Costes financieros de los fallos en trampas de vapor en plantas industriales

Los fallos en trampas de vapor causan grandes impactos financieros en las plantas industriales, debido a que pueden tardar meses para lograr una reparación después de las pérdidas y muchas veces superan con creces la energía perdida en otros sistemas vitales de la industria. Es difícil colocar un número específico de tal impacto, sin embargo, es fácil encontrar ejemplos que reflejen dichas pérdidas.

Desde rupturas de líneas de vapor hasta daños por cortes no planificados para reparar equipos. Por ejemplo, una gran empresa farmacéutica experimentó pérdidas por golpe de ariete severo, debido a cuatro trampas de vapor tapadas. El daño resultó en un cierre del sitio de 6 horas y $250.000 por reparaciones de fallos en trampas de vapor.

Si bien es imposible predecir la falla que puede ocurrir cuando el agua no se elimina del sistema de vapor, también es cierto que no es difícil calcular el impacto financiero por fallos en una trampa de vapor abierta. Se puede deducir, que es igual que hacer una simplificación y suposición conservadora de aplicar el coste en una trampa de vapor abierta fallada a un vapor frío fallado en la trampa.

Al aplicar la ecuación de Napier, podemos calcular el flujo de vapor que pasa por la trampa de vapor y así estimar las pérdidas que existen por fallos en trampas de vapor, esto es medible a través del orificio interno que tiene la trampa. Dicha ecuación se expresa de la siguiente forma.

Donde:

W = Pérdida de vapor en lbm hr

24.24 = Constante

Pabs = Presión de vapor en psia

D = Diámetro del orificio interno

Si tomamos el ejemplo de una trampa de vapor que opera en un sistema de vapor de 250 psi con un orificio interno de 3/16 pulgadas, podemos entonces calcular la pérdida de vapor a través de una trampa de soplado, aplicando la fórmula:

Asimismo, si se quiere encontrar el impacto financiero de una trampa de soplado podemos aplicar el coste de vapor para una unidad de proceso, sabiendo que un coste típico de vapor es de $ 10 / 1.000 lbm:

Cost ($/yr) = $(19,762) / año

Como se puede ver, el coste de esta trampa en particular es de casi $20K/año. Saber cómo analizar los costes de mantenimiento industrial en épocas de recesión puede ayudar a entender cuál es el impacto financiero que tienen los fallos en trampas de vapor.

El ejemplo anterior es útil por varias razones:

• En primer lugar, muestra cómo las pérdidas por fallos en trampas de vapor pueden ser conocidas y calculadas. Esta es una información valiosa a la hora de decidir dónde asignar valiosos recursos de mantenimiento.
• En segundo lugar, muestra si hay un impacto financiero típico por fallos en trampas de vapor y en cuál trampa, ya que todas las trampas de vapor no son iguales. La fórmula de Napier indica que el flujo a través de un orificio depende tanto de la presión del vapor como del tamaño de la trampa de vapor.

Aunque, cada planta está diseñada individualmente, es posible generalizar el número y tamaño de trampas de vapor en una instalación y si se quieren simplificar para conocer el impacto financiero de una trampa fallida entonces se puede dividir la distribución de dichas trampas.

Por lo general, el impacto de los fallos en trampas de vapor en plantas de procesos no suelen ser como en el visto en el ejemplo; sin embargo, hay una cantidad significativa de trampas con un gran impacto financiero y se denominan trampas de vapor de “alto valor” y para identificarlas se necesita considerar varios factores.

Pero, antes se debe recordar que la pérdida de energía a través de los fallos en trampas de vapor es uno de los impactos más pequeños que tiene el sistema de trampa de vapor, por lo tanto, son consideradas trampas de vapor de alto valor aquellas que:

• Pueden proteger a los equipos importantes y vitales de la planta.
• Tienen un gran impacto en los procesos de la planta en caso de presentar fallos.
• Se encuentran en una línea de vapor más grande y de mayor presión.
• Tienen una alta tasa de fallos conocida.

Ejemplos de impactos financieros por fallos en trampas de vapor de alto vapor en plantas industriales

Las trampas de vapor se utilizan en una variedad de industrias y por ejemplo en una planta de molienda de maíz se realizó un análisis del sistema de trampas de vapor, en primera instancia se logró:

1. Identificar las trampas de vapor de alto valor.
2. Impacto en el balance final.
3. Impacto financiero del programa de monitoreo y mantenimiento en tiempo real.

La práctica actual en este sitio era hacer que un tercero realizara una auditoría manual cada seis meses. Es importante mencionar que no se analizaron todas las trampas durante la auditoría semestral, solo las que se creía que tenían el valor más alto. Los resultados fueron que estaban experimentando una tasa de fracaso anual de 18.6%.

Dados los índices de fallas y el tamaño de las trampas de vapor en la planta, se puede podemos calcular que el impacto financiero de esas fallas es de $405,392 por año. Además, fijándose en el alto valor que tienen las trampas del sistema, encontramos que las 112 trampas de vapor principales (el 39% del total auditado), fueron responsable de $ 342,578 de esas pérdidas (o el 84.5% de esas pérdidas) implementadas en un tiempo real.

El resultado final es que el sistema de monitoreo solo en esos 112 purgadores de vapor de alto valor les permitiría comenzar capturar esos ahorros inmediatamente y la inversión se pagaría por sí misma en cuestión de meses.

Los sistemas de vapor están diseñados con purgadores de vapor para eliminar la condensación de la tubería y proteger los equipos de la planta para luego dar paso al funcionamiento eficiente de los equipos y procesos de la planta, por lo que si se presentan fallos en trampas de vapor se ocasiona un impacto significativo.

El método tradicional para controlar esas trampas es contratar a un tercero que realice auditorías manuales en las que se mida el nivel y temperatura de la trampa de vapor con ultrasonidos, esto le permitirá determinar el estado de las trampas y tomar acciones correspondientes en su reparación.

Con la llegada de la tecnología de transmisores inalámbricos se puede monitorear continuamente la salud de las trampas de vapor de mayor valor, lo que ahora las hace rentables. Por lo tanto, para implementar un programa de seguimiento continuo es importante saber dónde está el mayor impacto dentro del proceso.

Y aquellos factores que decidan dónde está el impacto deben incluir tanto el tamaño como las tasas de falla de los purgadores de vapor, así como también ubicación en la planta y el importante equipo de planta que se quiere proteger.

Para conocer las ecuaciones para cuantificar la calidad del vapor industrial en plantas de alimentación o saber cuánto puede ser el ahorro de energía en sistemas de vapor con el uso de ultrasonido, suscríbete al Newsletter de Tecnología para la Industria, un boletín con el contenido más completo sobre las nuevas tecnologías industriales, innovaciones en fabricación, equipos y tendencias en automatización.