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 MANTENIMIENTO PREDICTIVO EN PURGADORES DE VAPOR. Caso Práctico. Salvador Paredes Ingeniero de Fiabilidad  RESUMEN:  Este trabajo pretende dar una visión de la importancia del mantenimiento en sistemas de vapor, principalmente en purgadores de vapor. Se describe brevemente que son los purgadores de vapor, tipos y su influencia en los sistemas de producción. Analizaremos en detalle la técnica de ultrasonidos; los más importantes fabricantes de trampas de vapor han recomendado esta técnica como una de las más fiab les, veremos sus ventaja s y sus inconvenient es, así como alternativas a tener en cuenta en un futuro muy cercano. Una vez definida la parte teórica vamos a analizar un caso práctico en una unidad de proceso, donde se ha utilizado los ultrasonidos como técnica  predictiva. INTRODUCCIÓN. La mitad de la energía consumida por la industria de proceso se emplea para generar vapor. Desgraciadamente, buena parte del vapor producido se pierde a través de las fugas existentes en los sistemas de distribución, incluyendo tuberías, válvulas y purgadores. La dura realidad para una planta que mantiene su caldera y que se olvida del resto del sistema pueden convertirla en una terrible derrochadora. Las perdidas pueden incluir, no solamente, energía perdida sino el reemplazo del equipo dañado y el uso excesivo de horas-hombre. No es infrecuente descubrir perdida en sistemas  por valor de millones de dólares. Distintas auditorias energéticas han puesto de manifiesto que en las plantas donde no existe un programa regular de control del estado de los purgadores de vapor, entre un 30 y un 65 % de los mismos no funcionan adecuadamente. Incluso en plantas con un buen programa de mantenimiento estos porcentajes se sitúan entre el 5 y el 10%. El coste de las fugas de vapor, incluso de las pequeñas, es muy elevado. Por ejemplo, un orificio de apenas 4 milímetros de diámetro en un conducto de vapor, fuga aproximadamente 40 Kg. de vapor por hora a 10 bar de presión, lo que en un año representa más de 300 toneladas de vapor. Para la mayoría de las empresas esta fuga representa un coste superior a 3000 euros al año. Para una empresa con miles de purgadores esto puede suponer muchas perdidas a lo largo del año, incluido el coste adicional del mal funcionamiento de equipos llegando incluso a producir perdidas de  producción. La eliminación de las fugas visibles es fácil, pero eliminar las fugas invisibles de los  purgadores que pierden vapor o las válvulas de by-pass que no cierran correctamente, es tarea mucho más complicada.

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MANTENIMIENTO PREDICTIVO EN PURGADORES DE VAPOR. Caso Práctico.

Salvador Paredes

Ingeniero de Fiabilidad 

 RESUMEN:

 Este trabajo pretende dar una visión de la importancia del mantenimiento en sistemas devapor, principalmente en purgadores de vapor. Se describe brevemente que son los purgadores devapor, tipos y su influencia en los sistemas de producción. Analizaremos en detalle la técnica deultrasonidos; los más importantes fabricantes de trampas de vapor han recomendado esta técnica

como una de las más fiables, veremos sus ventajas y sus inconvenientes, así como alternativas atener en cuenta en un futuro muy cercano. Una vez definida la parte teórica vamos a analizar un

caso práctico en una unidad de proceso, donde se ha utilizado los ultrasonidos como técnica

 predictiva.

INTRODUCCIÓN.

La mitad de la energía consumida por la industria de proceso se emplea para generar vapor.Desgraciadamente, buena parte del vapor producido se pierde a través de las fugas existentes en los

sistemas de distribución, incluyendo tuberías, válvulas y purgadores. La dura realidad para una plantaque mantiene su caldera y que se olvida del resto del sistema pueden convertirla en una terrible

derrochadora. Las perdidas pueden incluir, no solamente, energía perdida sino el reemplazo delequipo dañado y el uso excesivo de horas-hombre. No es infrecuente descubrir perdida en sistemas

 por valor de millones de dólares.

Distintas auditorias energéticas han puesto de manifiesto que en las plantas donde no existe

un programa regular de control del estado de los purgadores de vapor, entre un 30 y un 65 % de losmismos no funcionan adecuadamente. Incluso en plantas con un buen programa de mantenimientoestos porcentajes se sitúan entre el 5 y el 10%.

