipo de aplicaciones pueden almacenarse en sitio y ensamblarles la boquilla adecuada durante su instalación.

Tanto en trampas de proceso como las trampas en líneas de drenaje y líneas de traceo, es fácil cambiar la boquilla para cambiar la capacidad de la trampa si la trampa que tenía originalmente no es correcta.
8. ¿Cuánto cuestan las trampas Fenix?
Naturalmente, los costos varían dependiendo del modelo y el tamaño de la trampa que se desee adquirir. En comparación con las trampas mecánicas, las trampas Fenix cuestan el doble aproximadamente. Sin embargo, tomando en cuenta los valores conservadores de la pérdida de vapor y el porcentaje de las trampas mecánicas descompuestas, las trampas Fenix tienen entre 2.5 y 3 veces mejor relación calidad-precio, aún sin considerar la gran mejora en el desempeño y confiabilidad de la planta de proceso.
9. ¿Se puede reemplazar todo tipo de trampas mecánicas con trampas Fenix?
Todas, excepto las trampas utilizadas en aplicaciones de sobreflujo o en la parte inferior de un tanque de vapor flash (en estos casos es preferible utilizar una válvula de control). La trampa FL es bridada y puede ser suministrada en varios tipos de bridas y tamaños de hasta 4” (100 mm) para aplicaciones de proceso (puede proveerse con la misma longitud cara a cara de la trampa que será reemplazada). La trampa IVP es para aplicaciones de proceso de menor flujo, es soldable y viene en tamaños de hasta 1 ½" (40 mm). La trampa modelo AM también es para aplicaciones de proceso a menores presiones con conexión roscada. La trampa EF tiene dimensiones similares a las trampas termodinámicas y se ofrece con conexión soldable o roscada. La trampa QF se conecta con dos pernos a una conexión universal, la cual puede proveerse de la misma marca.
10. ¿Por qué instalar trampas Fenix?
No hay punto de comparación con las trampas mecánicas pues su tecnología es mucho más avanzada. Existen otras compañías en el mercado que venden trampas hidrodinámicas, sin embargo, Fenix ha diseñado una gama de productos que no solo funciona sino que es fácil de instalar, pues nuestra experiencia nos ha mostrado que es más probable que se lleve a cabo la conversión a las trampas Fenix si la instalación es más sencilla y requiere de menos recursos.

Recuperadora de Calor Condex



Da click en el link para leer la respuesta.
1. ¿Qué es una unidad Condex?
Un condex es un sofisticado intercambiador que está diseñado para capturar el calor sensible y latente del flujo de los gases de escape. La aplicación más común es el flujo de los gases de escape de la caldera, sin embargo puede ser implementada en centrales térmicas de ciclo combinado, hornos o secadores.
2. ¿Cuál es la diferencia con los economizadores tradicionales?
Los economizadores tradicionales para la caldera están diseñados para calentar el agua del de-aireador o del tanque de condensados antes de entrar a la caldera. La regla general es que la temperatura de los gases de escape no deben estar por debajo de los 230°F (110°C) para prevenir la condensación localizada de los gases de escape. El condensado ácido resultante puede generar problemas de erosión en la chimenea. El Condex está diseñado para operar por debajo del punto de rocío de los gases (aproximadamente a 160°F o 70°C) y con el condensado ácido que se forma.
3. ¿Cuáles son las aplicaciones comunes en las que se instala?
La aplicación más común es calentar el agua de reposición de la caldera antes de que entre al de-aireador. Generalmente el agua blanda entra al de-aireador a una temperatura de 70°F (20°C) y requiere ser calentada a la temperatura del de-aireador a 220°F (105°C) con vapor vivo. El Condex puede precalentar el agua de reposición a 195°F (90°C) antes de que entre al de-aireador y así reducir significativamente la cantidad de vapor vivo que se requiere en el de-aireador.

