El vapor en la Industria
Objetivo • Con esta presentación se pretende trasladar
ideas generales y básicas para facilitar un mejor conocimiento del vapor y los sistemas de generación, distribución y aplicación, para que los técnicos responsables del diseño, montaje, operación y mantenimiento puedan obtener mejoras en la producción y en la eficiencia energética.
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Programa • Principios básicos del vapor • Circuito de vapor • Equipamiento sala de calderas • Distribución del vapor • Equipos de proceso • Retorno del condensado
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¿Qué es el vapor? • Es un fluido utilizado
para proporcionar fuerza motriz y energía calorífica • Es el medio natural más eficiente de transferencia de calor en la industria • El vapor es incoloro, inodoro y estéril.
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¿Qué es el vapor? El agua puede estar en tres estados: Sólido Líquido Gas (vapor)
Aplicando calor: • El hielo pasa a líquido • La temperatura del
líquido aumenta • El líquido se convierte en gas (vapor saturado) • Aplicando más calor se obtiene vapor sobrecalentado
Centraremos la atención en las fases líquido / gas y en el cambio de una a la otra. VaInGe-r_307
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¿Cómo se obtiene el vapor?
• Si se añade calor al agua,
su temperatura aumenta hasta alcanzar un valor llamado temperatura de saturación • Un nuevo aporte de energía hará que el agua hierva y se convierta en vapor.
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¿Cómo se obtiene el vapor?
• La evaporación requiere
una cantidad importante de energía y mientras se está produciendo, el agua y el vapor formado tienen la misma temperatura • Cuando el vapor libera esta energía se convierte en agua, sin cambio de temperatura. VaInGe-r_307
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¿Para qué se usa el vapor? Después de utilizarse como fuerza motriz, se descubrió que el vapor también era muy eficaz como medio de transferencia de energía calorífica
Agua + Calor = Vapor Vapor - Calor = Agua
El vapor es un transportador energía. VaInGe-r_307
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¿Dónde se usa el vapor? • En la actualidad se usa como fuerza motriz en la
producción de energía eléctrica (turbinas) • Como medio de transferencia de calor existen multitud de industrias: Petroquímica, Química, Farmacéutica, Metalúrgica, Naval, Textil, Papelera, Cervecera, Tabacalera, Alimentación, Bebidas, Caucho, Servicios, etc • En procesos muy diversos:
Calentar, evaporar, fundir, esterilizar, secar, humidificar, cocinar, lavar, planchar, vacío, etc.
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¿Porqué se usa el vapor? • Para su producción se utiliza agua:
Abundante, Barata, Fácil de obtener • Es muy controlable:
A cada presión le corresponde una temperatura, una energía específica, un volumen específico • Transporta cantidades de energía elevadas por
unidad de masa: Menor superficie de intercambio en los procesos y menor cantidad de fluido usado • Es estéril y de fácil distribución y control.
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Tablas del vapor ENTALPIA ESPECIFICA Presión Presión manomé- absoluta Temp. trica (bar) bar ºC 0 1 2 3 4 5 6 7
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1 2 3 4 5 6 7 8
100 120.42 133.69 143.75 151.96 158.92 165.04 170.5
Evaporación kJ / kg
Agua kJ / kg
2257 2201 2163 2133 2108 2086 2066 2048
419 506 562 605 641 671 697 721
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Total kJ / kg 2676 2707 2725 2738 2749 2757 2763 2769
Volumen específico m3 / kg 1.673 0.881 0.603 0.461 0.374 0.315 0.272 0.24
Calidad del vapor • Vapor Saturado
No contiene gotas de agua líquida • Vapor Húmedo
Contiene gotas de agua Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor • Vapor Sobrecalentado
Temperatura por encima del vapor saturado Se utiliza habitualmente para turbinas
Es importante que el vapor utilizado para procesos sea lo más seco posible VaInGe-r_307
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Condensación del vapor y Transferencia de calor
Cuando el vapor condensa cede calor (entalpía de evaporación)
•
•
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En un recipiente con un producto calentado con vapor a través de un serpentín, el vapor condensa cediendo su entalpía de evaporación a la pared metálica del serpentín, el cual la transfiere al producto A medida que el vapor condensa, se forma agua que debe ser drenada.
