5.7 Eyectores de aire. Son equipos capaces de incrementar la presión de un líquido líquido o un gas mediante el arrastre del fluido en cuestión por un fluido motriz a alta velocidad a través de una boquilla, se basa en la transmisión de energía por impacto de un chorro fluido a gran velocidad, contra otro fluido en movimiento o en reposo, para proporcionar una mezcla de fluido a una velocidad moderadamente elevada, que luego disminuye hasta obtener una presión final mayor que la inicial del fluido de menor velocidad. Se emplean cuando se dispone de grandes cantidades de vapor o gas como fluidos motrices a bajo costo, sirven para extraer gases de los espacios donde se hace vacío, por ejemplo, en los condensadores y en los sistemas de refrigeración, donde los gases extraídos no son condensables, tales como el aire. No tienen piezas móviles y son menos eficientes que las bombas o compresores.
Principio de operación.
Un eyector consta de tres partes: una boquilla o tobera , una cámara de succión y un difusor. La tobera permite la expansión de la corriente o fluido motriz, denominado primario o actuante; hasta un estado con alta velocidad. La cámara de eyección incluye la sección de entrada de la corriente o fluido eyectado, denominado secundario; en esta cámara, el fluido eyectado es arrastrado por el fluido motriz. La cámara de mezcla permite el mezclado íntimo entre los fluidos motriz y eyectado, lo que implica la aceleración del fluido eyectado y la desaceleración del fluido mezclado (mezcla del motriz y el eyectado), con el consiguiente aumento de presión. De acuerdo al fluido motriz el eyector, se denomina: de vapor, cuando lo que circula por su interior es vapor de agua o hidráulico, cuando su fluido motriz es agua. La compresión del gas se produce a medida que la energía por velocidad se convierte en presión al desacelerar la mezcla a través del difusor. De acuerdo con las condiciones mantenidas en la cámara de mezcla se clasifican en dos tipos; 1- De sección que permite mantener la presión constante 2- con sección de área constante.
Aplicaciones Fluido motriz
Vapor (vapor de agua, aire, otros gases)
Liquido
Vapor (vapor de agua, aire, otros gases) Refrigeración, despojamiento, secado, vacío
Liquido
Sólidos
Bombeo, calentamiento, muestreo, mezclado
Transporte
Vacío, condensación, cebado bombas
Bombeo. Mezclado
Transporte, mezclado
Ventajas Son de diseño simple con gran flexibilidad, fáciles de construir, ocupan poco espacio, son fáciles de manejar, confiables.
Su costo de mantenimiento (no necesita lubricación, ni se desgasta) es bajo, no tienen partes móviles como válvulas, pistones, rotores, etc. y las sustituciones de piezas o partes son poco frecuentes y bajo costo de servicio. No necesita cimentación y puede ser sujetado conectando las tuberías.
Desventajas Su costo operacional es relativamente alto debido al consumo de fluido motor, generalmente vapor. En este caso utiliza vapor tomado directamente de los generadores, el que, después de expandirse, mezclarse y comprimirse es totalmente condensado. Sobre base anual el costo de operación es generalmente mayor que el costo inicial del equipo, de aquí que su rendimiento económico sea bajo. Tienen una baja eficacia mecánica y falta de flexibilidad para las variaciones de las condiciones de operación.
