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Generación de vapor para la producción óptima de energía industrial

Isaías Vitela, Power & Energy Industry Manager de Endress+Hauser México, nos presenta un análisis sobre la importancia del vapor como medio para mejorar y aumentar la eficiencia y productividad.

Hoy en día, la mayoría de las plantas industriales de todos los sectores utilizan el vapor como uno de los principales generadores de energía. La generación, transporte y distribución de este medio requiere una cantidad considerable de costos y energía, por lo que el objetivo de cada operador de planta debe ser el ejecutar y controlar estos procesos tan eficientemente como sea posible.
Algunos de los insumos más importantes de las compañías industriales son los combustibles y la mayoría de ellos se utilizan en calderas para generar vapor. Calculando qué porcentaje de los insumos es el combustible y qué porcentaje de él va hacia la caldera probablemente nos entregue un valor elevado de la inversión final.

Ventajas

  • El soporte de los expertos de Endress+Hauser y un portafolio completo de productos afirman la promesa de nuestra compañía por entregar un valor agregado a sus clientes. En vez de necesitar varios actores para lograr una completa base instalada, con Endress+Hauser solo necesita un proveedor para lograr todos sus objetivos.

  • Nuestra expertise se presenta en dos variantes: por un lado, nuestros consultores asesoran al cliente hablando su mismo idioma y generando soluciones personalizadas según sus requerimientos. Por otro lado, tomando la información del mercado, Endress+Hauser ha diseñado instrumentos específicamente para cada aplicación.

  • Por ejemplo, nuestro medidor de nivel Levelflex con compensación de fase gaseosa, y el Vortex Prowirl F200, que detecta la fase seca o fracción húmeda del vapor, fueron específicamente diseñados para el monitoreo del vapor.

  • Nuestro factor humano conoce el proceso, ofrece el producto adecuado para cada aplicación, y el servicio personalizado para cada necesidad del cliente, como los contratos de mantención, únicos en su tipo por el grado de experiencia de nuestros expertos y donde se despliega en su máxima expresión nuestro valor agregado.

El costo de la producción de vapor se relaciona con un mercado altamente competitivo donde la mejora y el aumento de la productividad y eficiencia pueden marcar la diferencia. Dependiendo de la calidad de vapor que el cliente necesite para su industria, esta determinará el costo de la generación del mismo.

No es lo mismo producir vapor para una refinería de petróleo o una planta minera, donde la calidad de la pureza del vapor no tiene prácticamente ningún impacto, en contraste con el vapor que se usará, por ejemplo, para la cocción de alimentos; o en la industria farmacéutica, donde debe evitarse la presencia de microorganismos en los medicamentos; o la electrónica, donde también debe evitarse cualquier presencia de agentes externos que afecten la calidad del producto final (por ejemplo, en circuitos impresos).

Mayor rendimiento a menor costo

Hay mucho interés por parte de las industrias en reducir su facturación de energía, y aunque el vapor no es el único generador, es uno de los más importantes para contribuir a esta reducción de cuentas (siendo 5 los medios utilizados para la generación de energía, los conocidos por las siglas AGAVE: agua, gas, aire, vapor y energía eléctrica).

Podemos mencionar varios factores que se relacionan con la producción de vapor:

  1. Eficiencia: Si la caldera está quemando combustible de forma poco óptima o se pierde calor en el sistema, el resultado es una producción excesiva de residuos y una infracción potencial de los estándares de emisión. Así, la eficiencia de la caldera sigue siendo una gran prioridad. Dado el elevado costo que representa la generación de vapor industrial por los precios cada vez mayores de los combustibles, solo a través de un monitoreo de energía focalizado y el control correcto del estado de la caldera puede determinarse objetivamente la eficiencia de la planta y el consumo de energía, e iniciarse las medidas de ahorro.

Para calentar o generar energía en turbinas, para la esterilización o fines de limpieza, el vapor se utiliza a gran escala en muchos sectores. No es sorprendente, por lo tanto, que el 40% de los combustibles fósiles utilizados en la industria se utilicen para la generación de vapor en calderas. El uso sensato de combustibles tales como el crudo o gas natural es solamente uno de los objetivos en el monitoreo de energía.

En estos días, el manejo de vapor cubre mucho más que solo revisar los niveles de agua, conductividad, valor de pH, temperatura y presión en la caldera. Los sistemas de vapor ofrecen numerosas opciones para ahorrar, reutilizar y recuperar energía, ya sea en la generación, distribución, facturación precisa o en la eficiencia de la caldera.

  1. Seguridad: si nuestra caldera no es medida de manera correcta, podríamos incluso ocasionar una explosión en la planta, afectando no solo nuestra producción sino lo más importante, a nuestra gente. Hace poco ocurrió esto en México en una planta aceitera, en la cual su caldera explotó y cayó a 150 metros del lugar, en una calle donde habitualmente transita gente.

Esto es solo un caso de los cientos que han ocurrido a clientes que han desatendido sus calderas, y demuestra que la producción de vapor no es un juego y que debe siempre aplicarse un mantenimiento predictivo y no reactivo a las calderas, junto a la instalación de instrumentación segura y confiable que permita y garantice una operación correcta.