Aunque no se requiriera precalentar el agua de reposición de la caldera, es posible utilizar el Condex para precalentar el agua de proceso y reemplazar el vapor vivo que es necesario para el calentamiento del mismo.
4. ¿Afecta el funcionamiento de la caldera?
No. La unidad Condex está diseñada para ser completamente independiente y puede ser encendida o apagada sin afectar a la caldera. Además, cuando esté en funcionamiento la unidad se autoajusta según las fluctuaciones de producción de la caldera. La unidad utiliza un sistema que diluye ligeramente los gases de escape con el aire aspirado por la chimenea. Los gases de combustión no pueden pasar el flujo de aire que baja por la chimenea, por lo que se garantiza que los gases de combustión entran a la unidad Condex. Una compuerta en el ducto del Condex modula el control de este proceso y conforme la carga de la caldera cambia, las compuertas se ajustan para mantener siempre la disolución. El resultado es un sistema que se autoregula completamente, por lo que ningún operador tiene que ajustar ningún parámetro.

Otro gran beneficio de este sistema es que pueden ser conectadas varias calderas a una unidad Condex. Cada caldera debe tener su propia compuerta para controlar el flujo de escape, por lo que todas las calderas pueden ser operadas automáticamente sin necesidad de que un operador las manipule.
5. ¿Qué pasa con el condensado que se forma?
La gran ventaja de la unidad Condex es que está diseñada para operar por debajo del punto de rocío de los gases de combustión. Lo cual significa que la mayoría del calor latente en el agua (como producto de la combustión) puede ser recuperado. El agua (en forma de gas) se condensa en el Condex y emite el calor latente. El condensado resultante es ácido debido al contacto del agua con CO2, debido a esto la unidad está diseñada para manejar dicho condensado ácido. La construcción del intercambiador de calor está diseñada en acero inoxidable y aluminio, la base y la chimenea de la unidad son de fibra de vidrio.

El condensado que se forma no es tan ácido y en muchos casos va directo a la tubería. Otra opción es tratar el condensado con sales neutralizantes y reutilizarla en el sistema.
6. ¿El Condex puede ser utilizado con combustóleo pesado?
HEl combustóleo pesado (No. 6) invariablemente contiene azufre. Cuando el condensado se forma en el Condex, el azufre se disuelve en el agua para producir ácido sulfúrico, el cual es bastante corrosivo. Sin embargo, es posible utilizar un recubrimiento especial en los tubos del intercambiador de calor del Condex para reducir los efectos del condensado corrosivo. La base de fibra de vidrio y la chimenea de la unidad Condex no se ve afectada por la acidez.

Así que aún cuando es preferible utilizar el Condex en aplicaciones de gas natural, también puede implementarse en aplicaciones de combustóleo pesado si se le aplica un recubrimiento especial.
7. ¿Cómo se compara el condex con las unidades condensadoras de contacto directo?
Tiene muchas ventajas la unidad Condex (la cual condensa indirectamente) comparada con las unidades de contacto directo. Lo más importante es que el Condex puede recuperar el calor sensible al igual que el calor latente. Con el contacto directo la máxima temperatura está limitada por la temperatura del punto de rocío de los gases, la cual para una caldera es menor de 160°F (70°C). Con la unidad Condex el agua puede ser calentada a 195°F (90°C) y por lo tanto se recupera más energía.

Una gran desventaja de la transmisión de calor por contacto directo es que el agua que será calentada entra en contacto con los gases de combustión, por lo que se vuelve ácida y tiene que ser tratada. Con el Condex, no hay contacto entre el agua que va a ser calentada y los gases de combustión.
8. ¿Cómo se pueden medir los beneficios?
Con la unidad Condex es muy simple medir el ahorro. Un medidor de flujo en el suministro de agua junto con un transmisor de temperatura a la entrada del agua nos permite calcular la energía recuperada.
9. ¿Se puede instalar en calderas pequeñas?
Para procesos industriales que pueden ser suministrados por una caldera pequeña de vapor hay una unidad Condex en línea disponible. Este diseño cilíndrico se ajusta directamente en la chimenea de la caldera existente y no requiere el sistema de ventilación/compuertas que las demás unidades Condex sí requieren. Sin embargo, solo está diseñado para una caldera de menor escala.
10. ¿Cuál es el retorno de inversión aproximado?
Generalmente el retorno de inversión, incluyendo el costo de instalación, es menor a 3 años.