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Barreras en la transferencia de calor
Vapor
Aire VaInGe-r_307
Producto a calentar
Pared metálica
Capas de Condensado suciedad 14
Producto
Eliminación de agua y aire en el vapor • Solución a los problemas de agua y aire: Purgadores Eliminadores
• Son válvulas automáticas que abren en presencia de agua
o aire y cierran con vapor Eliminador aire
Eliminador aire
Purgador
Purgador Marmita
Final tubería VaInGe-r_307
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Circuito típico de vapor Marmita
Vapor Depósito con serpentín Condensado
Intercambiador
Vapor Aportación agua
Condensado
Alimentación agua
Tanque alimentación Caldera
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Bomba.
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Instalaciones de vapor • El vapor debe estar disponible en el punto de uso
satisfaciendo los siguientes factores: Cantidad suficiente Presión y temperatura correcta Libre de aire y gases incondensables Limpio Seco.
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Calderas de vapor • La caldera es el equipo
que convierte agua en vapor aplicando calor • De su correcta elección y equipamiento depende en buena parte el rendimiento total del sistema • Hay dos tipos de calderas, según la disposición de los fluidos: Pirotubulares Acuotubulares.
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Calderas pirotubulares • Calor por el interior de
los tubos • Agua por el exterior de los tubos • Para presiones máximas de 20 bar y consumos hasta 30 T/h • Son económicas, de alto rendimiento y fácil mantenimiento.
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Gases de combustión
Vapor
Cámara de evaporación 2º paso (tubos)
1º paso (horno)
Quemador
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Calderas acuotubulares • Calor por el exterior de
Vapor
los tubos • Agua por el interior de los tubos • Son más seguras • Se usan normalmente para presiones altas.
Domo superior
Agua
Calor
Domo inferior
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Equipamiento calderas • Los objetivos del
equipamiento de una caldera son: Funcionamiento Seguridad Eficiencia.
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Equipamiento por funcionamiento • Sistema control nivel de
agua • Bomba alimentación agua • Quemador combustible • Presostatos • Válvulas interrupción, Manómetros, etc.
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Control de nivel todo / nada Controlador LC1000
Sonda LP10-3
Bomba agua alimentación
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Control de nivel modulante Controlador LC2200
Sonda capacitiva LP20 / PA20
Válvula con actuador eléctrico
Bomba agua alimentación
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Recirculación
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Equipamiento por seguridad • Indicadores de nivel • Alarmas de nivel • Válvulas de seguridad • Válvulas de retención
alimentación agua • Presostato • Normativas de construcción
y ubicación.
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Indicadores de nivel
Alarma de nivel alto Paro bomba o válvula alim. cerrada
Nivel agua normal (control modulante)
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Marcha bomba o válvula alim. abierta
1ª Alarma de nivel bajo 2ª Alarma de nivel bajo
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Alarmas de nivel • Las alarmas de nivel detectan niveles bajo o alto y
paran la caldera. Existen dos tipos: Alarmas de nivel estándar: Para sala de calderas con vigilancia continua
Alarmas de nivel de alta seguridad: Con auto verificación Para sala de calderas sin vigilancia continua.
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Equipamiento por eficiencia • Tratamiento del agua de
alimentación • Control purgas de caldera • Recuperación de calor en
las purgas • Control de la combustión • Recuperación de calor en
los humos de combustión.
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Tanque de alimentación - eficaz Venteo
Cabezal mezclador y desaireador Control de nivel Agua de aportación
Retorno de condensados
Revaporizado de las purgas
Tanque alimentación Control de temperatura
Sistema de recirculación
a Caldera VaInGe-r_307
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Producción de vapor Vapor limpio y seco Agua de alimentación con impurezas
Acumulación de impurezas en la caldera
Eliminación de impurezas.
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Producción de vapor (ejemplo) Producción vapor: 10.000 kg / h Agua alimentación con: 250 ppm = 0,25 gr / litro
Acumulación de impurezas: 1 Hora: 0,25 x 10.000 = 2,5 kg 10 Horas: 2,5 x 10 =
25 kg
100 Horas:2,5 x 100 = 250 kg
¿Cómo evitarlo? PURGANDO ¿Cuanto? ¿Cómo?
