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Purgadores de vapor. Parte 1

Tras el escaso éxito de “¿Por qué usamos vapor en la industria?” y ya que el blog es mío y hago lo que me da la gana, voy a comentar sobre unos componentes que solemos encontrarnos en las instalaciones de vapor, con una importante misión: separar dos mundos.

Esta misión, poética en mi descripción, indispensable en la realidad, no es otra que separar del vapor aquellos elementos que pueden aparecer en la instalación tanto en la puesta en marcha (momento crítico) como durante su funcionamiento habitual, ya se trate de condensado (nombre habitual que recibe el agua resultante de la condensación del vapor) o los llamados incondensables (aire).

Por no entrar muy en detalle, resumiremos que el vapor, una vez ha transportado y cedido su energía, condensa en agua (redundante, sí, pero aclara), que puede generar numerosos problemas en la instalación, que está diseñada para transportar vapor, no agua, y por eso debe ser purgada. Además, sobre todo durante las puestas en marcha, pueden crearse bolsas de aire (incondensables), que son empujadas hacia puntos de la instalación donde pueden crear problemas, así que deben ser eliminadas (venteadas).

No purgar el condensado de una instalación puede comportar numerosos problemas de proceso como pérdidas energéticas, anegamiento de equipos, bajadas de rendimiento, etc; pero también problemas graves de seguridad como golpes de ariete por arrastre, con una energía que puede llegar a reventar tuberías, y arrancar instalaciones.

Físicamente, tanto  se trata de válvulas automáticas que deben abrir ante la presencia de aire o condensado, y cerrarse ante la llegada de vapor. Existen diferentes tecnologías de purgadores, cada una de ellas con una serie de ventajas y/o inconvenientes, sobre todo asociadas a diferentes condiciones y requerimientos. Haremos un pequeño resumen, y trataré de poner una foto de cada fabricante que conozco, para que nadie se me enfade, y “en el futuro” os hablaré de cada uno de ellos.

bimetálicos

termostáticos

termodinámicos

cubeta invertida

boya

  • venturi, híbridas, etc…

Fuera de las instalaciones de vapor, nos podemos encontrar sistemas similares, con un funcionamiento muy parecido, pero que su función les hace denominarse de manera diferente:

– venteos. Válvulas automáticas que se abrirán ante la presencia de un gas en un circuito de líquidos. Mediante el conocimiento de los fluidos (gases y líquidos), y las condiciones de proceso e instalación, se diseñan dispositivos dimensionados específicamente para esta acción (p.e. en circuitos de aceite térmico, eliminar aire)

– drenadores. Exactamente igual que los elementos anteriores, pero para eliminar un líquido de un gas (p.e. en circuitos de aire comprimido, eliminar agua)

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Sobre turbinas hidroeléctricas

En los últimos años he entrado en contacto con un sector energético totalmente desconocido para mí, el hidroeléctrico. Tras mucho tiempo dedicado a preguntar y leer, puedo decir que continuo sin saber nada del sector, pero como osado bloguero curtido en mil y una batallas técnico-lingüísticas, no puedo más que compartir cosas interesantes para mi corto intelecto.

Partiendo desde lo más básico (para lenguaje técnico-chachi ya está la Wikipedia), una turbina es un equipo mecánico, rotativo, que convierte la energía mecánica de rotación (de su masa) en energía eléctrica, justo al revés del trabajo de una bomba. Esta es la explicación a lo bestia, por si os cruzáis con un amigo que hace tiempo que no veis y os pregunta ¿qué es una turbina? Cosa que a mí me suele pasar mucho, y encima vuestro amig@ es el típico listillo que ya sabe la explicación pero está esperando que digáis algo mal para corregiros, probar esta descripción un pelín más refinada y me contáis: una turbina es un equipo rotativo, del grupo de las turbomáquinas, que recibe energía transmitida por diferentes fluidos como aire, agua, vapor de agua, etc, que convierte en energía mecánica de rotación, y esta a su vez, en un el alternador, en energía eléctrica que debemos tratar antes de suministrar a la red. También pueden ser usadas para mover otros equipos.

Hoy en concreto hablaremos de las turbinas hidroeléctricas, que aprovechan la energía potencial resultante del almacenamiento de agua en presas, que mediante una diferencia de altura entre el agua y la turbina (salto) hacen girar ésta. Existen diferentes tecnologías de  turbinas aplicadas en la hidroeléctrica, pero 3 de ellas se llevan la palma por su gran uso. El último dato que recuerdo, de hecho no sé muy bien porqué mi cerebro retiene este tipo de información, es que un 15% de la energía eléctrica generada en el mundo se hace a través de esta tecnología (las perlas son Brasil, Canadá, China y E.E.U.U.).

No entraré a describir los tipos de centrales, pero cabe mencionar como las más comunes:

– centrales run-of-river (lo siento, no me gusta ninguna traducción al castellano 😉 ). Normalmente en ríos o canales, donde existe un gran caudal, pero saltos pequeños.