Sistemas de Vapor y Condensado



Da click en el link para leer la respuesta.
1. ¿Por qué es importante el sistema de vapor y condensado?
Nuestra experiencia es que la mayoría de los sistemas de vapor y condensados están diseñados de manera muy austera. Tener una máquina de papel competitiva es semejante a tener un carro de Fórmula Uno con tecnología de vanguardia en aerodinámica y suspensión pero con un viejo motor V8 con carburadores. En realidad el sistema de vapor es una combinación de balance de temperatura, energía, masa y presión. Estos cuatro aspectos deben trabajar en armonía para no tener problemas. Sumado a esto, el papel, que es un producto natural, debe ser calentado de manera controlada para prevenir problemas de calidad. En conclusión, los sistemas deben ser eficientes.

El objetivo del sistema de vapor y condensado es remover el condensado de los cilindros al momento que se está formando. El condensado debe ser removido uniformemente para prevenir puntos calientes/fríos y por consecuencia problemas en el perfil de la hoja, de manera que no cause problemas mecánicos (erosión) o poca eficiencia del sistema. Para lograr todo esto, especialmente en máquinas que tienen una gran gama de productos, no es fácil.
2. ¿Qué factores son importantes?
Primero la hoja debe ser calentada de manera que no se dañe su superficie, por lo que la primera sección de los secadores debe tener las especificaciones correctas para controlar el calentamiento de la hoja. Si hay un unirun entonces este tiene que ser considerado en el diseño del sistema. Los cilindros deben agruparse para tener cargas de condensado similares. Si hay una cascada, entonces la relación del número de secadores en cada grupo debe ser correcta para utilizar vapor de arrastre. Además de tener la masa correcta de vapor de arrastre, es importante tener la velocidad correcta, pues si es muy baja el condensado no será removido y si es muy alta habrá un gran diferencial y erosión. El diámetro del sifón debe ser seleccionado correctamente para que coincidan el flujo de la masa del vapor de arrastre y la velocidad, las cuales variarán según la posición del cilindro en el grupo. Conforme la velocidad del cilindro aumente, el tamaño de los grupos de vapor se reducirá. En la parte final de secado de la máquina, la carga de condensado disminuye rápidamente así que un grupo de vapor de menor tamaño debe ser utilizado, sobretodo en máquinas de papel fino con menor humedad. Con aplicaciones de prensa de encolado, la hoja después de ésta tiene que ser calentada cuidadosamente. Y la lista continúa, por que el diseño del sistema de vapor y condensado de una máquina de papel es sencillo.
3. ¿Qué es el Control de Velocidad del Flujo?
El Control de Velocidad del Flujo (VFC por sus siglas en inglés) controla la velocidad del vapor de arrastre en el tubo de levantamiento del sifón. Asumiendo que el sifón ha sido dimensionado correctamente para proporcionar la cantidad de vapor de arrastre adecuado, entonces controlando la velocidad del vapor de arrastre en el sifón siempre se asegurará la remoción de condensado óptima. No es posible medir el vapor de arrastre directamente en cada sifón de los secadores, pero el total de vapor de arrastre de cada grupo puede ser medido y la velocidad calculada para cada sifón (asumiendo que la carga de condensado es la misma para cada cilindro de ese grupo).

