Cuando el condensado (agua condensada) a alta temperatura descargado de una trampa de vapor se libera al lado de baja presión, una parte de él vuelve a convertirse en vapor. Esto es el “vapor flash” (vapor de reevaporación), y si se descarga directamente a la atmósfera se desperdicia por completo el calor que contenía. El principio básico de la recuperación consiste en separar la fase líquida de la gaseosa en un tanque flash y reutilizar el vapor de baja presión generado en “aplicaciones que se satisfacen con baja presión”, como el precalentamiento del agua de alimentación o las líneas de baja presión. Si se cumplen los tres factores —caudal generado, demanda del lado de baja presión y contrapresión— existe margen para reducir el consumo de combustible. En este artículo se organizan el mecanismo por el que se genera el vapor flash y los puntos de decisión a considerar al estudiar su recuperación.
Puntos clave de este artículo
- El vapor flash es el vapor que se reevapora cuando el condensado a alta presión se libera al lado de baja presión; si se descarga, se convierte en una pérdida de calor.
- El principio básico de la recuperación es la separación gas-líquido en un tanque flash y su reutilización como vapor de baja presión.
- El centro de la decisión de implantación es si se cumplen “el caudal generado, la demanda del lado de baja presión y la contrapresión”.
Qué es el vapor flash y por qué puede recuperarse
Mecanismo por el que se produce la reevaporación
Cuando el vapor cede calor en un equipo, se convierte en condensado (agua condensada) manteniendo su temperatura de saturación. Este condensado es todavía “agua caliente” con presión y temperatura elevadas. Al descargarse hacia el lado de baja presión a través de una trampa de vapor, tiende a bajar de golpe hasta la temperatura de saturación correspondiente a esa presión, y una parte del calor sensible sobrante (el calor que retiene como líquido) se transforma en calor latente, de modo que una parte del agua vuelve a convertirse en vapor. Esto es el vapor flash.
La proporción que se reevapora (tasa de flash) se determina principalmente por la diferencia entre “la presión antes de la descarga” y “la presión del destino de liberación”. Como orientación general, cuando se libera condensado a una presión relativamente alta hacia una presión cercana a la atmosférica, se considera que se reevapora entre un pequeño porcentaje y alrededor del diez y pico por ciento de la masa, pero el valor real varía según las condiciones de presión, por lo que se requiere una comprobación individual.
Por qué puede recuperarse y aprovecharse (reutilización como vapor de baja presión)
Aunque el vapor flash tiene una presión baja, posee el calor latente propio del vapor. Si se desecha es una pérdida, pero en aplicaciones que se satisfacen con baja presión —el precalentamiento del agua de alimentación o del agua de reposición de la caldera, la desgasificación, las líneas de calentamiento a baja presión, etc.— existe la posibilidad de utilizarlo directamente como fuente de calor. En fábricas que reducen la presión del vapor de caldera de alta presión para destinarlo a usos de baja presión, si se logra sustituir una parte de ese vapor por vapor flash cabe esperar un efecto de reducción de la carga del lado de suministro.
El mecanismo de recuperación y los puntos para decidir su implantación
Separación gas-líquido mediante tanque flash y aprovechamiento a baja presión
El equipo central de la recuperación es el tanque flash (recipiente flash). Al introducir en él el condensado del lado de alta presión y hacerlo descomprimir y expandir en su interior, se separan el vapor reevaporado y el agua restante (condensado de baja presión). El flujo básico consiste en enviar el vapor de baja presión extraído por la parte superior al cabezal de baja presión del lado de demanda, y el condensado que queda en la parte inferior a la línea de recuperación o al sistema de agua de alimentación. Es habitual una configuración que combina válvulas reductoras de presión y válvulas de seguridad para estabilizar la presión del lado de baja presión.
