En una planta de proceso continuo, una válvula que todavía abre y cierra no necesariamente está funcionando de manera eficiente. Años de cambios en el proceso, equipos sobredimensionados, componentes internos de válvulas desgastados y márgenes de diseño conservadores pueden generar pérdidas de presión innecesarias en todo el sistema de tuberías. Dado que las bombas y los compresores deben superar esta resistencia durante cada hora de funcionamiento de la planta, una ineficiencia relativamente pequeña puede convertirse en un gasto operativo recurrente.

Dónde se ocultaba la pérdida de energía

Consideremos una planta típica de proceso continuo cuyas bombas funcionan las 24 horas del día. Originalmente, los ingenieros seleccionaron varias válvulas de control y aislamiento para condiciones de caudal superiores a las que realmente requería el proceso. Los operadores compensaban esta situación manteniendo algunas válvulas parcialmente estranguladas, mientras las bombas continuaban suministrando una presión superior a la necesaria para el sistema.

El resultado no fue una falla evidente de los equipos. La producción continuó con normalidad. El problema se manifestó, en cambio, en el consumo de electricidad, el desgaste de las válvulas y las necesidades de mantenimiento.

Una revisión de ingeniería se centró en los caudales reales, la presión diferencial, el dimensionamiento de las válvulas y sus posiciones normales de operación. El objetivo era sencillo: identificar dónde una resistencia excesiva obligaba al sistema de bombeo a consumir energía sin aportar un rendimiento útil adicional al proceso.

El Departamento de Energía de Estados Unidos identifica la reducción de las pérdidas de presión en tuberías y válvulas como una de las medidas clave para mejorar la eficiencia energética de los sistemas de bombeo. También señala que las válvulas de estrangulamiento controlan el caudal disipando la energía del fluido y aumentando la contrapresión.

La modernización de válvulas para mejorar la eficiencia energética

En lugar de sustituir todas las válvulas de la planta, la modernización se concentró en los puntos con mayor impacto hidráulico. Los ingenieros evaluaron las válvulas sobredimensionadas o ineficientes según las condiciones reales de operación y seleccionaron reemplazos adecuados teniendo en cuenta las características de caudal, la pérdida de presión, los materiales, el dimensionamiento de los actuadores y los requisitos de control.

Para aplicaciones de aislamiento, el objetivo era lograr una baja resistencia cuando la válvula estuviera completamente abierta y un cierre fiable cuando fuera necesario. Para aplicaciones de regulación, el dimensionamiento de las válvulas se ajustó con mayor precisión al rango real de operación. También se revisaron los actuadores y los sistemas de control para que las válvulas pudieran responder con precisión sin un estrangulamiento innecesario.

Este enfoque específico es importante. Una modernización de válvulas para mejorar la eficiencia energética no consiste simplemente en adquirir válvulas más nuevas; es una oportunidad para adaptar la válvula, el actuador y las condiciones de las tuberías al proceso que realmente existe en la actualidad.

Menor pérdida de presión significa menores costos operativos

Después de una modernización, los ingenieros pueden comparar la potencia de las bombas, el caudal, la presión diferencial y la posición de las válvulas con respecto a las condiciones operativas de referencia originales. Cuando se reducen las pérdidas de presión innecesarias, las bombas pueden funcionar con una menor altura de carga o trabajar de manera más eficiente con sistemas de control de velocidad variable.

En las plantas que funcionan de manera continua, incluso las mejoras moderadas en la eficiencia se acumulan a lo largo de miles de horas de operación cada año. Por lo tanto, la justificación económica puede ir más allá del ahorro de electricidad. Una mejor selección de las válvulas también puede reducir el desgaste, mejorar la estabilidad del control y disminuir las necesidades de mantenimiento.

La conclusión general es sencilla: al evaluar el consumo energético de una planta, conviene mirar más allá de la bomba o el motor. La válvula que genera una resistencia innecesaria también puede ser parte del costo.

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Para obtener orientación técnica adicional, los recursos sobre sistemas de bombeo del Departamento de Energía de Estados Unidos ofrecen información sobre válvulas de control, evaluación de sistemas de bombeo y oportunidades de ahorro energético en aplicaciones industriales.