La velocidad del vapor de arrastre es controlado por la variación del diferencial a través del grupo. Un incremento en el diferencial incrementará la velocidad y viceversa. Si un cilindro empieza a anegarse habrá una reducción en la velocidad del sifón y el lazo de control incrementará el diferencial para limpiar el condensado. Si hay un rompimiento de hoja y muy poco condensado, el diferencial se reducirá para prevenir una velocidad excesiva en el sifón. Así que el control de velocidad es en realidad un sistema para optimizar el diferencial según sean las condiciones de operación.
4. ¿Cuando se requiere utilizar barras de turbulencia?
Las barras de turbulencia se instalan para mejorar tanto la transferencia de calor del vapor a la hoja como para obtener una transferencia de calor uniforme a lo ancho de la secadora. Cuando se empieza a formar el anillo de condensado (aproximadamente a 1000 ft/min, 300 m/min para secadores de 5 ft) aún hay mucha turbulencia en el anillo de condensado debido al deslizamiento. Al incrementar la velocidad se reduce el deslizamiento y hay menos turbulencia, por lo que llega el momento en que el anillo de condensado está casi estático. Debido a que el condensado tiene muy poca conductividad térmica, depende de la turbulencia la transferencia del calor del vapor a la pared del cilindro. Las barras de turbulencia se utilizan para romper el anillo de condensado y reintroducir la turbulencia. A velocidades menores de 2000 ft/min (600 m/min) el beneficio es mínimo debido a la turbulencia natural en el anillo de condensado. Como guía, la utilización de las barras debe ser considerada para velocidades de 2200 ft/min (650 m/min) y mayores.

Sin embargo si son utilizados sifones estacionarios de alta velocidad, las barras deben ser instaladas independientemente de la velocidad, esto para asegurar una temperatura uniforme del perfil a través de la máquina.
5. ¿Son mejores los sifones estacionarios que los sifones rotativos?
Para empezar, se debe establecer el tipo de sifón estacionario. Hay dos amplias categorías, de baja velocidad y alta velocidad. Los sifones estacionarios de alta velocidad son una pieza muy sofisticada de equipo de ingeniería con un sistema de soporte voladizo. Los sifones estacionarios de baja velocidad solamente son adecuados para velocidades de alrededor de 600 ft/min (200 ft/min). Para velocidades mayores, la elección está entre un sifón estacionario de alta velocidad y un sifón rotativo.

Antes de tomar una decisión, si el cilindro es viejo y tiene un diámetro de journal menor a 3 ½" (90mm) entonces resulta difícil ajustar un sifón estacionario de alta velocidad. La gran ventaja del sifón estacionario de alta velocidad es que el diferencial requerido sigue siendo bajo aún en altas velocidades. Debido a esto, los sifones estacionarios de alta velocidad deben ser seleccionados para velocidades por arriba de 3000 ft/min (1000 m/min). En velocidades de entre 600 y 2500 m/min hay muy poco margen de selección entre las dos opciones si el sistema está bien diseñado, pero a medida que la velocidad incrementa, los sifones estacionarios son más adecuados.

Los sifones estacionarios son más flexibles al requerir menor flujo de vapor de arrastre y menor diferencial, debido a esto, puede trabajar mejor en un sistema de vapor y condensado diseñado deficientemente. Pueden trabajar mejor con control diferencial pues el diferencial requerido no se incrementa con la velocidad de la máquina.

La gran desventaja de los sifones estacionarios de alta velocidad es el costo pues requieren barras de turbulencia y viene con una junta integrada. Una vez instalados, generalmente funcionan sin problemas. Sin embargo, nuestra recomendación es controlar el flujo de vapor de arrastre con control de velocidad y cambiar el diámetro del sifón dependiendo de la carga de condensado. Generalmente se utiliza una opción más barata, la cual tiene un tubo de levantamiento con un diámetro fijo para todos los secadores, pero utiliza placas de orificio en la caída de condensado para controlar el vapor de arrastre. El flujo de dos fases erosiona los platos de orificio rápidamente, por lo que su uso no es recomendable.