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¿Cuanto purgar? (ejemplo) Producción vapor: 10.000 kg/h
Agua alimentación con: 250 ppm = 0,25 gr/litro
Valor de sales recomendado: Entre 2000 y 4000 ppm (dependiendo de la caldera)
ppm(entrada) x Producción Cantidad purga =
+ Purga
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= ppm (deseado) – ppm (entrada)
· Pérdidas de energía – Purga · Pérdidas de agua · Pérdidas de tratamiento 32
250 x 10.000 = 909 kg/h 3000 – 250
· Aumento de sales · Aumento de espumas · Arrastres de agua con vapor
¿Cómo purgar la caldera? Sistema Automático de Control de Sales Sonda conductiva Controlador
Válvula control purga Enfriador de muestras. VaInGe-r_307
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Purga de fondos temporizada Válvula con actuador neumático
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Temporizador
Agua con el vapor • Las calderas producen arrastres de agua con el
vapor por: Producción a baja presión Demanda excesiva Nivel de agua alto Formación de espuma por alta concentración de sales.
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Distribución del vapor Vapor alta presión Vapor de caldera Separador Eliminador Aire
Estación reductora presión
Distribuidor vapor
Sistema de purga
La distribución a alta presión tiene las siguientes ventajas: Tubería de vapor mas pequeña con menor pérdida de calor y coste de material En los procesos con presión mas baja, la reducción mejora la calidad del vapor La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presión alta. VaInGe-r_307
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Dimensionado de tuberías
+ Coste + Pérdidas calor + Condensado
Sobredimensionada
+ Velocidad + Caída de presión + Erosión.
Subdimensionada
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¿Cómo elegimos el tamaño? • Considerando: Velocidad y Caída de presión • La velocidad del vapor no debe sobrepasar:
En líneas principales 25 a 35 m/seg En derivaciones 20 a 25 m/seg. • La caída de presión no debe superar un determinado
valor, para asegurar que el vapor llega a los puntos de consumo con la presión necesaria
P2
P1 Caudal vapor
L VaInGe-r_307
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Drenaje de tuberías Vapor
Válvula V.retención
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Separador
Purgador
Detector fugas Filtro Válvula
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Golpe de ariete Pandeo en la tubería
Condensado
Bolsa de condensado Vibraciones y ruidos causados por golpe de ariete
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Inclinación y drenaje de tuberías Flujo vapor
Inclinación 1/250
Vapor Elevación 30 - 50m Puntos de drenaje • Las tuberías de vapor deben drenarse en :
Puntos bajos Tramos rectos (cada 50 metros máximo) Finales de línea. VaInGe-r_307
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Puntos de drenaje Sección Vapor
Correcto Conjunto purgador
Pozo de goteo
Sección Vapor Condensado
Incorrecto. VaInGe-r_307
Conjunto purgador
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Eliminación de aire Eliminador termostático de aire
Vapor
Final línea de vapor
Aire
Purgador termodinámico Condensado VaInGe-r_307
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Reducción en líneas de vapor Correcto Vapor
Condensado Incorrecto Vapor
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Filtros en alimentación de vapor Válvula de control Filtro Vapor
• Los filtros en las líneas de vapor, pueden ser una fuente
de problemas de golpes de ariete. Para evitarlos deben montarse con la cesta en posición horizontal. VaInGe-r_307
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Conexión de las derivaciones • La conexión de una
derivación por la parte alta de la tubería principal asegura un vapor más seco en el proceso.
Vapor
Vapor
Condensado
Condensado Correcto
Incorrecto VaInGe-r_307
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Drenaje de una derivación •
Tubería principal
Vapo r Válvula de Interrupción •
Conjunto de drenaje
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El condensado se acumula delante de la válvula cerrada y se introducirá con el vapor cuando abra Es conveniente el drenaje en el punto bajo de la derivación.