– centrales de almacenamiento (presas, represas, etc). Donde tenemos elevada altura, pero caudales más pequeños

– centrales reversibles. Vendría a ser una variante de la anterior, pero estas centrales se construyen para retornar el agua turbinada a una cota más baja de nuevo a mayor altura para volver a aprovecharlo. Lógicamente esta operación se suele hacer por las noches donde demanda y precios son más bajos, aprovechando el excedentes de planta que no “pueden” parar como nucleares…

Ahora sí, los tipos de turbinas, que me enrollo…

Turbinas Kaplan

Deben su nombre a su inventor, Viktor Kaplan, también defensa central del Viena F.C., y suelen utilizarse en centrales de río, y en general, donde el salto es <65 metros. Normalmente verticales,  sus álabes son orientables para obtener un mayor aprovechamiento de los cambios de altura que puedan originarse, aunque existe una variante, horizontal y con álabes fijos, a la que se le suele llamar tipo bulbo. Se pueden obtener potencias de hasta 200MW. Geométricamente existen diámetros de turbina de 10 metros y pueden alcanzar hasta 400 rpm (imaginaros esas masas dando vueltas :))

 

 

 

Turbinas Francis

También deben su nombre al inventor, y no voy a hacer la broma para los más veteranos, James Francis, y con esta tecnología cubrimos a partir de los 65 metros de salto, hasta los 700 metros. Aquí la geometría del elemento rodante es fija, y puede regularse en la parte estática la orientación del flujo para adaptarse a diferentes situaciones. Es el tipo más común usado en todo el mundo, con potencias de hasta 700MW (Itaupú, Brasil), y en este caso la velocidad puede llegar hasta las 1000rpm. Es un tipo de turbina que se usa muy comúnmente para la denominada “mini-hidro” (pequeñas turbinas), y podemos encontrarlas tanto verticales como horizontales.

 

 

Turbinas Pelton

¡Qué decir sobre las turbinas Pelton! Su inventor no fue otro que el carpintero y buscador de oro Lester Allan Pelton, quién desarrollo una turbina para aprovechar la energía de grandes saltos, mayores a 700m, donde desde uno o más inyectores, se proyecta un chorro de agua a presión que obliga a girar a la turbina consistente en un serie de “cucharas” que forman el elemento rodante. Es uno de los diseños de mayor rendimiento

 

 

 

No existen unas turbinas mejores que otras, o más eficientes que otras por definición, en función de una serie de parámetros como altura, tipo de agua, caudal, operación, situación, y sobre todo, presupuesto :), tendremos una turbina (central) más eficiente o menos eficiente para esa situación. Existen centrales que combinan diferentes tipos de turbinas…

Como curiosidad, si queréis ver online la demanda energética, y cómo se estructura la generación en tiempo real según Red Eléctrica de España, podéis visitar el siguiente enlace donde no sólo encontraréis la aportación porcentual de la generación hidroeléctrica, sino también del resto de tecnologías. Aquí encontraréis su explicación.

Sobre el Sol

Fuente: Wikipedia

Fuente: Wikipedia

La energía solar se aprovecha de la radiación solar que recibimos a diario para convertirla en otros tipos de energía, básicamente térmica o eléctrica.

Es curioso que otras energías renovables, también dependen en cierta medida de la solar. Por ejemplo:

  • el calentamiento del aire en la atmósfera es el efecto que provoca la circulación atmosférica, y por tanto el aprovechamiento de la energía eólica.
  • también es la encargada de que la masa vegetal de la tierra, realice la fotosíntesis  y sea aprovechado como alimentos (energía), o biomasa.
  • y muy al extremo, el sol fue el encargado de que se generaran los combustibles fósiles hace millones de años, mediante el calentamiento de diferentes materias.
  • y también de los deshielos, que aprovechamos para generar energía hidroeléctrica

¡Ahí es nadie el astro rey!

Libro: Energías renovables para el desarrollo

Nunca había visto un libro escrito por tanta gente, 6 ni más ni menos, y claro, a uno lo nombraron coordinador. En fin, tratándose de un tema tan amplio como este, es lógico que haya juntado a varios especialistas de diversos temas para poder hacer el libro interesante y consecuente con el título.

La primera parte del libro, trata de manera general la situación de las energías renovables y los combustibles fósiles, del pasado, y sobre todo, del futuro. Me ha gustado que parecen no llenarse la boca con números como si fueran políticos, auguran un buen futuro para la energías renovables, pero, poco a poco.

Las energías renovables son básicamente aquellas que aprovechan los recursos a priori ilimitados que tenemos en la naturaleza, porque se crean de manera natural: sol, aire (viento), agua (energía de su movimiento), y tierra (vegetación). Aunque hay algunas más, como la energía de las mareas, o la geotérmica, estas son las que desarrollan en este libro:

  • la energía solar. En sus dos variantes: mediante el aprovechamiento térmico; o mediante células fotovoltaicas, que convierten energía solar en eléctrica.
  • la energía eólica. Mediante aerogeneradores.
  • la energía de la biomasa. Que proviene de las plantas y cultivos especialmente destinados a ello.
  • la energía hidráulica. Vieja conocida de la humanidad, que en su último paso, convirtió su energía potencia(la del agua), en energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.

