GENERACION DE VAPOR

GENERACION DE VAPOR

Recopilado de la revista PALMAS (Conferencia del Ing. Andres Echeverry)

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La generación del vapor es uno de los aspectos importantes para el buen desempeño de una planta extractora de aceite de palma, por cuanto si no hay una buena temperatura el proceso es ineficiente. La temperatura en este caso se logra mediante una adecuada generación de vapor.

Para convertir el agua en vapor saturado, es necesario llegar a una temperatura de 341.27°F y una presión de 105.3 p.s.i.

COMBUSION EN UNA CALDERA

La combustión se lleva a cabo por la acción del fuego sobre el combustible (fibra en caso de calderas para palma) en presencia del oxigeno (O2).

En el caso de las plantas de beneficio primario, implica una serie de problemas con respecto a una mala combustión, la cual puede ocasionar a:

HUMOS NEGROS

1. Ocasionados por una mala combustión, debido a deficiencias en la proporción del oxigeno presente en la combustión; para corregir esta anomalía:

• Revisar el correcto funcionamiento de los ventiladores de la caldera.

• Hacer limpieza a todos los pasos de gases (pirotubo y chimenea).

• Revisar la humedad de la fibra, 32% es recomendable; valores superiores ocasionan una combustión desastrosa.

• Controlar la dosificación de fibra, porque un exceso de la misma ocasiona mala combustión.

2 Ocasionados por bajas temperaturas, debido a los siguientes factores:

• Exceso de aire de combustión y poco combustible (fibra).

• Deficiente aislamiento térmico de la caldera.

3 Por exceso de partículas en los gases de la combustión, debido a:

• Humedad en la fibra.

• Manejo (operación) de la caldera.

4 Las tusas como combustible para calderas, presentan problemas de alta cantidad de cenizas y corrosividad de los humos (dióxido sulfúrico), por lo cual es conveniente no utilizarlas para este propósito.

La humedad de la fibra es la causante de que salgan cenizas por la chimenea, debido al retardo en su combustión.

Las capas de fibra en el hogar deben ser de máximo 30 Cm de espesor, dispuestas a todo lo largo y ancho de la parrilla.

La temperatura en la combustión debe estar por encima de los 200° C, para evitar la corrosión de la chimenea, con los gases de emisión.

Con ciclones en las chimeneas, de las calderas combinadas (piro – acuotubulares), se recogen el 97% de esas partículas antes que salgan a la atmósfera.

CALCULO DE LOS VENTILADORES

Para una caldera tipo combinada, podemos determinar la capacidad de los ventiladores de aire primario y secundario, de la siguiente forma:

Supongamos que vamos a generar 1.000.000 de BTU.

El poder calorífico de la fibra (Qf neto) es de 5200 BTU/Lb. (Para fibra de 35% de humedad, el poder calorífico es de 5980 BTU/Lb).

Da es la densidad del aire es de 0.072 Lb/pie3.

RAC es la relación aire – combustible teórica ( 4.5 a 1).

Cf es la cantidad de fibra requerida en Lb.

Ac es el aire teórico para la combustión.

Atr es el aire total requerido.

AP es la capacidad del ventilador de aire primario (pies cúbicos).

AS es la capacidad del ventilador de aire secundario (pies cúbicos).

Tenemos Cf = ( BTU / Qf neto) = (1.000.000/5200) = 192.3 Lb de fibra.

Ac = (RAC x Cf) = (4.5 x 192.3) = 865.35 Lb.

Art = (1.4 x Ac) = (1.4 x 865.35) = 1211.49 Lb.

Con estos datos podemos determinar la capacidad de los ventiladores de la caldera:

Aire primario Ap = (0.8 x Art) = (0.8 x 1211.49) = 969.2 Lb

AP = (Ap / Da) = (969.2 / 0.072) = 13461 pies cúbicos.

Aire secundario As = (0.2 x Art) = (0.2 x 1211.49) = 242.3 Lb

AS = (As / Da) = (242.3 / 0.072) = 3365 pies cúbicos.

Se aclara que los anteriores cálculos son como referencia, para tener una idea de los caudales requeridos por estos ventiladores.

BOMBAS DE AGUA

Generalmente se usan dos tipos de bombas para alimentación de agua a las calderas:

• Turbi.

Tiene por ventaja su bajo costo y disponibilidad de modelos.

Sus desventajas están en su moderada eficiencia, no es reparable en sitio (por las tolerancias pierden efiencia).

• Centrifugas multietapas.

Tienen por ventaja una mayor eficiencia, mejor operación en control modulado y fácil mantenimiento.

Selección de la capacidad

El caudal de la bomba de alimentación de agua a la caldera, se selecciona entre 0.09 a 0.12 GPM x BHP (Caldera) a una presión igual a la de la caldera (ejemplo, si la caldera genera vapor a 150 p.s.i., entonces la bomba debe mantener una presión de 150 p.s.i.).

No sobredimensionar la capacidad de la bomba, porque en el largo plazo se presentarán daños en la caldera.

Tener en cuenta que temperaturas mayores a 80°C en el agua de alimentación a las calderas, causan problemas de cavitación en las bombas (no bombean) y por consiguiente su pronto deterioro y riesgos para la caldera, al no haber un eficiente suministro de agua. Recomendable establecer una temperatura regulada de 70°C, en el agua de alimentación a la caldera, para evitar estos contratiempos.

El precalentamiento del agua se realiza para eliminar el oxigeno disuelto en el agua de alimentación.

VALVULAS DE SEGURIDAD

Seleccionar las válvulas de seguridad, no tanto por el diámetro sino por la presión de apertura (Lbs/hora), por lo menos 10% más sobre la presión de generación de la caldera.

Por ejemplo si la generación es a 100 p.s.i., entonces aplicar una valvula de seguridad de apertura a 110 p.s.i. y otra de respaldo, sí falla la primera, a 130 p.s..i. de apertura (aplicado para calderas entre 300 a 450 BHP).

TRATAMIENTO DEL AGUA DE ALIMENTACION

Es un aspecto al cual se debe prestar la mayor atención, si queremos preservar las calderas y obtener la generación de vapor requerida para el proceso.

El agua de alimentación para calderas, debe cumplir con los siguientes pre-tratamientos mínimos:

• Precipitación

• Filtrar.

• Suavización.

• Desalcalinizarla.

• Desmineralizarla.

• Desaireación

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