Fluido Térmico vs. Vapor

En anteriores artículos informábamos sobre los diferentes fluidos transmisores de calor que pueden usarse en una instalación industrial. En este artículo queremos hacer una comparativa entre el uso del fluido térmico y el vapor, quizás los dos fluidos transmisores de calor más extendidos mundialmente.

Los requisitos para las instalaciones de vapor son más restrictivos que los de fluido térmico:

• Precisan de una sala de calderas exterior a las naves de fabricación con gruesos muros de protección y amplio espacio alrededor en el que no debe ejercerse ninguna actividad.
• Exigen una descalcificación del agua, con un coste de mantenimiento de sal, y existe el riesgo de introducir agua salada en la caldera cuando el descalcificador no actúa correctamente, con la consiguiente corrosión de las paredes del hogar y acortamiento del poder de transmisión de calor y de la misma vida de la caldera.
• Exigen un tratamiento del pH del agua en su interior para prevenir posibles corrosiones y oxidaciones de las partes en contacto con el agua.
• Se precisa efectuar un control de sales y otros sólidos indisolubles que quedan en el fondo de la caldera, ya que él va por al ser menos pesado, no los arrastra consigo y van concentrándose en el fondo de la cámara de agua, pudiendo llegar a situaciones verdaderamente críticas cuando estos sólidos totales sobre el ClNa supere los 3000 ppm, cosa muy fácil si no se establece y se cumple un adecuado programa de purgas.
• Normalmente, no funcionan nunca satisfactoriamente todos los purgadores existentes en una red de retorno de condensados, lo cual obliga a un mantenimiento muy intensivo de los mismos, con el consiguiente costo de mano de obra y materiales.
• Posibilidad de que existan "arrastres" de agua cuando la caldera contiene una excesiva parte de sólidos indisolubles por exceso de alcalinidad, o bien porque aún estando en buenas condiciones en estos aspectos, en momentos concretos del proceso de fabricación hay demandas punta que no puede cubrir la caldera. En estos casos el título del vapor es excesivamente húmedo y la transmisión de calor es tan deficiente que en ciertas industrias este fenómeno obliga a interrumpir el proceso de fabricación, y cuando menos, lo altera por las irregularidades de la temperatura del vapor, y por consiguiente, por la menor cantidad de calor latente contenido en el mismo. También puede originar graves problemas la formación de óxidos en el interior de la caldera, que luego se transmiten a las máquinas con los consiguientes problemas para el producto procesado con este vapor.
• Una caldera de vapor de tipo pirotubular está sometida a un riesgo de explosión, aunque sea remoto. No hace falta comentar las consecuencias de un accidente de este tipo.

Leer más!

Fluidos transmisores de calor (2)

HUMOS o GASES. Generalmente se usa esta fuente de calor cuando existe un excedente de energía en forma de humos / gases calientes.

En esos casos, es rentable invertir en un recuperador o economizador que ayude a reutilizar el calor que llevan esos humos. Su diseño se ajustará a la aplicación final a la que desee destinarse el calor residual aprovechado, incorporando en el economizador, serpentines, cámaras, etc., por los que el usuario haga pasar agua, aire o cualquier otro fluido que le interese calentar y que le sea útil en la planta.

Aplicaciones: Calentamiento de aire, por ejemplo, para precalentar el aire que usa un quemador industrial y que se traduce en un ahorro de combustible; calefacción o climatización, etc.

Calentamiento de agua, producción de vapor, etc.

Los sistemas de recuperación suelen dotarse de un by-pass o diverter, para interrumpir o desviar el flujo de los humos, de su paso por el economizador o recuperador.


ACEITE TÉRMICO. Hay dos tipos: mineral y sintético, encontrándose diferentes marcas y modelos en el mercado, para trabajar a diferentes rangos de temperaturas. Ya hemos hablado extensamente en el artículo sobre los Fluidos térmicos de calor.

La principal característica del aceite es que no cambia de estado al trabajar por encima de los 100ºC a presión absoluta, por lo que la presión del circuito que genera no es tan alta como la que generan otros fluidos.

Aconsejamos el uso del aceite térmico en procesos en los que se necesite calor indirecto y altas temperaturas de trabajo (de 150 a 300ºC).

Al final de la vida útil del aceite térmico, el usuario debe proceder a su reciclaje, pero de eso hablaremos en los próximos números. Leer más!

Fluidos transmisores de calor

Continuando con la temática desarrollada en nuestros últimos blogs del año 2009 y para iniciar con buen pie el 2010, hablaremos ahora de los fluidos transmisores de calor, siendo los más comunes:

• Agua
• Vapor
• Humos o gases de combustión
• Glicerina
• Sales fundidas
• Aceite térmico
  

AGUA y VAPOR. El agua utilizada en calderas de agua caliente y de vapor (para producir éste), necesita normalmente de un tratamiento previo de descalcificación, etc. para preservar la vida de la caldera en la que se usen, además de, en ocasiones, purgas continuas de lodos y espumas que el proceso genera, lo que deriva en pérdidas de energía. Por otra parte, suele estar a disposición de los usuarios con facilidad y en abundancia.

Características principales: El agua cambia de estado a 100ºC a presión atmosférica, por lo que si se desea trabajar con ella por encima de esa Tª, deberán aumentar la presión, obteniendo un producto resultante llamado Agua sobrecalentada.

