Usos y aplicaciones de un generador de Vapor Las aplicaciones más comunes de los generadores de vapor hoy en día varían mucho, pero en la vida cotidiana de nuestra sociedad se ha convertido en un artículo presente en muchas de nuestras actividades cotidianas y que en un momento dado puede ser también un artículo que puede servir de mucho en la mejora de la calidad de vida en nuestros hogares.
Los generadores de vapor se usan hoy en día en: Gimnasios que cuidan la salud de sus clientes, ya que mejora mucho la calidad del aire que se respira y para el deportista mejora mucho el flujo del oxígeno en las fosas nasales, por lo tanto la calidad del aire es mejor en esta actividad. Se usa también mucho en Spas donde se recrean los ambientes propicios para las actividades que se realizan en este tipo de centros. Centros deportivos donde las actividades se realizan en espacios cerrados para mejorar la calidad del oxígeno. oxígeno. El vapor en la salud. Beneficios de la sala de vapor. Los beneficios de la sala con generador de vapor se conocen desde hace miles de años y a lo largo de la
historia un sinnúmero de personas han usado el vapor para mejorar la calidad de vida y también su salud en general. A finales del siglo XX y principios del siglo XXI, una enorme afluencia de personas conscientes de su salud en la sociedad occidental ha provocado un gran crecimiento en la industria de la salud. En el pasado, los baños de vapor eran limitados a los clubes de salud y gimnasios, y muchos creen que las salas de vapor sólo se utilizaban en las casas de los que tenían acceso a este tipo de utilidades, sin embargo, especialistas sobre salas con generador de vapor han hecho que este aparato maravilloso del pasado esté disponible para todos y no sólo esté restringido a quienes quienes usan esto como una industria. El avance tecnológico ha permitido que una gran cantidad de personas ahora pueden disfrutar de los maravillosos beneficios de una sala con vapor. Ventajas de la sala con generador de vapor. En las habitaciones o salas construidas especialmente para recrear el ambiente con vapor, el calor húmedo abre los poros de la piel para ayudar a la desintoxicación del cuerpo. Un generador de vapor se utiliza
para crear vapor de agua en ambiente ambiente con altos niveles de humedad. El calor calor y la humedad pueden traer beneficios para la salud que van desde ayudar ayudar a aliviar el estrés, hasta limpiar el cuerpo de toxinas toxinas incrustadas en él gracias a la polución generada en el medio ambiente, también sirve para calmar los músculos doloridos o la artritis. Eliminación de toxinas a partir de la generación de vapor en el ambiente. El cuerpo en general tiene aproximadamente de 2 millones de glándulas sudoríparas. El cuerpo sólo tiene cuatro formas de excretar las toxinas: Mediante la orina, heces, la respiración y la transpiración. Durante una sesión de baño de vapor el cuerpo puede sudar hasta el 30% de las toxinas que se han acumulado.
Muchos estudios han demostrado que los productos químicos del medio ambiente y la mala alimentación causan el 95% de los cánceres que conocemos. En la sociedad actual un baño de vapor es una costumbre muy saludable que permite elevar la calidad de salud en el cuerpo. Rejuvenecimiento e hidratación de la piel. El calor del vapor hace que el corazón aumente el ritmo cardiaco y la presión sanguínea ejerce mayor circulación en un intento por enfriar el cuerpo, causando que la sangre fluya incluso a los capilares más pequeños. El aumento del flujo de sangre a estos pequeños pequeños capilares justo debajo de la superficie de la piel hace que la misma se vea brillante y con aspecto saludable, porque las células de la sangre sangre transportan los minerales, las vitaminas y el oxígeno que son vitales p ara un cuerpo sano. Además, esto aumenta la tasa de metabolismo del cuerpo.
Estimular el sistema inmunitario. La hipertermia es una elevación de la temperatura corporal por encima de los 37,2 grados para fines
terapéuticos. Durante una sesión de baño de vapor la temperatura corporal se eleva y cuando la temperatura corporal se eleva, se le llama fiebre. Esto es l a elevación de la temperatura corporal por encima del nivel normal. Un virus sólo puede sobrevivir generalmente dentro de un estrecho rango de temperatura. Por lo tanto el aumento de la temperatura corporal evita la multiplicación del virus y también puede matarlo directamente. La fiebre fiebre provoca que el cuerpo libere glóbulos blancos, blancos, anticuerpos y una proteína llamada interferón. Los glóbulos blancos que se producen producen en la médula ósea, ayudan a defender defender al organismo contra las enfermedades infecciosas y toxinas desconocidas para los anticuerpos. Los anticuerpos son proteínas que ayudan a proteger contra enfermedades que causan microorganismos mientras que el interferón es cualquier grupo de proteínas producidas por células en el cuerpo en respuesta al ataque de un virus. Mejora el sistema respiratorio. La inhalación del vapor ayuda a mejorar las secreciones mucosas en el sistema respiratorio, diluye su
consistencia y permite que fluyan con mayor facilidad por las vías respiratorias, por lo tanto también abre las vías respiratorias, esto reduce la respiración forzada y permite mayor concentración de oxígeno inhalado a los pulmones. Esto estimula el alivio de las molestias del asma y las alergias. Los beneficios del baño con generador de vapor también incluyen el alivio de la inflamación y la congestión de las mucosas respiratorias superiores. También ayuda a aflojar las secreciones, estimular la función de la mucosidad de la garganta y los pulmones, es expectorante natural y mantiene las membranas mucosas de la desecación excesiva. La buena oxigenación del cuerpo es muy importante para mantener las células más despiertas y esto a s u vez les permite tener mayor alerta en sus funciones, por o tro lado la buena oxigenación al cerebro estimula la lucidez y claridad mental. Alivia el estrés y relajar los músculos. El calor por un generador de vapor hace que los músculos se relajen, dilatando los vasos sanguíneos,
permitiendo que más oxígeno fluya a ellos, ellos, liberando la tensión. El calor también alivia a los enfermos enfermos de artritis. Esta experiencia desvanece el estrés y calma la mente y el cuerpo. Con todo esto usted ahora tiene una mejor aproximación para invertir en un generador de vapor para el baño de su casa, o para generar un mejor ambiente en su empresa, ya que esto estimula completamente la actitud del ser humano ante sus actividades cotidianas, cuerpo sano, mente sana, igual a resultados efectivos ante las tareas cotidianas.
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Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua Contenidos:
1. a. b. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Vapor para Calentamiento Vapor de Presión Positiva Vapor al Vacío Vapor para Impulso/Movimiento Vapor como Fluido Motriz Vapor para Atomización Vapor para Limpieza Vapor para Hidratación Vapor para Humidificación
El vapor es usado en un gran rango de industrias. La aplicaciones mas comunes para el vapor son, por ejemplo, procesos calentados por vapor en fabricas y plantas, y turbinas impulsadas por vapor en plantas eléctricas, pero el uso del vapor en la industria se extiende mas aya de las antes mencionadas.
Algunas de las aplicaciones típicas del vapor para las industrias son: Esterilización/Calentamiento Impulso/Movimiento Motriz
Atomización Limpieza Hidratación Humidificación En las secciones siguientes, discutiremos varios tipos de aplicaciones para el vapor, y proveeremos de algunos ejemplos de equipos usuarios de vapor.
Vapor para Calentamiento Vapor de Presión Positiva El vapor generalmente es producido y distribuido en una presión positiva. En la mayoría de los casos, esto significa que es suministrado a los equipos en presiones mayores a 0 MPaG (0 psig) y a temperaturas mayores de 100°C (212°F). Las aplicaciones de calentamiento para vapor a presión positiva se pueden encontrar en plantas procesadoras de alimentos, plantas químicas, y refinerías solo por nombrar algunas. El vapor saturado es utilizado como la fuente de calentamiento para fluido de proceso en intercambiadores de calor, reactores, reboilers, precalentadores de aire de combustión, y otros tipos de equipos de transferencia de calor. Intercambiador de Calor de Tubos y Coraza
En un intercambiador de calor, el vapor eleva la temperatura del producto por transferencia de calor, el cual después se convierte en condensado y es descargado a través de una trampa de vapor. Horno de Vapor
Vapor sobrecalentado entre 200 – 800°C (392 - 1472°F) a presión atmosférica es particularmente fácil de manejar, y es usado en los hornos domésticos de vapor vistos hoy en dia en el mercado.
Vapor al Vacío El uso de vapor para el calentamiento a temperaturas por debajo de 100°C (212°F), tradicionalmente el rango de temperatura en el cual se utiliza agua caliente, ha crecido rápidamente en los últimos años. Cuando vapor saturado al vacío es utilizado en la misma forma que el vapor saturado a presión positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rápidamente con solo ajustar la presión, haciendo posible el controlar la temperatura de manera mas precisa que las aplicaciones que usan agua caliente. Sin embargo, en conjunto con el equipo se debe utilizar una bomba de vacío, debido a que el solo reducir la presión no lo hará por debajo de la presión atmosférica. Calentamiento con Calor (Vapor) Latente
Comparado con un sistema de calentamiento de agua caliente, este sistema ofrece rapidez, calentamiento balanceado. Se alcanza rápidamente la temperatura deseada sin ocasionar un desbalance en la temperatura en si.
Vapor para Impulso/Movimiento El vapor se usa regularmente para propulsión (así como fuerza motriz) en aplicaciones tales como turbinas de vapor. La turbina de vapor es un equipo esencial para la generación de electricidad en plantas termoeléctricas. En un esfuerzo por mejorar la
eficiencia, se han realizado progresos orientados al uso del vapor a presiones y temperaturas aun mayores. Existen algunas plantas termoeléctricas que utilizan vapor sobrecalentado a 25 MPa abs (3625 psia), 610°C (1130°F), presión supercrítica en sus turbinas. Generalmente el vapor sobrecalentado se usa en las turbinas de vapor para prevenir daños al equipo causados por la entrada de condensado. Sin embargo, en ciertos tipos de plantas nucleares, el uso de vapor a lata temperatura se debe de evitar, ya que podría ocasionar daños al material usado en las turbinas. Se utiliza en su lugar vapor saturado a alta presión. En donde se usa vapor saturado, generalmente se instalan separadores en la línea de suministro de vapor para remover el condensado del flujo de vapor. Además de la generación de energía, otras aplicaciones típicas de impulso/movimiento son los compresores movidos por turbinas o las bombas, ej. compresor de gas, bombas para las torres de enfriamiento, etc. Generador de Turbina
La fuerza motriz del vapor ocasiona que los alabes giren, lo que ocasiona rote el rotor que se encuentra acoplado al generador de energía, y esta rotación genera la electricidad.
Vapor como Fluido Motriz El vapor puede ser usado de igual manera como una fuerza “motriz” para mover flujos de liquido o gas en una tubería. Los eyectores de vapor son usados para crear el vacío en equipos de proceso tales como las torres de destilación que son utilizadas para purificar y separar flujos de procesos. Los eyectores también pueden ser utilizados para la remoción continua del aire de los condensadores de superficie, esto para mantener una presión de vacío deseada en las turbinas de condensación (vacío). Eyector para Condensador de Superficie
Vapor motriz de alta presión entra el eyector a través de la tobera de entrada y es distribuido. Esto genera una zona de baja presión la cual arrastra aire del condensador de superficie. En un tipo similar de aplicación, el vapor también es el fluido motriz primario para los drenadores de presión secundaria, los cuales son usados para bombear el condensado de tanques receptores ventilados, tanques de flasheo, o equipos de vapor que experimentan condiciones de Stall (inundación).
Vapor para Atomización La atomización de vapor es un proceso en donde el vapor es usado para separar mecánicamente un fluido. Por ejemplo, en algunos quemadores, el vapor es inyectado en el combustible para maximizar la eficiencia de combustión y minimizar la producción de hidrocarbonos (hollín). Calderas y generadores de vapor que utilizan combustible de petróleo utilizaran este método para romper el aceite viscoso en pequeñas gotas para permitir una combustión mas eficiente. también los quemadores (elevados) comúnmente utilizaran la atomización de vapor para reducir los contaminantes a la salida. Quemador Asistido por Vapor
En quemadores, generalmente el vapor es mezclado en el gas de desperdicio antes de la combustión.
Vapor para Limpieza El vapor es usado para limpiar un gran rango de superficies. Un ejemplo de la industria es el uso del vapor en los sopladores de hollín. Las calderas que usan carbón o petróleo como fuente de combustible deben estar equipadas con sopladores de hollín para una limpieza cíclica de las paredes del horno y remover los depósitos de la combustión de las superficies de convención para mantener la eficiencia, capacidad y confiabilidad de la caldera. Limpieza de la Tubería de la Caldera con los Sopladores de hollín
El vapor liberado fuera de la tobera del soplador de hollín desaloja la ceniza y suciedad seca, la cual caerá en las tolvas o será arrastrado y expulsado con los gases de combustión.
Vapor para Hidratación Algunas veces el vapor es usado para hidratar el proceso mientras se suministra calor al mismo tiempo. Por ejemplo, el vapor es utilizado para la hidratación en la producción del papel, así que ese papel que se mueve en los rollos a gran velocidad no sufra rupturas microscópicas. Otro ejemplo son los molinos de bolitas. Continuamente los molinos que producen las bolitas de alimento para animales utilizan inyeccióndirecta de vapor tanto para calentar como para proporcionar contenido de agua adicional al que es suministrado en la sección de acondicionamiento del molino. Molino Acondicionador de Bolitas
La hidratación del alimento lo suaviza y gelatiniza parcialmente el almidón contenido en los ingredientes, resultando en bolitas mas firmes.
Vapor para Humidificación Muchas grandes instalaciones industriales y comerciales, especialmente en climas mas fríos, utilizan vapor saturado a baja presión como la fuente de calor predominante para calentamiento interior estacional. Las bobinas HVAC, normalmente combinadas con humidificadores de vapor, son el equipo usado para el acondicionamiento del aire, para comfort interno, preservación de registros y libros, y de control de infecciones. Cuando se calienta el aire frío por las bobinas de vapor, la humedad relativa del aire gotea, y entonces deberá ser ajustada a los niveles normales en adiciona una inyección controlada de vapor seco saturado en la línea inferior del flujo de aire. Humidificador de Vapor en Ductos de Aire
El vapor usado para humidificar el aire dentro de un conducto de aire antes de ser distribuido hacia otras áreas de un edificio.
Que es el Vapor de Agua? Contenidos:
1. Como funciona el vapor de agua
2. 3. 4. a. b.
Vapor Húmedo vs. Vapor Seco Vapor como Fuente de energía El Vapor como Fuente de Calor Calentamiento Directo de Vapor Calentamiento Indirecto de Vapor
El vapor de agua es el gas formado cuando el agua pasa de un estado liquido a uno gaseoso. A un nivel molecular esto es cuando las moléculas de H2O logran liberarse de las uniones (ej. Uniones de hidrógeno) que las mantienen juntas.
