Caldera de recuperación de calor acuotubular

La elección depende principalmente de la fuente y calidad de los gases.

Una HRSG suele ser más adecuada cuando los gases proceden de turbinas de gas, motores o sistemas con gases relativamente limpios y condiciones de operación estables. Es habitual en cogeneración, ciclo combinado y generación de energía.

Una WHRB suele ser más adecuada cuando los gases proceden de procesos industriales con partículas, compuestos corrosivos, cargas variables o riesgo de ensuciamiento, como refino, petroquímica, hornos de proceso, unidades FCC, cemento o vidrio.

En AITESA no partimos del nombre del equipo. Analizamos el perfil de gases, los requisitos de vapor, la integración en planta, la pérdida de carga admisible y las condiciones de mantenimiento para definir la solución más adecuada.

La diferencia principal está en la calidad de los gases y en el nivel de ensuciamiento esperado.

Una HRSG opera con gases más limpios, por ejemplo procedentes de turbinas de gas o motores. En estos casos, el mantenimiento se centra en la inspección de haces tubulares, control del circuito agua-vapor, instrumentación, válvulas, elementos de seguridad y disponibilidad fiabilidad operativa del sistema.

Una WHRB esta expuesta a gases de proceso más complejos, con partículas, compuestos corrosivos, depósitos o condiciones variables. Por ello, el diseño debe prestar especial atención a la accesibilidad, la limpieza de haces tubulares, la selección de materiales, la corrosión, el control de ensuciamiento y la facilidad de inspección.

En ambos casos, el mantenimiento no debe tratarse como un aspecto posterior, sino como un criterio de diseño desde la fase inicial del proyecto.

Es posible en algunos casos, pero depende del alcance del proyecto y del nivel de preparación previo.

En proyectos de retrofit o revamping, la ventana de parada condiciona la estrategia de ingeniería, fabricación, prefabricación, montaje e integración en planta. Para reducir riesgos, es importante definir con antelación los puntos de conexión, el espacio disponible, la logística, los accesos, las interferencias con otros equipos y las pruebas necesarias antes de la puesta en marcha.

Cuando la ventana de parada es reducida , el valor está en anticipar en taller todo lo posible y llegar a obra con una planificación técnica clara. Aun así, cada caso debe analizarse en función de la instalación existente y de las restricciones operativas de la planta.

El ensuciamiento se gestiona desde el diseño, no solo desde el mantenimiento.

Primero se analiza la composición del gas, la presencia de partículas, la temperatura, el régimen de operación y el tipo de depósitos esperables. Con esa información se definen aspectos como la disposición de los haces tubulares, las velocidades de paso, los materiales, los accesos de limpieza, los sistemas de inspección y, cuando procede, soluciones específicas para facilitar la operación y reducir paradas.

En gases con alto contenido de partículas o componentes corrosivos, también puede ser necesario ajustar el diseño para reducir acumulaciones, prever zonas accesibles y facilitar la limpieza periódica.

El objetivo es mantener la transferencia térmica, limitar la pérdida de carga y preservar la disponibilidad del equipo durante su vida útil.

Una caldera de recuperación aprovecha energía térmica que ya está disponible en los gases de escape o gases de proceso. Al transformar esa energía en vapor útil, puede reducir significativamente la necesidad de generar ese vapor mediante combustible adicional.

El impacto real depende de cada instalación: temperatura y caudal de gases, horas de operación, demanda de vapor, presión y temperatura requeridas, rendimiento del sistema existente e integración con el resto de la planta.

Por eso no se debe valorar solo el equipo de forma aislada. La recuperación de calor debe analizarse dentro del balance energético global de la instalación, considerando eficiencia, OPEX, disponibilidad, retorno de inversión y restricciones operativas.

Para una primera evaluación técnica, normalmente se necesitan los datos básicos del gas y del vapor requerido.

Los datos más relevantes son:

• Fuente de los gases.
• Caudal y temperatura de los gases.
• Composición del gas, presencia de partículas y posible corrosividad.
• Requisitos de vapor: caudal, presión, temperatura y si se requiere vapor saturado o sobrecalentado.
• Régimen de operación: horas de funcionamiento, variabilidad de carga, arranques y paradas.
• Restricciones de instalación: espacio disponible, pérdida de carga admisible, accesos, mantenimiento y conexiones existentes.
• Normativa o especificaciones técnicas aplicables al proyecto.

Con esta información se puede valorar el tipo de solución, el alcance preliminar y los datos adicionales necesarios para avanzar en la definición técnica.

Antes de definir una caldera de recuperación es necesario revisar las condiciones reales de integración en planta.

Los puntos más habituales son el espacio disponible, los puntos de conexión al tren de gases, la pérdida de carga admisible, el impacto sobre el equipo aguas arriba, las interfaces con el sistema agua-vapor, la instrumentación y control, los accesos de mantenimiento y las ventanas de parada disponibles.

En proyectos de retrofit o revamping, estos factores pueden ser tan determinantes como el propio dimensionamiento térmico. Por eso conviene analizarlos desde la fase inicial, antes de cerrar el alcance técnico del equipo.

No siempre, aunque en aplicaciones industriales exigentes es habitual recurrir a diseños acuotubulares.

La configuración acuotubular permite trabajar con mayores presiones y temperaturas, adaptarse mejor a caudales importantes de gases y responder a condiciones operativas más complejas. Por eso es una solución frecuente en proyectos de recuperación de calor para refino, petroquímica, cogeneración, generación de energía y otros procesos industriales.

La elección final depende de las condiciones del gas, los parámetros de vapor requeridos, el espacio disponible, la pérdida de carga admisible, los requisitos normativos y las necesidades de operación y mantenimiento.