La industria cervecerasistemas de vapor y condensado

2

Curva de saturación delvapor

00 2 4 6 8 10 12 14 16

200

150

100

50

250

Para que las temperaturas puedan ser controladas deforma más precisa es esencial que se suministre vaporsaturado seco de alta calidad y a su correcta presióndurante el proceso. Cualquier rastro de humedad o degases incondensables en el vapor podría hacer bajarsu temperatura o dañar la transferencia del calor. Estodificultará un control más exacto y a veces puede noser posible alcanzar las temperaturas de produccióndeseadas.

¿Para que se usa el vapor?La fabricación de cerveza es un arte antiguo en el cual se prepara la cerveza a partir de la malta, el lúpulo, el agua y la levadura.

Durante el proceso tienen lugar reacciones químicascomplejas que acaban convirtiendo esas materiasprimas en cerveza. El vapor es esencial en este procesopara calentar, limpiar y pasteurizar.

La necesidad de un vapor dealta calidad

Se usa vapor porque es un eficiente portador de calor.

Se produce en la caldera y se transmite a lasinstalaciones cerveceras mediante un sistema dedistribución de tuberías. Durante el proceso, el vaporpierde calor y se condensa.

Una propiedad muy importante del vapor saturado esque su temperatura está directamente relacionada consu presión. Por lo tanto, la temperatura de los distintosprocesos puede ser controlada de forma muy precisasi controlamos la presión del vapor.

La gran mayoría de compañias cerveceras, distribuiránel vapor a una presión entre 7 y 10 bar. La presión seirá reduciendo en cada uno de los procesos hasta llegara su nivel óptimo.

Vapor

Vapores de la tina decobre

Condensado

Mosto

Tem

pera

tura

°C

El uso bien administrado de vapor de altacalidad es un factor clave en la eficienteproducción de cervezas de la máxima calidad.

Presión en bar r

3

Spirax Sarco en la industriacervecera

Durante casi todo el siglo XX Spirax Sarco ha sido el líder en lamejora del rendimiento de las plantas de vapor, procurando

conocimiento y productos de alta calidad en todas las ramas de laindustria, incluyendo por supuesto la cervecera.

Entendemos que la industria cervecera tiene sus necesidades yproblemas particulares y que cada aplicación dentro de la industria

debe ser observada individualmente.

Nosotros podemos aportar soluciones a los problemas acerca delsistema completo de vapor y condensado en su industria y en

cualquier lugar del mundo.

Distribución devapor

Control yempleo del

vapor

Manejo delcondensado

El sistema completoPara producir cerveza de alta calidad manteniendobajos los costes de producción, es esencial que losprocesos de fermentación funcionen de la forma másefeciente posible y para ello hay que usar de manera eficaz el calor que encontramos disponible en el vapor.

Para conseguirlo, es necesario considerar el diseño yfuncionamiento del sistema completo de vapor ycondensado, teniendo en cuenta los tipos de proceso,

Generaciónde vapor

sus necesidades específicas, el entorno local y el tipode cerveza que vamos a elaborar.

Deben también tenerse en cuenta los futuros planesde expansión así como los planes de mejora de lasmáquinas existentes.

4

Controles para añadir agua fríaTanques de alimentación de calderaControles de tanque de alimentaciónCabezales aireadoresEliminadores de aire y rompedores de vacíoSistemas de recirculación de tanque de alimentaciónSistemas de recuperación de calor de purga de calderasCabezales de venteoSistemas de inyección de vaporSistemas de purga de calderas

Tanques de purgaColectores de entrada de purgaControles de nivel y sistemas de alarmaSistemas de control de TDSMedición de TDSVálvulas de retención de bomba de alimentación

Enfriadores de muestrasTanques de revaporizadoIntercambiadores de calor de purga residualSistemas de enfriamiento de aguaSistemas de puesta en marcha de vaporSis temas de de tecc ión de con tam inac ión de condensadoVálvulas de descarga rápida de condensado

Spirax Sarco y la generación de vaporCuando el vapor sale de la sala de calderas debecontener tan poca humedad y gases incondensablescomo sea posible.

Esto asegurará disponer de la máxima cantidad de calorminimizando el riesgo de daños en las tuberías a causade golpes de ariete.

