Energy savings in steam systems with the use of ultrasonics

En este artículo se mostrarán algunas acciones que permiten el ahorro de energía en sistemas de vapor y las distintas formas de lograrlo.

El ahorro de energía en sistemas de vapor es uno de los temas que más interesa y preocupa a los responsables de plantas industriales y se encuentra entre las prioridades de prácticamente todo el sector industrial, dado a que existe entre los profesionales del sector un reconocimiento de la importancia de optimizar el consumo de combustible que alimenta a la caldera, y esta optimización es posible lograrla implementando un programa de mantenimiento y pruebas en trampas de vapor.

A programa de ahorro de energía en sistemas de vapor se realiza con dos herramientas de gran utilidad: un instrumento de prueba ultrasónico y un termómetro de infrarrojos de mano, los cuales se pueden explorar en el uso del sistema de vapor que actualmente posee la planta o en otros posibles sistemas.

El ahorro de energía en sistemas de vapor con el uso de ultrasonido puede aplicarse en las válvulas de derivación, válvulas de control, válvulas de alivio o en válvulas de retención. Estos son los puntos donde normalmente y en la mayoría de las veces ocurren las pérdidas de energía en el sistema de vapor, por tanto, deben revisarse para detectar posibles fugas.

Es bien conocido, que las trampas de vapor o mejor conocidas como purgadores de vapor para eliminar condensado, son válvulas automáticas diseñadas para mantener un sistema de vapor funcionando de manera óptima mediante la purga del condensado y mantener la calidad del sistema de vapor industrial. Para poder recuperar y reutilizar el condensado primero hay que extraerlo del sistema de vapor.

La trampa de vapor es el enlace más importante en el circuito de condensado, ya que conecta con la zona de uso de vapor con el retorno de condensado reteniendo el vapor dentro del proceso para el máximo aprovechamiento del calor, mientras que elimina los gases no condensables y condensado en el momento adecuado.

Acciones que permiten el ahorro de energía en sistemas de vapor

1) Realizar pruebas ultrasónicas en las válvulas periódicamente para el paso del vapor.

Técnica que consiste en utilizar el instrumento que da una indicación audible y visual de las frecuencias ultrasónicas. Se utiliza como herramienta de diagnóstico en el análisis de funcionamiento de los purgadores, así como para detectar fugas en sistemas de vapor y aire comprimido.

Para ello es necesario, verificar el correcto cierre del asiento como lo haría con las trampas de vapor. Cuando las válvulas de control para sistemas de vapor no están protegidas por patas de goteo o piernas de condensado debidamente dimensionadas, existe una alta posibilidad de que se produzca un trefilado (efecto de un grabado que tiene lugar cuando el condensado en el vapor pasa a través de estrechas tolerancias a alta velocidad).

Cuando la pierna de condesado está dimensionada, se debe diseñar con el volumen suficiente para la parte designada en la remoción de suciedad, y de igual manera para la porción de respaldo entre ciclos en la parte superior de la pierna de condensados.

La pierna de condensado es importante especialmente durante la operación de arranque donde se puede experimentar olas de condensado formadas por el calentamiento de la tubería o por condensado liberado por la apertura de válvulas.

El tamaño de las piernas de condensados se debe seleccionar y conectar de manera cuidadosa para permitir una buena remoción de condensados. El dimensionado normalmente incluye al menos cuatro factores: diámetro, profundidad, de la parte para recolección de suciedad, y la toma para la trampa de vapor.

2) Utilizar la técnica de ultrasonido aerotransportado para buscar fugas externas, si las válvulas tienen diafragmas de goma.

Si las válvulas tienen diafragmas de goma se puede detectar la fuga tocando los lados corriente arriba, corriente abajo y el punto de cierre con el estetoscopio o módulo de contacto.

Se debe revisar en primera instancia si hay alguna fuga en la línea de aguas abajo. Luego escuchar la válvula de alivio y determinar si se ha producido una fuga a través del asiento. Buscar signos visuales de fugas, como condensación en la bandeja de goteo es una forma de identificar fugas.

Recomendaciones para lograr el ahorro de energía en sistemas de vapor con ultrasonido:

1. 1. Escanear con un módulo de escaneo aéreo (técnica de aerotransportado),  esta técnica consiste en recibir los ultrasonidos que se transmiten por el aire, emitidos por las fugas de presión o vacío y las descargas eléctricas en bridas, ya que en estos accesorios, por lo general, las pérdidas de energía comienzan como pequeñas fugas y luego escalan en fugas más grandes. Para realizar la prueba se debe tocar la válvula de retención con la punta del módulo del equipo.
   2. Tener en cuenta que cuando las válvulas de retención sueltas no se reparan, el riesgo de que se rompan se convierte en una amenaza. Las válvulas de retención sueltas, ya sean de tipo oscilante o de elevación, producen un clic distintivo o ruido de traqueteo cuando están sueltas.
   3. Compruebe si el fabricante del escáner ultrasónico que vaya a utilizar ofrece una selección de módulos para detectar las fugas del empaque en el eje de las turbinas de vapor, ya que pueden ser especialmente molestas y difíciles de detectar, y en estos casos hay módulos especializados para detectar este tipo de fugas.
   4. Los solenoides pueden dañarse o fallar debido al desgaste normal, por lo que, se recomienda utilizar el módulo de exploración aerotransportada para ver si existe alguna junta o fugas en la junta.
   5. Utilizar un módulo de estetoscopio, que consiste en una sonda estetoscópica para escuchar los sonidos ultrasónicos generados internamente en los purgadores, maquinaria, válvulas, tuberías, etc. Y determinar si los solenoides están abiertos cuando deberían estar cerrados ya que a menudo sucede que se pueden encontrar obstruidos o atascados por suciedades.
   6. Utilizar la técnica del módulo aerotransportado acompañado con el módulo de larga distancia, el cual permite el incremento de la distancia de detección con respecto a la distancia con el modulo escáner; para escanear el exterior de la caldera en una forma de buscar pequeñas fugas, ya que en las carcasas de la caldera suelen formarse grietas muy finas debido a la fatiga.

El monitoreo con ultrasonido es una herramienta útil para el sector industrial, ya que no sólo es una forma de evaluar la calidad del sistema de vapor industrial sino también lograr el ahorro de energía en sistemas de vapor y detectar fugas y daños en bombas, sellos, juntas y calderas.

Una recomendación que no se debe pasar por alto es tener en cuenta que los goteos y los charcos de agua en el suelo generalmente se deben a puntos de fuga en el sistema de retorno de vapor o condensado.

Si deseas conocer más del ahorro de energía en sistemas de vapor y cómo realizar una predicción de fallos en bombas centrífugas con sistemas de monitoreo inalámbrico te invito a suscribirte al Technology for Industry Newsletter.