Diseño de Sistemas de Retorno de Condensado en Plantas de Vapor

Recuperar el condensado puede llevar a considerables ahorros de energía y agua en cualquier planta industrial que utiliza vapor, además de mejorar las condiciones de trabajo de los procesos.

Un sistema efectivo de retorno de condensados es necesario para transportar el condensado desde los equipos que utilizan el vapor hasta la caldera. Tengamos en cuenta que el condensado ya ha sido tratado para su uso en una caldera, y además contiene calor útil. Sería un gran desperdicio no reusarlo. Este aprovechamiento del condensado disminuye la cantidad de calor que la caldera deberá aportar para convertirlo de nuevo en vapor y se disminuyen los productos químicos necesarios para tratar el agua.

Los sistemas de retorno de condensados se pueden dividir en tres categorías principales:

• Líneas de purga a los purgadores (a).
• Líneas de descarga sin bombeado desde los purgadores (b).
• Líneas de retorno bombeadas (c).
  

Líneas de purga a los purgadores

El flujo de condensados de los equipos de proceso hacia su purgador de vapor suele ser por gravedad. Se puede dimensionar el sistema de retorno de condensado de esta tubería. a efectos prácticos, con el mismo tamaño que el del purgador, asumiendo que el purgador se ha dimensionado correctamente. El purgador debe montarse un mínimo de 200 mm por debajo del equipo que está purgando para proporcionar una columna de agua sobre el purgador.

Líneas de descarga no bombeadas

En el lado de descarga del purgador, las líneas de condensado deben transportar el condensado, así como cualquier gas incondensable llevado a través del proceso, y el revaporizado liberado por el condensado por la caída de presión al pasar por el purgador.

Sobre el revalorizado recordemos que, cuando el vapor libera su entalpía específica de evaporación, se forma condensado a la misma temperatura y presión que la del vapor del que condensa. Cuando este condensado se descarga a una presión inferior, la energía que contiene es mayor que la que puede sostener permaneciendo en estado líquido.

Este exceso de energía hace que se revaporice parte del condensado y pase a vapor a la presión inferior. Aunque nos referimos a este vapor como “revaporizado”, no es más que vapor saturado a una presión inferior.

La masa de revaporizado que se libera puede ser relativamente pequeña comparada con la masa restante del condensado del que se desprende. Pero el volumen del revaporizado puede ser muy grande y debe tenerse en cuenta cuando se dimensione la tubería de condensado

Para ilustrar esto, si se descarga el condensado desde un purgador, con una presión aguas arriba de 3 bar r, a una tubería de condensado presurizada a 0,5 bar r, un 6,2% del condensado se revaporizará. Con cada kg de revaporizado ocupando 1,15 m3 y cada kg de condensado ocupando solo 0,001 m3, el 99% de la tubería de condensado estará ocupada por revaporizado, y solo el 1% ocupado por condensado.

Por tanto al momento de diseñar un sistemas de retorno de condensado en plantas de vapor las líneas de condensado no bombeadas deben ser dimensionadas con esto en mente.

Líneas de retorno bombeadas

Las líneas de condensado no bombeadas, individuales o comunes, con frecuencia se conectan en un depósito receptor, y luego son bombeadas hacia la caldera.

En la mayoría de casos, las líneas de condensado bombeadas transportan solamente agua, sin revaporizado. Este será el caso siempre que el depósito receptor esté ventilado.

Las bombas no trabajan continuamente, y normalmente tienen un tipo de accionamiento on/off. Esto se debe tener en cuenta cuando se dimensiona la tubería de condensado desde la bomba, porque la velocidad de descarga de la bomba será superior a la velocidad real de condensación del equipo de proceso. Dependiendo del tipo de bomba esta velocidad de descarga puede variar desde 1,5 a 6 veces la velocidad de condensación real.

Las líneas de suministro bombeadas largas, requieren también especial atención si hay que evitar el golpe de ariete en ellas. El agua al ser bombeada puede ganar una cantidad de movimiento importante y puede continuar moviéndose por la tubería cuando la bomba se para. Esto puede crear un área de baja presión en la tubería, detrás de la bolsa de agua en movimiento, que puede provocar un flujo inverso cuando la cantidad de movimiento se ha agotado. Para evitarlo, se puede montar un rompedor de vacío de dimensiones adecuadas al inicio de la línea de descarga, junto con una válvula de retención para proteger la bomba. Puede ser necesario un eliminador de aire en el extremo de salida de la línea para descargar el aire aspirado por la válvula rompedora de vacío, como se muestra en la Fig. 2:

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