Como funciona el vapor de agua En el agua liquida, las moléculas de H 2O están siendo unidas y separadas constantemente. Sin embargo, al calentar las moléculas de agua, las uniones que conectan a las moléculas comienzan a romperse mas rápido de lo que pueden formarse. Eventualmente, cuando suficiente calor es suministrado, algunas moléculas se romperán libremente. Estas moléculas "libres" forman el gas transparente que nosotros conocemos como vapor, o mas especifico vapor seco.
Vapor Húmedo vs. Vapor Seco
En industrias usuarias de vapor, existen dos términos para el vapor los cuales son, vapor seco (también conocido como "vapor suturado") y vapor húmedo. Vapor seco aplica a vapor cuando todas sus moléculas permanecen en estado gaseoso. Vapor húmedo aplica cuando una porción de sus moléculas de agua han cedido su energía (calor latente) y el condensado forma pequeñas gotas de agua. Tome por ejemplo una pequeña tetera con agua a su punto de ebullición. El agua primeramente es calentada , y conforme el agua absorbe mas y mas calor, sus moléculas se agitan mas y mas y empieza a hervir. Una vez que suficiente energía es absorbida, se evaporiza parte del agua, lo que puede representar un incremento de tanto como 1600X en volumen molecular. En algunas ocasiones se puede observar una pequeña neblina saliendo de la boquilla de la tetera. Esta neblina es un ejemplo de que tan seco es el vapor, cuando se libera en una atmosfera mas fría, pierde un poco de su energía al transferirla al aire. Si se pierde suficiente energía las uniones intermoleculares se empiezan a formar nuevamente, y se pueden observar pequeñas gotas de agua en el aire. Esta mezcla de agua en estado liquido (pequeñas gotas) y estado gaseoso (vapor) recibe el nombre de vapor húmedo.
Para mayor información acerca de los varios tupos de vapor y su naturaleza, lea el siguiente articulo Tipos de vapor.
Vapor como Fuente de energía El vapor jugo un papel importante en la revolución industrial. La modernización del motor de vapor a principios del siglo 18 llevo a mayores descubrimientos tales como la invención de la locomotora de vapor y el barco a vapor, por no mencionar el horno y el martillo de vapor. Este ultimo sin hacer referencia Golpe de Arieter el cual se puede presentar en la tubería de vapor, si mas bien a un martillo impulsado por vapor que se utilizaba para dar forma a fundiciones. Hoy en día, sin embargo, los motores de combustión interna y la electricidad prácticamente han remplazado al vapor como fuente de energía. Sin embargo, el vapor es ampliamente usado en las plantas de generación eléctrica y para aplicaciones industriales de gran tamaño.
El Vapor como Fuente de Calor El vapor es mayormente conocido por sus aplicaciones en calentamiento, fungiendo tanto como fuente directa e indirecta de calor.
Calentamiento Directo de Vapor El método de calentamiento directo de vapor se refiere al proceso en el cual el vapor esta en contacto directo con el producto que esta siendo calentado. El ejemplo que se muestra en la parte inferior se pueden observar que la botana China esta siendo calentada por el vapor. Una canasta de vapor es situada sobre una olla con agua hirviendo. Confirme el agua continua hirviendo, el vapor se eleva hacia la canasta y cocina la comida. En esta configuración, la caldera (olla) y el recipiente de vapor (canasta) son combinadas. El principio detrás de la vaporización de la comida es aquella en la cual se permite que el vapor entre en contacto directo con el producto a ser calentado, el calor latente del vapor puede ser transferido a la comida directamente, y las gotas de agua formadas por la condensación pueden suministrar hidratación. En la industria, el método de calentamiento directo de vapor generalmente es usado para cocinar, esterilización, vulcanización y otros procesos.
Calentamiento Indirecto de Vapor El calentamiento indirecto de vapor se refiere a los procesos en donde el vapor no entra en contacto directo con el producto a calentar. Es ampliamente utilizado en la industria ya que provee un calentamiento rápido y parejo. Este método generalmente utiliza un intercambiador de calor para calentar el producto.
La ventaja que ofrece este método sobre el calentamiento directo de vapor es que las gotas de agua formadas durante el calentamiento no afectaran al producto. Por lo tanto el vapor puede ser usado en una variedad de aplicaciones tales como secado, derretimiento, hervimiento etc. El calentamiento indirecto de vapor es usado en un gran rango de procesos como la preparación de alimentos y bebidas, neumáticos, papel, cartón, combustibles como la gasolina y para medicina por solo nombrar algunos. Para mayores detalles en el uso del vapor en la industria, lea el siguiente articulo en Principales Aplicaciones para el Vapor.
Calentando con Vapor Contenidos:
1. El vapor se utiliza ampliamente como fuente de calor. 2. ¿Que es el Calentamiento Indirecto? 3. Ventajas del Calentamiento con Vapor
El vapor se utiliza ampliamente como fuente de calor. Un número cada vez mayor de los hogares en el mundo cuentan con hornos que utilizan vapor para calentamiento. Este nuevo giro en el uso tradicional del vapor llamado el "evaporador" de alimentos para propósitos de cocción, se ha convertido en algo común para muchos hogares. Tanto esos hornos de vapor como cocinar con vapor normal son ejemplos de calentamiento directo, en los cuales el vapor entra en contacto con lo que se calienta. De manera similar a la utilizada en el hogar pero a una escala mucho mayor, el calentamiento con vapor se utiliza también ampliamente en aplicaciones industriales, tales como: Esterilización, Sanitización y en los procesos de Vulcanizado para produtos de hule.
Habiendo dicho lo anterior, sin embargo, existe un método de calentamiento aún más utilizado en aplicaciones industriales que el calentamiento directo. Este método es el de calentamiento indirecto.
¿Que es el Calentamiento Indirecto? El método de calentamiento indirecto es el que utilizan los ‘intercambiadores de calor’.
El vapor pasa sobre el área de transferencia de calor del intercambiador de calor y el calor del vapor se transfiere a la sustancia que se está calentando. De esta manera, el vapor nunca entra en contacto directo con la sustancia que se calienta. Alguno ejemplos típicos de intercambiadores de calor utilizados para calentamiento con vapor son: hervidores enchaquetados, tipo tubos y coraza, los de tipo placas y los de tipo tubos aletados (aletas de placa y ‘aerofin‘).
Este método de utilizar un intercambiador de calor para calentamiento no está limitado al uso del vapor como el único medio posible de calor; otros medios de calor, tales como: agua caliente y aceite, también se pueden utilizar.
Ventajas del Calentamiento con Vapor ¿Cómo difiere el calentamiento usando vapor del calentamiento con agua o aceite caliente? Calentamiento con Vapor
El vapor se suministra al intercambiador de calor en estado gaseoso, el cual cambia dentro del intercambiador a estado líquido (condensado) y despues lo abandona. Calentamiento con Agua o Aceite Caliente
El agua y aceite calientes se suministran a muy alta temperatura al intercambiador de calor y lo dejan a una temperatura menor. En otras palabras, en contraste con el agua y aceite calientes los cuales calientan perdiendo su propia temperatura, el vapor calienta por el cambio de su forma gaseosa a líquida. La transferencia de calor de condensación del vapor proporciona un efecto de calentamiento notablemente mayor que el que realiza la transferencia de calor por convección por medio del agua o aceite calientes. Esto también ofrece las siguientes ventajas:
Si la superficie de trasferencia de calor del intercambiador de calor son idénticas….
o
Los tiempos de calentamiento pueden ser acortados si se calienta con vapor
Si se rediseña el intercambiador de calor para hacer la misma cantidad de trabajo….
o
Si utilizamos vapor para el calentamiento, el diseño puede incorporar una menor superficie de transferencia de calor Estas son solo dos de las propiedades importantes del vapor —el vapor ofrece una serie de ventajas adicionales a estas. Por esa razón, el vapor tiene una posición importante como una fuente de calor industrial. Para información adicional de las propiedades superiores del vapor, ir a Transferencia de Calor del Vapor.
Transferencia de Calor del Vapor Contenidos:
1. 2. 3. 4.
Propiedades Básicas del Calentamiento de Vapor ¿Cómo proporciona el vapor calor estable, incluso para calentamiento? Velocidad de Calentamiento ¿Cómo Proporciona el Vapor Calentamiento Rápido?
Propiedades Básicas del Calentamiento de Vapor
Cuando se considera desde el punto de vista de ser un medio de transferencia de calor, el vapor tiene propiedades superiores que no ofrecen otros medios de calor. Entre estas propiedades, la dos siguientes son las más destacadas: Proporciona calentamiento uniforme Proporciona calentamiento rápido En este artículo, vamos a mirar más de cerca estas propiedades desde el aspecto de la transferencia de calor.
¿Cómo proporciona el vapor calor estable, incluso para calentamiento? En el caso de vapor saturado, si se conoce la presión de vapor se puede determinar su temperatura. Cuando el vapor saturado se condensa, la presión de vapor cambia instantáneamente dentro del espacio cerrado; este se condensa a la temperatura de saturación y el agua saturada que se forma (condensado) queda a la misma temperatura que el vapor saturado. Esto significa que si la presión en la superficie de transferencia de calor (la chaqueta o espiral interior de los equipos) se mantiene como una constante, el calentamiento continuo será capaz de mantenerse a la misma temperatura en cualquier punto de la superficie de transferencia de calor.
Velocidad de Calentamiento La cantidad de transferencia de calor se indica por el coeficiente de transferencia de calor (= film coeficiente de transferencia de calor). Las unidades son [W/m² K]. W = J/sec, por lo que si el intercambio de calor tiene lugar sobre la misma superficie de transferencia de calor y con la misma diferencia de temperatura, la relación de transferencia de calor es mayor y se acorta el tiempo requerido para calentamiento. Los valores aproximados de la relación de transferencia de calor del agua caliente y del vapor son los siguientes:
o
o
La relación a la cual se tranfiere el calor a la superficie de transferencia de un intercambiador de calor, utilizando agua caliente como fuente de calentamiento, es: 1000 — 6000 [W/m² K] Por otro lado, La relación a la cual se tranfiere el calor a la superficie de transferencia de un intercambiador de calor, utilizando vapor como fuente de calentamiento, es: 6000 — 15000 [W/m² K] En situaciones reales de calentamiento, el proceso de transferencia de calor al producto que está siendo calentado, será una combinación del mecanismo de transferencia de calor en el interior de las paredes del intercambiador de calor y el mecanismo de transferencia de calor en su superficie de transferencia. Las evaluaciones de los sistemas de calefacción deben utilizar en conjunto el coeficiente de transferencia de calor [W / m² K] para indicar esta combinación. Este coeficiente varía mucho de un intercambiador de calor a otro, pero aún así, el calentamiento con vapor muestra la relación de 1.5 a 2 veces más de capacidad de transferencia de calor, comparada con las del calentamiento con agua caliente.
¿Cómo Proporciona el Vapor Calentamiento Rápido? Transferencia de Calor desde la Condensación (Vapor)
El secreto, por supuesto, es la transferencia de calor provocada por el proceso de condensación. El calor latente contenido en el vapor se libera en el instante en que el vapor se condensa hacia la fase líquida. La cantidad de calor latente entregado es de 2 - 5 veces mayor que la cantidad de calor sensible contenido en el agua caliente (agua saturada) después de la condensación. Este calor latente se libera instantáneamente y se transfiere por medio del intercambiador de calor al producto que se está calentando. Transferencia de Calor por Convección (Agua Caliente y Aceite)
En contraste, el agua caliente y aceite son utilizados en calentamiento por convección, la cual no involucra un cambio de fase. En lugar de eso, el medio de calor reduce su propia temperatura para transferir calor al producto que se está calentando. Algo común en la industria es el uso de convección forzada por medio de un equipo externo, tal como una bomba, para crear un contraflujo en la superficie de transferencia de calor. Calentando con Vapor ¿Qué es una Trampa de Vapor?
https://www.tlv.com/global/LA/steamtheory/what-is-a-steam-trap.html¿Qué es una Trampa de Vapor? Contenidos:
1. ¿Para Qué Fin son Instaladas las Trampas de Vapor? 2. ¿Qué Hay de Malo con el Uso de una Válvula ‘Normal’? 3. Las Trampas de Vapor Vienen en Varios Mecanismos Diferentes
Las trampas de vapor son un tipo de válvula automática que filtra el condensado (es decir vapor condensado) y gases no condensables como lo es el aire esto sin dejar
escapar al vapor. En la industria, el vapor es regularmente usado para calentamiento o como fuerza motriz para un poder mecánico. Las trampas de vapor son usadas en tales aplicaciones para asegurar que no se desperdicie el vapor.
Una ‘trampa’ es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminología de
válvulas JIS B 0100:
Nombre genérico para una válvula autónoma que automáticamente descarga condensado de equipos, tubería, etc. ANSI/FCI 69-1-1989
¿Para Qué Fin son Instaladas las Trampas de Vapor? El vapor se forma cuando el agua es evaporada para formar un gas. Para que el proceso de evaporación se produzca, las moléculas de agua deben recibir suficiente energía de tal manera que las uniones entre las moléculas (uniones de hidrogeno, etc.) se rompan. Esta energía que se da para convertir un liquido a gas recibe el nombre de "calor latente". Los procesos basados en el calentamiento utilizan el calor latente y lo transfieren al producto. Cuando se realiza este trabajo (es decir el vapor a cedido su calor latente), el vapor se condensa y se convierte en condensado. En otras palabras, el condensado no tiene la habilidad de hacer el trabajo que el vapor realiza. Por lo tanto la eficiencia de calentamiento se ve afectada si el condensado no es removido propia y rápidamente como sea posible, ya sea en un tubería para transportar el vapor o en un intercambiador de calor. Para mayores detalles acerca del mecanismo de la transferencia de vapor, lea el siguiente articulo en Transferencia de Calor del Vapor La Razón por la que son Necesarias las Trampas de Vapor (Ejemplo: Hervidores Enchaquetados)
¿Qué Hay de Malo con el Uso de una Válvula ‘Normal’? En algunas ocasiones se cree que la carga de condensado puede ser regulada con una válvula común y corriente en lugar de una trampa de vapor esto con el solo hecho de ajustar manualmente la apertura de la válvula para emparejar la cantidad de condensado que se genera. Teoricamente, esto es posible. Sin embargo, el rango de las condiciones necesarias para lograr esto son bastante limitadas que en la practica no es una solución realista. El mayor problema con este método es que al tener fija la apertura de la válvula para descargar una cantidad fija de fluido significa que las fluctuaciones en la carga de condensado no podrán ser compensadas. De hecho, la cantidad de condensado que es generado en un determinado sistema no es fija. En el caso de algún equipo, la carga de condensado al arranque difiere de que se genera durante una operación normal. Las fluctuaciones en la carga del producto también resultan con diferencias en la cantidad de condensado generado. De manera similar, en el caso de tuberías para el transporte de vapor, la carga de condensado podría diferir dependiendo de la temperatura o aire exterior o como resultado de una fuerte nevada o lluvia.
