Autoclaves Calentados por Aceite Térmico o Eléctricamente: ¿Cuál es el Adecuado para Usted?

El tipo de calefacción utilizado en los autoclaves varía según los procesos de calefacción requeridos y el costo de la energía. Además del conocido sistema de calefacción por vapor directo, se utilizan específicamente los siguientes tres métodos para la calefacción de autoclaves de aire caliente:

• Aceite térmico
• Eléctrico
• Vapor indirecto

En este artículo del blog, describiremos las principales diferencias entre los autoclaves calentados eléctricamente y los calentados con aceite térmico. El costo energético suele ser el factor determinante para elegir entre estos dos métodos de calefacción. No podemos hacer una recomendación rápida entre uno y otro, ya que es necesario analizarlos caso por caso. Se requiere un análisis exhaustivo de los costos energéticos y operativos del uso de autoclaves en diferentes países y regiones.

CALEFACCIÓN POR ACEITE TÉRMICO:

El aceite térmico de alta temperatura se genera utilizando generadores o calderas de aceite térmico, y el autoclave se calienta distribuyendo el aceite térmico a través del intercambiador de calor montado dentro del autoclave. Con este método, los autoclaves pueden calentarse hasta 280-300°C.

El generador de aceite térmico puede funcionar con una de las siguientes fuentes:

• Electricidad: El generador de aceite térmico utiliza electricidad limpia sin ninguna emisión ambiental.
• Gas Natural: El gas natural ofrece un menor costo y mayor energía, y es la fuente de energía más común para los generadores de aceite térmico. Tiene valores de emisión relativamente bajos.
• Diésel: Es una fuente preferida donde no se dispone de gas natural o en regiones productoras de petróleo donde el diésel tiene un costo más bajo. Sin embargo, tiene uno de los valores de emisión más altos y su uso puede estar restringido sin sistemas de filtración sofisticados.
• Carbón: Aunque es una fuente común en regiones ricas en carbón, requiere costos operativos adicionales y es la menos amigable con el medio ambiente, siendo una fuente de energía altamente contaminante

Al elegir la fuente adecuada para la producción de aceite térmico, también se deben considerar los siguientes aspectos:

• El bajo costo y alto nivel energético y calórico.
• Las normas y regulaciones socioeconómicas y ambientales del área de instalación.
• La disponibilidad de la fuente de energía.

Ventajas de los autoclaves calentados con aceite térmico:

• Puede reducir significativamente los costos operativos cuando el costo de la electricidad es alto, especialmente cuando el autoclave opera con un alto número de ciclos.
• Para autoclaves de alta capacidad de calefacción, ofrece ventajas económicas.
• Se pueden alcanzar valores de temperatura más altos a presiones más bajas. Esto es aún más ventajoso considerando los riesgos de los autoclaves de calor por vapor directo a alta presión.
• Los autoclaves calentados con aceite térmico ofrecen una mayor transferencia de calor en comparación con los autoclaves calentados por vapor.
• En comparación con los autoclaves de vapor directo, los autoclaves enfrentan menos corrosión.
• No se requiere el acondicionamiento y tratamiento del vapor descargado para los autoclaves calentados con aceite térmico.
• Hay menos instrumentación y menos tuberías externas, lo que conlleva un menor riesgo de congelación.

Desventajas de los autoclaves calentados con aceite térmico:

• Tiene un costo inicial de inversión más alto debido a la instalación de un generador de aceite térmico, en comparación con los autoclaves eléctricos.
• Tiene costos operativos y de mantenimiento más altos que los autoclaves eléctricos.
• Mientras que la temperatura máxima de calentamiento no puede exceder los 300°C con aceite térmico, no hay límite de temperatura cuando se utilizan autoclaves eléctricos.
• Las tuberías y la instrumentación son más críticas con el aceite térmico, ya que existe un riesgo de incendio en caso de fugas.
• El aceite utilizado debe ser reemplazado, ya que pierde su función de calefacción, viscosidad y eficiencia cuando se usa en un alto número de ciclos. El espesamiento del aceite puede causar acumulación en el intercambiador de calor, minimizando la transferencia de calor. Este riesgo se puede minimizar reemplazando el aceite de manera regular.

CALEFACCIÓN ELÉCTRICA

Autoclave de Composites Calentado con Aceite Térmico

La calefacción del autoclave se logra utilizando elementos calefactores eléctricos y distribuyendo el aire caliente mediante un ventilador de circulación motorizado. La calefacción eléctrica ofrece niveles de temperatura más altos en comparación con otros métodos de calefacción.

Ventajas de los autoclaves calentados eléctricamente:

• Ofrecen bajas emisiones y energía limpia.
• Los autoclaves eléctricos tienen un menor costo de inversión inicial en comparación con los autoclaves calentados con aceite térmico.
• Requieren menos espacio en comparación con los autoclaves calentados con aceite térmico o vapor indirecto.
• Los autoclaves eléctricos pueden utilizarse a temperaturas más altas si se requieren temperaturas de curado más elevadas.
• Son más seguros y más simples de operar que los autoclaves calentados con aceite térmico.

Desventajas de los autoclaves calentados eléctricamente:

• Pueden requerir un suministro eléctrico de mayor potencia, un transformador de mayor capacidad en la planta, así como un costo más alto en el cableado del suministro eléctrico dentro de la planta.
• Requieren un suministro de energía limpio para evitar posibles daños en los elementos calefactores debido a las fluctuaciones de voltaje.

Resumen:

Es importante analizar a fondo los costos de inversión inicial y operativos al evaluar la posibilidad de utilizar calefacción por aceite térmico para el proceso de curado en autoclaves. Este análisis y el período de recuperación de la inversión deben compararse con otras opciones de calefacción. La decisión de invertir en un generador de aceite térmico y un autoclave adecuado para este tipo de calefacción debe tomarse en consecuencia.

Según nuestra experiencia, la regla general es que para cualquier capacidad de calefacción requerida superior a 500 kW, se debe considerar un autoclave calentado con aceite térmico como una alternativa, ya que puede volverse más económica y factible. Para capacidades inferiores a 500 kW, los autoclaves calentados eléctricamente ofrecen mejores resultados para los inversores. Además de los aspectos económicos, se deben evaluar otros factores, en particular las regulaciones ambientales, así como el suministro seguro de la fuente de energía (es decir: electricidad, gas natural, diésel). La viabilidad económica de elegir el tipo de calefacción puede ser determinada por el fabricante del autoclave, mientras que los demás factores deben ser estudiados por el inversor.

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