Spirax Sarco dispone de una gran experiencia paraayudarle a producir vapor de alta calidad en suscalderas, con el coste más económico, con un amplioabanico de productos específicamente diseñados parala sala de calderas, todos ellos fabricados con la másalta calidad.

Equipo de sala de calderas Spirax Sarco

Vapor Revaporizado CondensadoAgua de alimentaciónde caldera

Suministrado por Spirax Sarco

Disponemos de bibliografía técnica y comercial sobreaplicaciones y equipamiento de calderas disponiblesal solicitarlos.

Una parte esencial en el diseño y funcionamiento de lasala de calderas, es asegurar que la caldera funcionea su máximo rendimiento posible. Todo esfuerzo debeencaminarse a recuperar y volver a utilizar el calordisponible en fuentes secundarias como son las purgasde caldera.

Su ingeniero local de Spirax Sarco le ayudará y leofrecerá consejo sobre como conseguirlo.

5

Las calderas deberian funcionar a la máxima presiónposible para proporcionar un cierto grado de almacena-miento térmico y ayudar así a sobrellevar esta demanda.

El almacenamiento térmico puede ser incrementadousando una caldera más grande de lo normal ointroduciendo un acumulador de vapor. El acumuladorde vapor almacena energía térmica cuando la demandano es demasiado elevada e incrementa el caudal durantelos aumentos bruscos de demanda. Este sistemaprotegerá las calderas de los efectos de una excesivademanda, permitiendo a la vez la trasmisión a lastuberías de cantidades normales y que lsa altasdemandas de vapor que puedan surgir sean cubiertas.

El uso de válvulas de excedente para restringir el caudalde vapor a un máximo que resulte seguro o cerrar elsuministro a los usos menos prioritarios durante lasdemandas excesivas pueden ser también otros caminosposibles para proteger todo el sistema.

Controles de nivel de agua de calderaA causa de las grandes calderas y la demanda variablede vapor que encontramos en una fábrica de cerveza,debemos ser precavidos a la hora de seleccionar loscontroles de nivel del agua de la caldera. Éstas puedenser de tipo modulante con dos opciones de elementosde control ideales bajo duras condiciones de demanda.

Caldera sin acumuladorCaldera con acumulador

Calidad del vaporLos repentinos picos de demanda de vapor que se danen la industria cervecera pueden provocar arrastre enlas calderas, con un vapor muy húmedo pasando através del sistema de circulación. Son varios losmétodos disponibles para minimizar los daños que estasrepentinas subidas de la demanda pueden causar enel funcionamiento general del proceso de elaboración.

Control del acumulador Spirax Sarco

Conjunto de válvulareductora de presión

Válvula de carga delacumulador

Válvula de descarga delacumulador

Rebosadero

Flujo de vapor

hacia el sistema

Acumulador

Flujo de vapor

de la caldera

Controlador

Sensor depresión

La presión del vapor puede, entonces, ser reducida a las presiones operativas requeridas.

6

Vapor

Licor

Sistema decontrol de nivel

Condensado

Conjunto de purga

Control de temperaturaautoaccionado

Estación de válvula dereducción de presión

Controles del tanque de remojado caliente Spirax Sarco

Caldera y cuba de macerado

Copper control panel

Condensado

Calandria

Conjunto de purga

Flowmeter

Control de calandriaSpirax Sarco

Mosto

Tina decobre

Válvula neumática conposicionador

Spirax Sarco y la ela b

Cuba decantadora Refrigerador

CalandriaTina de cobre

Separador y

Vapor

Unidad de lecturacon salida 4-20mA

Panel de controlde la tina de cobre

Control de calandria Spirax Sarco

7

Estación de vapor limpio Spirax Sarco

Estación de válvula dereducción de vapor

Filtro de vapor limpio

Vapor limpioVapor de fábrica

Condensado

Conjunto de purga

boración de la cerveza

filtro de lúpulo Refrigerador RefrigeradorTanque defermentación

Tanque demaduración

Pasteurización

Medidor de caudal

Retorno de larefrigeración

Flujorefrigerante

Unidad de lectura consalida 4-20mA

Sensor

ControladorVálvula neumáticacon posicionador

Controles de tanques de fermentación Spirax Sarco

Purga de N2

8

Spirax Sarco y la distribución de vapor

El condensado se forma a causa de las pérdidaspor radiación en la tubería

Si no se desaloja, una bolsa de condensado puededesarrollarse y verse arrastrada por la tubería a lavelocidad del vapor.