Fijaos que el libro habla de energías renovables para el desarrollo, así que el libro tiene un enfoque social y de cooperación o ayuda. Por eso creo que hacen buenos desarrollos, explicando las posibles aplicaciones y maneras de llevar a cabo proyectos de este tipo. En otras palabras, entiendo que es un libro que se ha escrito para traspasar el conocimiento de los países más desarrollados, a los que están en vías de desarrollo. Por eso, varias cositas:

  1. Realmente se dan explicaciones a fondo para el desarrollo de proyectos de energías renovables ¡podéis estar tranquilos! Peeeeero…
  2. Realmente se necesitarían dar explicaciones in situ sobre algunas partes del libro que son realmente “pastosas”. ¿Por qué? Una de dos, si el proyecto lo lleva a cabo personas con capacidad y conocimientos para poder seguir el libro, quizás lo que menos falta les hace es el libro. Pero si el proyecto estará dirigido, por un  grupo de gente con una necesidad, que recurrirán al “tío apañao” creo que este libro le servirá para calzar alguna placa solar coja…
  3. Una última cosa, es que se han tratado los diferentes temas, por diferentes personas, y no se ha cuidado de dar la misma estructura a cada tema. De esta manera, algunos profundizan más en cálculos, otros en teoría, otros en los equipos, y así, no hay paralelismos entre algunos capítulos, aunque tampoco afecta de manera al entendimiento global.

Por supuesto, esta es mi opinión, y os aseguro que antes de leer este libro no tenía ni idea de energías renovables más allá de cuatro cosillas para cubrir currículum. Pero resumiendo, si quieres hacer una buena introducción al mundo de las energías renovables, desde un punto de vista técnico, creo que es un buen libro.

Ficha técnica

Autores: José Mª de Juana (Coordinador). Adolfo De Francisco García. Jesús Fernández González. Florentino Santos García. Miguel Ángel Herrero García. Manuel Macías Miranda.

Título: Energías renovables para el desarrollo

Tema: Energía

Páginas: 311

Editorial: Paraninfo (Thomson Learning)

ISBN: 84-283-2807-2

energias-renovables

La depuración de aguas 8 – Acabamos…

Artículos anteriores: La depuración de aguas 1234567

Ahora ya si que acabamos con esta serie de artículos, a menos que mis estimados lectores soliciten la ampliación del tema, y yo con mi habitual amabilidad los mande a… alguna depuradora a informarse.

Hemos llegado hasta aquí con el agua depurada desde el artículo 5, y continuando por separado con la línea de fangos, artículos 6 y 7, que llegó a su penúltima fase en el artículo de la estabilización o digestión, así que vamos terminar.

cogeneracionSi tenemos una planta con digestión anaerobia, tenemos en el digestor: metano (~70%) y anhídrido carbónico (~30%). Como el metano tiene un alto poder calorífico, se suelen hacen varias cosas, todas ellas mediante cogeneración:

  • calentar instalaciones, o equipos de la planta que lo requieran
  • calentar agua de la planta
  • producir energía eléctrica, para consumo interno, incluso para su venta
  • y el excedente de todo esto, quemarlo a través de una chimenea ¡esto ya no es cogeneración! Es un despilfarro…

En la imagen podéis ver, señalada con flechas amarillas, la chimenea de quemado, la “bolita”, es un gasómetro donde se almacena gas, lo de la derecha es una escalera ¡oh! Y lo azul de la parte superior es el cielo que es por donde vuelan los pájaros, los aviones y Superlópez.

Si tenemos una planta con digestión aerobia, básicamente se tratan los fangos hasta el estado necesario de secado, que dependerá de lo que quiera hacer cada planta con el fango, y se puede:

  • Enviar a plantas de incineración de residuos (que seguramente generará energía con ellos)
  • Si es un tipo de fango apto, urbano o rural, se envía a plantas de compostaje para usar en agricultura
  • Algunos van a vertederos 😦
  • Y por último, aunque esto está en vías de desarrollo:
    • Utilización como materiales para la construcción
    • En lugares donde ha habido extracción de materiales, canteras, minas, etc, se están utilizando para recuperación de esas zonas (sólo espero que algún día los que han ganado, y ganan tanto dinero sacando las tripas a la Pachamama, estén obligados al menos a recuperar estos espacios con las nuevas propuestas que cada día van apareciendo)

En definitiva, como podéis ver, aprovechamos la mierda hasta no poder extraer nada más de ella… para que luego digan que no avanzamos… jejeje (otra cosa es la dirección, que el tiempo dirá)

Para acabar, por si alguno le ha sabido a poco, os dejo unos enlaces interesantes, de los que me he ayudado para escribir esta serie de artículos:

  1. Wikilibro – Ingeniería de aguas residuales. El más completo
  2. Wikipedia – Tratamiento de aguas residuales. No podía faltar
  3. Página personal de Emilio y José – La depuración de aguas residuales en EDAR. Realmente un gran trabajo ¡gracias chicos!
  4. Libro electrónico – Ciencias de la tierra y del medio ambiente. No sólo depuración, muy variado