Si en la máquina ya han sido ensambladas las juntas rotativas adecuadamente dimensionadas y su operación es menor a 2500 ft/min entonces debemos elegir sifones rotativos. Además de esto, dependerá de las características de cada máquina y de los recursos económicos disponibles.
6. ¿Cuál es el mejor sistema, el de cascada o termocompresores?
Ambos tienen sus méritos. La ventaja del sistema de termocompresores es que permite que los grupos de vapor trabajen independientemente. Sin embargo existen limitaciones naturales por las presiones de los grupos de vapor y en este caso, el sistema de cascada funciona perfectamente bien. Un ejemplo de esto es en el final húmedo de los grupos de vapor cuando la presión del vapor aumenta en la dirección de la máquina. Otro ejemplo es cuando hay dos tipos diferentes de secadores en la misma máquina con diferente presión máxima de operación. Nuevamente hay una cascada natural con un pequeño beneficio de usar termocompresores.

Los termocompresores son útiles en máquinas más grandes o máquinas a baja presión donde es difícil aumentar la presión en el siguiente grupo. Una máquina grande con un sistema de cascada hace un esfuerzo para hacer grados más ligeros y también hay pérdida de potencial de la capacidad a máxima producción. En este caso el sistema de termocompresores es una buena opción. Las principales desventajas de los termocompresores es el costo de capital adicional (del termocompresor y de la válvula de seguridad que se requiere) y la necesidad de tener un suministro de alta presión. Una regla de oro es que la presión motriz para el termocompresor debe ser el doble de la presión máxima de operación. Generalmente el vapor a alta presión está disponible, pero probablemente se necesite una línea nueva desde la casa de calderas. Si hay un generador de vapor entonces de preferencia se debe utilizar tanto vapor de baja presión como sea posible, de esta manera al retirar el suministro para los termocompresores se puede afectar la generación de electricidad.

Cada máquina debe ser considerada de manera individual y el sistema adecuado, el cual regularmente es una combinación de los sistemas de termocompresores y cascada y debe ser elegido dependiendo de varios parámetros.
7. ¿Cuál es el costo del vapor por tonelada de papel?
Esta es una pregunta frecuente que es difícil de responder. Uno de los grandes factores que intervienen en la producción de vapor es la sección de prensas. La humedad del papel después de la sección de prensas puede variar desde 60% hasta un poco menos de 50%. El efecto de la humedad de la prensa en el consumo de vapor es enorme. Con una humedad alta no solo hay que remover más agua, también hay más agua para calentar a temperatura de evaporación. Otro factor importante es que si hay una prensa de encolado hay dos máquinas de secado efectivamente.

Es importante distinguir entre el secado efectivo y eficiente. Un sistema puede ser eficiente pero no efectivo y viceversa. Un ejemplo es cuando el condensado va en cascada a los tanques de condensado a menor presión. Esto es eficiente porque se utilizó un poco de calor sensible en el condensado pero no fue necesariamente una buena idea porque el vapor flash puede producir un efecto adverso en el control del vapor de arrastre y tener un efecto negativo en el producto.
8. ¿Qué se puede hacer para mejorar la eficiencia del sistema?
Uno de los puntos claves es asegurarse que el sistema no está venteando vapor a la atmósfera, lo cual debe ser producto de un problema de diseño del termocompresor, configuración incorrecta de los grupos en cascada o el diseño del sifón. Asumiendo que no hay venteo de vapor entonces aún hay muchos factores en el diseño que afectan la eficiencia del sistema. Es importante considerar tanto la energía del sistema de vapor como la energía de la campana. Lo ideal es que la máquina cuente con una campana completamente cerrada con ventilación de bolsillos. Con un buen sistema de ventilación de bolsillos, la acción del aire reducirá la temperatura de la hoja e incrementará la transferencia general de los secadores y la máxima capacidad de secado. El aire de la ventilación de bolsillos necesita ser calentado y la mejor manera es usar calor sensible del grupo de tanques de condensado y vapor flash.