El coste de las fugas de vapor, incluso de las pequeñas, es muy elevado. Por ejemplo, un

orificio de apenas 4 milímetros de diámetro en un conducto de vapor, fuga aproximadamente 40 Kg.de vapor por hora a 10 bar de presión, lo que en un año representa más de 300 toneladas de vapor.Para la mayoría de las empresas esta fuga representa un coste superior a 3000 euros al año. Para una

empresa con miles de purgadores esto puede suponer muchas perdidas a lo largo del año, incluido elcoste adicional del mal funcionamiento de equipos llegando incluso a producir perdidas de

 producción.

La eliminación de las fugas visibles es fácil, pero eliminar las fugas invisibles de los purgadores que pierden vapor o las válvulas de by-pass que no cierran correctamente, es tarea muchomás complicada.

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Algunas creencias equivocadas

Es habitual considerar que los purgadores son piezas auxiliares sin importancia, por lo que amenudo son ignorados en los programas de mantenimiento programado. En realidad, sin embargo, los

 purgadores son elementos esenciales para el buen funcionamiento de los equipos que consumenvapor; si los purgadores no son del tipo adecuado, están mal dimensionados, no están instalados

adecuadamente o su mal funcionamiento pasa inadvertido, ello afectará directamente a lascondiciones de seguridad, el buen funcionamiento del equipo y los costes de operación.

En tales condiciones lo probable es que los purgadores reciban atención únicamente cuandose presenta un problema importante, como un aumento en el consumo de vapor, una fuga apreciable,o porque el equipo que consume vapor no funciona correctamente.

A menudo los problemas, en un primer momento, no se atribuyen al mal funcionamiento del

 purgador, y cuando se descubre que él es el culpable, es frecuente sustituirlo por otro idéntico... ydescubrir al poco tiempo que el problema no se ha resuelto. Cuando un purgador falla es necesario

investigar cuál es la causa real del problema.

¿Que es una trampa de vapor?

Una trampa de vapor es una válvula automática cuya misión es descargar condensado sin permitir que escape vapor vivo. También quitan el aire y los no-condensables de la fase vapor  permitiendo que éste alcance su destino y haga su trabajo lo más eficientemente y económicamente posible. La cantidad de condensado que tiene que manejar un purgador puede variar considerablemente. Puede que tenga que descargar condensado a la misma temperatura del vapor, es

decir, tan pronto se haya formado en el espacio del vapor, o que tenga que descargar por debajo de latemperatura de vapor, desprendiendo algo de su “calor sensible” en el proceso.

Las presiones a las que tiene que bajar los purgadores pueden variar entre vacío y más de cien

 bares. Para ajustarse a esta variedad de condiciones hay muchos tipos diferentes, cada uno con susventajas e inconvenientes. La experiencia nos muestra que los purgadores funcionan con mayor eficacia cuando se igualan sus características con las de la aplicación. Es fundamental que seseleccione el purgador correcto para llevar a cabo una función determinada bajo unas condicionesdeterminadas. Puede que al principio las condiciones no sean muy obvias. Puede haber variaciones de

 presión de trabajo, suministro o contrapresión. Pueden estar sujetas a temperaturas extremas o incluso

a golpes de ariete. Pueden ser sensibles a la corrosión o a la suciedad. Cualesquiera que sean lascondiciones, es importante hacer una selección correcta del purgador para tener un sistema máseficaz.

Las trampas también son diseñadas para mantener el rendimiento energético del vapor 

realizando tareas como calefacción o mantener el calor en el proceso. Una vez que el calor haya sido

transferido y se convierta en agua caliente, ésta es quitada por la trampa del lado vapor y devuelta a lacaldera por la línea de retorno de condensado o descargado a la atmósfera (una prácticaderrochadora).

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Tipos de Purgador 

Termostático (funcionan con cambios de temperatura). La temperatura del vapor saturado está establecida por su presión. En el proceso, donde se produce el intercambio, el vapor,

cede su entalpía de evaporación, produciendo condensado a la temperatura del vapor. Cualquier  perdida de calor posterior significa que la temperatura de vapor de este condensado disminuye. Un

 purgador termostático capta la temperatura y posiciona la válvula con relación al asiento paradescargar el condensado.