Vapor

Válvula deretención

MedidorSpiraflo

Eliminadorde aire

Vapor

Separador

Conjunto de purga

Salida de condensado

Eliminadorde aire

Vapor

Vapor

Conjunto de purga

Salida de condensado

Punto intermedio de purga Spirax Sarco

Estación de medición de vapor Spirax Sarco

Varias salidasAlarmasInterface RS232CTemporizadores

El condensado se puede desalojar por medio de unseparador como se muestra en la ilustración de unaestación de medición de vapor, y en caso de largosrecorridos de distribución, debe instalarse un punto depurga intermedio. Debe hacerse previsión también paraeliminar el aire y los gases incondensables del sistemade distribución de vapor mediante eliminadorestermostáticos de aire estratégicamente colocados.

Desde la sala de calderas se transporta el vapor a losdiversos procesos mediante el sistema de distribución.Se debe disponer de él a la presión correcta, en suficiente cantidad y en las mejores condiciones posibles.

Es importante que la tubería que transporta el vapordesde la sala de calderas a la corrugadora sedimensione correctamente. La velocidad del vapor debeser de un nivel razonable y se debe minimizar la caídade presión. Spirax Sarco le ofrecerá consejo en eldimensionado de sus tuberías de distribución.

La instalación de un equipo de medición preciso lepermitirá monitorizar el rendimiento, le asistiráen la gestión de energía y le procurará informaciónque le ayudará en el cálculo preciso de costes del proceso de elaboración.

Para asegurar que las pérdidas por radiación semantienen mínimas, se debe aislar térmicamente elsistema de distribución de vapor. Incluso cuando estáaislado habrá algunas pérdidas por radiación,condensando algo de vapor y formando condensadoen la tubería.

Es importante sacar el condensado para que el vaporque llega a los procesos sea tan seco como seaposible. La eliminación del condensado de las líneasde distribución es también necesaria para evitar dañoscausados por golpes de ariete. Éstos ocurren cuandobolsas de condensado son impulsadas a lo largo de lastuberías a la velocidad del vapor.

La causa de los golpes de ariete

9

Control de la presión del vapor

¿Donde se usa el vapor?Una gran proporción de vapor producido en una industriacervecera se usa para la extracción de azucar y aromasen el proceso de macerado y para la ebullición delmosto, momento en el cual la cerveza es esterilizada yestabilizada. Solo estos dos momentos acumulan másdel 50% de la demanda de vapor.

El vapor se usa para proporcionar calor necesario en :PasteurizaciónProducción de licor caliente

Disponemos de diferentes tipos de válvulas reductorasde presión, desde sencillas válvulas autoaccionadashasta las más flexibles combinaciones de válvula conactuador neumático y posicionador electro/neumático.

El tipo de sistema que se requiere depende de lasnecesidades del proceso. Spirax Sarco dispone de unagran variedad de sistemas de control de presión devapor y puede aconsejar en la mejor elección parauna aplicación en particular.

Limpieza de botellasEnvasado en botellas y latas.Sistemas de limpieza in situ (CIP)

Además de ser necesario en todos estos procesos, el vaporserá necesario también para el sistema de calefacción o deaire acondicionado dentro de las instalaciones. Spirax Sarcotiene una gran experiencia dentro de este area y puedeproporcionarle valiosos consejos sobre el uso del vapor enaplicaciones relacionadas con sistemas de calefacción yaire acondicionado.

Válvula deseguridad

Caudal devapor

Caudal devapor

Conjunto de purga

Condensado

Válvula deacción directa

Estación de válvulas de acción directa Spirax Sarco

Estación de válvulas electro/neumáticas Spirax Sarco

Válvula deseguridad

Conjunto de purga

Condensado

Válvula neumática conactuador y posicionador

Controlador

Separador

Separador

Sensor de presión

El vapor saturado es usado durante el proceso deelaboración de la cerveza a distintas presionesdependiendo de las necesidades especiales de cadauno de los distintos procesos. Las necesidades depresión de estos procesos pueden variar desde 1 bara 5 bar.

