Sistemas Auxiliares Esenciales en Plantas Industriales: Optimización y Funcionamiento

Sistemas Auxiliares Esenciales en Plantas Industriales

En el ámbito industrial, la eficiencia y seguridad operativa dependen en gran medida de una serie de sistemas auxiliares que, aunque no forman parte directa del proceso productivo principal, son absolutamente críticos para su funcionamiento continuo y optimizado. A continuación, se detallan los principales sistemas y sus aplicaciones.

Plantas de Aire

Las plantas de aire tienen diversos usos en la industria, incluyendo:

• Enfriamiento: Suministro de aire para enfriamiento a 30°C.
• Instrumentación: Aire para instrumentos y controladores neumáticos.
• Usos Generales: Otros usos entre 3 y 20 bar, a veces requiriendo aire seco a -18°C.

Gases Inertes

El nitrógeno (N₂) y el dióxido de carbono (CO₂) se utilizan para crear atmósferas inertes en tanques y para purgas, con el fin de evitar la combustión y como medio de seguridad en diversos procesos industriales.

Vapor Industrial

El vapor es la fuente de calor más utilizada en la industria debido a sus propiedades ventajosas:

• Control de Temperatura: La temperatura se controla eficazmente con la presión.
• Transferencia de Calor: El condensado tiene un alto coeficiente de transferencia de calor.
• Seguridad: No es tóxico ni inflamable.

Se emplea para calentar y generar electricidad, para calentamiento moderado, limpieza y esterilización.

Chimeneas

Las chimeneas son sistemas esenciales para la ventilación y dispersión de los gases de combustión. Su altura se determina en función de la composición y volumen de los gases emitidos, buscando minimizar el impacto ambiental.

Torres de Enfriamiento

Existen torres de enfriamiento de tiro natural o forzado, las cuales se utilizan para suministrar el agua de enfriamiento requerida en una planta. La temperatura máxima del agua de enfriamiento depende directamente del clima local.

Tratamiento de Agua: Desionizadores, Desmineralizadores y Plantas de Agua

Las plantas industriales requieren agua para una amplia gama de procesos. Para ello, se implementan sistemas de tratamiento:

• Purificación para Procesos: El agua para procesos debe purificarse para evitar la presencia de químicos indeseables.
• Agua para Calderas: Para calderas, el agua debe someterse a un intercambio iónico para eliminar cationes y prevenir incrustaciones.
• Fuentes de Suministro: La fuente de agua puede provenir de suministro estatal, pozos, lagos o ríos.

Planta Eléctrica

La potencia eléctrica requerida para los procesos puede obtenerse externamente de la red o generarse internamente en el ciclo de la planta, operando comúnmente a 220 o 440 voltios en sistemas trifásicos.

Mechurrio (Flare)

Un mechurrio es un quemador que se instala en el exterior, en una posición elevada. Se utiliza para la disposición segura de gases combustibles de desecho provenientes de plantas químicas o refinerías, evitando su liberación directa a la atmósfera.

Incineradores

Los incineradores se emplean para quemar desperdicios hasta reducirlos a ceniza. Sus principales ventajas incluyen la disminución del costo de transporte de residuos y la eliminación eficiente de desechos tóxicos.

Sistemas de Refrigeración

Para enfriar o condensar corrientes de proceso por debajo de 38°C, se utilizan diversos medios como agua fría, salmuera fría o refrigerantes específicos. Los hidrocarburos livianos y los refrigerantes logran el enfriamiento al transferir calor de manera eficiente.

Aire Comprimido

El aire comprimido es una fuente de energía versátil que alimenta distintos mecanismos y mandos neumáticos desde una estación central.

Proceso de Generación y Distribución

El aire es aspirado por una estación compresora a temperatura y presión atmosférica, con su humedad relativa. Posteriormente, se comprime a una presión más alta que la atmosférica, lo que produce un calentamiento del aire. Tras la compresión, el aire se descarga del compresor. Al ir enfriándose por la radiación, puede perder presión y generar condensación, por lo que se recurre al secado del aire. Finalmente, a través de tuberías, el aire comprimido llega a los distintos puntos de trabajo.

Propiedades y Principios Fundamentales

• Densidad: Aproximadamente 1,2928 kg/m³ (a condiciones estándar).
• Velocidad del Sonido: 331 m/s a 101325 Pa (presión atmosférica estándar).
• Termodinámica: Si se comprime aire, se calienta; si se reduce la presión, se enfría.

Consideraciones Clave en Sistemas de Aire Comprimido

• Disponibilidad del medio.
• Capacidad de almacenamiento.
• Regulación de la fuerza.
• Tratamiento del aire (secado, filtrado).
• Control de fugas.

Filtros

Los filtros son dispositivos esenciales usados para separar partículas sólidas de un líquido o un gas, garantizando la pureza de los fluidos en los procesos industriales.

• Filtros de Vapores: Eliminan contaminantes microscópicos del aire y partículas químicas.
• Filtros de Partículas: Eliminan el polvo y otras partículas de la compresión, atrapándolas antes de que lleguen a los equipos sensibles o al producto final.

Válvulas

Las válvulas son dispositivos fundamentales que controlan o regulan el paso del aire comprimido y otros fluidos. Se clasifican según su función específica dentro del sistema (cierre, regulación, alivio, etc.).