Cuando se necesitan altas temperaturas en un proceso industrial, dos opciones comunes son los sistemas de vapor y aceite térmico. A medida que el vapor se condensa, transfiere una gran cantidad de calor; El aceite térmico, por otro lado, puede alcanzar altas temperaturas con una presión del sistema relativamente baja. Se debe tomar la decisión correcta en función de la temperatura objetivo, el control del proceso, la distancia de las instalaciones, la seguridad, el mantenimiento y el costo total de propiedad.
Ningún sistema es superior en todas las aplicaciones. El vapor y el aceite térmico también se pueden utilizar juntos para diferentes procesos en la misma fábrica.
Características operativas del calentamiento por vapor
El agua se evapora a presión en la caldera de vapor. A medida que el vapor se condensa en el punto de uso, transfiere su calor latente. Dado que la temperatura del vapor saturado depende de la presión, se puede lograr una temperatura de proceso estable mediante el control de la presión.
Vapor; Es común en alimentos, textiles, papel, química, esterilización y muchos procesos de calentamiento debido a la rápida transferencia de calor, el transporte de energía a larga distancia y el uso directo. Sistema; Requiere preparación de agua, retorno de condensado, purga y control periódico.
Características operativas de la calefacción de gasóleo
En la caldera de gasóleo, el fluido térmico es circulado por una bomba en circuito cerrado. El aceite se calienta en la caldera, cede su energía al proceso y vuelve a calentarse.
El sistema de aceite térmico puede proporcionar alta temperatura a una presión más baja en comparación con el sistema de agua-vapor. Esta característica; Puede crear una ventaja en reactores químicos, secadores, prensas, asfalto-betún, paneles de madera, textiles y hornos industriales.
Comparación básica
| Criterios | Sistema de vapor | Sistema de aceite térmico |
|---|---|---|
| Transferencia de calor | Alta con calor latente de condensación | Con calor sensible; dependiendo del flujo de aceite y la diferencia de temperatura |
| Control de temperatura | Relacionado con la presión, puede ser estable | La temperatura de entrada y salida se puede controlar con precisión |
| Presión a alta temperatura | La presión aumenta a medida que aumenta la temperatura | Es posible alcanzar altas temperaturas a una presión relativamente baja |
| Bombeo | El vapor avanza con presión; el condensado se bombea de regreso | El aceite se bombea continuamente |
| Preparación de fluidos | El acondicionamiento del agua y el desaireador son importantes | La selección del aceite, el llenado y el análisis de la condición son importantes |
| Puntos de pérdida | Fugas, purgas, vapor flash, condensado | Electricidad de la bomba, pérdida de superficie, degradación del aceite |
| Riesgo para la seguridad | Recipiente a presión, vapor caliente y golpe de ariete | Aceite inflamable, fugas, temperatura excesiva y flujo bajo |
| Uso de proceso directo | Posible con la calidad adecuada | Generalmente calentamiento indirecto |
Selección en términos de temperatura y presión
A medida que aumenta la temperatura del proceso, aumenta la presión requerida para el vapor saturado. Presión alta; afecta la clase de presión de la caldera, tuberías, válvulas y equipos de control. El aceite térmico puede soportar altas temperaturas con una presión de circuito más baja; Sin embargo, no se debe exceder la temperatura de la película y el límite máximo de funcionamiento del aceite.
No basta con mirar la temperatura objetivo del producto. Se debe calcular la temperatura de aproximación en la superficie de transferencia de calor, la temperatura de la película de aceite, la pérdida de presión de vapor y la carga del proceso.
Eficiencia energética y coste operativo
El vapor puede proporcionar un alto flujo de calor en el intercambiador compacto gracias a la condensación. El agua y el calor se pueden reutilizar si se recupera el condensado. Por otro lado, las purgas, las fugas y las pérdidas de vapor flash deben gestionarse bien.