Si el dispositivo no puede responder a las fluctuaciones en la carga del condensado, el condensado que debería ser descargado se acumulara dentro del equipo/tubería y se vera afectada la eficiencia de calentamiento. Por otro lado, cuando la carga de condensado disminuye, podría resultar en la fuga de vapor y el vapor se desperdiciara. Reducción en la Eficiencia de Calentamiento y Desperdicio de Vapor
Las Trampas de Vapor Vienen en Varios Mecanismos Diferentes Diversos tipos de mecanismos (Principios de Operación) han sido desarrollados para la descarga automática de condensado y gases no condensables. Los mecanismos mayormente usados son aquellos que dependen de las diferencias en temperatura, gravedades especificas y presión. Cada uno de estos tipos de trampas de vapor tienen sus propias ventajas y aplicaciones. Visite el articulo Historia de las Trampas de Vapor para mayor información acerca de los tipos específicos de trampas de vapor. Transferencia de Calor del Vapor La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1
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La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1 Contenidos:
1. La Historia de las Trampas de Vapor 2. Características Requeridas en las Trampas de Vapor
La humanidad empezó a utilizar el vapor en la industria a partir de la Revolución Industrial en el siglo XVIII. Inicialmente, el vapor se utilizó como medio motriz para impulsar bombas, locomotoras y similares. Después de un tiempo, el uso del vapor como medio motriz disminuyó y en su lugar empezó a ser más ampliamente utilizado como fuente de calor. Como usted sabe, una característica del vapor es que se condensa y se convierte en condensado cuando su calor fue utilizado. En un inicio, el condensado fue retirado ya fuera abriendo una válvula periódicamente para purgarlo o dejando una válvula ligéramente abierta todo el tiempo mientras que, al mismo tiempo, se fugaba vapor (Este tema fue explicado en Teoría de Vapor: ¿Qué es una Trampa de Vapor?)
La Historia de las Trampas de Vapor Retirar el condensado operando una válvula manualmente no es solo muy molesto, sino que también se fuga vapor. Mientras que el número de aplicaciones que utilizan vapor crecía, fue desarrollada una válvula para retirar automáticamente el condensado y este fue el nacimiento de la trampa de vapor. La primer trampa de vapor que hizo su aparición fue una de tipo cubeta invertida, desarrollada en la primera mitad del siglo XVIII. Los tipos desarrollados en los primeros años de las trampas de vapor fueron de expansión metálica en la década de los 60´s del siglo XVIII, después llegó la de tipo impulso un poco mas adelante en la decada de los 30´s del siglo XIX y finalmente en la década de los 40´s, del mismo siglo, fueron desarrolladas las de tipo disco, con las cuales todos estamos familiarizados. La última
tecnología es la trampa de flotador libre, que por primera vez se puso en servicio en el año de 1966. Vistas transversales y resúmenes de cada tipo de trampas de vapor se encuentran a continuación. Las vistas transversales muestran las versiones de cada tipo de trampa en nuestros días.
1860 - Tipo Expansión Metálica
Principios del siglo XVIII - Tipo Cubeta
Tipo Bimetálica Actual
Cubeta Invertida Actual
Por medio de la flotabilidad del cilindro de la cubeta, la válvula localizada en la parte superior abre y cierra para descargar el condensado intermitentemente. A diferencia de la trampa mostrada en la vista transversal (Tipo Cubeta Invertida), al principio estas trampas tenian la parte superior abierta (Tipo Cubeta Abierta)
Al principio, una lámina recta metálica fue utilizada la cual se expandía cuando aumentaba la temperatura, cerrando la válvula localizada al final de la lámina. Este tipo de trampa no es muy utilizada hoy en día, después de haber sido reemplazada por las trampas tipo bimetálicas. Dos tipos de metales con diferente coeficiente de expansión son combinados en un elemento bimetálico. Cuando la temperatura ambiente varía la forma del elemento bimetálico cambia, controlando la apertura y cierre de la válvula y la descarga de condensado.
1930 - Tipo Impulso 1940 - Tipo Disco
Tipo Impulso Actual
Desde el exterior, el tornillo de ajuste se utiliza para establecer la cantidad de vapor que fluye a través de la brida en el pistón de la válvula y la cantidad de vapor que fluye por el orificio a través del centro del pistón. El movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón de la válvula la abre y cierra, descargando condensado intermitentemente.
Tipo Disco Actual
Variaciones de presión en la cámara por encima del disco provoca la apertura y cierre de la válvula.
1966 - Tipo Flotador Libre
Tipo Flotador Libre Actual
El condensado es descargado continuamente mientras el tamaño de la apertura de la válvula es controlado en todo momento por la magnitud de la fuerza de flotación actuando sobre el sello hermético del flotador. A los flotadores originales se les agregó una palanca, pero los flotadores modernos de nuestros días son esféricos actuando por si mismos como la válvula.
Características Requeridas en las Trampas de Vapor Como hemos visto, diferentes tipos de trampas de vapor han sido desarrolladas a través de los años. Cada uno de los tipos que hemos comentado es este artículo todavía están en uso hoy en día En la actualidad, es considerado esencial que una trampa de vapor, como un tipo de válvula automática, debe tener las 3 características siguientes: 1. Descarga inmediata y completa de condensado 2. No fugar vapor aún cuando se utilice durante largos periodos de tiempo 3. También descargar gases no condensables, como el aire
Dependiento del tipo de trampa de vapor (principio de operación, construcción, etc.), estas características tienen sus fortalezas y debilidades relativas. Además, el modo de operación varía entre los diferentes tipos —existen tipos que descargan condensado continuamente y tipos que lo hacen de manera intermitente. La combinación de estos da a cada tipo de trampa de vapor características especiales. En este artículo hemos presentado a groso modo la historia del desarrollo de las trampas de vapor, desde su primera aparición hasta nuestros días. En La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2haremos una mirada mas de cerca a la construcción y principios de operación de cada tipo de trampa, así como los cambios que han sufrido.
La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2 Contenidos:
1. 2. 3. 4. a.
Cambios en las Trampas Mecánicas Cambios en las Trampas Termostáticas Cambios en las Trampas Termodinámicas La Evolución Continua de las Trampas Modernas de Hoy en Día Característica de Venteo de Aire Automático
En La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1, Hablamos de la aparición de diferentes tipos de trampas a través de la historia. La primera de ellas fue la trampa de vapor tipo cubeta, la cual utiliza un principio de operación mecánico basado en la flotabilidad. Después de la trampa de cubeta llegó la trampa con termostato bimetálico, cuya operación principal se basa en las diferencias de temperatura en el fluido. Esta fué seguida por la aparición de las trampas de disco termodinámico, cuya operación principal se basa en los cambios de fase del vapor -> condensado y la ley de conservación de la energía. En este artículo, discutiremos cuáles tipos de trampas de cada categoría, por principio de operación, son ampliamente usadas hoy en día y las razones de su popularidad.
Cambios en las Trampas Mecánicas Entre las trampas mecánicas que tienen la historia más larga de todos los tipos de trampas, la trampa tipo cubeta fue la primera en desarrollarse, la cual es relativamente fácil de producir en masa. En las trampas de cubeta más comúnmente utilizadas en los inicios, la cubeta se colocaba hacia arriba ('cubeta abierta') y no estaba unida a una palanca para controlar la apertura y cierre de la válvula. En su lugar, la mayoría fueron trampas voluminosas en las cuales la cubeta flotaba por sí sola hacia arriba y hacia abajo para abrir y cerrar la válvula. Sin embargo, este tipo de trampa cayó pronto en
desuso. En contraste, un estilo de trampa de cubeta, en la cual la cubeta fue unida a una palanca, fue más ampliamente utilizada. Este tipo más compacto de trampa de cubeta, en la cual la cubeta se coloca hacia abajo ('cubeta cerrada'), todavía se usa hoy en día. Las trampas tipo flotador cuentan con un dispositivo flotante herméticamente sellado (flotador), pero la aparición de la trampa de flotador tuvo que esperar hasta que se desarrollara la tecnología de proceso necesaria para fabricarla. Esto sucedió en los años siguientes a la aparición de la trampa tipo cubeta. Como el condensado es continuamente descargado por la trampa de flotador y la vida de servicio del flotador es relativamente largo, este tipo de trampa es la principalmente utilizada hoy en día en equipos que requieren grandes capacidades de descarga de condensado.
Cambios en las Trampas Termostáticas Debido a la necesidad de tener un accesorio de flotabilidad y proveer espacio suficiente para operar en el interior del cuerpo, las trampas mecánicas tienden a ser más grandes en tamaño. Las trampas termostáticas se desarrollaron en respuesta a la demanda por tener trampas mas compactas. La trampa termostática contiene un mecanismo de sensado de temperatura. Estas son algunas veces operadas por un fuelle o un anillo bimetálico, pero cualquiera que sea el mecanismo, todas tienen muy baja respuesta. Esta respuesta lenta las hace inadecuadas para utilizarse en procesos de calentamiento que requieren descarga rápida de condensado. Por esta razón, la trampa tipo termostática de hoy en día es del tipo bimetálica con control de temperatura, diseñada para traceos de vapor con un dispositivo que permite la descarga de condensado a una temperatura establecida. En respuesta a estos inconvenientes por la lenta operación de la trampa termostática, se desarrolló la trampa tipo presión balanceada, cuya operación principal utiliza la expansión y contracción de un líquido térmico encapsulado.
Cambios en las Trampas Termodinámicas En respuesta a las trampas termostáticas, que aunque compactas tienen el problema de la respuesta lenta, la trampa termodinámica se desarrolló para satisfacer la necesidad de una trampa que permita tanto como sea posible una acumulación muy pequeña de condensado. Sin embargo, la trampa tipo impulso que fue muy común al principio tuvo grandes pérdidas de vapor, por lo que la tipo disco desarrollada después fue la que la sustituyó en las tuberías principales de vapor. Esta trampa tipo disco, la cual no es solo compacta y versátil sino también tiene la ventaja de tener un costo inicial relativamente bajo, es el tipo de trampa que ha sido utilizada en mayores cantidades en la historia de las trampas de vapor.
La Evolución Continua de las Trampas Modernas de Hoy en Día Los tres tipo de trampas de vapor discutidas anteriormente todavía están en uso hoy en día, tal y como se describieron, pero ¿Qué tipo de evolución están teniendo las trampas modernas de hoy en día? La evolución de cada tipo de trampa se centra en la mejora adicional de las características especiales de cada tipo de trampa en particular. Por ejemplo, muchas de las trampas en uso hoy en día cuentan con venteo de aire automático para descargar automáticamente el aire inicial durante el arranque. Esta
característica logra el objetivo de reducir tanto el tiempo de arranque como la mano de obra involucrada en la operación manual de válvulas de purga. Existen también trampas que se utilizan en equipos que cuentan con venteos de aire automáticos de alto desempeño para remover el aire caliente durante la operación. Desde el punto de vista de facilidad de uso, ha sido también desarrollado un modelo de trampa que cuenta con función de retiro de herrumbre para permitir que se retiren las obstrucciones sin necesidad de desensamblarla. Esta característica hace posible limpiar las obstrucciones y restaurar la operación normal correcta, por lo que no se necesita programar operaciones de desensamble o reemplazo de la trampa, lo que es algo cotidiano cuando se encuentran obstrucciones mientras se realizan inspecciones cotidianas a las trampas. De esta manera, las trampas de vapor están en continua evolución aunque no sea fácil de notarlo a simple vista.
Característica de Venteo de Aire Automático Venteo de Aire Automático utilizando al Elemento-X Venteo de Aire Automático utilizando al Anillo Bimetálico Función de Retiro de Herrumbre La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1
Cómo trabajan las trampas Mecánicas: Una mirada a su mecanismo y méritos
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Cómo trabajan las trampas Mecánicas: Una mirada a su mecanismo y méritos Contenidos:
1. a. b. 2. 3. 4.
Dos diseños: De Flotador y Cubeta invertida De Flotador De cubeta Invertida Drenaje continuo: Una ventaja significativa de las trampas de Flotador Libre La Selección de la Trampa afecta la operación en sistemas de bajo condensado. El Número de orificio Indica Presión máxima Operable.
Las Trampas mecánicas son trampas de vapor que operan bajo el principio de gravedad específica (específicamente la diferencia en los pesos específicos de agua y vapor), a diferencia de otros tipos de trampas de vapor que se basan en el cambio de temperatura o cambio de velocidad / fase. En trampas mecánicas, la válvula se abre y
se cierra debido al movimiento de un flotador que se eleva y se hunde con el flujo de condensado. Las Trampas mecánicas son capaces de operar en respuesta precisa para el flujo de condensado sin que su rendimiento se ve comprometida por la mayoría de los factores externos. Esta es una de sus ventajas sobre las trampas de vapor termostáticos y termodinámicos, cuyo rendimiento puede verse afectada por factores externos como la lluvia, el viento, o incluso el aislamiento.
Dos diseños: De Flotador y Cubeta invertida Hay dos tipos principales de trampas de vapor mecánicas: las trampas de flotador y trampas de cubeta invertida. Flotador trampas utilizan típicamente un flotador esférico sellado, mientras que las trampas de cubeta invertida utilizan una copa cilíndrica boyante volvió al revés. La flotabilidad es la fuerza de operación clave en el núcleo de ambos tipos de trampas mecánicas, pero sus estructuras y principios de funcionamiento son muy diferentes.
De Flotador En las trampas de flotador, la posición del flotador se ve afectada directamente por el nivel de condensado en la trampa. El flotador responde al condensar flujo, abriendo y cerrando la válvula para compensar en consecuencia. Hay dos diseños básicos que se utilizan para las trampas de flotador: flotador palanca y libre Flotador®. En los diseños de flotador de palanca, un flotador está unido a una palanca que controla la válvula. Como el condensado entra en la trampa, el flotador se convierte boyante y mueve la palanca, haciendo que la válvula pueda abrir la trampa. Sin embargo, debido a la limitación del movimiento del brazo de palanca, la cabeza de la válvula a menudo permanece en la trayectoria de flujo de condensado, lo que puede resultar en una fuerza de tracción adicional que actúa para cerrar la válvula durante condiciones de alto flujo. En las trampas TLV de Flotador® libre , el flotador no está conectado a una palanca, y el propio flotador sirve como la válvula de la trampa. Un Flotador® gratuito es capaz de elevarse de forma independiente fuera del orificio, permitiendo que el condensado se drene libres de obstrucciones. Además, la rotación natural del Flotador® libre permite un número casi infinito de puntos de contacto para sellar el orificio, reduciendo significativamente el desgaste de la válvula localizada. TLV Trampa vapor de Flotador® libre
De cubeta Invertida En las trampas de vapor de cubeta invertida, el cubo dentro de la trampa está unido a una palanca que abre y cierra la válvula de la trampa en respuesta al movimiento de la cubeta. Cuando el vapor o el aire fluye hacia la parte inferior de la cubeta invertida y el condensado lo rodea en el exterior, el vapor hace que el cubo para ser boyante y levantarse. En esta posición, el cubo hará que la válvula trampa para cerrar. Hay un orificio de ventilación en la parte superior del cubo que permite que una pequeña cantidad de vapor que se libera en la parte superior de la trampa, donde se descarga
aguas abajo. Como el vapor escapa a través del orificio de ventilación, el condensado empieza a llenar el interior de la cubeta, provocando su hundimiento y permitiendo que la palanca pueda abrir la válvula de la trampa y descargar el condensado (junto con cualquier vapor que tuviera lugar en la trampa). Trampa de vapor de Cubeta invertida
Drenaje continuo: Una ventaja significativa de las trampas de Flotador Libre Una diferencia clave en el funcionamiento de las trampas de flotador y trampas de cubeta invertida es el tipo de drenaje de condensado que prestan; las trampas de flotador proporcionan drenaje continuo, mientras que las trampas de cubeta invertida proporcionan drenaje intermitente. Las Trampas de Flotador ofrecen drenaje continuo.
