Retorno de Condensado y Cuándo Usar Bombas de Condensado

El manejo y la recuperación del condensado para su reutilización siempre requiere de una presión diferencial positiva entre el orígen y el destino (que típicamente es un tanque colector o el cabezal de retorno). En algunos casos, la presión de vapor a la entrada de la trampa es suficiente para vencer la contrapresión del sistema, pero en muchas instalaciones la presión diferencial es negativa y requiere de una bomba para llevar el condensado hasta otra área.

Usar la Presión de Entrada de la Trampa

Cuando la presión diferencial es positiva, llevar el condensado hasta el tanque colector es simple, porque se usa la presión de entrada de la trampa como fuerza motriz. Este método es el de menor costo y usualmente el más confiable. La razón es que no requiere de un equipo especial, es relativamente fácil de implementar y debe ser la primera opción a considerar, cuando sea posible.

Hay dos tipos diferentes de instalaciones donde la recuperación se puede hacer usando la presión de entrada de la trampa:

• Retornos por Gravedad
• Retornos Elevados con Presión Diferencial Positiva

Retorno por Gravedad

Lo único necesario es la trampa de vapor y la tubería de retorno porque la presión diferencial es siempre positiva gracias a una pendiente a favor del flujo natural y a que se usa un sistema o tanque atmosférico.

Recuperación de Condensado Usando la Presión a la Entrada de la Trampa de Vapor

Si la presión diferencial en la trampa de vapor es positiva, entonces el condensado puede ser transportado y recuperado con una instalación simple, confiable y de bajo costo.

Retorno Elevado

Es posible que la trampa de vapor descargue hacia una tubería elevada, siempre que la presión diferencial sea positiva y los estándares de seguridad se cumplan. Un ejemplo claro es el drenaje de condensado con trampas de vapor instaladas en las tuberías principales de distribución de vapor.

Cuando las distancias vertical y horizontal aumentan, también lo hace la contrapresión del sistema. Una vez que la presión diferencial sea negativa, no será viable la opción de usar la presión a la entrada de la trampa y se requerirá de una bomba o una trampa/bomba, como se detalla a continuación.

Usar una Bomba para Vencer la Contrapresión (en la Línea de Retorno)

Un sistema de bombeo se requiere para mover el condensado cada vez que la contrapresión es mayor que la menor presión posible en la entrada de la trampa. La contrapresión del sistema se puede calcular sumando 3 componentes en el lado de la descarga:

• La elevación en la descarga de la trampa, bomba o trampa/bomba
• La caída de presión por fricción en tubería
• Toda presión estática asociada con el tanque de recuperación

La suma de estas fuerzas de contrapresión del sistema de condensado es conocida típicamente como Cabeza Dinámica Total (TDH).

A continuación aparecen algunas condiciones típicas que pueden requerir el uso de una bomba para vencer presión diferencial negativa debido a alta TDH/contrapresión:

• Contrapresión por columna de agua cuando el tanque colector es elevado
• Fricción en tubería causada por el flujo del condensado
• Tanque Colector o Tanque Flash Presurizados
• Condensado retornado directamente a la caldera

Bombas de Condensado Tipo Centrífugas o Turbina con Motor Eléctrico

Cuando hay presión diferencial negativa entre el orígen y el destino, una bomba centrífuga o turbina común pueden usarse para aumentar la presión del condensado. Con el bombeo se puede mover más condensado y a más largas distancias. El condensado se colecta primero en un tanque, y luego una bomba eléctrica lo lleva a donde será reutilizado.

Dos elementos importantes que considerar cuando se usan bombas centrífugas o turbinas son la Cabeza de Succión Neta Positiva Disponible (NPSHA) a la entrada de la bomba y la Cabeza Dinámica Total (TDH) en la salida. Para un bombeo satisfactorio, la selección de la turbina o bomba centrífuga debe tener una Cabeza de Succión Neta Positiva Requerida (NPSHR) menor o igual a la NPSHA y una Presión Total de Descarga (TDP) adecuada para vencer la TDH del sistema. Cuando se cumplen estos criterios, las bombas eléctricas permiten que grandes cantidades de condensado se recuperen y se muevan a altas presiones. En ciertas condiciones de bombeo a alta presión, el condensado puede regresar directamente a la caldera.