Mecánico (funcionan con cambios de densidad del fluido). Este basa su funcionamiento enla diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Estos purgadores se dividen en doscategorías, “purgador de boya cerrada” y “purgador de cubeta invertida”. En el purgador de boya

cerrada ésta sube en presencia de condensado para abrir la válvula. En el de cubeta invertida esta flotacuando el vapor alcanza el purgador y cierra una válvula. Ambos son esencialmente “mecánicos” en

su método de funcionamiento.

Termodinámico (funcionan por cambios de dinámica en el fluido). El funcionamiento delos purgadotes termodinámicos depende en parte en la formación de revaporizado del condensado.

Este grupo incluye los purgadotes termodinámicos, de disco, de impulso y laberinto y también lasimple placa de orificio que no se puede realmente definir como mecánico ya que se tratasencillamente de un orificio de un diámetro determinado donde pasa una cantidad determinada de

condensado. Todos se basan en que el condensado caliente, descargando a presión, puede“revaporizar” para dar una mezcla de vapor y agua.

Cuando falla un purgador de vapor

La mayoría de fallos en purgadores es en modo abierto. Cuando esto ocurre, la calderaempieza a trabajar más para producir la energía que se necesita, a la misma vez se pueden producir altas presiones en el colector de descarga de condensado. Esto produce un efecto dominó y puede

hacer que algunas trampas dejen de descargar, causando una ineficiencia del sistema.

Una trampa cerrada no será capaz de desalojar el condensado y no sé producirá el calor  previsto en el equipo, afectando por lo tanto negativamente en la producción y calidad de los productos.

Excluyendo los fallos de diseño, dos de los más comunes modos de fallos son oversizing ysuciedad. El oversizing hace trabajar a las trampas más duramente. En algunos casos puede dar lugar a tirar vapor vivo.

La suciedad es otro factor importante que se debería considerar al seleccionar el purgador.

Aunque el vapor se condensa en agua destilada, a veces puede tener productos de tratamientos de las

aguas de caldera y minerales naturales que se encuentran normalmente en el agua. También hay queconsiderar la suciedad creada durante la instalación y la producida por la corrosión.

Cuando las trampas de vapor fallan y no desalojan el posible condensado en líneas, el vapor 

convive con el condensado, baja la calidad del vapor y aumenta la probabilidad de golpes de ariete. No solamente hay que tener en cuanta la energía perdida, sino la posible destrucción del equipo.

Es importante observar que el efecto perjudicial del golpe de ariete es debido a la velocidaddel vapor, no a la presión del vapor. Puede ser tan perjudicial en sistemas de baja presión como en los

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de alta. Esto puede producir realmente un peligro para la seguridad, ya que una válvula puede fugar alexterior debido al golpe de ariete.

Mantenimiento de purgadores de vapor

En las plantas de proceso los purgadores pueden estar situados en lugares muy diversos. El primer paso para la gestión de su mantenimiento consiste en localizarlos, asignarles un número deidentificación y marcarlos físicamente colgándoles una etiqueta metálica donde se anota dicha

identificación. Con las características de funcionamiento del purgador debe crearse una base de datosen la que deberán constar, como mínimo los siguientes datos para cada purgador:

•   Número de identificación.

•  Fecha de la última inspección o reparación.

•  Resultados de la última inspección o reparación.

 Normalmente se hará constar si el purgador funcionaba correctamente o bien si fugaba, estaba bloqueado, estaba frío, etc.

En el caso de que un purgador sea sustituido, debe anotarse el tipo del purgador antiguo y del

nuevo, así como las características de éste (marca, modelo, diámetro, presión de trabajo, fecha deinstalación, tipo de servicio, etc.). El paso siguiente es proceder a un análisis del funcionamiento decada purgador.

La detección de los purgadores defectuosos ha sido siempre un problema, un diagnósticoerróneo puede hacer que los purgadores defectuosos sigan dando problemas y que se reemplaceninnecesariamente purgadores que trabajan correctamente. Por consiguiente el diagnóstico exacto esimportante en cualquier programa de mantenimiento.

Tradicionalmente se han empleado tres sistemas de juzgar el estado de funcionamiento de un

 purgador: medir su temperatura, observar su descarga y "escuchar" su ruido.