En las trampas de vapor que drenan continuamente condensado, el flotador sube y las caídas se basan en la carga de condensado de entrar en la trampa, lo que permite que la válvula se ajusta automáticamente al nivel de condensado en la trampa. Cuando entra el condensado, la válvula se abre lo suficiente para drenar el condensado, el cierre de una vez cesa el flujo de condensado. Esto permite que la trampa para responder rápidamente a las fluctuaciones de carga de condensado. Trampas de Cubeta invertida el drenaje es intermitente.
Por otro lado, en las trampas de vapor que drenan de manera intermitente, el condensado se drena no hasta que una cantidad significativa de vapor se ventila desde el cubo, iniciando así el cubo a hundirse y la válvula se abra. En consecuencia, cuando la válvula está cerrada, se puede cerrar completamente, sin condensado drenado hasta que una cierta cantidad de vapor de agua es ventilado desde el interior de la cubeta. El flujo de condensado del equipo y de vapor en las líneas es generalmente continua, independientemente de cómo funciona una trampa de vapor particular. Como tal, en trampas de vapor que drenan de manera intermitente, el condensado se acumulará dentro de la trampa durante el tiempo que la válvula permanece cerrada.
La Selección de la Trampa afecta la operación en sistemas de bajo condensado. Las Trampas de vapor son una necesidad en cualquier sistema en el que se forma condensado, incluso si se forma en volúmenes muy pequeños, tales como en sistemas que utilizan vapor sobrecalentado. Debido a esto, es importante entender cómo las trampas de vapor operan en entornos donde las cargas de condensado puede ser extremadamente bajo. En sistemas de vapor sobrecalentado, a menudo hay poco condensado. Durante estas operaciones, puede que no haya suficiente agua en el interior de un purgador de cubeta invertida para crear flotabilidad. Como resultado, el cubo cae al fondo de la trampa, con fugas grandes cantidades de vapor de agua sobrecalentado. Esto no sólo es costoso, sino que también puede elevar la contrapresión de retorno.
Los purgadores de boya también se ven afectados durante el uso en sistemas sobrecalentados. En las trampas de flotador de palanca, p alanca, la cabeza de la válvula está muy cerca de la sede. Operación de bajo flujo puede causar condensado fluya a través de la válvula a velocidades extremadamente altas, causando erosión de componentes de la válvula conocidos como "sorteo de alambre." A Float® libre, sin embargo, los pivotes de la parte superior del asiento durante el servicio de flujo bajo. Dado que la la cabeza de la válvula no está directamente en la trayectoria de flujo, sorteo so rteo de alambre se evita incluso bajo condiciones de flujo bajo. bajo . Trampas de Flotador en sistemas de Bajo Condensado
Purgadores de cubeta invertida en sistemas de bajo condensado
El Número de orificio Indica Presión máxima Operable. Una característica notable de las trampas mecánicas es que hay diferentes tamaños de orificio sobre la base de diferencial di ferencial de presión disponibles para cada modelo. El tamaño del orificio está diseñado para que coincida con la presión p resión máxima de funcionamiento (PMO) de la trampa.
Es importante entender que si una trampa se utiliza por encima de su PMO, la trampa de válvula puede no ser capaz de abrir. En E n esta situación, conocida como" bloque de presión, "la trampa permanece cerrada, y el condensado no será drenado. Para aprender más acerca de las trampas mecánicas y números de orificio, or ificio, por favor lea: Trampas y Orificios — Parte 1 Trampas y Orificios — Parte 2 La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2
Cómo Trabaja una Trampa de Disco: Una Mirada a su Mecanismo y sus Méritos
También en TLV.com Cómo Trabaja una Trampa de Disco: Una Mirada Mirad a a su Mecanismo y sus Méritos La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1 Mecánicas
Cómo Trabaja una Trampa de Disco: Una Mirada a su Mecanismo y sus Méritos Contenidos:
1. 2. 3. 4. a. b. c.
Dos Tipos: Disco e Impulso Beneficios de las Trampas Termodinámicas de Disco Limitaciones de las Trampas Termodinámicas de Disco Mecanismo de Operación de las Trampas Termodinámicas de Disco Situación 1: De la Posición Abierta a Cerrado (Explicación Termodinámica) Situación 2: De la Posición Cerrada a Abierto (Explicación Termodinámica) Situación 3: Apertura y Cierre con Presencia de Aire en el Sistema de Vapor (Explicación Aerodinámica) 5. Trampas Termodinámicas Tipo Disco Avanzadas
Las trampas de vapor tipo termodinámicas son valuadas por su tamaño compacto y versatilidad para un rango amplio de presiones. presio nes. Pueden tener una construcción simple y operar tanto en posición horizontal o vertical. Estas características hacen que las trampas de vapor termodinámicas sean la opción favorita para una amplia variedad de traceos, drenajes de tubería de distribución y algunos procesos pequeños que usen vapor.
Dos Tipos: Disco e Impulso Hay dos categorías básicas de trampas de d e vapor termodinámicas: La de Disco Termodinámico y la de Impulso Termodinámico. De las dos, la usada más comúnmente es la de trampa de disco, quizás q uizás porque las trampas de impulso pueden fugar el vapor del piloto y pueden fallar debido a la presencia de una muy pequeña cantidad de suciedad que bloquee el canal del piloto. Por estas razones, este artículo solo cubrirá las trampas tipo disco.
Trampas de Vapor Tipo Disco y Tipo Impulso
En las trampas de disco, la válvula abre y cierra dependiendo de los cambios en las fuerzas que actúan sobre la superficie plana del disco. En las trampas tipo impulso, el movimiento del disco del pistón controla el flujo. El vástago puede ajustarse para incrementar o reducir el flujo. Ambas trampas termodinámicas, las tipo disco y las tipo impulso descargan el condensado intermitentemente.
En una trampa de vapor termodinámica de disco, el flujo de condensado es controlado por un obturador de válvula con forma circular (disco) abriendo y cerrando contra el asiento. El disco está separado de las otras partes de la trampa y reposa repo sa en la parte superior del asiento de la válvula. Trampa de Vapor Tipo Disco La válvula abre cuando el disco sube y se separa del asiento.
El asiento de la válvula se compone de dos anillos concéntricos (anillos del asiento): un anillo interno y otro externo. El anillo interno separa el orificio de entrada del fluido de los orificios de salida y previene que el vapor encuentre un camino corto hacia la salida. El anillo externo controla la fuga del vapor de la cámara de presión arriba del d el disco hacia la salida de la trampa.
Beneficios de las Trampas Termodinámicas de Disco Beneficio
Razón
Compacta Fácil Instalación Puede instalarse en orientación vertical u horizontal
Fácil Selección y Almacenamiento
Una sola trampa puede cubrir un amplio rango de presiones
Puede usarse con vapor sobrecalentado sobrecalentado
No requiere sello de agua
Alta resistencia a dañarse por congelamiento
Poco agua se retiene en el cuerpo de la trampa
Bajo Costo Inicial
Construcción relativamente simple
Limitaciones de las Trampas Termodinámicas de Disco Limitación
Razón
Corta vida de servicio
El mecanismo de operación causa desgaste en los maquinados de la válvula
Mayor fuga de vapor
Al no haber sello de agua puede generarse fuga de vapor durante la descarga del condensado
Sensible a las condiciones del ambiente
La lluvia y/o las temperaturas frías pueden causar que opere sin haber condensado
Ruidosa
El mecanismo de operación causa la descarga casi instantánea de un gran volumen de condensado, lo que crea más ruido que la mayoría de los otros tipos de trampas de vapor
Mecanismo de Operación de las Trampas Termodinámicas de Disco Las trampas de vapor termodinámicas de disco tienen operación intermitente y cíclica. El mecanismo de la válvula - compuesto por un disco y los anillos del asiento - abre solamente unos segundos para descargar el condensado; y luego cierra por un período generalmente más largo hasta que un nuevo ciclo de descarga comienza. La acción de apertura y cierre de las trampas termodinámicas de disco es causada por la diferencia de fuerzas actuando en el lado inferior y superior del disco. Estas fuerzas se basan, esencialmente, en la cinética y energía diferentes generadas por la presió n de los fluidos típicamente involucrados: aire, condensado y vapor. En los arranques de planta, los fluidos que llegan a la trampa son aire y/o condensado (incluso vapor, algunas veces) a la presión de la línea que crean una Fuerza de Apertura (Fuerza de Elevación) en el lado inferior del disco; por lo tanto causando que el disco se eleve y abra la válvula. La Fuerza de Apertura separa el disco del asiento y permite el flujo del condensado. La siguiente sección explica cuál es el mecanismo por el cual el disco cierra después de que ha abierto.
Situación 1: De la Posición Abierta a Cerrado (Explicación Termodinámica) Estando en posición abierta, hay dos fuerzas principales que actúan en el disco: el vapor en la cámara de presión en la cara superior del disco, y el vapor escapando por el lado inferior del disco. Este vapor actuando para abrir y cerrar la válvula es conocido como Vapor de Control.
Cerrando la Válvula de Disco Cuando el vapor fluye rápidamente debajo del disco, la presión del lado inferior disminuye. Entonces, el disco es "empujado" hacia el asiento por la mayor presión en la cámara. Esto cierra la válvula.
Las Fuerzas de Bernoulli Actuando El principio de Bernoulli dice que el aumento de velocidad de un fluido viene acompañado de la disminución de su presión.
El Vapor de Control puede ser vapor flash o vapor vivo. Es vapor flash cuando el condensado entra a la trampa y sufre un cambio de fase debido a la caída de presión. O puede ser vapor vivo en el caso de que la carga de condensado es pequeña, o si el mecanismo se debilitó y no controla la fuga de vapor innecesaria. Los mejores diseños minimizan o eliminan el uso de vapor vivo, y operan con vapor flash siempre que sea posible. El Vapor de Control en la cámara de presión crea una fuerza descendente sobre el disco como resultado del producto de la Presión x el Área. La alta velocidad del Vapor de Control debajo del disco causa una caída de presión (siempre que el disco esté en posición abierta). La válvula está diseñada para cerrar cuando el condensado flashea cerca de la temperatura del vapor, lo que ocurre cuando el condensado acumulado es descargado. Cuando la Fuerza de Cierre es suficientemente alta para vencer la Fuerza de Apertura (Elevación), la válvula cierra. Caída de Presión Dentro de la Cámara La pérdida de calor por radiación y otras formas provocan que baje la presión dentro de la cámara, lo cual, eventualmente hará que el disco se eleve del asiento y el condensado se descargue.
Fuerzas Actuando en el Disco
Hay dos fuerzas principales actuando en el disco, la Fuerza de Cierre y la de Apertura (Elevación)
Situación 2: De la Posición Cerrada a Abierto (Explicación Termodinámica) Cuando está en la posición cerrada, el vapor dentro de la cámara de presión actúa como la Fuerza de Cierre en el disco y sella herméticamente la cámara.
Con el paso del tiempo, la cámara de presión pierde Fuerza de Cierre (es decir, presión) al ceder energía por conducción al condensado que llega, por radiación o convección debido a las condiciones del ambiente y por cualquier fuga que ocurra por el anillo externo (debido a desgaste o por diseño). Cuando la Fuerza de Cierre resulta menor que la Fuerza de Apertura (Elevación), el disco se eleva y se descarga condensado nuevamente. En la posición cerrada, la Fuerza de Cierre está determinada solamente por la presión del vapor actuando en la cara superior del disco. La Fuerza de Apertura está determinada por la presión de entrada en la cara inferior del disco. El área en la que actúa la Fuerza de Apertura está reducida cuando la válvula está cerrada, siendo solamente el diámetro del canal de entrada. Disco o Asiento de la Válvula Desgastados Cuando el disco y/o el asiento de la válvula se desgastaron o están diseñados para fuga, baja más rápidamente la presión dentro de la cámara, causando que la válvula abra y cierre con mayor frecuencia.
En términos más simples, la importante diferencia entre el área de la cara superior del disco comparada con la que queda disponible en la cara inferior hacen una significativa diferencial de fuerzas, que permiten un sello hermético. Esta diferencia de áreas evita que la válvula abra incluso si las presiones que actúan de ambos lados del disco son similares; esta es la razón por la que varios fabricantes utilizan discos de mayores diámetros para hacer más efectivo el sellado. Cuando la Fuerza de Cierre es más débil que la de Apertura, entonces la válvula abre e inicia otro ciclo de descarga.
Situación 3: Apertura y Cierre con Presencia de Aire en el Sistema de Vapor (Explicación Aerodinámica) Al menos en los arranques, el vapor que llega a la trampa puede tener gran cantidad de aire. El aire y el vapor actúan de forma similar creando la Fuerza de Cierre en las trampas termodinámicas de disco. Sin embargo, al contrario que el vapor, el aire no se condensa a las condiciones de operación de la trampa para permitir que abra; y las trampas de disco comunes se quedan selladas. Esta condición es conocida como Bloqueo por Aire. El bloqueo por aire puede ser una causa típica de que falle el drenaje de condensado (trampa fría), y hay varios métodos para lidiar con este fenómeno. Para información relacionada al tema, por favor visite: Bloqueo por Aire Bloqueo por Aire en Trampas de Disco Debido a que el aire no se condensa como el vapor, la presión en la cámara nunca baja, de forma que la Fuerza de Apertura no puede vencer a la de Cierre, evitando que el condensado sea descargado.
Los fabricantes de trampas de disco atacan el problema de bloqueo por aire de diversas formas. Algunos hacen un disco ranurado para que el aire fugue intencionalmente. Otros incorporan una válvula de purga en el filtro para usarse en los arranques y que ayude a ventear todo el aire. Las diferencias en el diseño son una evidencia de que haya distintos valores de fuga de vapor funcional, lo que representa fugas de vapor durante la operación normal. Si una trampa tiene incluidos las ranuras para la fuga de aire desde el principio, entonces su capacidad de sello hermético es muy reducida.