Compensación de dilataciones
Lira
• Se suele utilizar cuando se dispone de espacio • Debe montarse horizontal, en el mismo plano que la
tubería, para evitar puntos de acumulación de condensado. VaInGe-r_307
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Compensación de dilataciones Fuelle
• Se intercalan en la tubería ocupando poco espacio • Deben estar perfectamente alineados con la tubería y esta
de estar bien anclada y guiada para que las fuerzas laterales no las soporte el fuelle. VaInGe-r_307
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Pérdidas energéticas en tuberías de vapor Presión 8 bar
Presión 12 bar
Tamaño tubería
Sin aislamiento Euros/metro x mes
Con aislamiento (eficacia 80%) Euros/metro x mes
Sin aislamiento Euros/metro x mes
Con aislamiento (eficacia 80%) Euros/metro x mes
3/4"
3,43
0,69
4,51
0,90
1"
4,15
0,83
5,53
1,11
1.1/4"
5,11
1,02
6,73
1,35
1.1/2"
5,71
1,14
7,57
1,51
2"
7,03
1,41
9,32
1,86
2.1/2"
8,29
1,66
11,00
2,20
3"
9,92
1,98
12,92
2,58
4"
12,50
2,50
16,89
3,38
Se ha considerado un coste del vapor de 12 euros (2000 ptas)/Tonelada Ejemplo: En 100 metros de tubería de 4” con presión 12 bar, el aislamiento supone un ahorro anual de 16.200 euros (2.695.000 ptas). VaInGe-r_307
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Reducción de presión Se instalan válvulas reductoras por: • Necesidad Presión de diseño del equipo inferior a la presión disponible • Eficacia
Ahorro de energía si el proceso admite menor presión Mejora la calidad del vapor Aumenta la vida de los equipos.
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Válvula reductora de acción directa DRV
Flujo de abajo hacia arriba del asiento
Vástago con doble guía Fuelle de compensación
Plato de ajuste de presión Resorte para ajuste de presión
Vástago sellado con fuelle
Plato resorte con cojinetes Gama de 6 actuadores con diferentes resortes intercambiables
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Cámara presión con diafragma
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Válvula reductora pilotada DP Ajuste de presión
Resorte control
Diafragma piloto
Conexión para toma presión externa Resorte retorno vál. principal
Válvula piloto
Válvula principal Flujo
Orificio control
Diafragma principal
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Instalación válvulas reductoras Separador Válvula Filtro Manómetro interrupción
Válvula interrupción
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Filtro Cámara spiratec
Válvula reductora
Válvula Manómetro Válvula seguridad interrupción
Purgador Válvula retención
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Regulación de temperatura • Muchos procesos industriales necesitan controlar
la temperatura • La calidad de los productos depende, en muchos casos, de un control riguroso de su temperatura • Desde el punto de vista del ahorro de energía, la temperatura ideal es la mínima admisible para el proceso • Si el contenido de un tanque abierto está a 90 ºC y el proceso permitiera una temperatura de 70 ºC, se podría conseguir un ahorro energético del 30%.
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Selección de un sistema de intercambio de calor
Válvula:
• Caudal vapor • Presión entrada • Presión salida
Intercambiador:
• • • •
P. Vapor en intercambiador Caudal fluido a calentar Temperatura entrada Temperatura salida
Agua caliente Vapor
Purgador:
• Caudal condensado • Presión entrada • Presión salida.
Agua fría
Condensado
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Medición del caudal de vapor • La principal razón para utilizar medidores de caudal es que:
“No se puede gestionar lo que no se puede medir” • Los medidores de caudal de vapor dan una información vital sobre su uso y costes asociados que permite mejorar la eficiencia en cuatro áreas: Eficiencia de la planta Distribución de cargas, puntas de consumo, etc
Uso eficiente de la energía Resultados de medidas de ahorro energético, detección de fugas, etc
Control de procesos Confirmar si se ha suministrado suficiente vapor a la presión y temperatura correcta, conocer puntas de consumo, etc
Cálculo y atribución de costes Coste como materia prima, rendimiento por secciones, venta de vapor. VaInGe-r_307
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Tipos de medidores de caudal • Placa Orificio • Vortex • Area variable
Medida de ángulo Medida de fuerza Medida de presión diferencial.
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Diferencias de características en los medidores Precisión
Rango
Ejemplo (caudal máx. / mín.)
• Placa orificio
+/- 3 %
4:1
1000 / 250 kg/h
• Vortex
+/- 1 %
10 : 1
1000 / 100 kg/h
• Area variable (ángulo)
+/- 2 %
25 : 1
1000 / 40 kg/h
• Area variable (fuerza)
+/- 2 %
50 : 1
1000 / 20 kg/h.