Por ejemplo, si el medidor de nivel de la caldera no es confiable, este puede estar comunicándonos erróneamente que el nivel de la misma está correcto, y si este realmente está bajo, la temperatura de los gases de combustión (sean gas natural, diésel, o cualquier combustible sólido, líquido o gaseoso), que es normalmente alta, fundirá las tuberías que no poseen líquido en ellas y causarán una explosión. Mientras más grande la caldera, mayor la posible explosión y riesgo.

  1. Calidad: como ya mencionamos, esta depende de la industria donde se genere el vapor. En sistemas de enfriamiento, tintorerías, papeleras, plantas petroquímicas o mineras, no se precisa una gran calidad de vapor, sino que es solo de uso industrial. Ahora bien, en otro plano se presenta el vapor filtrado, que es el utilizado por la industria de alimentos y bebidas, donde se requiere otro tipo de pureza; y el vapor limpio, que se utiliza en hospitales, plantas de cosméticos y otros procesos de alimentación.

Para citar un ejemplo, no es lo mismo el vapor utilizado en plantas cerveceras para calentar el mosto (que normalmente no tiene un contacto directo con el proceso si no es a través de un intercambiador de calor), frente al que utilizan algunas panificadoras, donde cuecen los alimentos con él y toma contacto con el producto, por lo que precisan un vapor limpio; o el necesario para la producción de electrónicos, farmacéuticos y biotecnológicos, al que se le denomina puro. Cuanto más puro el vapor, más costoso será porque se presentan procesos adicionales para lograr esa pureza, y mejores materiales para realizarlo (como el acero inoxidable).

  1. Disponibilidad: es un factor de máxima importancia, porque para elevar la temperatura en una reacción se requiere una alta disponibilidad de la caldera, y con ello la instrumentación requerida y adecuada para que esa caldera entregue el vapor que se requiere. Imaginemos una central de energía eléctrica donde por alguna razón se requiere una energía extra (época de lluvias y vientos que han amenazado la planta, por ejemplo). En ese momento exacto las plantas térmicas deben empezar a generar energía, porque de otra forma ocurrirán apagones masivos en una localidad.

Todos estos factores influyen finalmente también en la reputación que puede lograr una compañía con sus procesos. El vapor es uno de los factores que influirá en la eficiencia de una empresa, y el mal manejo del mismo puede incluso afectar la imagen corporativa de la misma. Una empresa puede tener fama y reputación por sus productos sabrosos y de calidad, pero si compromete la seguridad de sus empleados, del medioambiente o las comunidades, inmediatamente opacará su imagen y será pública su desatención a temas de tanta contingencia.

En términos de eficiencia, el principal mensaje para un cliente que se preocupa solo de los aspectos básicos de una caldera, pero no de medir la calidad de la energía, la calidad del vapor que está obteniendo o de la incrustación, es que los indicadores de productividad deben estar referenciados a lo que ellos están produciendo. Por ejemplo, calcule en una botella de cerveza cuántos mL centavos de lo que cuesta esa cerveza son referentes a la energía y al costo que significa el vapor.

El portafolio de Endress+Hauser asociado a la producción de vapor

  • Flujómetro Vortex Prowirl F200 con compensación de fase húmeda y gaseosa, y la integración de las mediciones de presión y temperatura dentro del mismo equipo. Es único y el más robusto del mercado. Descubra más sobre este revolucionario Vortex en el video sobre medición de la calidad de vapor con Prowirl 200.

  • En cuanto a la medición de nivel, la compensación de fase gaseosa que hacemos con Levelflex FMP54 también es única. Otros han tratado copiarlo, pero al ver las tablas que muestran la relación presión/temperatura que logra este equipo y la manera dinámica en que se procesa la compensación en todo momento, aún no ha podido ser igualada por equipos de la competencia. Conózcalo en el siguiente link:Levelflex FMP54

  • Paneles modulares SWAS: monitorean la calidad del agua y el vapor en muchas industrias y sus aplicaciones auxiliares, y equipados con controladores multiparamétricos Liquiline, permiten el uso de sensores precalibrados con tecnología Memosens, que minimizan notablemente el tiempo de trabajo que requiere su proceso. Los SWAS están diseñados con los mejores instrumentos para mantener la integridad y la seguridad del circuito de agua/vapor en todo momento y proteger la planta de corrosión e incrustaciones. Como resultado de ello, se logra el ahorro de mantenimiento, se minimizan las detenciones de planta y se prolonga la vida útil de la misma.

  • Isaías Vitela, Power & Energy Industry Manager de Endress+Hauser México ©Endress+Hauser

    Isaías Vitela, Power & Energy Industry Manager de Endress+Hauser México

  • Planta de generación de vapor Shutterstock
  • Flujómetro Vortex Prowirl F200 ©Endress+Hauser

    Flujómetro Vortex Prowirl F200

  • Medición por radar guiado / Time-of-Flight
Levelflex FMP54 ©Endress+Hauser

    Medición por radar guiado / Time-of-Flight Levelflex FMP54

  • Sistema de análisis de circuitos de agua/vapor (SWAS) ©Endress+Hauser

    Sistema de análisis de circuitos de agua/vapor (SWAS)

Contacto

Foto de: Endress+Hauser Chile Ltda.
Endress+Hauser Chile Ltda.
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