Medir la temperatura del purgador es útil para detectar si está bloqueado (el purgador estaráfrío), pero sirve muy poco para detectar si fuga vapor, pues en este caso la temperatura no sufre

modificaciones apreciables. Cuando un purgador descarga a la atmósfera, un observador entrenado puede juzgar con bastante exactitud el funcionamiento de un purgador (figura 1). Sin embargo, cadavez son menos los purgadores que descargan a la atmósfera, por lo que el método resulta a menudoinaplicable.

Los estetoscopios gozaron de gran popularidad para diagnosticar el funcionamiento de los purgadores, si bien requieren una gran experiencia por parte del operador. Los medidores ultrasónicostambién se han utilizado ampliamente, aunque la interpretación de sus resultados no es sencilla y para

ser fiable requiere una calibración par cada purgador, pues una misma lectura no tiene el mismosignificado para distintos purgadores.

Las insuficiencias de los dispositivos de escucha han llevado a monitorizar, como hemosdicho, la temperatura, pero es absolutamente factible (y normal) que el condensado y el vapor 

coexistan a la misma temperatura en el mismo sistema, haciéndolo que sea difícil un diagnósticoexacto por la temperatura.

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Una versión moderna de la varilla de escucha es el comprobador de purgadores ultrasónico

que detecta el ultrasonido generado por un purgador con pérdidas. Desgraciadamente, es incapaz dediferenciar entre la perdida de vapor vivo y el revaporizado a través del purgador.

Que es el Ultrasonido

Vamos a analizar con más detalle esta técnica ya que es la más extendida para la detección de problemas en purgadores de vapor. Una vez descrito el funcionamiento pasaremos a analizar si es elmás correcto y las alternativas que tenemos.

En primer lugar vamos a ver que es el ultrasonido: Este se define como ondas de sonido de

alta frecuencia, que están por encima del rango de percepción humana. El punto más bajo es

generalmente 20 Khz. y el superior ya está en el rango de los MHz. Los seres humanos son capacesde detectar sonidos en el rango de 20 Hz a 20 Khz. Los instrumentos portátiles que miden laintensidad del ultrasonido transportado en el aire o por medio de una estructura cubren frecuenciasdesde 20 Khz. hasta 100 Khz.

Todos los equipos en operación y la mayoría de fugas producen un amplio rango de sonidos.

Los componentes de sonido de alta frecuencia tienden a concentrarse a lo largo de un patrón estrecho.Cuando se usan instrumentos de ultrasonido para detectarlos es relativamente fácil separar talesseñales del ruido de fondo de la planta y detectar su localización exacta. Además, ya que ocurren

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cambios sutiles en el equipo mecánico, las inspecciones por ultrasonido permiten la deteccióntemprana de señales de alerta antes de que ocurra el fallo.

Debido a que las longitudes de onda del ultrasonido están muy lejos del rango audible, los

instrumentos de ultrasonido tienen mayor capacidad de localizar y aislar las fuentes de problemas enambientes de plantas ruidosas. Para hacer estos instrumentos amigables con el usuario la electrónica

interna convierte las señales de ultrasonido al rango audible. Una vez convertidas, las señales puedenescucharse a través de audífonos o visualizarse como incrementos de intensidad en un medidor odisplay. Por esto los detectores son también llamados convertidores. La capacidad de escuchar y ver 

este ultrasonido convertido le permite a los inspectores confirmar un diagnóstico del punto, ya que pueden discriminar entre ruidos del equipo no relevantes y sonidos asociados con una fuga.

Métodos de detección ultrasónica

El sistema que detecta ultrasonidos es el método ideal para purgadores de funcionamiento

discontinuo, puesto que se pasa de una situación de ruido a otra muy distinta. Para los otros serequiere una cierta experiencia en la interpretación de la señal del detector, para no confundir el vapor 

vivo con el revaporizado o el ruido de un purgador con el de otros que estén próximos.

El método utilizado para detectar fugas es sencillo. Un inspector con un instrumento escanea

un área y busca un sonido diferente que se acelera. Con ajustes continuos del control de volumen sesigue el sonido de la fuga se escucha en el punto más alto. En el rango ultrasónico, el inspector escapaz de discriminar entre ruidos de fondo irrelevantes y la señal de la fuga. Algunos instrumentosincluyen una sonda focalizada que estrecha el área de localización. Para los purgadores se utilizansondas de contacto con el objeto de detectar el mal funcionamiento del purgador.