Sin embargo, problemas potenciales adicionales a los del diseño, como falta de conexión eléctrica cercana, normas eléctricas caras/estrictas, sobre-amperaje/capacidad insuficiente, las bombas centrífugas y turbinas pueden enfrentar el serio problema de la Cavitación.

Cavitación

La cavitación es causada por los espacios de vapor formados a causa de la rotación de los álabes en la masa de condensado. Es más típica en motores de altas RPM y puede ocurrir cuando la temperatura del líquido es mayor a 80 °C [176 °F] y la NPSHA es menor que la NPSHR de la bomba. La cavitación causa severos daños a los álabes y vuelve inútil la bomba.

Para bombear condensado caliente y evitar la cavitación, se debe incrementar la NPSHA. Un método para resolver esto es instalar un tanque colector (o cabezal) elevado y aumentar la cabeza de llenado de 3 a 5 metros [10 - 16 pie] por arriba de la NPSHR de la bomba, tratándose de agua a temperatura regular (siempre que la contrapresión sea aceptable). Otro método es usar presión de vapor para aumentar la presión en el tanque, siempre que el líquido pueda resistir altas presiones/temperaturas. También, están disponibles bombas centrífugas especializadas que no sufren cavitación, como se describirá más adelante.

Recuperación de Condensado Usando una Bomba Centífuga

Una bomba centrífuga puede mover el condensado hacia un tanque colector alejado. Este método requiere electricidad, equipos apropiados para cumplir las normas eléctricas, así como suficiente NPSHA y TDP.

Bombas Mecánicas Impulsadas por Vapor o Aire (no usan electricidad)

Las bombas de condensado mecánicas, también conocidas como Purgadores de Presión Secundaria (SPD) fueron inventadas para vencer las dificultades que pueden ocurrir a las bombas eléctricas, y que se mencionaron antes. Con las bombas mecánicas aquellos problemas citados arriba, como la cavitación, son eliminados o reducidos significativamente.

Las bombas de condensado mecánicas usan el desplazamiento positivo como medio de bombeo y no usan la rotación de unos álabes, por lo cual no hay peligro de cavitación. Además, generalmente no son afectadas por los grandes cambios en contrapresión, por lo que no son tan críticos los requerimientos de TDH al dimensionarlas. Adicionalmente, son perfectamente adecuadas para áreas a prueba de explosión y para lugares remotos porque no usan electricidad. Los tipos y capacidades de las bombas mecánicas han aumentado en los últimos años, haciéndolas uno de los más preferidos métodos de recuperación de condensado.

Recuperación de Condensado Usando una Bomba Mecánica

Una bomba mecánica puede mover el condensado hacia un tanque colector alejado. Este método no requiere electricidad, pero requiere de la presión secundaria de un fluido motriz, como el vapor.

Usar una Bomba Centrífuga Especializada para Recuperación de Condensado

Las bombas centrífugas especializadas que no sufren cavitación también fueron desarrolladas para la recuperación del condensado. Ellas usan un eyector instalado en la succión de la bomba para resolver el problema asociado con la caída de presión estática por el giro del impulsor.

El eyector vence la caída de presión al alimentar condensado presurizado a alta temperatura a la bomba centrífuga. De esta forma ella lo bombea sin temor a la cavitación, incluso con NPSHA tan bajo como 1 m [3 pie]. Debido a los bajos requerimientos de cabeza de llenado, estas bombas de recuperación de condensado ayudan a reducir los requerimientos y costos de espacio, y se deja de tener necesidad de un tanque colector elevado o un tanque presurizado que crearán contrapresión al equipo que debe drenarse. En esencia, su uso es similar al de una bomba convencional.

Las bombas centrífugas de alta presión con eyector son usadas comúnmente en sistemas presurizados para alimentar condensado de alta temperatura directamente a la caldera.

Recuperación de Condensado Usando una Bomba Especializada

Una bomba especializada en recuperación de condensado puede mover el condensado hacia un tanque colector alejado. Este método requiere electricidad.