Uso de las Ranuras para Fuga de Aire Si se usan las ranuras para fuga de aire, el vapor igualmente será descargado, generando pérdidas de energía. La válvula también abrirá y cerrará con más frecuencia, lo que aumenta su desgaste y reduce el ciclo de vida de la trampa.
Trampas Termodinámicas Tipo Disco Avanzadas Un método innovador para descargar el aire es la adición de un venteo de aire termostático que opera en el arranque. Esta trampa de disco avanzada es llamada Termodinámica de Disco con Venteo Termostático. En el arranque, el anillo termostático levanta al disco del asiento hasta que el aire se ha purgado del sistema. En cuanto el aire es descargado, la temperatura del fluido aumenta y hace que el anillo termostático se expanda y deslice hacia abajo. A partir de este momento, la operación termodinámica de la válvula ocurre con normalidad, pero con el beneficio de que no son necesarias las ranuras de fuga de aire. Ejemplo de una Trampa Termodinámica de Disco Avanzada Para vencer los problemas como el bloqueo por aire, ciertas trampas de disco incluyen un anillo bimetálico que fuerza la válvula en posición abierta. Otras innovaciones son que se ha mejorado el sello entre el disco y el asiento, la adición de un filtro y facilitar el mantenimiento mediante un módulo reemplazable.
El beneficio de este avanzado diseño es que el mecanismo de la válvula se vuelve lo más hermético posible, porque tiene una sola y clara tarea: Permanecer cerrado herméticamente contra cualquier fuga de vapor. Lo modelos termodinámicos avanzados también pueden incorporar otras características que ayuden a reducir el costo del ciclo de vida de la trampa. Las mejoras típicas son: Filtros-Y completos para mayor durabilidad, válvulas de purga para los arranques y contar con internos completamente reemplazables para disminuir el costo de mantenimiento y el tiempo de la reparación. Cómo trabajan las trampas Mecánicas: Una mirada a su Selección de Trampas de Vapor: Cómo la Aplicación mecanismo y méritos Afecta la Selección
También en TLV.com Cómo trabajan las trampas Mecánicas: Una mirada a su mecanismo y méritos La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1 Termodinámica
Selección de Trampas de Vapor: Cómo la Aplicación Afecta la Selección Contenidos:
1. Aplicaciones de las Trampas de Vapor a. Para Tubería de Distribución de Vapor b. Para Equipo Calentado por Vapor
c. Para Líneas de Traceo d. Para Equipo Motriz o de Generación de Energía 2. Tabla de Resumen de las Aplicaciones y Requerimientos de las Trampas de Vapor
Dada la gran variedad de trampas de vapor y sus características de operación, los usuarios pueden encontrar algunas dificultades cuando tratan de seleccionar la trampa correcta que drene más efectivamente el condensado de sus aplicaciones de vapor. Los puntos clave a considerar para seleccionar la trampa incluyen los estándares de presión y temperatura, la capacidad de descarga, el tipo de trampa, el material del cuerpo y muchos otros factores relevantes. Aunque parezca tedioso al principio, este proceso puede separarse en cuatro pasos fáciles de entender: Paso 1:
Determine los requerimientos de descarga de la aplicación de la trampa de vapor (por ejemplo: Descarga caliente o sub-enfriada), y seleccione el tipo de trampa que corresponda. Paso 2:
Seleccione el modelo de acuerdo a la presión y temperatura de operación, la orientación y cualquier otra condición relevante. Paso 3:
Calcule la carga de condensado requerida y aplique el factor de seguridad recomendado por el fabricante. Paso 4:
Base la selección final de la trampa en el menor Costo de Ciclo de Vida (CCV) El primer artículo de esta trilogía se enfocará en cómo afecta la aplicación de la trampa de vapor en el proceso de selección.
Aplicaciones de las Trampas de Vapor Las trampas de vapor son usualmente requeridas para drenar condensado de las tuberías de vapor, de procesos que usan vapor y equipos de calefacción de aire, de líneas de traceo, y de motores o generadores con turbinas de vapor. Cada una de estas aplicaciones puede requerir que las trampas de vapor cumplan roles ligeramente diferentes.
Diferentes Aplicaciones de Trampas de Vapor
La selección de la trampa de vapor depende de la aplicación.
Para Tubería de Distribución de Vapor El papel de una tubería de distribución de vapor es el suministro confiable de vapor, de la calidad razonablemente más alta, a los equipos usuarios de vapor o a líneas de traceo. Uno de los roles más importantes de las trampas de vapor en las tuberías de vapor es ayudar a evitar el golpe de ariete. Esto se logra seleccionando una trampa diseñada para evitar la acumulación de condensado, es decir, deben seleccionarse trampas con nulo o escaso sub-enfriamiento del condensado (por ejemplo: descarga rápida a temperatura cercana a la de saturación).
Para Equipo Calentado por Vapor Porque el rendimiento de los quipos usuarios de vapor y de los calentadores de aire está directamente relacionado con la productividad y la calidad del producto, es importante seleccionar la trampa que ayude a reducir el tiempo de arranque y que no permita la acumulación de condensado dentro del equipo, causando calentamientos disparejos, baja transferencia de calor y otros problemas similares. Para estas aplicaciones se recomiendan trampas que descarguen el condensado continuamente. Dichas aplicaciones también pueden experimentar estancamiento de aire al arranque. Como resultado, una función de venteo de aire es típicamente requerida en la trampa para eliminar el aire y los gases no condensables atrapados en el equipo y tubería aledaña. También, algunos equipos calentados por vapor pueden experimentar problemas debidos a una válvula modulante de alimentación del vapor (válvula de control) que se ajusta a la demanda de calor y en consecuencia reduce la presión del vapor suministrado, inclusive más abajo que la contrapresión. Cuando este fenómeno ocurre, el flujo de condensado se "detiene" ("Stall") y se requiere de un sistema de drenaje diferente. En condiciones de "Stall", se necesita de una combinación de trampa con bomba en la que una presión secundaria más alta impulsa el condensado para la descarga (por ejemplo: PowerTrap®). Para más información del fenómeno Stall, por favor lea: Que es el Stall?
Para Líneas de Traceo Las trampas de vapor para líneas de traceo tienen requerimientos diferentes porque típicamente son instaladas en tuberías de cobre (debido a su alta conductividad térmica) que calientan y mantienen la fluidez de líquidos viscosos a temperaturas debajo de 100 °C (212 °F). Se requiere de una trampa diseñada para contrarrestar el ensuciamiento con precipitado de cobre y que pueda usar eficientemente el calor sensible del vapor y el condensado.
Para Equipo Motriz o de Generación de Energía Los equipos motrices o de generación de energía incluyen las turbinas usadas en compresores, bombas o generadores pero, también pueden tratarse de martillos o ruedas de vapor. En cada una de estas aplicaciones, el condensado debe ser removido tan pronto como sea posible por la seguridad y efectividad de la operación, y para prevenir daños, en ningún momento debe acumularse dentro del equipo.
Tabla de Resumen de las Aplicaciones y Requerimientos de las Trampas de Vapor Aplicación
Requerimientos de la Trampa
Ejemplos de Productos Aplicables
Tubería de Distribución de Vapor
Sello hermético para minimizar la pérdida de vapor inclusive con bajas cargas de condensado No ser afectada por el ambiente, incluso en condiciones adversas Capacidad de venteo del aire al arranque y durante la operación Descarga continua del condensado para minimizar su acumulación No ser afectada por la contrapresión Cuando la aplicación va a drenaje abierto, no descargar el condensado a chorros de alta presión
Series SS / FS
Equipos de Calentamiento con Vapor Sin Fenómeno Stall
Descarga continua del condensado para maximizar el calentamiento estable y minimizar la acumulación de condensado No ser afectada por grandes variaciones de la carga de condensado Capacidad de venteo del aire al arranque y durante la operación Capacidad de descargar el condensado incluso a la menor presión diferencial y de operar efectivamente aunque exista contrapresión Característica de "falla abierta" para que el condensado se descargue a pesar de que la trampa se haya dañado o desgastado No descargar el condensado a chorros de alta presión para evitar la erosión de la tubería
Serie JX
Equipos de Calentamiento con Vapor Con Fenómeno Stall
Las mismas que las anteriores, excepto: No sub-enfriar el condensado para maximizar el calentamiento estable Capacidad de descargar el condensado sin pérdida de vapor sin importar condiciones de presión diferencial NEGATIVA o POSITIVA Puede requerir otros componentes para descargar el condensado si el sistema está dañado o desgastado
Serie GT
Líneas de Traceo Alta Temperatura
Compactas y ligeras Nulo o escaso sub-enfriamiento Trampa capaz de operar en cualquier orientación de la tubería Requiere función de remoción de suciedad y precipitado de cobre si el ensuciamiento es frecuente
Series SS / LV21 / P46S
Líneas de Traceo Baja Temperatura
Las mismas que las anteriores, excepto: Sub-enfriamiento preferido para usar el calor sensible de vapor para alcanzar temperaturas más bajas
LEX3N
Equipo Motriz o de Generación de Energía Presión Positiva
Sello hermético para minimizar la pérdida de vapor inclusive con bajas cargas de condensado No ser afectada por el ambiente, incluso en condiciones adversas Capacidad de venteo del aire al arranque Descarga continua del condensado para minimizar la acumulación de condensado No ser afectada por la contrapresión Cuando la aplicación va a drenaje abierto, no descargar el condensado a chorros de alta presión
Series JH / FS
Equipo Motriz o de Generación de Energía Presión Negativa
Las mismas que las anteriores, excepto: Capacidad de descargar condensado generado en condiciones de vacío Puede requerir otros componentes para descargar el condensado si el sistema está dañado o desgastado El sistema debe prevenir flujo en sentido inverso
Serie GT * Escrito
para referencia general. Por favor, consulte a un especialista en vapor, como TLV, si está con dudas al respecto de la selección de la trampa o del diseño de tubería.
Después de evaluar cuidadosamente los requerimientos de descarga de la aplicación y de entender qué tipo de trampa es el más efectivo, el siguiente paso es considerar las especificaciones de la trampa de vapor para las condiciones de operación en las que trabajará. Para más detalles de este tema, por favor lea la parte 2.
Cómo Trabaja una Trampa de Disco: Una Mirada a su Mecanismo y sus Méritos
Selección de Trampas de Vapor: Entendiendo las Especificaciones
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Selección de Trampas de Vapor: Entendiendo las Especificaciones
Contenidos:
1. a. b. c.
Efecto de las Condiciones de Operación en la Especificación de la Trampa Material del Cuerpo Dimensionamiento Tipo de Conexión
Continuando con el primer artículo que explica como la aplicación de la trampa afecta su selección, este segundo artículo ofrecerá un panorama de cómo afectan las condiciones de operación la selección del modelo de trampa y sus especificaciones.
Efecto de las Condiciones de Operación en la Especificación de la Trampa Las condiciones del sistema determinan las especificaciones mínimas de la trampa para presión, temperatura, capacidad de descarga, material y tipo de conexión. Tubería Instalada y Conexiones de Tubería
Algunas veces, la tubería instalada determina el tipo de conexión y el material del cuerpo de la trampa. Así que es importante asegurarse que la trampa cumple estos requerimientos de la tubería. Por ejemplo, una trampa puede tener conexión estándar NPT (National Pipe Thread), pero el rating de la tubería requiere conexión soldable SW. Adicionalmente, otros requerimientos como que la capacidad de descarga sea adecuada para la carga máxima de condensado a la mínima presión diferencial y bajo todas las condiciones climáticas.
Material del Cuerpo El material del cuerpo es uno de los primeros ítems que deben observarse al seleccionar la trampa. El material se selecciona en base a la temperatura y presión máximas de operación en el punto de descarga de condensado (PDC), al medio ambiente circundante, a los requerimientos de vida útil / frecuencia de mantenimiento.
El material debe de cumplir también la presión de prueba y la temperatura y presión máximas de diseño de tubería.
Los materiales usados para el cuerpo, la tapa y las otras partes resistentes a la presión de la trampa de vapor no son diferentes a los usados en otros tipos de válvulas. Algunos ejemplos: Fundición de Hierro Gris / Fundición de Hierro Dúctil Acero al Carbón Acero Inoxidable La presión y temperatura máximas aplicables al material del cuerpo no son necesariamente equivalentes a la presión y temperatura máximas operativas de la trampa. Esto se debe a que la presión y temperatura máximas operativas pueden estar limitadas por otras partes internas como empaques o otros componentes. Adicionalmente, otros estándares como el ASME o DIN puede afectar la presión y temperatura máximas operativas del material de la trampa. Por ejemplo: la fundición de hierro A126 tiene máxima presión admisible de 13 barg (190 psig) de acuerdo al estándar DIN, pero de 16 barg (250 psig) con el estándar ASME. También, las trampas de acero inoxidable han resultado cada vez más populares porque son típicamente más fáciles de dar mantenimiento y ofrecen mayor vida útil.
Dimensionamiento Una gran cantidad de usuarios de vapor seleccionan las trampas del tamaño incorrecto basándose en el tamaño de la tubería. Sin embargo, la trampa seleccionada puede tener el mismo tamaño que la tubería instalada a la salida del equipo que genera el condensado Generalmente, se recomienda dimensionar la tubería de condensado a la descarga del equipo de proceso, aguas arriba de la trampa, según la siguiente tabla.
Máxima Carga de Condensado
Tamaño de la Tubería a la Salida del Equipo
Menor a 200 kg/h (440 lb/h)
15 mm [1/2 in.]
200 - 500 kg/h (440 a 1100 lb/h)
20 mm [3/4 in.]
0.5 - 1 t/h
25 mm [1 in.]
1 - 2 t/h
32 mm [1 1/4 in.]
2 -3 t/h
40 mm [1 1/2 in.]
3 - 5 t/h
50 mm [2 in.]
Más de 5 t/h
65 - 100 mm [2 1/2 - 4 in.]
* Escrito
para referencia general. Por favor, consulte a un especialista en vapor, como TLV, si está con dudas al respecto de la selección de la trampa o del diseño de tubería.