El aceite térmico opera en un circuito cerrado y no requiere purga. Sin embargo, las bombas de circulación consumen electricidad constantemente; A medida que el aceite envejece, la viscosidad y la transferencia de calor pueden cambiar. La alta temperatura de la superficie acelera la descomposición térmica.
La comparación debe hacerse sobre el coste total anual del calor útil:
- Combustible y electricidad,
- Agua, productos químicos y aguas residuales,
- Renovación/filtración de aceite térmico,
- Mantenimiento e inspección,
- Pérdidas de aislamiento y distribución,
- Tiempo de inactividad no planificado y redundancia.
Control de procesos
En el lado del vapor, la selección de la válvula de control de presión, la trampa y el intercambiador de calor determina la temperatura del proceso. La falla en la descarga de condensado del intercambiador con carga baja puede causar inestabilidad de temperatura.
En aceite térmico se utilizan válvula de tres vías, caudal de bomba y modulación de caldera. La inercia térmica del sistema puede ser elevada; Los procesos que requieren un enfriamiento rápido requieren una evaluación separada.
Diferencias de seguridad
La alta presión, el bajo nivel de agua, la válvula de seguridad y el golpe de ariete en el sistema de vapor son los principales riesgos. Cortar el flujo de aceite térmico, que el aceite alcance una temperatura de película excesiva, oxidación, errores en el tanque de expansión y fugas de aceite a la superficie caliente suponen riesgo de incendio.
No se puede decir que “el aceite térmico es completamente seguro porque está a baja presión” o “el vapor está libre de riesgos porque utiliza agua”. Ambos sistemas deben operarse con un diseño, automatización, capacitación y mantenimiento adecuados.
¿En qué situación destaca el vapor?
- Si el proceso utiliza vapor directamente,
- Si se requiere una transferencia de calor rápida y alta por condensación,
- Si más de un usuario remoto se alimentará desde el mismo centro de energía,
- Si se requiere esterilización, humidificación o reacción con vapor,
- Si el condensado se puede recuperar eficazmente.
¿En qué situación destaca el aceite térmico?
- Si se desea una temperatura alta con una presión baja del sistema,
- Si se requiere una temperatura superficial precisa y homogénea,
- Si el proceso no entra en contacto directo con el fluido,
- Si se desea un circuito cerrado sin purga,
- Si se puede instalar una bomba adecuada, se puede instalar una infraestructura de expansión y seguridad contra incendios.
Datos del proceso necesarios para la decisión
Las temperaturas objetivo de entrada y salida, la potencia térmica, el tiempo de funcionamiento diario, la tasa de cambio de carga, la distancia de distribución, el combustible disponible, la calidad del agua, la infraestructura eléctrica, la posibilidad de mantenimiento y los requisitos de seguridad deben evaluarse juntos.
Hisarmak se ocupa de sistemas de vapor y aceite térmico de acuerdo con la necesidad del proceso antes del nombre del producto. Los submodelos se pueden examinar en las páginas calderas de vapor y calderas de gasóleo.
Preguntas frecuentes
¿Es más económico el sistema de aceite térmico que el vapor?
No siempre. Se debe calcular el costo anual que incluye temperatura, carga, electricidad de la bomba, recuperación de condensado, vida útil del aceite y mantenimiento.
¿No hay presión en el sistema de aceite térmico?
Hay presión de bomba, carga estática y expansión térmica. El hecho de que se puedan alcanzar altas temperaturas con una presión más baja en comparación con el vapor no significa que el sistema esté sin presión.
¿El sistema de vapor no puede alcanzar altas temperaturas?
Puede salir; En el vapor saturado, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión. También se puede utilizar vapor sobrecalentado o diferentes diseños de caldera.
¿Se pueden utilizar dos sistemas en la misma instalación?
Sí. Si la temperatura y los patrones de uso de los procesos son diferentes, una instalación híbrida puede aumentar la eficiencia total.
