Renovación en Huadian Wusu: cómo intercambiadores de placas y carcasa de fabricación china sustituyeron a calentadores importados y alcanzaron un 92 % de eficiencia de condensación
Para quienes mantienen una central, el sonido más temido no es el ruido de las máquinas, sino el silencio repentino, señal de que un equipo se ha parado. Cuando ese equipo es un calentador de la red de calefacción, una avería significa calefacción y producción interrumpidas, energía desperdiciada y presión para repararlo rápido. Muchas plantas se enfrentan al mismo dilema: equipos importados comprados a un precio muy alto hace años pierden rendimiento con la edad, evacuan mal el condensado y desperdician energía. Sustituirlos es caro y lento; mantenerlos significa baja eficiencia y malas cifras de carbono.
¿Cómo renovar un sistema así sin interrumpir la producción? La renovación realizada en Huadian Xinjiang Wusu Energy (Huadian Wusu) ofrece una respuesta.
Una central de referencia con un problema de eficiencia
Huadian Wusu es una filial al 100 % de China Huadian Corporation, uno de los grandes grupos eléctricos estatales de China, y una fuente de electricidad importante del norte de Xinjiang. Con dos grupos de 330 MW con extracción de vapor, utiliza la cogeneración para suministrar vapor de proceso y calefacción a los parques industriales cercanos de alimentación ecológica, textil y confección, y lleva mucho tiempo trabajando para reducir su consumo de energía y sus emisiones.
Sin embargo, en la estación principal de la red de calefacción de la central, varios intercambiadores de una marca europea se habían convertido en un cuello de botella. Con la edad, la evacuación del condensado se había vuelto difícil y su capacidad ya no bastaba para la ampliación prevista. Sin resolver estos problemas, los costes de operación seguirían siendo altos y a la central le costaría mantener su posición como referente de buen desempeño ambiental.
El equipo de ingeniería tenía un encargo difícil: aumentar la capacidad sin interrumpir la generación eléctrica ni la calefacción, y completar la sustitución en las limitadas ventanas de parada.
La selección: una solución nueva, no solo un equipo nuevo
El emplazamiento combinaba grandes diferencias de temperatura, temperaturas altas en el lado del vapor y límites estrictos para la temperatura del condensado, así que una sustitución por un equipo idéntico no serviría. Tras varias rondas de evaluación, el equipo del proyecto descartó volver a comprar los mismos productos importados y buscó una alternativa de fabricación china. Los criterios de selección eran claros:
- Tamaño pequeño, gran capacidad. El espacio de instalación era reducido, así que un equipo más capaz tenía que caber donde estaba el antiguo.
- Alta presión y temperatura estable. El equipo debía soportar condiciones de vapor exigentes, con una presión de diseño superior a 4,0 MPa.
- Control inteligente. Resolver los problemas de evacuación del condensado de los equipos antiguos exigía un sistema de control mejorado.
El intercambiador de placas y carcasa de la serie AWPS de Accessen ganó el contrato por su rendimiento a alta temperatura y alta presión y por la capacidad de Accessen de adaptar el diseño a las condiciones del emplazamiento.
Cuatro ventajas de la solución
La renovación no fue un simple cambio de lo viejo por lo nuevo, sino una mejora de la eficiencia a nivel de todo el sistema, basada en cuatro puntos:
- Resistencia a la presión y transferencia de calor. El intercambiador de placas y carcasa de la serie AWPS está diseñado para más de 4,0 MPa, por lo que soporta vapor a alta presión. Según Accessen, su coeficiente de transferencia de calor alcanza 5000 W/(m²·K), muy por encima del de un intercambiador de carcasa y tubos convencional. Por eso puede transferir más calor en el mismo volumen, lo que resolvió el conflicto entre un espacio reducido y una carga elevada.
- Evacuación inteligente del condensado. Para corregir los problemas de evacuación de los equipos importados, el nuevo sistema cuenta con una disposición 3D y unas tuberías optimizadas, control inteligente de la sección de drenaje y control adaptativo de la diferencia de temperatura en varias zonas. Así la pérdida de carga se mantiene bajo control, se resuelve el problema de evacuación y la eficiencia de condensación subió al 92 %, lo que mantiene estable la operación con vapor a largo plazo.
- Compacto y fácil de instalar. La serie AWPS combina la eficiencia de un intercambiador de placas con la resistencia a la presión de un equipo de carcasa y tubos. Su diseño compacto encajó en el espacio limitado de Huadian Wusu sin grandes obras, lo que acortó considerablemente la construcción.
- Menor coste en el ciclo de vida. Un intercambiador de placas y carcasa no tiene juntas que envejezcan, cuesta menos de operar, se ensucia menos y es más fácil de limpiar, así que los costes anuales de mantenimiento bajan de forma notable.
Primera y segunda fase
Los resultados hablan por sí solos. La primera fase empezó en noviembre de 2023 con la sustitución del calentador de la red de calefacción n.º 2. El nuevo equipo superó una prueba de rendimiento de 72 horas y una marcha de prueba de 168 horas, y sus principales cifras de rendimiento alcanzaron o superaron el diseño original.
Tras un año de funcionamiento estable, en octubre de 2024 comenzó la segunda fase de la renovación, dedicada al ahorro energético y a la ampliación. Esta vez Huadian Wusu modernizó los calentadores restantes n.º 1 y n.º 3 con intercambiadores Accessen totalmente soldados de placas y bastidor de la serie AWD. El objetivo de esta fase era un ahorro energético más profundo: bajar la temperatura de drenaje del condensado para aprovechar al máximo la energía primaria. Al mismo tiempo, se sustituyeron los antiguos sensores e instrumentos de la estación para poder recoger datos de operación completos y gestionar y analizar el ahorro con más detalle.
Lo que puede aprender la industria
Huadian Wusu ofrece un modelo para la modernización de equipos en las industrias de proceso. Los intercambiadores de gama alta estuvieron dominados durante mucho tiempo por marcas europeas y estadounidenses, pero los equipos de fabricación china ya pueden competir con altas temperaturas, altas presiones y grandes diferencias de temperatura. Para los responsables de planta y los ingenieros, el caso deja dos mensajes:
- Sustituir equipos importados por equipos de fabricación china es viable, y puede ser mejor. En las condiciones adecuadas, un intercambiador chino de placas y carcasa diseñado a medida puede superar en eficiencia y control a equipos importados más antiguos y de uso general.
- Las mejoras de eficiencia vienen de todo el sistema. Cambiar el intercambiador no basta por sí solo. También hay que mejorar las tuberías, el control y la instrumentación para recuperar todo el calor posible del vapor.
Por qué funciona aquí el diseño de placas y carcasa
Un intercambiador de placas y carcasa consta de una carcasa, un paquete de placas de transferencia de calor y las conexiones de entrada y salida. Frente a un equipo de carcasa y tubos convencional, los canales formados por las placas generan una fuerte turbulencia. Esto aporta dos ventajas: un coeficiente de transferencia de calor muy alto, incluso a baja velocidad, y cierta capacidad de autolimpieza, porque la alta tensión de cizalla en la pared limita el ensuciamiento, una causa habitual del aumento de la resistencia térmica en los equipos de carcasa y tubos.
Para las plantas que quieren ahorrar energía, reducir emisiones de carbono o renovar sus equipos, elegir el intercambiador adecuado es más que cambiar una pieza. Define la eficiencia de la planta durante los próximos años.