• Area variable (p. diferencial)
+/- 1 %
100 : 1 1000 / 10 kg/h
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Drenaje de condensado • Cuando el vapor cede su calor latente o entalpía
de evaporación se convierte en condensado • En los sistemas de vapor son necesarios elementos que diferencien el estado gas (vapor) y el líquido (condensado) • A estos elementos se les llama purgadores de vapor • El purgador es una válvula automática que cierra en presencia de vapor y abre cuando le llega condensado o aire.
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Tipos de purgadores • Termostáticos Actúan por temperatura. El condensado debe enfriarse por debajo de la temperatura del vapor Termostáticos de presión equilibrada Termostáticos bimetálicos
• Mecánicos Actúan por diferencia de densidad entre el vapor y el condensado Mecánicos de boya cerrada Mecánicos de cubeta invertida
• Termodinámicos Actúan por diferencia de velocidad entre vapor y condensado.
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Purgador termostático de presión equilibrada Cápsula termostática
• En la puesta en marcha
• La cápsula se calienta
• Cuando el condensado
la cápsula termostática está fría y mantiene la válvula abierta. • El condensado frío y el aire son descargados inmediatamente.
cuando la temperatura del condensado se acerca a la del vapor • El líquido que la llena hierve y la presión de vapor resultante empuja la válvula hacía el asiento cerrando el paso
se enfría, el vapor de la cápsula condensa y la presión interna de la misma cae • La válvula abre, descarga el condensado y el ciclo se repite.
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Purgador termostático bimetálico Elemento bimetálico
• En la puesta en
marcha, el elemento bimetálico está relajado y la válvula abierta. • El condensado frío y el aire son descargados inmediatamente.
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• Al fluir el condensado
caliente a través del purgador, las láminas se dilatan y empujan la válvula contra el asiento
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• Cuando la temperatura
del condensado se acerca a la del vapor la válvula cierra. • Cuando no hay flujo el condensado se enfría, el elemento se relaja, la presión abre la válvula y el ciclo se repite.
Purgador mecánico de boya cerrada Eliminador termostático
• En la puesta en
marcha, un eliminador termostático permite salir el aire a través de un by-pass de la válvula principal. VaInGe-r_307
• El condensado entra y hace
• Cuando llega
flotar la boya que unida a una palanca abre la válvula, permitiendo la salida • El condensado caliente cierra el eliminador de aire
vapor el flotador baja y cierra el orificio de salida • El nivel de agua queda por encima de este orificio.
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Purgador mecánico de cubeta invertida
Orificio venteo
• El condensado llega
• Cuando el vapor
• El vapor sale
al purgador y forma entra eleva la un sello de agua cubeta • El peso de la cubeta • El mecanismo mantiene la válvula de palanca se abierta y permite la desplaza y salida de condensado cierra la válvula VaInGe-r_307
de la cubeta por un orificio. • El peso de la cubeta abre la válvula y el ciclo se repite 65
• El orificio de venteo
es pequeño y elimina el aire lentamente, puede ser necesario un eliminador de aire separado.
Purgador termodinámico Disco
• En la puesta en
marcha, la presión entrante levanta el disco • El condensado frío y el aire salen inmediatamente
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• El condensado caliente
• El disco cierra la entrada y
produce revaporizado mantiene la cámara superior presurizada • La alta velocidad baja la presión en el disco y lo acerca • La presión en la cámara al asiento disminuye por condensación del • Al mismo tiempo se produce revaporizado una presión, producida por el revaporizado en la cámara • El disco se levanta cuando sobre el disco, que le obliga a vence la presión de cerrar venciendo la presión entrada y el ciclo se repite. del condensado 66
Selección de purgadores • Por aplicación Debe seleccionarse el purgador más adecuado para cada aplicación. Esto puede ser muy amplio, pero como guía puede utilizarse lo siguiente: Termostáticos
(Purga de aire, Acompañamiento no crítico de vapor, Equipos que pueden ser inundados para poder aprovechar calor sensible)
Mecánicos
(Procesos con control de temperatura)
Termodinámicos (Drenaje de líneas de distribución de vapor, Acompañamiento crítico de vapor)
• Por condiciones de trabajo Hay que tener en cuenta la Presión,Temperatura, Caudal de condensado y Presión diferencial. VaInGe-r_307
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Selección según caudal y presión diferencial • La capacidad de un
Condensado (kg/h)
purgador depende de la presión diferencial • Un purgador descargando a la atmósfera, para el cálculo de su capacidad se tomará como presión diferencial la de entrada • Sin embargo si descarga a una línea presurizada, se tomará la diferencia de presiones entre la entrada y la salida.