Generalmente, la trampa nunca debe dimensionarse menor a la tubería de salida de condensado del equipo, porque esto provoca acumulación del condensado y sus daños consecuentes como problemas de calentamiento. En adición, el tamaño de la tubería a la salida de la trampa no se basa en el tamaño de la trampa, sino que se diseña para que pueda entregar el flujo de dos fases condensado/vapor flash con la caída de presión establecida. Para más información de este tema, por favor lea: Tubería de Recuperación de Condensado
Tipo de Conexión La mayoría de los usuarios de vapor requieren conexiones roscada, soldables o bridadas para las trampas de vapor, dependiendo de los códigos y especificaciones estándares nacionales, de la industria o de la compañía. Las conexiones roscadas cuestan menos trabajo instalarse que las bridadas, pero necesitan roscarse durante la instalación. Lo que significa que ya sea la salida de la trampa necesite quedar desconectada o que se instale una unión doble para fácil reemplazo de la trampa. En trampas de conexión roscada, es importante que la rosca de la trampa siga los estándares oficiales para minimizar las fugas por mal sellado en las roscas. Las trampas de conexión soldable son preferidas en algunas plantas para minimizar las fugas de vapor, pero las conexiones soldables son más difíciles de retirar para el reemplazo y pueden tener costos de instalación y mantenimiento más altos. Adicionalmente, algunas áreas pueden tener escasez de soldadores calificados, lo que puede reducir la eficiencia de instalación o reparación. Trampas con conexiones bridadas son más fáciles de retirar y reemplazar por trampas nuevas del mismo tamaño y misma dimensión cara-cara. Lo mejor es pedir una dimensión cara-cara estricta de acuerdo al estándar de producción del fabricante de trampas cuando se especifican trampas bridadas en los proyectos de construcción. Ejemplo de Trampa con Conexiones Bridadas
Después de seleccionar las especificaciones de la trampa de acuerdo a las condiciones de operación y al ambiente de trabajo, el siguiente paso es evaluar la capacidad de descarga que incluya un factor de seguridad y luego, seleccionar la trampa más económica. Para más información de estos temas, por favor lea la parte 3. Selección de Trampas de Vapor: Cómo la Aplicación Selección de Trampas de Vapor: Factor de Seguridad y Afecta la Selección Costo de Ciclo de Vida
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elección de Trampas de Vapor: Factor de Seguridad y Costo de Ciclo de Vida Contenidos:
1. a. b. 2.
¿Qué es el Factor de Seguridad? Carga de Condensado Pico El Valor Numérico del Factor de Seguridad Costo del Ciclo de Vida de la Trampa (CCV)
Siguiendo de la sección anterior relativa a los factores físicos que tienen influencia en la selección de la trampa de vapor según su aplicación, esta sección se enfoca en el Factor de Seguridad de la trampa y en la consideración del Costo de Ciclo de Vida (CCV).
¿Qué es el Factor de Seguridad? El factor de seguridad es un coeficiente usado para seleccionar la capacidad de descarga requerida por la trampa. Ayuda a proveer una zona suplementaria para cuando el volumen de condensado excede los valores calculados/predichos. La carga de condensado estimada siempre debe multiplicarse por el factor de seguridad recomendado para la selección de la trampa. La siguiente tabla es un resumen de cómo afecta el tipo de trampa al factor de seguridad:
Tipo de Trampa TLV
Factor de Seguridad Mínimo Recomendado
Flotador
1.5
Cubeta
2
Disco
2
Termostática (Elemento-X)
2
Bimetálica
3a5
El factor de seguridad es afectado por al menos dos variables: carga de condensado pico y el tiempo relativo de respuesta de la trampa de vapor.
Carga de Condensado Pico La carga de condensado pico (o máxima) de un equipo va a ser mayor que la carga promedio por muchas razones. El arranque del equipo frío, por ejemplo, típicamente causa cargas de condensado mayores a la operación normal. La carga de condensado puede aumentar drásticamente durante el tiempo en el que el producto entra más frío, en procesos batch. Para trampas de vapor en tuberías de distribución, cuando una trampa queda bloqueada, la siguiente trampa podría tener que descargar la carga de condensado de dos puntos de drenaje (PDC).
El Valor Numérico del Factor de Seguridad Los factores de seguridad recomendados por los fabricantes pueden variar entre 1.5 y 5.0, o más. Esto depende de variables como el diseño de la trampa, tabla de capacidad conservadora, características del desgaste del orificio, cuán crítica es la aplicación, etc. Como la capacidad de descarga de condensado, para las hojas de especificación, es calculada asumiendo descarga continua, algunos tipos de trampa de vapor que operan intermitentemente (on/off) como las de disco y de cubeta invertida, pueden requerir de factores de seguridad mayores para minimizar la acumulación de condensado entre ciclos. Por otra parte, algunos fabricantes de trampas tienen factores de seguridad recomendados más altos para utilizar orificios de descarga más grandes que reduzcan los problemas de bloqueo. En comparación, las trampas con descarga continua de condensado, como las de flotador, típicamente requieren de un factor de seguridad de 1.5 solamente. El factor de seguridad también ayuda a compensar cuando una presión diferencial insuficiente impide la descarga de condensado, por ejemplo cuando la contrapresión es elevada. Por lo anterior, durante la selección de la trampa de vapor es extremadamente importante aplicar el factor de seguridad recomendado por el fabricante después de calcular la carga de condensado de la aplicación, asegurándose que el orificio de la trampa ofrezca suficiente capacidad.
Costo del Ciclo de Vida de la Trampa (CCV) Las trampas de vapor son una parte esencial y permanente de los sistemas de vapor, y deben de ser seleccionadas de acuerdo a su Costo de Ciclo de Vida (CCV) para ofrecer el menor costo del sistema a largo plazo. Esto significa que el costo de compra debe de ser sólo uno de los factores de decisión al seleccionar la trampa. Otros costos relacionados con mantenimiento, instalación, reemplazo y pérdidas monetarias por la fuga de vapor funcional y por falla, etc. también debe de tomarse en cuenta. El rápido desgaste de las partes internas como el asiento de la válvula causan que la fuga de vapor aumente con el tiempo, eventualmente provocando el reemplazo prematuro de la trampa. Usualmente, el tiempo de reemplazo está determinado al evaluar el costo del mismo y compararlo con las pérdidas monetarias por la fuga de vapor y otros costos relacionados con la falla de la trampa. Alternativamente, hay algunos diseños de trampa que fugan más vapor que otros aún estando en perfectas
condiciones de diseño. Este tipo de trampas deben omitirse desde la fase de diseño de la planta. El siguiente es un ejemplo de la influencia del Costo de Ciclo de Vida (CCV) en la selección de trampas de vapor. Los modelos A y B son dos tipos diferentes de trampa. El Modelo A tiene mayor costo de compra, pero mayor vida de servicio que el Modelo B.
Ítem
Modelo A
Modelo B
Costos de Compra
$300
$100
Costos de Reemplazo*
$80
$80
Pérdida de Vapor Funcional Inicial
0.05 kg/h
1.0 kg/h
Aumento Anual de la Pérdida de Vapor por Desgaste
0.06 kg/h (por año)
0.4 kg/h (por año)
Vida de Servicio Típica
8 años
3 años
* Costos relacionados con horas-hombre y reemplazo de piezas como empaques, etc.
El Costo de Ciclo de Vida de ambas trampas en un tiempo de 9 años se puede calcular. Asumiendo que ambas se usan 24 horas, 365 días al año con un costo de vapor promedio de $20 por tonelada,. El costo del modelo A es de $1,180 incluyendo los costos de compra y reemplazo en el año 9. El costo estimado del modelo B es de $3,060, incluyendo el costo de compra y reemplazos en los años 4 y 7. A pesar de su bajo costo inicial, el modelo B es 2.4 veces más caro que el modelo A cuando se toma en cuenta el Costo de Ciclo de Vida. Así se muestra la importancia de calcular los costos a largo plazo cuando se selecciona una trampa.
Costo de Ciclo de Vida de Modelo A vs. Modelo B
La confiabilidad / vida de uso, costos de mantenimiento y pérdidas de vapor funcionales o por falla de la trampa son factores económicos importantes al seleccionar el mejor modelo de trampa de vapor.
Selección de Trampas de Vapor: Entendiendo las Especificaciones
Trampas y Orificios #1
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Se Encuentra Fugando Vapor Vivo mi Trampa? Contenidos:
1. 2. 3. 4. 5.
Vapor Vivo vs. Vapor Flash Que Ocasiona las Nubes de Vapor a la Salida de las Trampas de Vapor? Cuanto Vapor es Mucho Vapor? Ejemplo Visual de Una Adecuada Descarga de la Trampa de Vapor Nota:
Alguna vez se ha preguntado acerca de las nubes de vapor en la descarga de la trampa? Estos rastros de vapor pueden ser vapor flash o vapor vivo. Este articulo apunta a un mayor entendimiento de la pequena diferencia que existre entre ellos.
Vapor Vivo vs. Vapor Flash El "Vapor Vivo" es invisible, y cuando la trampa se encuentra fugando es posible observar un area muy pequena entre la salida de la tuberia y el vapor visible, en esta area es posible observar un fluido claro y relativamente con mayor velocidad y fuerza. Si el vapor observado es menor velocidad y es inmediatamente apreciable a la salida de la tuberia, entonces es mas probable que sea "Vapor Flash". Una inspeccion rapida de la operacion de la trampa confirmara su condicion. Trampa de Vapor Descargando a la Atmosfera El condensado que es descargado a la atmosfera siempre generara una porcion de vapor debido a la evaporacion flash.
Desafortunadamente, sin inspeccionar, las trampas pueden ser mal interpretadas con fuga debido a la emision de nubes de vapor, cuando en realidad el vapor solamente esta compuesto de pequenas gotas de condensado con una elevada energia que han flasheado a una menor presion de vapor a la salida.
Que Ocasiona las Nubes de Vapor a la Salida de las Trampas de Vapor? El condensado fluye a travez de la tuberia a una presion mayor que la presion atmosferica. Cuando el condensado es descargado a la atmosfera, una porcion del condensado se evapora inmediatamente debido a la diferencia de presion. Este fenomeno se conoce como evaporacion flash. Evaporación Flash Durante la Descarga de Condensado El condensado descargado por el orificio de la trampa se evapora parcialmente (evaporación flash) debido a la diferencia de presiones (ilustración).
Las nubes de vapor en la descarga de la trampa se presentan cuando esta evaporacion flash (vapor flash) se condensa en el aire formando pequenas gotas de agua. Debido a la diferencia de presion entre la entrada y la salida de la trampa, las trampas que descargan condensado caliente generaran siempre vapor flash. La apariencia del vapor flash (por fuerza y velocidad) difiere del vapor vivo ya que cuando una trampa fuga vapor vivo, la mayoria del fluido que sale de la trampa es normalmente vapor de alta presion, el cual es invisible. Por otra parte, con el vapor flash, normalmente un pequeno porcentaje por la masa del condensado de alta presion flashea y se evapora debido a la caida de presion en la descarga.
Cuanto Vapor es Mucho Vapor? El vapor flash puede aparentar una cantidad mayor de la que realmente es debido a la diferencia en volumen especifico del vapor flash comparado con la del condensado puede ser alrededor de 1,500 veces mayor. El condensado que se forma a una mayor
presion contiene una temperatura correspondientemente mayor, lo que genera un mayor % de vapor flash y resulta en cantidades mayores de vapor visible. Ejemplo:
Si una trampa descarga a la atmosfera 10kg/h de condensado a 1.0 MPaG , la cantidad de vapor flash generado es de aproximadamente 1.6 kg/h. Easta cantidad tiene un volumen estimado de aproximadamente 2.7 m 3 (mayor que la capacidad de 2 tinas de bano grandes). A medida que el vapor flash se disemina, este se convierte en una nube de vapor, la cual puede parecer de gran volumen. Es importante recordar que esto es fuga de vapor, si no condensado que contiene vapor flash.
Ejemplo Visual de Una Adecuada Descarga de la Trampa de Vapor Descarga de Trampas de Vapor del Tipo Flotador en Cabezales de Vapor
En concreto, trampas de vapor en buenas condiciones pueden operar normalmente y aun aparentar que fugan vapor debido a la nube de vapor que se observa normalmente a la salida de la trampa el cual es ocasionado por la evaporacion flash del condensado (vapor flash). Mientras que el flujo de vapor varia, tambien varia la cantidad de vapor flash generado. Cuando no se este seguro si la trampa de vapor esta fugando o no, se recomienda una inspeccion de la condicion de la trampa.
Nota: Como advertencia, algunas trampas (como las del tipo bimetalico) pueden estar disenadas para tener un enfriamiento del condensado significante antes de la descarga. Este enfriamiento puede reducir la cantidad de vapor flash visible, pero el enfriamiento puede resultar en un acumulamiento de condensado de gran longitud en la entrada de la trampa. Para aplicaciones tales como descarga de condensado de cabezales de vapor o traceo de alta temperatura, estas trampas que permiten el enfriamiento del condesado no son recomendables. A pesar que las trampas que permiten el enfriamiento podrian generar menor cantidad de vapor flash que trampas con una pequena o sin permision de enfriamiento, solo las trampas de que no permiten el enfriamiento son recomendables para servicio en cabezales o traceo de alta temperatura para mantener una operacion segura y confiable. Para mayor informacion acerca del vapor flash, refierase al articulo: Vapor Flash.
Bloqueo por Vapor Contenidos:
1. 2. a. 3. a. b.
¿Qué Causa el Bloqueo por Vapor? Bloqueo por Vapor Causado por la Configuración del Equipo Uso de una Válvula Antibloqueo o una Válvula de Aguja Bloqueo por Vapor causado por la Configuración de la Tubería ¿Cómo ocurre el bloqueo por vapor a causa de la configuración de l a tubería? ¿Qué pasa con el flujo a la salida de la trampa?
c. Otros Problemas con la Tubería 4. Nota Adicional
¿Alguna vez ha experimentado inexplicables caídas de temperatura en sus procesos calentados por vapor, incluso si el sistema aparenta trabajar correctamente? La explicación puede ser un fenómeno llamado "bloqueo por vapor" (cuando es provocado por el vapor) o "bloqueo por aire" (cuando se origina por aire u otros gases no condensables, como el bióxido de carbono, atrapados). Aunque las medidas para prevenir estos dos problemas pueden ser distintas, su mecanismo es el mismo: vapor o un gas no condensable, como el aire, entran a la trampa antes que el condensado y hacen que ésta cierre, impidiéndose la descarga del condensado.
Este artículo se enfocará en el bloqueo por vapor. Para información acerca del bloqueo por aire, por favor lea: Bloqueo por Aire
¿Qué Causa el Bloqueo por Vapor? El bloqueo por vapor no es típicamente causado por una falla de las trampas de vapor, pues están diseñadas para cerrar cuando el vapor entra en ellas. Más bien, se trata de la configuración del equipo o de la tubería alrededor de la trampa lo que usualmente provoca el problema. El bloqueo por vapor no debe dejarse sin resolver porque el problema puede empeorar con el tiempo. Y aunque puede ser un problema difícil de diagnosticar, es importante entender los arreglos típicos que lo originan. Problemas de Bloqueo por Vapor a la Salida de Cilindros Secadores
Pueden ocurrir problemas de temperatura en equipos calentados con vapor debido al bloqueo por vapor, provocándose que el condensado se acumule dentro del equipo.