La gran ventaja de la detección por ultrasonidos es que puede usarse en diferentes ambientes, pues es sensible al sonido y no específica para cada gas. Cuando ocurre una fuga el fluido (líquido ogas) se mueve desde el lado de alta presión a través del agujero al lado de baja presión de la fuga,

donde se expande rápidamente y produce un flujo turbulento. Esta turbulencia tiene fuertescomponentes ultrasónicos que son detectados por el instrumento. La intensidad de la señal deultrasonido cae rápidamente desde la fuente, lo cual permite localizar exactamente la fuga.

Limitaciones del método de ultrasonidos

La aplicación del método de ultrasonidos experimentó un gran auge en el mantenimiento predictivo de purgadores de vapor, no obstante estudios recientes han demostrado que el métodotradicional de medida de ultrasonido no ofrece suficiente fiabilidad cuando se aplica en grandesinstalaciones con miles de purgadores en servicio (como en la planta que nos ocupa), ya que el

 problema se hace más complejo cuando el gases vapor y la válvula es un purgador.

En efecto, el purgador descarga a temperatura próxima a la de ebullición. Durante este proceso el condensado sufre una expansión que produce un cambio de fase líquido-vapor. La fasegaseosa (vapor de expansión) fluye a elevada velocidad generando un cierto nivel de ultrasonido,

cuya frecuencia e intensidad depende del salto de presión a través del purgador (presión diferencial) yel grado de enfriamiento que sufre el condensado antes de ser evacuado por el purgador. Sin embargo,

la presencia de ultrasonido en este caso no significa la existencia de fuga de vapor vivo a través del purgador.

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Un serio problema adicional se presenta en líneas de baja presión (3.5 bar) en instalacionescon miles de purgadores descargando a un colector general de retorno de condensados. En este caso,

la formación de vapor de expansión presuriza localmente la línea de retorno disminuyendo la presióndiferencial en el purgador. Este efecto es muy fuerte cuando además se superponen fugas de vapor a

través de algunos purgadores, lo que generalmente es muy frecuente. En condiciones de fuertecontrapresión local la velocidad de paso del vapor a través del purgador, aún en caso de fuga interna,

no es suficientemente elevada para producir el nivel de ultrasonido que permita identificar duchafuga.

Figura 1: Funcionamiento de un purgador con sensor integrado.

En resumen, la fiabilidad del método de medida de ultrasonido en el mantenimiento

 predictivo de purgadores disminuye a medida que aumenta el número de purgadores de una

instalación. Los principales fallos del método son:

1.  Aparentes fugas de vapor vivo, inexistentes ya que en realidad es vapor deexpansión.

2.  Fugas reales de vapor vivo no detectadas, enmascaradas con una fuerte

contrapresión.

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Las inconsistencias de los métodos anteriores han dado lugar y han determinado el desarrollode un dispositivo de comprobación de purgadores exacto y fiable.

Consiste en un sensor dentro del propio purgador, que es capaz de detectar el estado físico de

del medio en ese punto por conductibilidad (Figura 1). No le afecta la alteración del revaporizado. Elresultado es preciso y no está sujeto a la interpretación. Se puede realizar la supervisión localmente,

remotamente, manualmente o automáticamente y descubrir un fallo inmediatamente, por tantominimizando los gastos y maximizando la inversión (Figura 2).

Las inconsistencias de los métodos anteriores han dado lugar y han determinado el desarrollode un dispositivo de comprobación de purgadores exacto y fiable.

Figura 2: Manual, remoto o automático con trampas integrales

Consiste en un sensor dentro del propio purgador, que es capaz de detectar el estado físico dedel medio en ese punto por conductibilidad (Figura 1). No le afecta la alteración del revaporizado. Elresultado es preciso y no está sujeto a la interpretación. Se puede realizar la supervisión localmente,remotamente, manualmente o automáticamente y descubrir un fallo inmediatamente, por tanto

minimizando los gastos y maximizando la inversión (Figura 2).

Además un termopar en el interior de la cámara detecta y puede ayudar a predecir obstrucciones, por lo que son especialmente útiles en aquellas industrias como hidrocarburos y

 procesos que dependen de la continuidad del proceso.

Para usuarios que prefieran utilizar el purgador sin el sensor integrado, se pueden montar elsensor en una cámara montada inmediatamente antes del purgador, dando los mismos resultados.

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Figura 3: Funcionamiento con cámara separada.