Bibliografía http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/leonardo/MatApoyo/Dise%F1oI/EYEC TORES.pdf
5.8 Criterios de selección. Válv u la s
Todas deben llevar un sistema (palanca, neumático, etc.) que permita su accionamiento a voluntad (excepto en caso de emergencia) para comprobar su funcionamiento, que el disco no esté pegado a su asiento, para despresurizar el sistema. La selección de las válvulas incluye muchos factores y es preferible tener como referencia un sistema que facilite la selección, ya que es de suma importancia en los aspectos económicos, así como en la operación de plantas de proceso. Se deben tener en cuenta, las siguientes características básicas: tipo de válvula, materiales de construcción, capacidades de presión y temperatura, material de empaquetaduras y juntas, costo y disponibilidad. 1. Los valores normales y límites de presión que soporta el cuerpo de la válvula 2. Dimensionamiento y capacidad de flujo 3. Característica de flujo y rangeabilidad 4. Límites de temperatura 5. Caudal de fuga 6. Pérdidas de presiones normales y cuando la válvula está cerrada 7. Requerimientos de las conexiones de la válvula al sistema de cañería 8. Compatibilidad del material con la aplicación y durabilidad 9. Costo y vida útil
Trampas d e vapor:
Existen cuatro criterios para la selección de trampas de vapor: 1. Carga de condensado del equipo Es el más importante, las trampas o purgadores de vapor deben seleccionarse dependiendo de la carga de condensado a evacuar y no del diámetro de la tubería de conexión del equipo. La carga de condensado se determina en función del equipo, es necesario conocer el funcionamiento del equipo en el cual se va a realizar la instalación de la trampa o purgador de vapor
2. Factor de seguridad El factor de seguridad F.S. es un criterio que se considera respecto a la incertidumbre del flujo de condensado que puede descargar la trampa de vapor al inicio de la operación de un equipo. Aplicación
F.S
Drenado de líneas Intercambiadores de calor Calentadores de agua vapor Evaporadores Cilindros rotativos
2a1 2a1 3a1 4a1 8a1
Sugerencias según su aplicación Aplicación Serpentines de calefacción de aire Baja y media presión Alta presión Calentadores de agua Instantáneos y con almacenamiento
Primera alternativa
Flotador y termostato Termodinámica
Flotador y termostato
Intercambiadores de calor Pequeños-alta presión Termodinámica Grandes-baja y media Flotador y termostato presión Recalentadores Flotador y termostato Recipientes de camisa de vapor Alta presión Baja presión
Segunda alternativa
Flotador y termostato
Termodinámica Flotador y termostato
Flotador y termostato Termodinámica
Drenaje d líneas principales de vapor 0-15 psig 16-125 psig 126-600 psig
Flotador y termostato Termodinámica Termodinámica
Flotador y termostato Balde invertido
Calefacción de aire Serpentines de tanque de almacenamiento
Termostática Termostática de expansión liquida
Termodinámica Termodinámica
Serpentines de calefacción sumergidos Alta presión Baja y media presión Calentadores unitarios
Termodinámica Flotador y termostato Flotador y termostato
Termostática Termodinámica
3. Diferencia de presiones Es la existente entre la presión máxima de suministro de vapor al equipo y la presión de descarga de condensado. Nótese que si el equipo cuenta con una válvula reguladora de presión para el cálculo de la presión diferencial tiene que considerarse la presión de vapor a la que el vapor ingresa al equipo, es decir, después de la trampa de la PRV. La reducción de presión depende de las condiciones de diseño de los equipos de proceso, por la tanto este valor vendrá recomendado por el fabricante del mismo.
4. Presión máxima de trabajo El último criterio a considerar para la selección de purgadores de vapor es la presión máxima de trabajo de la trampa que vendrá determinado por el fabricante.
Instrum entos d e medición (manómetros, termómetros y p irómetros)
Manómetros: 1- Compatibilidad de materiales La mayoría de los fluidos de servicio más comunes (agua, aire, aceite hidráulico…) son compatibles con los materiales con los cuáles están fabricados los manómetros estándar (normalmente latón y aleaciones de Cu-Be). Para fluidos agresivos se recomienda la instalación de manómetros totalmente en acero inoxidable. 2- Temperatura del fluido Los manómetros con los órganos internos de aleación Cu-Be, son aptos para temperaturas de servicio entre -20° y 65°C. Para temperaturas de servicio de hasta 150°C será necesario instalar un manómetro completamente en acero inoxidable. A partir de dicha temperatura es necesario distanciar el manómetro del fluido, ya sea intercalando un tubo sifón, un enfriador de aletas, un tubo capilar o un separador de fluidos.
3- Condiciones ambientales
Conocer el lugar de instalación del instrumento. Para su uso a la intemperie será necesario un manómetro estanco, mientras que para instalaciones interiores cualquier manómetro con un grado de protección IP32 será suficiente. En las instalaciones exteriores en regiones frías o instalaciones bajo cero se recomienda instalar manómetros sin glicerina.
4- Condiciones de trabajo Principales condiciones de servicio a evitar: Vibraciones: en dicho caso se recomienda instalar un manómetro con baño de glicerina, la cual amortigua las vibraciones y facilita la lectura, además de reducir el desgaste de las piezas móviles. Pulsaciones o golpes de ariete causados por el trabajo de una bomba u otro elemento. La mejor solución es la combinación de un manómetro con baño de glicerina junto con un amortiguador de presión instalado entre la conexión a proceso y el manómetro o instrumento de medida, a fin de permitir una correcta lectura de la presión media, de proteger el manómetro del desgaste de sus órganos multiplicadores y reducir la fatiga del elemento sensible del mismo. Sobrepresiones siempre que éstas superen en 1,3 veces el valor de final de escala recomendamos la instalación de un limitador de presión, cuya presión de corte es regulable.