El vapor debería generarse a la máxima presión posibley después reducirse para cumplir las necesidadesespecíficas del proceso. Esto ayudaría con el problemade los aumentos de demanda repentinos y de pasomantendría el tamaño de las tuberías de distribución lomás pequeño posible.

Válvula con actuador y posicionadorEliminador de aire

Eliminador de aire

Caudal devapor

Caudal devapor

10

Control de temperaturaLa mayoría de los procesos que usan vapor en lacerveceria requerirán un sistema de control de latemperatura para asegurar que el producto escalentado y se mantiene a la temperatura correcta.

Spirax Sarco proporciona diferentes tipos de sistemade control de temperatura y podrá aconsejarle sobre lomejor de cada uno de los diferentes procesos.

Por ejemplo, un resistente sistema de controlautoaccionado será lo más adecuado para un tanquede remojado caliente, mientras que un sistema electro/neumático más sofisticado será la mejor eleccion en lacuba de macerado para asegurar que en cada una delas fases, y durante el tiempo necesario, se mantienela temperatura correcta

Intercambiadores de calor de placasLos intercambiadores de calor de placa se usan en laelaboración de la cerveza para una gran variedad de procesoscaloríficos y refrigerantes.

Para las aplicaciones de calentamiento se suele utilizar el vaporcomo medio primario. Se controla con facilidad y sus excelentescualidades para transportar calor permiten dimensionar almínimo las tuberías y el intercambiador.

Una válvula de control de temperatura ajusta constantementeel caudal y presión del vapor primario para compensar lasfluctuaciones de caudal y temperatura en la entrada de líquidosecundário. Así se asegura que el producto que sale delintercambiador está siempre a la temperatura correcta. Cuando

Drenaje del condensado y control de la temperatura del intercambiador de calor de placa Spirax Sarco

el vapor cede su calor, se condensa y este condensado debedesalojarse inmediatamente para permitir al vapor que sigaentrando en el intercambiador y siga con el proceso. Si sepermite que el condensado permanezca en el intercambiador,el resultado sería un control pobre de temperatura y aumentaránlas posibilidades de daños por golpes de ariete.

Si se selecciona el tipo correcto de purgador, y siempre que lapresión en el espacio del vapor del intercambiador sea superiora la presión en el sistema de retorno de condensado, elcondensado se desalojará tan pronto como se haya formado.

Perfil típico de los dictintos cambios detemperatura en la cuba de macerado

Válvula neumáticacon actuador yposicionador

Intercambiador decalor de placas

Bomba accionadapor presión

Condensado

Caudal devapor

Control secundario desalida

Control secundario deentrada

Controlador

Purgador

Condensado

100

80

60

40

20

0

0 3 21 6 4 5 8 10 9 7 12

Hours

11

°C

Suministro devapor a labomba

oC

Horas

11

Revaporizado abaja presión

Conjunto de purga

Condensadode vapor aalta presión

Conjunto de recuperación de revaporizado Spirax Sarco

Salida decondensado

Venteo

Entrada de condensado

Unidad de retorno de condensado Spirax Sarcocon bomba accionada por presión

Salida decondensado

Rebosadero

Bomba accionadapor presión

De todos modos, la presión en el espacio vapor de unintercambiador de placas nunca es constante y puedecaer una condición de vacío con cargas bajas. Cuandola presión en el sistema de retorno de condensado essuperior a la presión en el espacio vapor delintercambiador, se dice que el intercambiador está enuna condición de interrupción de flujo ("stall"). Bajoestas condiciones el condensado no puede serdesalojado del intercambiador.

Manejo del condensadoRecuperación de calor

Aproximadamente un 25% del calor utilizado paragenerar vapor a 5 bar, permanece en el condensadocuando el vapor condensa. Por ello en el manejo delcondensado debe darse importancia a la recuperacióny al uso de este calor tanto como sea posible.