Caso Práctico:

Antecedentes

Durante los días 6 y 7 de Marzo, se realizó la inspección de purgadores de vapor de unaunidad de producción de una empresa dedicada a la fabricación de plásticos.

Sobre una población de 1234 purgadores, se detectan 190 con fuga total, y 42 con fuga parcial, cifras sin duda altas para una planta de estas características que implica un enorme gastoenergético.

Ante la sospecha de que la elevada contrapresión en los colectores podría causar la aperturade parte de los purgadores (los purgadores termodinámicos se abren con una contrapresión del 50%) y

 por tanto su fuga, se decide llevar a cabo un estudio más completo cuyo alcance es:

1.  Determinar la presión de trabajo de cada uno de los manifolds y purgadores.

2.  Medir las contrapresiones en la salida de aquellos manifolds que fugan.

3.  Si se confirma la existencia de contrapresiones, aislar de la red de condensado,

comunicando a la atmósfera, aquellos manifolds que presentan fugas, para determinar cuales son los purgadores que pierden y poder así intervenir aquellos que están

aportando vapor vivo por fallo en su funcionamiento

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4.  Realizar un estudio de las redes de condensado para determinar si el diseño de lasmismas pueden estar causando problemas en la evacuación del condensado.

Situación actual

En este segundo trabajo, se inspeccionan los purgadores que presentan fugas, tomando datosde presiones en la red de vapor y condensado que se reflejan en las fichas del informe. Previamente,se nos facilita un listado de las presiones teóricas de trabajo de los purgadores. Hay que notar que

estas presiones son erróneas en mucho de los casos, circunstancia corregida en la base de datos.

La planta trabaja con varias presiones de vapor:

38 bar (HHS)

18 bar (SH1S)12 bar (SH2S)

9.5 bar (SH3S)4 bar (LPS)

Los purgadores de vapor, después de abrir paso al condensado generado en los consumidores,vierten a colectores que deben trabajar teóricamente con las siguientes presiones:

HPC: 15 bar……….. recoge condensados procedentes de vapor de alta presiónMPC: 3 bar…….... recoge condensados procedentes de vapor de media presiónLPC: 1,5 bar………. recoge condensados procedentes de vapor de baja presión

En nuestro estudio detectamos que estas presiones de los colectores de condensados,fundamentales para el funcionamiento de los purgadores, correspondían a lo teóricamente dispuestoen el caso de los colectores de HPC y LPC pero no en el caso del colector de MPC, en donde seregistro una presión media de 9,5 bar.

La mayoría de purgadores que presentan fuga total, descargan a este colector.

Además de esto se observa:

1.  Purgadores de boya de alta capacidad mal instalados que vierten vapor vivo al

colector MPC (5 Purgadores)

2.  192 purgadores fugando por fallo en su funcionamiento. La mayoría de ellosconectados al colector de MPC (87 %)

3.  Purgadores de boya de salida de procesos con las purgas abiertas para permitir el

calentamiento al bloquearse por contrapresion en el colector de MPC.

Por todo lo expuesto, es claro que el principal problema de las anomalías en la red de

evacuación de condensado tienen como origen la alta presión existente en el colector de MPC. Por tanto se hace necesario el análisis de las causas que originan esta contrapresión para así poder 

recomendar soluciones que ayuden a paliar la situación.

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El colector de MPC, con un diámetro de 3” recoge los condensados que proceden de laslíneas de vapor de media presión, conduciéndolos al colector principal de 8”, que discurre por el rack 

situado al sur de la planta. De aquí lo lleva a un tanque flash, situado en otra planta adyacente, presurizado a 1.8 bar en el momento del estudio, y timbrado con una válvula de seguridad de 3.5 bar.

En nuestra inspección, esta válvula se encontraba perfectamente estanca.

 No es por tanto la presurización de este tanque, la causa de la alta presión en el colector deMPC.

Causas

Entendiendo que la presión actual del colector de MPC no corresponde con la teórica y queademás, con esta presurización se presentan problemas en la evacuación del condensado y por todo

lo descrito, las razones de esta situación, se deben, a nuestro juicio, a varias causas:

1.- Fuga en los purgadores:

1.1.-Purgadores de boya mal instalados: Los purgadores de boya marcados en el informe con losnúmeros 603,604,727,728 y 768 se encuentran montados en posición inversa, por lo que la boyase encuentra descolgada y como consecuencia de esto, mantiene el orificio de salida

 permanentemente abierto.