5- Rango de trabajo La presión de servicio normal del manómetro deberá encontrarse en el tercio central de la escala del mismo, es decir, entre el 35% y el 75% del valor de final de escala. 6- Precisión requerida
Escoger el instrumento en función de la importancia que tenga la lectura de éste en nuestra aplicación. De acuerdo con las normas internacionales UNE-EN 837-1, para definir las clases de exactitud correspondientes a manómetros aplicaremos la norma europea EN 472.
Las clases de exactitud corresponden al error máximo tolerado, expresado en tanto por ciento del intervalo de medición.
Termómetros: Seleccionar un sensor de temperatura puede ser muy sencillo y algunas veces difícil, pero siempre, el objetivo es de hacerlo bien. Esto e s porque los sensores, especialmente para uso científico o para la ingeniería, pueden significar la diferencia entre mediciones repetibles ó números disparados. El objetivo es medir con exactitud y con incertidumbres aceptables
Se muestran los principales requisitos a considerar en la selección den termómetros. 1- Alcance de medición Determine que alcance es crítico para su operación, ¿qué instrumento tiene este alcance?, ¿cubre todo el alcance y es todavía rentable o se requiere de más de un instrumento? 2- Exactitud La segunda más importante decisión. Al establecer los requisitos de exactitud del laboratorio o proceso, la inversión apropiada en el instrumento correcto puede eliminar los errores que se pasan a menudo por alto. La exactitud de un instrumento depende no solo de los resultados de la calibración sino de sus características físicas y metrológicas. 3- Condiciones bajo la cual la medición debe ser realizada El problema fundamental para medir la temperatura de un fluido es el asegurar el acoplamiento térmico, el sensor debe estar en equilibrio con la temperatura del fluido, por lo cual habrá de determinarse las medidas y forma del sensor, conocer las condiciones de enfriamiento-calentamiento, junto con una estimación de la magnitud de los gradientes de temperatura.
Pirómetros Básicamente tendría las mismas especificaciones que las del termómetro para su selección ya que es empleado para medir temperaturas.
Turbobombas
Para la elección del tipo y tamaño de bomba hidráulica adecuado deben considerarse los siguientes parámetros. 1- Caudal de agua disponible del río o vertiente a utilizar, en litros por segundo Esta medición debe realizarse preferentemente cuando el recurso hidráulico sea el mínimo estacional conocido, ya que es de gran importancia conocer con alguna seguridad el caudal del recurso. 2- Altura de caída vertical máxima o salto hidráulico: Distancia desde donde se captara el agua hasta donde se ubicara el equipo de bombeo. Cuanto mayor es el salto hidráulico, mayor será el potencial energético para un mismo caudal, y en consecuencia, menor será el tamaño requerido de la turbina. 3- Altura de bombeo: 4- Distancia de bombeo
Turbosoplantes
Se seleccionan según su aplicación ya sea para spas, bañeras de hidromasaje porque estas producen burbujas al bombear volúmenes medios y altos de aire. Además cuanta con catálogos que especifican que las tensiones, caudales y presiones según el estado se sea aplicada en su momento de laborar.
Condensadores
La selección de un condensador permanente para un motor monofásico, implica la consideración de aspectos técnicos y económicos. Es recomendable aplicar los criterios establecidos por el fabricante del motor. Se considera en general que por cada CV de potencia, un motor de condensador requiere aproximadamente una potencia reactiva de 1 kvar.
Eyectores d e aire
Número de unidades requeridas para la operación normal y equipos de respaldo Temperatura de entrada del fluido; suministre rango Capacidad: kg/hr de cada componente identificado por su nombre y peso molecular Presión de entrada Máxima presión de descarga y límite de temperatura. Especifique si es después de la salida del condensador. Máxima temperatura del agua de enfriamiento y máximo incremento Condiciones del vapor: presión y temperatura mínimas esperadas a la entrada del eyector. Especificar rango de sobrecalentamiento, si existe. Tipo y número de condensadores requeridos Materiales de construcción Requerimientos futuros o secundarios Requerimientos de instalación Accesorios