Presión diferencial (bar
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Montaje purgador de boya cerrada
Sentido de circulación del fluido según flecha en el cuerpo
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Posición con flecha de placa características vertical y con la punta hacia abajo
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Fugas de vapor en purgadores Las fugas de vapor en purgadores causan pérdidas de energía y problemas de funcionamiento en otros equipos por aumento en la contrapresión.
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Fugas de vapor en purgadores (ejemplo) • Considerando un purgador de 1/2” con un orificio de 4 mm, trabajando
con presión de 10 bar r y contrapresión de 2 bar r
W = D2 x P x 0,41
W = Fuga de vapor en Kg/h D = Diámetro orificio en mm P = Presión diferencial en bar W = 16 x 8 x 0.41 = 52,48 kg/h • Los purgadores que tienen fugas de vapor también descargan
condensado y no todos quedan abiertos totalmente, por lo cual consideramos que pierden la cuarta parte del valor calculado:
52,48 : 4 = 13 kg/h Pérdidas económicas anuales: 13 kg/h x 24 h/día x 350 días/año = 109.200 kg/h = 109 Ton/año Con un coste de 12 euros/Ton. Vapor 109 Ton/año x 12 euros/Ton = 1.300 euros/año (216.000 ptas/año). VaInGe-r_307
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Detección de fugas en purgadores • Por ultrasonidos
Se requiere experiencia Puede utilizarse para detectar fugas en otros elementos y otros fluidos • Sistema Spiratec
No se requiere experiencia Sólo utilizable en purgadores Necesita montar una cámara delante del purgador o instalar purgadores que ya la incorporan
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Detección de fugas por ultrasonidos
Purgador Sonda
Indicador de ultrasonidos
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Detección de fugas con Spiratec (opciones) Purgador con cámara sensora independiente
Control automático R1C
Control automático R16C
Purgador con sensor incorporado
Indicador manual
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Recuperación del condensado • Es necesario recuperar el condensado por:
Por ahorro de energía Alimentar una caldera de 10 bar, con agua a 80 ºC en lugar de 20 ºC supone un ahorro de combustible del 9%
Por ahorro en tratamiento del agua de alimentación a caldera El condensado es agua pura si no se contamina en su recorrido. El porcentaje de ahorro será el mismo que el de recuperación de condensado
Por ahorro del coste agua.
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Dimensionado de tuberías de condensado Caudal de agua en tuberías de acero: 15 mm
20 mm
25 mm
Pérd. carga mbar por m
•
•
32 mm
40 mm
50 mm
65 mm
80 mm
100 mm
Caudal condensado kg/h
0,5
123
286
538
1172
1787
3447
6949
10859
22154
0,8 *
160
370
695
1510
2300
4427
8972
13925
28350
1
180
418
785
1701
2590
4990
10115
15649
31879
2
265
611
1143
2472
3760
7221
14560
22589
45931
Las tuberías de condensado deben tener una sección que permita llevar el condensado y el revaporizado que se forme. Si van llenas de condensado se presurizan Una forma práctica de dimensionado consiste en considerar el doble de caudal de condensado.
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Contrapresión en los purgadores • La presión en la línea de condensados
(Contrapresión en los purgadores) es igual a: Presión hidrostática (altura manométrica) + Resistencia por rozamiento al paso del fluido • La capacidad de descarga de los purgadores depende de la Presión Diferencial que es: Presión entrada - Contrapresión • Cuando no hay suficiente presión diferencial, no se puede recuperar el condensado o ha de hacerse a través de una bomba.
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Bombas de condensado accionadas por vapor Escape Entrada vapor o aire Resorte
Flotador Válvula retención entrada condensado
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Válvula retención salida condensado
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Instalación bombas accionadas por vapor Atmósfera
Vapor
Condensad o de purgadores
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.
Entrada condensado por gravedad
Escape
Condensado a retorno
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Drenaje de intercambiadores de calor • Un elevado número de procesos utiliza la
transferencia de calor del vapor a otro fluido, utilizando intercambiadores de calor • Cuando el vapor cede calor se forma condensado que se drena a través de un purgador • Suelen aparecer con frecuencia problemas de: Temperaturas inestables Corrosión excesiva Ruido y daños en los equipos por golpes de ariete • La principal causa de estos problemas es el
drenaje deficiente del condensado.