Con una campana cerrada, frecuentemente hay suficiente energía en el condensado y vapor flash para satisfacer todos los requerimientos de la ventilación de bolsillos. Así que cuando se considera la eficiencia del sistema es importante considerar el requerimiento total de energía para los secadores y la campana.
9. ¿Qué otros problemas se relacionan con un diseño inadecuado del sistema de vapor?
Un sistema de vapor y condensado deficiente afectarán adversamente muchos parámetros como la humedad del perfil de la hoja, cargas altas en el accionamiento, erosión del sistema de tuberías y equipo auxiliar, rompimiento de las hojas, flexibilidad deficiente del sistema, aumento del manejo del operador y calidad del producto. Un sistema bien diseñado no solo se desempeñará bien en el momento, sino que su buen desempeño continuará por varios años. Por ejemplo, si los sifones están bien calculados según la carga de condensado entonces se removerá el condensado adecuadamente pero habrá poca erosión así que el sistema se mantendrá como nuevo.

Si el sistema siempre está en balance entonces habrá menos probabilidad de que se inunde lo cual puede resultar en un rompimiento de la hoja. Al reducirse los rompimientos de la hoja, el sistema es más estable. Con un sistema bien diseñado y con controladores adecuados no es necesario que el operador haga ajustes para mantener el sistema funcionando solo marcar las presiones requeridas para los requisitos de producción y aun esto puede ser automatizado.
10. ¿Por qué trabajar con Progressive Energy Services, S.A. de C.V.?
PES tiene muchos años especializándose en el diseño de sistemas de vapor y condensado de sistemas de secado de papel. El enfoque de PES siempre ha sido proveer sistemas factibles en términos de desempeño productivo y eficiencia. PES también fabrica sifones rotativos, sin embargo la empresa se centra principalmente en el diseño de sistemas más que en la venta de un producto. Nosotros ofrecemos lo que creemos que es el mejor sistema posible y tratamos de utilizar la mayor parte del sistema existente.

Nuestra filosofía es ofrecer solo lo que es necesario. Algunas veces ofrecemos un sistema integral, el cual incluye la campana. PES trabaja con una empresa canadiense que fabrica campanas, Enerquin Air, quien consideramos tiene la misma filosofía de PES y provee productos de alta calidad. Otras veces solo proponemos cambios menores por ser lo único requerido. Cuando revisamos una máquina nos preguntamos “Si esta fuera mi máquina, ¿qué necesitaría para mejorar su desempeño?”, lo cual es lo opuesto a vender tanto equipo como sea posible.

Con más de 25 años de experiencia diseñando sistemas de vapor y condensado, PES tiene fundamentos para decir que somos la mejor opción disponible.

HRSG



Da click en el link para leer la respuesta.
1. ¿Qué es una Caldera de Recuperación de Calor (HRSG por sus siglas en inglés)?
La HRSG (se pronuncia HERSIG) es una unidad que genera vapor con calor desperdiciado en las corrientes de aire. El uso más común de una HRSG es generar vapor con los gases de escape de la turbina de gas. Sin embargo, PES se especializa en HRSG para recuperar calor desperdiciado de las aplicaciones de proceso, las más comunes son de las campanas Yankee de las máquinas de papel tissue, pero pueden ser implementadas en otras aplicaciones como hornos u otras aplicaciones de secado.
2. ¿Cuándo se puede aplicar una HRSG?
La clave es la temperatura. Los gases deben ser considerablemente más calientes que la temperatura del vapor saturado que se genera. Siempre que la diferencia de temperatura sea de alrededor de 160°F (100°C) entonces hay posibilidad para generar vapor. El siguiente punto es la velocidad del flujo, pues a más flujo, más vapor y menor grado de humedad.
3. ¿En qué se diferencia una HRSG de una caldera de vapor convencional?
En muchos sentidos son similares y se basan en las calderas convencionales. Las HRSG son diseñadas de acuerdo a códigos ASME usados en el diseño de calderas. Sin embargo, hay diferencias, siendo la primera que no hay quemador. Debido a que la temperatura del gas es mucho más baja que la temperatura de la flama, el área de la superficie necesaria para generar una cantidad de vapor es considerablemente mayor para las HRSG que las calderas. Los controladores de la HRSG son similares a los de una caldera, como controles de nivel, interruptores de nivel, interruptores de presión, etc.

