¿Cuánta evaporación se puede obtener de cada BTU de medio de calentamiento? Por supuesto, no hay una sola respuesta a esta pregunta. Cada asignación de evaporación requiere su propia respuesta. Las características relativas de incrustación y el aumento del punto de ebullición son dos de las muchas consideraciones físicas básicas que se relacionan con la economía de energía potencial. La máxima practicidad de cualquier enfoque de conservación de energía solo puede determinarse después de considerar todos los factores económicos.

El efecto múltiple, la recompresión térmica de vapor y la recompresión mecánica de vapor son los tres métodos básicos para obtener más de cada BTU de medio de calentamiento. Como lo indica la siguiente discusión, en cada caso, el calor contenido en el vapor de escape se guarda para ser utilizado nuevamente.

Efecto múltiple

En este enfoque, dos o más efectos del evaporador están dispuestos en serie de modo que el vapor del precedente se usa en el cofre de vapor con el siguiente efecto. El resultado es una reducción en el uso de vapor en proporción al número de efectos, es decir, cuando se compara con un solo efecto, dos efectos reducen el requerimiento de vapor a aproximadamente 1/2, tres efectos a aproximadamente 1/3, cuatro efectos a aproximadamente 1/4, etc. El consumo de agua también se reduce. El efecto de aprendizaje puede utilizar un tipo diferente de enfoque de evaporador dependiendo del producto que se está procesando y los resultados deseados.

Recompresión térmica de vapor

En la recompresión térmica de vapor, se introduce vapor a una presión relativamente alta (usualmente por encima de 75 libras manométricas) a altas velocidades a través de una o más boquillas en la cámara de entrada de un reforzador del compresor térmico. El vapor motriz recoge o arrastra una cantidad de vapor de baja presión del separador de vapor/líquido. La mezcla de vapor de agua y vapor se pasa a través de un venturi a velocidades sónicas para convertir la energía de velocidad en energía de presión en la descarga de refuerzo (una presión absoluta en algún lugar entre la del vapor motriz y la presión de vapor del proceso). La relación de recogida de vapor por libra de vapor motriz varía con la presión de vapor motriz y la relación de compresión seleccionada.

Si el producto tiene un aumento de punto de ebullición relativamente bajo y no es incrustante comparativamente, la recompresión térmica de vapor puede ser un enfoque económico para la conservación de energía, convirtiendo efectivamente un evaporador de efecto simple en una eficacia de doble efecto. Agregado a un evaporador de doble efecto, se puede realizar una eficiencia comparable a tres efectos. Se puede lograr una mayor economía de energía diseñando un sistema de múltiples efectos (6 efectos de más) para operar con una relación de compresión baja y una diferencia de temperatura relativamente baja. Este enfoque puede aumentar la eficiencia energética a una magnitud de más de 10 libras de evaporación por libra de vapor motriz, pero requiere áreas de superficie más grandes.

Aunque la recompresión térmica de vapor es el enfoque más económico para la recompresión, requiriendo el costo de equipo e instalación más bajo, una evaluación cuidadosa de cada sistema es esencial para determinar el punto de aplicación correcto. A veces, también, al modernizar, las economías de operación pueden ir acompañadas de un aumento significativo en la capacidad de evaporación.

Recompresión mecánica de vapor

En este enfoque, el vapor evaporado se canaliza a un compresor mecánico adecuado normalmente accionado por un motor eléctrico. Se puede emplear un accionamiento de turbina de vapor cuando hay disponible vapor de alta presión y se desea vapor de escape a baja presión. El vapor comprimido (ahora a mayor presión y temperatura) se usa luego como el medio de calentamiento en el evaporador para evaporar de nuevo el vapor del producto.

La recompresión mecánica de vapor se puede aplicar en operaciones de efecto único o múltiple concentrando líquidos con aumentos de punto de ebullición bajo. Las bajas relaciones de compresión son deseables para lograr el mayor ahorro económico, a expensas de requerir más área de superficie del evaporador. Las relaciones de compresión seleccionadas están influenciadas por los costos de energía así como por los materiales de construcción para el evaporador. Por lo general, un sistema de recompresión mecánica de efecto único funcionará en una economía equivalente a un sistema de vapor que tiene de 14 a 19 efectos, o hasta 50 efectos teóricos. Dependiendo del costo de la electricidad, la operación de la unidad mecánica puede costar de 1/4 a 1/2 de lo que requeriría un evaporador de efecto cuádruple calentado por vapor.

Se deben considerar muchos factores al evaluar unidades. Además de los costos de energía, se deben estudiar la utilidad disponible y la amortización del costo de capital, así como la adaptabilidad a las condiciones existentes de la planta. Buflovak puede ayudar a hacer estos estudios y comparaciones.

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