Este artículo describe cómo la selección, instalación y mantenimiento de equipos de desupercalentamiento y acondicionamiento de vapor, incluidos las válvulas de control, son críticos para un rendimiento óptimo.
La creciente demanda de vapor a temperaturas y presiones específicas en plantas de energía y procesos industriales hace necesario el uso de sistemas de acondicionamiento de vapor. Sin embargo, el vapor producido no siempre está en las condiciones requeridas, por lo que se necesita un sistema de desupercalentador o atemperador.
Mark Nord, director del grupo de la industria de energía/OEM en Emerson’s Fisher Business Unit en Marshalltown, Iowa, destaca que el dimensionamiento, selección y mantenimiento de estos equipos es crucial para garantizar el mejor rendimiento.
Generación de Energía:
Las plantas de energía actuales requieren operaciones cíclicas más rápidas, con arranques y paradas diarias y mayores velocidades de rampa para asegurar una operación a plena carga durante las horas pico.
Diseños avanzados de plantas exigen temperaturas y presiones más altas, junto con restricciones de ruido en zonas urbanas. El vapor se utiliza ampliamente, desde la alimentación de turbinas hasta los calentadores de agua.
Hidrocarburos y otras Industrias:
La temperatura en estas plantas se controla de varias formas, siendo la más común el uso de intercambiadores de calor y vapor de proceso. El vapor de proceso debe acondicionarse hasta casi alcanzar el punto de saturación para mejorar la eficiencia en la transferencia de calor.
Otras industrias de procesos, como minería, papel y celulosa, ciencias de la vida, y alimentos y bebidas, enfrentan problemas de confiabilidad debido a los desafíos del acondicionamiento de vapor. Estas industrias también utilizan vapor como fuerza motriz y para la transferencia de calor.
Fundamentos del desupercalentador
Según el diagrama a continuación, un sistema típico de desupercalentamiento consiste en múltiples componentes:
- Válvula de control de agua de pulverización
- Filtro de agua de pulverización (no indicado, pero instalado aguas abajo del punto de inyección de agua de pulverización)
- Desupercalentador o Atemperador
- Transmisor de temperatura, TE/TC en el diagrama
- Transmisor(es) de presión y flujo, no mostrados
Un sistema típico de desupercalentamiento consiste en múltiples componentes. Al especificar un desupercalentador, es recomendable consultar con el fabricante, ya que la mayoría de los proveedores de desupercalentadores tienen múltiples modelos entre los cuales elegir.
Los detalles del control real de un desupercalentador están más allá del alcance de este artículo; sin embargo, basta con decir que los sensores de presión, temperatura y flujo envían datos a un sistema de control que ajusta la válvula de control de agua de pulverización para adaptarse a las condiciones cambiantes.
Consideraciones sobre la válvula de control
Cuando se adquiere un sistema de desupercalentamiento, a menudo cada componente se especifica y se compra por separado. En otras palabras, el desupercalentador se comprará a un proveedor, la válvula de control a otro, y así sucesivamente. Mark menciona que, a menos que la planta de procesos tenga experiencia en el diseño de sistemas de sobrecalentamiento, este enfoque es problemático debido a la complejidad de estos sistemas.
Dadas estas razones, la válvula de control y el desupercalentador deben dimensionarse y seleccionarse juntos, preferiblemente por el mismo proveedor.
Instalación Adecuada
Una vez que se recibe el equipo, es crítico que se instale de acuerdo con las especificaciones del fabricante, por ejemplo, la distancia del desupercalentador al sensor de temperatura.
El segundo aspecto crítico es verificar la distancia a la que se instala el sensor de temperatura aguas abajo del desupercalentador. Esta distancia es determinada por el fabricante, y la instalación debe realizarse a la dimensión especificada o mayor.
En tercer lugar, el desupercalentador mismo debe instalarse en la orientación correcta con respecto a la línea de vapor. No es raro ver desupercalentadores instalados al revés, o desplazados en un segmento del círculo de pernos en la brida de montaje.
Requisitos de Mantenimiento
En la mayoría de los casos, los problemas del desupercalentador son causados por los boquillas de pulverización. Los problemas causados por boquillas de pulverización mantenidas incorrectamente incluyen:
- Mal control de temperatura
- Caída de agua
- Fallo de la boquilla
- Golpes de ariete
- Agrietamiento, fallo y separación del revestimiento
- Cabezales o manifolds deformados
Una boquilla de pulverización dañada en operación (izquierda) y una boquilla de pulverización que funciona como se diseñó (derecha) demuestran las diferencias en los patrones de pulverización, que tienen un efecto significativo en la operación.
El mantenimiento adecuado requiere que las boquillas sean inspeccionadas y que el patrón de pulverización sea probado anualmente utilizando un equipo de prueba de boquillas de desupercalentador. Durante una inspección, se debe verificar la presencia de grietas, boquillas sueltas, boquillas rotas e incluso boquillas faltantes.
Las boquillas deben ser inspeccionadas y el patrón de pulverización probado anualmente utilizando un equipo de prueba de boquillas de desupercalentador. Un banco de pruebas de boquillas de desupercalentador con cámara integrada es una opción.
Tipos de Desupercalentadores
Aunque todos los desupercalentadores comparten muchas de las características operativas descritas, existen tres tipos básicos: tipo de inserción, tipo anillo y válvulas de acondicionamiento de vapor.
Un desupercalentador de tipo inserción tiene ya sea una válvula de control integral (extrema izquierda) o una válvula de control separada (izquierda). Un desupercalentador de tipo anillo (centro) se utiliza cuando se requieren grandes cantidades de flujo de agua de pulverización. Una válvula de acondicionamiento de vapor (derecha) se utiliza cuando se debe controlar la presión y la temperatura aguas abajo de la válvula.
Un modelo de inserción recibe su nombre porque se inserta en una tubería en lugar de montarse en línea como los otros dos tipos. Los desupercalentadores de tipo inserción se utilizan únicamente para el control de temperatura. Un desupercalentador de tipo anillo se utiliza cuando se requieren grandes cantidades de flujo de agua de pulverización.
Una válvula de acondicionamiento de vapor se utiliza cuando se debe controlar la presión y la temperatura aguas abajo de la válvula. Estas válvulas se utilizan comúnmente en estaciones de reducción de vapor de proceso, desvíos de turbinas y aplicaciones de vapor auxiliar.
Sin importar el tipo, se debe tener cuidado en el diseño y la operación.
Una especificación, instalación y mantenimiento adecuados de un desupercalentador asegurarán un rendimiento óptimo en el control de temperatura, una larga vida útil del desupercalentador, un funcionamiento correcto, una larga vida de los equipos aguas abajo y un mínimo de paradas inesperadas. Sin embargo, los desupercalentadores son dispositivos complejos y deben ser seleccionados con la ayuda del fabricante.
Fuente:
Traducido del artículo publicado por Mark Nymeyer el 30 de abril de 2019 en el portal de Emerson Exchange 364