Condiciones que conviene verificar antes de la implantación (caudal generado, demanda de baja presión, contrapresión)
Si la recuperación resulta viable se determina por los tres puntos siguientes. En primer lugar, el caudal generado: cuanto mayores sean la cantidad de condensado del lado de alta presión y la diferencia de presión, mayor será el vapor flash obtenido. En segundo lugar, la demanda del lado de baja presión: como, aunque se recupere, sobrará si no hay dónde usarlo, se comprueba si coinciden la aplicación que consume vapor de baja presión y su momento de uso. En tercer lugar, el equilibrio de presión de todo el sistema de tuberías: si la presión de la línea de recuperación (contrapresión) sube demasiado, afecta a la capacidad de descarga de las trampas de vapor situadas aguas arriba.
Puntos de atención (contrapresión, excedente, medidas de seguridad)
El aumento de la contrapresión dificulta la descarga de condensado de la trampa y puede provocar que el condensado se acumule en el lado del equipo. Es importante fijar el ajuste de presión del sistema de recuperación teniendo en cuenta el margen admisible de aguas arriba. Además, cuando la demanda de baja presión fluctúa, conviene estudiar una vía para evacuar el vapor excedente y el ajuste de la válvula de seguridad. Como medida contra el golpe de ariete provocado por una entrada repentina de condensado, tampoco se puede prescindir de atender la pendiente de las tuberías y los puntos de drenaje. Como la solución óptima varía según las condiciones de las instalaciones existentes, recomendamos un estudio del sistema en su conjunto en lugar de una simple adición de equipos.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Cuánto vapor flash se genera?
A1. Se determina por la diferencia de presión entre el punto anterior a la descarga y el destino de liberación. Como orientación general se considera entre un pequeño porcentaje y alrededor del diez y pico por ciento, pero varía según las condiciones, por lo que es necesario un cálculo individual.
Q2. ¿El vapor recuperado puede usarse tal cual?
A2. Como su presión es baja, se centra en aplicaciones que se satisfacen con baja presión (precalentamiento, desgasificación, etc.). Se comprueba la compatibilidad con la presión requerida por la aplicación.
Q3. ¿Instalar un tanque flash siempre supone ahorro de energía?
A3. Cabe esperar un efecto cuando el caudal generado y la demanda de baja presión se corresponden. Como sobrará si no hay dónde usarlo, la comprobación de las condiciones es un requisito previo.
Q4. ¿Puede añadirse a posteriori a una línea de recuperación de condensado existente?
A4. Se estudia tras verificar la influencia sobre el equilibrio de presión y la contrapresión. Es importante evaluar el impacto sobre la capacidad de descarga de las trampas existentes.
Q5. ¿Qué ocurre si sube la contrapresión?
A5. Disminuye la capacidad de descarga de las trampas de vapor situadas aguas arriba y puede provocar la acumulación de condensado en el equipo. Es necesario determinar bien la presión de ajuste.
Q6. ¿Hay que tener cuidado en cuanto a la seguridad?
A6. Se estudian en el conjunto del sistema la vía de evacuación del vapor excedente, la válvula de seguridad y las medidas contra el golpe de ariete (pendiente de las tuberías, puntos de drenaje).
Resumen
La recuperación del vapor flash es una iniciativa para aprovechar como fuente de calor de baja presión el vapor de reevaporación que hasta ahora se descargaba. La clave está en si se cumplen los tres puntos —caudal generado, demanda del lado de baja presión y contrapresión— y es necesario decidir en función del equilibrio del sistema en su conjunto, y no solo de la adición de equipos.
“Conozco la cantidad de condensado de alta presión, pero quiero calcular cuánto vapor flash puede obtenerse”, “dudo de si el destino del vapor de baja presión recuperado es el adecuado”, “me preocupa el impacto sobre las trampas y la línea de recuperación de condensado existentes”… Si tiene inquietudes concretas como estas, no dude en recurrir a la consulta técnica y de selección de Yoshitake. Teniendo en cuenta las condiciones de sus instalaciones, organizaremos junto a usted el planteamiento del sistema de recuperación, incluyendo el tanque flash y las válvulas reductoras de presión y de seguridad.