Máxima disponibilidad durante la crítica temporada de invierno

Filtros con media filtrante GTC de alto rendimiento para condiciones de humedad

La mejora a los filtros CamPulse GTC maximizó la disponibilidad durante la crítica temporada de invierno.

Huadian Corporation, una empresa de generación de energía situada en la zona de desarrollo de Tianjin, en China, instaló dos turbinas de gas GE PG9171E en 2014. Su sistema de filtración original (instalado por una empresa de filtración internacional) incluía 460 filtros de impulsos para cada sistema de entrada de aire. Tras un año de servicio, la planta experimentaba frecuentes paradas imprevistas durante la temporada de máxima carga.

DURO CLIMA MONZÓNICO EN LA PLANTA CHINA

Tiajin se sitúa en el norte de China, a orillas del delta del río Hai en su desembocadura en el mar de Bohai. Presenta cuatro estaciones diferenciadas, con un clima monzónico durante todo el año y unas precipitaciones medias anuales de 1100 mm. Durante el invierno, en la región suele haber nieblas y brumas, con una humedad relativa que en general supera el 90 %.

Este entorno extremo del norte de China es problemático para los filtros de entrada de aire, ya que las estaciones de primavera e invierno presentan una concentración máxima de partículas PM2,5, entre las que se incluye el salitre del mar. En 2015, las concentraciones de partículas PM10 y PM2,5 tuvieron una media un 83 % y un 65 % mayor que el estándar de la OMS, con valores de 116 µg/m³ y 71,5 µg/m³, respectivamente, según la base de datos de contaminación atmosférica en ambientes urbanos globales de la OMS.

LOS CAMBIOS DE FILTROS CAUSABAN PARADAS IMPREVISTAS

La zona industrial adyacente depende de esta planta para sus requisitos de energía (calefacción) durante el invierno. Por lo tanto, era fundamental que las turbinas estuvieran todo el tiempo operativas, sin riesgo de parada.

Un año después de la instalación, el rendimiento de los filtros de ambas turbinas empezó a decaer, con una caída de presión (dP) que superaba constantemente el umbral operativo de 1300 Pa.

En vista de los costosos cambios de filtros tras solo 2500 horas de servicio, los directivos empezaron a buscar alternativas. “Queremos reducir la caída de presión, aumentar la velocidad y lograr que el filtro de aire permanezca operativo durante el ciclo completo de la temporada de calefacción (del 16 de noviembre al 28 de febrero)”, explicaba el director de operaciones de Huadian. “Ahora hemos tenido que cambiar los filtros tras 2000-3000 horas de servicio, que son valores muy inferiores al estándar previsto”.

LOS FILTROS DE IMPULSOS HEMIPLEAT COMBATEN EFICAZMENTE EL POLVO Y LA HUMEDAD

Camfil recomendó sustituir los filtros existentes por sus filtros de impulsos de alto rendimiento y resistentes a la humedad CamPulse HemiPleatTM GTC F9/Merv 16.

El GTC ha demostrado un buen rendimiento en zonas que presentan gran cantidad de polvo y humedad. Tras demostrar su rendimiento mediante pruebas comparativas con otros proveedores de filtros, en Huadian quedaron impresionados con la alta eficiencia y la baja dP. Además, oír hablar de otros casos de éxito por todo el norte de China les convenció para instalar el GTC en una de sus turbinas. Se realizó una pequeña modificación en ambas entradas de aire para acomodar 600 pares de filtros en vez de 460, lo que dio como resultado menos flujo de aire y resistencia en cada filtro.

La otra unidad se equipó con 600 filtros finales de clase F7/Merv 13 de la competencia. Durante 2 meses, se hizo una comparación para supervisar el rendimiento de las dos turbinas.

RESULTADOS DE LA COMPARACIÓN

Los dos sistemas de filtración se instalaron el 1 de diciembre de 2015. Durante dos meses, el filtro de aire del competidor local mostró mayores aumentos de las curvas de caída de presión en comparación con el GTC de Camfil. Como se ve en el Gráfico 1, el GTC mantuvo una dP inferior y más estable, incluso cuando la humedad relativa era alta.

Seis meses tras la instalación, los filtros del competidor local se tuvieron que cambiar porque la dP superaba los valores de alarma, lo que causó una parada imprevista.