La HRSG generalmente está diseñada para ser redundante, es decir, que puede ser prendida o apagada sin tener efectos en el proceso. Esto es importante debido a que hay un dispositivo de ahorro de energía y es central para el proceso de producción. La HRSG se provee con compuertas que le permiten abrir el bypass. Es importante tener varios interlocks de seguridad para presión y nivel, así como compuertas.
4. Para aplicaciones en máquinas Yankee, ¿cuál es la mejor generación de presión?
El sistema más simple es generar vapor de alta presión que alimente el termocompresor, generalmente de 235 a 250 psi (de 16 a 17 Bar). Hay muy pocos controles requeridos debido a que la HRSG nunca suministrará todo el vapor necesario y por lo tanto la línea de alta presión al termocompresor determinará la presión de la caldera.

La desventaja de esto es que el vapor tiene una temperatura relativamente alta de 400°F (205°C) y por consiguiente los gases de la HRSG tendrán una temperatura mayor a esta, aún con mucha energía.

La opción de generar el vapor a presión del Yankee, de alrededor de 100 psi (7 bar), es una mala idea debido a que se generará más vapor que el que pasa por la válvula de control de presión. La válvula de control de presión se cerrará completamente y posteriormente el termocompresor empezará a dar marcha atrás lo cual afectará la remoción del condensado del Yankee. Por ello, no es una buena opción.

La opción final es generar vapor a baja presión a 15 psi (1 bar), pero esto es solamente una opción si hay demanda suficiente y continua para vapor a baja presión. Para decidir generar vapor a baja presión, se requiere un mejor conocimiento del uso de energía en sitio, sin embargo las aplicaciones comunes que pueden ser consideradas es la caja de vapor de la máquina, el de-aireador de la casa de calderas, serpentín de calentamiento y procesos de calentamiento de agua.

Debido a la baja temperatura de saturación del vapor a 15 psi (150°F, 120°C) es posible extraer mucho más calor de la corriente de aire de escape y por lo tanto generar más vapor. El incremento puede ser tan alto como 60% comparado con la generación de vapor a alta presión. Sin embargo, como se menciona antes, es necesario entender completamente el uso del vapor para implementar exitosamente una opción a baja presión.
5. ¿La HRSG reduce la temperatura del aire de combustión y la del aire de reposición?
Si hay un intercambiador de calor aire-aire para precalentar el aire de combustión y el de reposición entonces habrá una reducción de la temperatura de salida de la bobina y por lo tanto requerirá gas adicional para compensar la campana. En la mayoría de los casos esto no representa un problema porque el flujo de aire de salida es considerablemente mayor que el aire de combustión y de reposición y mucha más energía será recuperada que la cantidad extra aumentada. Pero es necesario considerar esta demanda adicional de gas al hacer el análisis económico para fundamentar la inversión del proyecto.

El único caso cuando la HRSG no es aplicable es si el vapor de la planta/Yankee es suministrada por una planta de cogeneración de energía, la cual algunas veces tiene demanda de carga mínima y si la carga está cerca o por debajo del ahorro de vapor no es una opción.
6. Para las aplicaciones del Yankee de una máquina de papel tissue, ¿cuál es el mejor diseño?
Existen dos tipos en general, pirotubulares y acuotubulares y en ambos hay pros y contras. El pirotubular (o casco y tubos) es un diseño simple con puertas en cualquiera de los extremos que permitirá el acceso para limpiar los tubos. La ventaja del diseño de pirotubular es que puede ser entregado prácticamente para “enchufar y usar” con toda la instrumentación, controles, compuertas, válvulas, etc. pues todo viene pre-ensamblado. Una vez en posición, solo es cuestión de conectar el vapor, el condensado, la electricidad y el aire comprimido. La desventaja del diseño pirotubular es que son pesados cuando se llenan con agua (generalmente con 30 o 40 toneladas). Si el entresuelo no puede soportar el peso, entonces se tiene que instalar en la planta baja, por esto frecuentemente requiere ductos más largos, lo que incrementa el costo de instalación.

Los acuatubulares pueden ser más compactos y ligeros. El diseño de PES es de un domo, el cual se puede ubicar a parte de la sección del intercambiador de calor para minimizar la sobrecarga en el entresuelo. La desventaja de este diseño en que se debe instalar en sitio.
7. ¿Qué tan seguido se debe limpiar la unidad?
Siempre hay algunas fibras que llegan al escape de la campana, sin embargo, si la temperatura del escape se mantiene por arriba de los 500oF (250oC) entonces las fibras se quemarán. Debido a esto, habrá un poco de ceniza por la fibra quemada, la cual forma polvo que puede pasar a través de la HRSG sin adherirse a los tubos. De las unidades que hemos operado, no parece ser necesario limpiar los tubos. Solo se presenta un ligero recubrimiento de polvo en la superficie de los tubos que no se acumula. A pesar de esto, siempre recomendamos que se revise cada 6 meses.

En el caso del diseño pirotubular, los tubos pueden ser sacudidos con un cepillo para limpiar tubos de caldera normal. Por otro lado, recomendamos limpiar el diseño acuatubular con una manguera de alimentación.
8. ¿Qué otro mantenimiento se requiere?
En general, la HRSG tiene partes de bajo mantenimiento. Las partes que más probablemente requieran mantenimiento son las bombas de condensado multietapa. Con un diseño del sistema adecuado y una bomba correctamente especificada, el mantenimiento no debe ser excesivo sin embargo, este tipo de bomba generalmente requiere mantenimiento periódico.

También se requiere mantenimiento en partes como válvulas de control, transmisores, etc. Tal vez no se requiera mantenimiento pero siempre es útil hacer una rutina de revisión de todas las partes.
9. ¿Cómo se controlan los niveles de Sólidos Disueltos Totales (TDS por sus siglas en inglés)?
El control de nivel de TDS es exactamente el mismo que para una caldera convencional. Además de mantener el nivel correcto de TDS es necesario purgar el fondo de la HRSG una vez al día, al igual que las calderas convencionales. Debido a que la tasa de evaporación es relativamente baja comparada con el volumen del agua y debido a que el condensado viene del vapor condensado del Yankee, el incremento en el TDS en la HRSG es muy reducido. Se ha encontrado que la purga de fondo diaria es suficiente para mantener el nivel correcto de TDS en la HRSG pero cada aplicación será diferente y esta debe ser la responsabilidad del jefe de la casa de calderas para mantener la HRSG en correcto estado.
10. ¿Cuál es el retorno de inversión común de una HRSG para máquinas de papel tissue?
El ahorro generado por instalar una HRSG en una máquina Yankee será por la reducción del consumo de gas de la caldera de vapor y el retorno de inversión será en función del precio del gas.

También dependerá en la presión del vapor de la aplicación que se seleccione, pues a presión más baja dará un retorno de inversión más rápido.

Generalmente un proyecto de implementación de una HRSG para una máquina tissue tendrá un retorno de inversión de menos de 3 años, incluyendo los costos de instalación.