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Funcionamiento Intercambiador de calor (1) Temperatura salida baja Vapor
P1
Intercambiador de calor
Válvula control abre y aumenta P1 Si P1 > P2 y la presión diferencial es la suficiente para que el purgador drene el condensado, el intercambiador funcionará correctamente
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Fluido a calentar
Purgador
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P2
Funcionamiento Intercambiador de calor (2) Temperatura salida aumenta Vapor
P1 Intercambiador de calor
Válvula control va cerrando y disminuye P1 Si P1 – P2 es insuficiente para que el purgador drene el condensado se produce “interrupción de flujo” El intercambiador se inundará y será la causa de los problemas indicados
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Fluido a calentar
Purgador
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P2
Solución al problema de inundación • Los problemas de inundación en sistemas de intercambio de calor se resuelven
con la instalación de un sistema bomba/purgador, accionado por vapor • Cuando hay presión diferencial suficiente actúa como purgador y cuando no la hay el mecanismo bomba permite la entrada de vapor, que impulsa el condensado a la tubería de retorno. Vapor
Vapor Aire
Válvula de control
Intercambiador
Bomba/purgador VaInGe-r_307
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Resumen • Principios básicos del vapor (tablas, calidad, transferencia) • Barreras en la transferencia de calor (suciedad, agua, aire) • Instalaciones (cantidad vapor, presión, limpio, seco y sin aire) • Circuito típico de vapor (caldera, distribución vapor, procesos y • •
• • • • •
retorno condensados) Equipamiento caldera (funcionamiento, seguridad, eficiencia) Control de nivel (todo / nada, modulante) Alarmas de nivel (estándar y alta seguridad) Tanque de alimentación (asegurar mezcla correcta) Producción de vapor (limpio y seco, necesidad de purgar) Sistema automático de control de sales y purga de fondo Agua con el vapor (baja presión, valores altos de demanda, nivel y sales).
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Resumen (cont.) • Dimensionado tuberías vapor (velocidad y caída de presión) • Drenaje de tuberías de vapor (evitar golpes de ariete) • Reducción en líneas de vapor (mejor excéntricas) • Montaje de filtros en vapor (tamiz horizontal) • Conexión de las derivaciones (por la parte alta) • Drenaje de las derivaciones antes de válvulas de control
• Compensación de dilataciones (liras y fuelles) • Calorifugado de tuberías (ahorro y seguridad) • Reducción de presión (calidad y posible ahorro) • Equipo reductor de presión (instalación y dimensionado) • Regulación de temperatura (calidad productos y ahorro).
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Resumen • Intercambiadores de calor (selección sistema intercambio) • Medición del caudal de vapor (eficiencia, control, costes) • Características medidores de caudal (precisión, rango) • Purgadores (termostáticos, mecánicos, termodinámicos) • Selección de purgadores (aplicación, presión, temperatura, • • • • •
caudal, presión diferencial) Detección de fugas (ultrasonidos, spiratec) Recuperación condensado (ahorro energía, tratamiento y agua) Dimensionado de tuberías de condensado Bombas de condensado accionadas por vapor Intercambiadores de calor (funcionamiento y solución al problema de inundación).
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El grupo Spirax Sarco • Fundado en 1910 • Tiene su central en Cheltenham (Inglaterra) • 4.000 personas en 40 compañías de 32 países • 12 plantas de fabricación y 31 centros de formación • Filial española en S. Feliu de Llobregat (Barcelona), con
oficinas en Madrid, Bilbao, Valencia y representantes en 17 zonas geográficas de todo el territorio español • Proporciona conocimientos, servicios y productos en todo
el mundo para el control y uso eficiente del vapor y otros fluidos industriales.
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El grupo Spirax Sarco •
Spirax Sarco ofrece: Conocimientos, Servicios y Productos Cursos de formación teórica y práctica Centro de formación en S. Feliu (Barcelona), con área de entrenamiento (instalación de vapor) para realizar prácticas Asesoramiento técnico Estudios completos de instalaciones de vapor Revisiones periódicas de purgadores Servicio post-venta Amplia gama de productos fabricados bajo normas ISO-9001 / ISO9002.
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El vapor en la Industria FIN
Gracias por su atención
