Cuándo usar calderas de vapor eléctricas

Una alternativa para hacer frente al encarecimiento de los combustibles es el uso de calderas de vapor eléctricas que pueden ayudar a mantener la rentabilidad. También pueden servir de reserva en caso de que se produzca una parada imprevista de la caldera principal de la planta. A continuación veremos situaciones típicas en las que una caldera eléctrica puede resultar económica y cómo determinar el tamaño de la caldera.

Conceptos claves de las calderas de vapor eléctricas

Las calderas de vapor eléctricas pueden satisfacer las necesidades del proceso cuando las grandes calderas centrales están paradas ya que cuando estas paradas son demasiado elevadas, el funcionamiento de las calderas eléctricas resulta económico. Las calderas eléctricas pueden suministrar vapor en media hora.

Los productores de combustibles fósiles están volviendo a poner la lupa sobre los operadores industriales y comerciales de grandes calderas de vapor alimentadas con combustibles fósiles. Debido a que los operadores de calderas no tienen poder sobre los costes energéticos, es importante encontrar fórmulas para controlar el consumo, sin reducir las operaciones ni comprometer la productividad de los procesos que utilizan vapor.

A medida que las temperaturas suben, la reducción de la demanda de calefacción permite disminuir el consumo de las grandes calderas centrales. Normalmente, incluso con la máxima relación de reducción, una caldera produce más vapor del que necesitan los procesos, y este exceso se ventila a la atmósfera. La energía desperdiciada representa un importante coste de combustible en la entrada.

El coste de electricidad de las calderas de vapor eléctricas

Aunque las empresas eléctricas son algunas de las mayores operadoras de calderas de vapor alimentadas con combustibles fósiles, sufren menos el impacto del aumento de los precios del petróleo y el gas ya que hacen uso del carbón. Aquellas que utilizan petróleo y gas tienen más influencia con los proveedores debido a su tamaño y volumen de uso. Probablemente, la mayoría de los operadores de calderas industriales y comerciales pagan una prima por la energía eléctrica en comparación con el petróleo y el gas para cantidades equivalentes de potencia. Una comparación de costes totales pone de manifiesto las ventajas de utilizar calderas de vapor eléctricas para generar vapor de proceso cuando se reducen las necesidades globales de vapor de la planta.

Aplicaciones de las calderas de vapor eléctricas

Existen calderas de vapor eléctricas para producir vapor de baja y alta presión aunque algunos fabricantes construyen calderas eléctricas más grandes para requisitos específicos de instalación. Las calderas eléctricas son adecuadas para una amplia gama de procesos, incluidos los utilizados en la fabricación de productos químicos, pinturas, papel, textiles, productos petrolíferos, productos farmacéuticos, plásticos y caucho. También son muy útiles en el procesamiento de alimentos y bebidas y muchas otras instalaciones en las que se requiere calor, humidificación y esterilización.

Las aplicaciones específicas incluyen el suministro de vapor para tanques de almacenamiento y recipientes encamisados, recipientes de reacción y destilación, rodillos térmicos para el recubrimiento de papel, calandrado, laminado, corrugado y estampado así como para platinas, matrices y moldes utilizados en el procesamiento de plásticos y elastómeros.

Aunque la caldera principal de la planta suele suministrar vapor y agua caliente para la calefacción de confort y la humidificación, existen casos en los que resulta rentable instalar una caldera eléctrica para la calefacción localizada en una ampliación de la planta. Del mismo modo, las calderas de vapor eléctricas son opciones ideales para las nuevas instalaciones de proceso en las que las grandes calderas de combustible fósil no son prácticas o necesarias. Con una caldera eléctrica de tamaño adecuado, no hay pérdidas de combustión in situ o emisiones de chimenea. En comparación con las calderas de petróleo, no hay que instalar tanques de almacenamiento de combustible, ni mantenerlos llenos, ni preocuparse por las fugas. Además, no es necesario el mantenimiento de los quemadores ni de las superficies del intercambiador de calor.

Las calderas de vapor eléctricas se suministran con todos los controles y accesorios solicitados y listas para funcionar. El personal de mantenimiento, con un mínimo de formación, puede manejar la mayoría de las calderas eléctricas. Se ponen en marcha rápidamente, suministrando vapor en media hora. Son unidades seguras, compactas y silenciosas que pueden instalarse cerca del lugar de consumo de vapor, lo que elimina la necesidad de largos recorridos de tuberías y las pérdidas de calor que pueden alcanzar el 10%. Las calderas de vapor eléctricas están bien aisladas, por lo que no añaden un calor significativo al entorno. Funcionan con las tensiones de distribución existentes y el único requisito adicional es el suministro de agua de alimentación.

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Por último, el mantenimiento de las calderas de vapor eléctricas es mínimo, más allá de las inspecciones rutinarias de los niveles de agua y las inspecciones mensuales del cableado. Como todas las calderas, sólo requieren medidas de control de incrustaciones y purgas periódicas para mantener su eficiencia. La sustitución de los elementos calefactores, cuando es necesaria, se realiza fácilmente a través de la puerta de la caldera.

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Dimensionamiento y selección de calderas de vapor eléctricas

Dado que las calderas de vapor eléctricas están prediseñadas y montadas, y que los requisitos de instalación son similares para la mayoría de las unidades, el dimensionamiento y la selección a partir de una lista de productos estándar suele ser un proceso sencillo. La mayoría de las aplicaciones de calefacción requieren determinar la potencia correcta de la caldera.

• Determinar la potencia (kW) necesaria para llevar la aplicación a la temperatura de funcionamiento en el tiempo deseado, incluyendo las tuberías.
• Determinar la potencia (kW) necesaria para mantener la temperatura de funcionamiento en el proceso y en las tuberías.
• Teniendo en cuenta el mayor resultado de los pasos anteriores, hay que determinar un factor de corrección para el agua de alimentación a alguna temperatura más alta. Multiplique las libras de vapor por hora requeridas del paso 3. por este factor de corrección.

La presión del vapor debe ser la más baja que dé el rendimiento necesario a una temperatura superior a la temperatura final deseada del producto o del proceso. Para determinar si el aumento de la temperatura del producto o del proceso es suficiente, hay que determinar si hay suficiente superficie de transferencia de calor en el intercambiador para satisfacer la fórmula:

El cambio de temperatura puede aumentarse, si es necesario, siempre que no se sobrepase la presión nominal máxima de la caldera ni la temperatura superficial máxima admisible de la superficie de transferencia de calor en contacto con el producto.

Basándose en este cálculo, se debe seleccionar una caldera eléctrica de vapor que dependiendo del fabricante, podría estar equipada con una serie de opciones de rendimiento adicionales, entre las que se incluyen la purga automática, los separadores de purga cuando el vapor y el agua caliente no pueden descargarse directamente en un desagüe, los controles electrónicos del nivel de agua y los controles electrónicos para las instalaciones de presión modulada.