Esto hace pasara vapor vivo al colector aumentando la presión de este.

1.2.-Purgadores termodinámicos: Todos los purgadores que funcionan bajo este principio, se

abren con una contrapresion aproximada del 50%. Hemos diferenciado aquellos que fugan por fallo en el propio purgador, de aquellos que lo hacen por contrapresión, comunicandomomentáneamente los purgadores a la atmósfera. No obstante, el número de ellos que fugan esgrande, provocando esta fuga, un aumento de presión en el colector.

Probablemente, el número de purgadores fugando hace algún tiempo no fuera tan excesivo. Perola contrapresión hace que, purgadores en buen estado se abran, pasando vapor vivo entre susasientos y fisurando estos con el tiempo. De esta forma el efecto descrito hará que todos los

 purgadores que están abiertos por contrapresión, fuguen en un corto plazo.

Este fenómeno se puede ver acelerado si los purgadores instalados son de una deficiente calidad,que se traduce en un pobre tratamiento superficial de los asientos que no le confieren la durezanecesaria, se va a analizar algún purgador de los instalados para determinar este extremo.

2.- Obstrucciones parciales en el tramo final del colector 

En la figura 1 se observa las diferentes presiones medidas en varios puntos. Entre A y B hay unos35 mts lineales de tubería y una caída de presión de 4 bar.

Entre estos dos puntos, hay efectuadas dos reparaciones de corrección de fugas mediante cajacontenedora e inyección de pasta. Cabe la posibilidad de que en la operación de reparación, se

introdujese compuesto sellante por el orificio de la tubería, creando una obstrucción parcial en suinterior.

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3.-Dimensionamiento del colector 

El colector, de 3“ puede ser insuficiente para recoger la gran cantidad de condensado generado,

máxime si se produce revaporización como consecuencia de la llegada de condensados adiferentes temperaturas.

 No tenemos datos del caudal de condensado a evacuar. Si nos facilitan ese dato podemos calcular el dimensionamiento del mismo.

Recomendaciones

Para dar una solución a la situación descrita, se hace necesario adoptar diferentes medidas:

1.-Correctivo de purgadores: Corregir la fuga a través de los purgadores. Para ello

recomendamos montar adecuadamente los purgadores de boya mal instalados. Además, esconveniente revisar los asientos de estos ya que el paso de vapor de forma continuada puede haberlosfisurado.

En el caso de los purgadores termodinámicos, hay que sustituir aquellos que están fugando.Recomendamos hacerlos por otro cuyo principio de funcionamiento no sea sensible a lacontrapresión, como es le caso de los purgadores de cubeta invertida.

2.-Comprobación de obstrucciones: Limpiar en parada la línea de 3” en la zona de los codosdonde están montadas las cajas para asegurarse de eliminar cualquier obstrucción que puedaocasionar la retención parcial del flujo.

3.-Aumento del diámetro del colector: En función del resultado del cálculo si los datos sonfacilitados, sería aconsejable el acometer la instalación de un colector de más diámetro.

Cuantificación de Perdidas

La fuga de los purgadores se puede evaluar de forma objetiva mediante la formula aceptadainternacionalmente y publicada por  CDM-ONU en su protocolo AM 0017 para la Eficiencia desistemas de vapor.

Según esto, las pérdidas de los 232 purgadores con fuga total y parcial suponen:

196,54 ton/día

Tomando como valor de la tonelada de vapor 20 €, según precios medios, valor mercado. La

cuantificación económica de las perdidas es de:

3.930,8€/día

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Conclusiones

Como hemos visto en este caso las perdidas producidas por el mal funcionamiento de los purgadores de la instalación de vapor de la planta objeto de estudio ocasiona unas enormes perdidas,

sin contabilizar las ocasionadas por el mal funcionamiento de los equipos asociados. Por lo tanto sedemuestra que la inversión realizada en equipos de medida de ultrasonidos, así como la técnica a día

de hoy es totalmente rentable. Esta técnica presenta un bajo ROI o periodo de recuperación de lainversión. En posteriores estudios se analizará las ventajas e inconvenientes de tener las inspeccionessubcontratadas o hacerlas con personal propio, pero está totalmente claro que las perdidas producidas

 por el no seguimiento de purgadores le puede costar a la empresa mucho dinero.