Ahorre con nuestra solución de alimentación directa de calderas

Análisis técnico

Los ingenieros de Grundfos han desarrollado un sistema de alimentación de calderas único que no requiere incluir una válvula de alimentación y, por tanto, permite obtener a los clientes un ahorro enorme en cuanto a los costes de instalación y funcionamiento.

Ventajas y desventajas de los sistemas controlados por una válvula de alimentación
En los sistemas de alimentación de calderas que incorporan una válvula de alimentación (consulte la figura 1), esta válvula controla el nivel de agua y, a su vez, se controla mediante un sensor de nivel existente en la caldera. La válvula de alimentación controla la entrada de agua, que se adapta en función del consumo de vapor. Sin embargo, esto exige que la bomba de alimentación esté configurada para funcionar de manera continua.

FIGURA 1: Alimentación de una caldera mediante una válvula de alimentación

 

“Sin duda, este sistema funciona perfectamente y presenta la ventaja de que puede utilizarse en calderas de vapor de cualquier tamaño”, afirma Søren Mortensen, director de aplicaciones de Grundfos Industrial Solutions. “Dado que la cantidad de agua alimentada a la caldera es proporcional al consumo de vapor, el riesgo de derrame de líquido debido a la ebullición es mínimo y el vapor mantiene una alta calidad gracias al nivel constante existente en la caldera. La alimentación de calderas mediante una válvula de alimentación y bombas de velocidad variable ofrece las mismas ventajas pero además permite ahorrar energía en el funcionamiento de la bomba”.


En primer lugar, analizamos el sistema y estudiamos cómo podíamos eliminar la válvula de alimentación utilizando sensores dentro del sistema para controlar las bombas.

Søren Mortensen, director de aplicaciones de Grundfos

Sin embargo, Søren Mortensen identifica tres importantes inconvenientes de los sistemas de alimentación de calderas controlados por una válvula:

• El elevado coste de adquisición y mantenimiento de la válvula de alimentación.
• La pérdida de presión que se produce en la válvula de alimentación, que hace que deba utilizarse una bomba de alimentación de mayor tamaño de la que se necesitaría con un método más eficiente.
• La necesidad de utilizar un bypass, lo que implica un mayor caudal cuyo bombeo supone un coste adicional.

“En instalaciones más avanzadas y caras, se añade una válvula en el bypass de modo que este puede cerrarse cuando no resulta necesario”, añade Søren Mortensen. “Esto incrementa los costes”.

FIGURA 2: Alimentación de una caldera con bombas de velocidad variable sin válvula de alimentación

La estrategia de alimentación directa
Para abordar estos problemas, Grundfos adoptó una estrategia inteligente y orientada a los sistemas como parte de su programa iSOLUTIONS.

“Desarrollamos la idea de la alimentación directa considerando la caldera simplemente como un depósito abierto con una presión muy alta que debíamos mantener en un nivel determinado”, explica Søren Mortensen. “En primer lugar, analizamos el sistema y estudiamos cómo podíamos eliminar la válvula de alimentación utilizando sensores dentro del sistema para controlar las bombas”.

El resultado es un sistema más sencillo (consulte la figura 2) en el que el nivel de agua de la caldera se controla directamente mediante una bomba de velocidad variable, sin utilizar una válvula de alimentación. Un sensor de nivel existente en la caldera permite controlar la entrada de agua en función del consumo de vapor, manteniendo así un nivel de agua constante.

“Al igual que sucede en los sistemas controlados por una válvula de alimentación, la configuración sin válvulas funciona de forma eficiente con calderas de todo tipo y tamaño, lo que minimiza el riesgo de derrame de líquido debido a la ebullición”, afirma Søren Mortensen. “Sin embargo, mientras que en los sistemas controlados por una válvula se produce una pérdida de presión en la válvula de alimentación, la estrategia directa resuelve este problema”.

Ahorro gracias a la solución sin válvula
Y, lo que es aún más importante para nuestros clientes, la mejora de la eficiencia energética y el consiguiente ahorro económico de la solución sin válvula son considerables, tal como indican los datos de los ensayos (consulte la figura 3).

“Como podemos ver”, señala Søren Mortensen, “la pérdida de presión que se produce en la válvula de alimentación hace que los sistemas de alimentación de calderas con este componente requieran mucha más energía para funcionar al mismo nivel (en este ejemplo, 59.450 kWh frente a 32.095 kWh; es decir, un 85 % más)".

