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Muchas empresas requieren Calor para algunos de sus procesos y la solución para ello es instalar una planta térmica.
Pero ¿Cómo saber qué planta térmica es la adecuada para mi proceso?
El cálculo del calor requerido es simple, pero al diseñar la planta, los ingenieros se encuentran con tres alternativas de plantas térmicas: De agua caliente, de vapor o de fluido térmico. Entonces ¿Cómo elegir?
A continuación se entregan algunas orientaciones al respecto.
Temperatura Requerida
Un punto importante al momento de considerar el tipo de planta que se utilizará, son las temperaturas que se desean suministrar al proceso.
Para aplicaciones que requieren bajas temperaturas vale decir hasta 90–95 °C, lo recomendable es utilizar calderas de agua caliente, ya que debido a que el agua se mantiene bajo el punto de ebullición, las presiones de trabajo son bajas, por tanto, planta necesita un control mucho más simple.
Si la aplicación requiere temperaturas entre 95 y 180 °C, lo recomendable es utilizar calderas de vapor. En este caso, para alcanzar la temperatura requerida, se debe trabajar a presiones más altas, lo cual exige un control un poco más completo, sin embargo, este tipo de aplicación permite la utilización directa del vapor en el proceso.
Para aplicaciones sobre los 180 °C es recomendable utilizar calentadores de fluido térmico. Estos trabajan con aceite térmico en lugar de agua, por lo que se pueden lograr altas temperaturas a bajas presiones. En este caso se requiere un control estricto durante la operación del sistema. El costo de instalación de una planta de fluido térmico versus una planta de vapor es un poco más alto.
Circuito Cerrado o Abierto
Las plantas de fluido térmico al igual que las de agua son circuitos cerrados, es decir, el sistema entrega calor al proceso en forma indirecta a través de intercambiadores de calor.
La ventaja de estos circuitos cerrados es que se llenan una sola vez con el fluido (en la puesta en marcha) luego sólo se deben realizar rellenos ocasionales y en mínima cantidad, debido a mantenciones o evaporaciones marginales. Esto conlleva a un ahorro en los costos de operación más el ahorro de productos químicos para el tratamiento en el caso del agua.
La planta térmica de vapor, en cambio, es un circuito abierto; vale decir, el vapor se consume directamente en el proceso o bien a través de intercambiadores de calor, pero parte del agua condensada se pierde en el circuito o se contamina. Por lo tanto, se recupera sólo un porcentaje del agua que ingresó a la caldera (por cada kilogramo de vapor entregado, hay un 15% de energía que se desperdicia producto de las pérdidas de vapor y condensado), por lo tanto hay consumo permanente de agua y productos químicos durante toda la operación de la planta.
La ventaja de este tipo de circuitos es que el vapor es un fluido limpio que puede utilizarse para un calentamiento directo.
Rendimiento y eficiencia
Un tercer parámetro a considerar son los rendimientos obtenidos:
En las plantas térmicas de agua caliente se puede obtener rangos de eficiencia bastante altos, del orden de 94% a 95%
En las plantas térmicas de vapor, el costo de instalación es un poco superior al de agua caliente, y las eficiencias de combustible en la caldera van entre el 90% y 91%.
La eficiencia en un equipo de fluido térmico se encuentra entre el 87% y 90%.
Si se utilizan combustibles exentos de azufre, es posible agregar equipos economizadores que permiten precalentar el fluido que ingresa a la caldera usando los gases de combustión que salen por la chimenea. Al precalentar el fluido que ingresa a la caldera, aumenta un poco más la eficiencia llegando a valores de 95% para las plantas de agua caliente y vapor; entre 90% y 92% para calderas de fluido térmico
Mantenimiento
Finalmente, el mantenimiento de cada tipo de planta también es un punto que debe tomarse en cuenta.
Si bien los tres tipos de plantas térmicas deben someterse a un plan de mantenimiento frecuente, en una instalación de agua caliente esta tarea puede ser mucho más simple y económica si el agua está bien tratada. En ese caso, la revisión se remite principalmente al sistema de combustión y verificación de sistemas de control.
Una planta de vapor, en cambio, requiere un mantenimiento más exhaustivo, pues aparte de los sistemas de combustión, son críticos los sistemas de supervisión de presión, niveles de agua y calidad del agua tratada.
En tanto, el mantenimiento de una planta de fluido térmico comprende principalmente el sistema de combustión, sistemas de control de temperatura (variable crítica en el manejo de aceite térmico), revisión de niveles del fluido térmico y revisión de fugas en bridas y juntas.
Por lo tanto, la determinación del tipo de planta térmica tiene que ver no sólo con el análisis del calor requerido sino también con las condiciones de operación, montaje, mantenimiento y eficiencia que la planta necesita y está dispuesta a solventar.
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Ximena Llanca Valencia
Gerente de Ingenieria
Dueik Equipos Térmicos Spa.
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