Recuperación del revaporizadoEl revaporizado se libera del condensado si la presióndisminuye. Generalmente esto ocurre cuando pasapor el proceso a través de un purgador a un sistema de retorno de condensado a baja presión. El condensado a baja de presión tiene un contenidode calor sensiblemente menor que el condensadode alta presión, y este excesivo contenido de calor

convirtiéndose en vapor a una presión más baja.La recuperación del revaporizado puede ser uncomplemento en el suministro de vapor paraaplicaciones que necesiten vapor a baja presión como

Retorno del condensadoLa última etapa en el manejo de condensado es retornarlo antes posible el máximo de condensado caliente a lasala de calderas.

Incluso una vez recuperado el revaporizado, elcondensado a baja presión contiene una buenacantidad de calor - más de 400 kJ/kg a presiónatmosférica - además, no necesitará tratamiento delagua antes de volver a entrar a la caldera.

Sistemas para retornar el condensado pueden incluirsistemas de retorno por gravedad, sistemas de bombaseléctricas o sistemas que incluyen la versátil bombaaccionada por presión.

Nuestro ingeniero local de Spirax Sarco lecomplacerá aconsejarle sobre los medios decoste más rentables para conseguir un sistemade retorno de condensado eficiente.

Una solución efectiva para este problema consiste eninstalar una unidad bomba/purgador. De esta maneraseasegurará que el condensado se desaloje delintercambiador bajo condiciones de trabajo normalesy en condiciones "stall".

Spirax Sarco puede evaluar si una aplicación deintercambiador de calor puede encontrarse en situación"stall" y como evitar sus efectos adversos.

provocará que parte del condensado se revaporice

por ejemplo en los tanques de licor caliente.

12 SB-GCM-08 CM Issue 1

BW

G

Spirax Sarco proporciona conocimientos,servicio y productos a lo largo del mundopara el control y el uso eficiente del

vapor y otros fluidos industriales

Si tiene dificultad para encontrar su delegación local más cercana, porfavor contactecon nosotros en el número indicado a continuación.

Servicio mundial Spirax SarcoEuropaAlemania KonstanzAustria ViennaBelgica ZwijnaardeDinamarca CopenhagenEspaña BarcelonaFinlandia HelsinkiFrancia TrappesHungria BudapestIrlanda DublinItalia MilanNoruega OsloPaises Bajos MaarnPolonia VarsoviaPortugal LisboaReino Unido CheltenhamRepública Checa PragaRusia San PetersburgoSuecia StockholmSuiza Zürich - Zollikon

AfricaKenia NairobiNigeria LagosSouth Africa Johannesburg

Soporte en todo el mundo de un equipo de 3.900 empleados.

Acceso a la experiencia y productos de Spirax Sarco en las39 compañías del grupo en 32 países.

Información valiosa, consejo e intercambio de ideas en loscursos de entrenamiento del cliente mantenidos encualquiera de los 31 centros de entrenamiento en todo elmundo.

Un exhaustivo abanico de productos de la más alta calidad.

AmericasArgentina Buenos AiresBrasil São PauloCanadá TorontoMexico MonterreyUSA Columbia S.C.

Asia y Oriente medioChina ShanghaiFilipinas ManilaHong Konglndia PoonaIndonesia JakartaJapón TokyoCorea SeoulU.A.E. DubaiMalasia Kuala LumpurPakistán KarachiSingapurTaiwan TaipeiTailandia Bangkok

OceaníaAustralia SydneyNueva Zelanda Auckland

Gama de productosSpirax Sarco

Controles de caldera

Medidores de caudal

Válvulas de controlactuadas neumática yeléctricamente

Válvulas de reducción depresión

Válvulas de control detemperatura automáticas

Controladoreselectrónicosprogramables

Controladoresneumáticos

Válvulas de seguridad

Purgadores de vapor

Sistemas de monitoreode purgadores

Bombas de condensado

Tanques de revaporizado

Separadores

Filtros

Válvulas de aislamiento

Válvulas de retención

Humidificadores

Soluciones completas enforma de kits

Gestión de purgadores devapor

Spirax Sarco S.A.Sant Josep 130, 08980 Sant Feliu de Llobregat

Tel: 936 857 929 Fax: 936 857 011E-mail: SpiraxSarco@es.SpiraxSarco.com

Internet: www.SpiraxSarco.com/esTraducido por Salvador Aguirre de Cárcer