Es probable que ocurra el bloqueo por vapor en alguna de las dos situaciones siguientes: La configuración del equipo provoca que el vapor se mezcle con el condensado cuando éste es descargado La configuración de la tubería provoca que el vapor se desplace por delante del condensado, antes de llegar a la trampa Si el bloqueo por vapor es causado porque a la trampa llega una mezcla de vaporcondensado, entonces debe usarse una trampa de vapor con válvula "antibloqueo" o con válvula de aguja para mantener un bypass que permita el flujo de una pequeña cantidad de vapor aguas abajo de la trampa. Si el bloqueo por vapor es provocado por la configuración de la tubería, entonces se debe corregir el arreglo de tubería para que el condensado fluya naturalmente hacia la trampa.
Bloqueo por Vapor Causado por la Configuración del Equipo Cuando la configuración del equipo causa el bloqueo por vapor, una solución es descargar la mezcla vapor-condensado primero en un recipiente que actúe como tanque flash. Desde donde el condensado podrá descargarse con una trampa y el vapor separado deberá ser retornado al equipo de calentamiento para reusarse. Sin embargo, este arreglo puede ser difícil de adoptar en algunos equipos como los secadores rotatorios que usan un sifón o paletas internas para descargar el condensado. Si reusar el vapor no es viable, entonces se requiere una solución diferente. Extrayendo la Mezcla Vapor-Condensado con un Sifón Cuando se usa un tubo sifón, se ocupa la presión del vapor para expulsar el condensado fuera del equipo pero, esto causa que, a veces, se mezcle vapor con el condensado.
Uso de una Válvula Antibloqueo o una Válvula de Aguja Otra solución es usar una válvula antibloqueo o una válvula de aguja para liberar el vapor atrapado hacia aguas abajo de la trampa. Así se resolverá el problema de bloqueo. Como las válvulas antibloqueo y las de aguja pueden controlar la liberación del vapor, la pérdida de éste es minimizada. Válvula Antibloqueo Una válvula antibloqueo aprovecha la existencia de un venteo de aire en la trampa de vapor (como el elemento-X) para sostenerlo abierto y liberar el vapor atrapado hacia aguas abajo de la trampa, solucionando así el problema de bloqueo.
Válvula de Aguja Una válvula de aguja libera el vapor atrapado, ya sea internamente si la trampa tiene un venteo de aire integrado (ver arriba) o externamente usando una línea de bypass (ver abajo).
Línea de Bypass Externa Una línea de bypass externa se puede instalar para que el vapor bypasee la trampa, resolviéndose el problema de bloqueo.
Bloqueo por Vapor causado por la Configuración de la Tubería Las trampas de vapor no deben de instalarse en la parte superior de un tramo vertical de tubería porque esto puede causar bloqueo por vapor. Problema de Bloqueo por Vapor en una Trampa La configuración de la tubería puede causar que el vapor quede "atrapado" dentro de la trampa y se impida la descarga de condensado.
¿Cómo ocurre el bloqueo por vapor a causa de la configuración de la tubería?
Podríamos olvidarnos del problema de bloqueo por vapor si la presión por columna de agua es suficientemente grande para vencer el bloqueo por vapor. Sin embargo, la presión por columna de agua no puede resolver este tipo de problema debido a los dos puntos siguientes: La presión en la trampa y en la tubería de entrada de la trampa es virtualmente la misma. El condensado es descargado sólo cuando la trampa está abierta. El condensado y el vapor experimentan la misma presión aguas arriba de la trampa porque ella está diseñada para descargar el condensado con la mínima pérdida de vapor. Entonces, como el vapor tiene menor densidad que el condensado, lógicamente, se colocará por encima de él cuando haya una tubería vertical y entrará a la trampa, causando que se cierre. Presurizar más el sistema no resolverá el problema porque la trampa sigue cerrada por la existencia del vapor. Eventualmente, una trampa "bloqueada por vapor" podrá descargar el condensado cuando el vapor "atrapado" se condense. Mientras tanto, este problema puede causar la acumulación de condensado en la tubería y en el equipo. Si la situación no se resuelve, ocurrirá nuevamente en cada ciclo de descarga siguiente. Tubería Vertical Causante del Bloqueo por Vapor
¿Qué pasa con el flujo a la salida de la trampa? Parece peculiar que el bloqueo por vapor ocurre solamente cuando hay tramo vertical de tubería a la entrada de la trampa, y no a la salida. Es cierto que el vapor flash a la salida de la trampa va a colocarse por encima del condensado en los tramos verticales de tubería. Sin embargo, como ya no hay trampa de vapor después de ese punto, no hay nada que detenga el flujo del vapor hacia adelante. Esto también aplica para líneas conectadas a tanques de condensado atmosféricos o presurizados porque ellos requieren de presión diferencial negativa para funcionar, permitiendo una descarga de suave del condensado y del vapor flash.
Flujo de Vapor a la Salida de la Trampa La presión diferencial en la salida de la trampa debe permitir el flujo del vapor y el condensado sin restricciones.
Otros Problemas con la Tubería Los problemas de bloqueo por vapor debidos a la configuración de la tubería no están limitados a los causados por un tramo vertical, sino que ocurren también con otras configuraciones. Por ejemplo, tuberías inclinadas o dobladas por falta de soportes pueden causar bloqueo por vapor. Curvatura de la Tubería Causante de Bloqueo por Vapor La curvatura de esta tubería causa que el vapor sea atrapado, retrasándose la descarga del condensado.
Incluso si la tubería es instalada paralela al piso, tramos muy largos y de diámetro pequeño antes de la trampa puede causar bloqueo por vapor si el diámetro es insuficiente para permitir que el condensado pase por enfrente del vapor. Tubería de Diámetro Pequeño Causante de Bloqueo por Vapor La tubería de diámetro pequeño causa que el vapor se atrape en la trampa, retrasándose la descarga del condensado.
Nota Adicional El "bloqueo por aire" es un problema similar al "bloqueo por vapor", pero causado por aire. Puede pasar indistintamente en trampas de aire o en sistemas de aire comprimido u otros gases. Típicamente requiere de una línea de balance para resolverse. Más información acerca de este problema está disponible en el siguiente artículo.
También, el "trampeo en grupo" puede causar problemas similares a los del "bloqueo por vapor". Para más información del "trampeo en grupo", por favor lea: Trampeo en grupo
Trampeo en grupo
También en TLV.com Trampas de Vapor de Flotador Libre Para Uso en Process Trampas de Vapor de Flotador Libre para Tuberías Principales (Cabezales) Seminarios de Entrenamiento en Vapor y Condensado Calculador para Ingeniería
1. Fundamentos de Vapor
Bloqueo por Aire
2. Calentamiento con Vapor
3. Teoría Básica de Trampas de Vapor
4. Selección de Trampas de Vapor
5. Problemas de Trampeo
o
Se Encuentra Fugando Vapor Vivo mi Trampa?
o
Orientación en la Instalación de la Trampa
o
Contrapresión en las Trampas
o
Doble Trampeo
o
Trampeo en grupo
o
Bloqueo por Vapor
o
Bloqueo por Aire
6. Sistema de Gerenciamiento de Trampas de Vapor
7. Golpe de Ariete
8. Calidad de Vapor
9. Distribución de Vapor
10. Recupero del condensado
11. Eficiencia Energética
12. Aire Comprimimdo
13. Otras Válvulas -- Bloqueo por Aire
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Bloqueo por Aire Contenidos:
1. ¿Qué es el Bloqueo por Aire?
2. a. 3. a. 4.
Contramedidas para Trampas de Vapor Mecanismos de Venteo de Aire Automático Contramedidas para Trampas de Aire/Gas Tips para Configuración de la Línea de Balance de Presión Nota adicional
¿Qué es el Bloqueo por Aire? El "Bloqueo por aire" es un problema que ocurre típicamente en trampas de vapor, aire o gas cuando un gas no-condensable, como el aire, causa que la trampa permanezca cerrada, impidiendo la descarga de condensado.
Este problema ocurre porque las trampas de vapor/aire/gas son válvulas automáticas diseñadas para: Remover el condensado suavemente Prevenir la descarga de vapor/aire/gas, respectivamente (el fluido que está siendo transportado) Así que cuando el bloqueo por aire ocurre significa, simplemente, que el mecanismo de operación de la trampa está funcionando apropiadamente. Aparición del Bloqueo por Aire en un proceso Al contrario que el vapor, el aire no condensa fácilmente y puede permanecer atrapado en el cuerpo de la trampa de vapor/aire/gas causando el problema conocido como bloqueo por aire.
El mecanismo detrás del bloqueo por aire es similar al bloqueo de vapor. La principal diferencia entre ellos es que con el vapor, la pérdida de calor por radiación causa el descenso de la presión/temperatura del vapor, el cual eventualmente condensará, permitiendo lentamente que el condensado sea descargado. En cambio, el aire no condensa, dejando el problema sin resolver. Diferencia entre Bloqueo por Aire y Bloqueo de Vapor Cuando el bloqueo por aire ocurre, el problema no se resuelve por sí mismo porque el aire no condensa debido a la pérdida de calor por radiación.
Cuando el bloqueo de vapor ocurre, el problema es capaz de resolverse por sí mismo porque el vapor puede condensar debido a la pérdida de calor por radiación. Nota: El problema puede ocurrir otra vez con el siguiente ciclo de descarga.
Contramedidas para Trampas de Vapor Las medidas que se pueden tomar contra el bloqueo por aire son diferentes dependiendo si el problema ocurre en una trampa de vapor o en una de aire/gas. Para las trampas de vapor, el problema es típicamente resuelto instalando una trampa equipada con un venteo automático integral para descargar los gases no condensables como el aire. Esto es posible porque el aire y los otros gases no condensables no son usados en el proceso. Sino que son fluidos indeseables mezclados con el vapor. Dado que la tubería está a temperatura ambiente al arrancar la caldera, muchos venteos de aire usan un mecanismo de apertura/cierre basado en la diferencia de
temperatura entre el aire y el vapor. El venteo de aire permanece forzosamente abierto a bajas temperaturas para permitir el flujo del aire hacia afuera del sistema; y cierra cuando se calienta con la temperatura del vapor para evitar la descarga indeseable de vapor. Muchos sistemas de vapor usan trampas que tienen elemento-X o anillo bimetálico para permitir que los gases no condensables, como el aire, fluyan aguas abajo de la trampa y no interrumpan la descarga del condensado.
Mecanismos de Venteo de Aire Automático Venteo de Aire Usando un Elemento-X La apertura y el cierre de un venteo de aire tipo Elemento-X están basados en la expansión y contracción de un elemento interno que contiene una mezcla de alcohol cuyo punto de ebullición es menor al del agua.
Venteo de Aire Usando un Anillo Bimetálico El anillo bimetálico permanece contraído mientras está frío, elevando el disco por encima del asiento de la válvula y permitiendo la rápida descarga del aire.
Contramedidas para Trampas de Aire/Gas Un método distinto es usado comúnmente para resolver problemas de bloqueo de aire ocurridos en trampas de aire o gas porque el mismo aire/gas causante del problema es el mismo usado en el proceso y por lo tanto no debe ser desperdiciado. En este caso, el aire o gas debe de ser regresado a un espacio de mayor volumen instalando una línea de balance de presión. Esto permitirá que el condensado sea descargado apropiadamente a través de la trampa. Las líneas de balance de presión son extremadamente comunes y efectivas para resolver el problema de bloqueo por aire en este tipo de trampas. Información más detallada de su instalación debe estar disponible en el manual de instrucciones de su trampa de aire/gas. Colocando una Línea de Balance de Presión a una Trampa de Aire
Cuando se instala una línea de balance de presión, es importante verificar que la presión esté bien balanceada. El condensado, por tener mayor densidad, permanecerá en la parte inferior de la trampa, mientras que el aire/gas, más ligeros, estarán en la parte superior y entonces pueden ser regresados a proceso. Esta configuración debe permitir la descarga del condensado sin problemas.
Tips para Configuración de la Línea de Balance de Presión La línea de balance de presión requiere de una instalación precisa. Si la línea no está bien balanceada y la presión se eleva mucho, puede ocurrir contraflujo de aire/gas haciendo el problema más grave que antes. Similarmente, la caída de presión en una línea de balance de diámetro muy pequeño puede evitar que el aire/gas atrapado salga apropiadamente del cuerpo de la trampa.
Problema de Alta Contrapresión en la Línea de Balance de Presión Si la línea no está bien balanceada puede ocurrir contraflujo de aire/gas haciendo el problema más grave que antes.
Problema con el Diámetro de la Línea de Balance de Presión El diámetro de la línea de balance de presión debe ser lo suficientemente grande para permitir la salida del aire/gas atrapado.
También es importante mencionar que la línea de balance de presión usualmente no es requerida cuando la trampa de aire/gas está instalada al final de una tubería vertical porque el líquido y el gas serán capaces de moverse libremente en ella, reduciendo la posibilidad de que exista bloqueo por aire.
Nota adicional Ya sea que su sistema use trampas de vapor o de aire/gas, la tubería siempre debe diseñarse de forma que permita el flujo del condensado rápidamente y sin problemas. En general, las trampas no deben de instalarse en la parte superior de tuberías verticales, y la tubería de entrada debe ser tan corta como sea posible y tener un diámetro lo suficientemente grande para reducir las posibilidades de que ocurra bloqueo por aire. Bloqueo por Vapor
El Costo de las Pérdidas de Vapor
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Vapor Húmedo vs. Vapor Seco: La Importancia del Porcentaje de Sequedad Contenidos:
1. Porcentaje de Sequedad 2. Calcular el Calor Total del Vapor Húmedo 3. La Sequedad del Vapor Disminuye Durante la Distribución
¿Sabía usted que las calderas no generan vapor 100% saturado (vapor seco)? Cuando una caldera calienta el agua, las burbujas que rompen la superficie del agua incorporan pequeñas gotitas de agua en la corriente de vapor. A menos que se use un sobrecalentador, esto causará que el flujo de vapor esté parcialmente húmedo (vapor húmedo) debido a la presencia de líquido.
Porcentaje de Sequedad El porcentaje de sequedad del vapor es usado para cuantificar la cantidad de agua que lleva el vapor. Si el vapor contiene 10% en masa de agua, se dice que es 90% seco, o tiene un porcentaje de sequedad de 0.9. La sequedad del vapor es importante porque tiene un efecto directo en la cantidad de energía transferible contenida en el vapor (usualmente el calor latente), lo cual afecta la calidad y la eficiencia del calentamiento. Por ejemplo, el vapor saturado (100% seco) contiene 100% del calor latente disponible a la presión dada. El agua saturada, que carece de calor latente, tiene 0% de sequedad y contiene sólo calor sensible.
