Tipos de Bombas de Condensado para Sistemas de Vapor Industrial

 

Es conocido que la recuperación del condensado en sistemas de vapor industrial para su reutilización requiere que exista una diferencia de presión positiva entre el punto de orígen y el punto de destino, que normalmente se trata de un tanque recolector o de un cabezal de retorno.  El problema surge cuando la presión de vapor a la entrada del purgador de condensado no es suficiente para vencer la contrapresión del sistema, es decir, la presión diferencial es negativa, en cuyo caso se requiere de una bomba de condensado para llevar el condensado hasta otra área.

Existen muchos beneficios en los sistemas de recuperación de condensados en plantas de vapor y la utilización de sistemas de bombeo adecuados es clave para conseguir estos buenos resultados. Pero antes de profundizar sobre los tipos de bombas de condensado para sistemas de vapor industrial, recordemos el concepto de revaporizado. El revaporizado es conocido como el vapor que se forma a partir del condensado caliente cuando existe una reducción en la presión.

El revaporizado, separado del condensado, puede usarse en un sistema de recuperación de revaporizado, o puede ser enviado a la atmósfera. El condensado restante normalmente será bombeado al tanque de alimentación de la caldera o al mezclador. Las razones para hacer esto son:

1. La planta o el proceso se encuentran alejados de la sala de caldera.
2. Debe elevarse el condensado a una altura superior.
3. El proceso puede tener una presión negativa en el espacio del vapor.

 

La línea de descarga de la bomba sólo transportará agua y por lo tanto, debe dimensionarse para condensado sólo, sin capacidad para revaporizado. El caudal de cálculo para estas líneas es el caudal de descarga de la bomba.

Para líneas largas (100 m y más), debe tenerse en cuenta el rozamiento de la tubería y la inercia. La línea de retorno transportará agua, a menudo a velocidades bastante mayores a las de las líneas de drenaje a purgadores: esto es bastante aceptable.

Esto minimiza los tamaños de líneas de vapor, aunque es importante que las pérdidas por rozamiento no eleven la contrapresión a un nivel tal que comprometan la capacidad de la bomba de condensado.

Hay dos métodos principales de bombear el condensado, cada cual con sus ventajas y aplicaciones.

Para introducir estos principios de bombeo vamos a revisar dos tipos de bombas de condensado para sistemas de vapor industrial:

1. Bombas de condensado Eléctricas Centrífugas

Como dice su nombre estas bombas de condensado para sistemas de vapor utilizan la fuerza centrífuga, que imparte una alta velocidad al líquido bombeado. La presión se obtiene por la rotación de un rodete montado dentro de una carcasa, normalmente de tipo voluta.

El líquido que entra a la bomba es dirigido al centro, también conocido como oído del rodete. El líquido ganará velocidad. La carcasa está diseñada para transformar la velocidad en presión, bien por un aumento uniforme del área de la voluta, o por la introducción de álabes encauzadores del difusor. La bomba centrífuga es la más común, y es adecuada para muchas aplicaciones que requieran de la circulación de agua fría o caliente. Se emplea a menudo como bomba de recuperación de condensado.

Son adecuadas para aplicaciones en las que se requiere retornar grandes cantidades de condensado, por ejemplo, desde un punto de encuentro de condensado de diversos procesos. El dimensionado de las bombas de condensado eléctricas es sencillo. No obstante, cuando la temperatura del condensado es cercana a la de saturación, se puede producir cavitación.

Las bombas de condensado eléctricas suelen ir incorporadas en una unidad, denominada normalmente Unidad de Recuperación de Condensado (CRU) que incluye:

• Un depósito receptor
• Un sistema de control accionado por flotadores o sondas
• Una o más bombas

En una Unidad de Recuperación de Condensado de una sola bomba, ésta usualmente se preverá para una tasa 1,5 veces la tasa de retorno.

En el caso de una Unidad de Recuperación de Condensado de doble bomba, cada una de las bombas tendrá una tasa 1,1 veces la tasa de retorno constante.

En unidades de doble bomba, puede emplearse también un sistema de control ‘en cascada’, que permite seleccionar cualquiera de las bombas como la de ‘trabajo’ y dejar la otra en ‘stand by’ para ayudar si la cantidad de condensado que llega a la unidad es mayor de la que una bomba puede impulsar. Esta disposición de control proporciona una seguridad para el caso de que la bomba de ‘trabajo’ falle, en cuyo caso el nivel de condensado en el tanque aumentará y pondrá en funcionamiento la bomba en ‘stand by’.

Esta capacidad de bomba de condensado adicional nos permitirá:

• Cubrir las condiciones de puesta en marcha.
• Proporcionar una medida de seguridad.

Es muy importante que el ingeniero de diseño de sistemas de vapor lea la información del fabricante de la Unidad de Recuperación de Condensado. Un error en la comprensión puede llevar al subdimensionado de la tubería de descarga de la bomba.

2. Bombas de condensado Mecánicas

Las bombas mecánicas pueden servir casi para las mismas aplicaciones que las bombas de condensado eléctricas, y son particularmente adecuadas para el bombeo de condensado. Están formadas por un cuerpo, en que el condensado cae por gravedad, y un flotador con mecanismo automático, que acciona un juego de válvulas. Las válvulas permiten que el gas a presión (normalmente vapor, pero puede ser aire u otros gases) entre y salga alternativamente de forma cíclica.

Cuando el vapor presuriza el cuerpo, el condensado es forzado a salir por la válvula de retención a la línea de retorno. El mecanismo entonces invierte las válvulas, dejando salir el vapor o el aire, para que entre más condensado.

No requiere energía eléctrica. No hay juntas de eje que se gasten o tengan fugas, o motores que se quemen. Es de fácil instalación y el mantenimiento es mínimo. Esta bomba puede trabajar con vapor en condiciones de saturación sin problemas de cavitación. En sistemas presurizados (cerrados), se puede impulsar condensado a temperaturas muy superiores a 100ºC. Las bombas de condensado mecánicas son también efectivas para evacuar condensado de equipos de vacío, lo cual no es posible para una bomba de condensado eléctrica.

Debido a la acción cíclica de estas bombas de condensado, es necesario un depósito receptor. Mientras la bomba está descargando, no puede llenarse, y por tanto es necesario almacenar el condensado que se produce entre ciclos de bombeo.

Aunque generalmente las bombas de condensado mecánicas no trabajan con caudales tan grandes como las eléctricas, son particularmente adecuadas en situaciones dónde

• El condensado está bajo condiciones de vacío
• El espacio apremia. (Debido al bajo mantenimiento que requieren las bombas mecánicas, necesitan un espacio reducido).
• El entorno es peligroso o explosivo
• No se dispone de suministro eléctrico

Como los sistemas de bombeo de condensado eléctricos, algunas veces se especifican como Unidades de Recuperación de Condensado compactas. Una CRU mecánica se compone de un tanque receptor de condensado y la bomba. No se requiere sistema de control adicional ya que la bomba es automática y sólo funciona cuando es necesario, lo que significa que la bomba es auto regulada.

Los equipos de bombeo de condensado mecánicos son, no obstante, algo más complicados de dimensionar porqué el flujo en la tubería de retorno es intermitente. La bomba tiene dos ciclos, el de llenado y el de vaciado del receptor. El caudal instantáneo durante la descarga será varias veces mayor que el caudal medio horario de retorno de condensado. Este caudal instantáneo es el que se utiliza para el dimensionado de la tubería de descarga.

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