Con el vapor sucede algo parecido, resultando la curva de saturación de vapor (como ejemplo 150ºC 5 bar a), obteniéndose vapor sobrecalentado.

El diseño de las calderas puede ser PIROTUBULAR o ACUATUBULAR, en función de si son los humos o el agua lo que circula por el interior de los tubos.

En nuestro próximo blog hablaremos del resto de fluidos caloportadores. Leer más!

Los fluidos transmisores de calor

En PIROBLOC como especialistas en el diseño y fabricación de calderas de fluido térmico y otros aparatos que usan ese tipo de fluido transmisor de calor, nos ha parecido interesante abordar en esta ocasión este tema y daros a conocer mayores datos sobre los mismos.

Tipos:

• Los fluidos sintéticos cumplen la mayoría funciones específicas. Algunos tienen problemas debido a la toxicidad, al alto punto de congelación o a la alta viscosidad a baja temperatura.
• Los aceites minerales cumplen con los requisitos descritos a continuación, con un rango de aplicación de temperaturas de -10º C a 300º C y un índice de viscosidad en el rango 0-100 cSt.

Los requerimientos básicos de cualquier fluido son los siguientes:

• Deben ser térmicamente estables a la temperatura de trabajo.
• Ha de tener un alto coeficiente de intercambio térmico.
• La presión de vapor a la temperatura de funcionamiento debe ser baja para que el sistema pueda trabajar a temperatura atmosférica.
• Debe tener una baja viscosidad para favorecer un régimen turbulento, y al mismo tiempo, la viscosidad a baja temperatura debe ser lo suficientemente baja como para favorecer el arranque en frío.
• No debe ser corrosivo ni tóxico.
• Debe ser seguro y fácil de utilizar.

En cuanto a la viscosidad, ésta se considera desde dos puntos de vista: aisladamente y su variación respecto a la temperatura.
Los aceites tienen ventajas respecto a otros fluidos gracias a su mejor relación viscosidad/temperatura, que se expresa en términos del Índice de Viscosidad. Se trata de una fórmula empírica calculada a partir de las viscosidades a 40º y a 100º C. Un alto valor significa un cambio pequeño de viscosidad en relación a la temperatura.

El punto de congelación de un fluido mide la temperatura a la que el aceite deja de fluir por simple gravedad, factor importante en relación al momento del arranque y sus propiedades a bajas temperaturas. Para reducir dicho punto, la mayoría de fluidos incorporan aditivos.

>La densidad es la masa por unidad de volumen. La densidad se marca en kg/l o en g/ml en relación a 15º C. La mayor parte de aceites tienen valores en torno a 0,85 - 0,9.

El calor específico mide la cantidad de calor absorbido por unidad de peso cuando su temperatura aumenta un grado centígrado. Los aceites tienen valores comprendidos entre 0,45 y 0,70 en el rango de temperatura de trabajo habitual.

El punto de inflamación es la temperatura a la que, con determinadas condiciones de ensayo, una llama aplicada a la superficie de un aceite provoca la ignición de los vapores pero no una combustión continuada. Es muy importante no confundir esta temperatura con la temperatura de autoignición o con la de combustión.

El punto de combustión es la temperatura a la cual, y una vez aproximada una llama o chispa, en presencia de aire comburente (oxígeno), la llama que se forma se mantiene al menos 5 segundos encendida. Los valores normales se sitúan alrededor de los 210º C.

El punto de autoignición es la temperatura mínima a la cual el fluido térmico se enciende por sí mismo, sin presencia de llama o chispa que inicie la combustión. Lógicamente se necesita presencia de aire comburente.

En consecuencia, la temperatura a considerar ante una eventual fuga de fluido térmico, es la temperatura de autoignición. La fuga sería precisa, ya que sin ella no hay oxígeno en el circuito y por lo tanto aunque se alcanzasen temperaturas de punto de autoignición en circuito cerrado, no sería posible una combustión.

Por todo ello, la probabilidad de un incendio en una instalación de fluido térmico PIROBLOC, es prácticamente nula. La bondad de dicha afirmación, viene refrendada por la legislación vigente en España, que considera a los fluidos térmicos como LIQUIDOS NO INFLAMABLES (Boletín Oficial del Estado número 120, 20/5/82).

En relación a nuestros circuitos de fluido térmico, al ser cerrados y no existir presencia de oxígeno en el mismo, es imposible una combustión o incendio, a no ser que haya fuga.

En el siguiente cuadro podemos observar las temperaturas características de los principales fluidos térmicos del mercado. Se puede observar que la temperatura máxima de servicio (indicada por el fabricante) y las temperaturas de inflamación y autoignición no guardan una relación directa.


Clicka encima de la imagen para agrandarla

En PIROBLOC comercializamos el PIROBLOC-A, un fluido con las siguientes características típicas:

• Densidad a 15 ºC: 0,880 kg/l
• Viscosidad a 40 ºC: 20 cSt
• Viscosidad a 100 ºC: 4,5 cSt
• Indice de viscosidad: 80/90
• Punto inflamación P.M.: 180 ºC
• Punto de congelación: -45 ºC
• Calor específico 50 ºC: 0,48
  

En nuestro próximo número, continuaremos con este tema y nos fijaremos especialmente en los aceites blancos (esos desconocidos para tantos usuarios). Leer más!