Fuente: Grundfos

FIGURA 3: Los gastos de energía anuales con el sistema de alimentación directa de calderas de Grundfos son significativamente inferiores a los asociados al sistema de alimentación de calderas con una válvula de control. Como punto de partida se consideró la alimentación de una caldera de vapor a una presión de 10 bar y con una producción de 12 t/hora. El consumo de energía en ambos casos se debe a una bomba CR de Grundfos; para la alimentación directa de la caldera se usó una bomba CRE15-8, mientras que para el sistema con válvula de control se utilizó una bomba CR15-14.

De esta manera, los resultados muestran que los gastos de energía anuales con el sistema de alimentación directa de calderas de Grundfos son un 46 % menores que los asociados a un sistema controlado por una válvula. El coste de mantenimiento de la válvula incrementa en 1.000 € al año el coste del sistema de alimentación de la caldera con una válvula, lo que hace que los gastos anuales totales se eleven a 3.972,50 €, más del doble del coste operativo anual del sistema de alimentación directa de la caldera.

Ciertamente, el importe ahorrado en un solo año de uso del sistema de alimentación directa de calderas de Grundfos cubriría el coste de adquisición (entre 1.500 y 2.000 €) de la costosa válvula de alimentación con actuador eléctrico para la caldera controlada mediante una válvula utilizada en este experimento, tal como señala Søren Mortensen.


La reducción del tamaño de la bomba dependerá de la presión, el caudal y los factores de seguridad legales; no obstante, con el sistema de alimentación directa el tamaño de la bomba siempre será menor que el necesario para un sistema de alimentación de calderas con una válvula de alimentación.

Søren Mortensen, director de aplicaciones de Grundfos

Instalación más económica
Los costes de instalación de un sistema de alimentación de calderas sin válvula de alimentación ni bypass son menores.

“Con el sistema de alimentación directa, la bomba también tendrá un tamaño menor que el de la bomba de un sistema con válvula de alimentación, ya que se elimina la pérdida de presión en la válvula”, añade Søren Mortensen. “La reducción del tamaño de la bomba dependerá de la presión, el caudal y los factores de seguridad legales pero la bomba siempre será menor en un sistema de alimentación directa y, por tanto, más económica”.

“Los costes de instalación son distintos en cada lugar, aunque cuanto mayor sea la presión, más cara será la válvula de alimentación requerida. Por tanto, cuanto mayor sea la presión necesaria, mayor aún será el ahorro si se utiliza un sistema de alimentación directa”.

FOTOGRAFÍA: Para calderas sin válvula ni bypass, el uso de un sistema más sencillo reduce los costes de instalación y mantenimiento, tal como afirma Søren Mortensen, director de aplicaciones de Grundfos.

Sin embargo, la alimentación directa no puede utilizarse cuando existen varias calderas que comparten una línea de alimentación común.

“La bomba solo puede reaccionar a la señal de un sensor”, explica Søren Mortensen. “Esta situación tiende a darse en instalaciones antiguas, como fábricas de cerveza, mataderos, centrales lecheras, etc., que producían poco vapor en sus inicios pero, a medida que fueron creciendo, tuvieron que instalar calderas adicionales conectadas a una única línea de alimentación. En estos casos, podemos suministrar una solución con válvula de alimentación. Pero, siempre que resulta posible, ofrecemos el sistema de alimentación directa, cuyo funcionamiento es mucho más eficiente y económico”.

Resumen
Para las calderas con su propia línea de alimentación, las ventajas del sistema de alimentación directa de calderas de Grundfos son notables. Se trata de un sistema más sencillo, sin válvula ni bypass, que reduce los costes de instalación y mantenimiento.

Al eliminar el problema de la pérdida de presión en la válvula de alimentación pueden utilizarse bombas de menor tamaño y más económicas, reduciendo casi a la mitad la cantidad de energía requerida para alimentar las bombas. Este aumento de eficiencia energética se traduce en una reducción considerable de los costes operativos anuales.

Acerca de Grundfos iSOLUTIONS
Grundfos iSOLUTIONS es una estrategia orientada a los sistemas. Grundfos iSOLUTIONS combina toda la gama de productos Grundfos, incluidas las bombas estándar e integradas con controles, los sensores y los variadores de frecuencia, para crear una solución inteligente que dé respuesta a las necesidades de su sistema. Todo ello desemboca en una reducción del coste total de propiedad del sistema de bombas, poniendo más alto si cabe el listón del rendimiento eficiente.
Obtener más información acerca de Grundfos iSOLUTIONS
 





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati