El condensado (agua condensada) que se genera después de utilizar el vapor conserva todavía calor a alta temperatura (calor sensible). La recuperación de condensado consiste en no descargar directamente este condensado caliente, sino en devolverlo al agua de alimentación de la caldera, entre otros usos, para reutilizarlo. Al aumentar la temperatura del agua de alimentación se reduce el combustible necesario para el calentamiento y, al mismo tiempo, se aligera la carga del agua tratada y del tratamiento de aguas residuales. El punto central de la ventaja de la recuperación de condensado es poder convertir en ahorro de combustible el calor residual que antes se desechaba. Como la magnitud del efecto varía según la presión del vapor, el caudal de condensado y el método de recuperación, el punto de partida es conocer primero cuánta energía térmica se puede recuperar en el propio sistema de vapor.
Puntos clave de este artículo
- El condensado de vapor conserva calor sensible y, si se descarta tal cual, se desperdician a la vez el calor, el agua y la carga del tratamiento de aguas residuales.
- Al devolver el condensado al agua de alimentación de la caldera y elevar su temperatura, se reduce el combustible destinado al calentamiento. Según el método de recuperación, en algunos casos se puede aprovechar incluso el vapor de reevaporación (flash).
- Como el efecto varía según la presión, el caudal de condensado y las condiciones de la tubería, lo más seguro es estimar la energía térmica recuperable antes de decidir el método.
Cómo la recuperación de condensado convierte el calor residual en ahorro de energía
Cuando el vapor libera su calor y se condensa, se convierte en condensado a alta temperatura acorde con dicha temperatura. Cuanto mayor es la presión de saturación, mayor es también la temperatura del condensado, que sigue conteniendo gran cantidad de calor sensible. Si se desecha como si fuera agua fría, se renuncia tanto al calor que costó combustible calentar como al agua que recibió tratamiento.
Lo que se desecha es tanto “calor” como “agua”
Cuando la caldera descarga el condensado, debe volver a calentar desde temperatura ambiente el agua de reposición fría (agua de red, etc.) en la misma proporción, lo que consume combustible adicional. Si se devuelve el condensado a alta temperatura al agua de alimentación, la temperatura de esta aumenta y se reduce la cantidad de calor necesaria hasta convertirla en vapor. Al mismo tiempo, se aligeran la cantidad de agua de reposición, el tratamiento de agua y el tratamiento de aguas residuales. Por esta razón se dice que la recuperación de condensado es una medida que combina la “recuperación de calor residual” con el “ahorro de agua”.
La energía térmica aprovechable varía según el método de recuperación
Los métodos de recuperación se dividen a grandes rasgos en el sistema abierto, que devuelve el condensado a un tanque a presión atmosférica, y el sistema cerrado (presurizado), que lo devuelve manteniendo la presión. El sistema abierto tiene una configuración sencilla, pero el vapor de reevaporación (flash) que se genera al bajar la presión tiende a escapar a la atmósfera, por lo que suele perderse ese calor. El sistema cerrado permite recuperar el condensado manteniendo su presión y temperatura, y además surge la posibilidad de aprovechar el vapor flash en aplicaciones de baja presión, de modo que, si las condiciones son adecuadas, puede aumentar considerablemente la energía térmica recuperable. Cuál de los dos resulta más apropiado depende de condiciones como la distancia hasta el punto de recuperación, el desnivel, la contrapresión y el caudal de condensado.
Criterios de decisión y precauciones que conviene tener en cuenta antes de la implantación
La recuperación de condensado es una medida de gran efecto, pero si se limita a conectar las tuberías sin comprobar las condiciones de la instalación, puede que no se obtenga el efecto buscado o que se provoquen otros problemas. Antes de seleccionar el método, es importante ordenar varias condiciones.
Atención a las condiciones en las que el condensado “cuesta retornar”
En intercambiadores de calor y equipos similares que regulan la cantidad de calor mediante una válvula de control de temperatura, a baja carga la presión del vapor dentro del equipo puede descender y, al no poder vencer la contrapresión de la tubería de recuperación, el condensado deja de poder ser expulsado (situación denominada estancamiento o “stall”). Si el condensado se acumula dentro del equipo, el control de temperatura puede volverse inestable y convertirse en causa de golpe de ariete o de corrosión. En estas condiciones resulta eficaz una configuración que, además de la trampa de vapor, combine una bomba mecánica (trampa de bombeo) para enviar el condensado con seguridad hasta el punto de recuperación.