MEJORA

En Huadian, preveían que la calidad del aire en Tianjin empeorara, y decidieron mitigar el riesgo de otra parada durante la temporada de calefacción siguiente actualizándose a los filtros GTC de Camfil en octubre de 2016.

IMPLICACIONES

La actualización a los filtros GTC de Camfil asegura la disponibilidad total durante la temporada de calefacción. Esto es el resultado de una dP baja y estable, que evita los cambios de filtros prematuros y también tiene un impacto positivo en la salida de potencia disponible y la eficiencia de la turbina de gas. Además, evitar los picos de dP durante los periodos de humedad elevada reduce el riesgo de que la turbina se desconecte por sobrecarga, con lo que se puede evitar una parada imprevista.

¿Cuáles son los efectos cuantificables de la caída de presión? En general, 1 pulgada (25 mm) de dP (250 Pa) afecta negativamente a la salida de potencia del ciclo simple en un 0,375 % aproximadamente cuando se opera en modo de carga base, y aumenta la tasa de calor en un 0,125 %. En el caso de Huadian, en la Tabla 1 se muestra cómo se puede lograr una potencia de salida adicional de 595 (dP más baja) + 5904 (no hay necesidad de cambiar los filtros) = 6499 MWh.

Además de los ahorros por la dP, la clasificación de mayor eficiencia F9/MERV16 de los pares de filtros GTC mantiene el compresor/la turbina mucho más limpios, en comparación con la clasificación F7/MERV13 de los filtros de la competencia. El resultado es una mayor disponibilidad, fiabilidad y rentabilidad, ya que el rendimiento de la turbina se mantiene al máximo nivel y se requieren menos paradas para realizar lavados en frío y en caliente.

A pleated filter removes hygroscopic particles in humid areas

Primer media filtrante:
Un media filtrante de fibras sintéticas de carga profunda sin descarga elimina las partículas higroscópicas en zonas húmedas. F9 conforme a EN 779:2012

Segunda media filtrante:
Las microesferas sintéticas mantienen los pliegues más abiertos y el diseño con separación más amplia permite emplear más superficie del media y lograr una filtración más efectiva.

VENTAJAS DE LOS FILTROS DE IMPULSOS DE CAMFIL

Aunque los filtros de impulsos se han distribuido por todo el mundo, originalmente se diseñaron para zonas con gran cantidad de polvo. Los filtros de impulsos tradicionales dependen de la formación de una capa de polvo apelmazado en la superficie de la media para optimizar su eficiencia. En entornos costeros, donde están presentes la sal y otros contaminantes hidrófilos y los picos de humedad son frecuentes, ciertas partículas de esa capa de polvo apelmazado pueden hincharse en la superficie de la media filtrante y causar una dP alta.

La media filtrante sintética en tres dimensiones del GTC, así como las fibras finas y repelentes al agua de su capa central, capturan las partículas de sal a lo largo de su profundidad en vez de en la superficie. Esta característica ofrece una impedancia lenta al flujo de aire, lo que da como resultado una dP más baja durante toda la vida del filtro.

Además del rendimiento de la media filtrante, la tecnología de pliegues abiertos HemiPleatTM de los cartuchos de Camfil ofrece una separación más amplia, lo que expone más superficie de la media filtrante al flujo de aire. Con esto se consigue una dP general más baja y, lo que es más importante, aumentos de dP mínimos con humedad elevada y una liberación del polvo mejorada durante la limpieza por impulsos. Una dP baja proporciona a las empresas explotadoras los beneficios siguientes:

  • Menos paradas de producción no planeadas
  • Menos costes de mantenimiento
  • Más disponibilidad del motor
  • Más salida de potencia

TABLA 1: SALIDA DE POTENCIA AUMENTADA GRACIAS AL RENDIMIENTO DEL GTC

*Caída de presión durante dos meses:

  • dP media de la competencia: 29 mm H2O
  • (1,14 pulg. agua)
  • dP media de Camfil GTC: 18 mm H2O (0,71 pulg. agua)
  • Cálculo: 1,14 - 0,71 = 0,43

*El cambio de filtros en esta planta requiere aproximadamente 48 horas de inactividad.