Cómo calcular la eficiencia del sistema de distribución de vapor

El propósito de un sistema de distribución de vapor es transmitir la energía de una caldera a donde se necesite. Un sistema de distribución de vapor perfecto transmite la energía sin pérdidas. Esto requeriría un aislamiento perfecto, trampas de vapor perfectas y sistemas de recuperación del condensado perfectos, sin necesidad de mantenimiento.

Un sistema de distribución real está construido por componentes que acaban deteriorándose, y ello requiere mantenimiento. Los sistemas reales tienen pérdidas por aislamiento menos perfecto, pérdidas en trampas de vapor vaporizado o condensado vertido. El mantenimiento es caro y a veces falta personal.

Es difícil encontrar el valor ideal porque el cálculo es complejo. Un modelo computerizado del sistema de distribución hará posible calcular la eficiencia del sistema.

Modelando el sistema de distribución de vapor

El condensado fluyendo a través de las trampas de vapor representa la energía que deja el sistema de distribución. El modelo puede calcular la cantidad de energía que deja combinando el flujo de condensado y la presión de vapor en las trampas. Clasificando las trampas de vapor en trampas de trabajo y goteo se separan las que usan energía de las que transportan energía. Los conceptos que debemos conocer para modelar el sistema de distribución de vapor son los siguientes:

Energía necesitada:

El condensado de las trampas de trabajo representan la energía para el que el sistema de vapor fue construido. La estimación del flujo de condensado es el primer paso para construir el modelo necesario. Combinando el flujo de condensado y la presión de vapor en las trampas de trabajo, el modelo puede calcular la energía proporcionada por un sistema perfecto.

Transporte de energía:

El condensado de las trampas de goteo originan un flujo de condensado del aislamiento de tuberías menos perfectas. Combinando el flujo de condensado y la presión de vapor en las trampas como indicamos anteriormente se proporciona el coste de transporte de energía del sistema. El modelo puede también calcular la pérdida de energía de un aislamiento de tuberías menos perfecto. Esta segunda medida de pérdida de energía proporciona calibración de esta porción del modelo.

Pérdida de condensado:

Cuando el condensado se pierde en el sistema debe ser reemplazado. Si no hay pérdidas, retornarán a la caldera todavía caliente. Si el condensado se pierde, todos sus componentes – agua, calor y agentes químicos – todos deben ser reemplazados.

Vapor de vaporización instantánea

El vapor se pierde del sistema de distribución en el vapor de vaporización instantánea y en pérdidas de vapor. El vapor de vaporización instantánea tiene lugar cuando la temperatura del condensado de la trampa de vapor está por encima del punto de vaporización. Sin un sistema de recuperación de vaporización instantánea en su lugar, este vapor se perderá.

Trampas de vapor

Las pérdidas en las trampas de vapor son una fuente principal de energía y pérdida de condenado en la mayoría de los sistemas de distribución. Cuando estas pérdidas están escondidas, muchas compañías no mantienen sus trampas de vapor. Las compañías que intentan mantenerlas lo hacen típicamente con un ensayo de reemplazamiento anual, puesto que las trampas pueden estar perdiendo durante seis meses antes de ser localizadas. Actualmente no suelen emplearse métodos más sofisticados. El modelo incluirá varios métodos de mantenimiento de la trampa de vapor con sus costes de piezas y laborales, así como el vapor perdido.

Sistema de recuperación del condensado

El vapor de las trampas con pérdidas rápidamente supera los sistemas de recuperación de vapor instantáneo y dejan el sistema de distribución. Sin embargo, no lo hace de forma constante. Los gases no condensables se mezclan con el vapor a través de los venteos y se mezclan con la condensación del condensado. Si el condensado más tarde se calientan para vaporizar las trampas de pérdidas, los gases se liberan y causan que la tubería de condensado se deterioren mucho más rápidamente de lo previsible. Asimismo, si el vapor alcanza las bombas de condensado necesitan un mantenimiento más frecuente y extenso.

Programa para modelar sistemas de vapor

Steam$$ es un programa que modela un sistema de distribución de vapor, calcula un valor para la eficiencia del sistema y permite calibrar el modelo. También calcula el coste ideal del sistema, divide los dos números, y da el porcentaje resultante. Esto representa exactamente el sistema de distribución de vapor.

Bibliografía: Frederic A. Hooper, Jr. and Ronald D. Gillette. How Efficient Is Your Steam Distribution System? Steam Conservation Systems.