Lo que conviene tener presente aquí es que, aunque la bomba mecánica puede impulsar el condensado sin utilizar un motor eléctrico, esto no significa que no requiera ninguna energía. Para su funcionamiento utiliza vapor o aire comprimido como fuerza motriz (fuente de accionamiento). Si bien es fácil de instalar incluso en lugares donde no se puede llevar alimentación eléctrica, consume el fluido de accionamiento, por lo que en la práctica es aconsejable evaluar el efecto de recuperación incluyendo también ese consumo.
Ante todo, estimar la “energía térmica recuperable”
El efecto de la recuperación se determina por la temperatura y el caudal del condensado, la tasa de recuperación y el precio unitario del combustible, y varía según la instalación. En lugar de decidir el método solo por las expectativas, el punto de partida es conocer con cifras cuánto calor y cuánta agua se pueden recuperar realmente. Incluso en los criterios de juicio dirigidos a las empresas conforme a la Ley de Ahorro Energético (Ley sobre la Racionalización del Uso de la Energía) de Japón, la recuperación y el aprovechamiento del calor residual figuran como una de las medidas básicas de ahorro de energía en las fábricas. Estimar de antemano la cantidad de recuperación y el importe de reducción de costes en el propio sistema de vapor facilita la decisión de inversión y el establecimiento de prioridades.
Cabe señalar que, en los circuitos donde exista riesgo de que el condensado se contamine con productos o sustancias químicas, es posible que no se pueda devolver directamente a la caldera. Se recomienda comprobar circuito por circuito si la recuperación es viable.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Qué es la recuperación de condensado?
A1. Es la práctica de no descargar el condensado a alta temperatura (agua condensada) que se genera tras utilizar el vapor, sino devolverlo al agua de alimentación de la caldera, entre otros usos, para reutilizar el calor y el agua. Permite reducir a la vez el consumo de combustible para el calentamiento y el de agua.
Q2. ¿Cuánto ahorro de energía supone?
A2. El efecto varía según la temperatura y el caudal del condensado, la tasa de recuperación y el precio unitario del combustible, por lo que no puede afirmarse de forma general. Para conocer una referencia, lo más seguro es estimar la energía térmica recuperable y el importe de reducción de costes en el propio sistema de vapor.
Q3. ¿Cuál es mejor, el sistema abierto o el cerrado?
A3. En general, el sistema cerrado (presurizado) permite recuperar más energía térmica, pero su idoneidad varía según condiciones como la distancia hasta el punto de recuperación, el desnivel y la contrapresión. La selección se realiza tras ordenar dichas condiciones.
Q4. ¿La trampa de bombeo no necesita fuerza motriz?
A4. No utiliza motor eléctrico, pero para su funcionamiento emplea vapor o aire comprimido como fuerza motriz. Si bien es fácil de instalar incluso en lugares sin alimentación eléctrica, consume el fluido de accionamiento.
Q5. ¿Qué es el estancamiento (stall)? ¿Tiene relación con la recuperación?
A5. Es el estado en el que, a baja carga u otras situaciones, la presión dentro del equipo no puede vencer la contrapresión de la tubería de recuperación y el condensado deja de poder ser expulsado. Como su acumulación puede alterar el control de temperatura y ser causa de corrosión, se contrarresta con una configuración de recuperación que combine una bomba.
Q6. ¿Con qué información se puede realizar el estudio?
A6. Sirven de referencia la presión del vapor, el caudal de condensado, la distancia, el desnivel y la contrapresión hasta el punto de recuperación, así como el tipo y el precio unitario del combustible. La existencia o no de contaminación también influye en la decisión sobre la viabilidad de la recuperación.
Resumen
La recuperación de condensado es una medida de ahorro de energía que devuelve al agua de alimentación de la caldera el calor sensible del condensado que antes se desechaba, reduce el combustible y, al mismo tiempo, contribuye al ahorro de agua y a aligerar el tratamiento de aguas residuales. El efecto varía según la presión, el caudal de condensado, el método de recuperación y las condiciones de la tubería, y es necesario planificar la configuración incluyendo medidas frente a condiciones en las que el condensado cuesta retornar, como el estancamiento a baja carga. La forma más segura de avanzar es estimar primero la energía térmica recuperable y determinar el método que mejor se adapte a la propia empresa.
Si tiene alguna inquietud del tipo “quiero estimar cuánto bajaría el coste de combustible con la recuperación”, “no puedo determinar si se está produciendo estancamiento”, “quiero cambiar de las trampas existentes a una recuperación cerrada” o “no estoy seguro de si la contrapresión y el diámetro de la tubería de recuperación son adecuados”, le invitamos a utilizar el servicio de consulta técnica y de selección de Yoshitake. Conoceremos las condiciones de la presión del vapor, el caudal de condensado y el punto de recuperación, y le propondremos el método de recuperación y la forma de elegir los equipos que se adapten a su instalación.