¿Qué significa la interrupción del flujo en intercambiadores para vapor?

La interrupción del flujo en intercambiadores para vapor es la reducción o interrupción del flujo de condensado desde el intercambiador de calor y se produce cuando la presión en el intercambiador de calor es igual o inferior a la contrapresión total aplicada sobre el purgador de vapor.

Puede existir una presión inferior a la esperada en un intercambiador de calor como resultado de alguna de las circunstancias siguientes:

• La temperatura de entrada de fluido secundario aumenta como resultado de un descenso en la carga de calor.
  
• El caudal de fluido secundario se reduce como resultado de un descenso en la carga de calor.
  
• La temperatura de salida de fluido secundario desciende debido a la reducción del punto de consigna. 

A medida que la válvula de control reduce la presión del vapor para ajustarse al descenso de la carga de calor, la falta de presión diferencial en el purgador de vapor provoca un anegamiento de condensado en el espacio vapor, como muestra la siguiente figura:

Debido a los factores de seguridad aplicados y a que los intercambiadores de vapor se comercializan en tamaños predeterminados, su superficie de calentamiento a menudo es superior a la necesaria, lo que tiene como efecto el aumento de la capacidad de transferencia de calor del intercambiador por encima de lo necesario.

También significa que la presión de vapor operativa será inferior que en un intercambiador de calor comparable perfectamente dimensionado para la misma función. El resultado es que la presión de vapor disponible para expulsar el condensado podría ser inferior a la esperada. La presión de vapor en el intercambiador de calor es importante porque influye en la condición de interrupción del flujo, lo que a su vez afecta a la selección del purgador.

Antes de poder realizar la selección y el dimensionado del purgador, es necesario determinar si la interrupción del flujo en intercambiadores para vapor se producirá o no y, en caso de producirse, en qué medida.

Si no se hace así, es probable que el intercambiador de calor sufra anegamiento durante parte o toda su vida operativa. Cuando se produzca, este anegamiento podría no ser reconocido de inmediato por el operador, ya que el rendimiento operativo no se reducirá en un intercambiador de calor sobredimensionado.

No obstante, el anegamiento puede tener importantes consecuencias económicas, tanto a corto como a largo plazo, a menos que el intercambiador de calor esté diseñado para funcionar de este modo.

• Interrupción del flujo en intercambiadores para vapor: Problemas a corto plazo

Pensemos en una batería calefactora sobredimensionada que funciona como serpentín de protección contra heladas y equipada con el tipo (o tamaño) de purgador incorrecto, como en la figura anterior. En este ejemplo, el serpentín de protección contra heladas precalienta el aire frío antes de que pase a la batería calefactora principal.

Aunque el serpentín de protección contra heladas cumple sus expectativas térmicas (porque está sobredimensionado para su función), lo hará con la mitad inferior del serpentín anegada. El aire frío que entra a unos 0 °C (fluye normalmente a 3 m/s) y pasa sobre los serpentines puede hacer que se congele fácilmente el agua que contienen, lo que obligará a reparar o sustituir la batería calefactora, provocando molestias o paradas imprevistas. No se producirán anegamiento ni congelación si la aplicación se ha diseñado correctamente. 

• Interrupción del flujo en intercambiadores para vapor: Problemas a largo pazo

Los purgadores subdimensionados en ocasiones no tienen efectos adversos inmediatos en el rendimiento del calefactor si este está sobredimensionado. Irónicamente, el tipo de purgador incorrecto instalado en un intercambiador de calor a menudo puede exagerar una mejora superficial en otro punto del sistema de condensado.

Por ejemplo, un purgador de placa orificio o uno termostático instalado en cualquiera de los tipos de intercambiadores de calor calentados por vapor, retendrá el condensado para que se subenfríe por debajo de la temperatura de saturación del vapor, lo que tendrá el efecto de reducir el revaporizado a través de cualquier salida natural, como un venteo del receptor de condensado.

Un observador casual puede interpretar esto como una forma de ahorrar energía y sentirá la tentación de instalar estos dispositivos. Por desgracia, la situación no es tan sencilla como parece. La realidad es que retener el condensado hasta que se subenfríe implica un cierto grado de anegamiento. El condensado que inunda continuamente el espacio vapor provocará corrosión, con resultados costosos. La vida útil del intercambiador de calor se reduce y el coste global del ciclo de vida de la instalación aumentará. 

Los efectos sufridos por un intercambiador de calor anegado dependen de las circunstancias particulares de la instalación. Los síntomas y efectos de la interrupción del flujo en intercambiadores para vapor los ampliaremos en los próximos artículos.

De momento, puedes conocer las alternativas para evitar la interrupción del flujo del vapor industrial y enterarte de los métodos para predecir interrupciones en un intercambiador para vapor con una suscripción al Newsletter de Vapor para La Industria, un recurso que te servirá para recibir más contenido sobre las nuevas tendencias del vapor industrial.