Sequedad del Vapor = 100% - [% de Contenido de Agua] (en masa)
Calcular el Calor Total del Vapor Húmedo Las tablas de vapor contienen valores como la entalpía (h), el volumen específico (v), la entropía (s), etc. para el vapor saturado (100% seco) y para el agua saturada (0% de sequedad), pero típicamente no los tienen para vapor húmedo. Estos pueden ser calculados simplemente considerando la relación vapor-agua, como se describe en las ecuaciones siguientes: Volumen Específico (v) del Vapor Húmedo ν = X • νg + (1 - X) • νf
o o o
donde: X = (% / 100) de sequedad νf = Volumen Específico del Agua Saturada νg = Volumen Específico del Vapor Saturado Entalpía Específica (h) del Vapor Húmedo h = hf + X • hfg
o o o
donde: X = (% / 100) de sequedad hf = Entalpía Específica del Agua Saturada hfg = Entalpía Específica del Vapor Saturado - Entalpía Específica del Agua Saturada Entropía Específica (s) del Vapor Húmedo s = sf + X • sfg
o o o
donde: X = (% / 100) de sequedad sf = Entropía Específica del Agua Saturada sfg = Entropía Específica del Vapor Saturado - Entropía Específica del Agua Saturada Mientras el vapor sea más húmedo, serán menores su volumen, entalpía y entropía específicos porque al 100% de porcentaje de sequedad se tiene el valor de tablas. Como la sequedad del vapor tiene un efecto significativo en estos valores, para tener
la mayor eficiencia de calentamiento es crucial suministrar vapor lo más cercano al 100% de sequedad. La Relación Entre la Sequedad del Vapor y la Entalpía Al aumentar la cantidad de agua en el vapor, el calor latente disminuye, entregando menor transferencia de calor del vapor al proceso / producto que se está calentando.
La Sequedad del Vapor Disminuye Durante la Distribución Al transportar el vapor, las pérdidas por radiación de la tubería causan que parte del vapor pierda su calor latente y se convierta en agua, por tanto, disminuyendo la sequedad del vapor. Gotas de Agua Arrastradas en el Vapor Se deben tomar las medidas adecuadas para descargar todo el condensado de las tuberías de vapor, incluyendo las gotas que son arrastradas en el flujo del vapor.
Puesto que el vapor húmedo no solo afecta la eficiencia de transferencia de calor, sino que también causa erosión a la tubería y a equipos críticos como las alabes de la turbina, es altamente recomendado tomar medidas preventivas como instalar un separador de humedad para retirar todo el condensado arrastrado y siguiendo los consejos de estos artículos: Las Mejores Practicas para la Remoción de Condensado en Líneas Principales de Vapor Erosión en Tuberías de Vapor y Condensado Consejo ¿Puede ser la sequedad del vapor superior al 100%? Aunque suene improbable, de hecho sí se puede. Cuando el vapor es más que 100% seco es llamado vapor sobrecalentado. Este tipo de vapor es creado al añadir calor por arriba de la curva de saturación del vapor. La energía adicional eleva la temperatura del vapor más allá del punto de saturación, permitiendo medir fácilmente el grado de sobrecalentamiento cuando se mide la temperatura. Vea la Tabla de Vapor Sobrecalentado de TLV
Golpe de Ariete: Conclusión
Separadores y su Papel en Sistemas de Vapor
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as Mejores Practicas para la Remoción de Condensado en Líneas Principales de Vapor
Contenidos:
1. Mejor Practica #1: Seleccione Cuidadosamente las Ubicaciones de Trampeo 2. Mejor Practica #2: Proveer de Soporte e Inclinación Adecuada a la Tubería de Vapor 3. Mejor Practica #3: Presta Atención a la Configuración de la Pierna de Condensados (Bota de condensados). a. Referencia para el Dimensionamiento de Piernas de Condensado 4. Mejor Practica #4: Remoción Adecuada de Condensado y Aire al Final de la Línea de Vapor
El rol de las líneas de distribución de vapor es el de suministrar de manera confiable vapor de la mas alta calidad a los equipos usuarios de vapor. Para que esto se pueda realizar, es necesario remover el condensado de manera rápida y eficiente por medio de trampas de vapor instaladas en locaciones de descarga de condensado (por sus siglas en ingles CDL, Condensate Discharge Locations) adecuadas. Sin embargo, las trampas de vapor no pueden, simplemente ser instaladas de cualquier manera y después ser olvidadas. Existen ciertos lineamientos a seguir cuando se instalan el líneas de vapor. Para asegurar que las trampas de vapor operan de manera correcta, los métodos para la instalación deben ser respetados de manera cuidadosa y las locaciones de instalación seleccionadas cuidadosamente seleccionadas. Normalmente el flujo de vapor es mucho mas rápido en las tuberías de distribución de vapor que en el equipo mismo, pueden alcanzar velocidades de hasta 30 m/s (100 ft/s). A estas velocidades, cuando el área transversal de una sección de la tubería esta completamente llena de agua, lo que facilitara la generación de olas de condensado que serán transportadas en la tubería a gran velocidad (proyectil de agua) lo que genera el golpe de ariete, el cual puede causar daño humano así como a el equipo, tubería y válvulas. Las velocidades del flujo en líneas de vapor son mas elevadas por lo tanto se debe tomar en cuenta durante la toma de decisiones relativas a la ubicación y diseño de las instalaciones de trampeo. Las siguientes cuatro "Mejores Practicas" son directrices para ayudar a asegurar la fácil descarga del condensado en líneas de vapor, y prevenir la ocurrencia de problemas típicos de un sistema de vapor como lo son el golpe de ariete y el bloqueo por aire.
Mejor Practica #1: Seleccione Cuidadosamente las Ubicaciones de Trampeo Aun en casos en donde una tubería de distribución de vapor corre en una línea recta, se deben instalar trampas de vapor al menor cada 30 a 50 metros (100 a 160 pies), y en la parte inferior de subidas o bajadas en la tubería. También se debe tomar un cuidado especial para instalar trampas de vapor en cualquier lugar en donde el condensado pueda acumularse, buscando evitar que el condensado cubra el área transversal de la tubería, lo que podría ocasionar que el condensado sea propulsado a gran velocidad. Deberán instalarse trampas de vapor en las siguientes situaciones:
Cada 30 a 50 metros (100 a 160 pies)
Trampas deberán de instalarse en intervalos de 30 a 50 metros (100 a 160 pies) en la línea de vapor.
Antes de Válvulas de Control o Reductoras de Presión Se deberá instalar una trampa de vapor inmediatamente antes de válvulas de control/reductoras de presión para prevenir que el condensado se acumule cuando las válvulas estén cerradas. La trampa de vapor también ayuda a reducir la erosión del asiento de la válvula ocasionado por el condensado. De manera similar, suelen instalarse trampas de vapor entre dos válvulas reductoras de presión instaladas en serie para remover el condensado atrapado entre las dos válvulas durante su operación o paro.
Antes de Válvulas Manuales que Permanecen Cerradas por Largos Periodos de Tiempo Se deberá instalar una trampa de vapor antes de válvulas que permanezcan cerradas por largos periodos de tiempo para ayudar a eliminar el condensado que se acumula en esta área, de lo contrario podría ser propulsado a gran velocidad a lo largo de la tubería cuando la v álvula manual sea abierta. De igual manera, se requiere de una trampa de vapor al final de una tubería (final de línea) para ayudar el drenado del sistema para una operación segura y efectiva.
En la Parte Inferior de Subidas o Bajadas Verticales Se deberá instalar una trampa de vapor en la parte inferior de tramos de tuberías verticales ya que la subida/bajada vertical puede ayudar a des-entrañar el condensado acumulado en el vapor debido a los cambios en la dirección del flujo en combinación con la gravedad.
Mejor Practica #2: Proveer de Soporte e Inclinación Adecuada a la Tubería de Vapor
Si los soportes de tubería (Ej. Ganchos para la tubería) son instalados con una gran distancia entre si, la tubería puede flexionarse ante su propio peso. Este tipo de problema puede ocasionar que el condensado se acumule en lugares no deseados incluso si la tubería tuviera una ligera inclinación, por lo que es importante que: Se instalen los soportes de la tubería en intervalos apropiados, y Se establezca una pendiente de la tubería no menor de 1 a 100. De igual manera, se debe tomar en consideración cuando se utilicen los bordes de un edificio para ajustar la inclinación ya que los bordes por si mismos podrían estar inclinados ligeramente, lo que podría afectar de manera adversa el flujo y drenado del condensado.
Problemas con Tuberías que carecen de soporte
Cuando una tubería carece de soporte, es muy probable que esta se flexione y conduzca a la acumulación de condensado.
Problemas con Tuberías instaladas paralelamente al suelo
Las tuberías no deberán ser instaladas de manera paralela al suelo ya que esto puede impedir el flujo de condensado.
Corrige al implementar una pendiente a la tubería La tubería deberá ser instalada con una inclinación con u n rango de pendiente de 1 a 100.
Mejor Practica #3: Presta Atención a la Configuración de la Pierna de Condensados (Bota de condensados). Los tamaños de las trampas de vapor para aplicaciones aparte de los procesos de calentamiento o procesos con un rango típico de entre 15 mm (1/2 in) y 25 mm (1in). En algunos casos, tubería con un diámetro similar al de la trampa de vapor es utilizada para conectar directamente la trampa de vapor a la línea principal de vapor. Sin embargo, esta practica no es recomendable en la mayoría de los casos ya que si la línea de vapor es de un diámetro mayor, existe la posibilidad de que el flujo de condensado a gran velocidad no pueda entrar en la abertura tan estrecha de la tubería de descarga y siga por la tubería principal. Por otra parte, una tubería de mayor tamaño, dimensionada de manera adecuada que recibe el nombre de pierna de condensado (pierna de colección, o bota de condensados) es típicamente instalada para permitir la descarga eficiente del condensado. En la tabla siguiente se puede apreciar la referencia para los tamaños de la pierna de condensados. De igual manera, la conexión entre la tubería y la pierna de condensados deberá ser de aproximadamente 50 a 100 mm (2 in a 4 in) desde la parte inferior de la pierna de condensados para ayudar a prevenir que suciedad fluya conjuntamente con el condensado a la trampa de vapor. Con este arreglo, normalmente se instala una válvula de purga en la cubierta (parte inferior) de la pierna de condensados para remoción de suciedad.
Referencia para el Dimensionamiento de Piernas de Condensado diámetro Principal
Diámetro de la Pierna de Condensado
Profundidad de la Pierna /> (Arranque Automático)
50 mm (2 in)
50 mm (2 in)
700 mm (28 in)
100 mm (4 in)
100 mm (4 in)
700 mm (28 in)
250 mm (10 in)
150 mm (6 in)
700 mm (28 in)
500 mm (20 in)
250 mm (10 in)
750 mm (28 in)
Cuando se dimensiona la pierna de condensados, se debe diseñar con el volumen suficiente para la parte designada para la remoción de suciedad, y de igual manera para la porción de respaldo entre ciclos en la parte superior de la pierna de condensados. La pierna de condensados es importante especialmente durante la operación de arranque donde se puede experimentar olas de condensado formadas por el calentamiento de la tubería o por condensado liberado por la apertura de válvulas. Pierna de Condensados Configurada de Manera Inadecuada
El tamaño de las piernas de condensado (bota de condensado) se debe seleccionar y conectar de manera cuidadosa para permitir una buena remoción de condensados.
Pierna de Condensados Configurada de Manera Adecuada
El dimensionamiento de la pierna de condensados (bota de condensados) normalmente incluye al menos cuatro factores: diámetro, profundidad, de la parte para recolección de suciedad, y la toma para la trampa de vapor.
Mejor Practica #4: Remoción Adecuada de Condensado y Aire al Final de la Línea de Vapor Al final de las líneas de distribución de vapor, es importante remover durante el arranque el aire que se encuentra inicialmente en la tubería. Remoción de Aire para líneas de Vapor Las líneas de vapor requieren de la instalación de un venteo de aire para prevenir que el aire quede atrapado dentro de la tubería.
También, es sumamente importante la instalación de una pierna de condensados al final de la línea para la remoción de condensado de la línea de vapor así como lo es para las otras secciones de la línea principal de distribución de vapor. instalación de Trampas de Vapor al Final de la Línea de Vapor La instalación de piernas de condensado al final de la línea de vapor permite que el condensado se acumule dentro de la pierna de condensado y así pueda ser descargada de manera efectiva.
En resumen, una remoción eficiente de condensado re de al menos lo siguiente: Cuidadosa selección de la ubicación de las trampas de vapor Proveer un adecuado soporte e inclinación a la tubería de vapor Configurar las piernas de condensado para que permitan la eficiente remoción de condensado Remover de manera adecuada aire y condensado en los finales de línea Porque la seguridad en la configuración de las tuberías de vapor es una preocupación sumamente importante, asegúrese de consultar a un especialista en vapor como lo es TLV cuando no este seguro de como proceder. Venteos de Aire para VaporRecomendaciones para instalación de Trampas de Vapor en Cabezales Principales
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Removiendo el Condensado del Aire Comprimido Contenidos:
1. Medidas para Lidiar con una Alta Humedad a. Tipos de Trampas de Aire b. Separador Ciclónico
Medidas para Lidiar con una Alta Humedad Tipos de Trampas de Aire Este tutorial es más como “Teoría del Aire” que “Teoría del Vapor”
Durante algunas épocas del año, en alguna áreas los niveles de humedad pueden ser muy elevados. Dependiendo en el desempeño de los secadores de aire que son usados con el compresor, en algunos casos el aire comprimido puede contener grandes cantidades de condensado. Se forma condensado dentro del aire cuando se reduce la temperatura del aire cuando se enfría por debajo del punto de rocío. Las trampas de aire son utilizadas para remover el condensado de las tuberías de aire. Estas trampas vienen en dos tipos: el tipo instalado en línea que se instala directamente en la tubería que transporta el aire, y el tipo que se instala en los ramales de los cuales el condensado es removido conforme este fluye dentro de la trampa. Las trampas de aire en línea generalmente son usadas en combinación con un separador, o un separador con una trampa integrada puede ser seleccionado. Los separadores usan un mecanismo tipo ciclónico o un deflector para forzar la separación del condensado suspendido en el aire. También existen secadores que remueven el condensado químicamente de extremos con poco flujo, como por ejemplo el aire que es utilizado para la instrumentación. Con las trampas de aire, siempre existe una gran cantidad de óxido y sedimento ocasionados por la corrosión presente dentro de la tubería, y los problemas ocasionados por el taponamiento de la trampa son más frecuentes. En ciertos puntos en la tubería, se recomienda la instalación de trampas con orificios de gran tamaño y la característica de auto-limpieza que despeja el asiento de la válvula cada vez que la trampa opera. También se recomienda la instalación de un separador ciclónico en línea que logra una eficiencia de separación de condensado del 98% para la remoción del condensado suspendido el cual es muy difícil del aire.
Separador Ciclónico El separador ciclónico de condensado utiliza una operación principal en el cual ésta a su punto más elevado y resultante de la fuerza centrífuga que separa el condensado debido a su gravedad especifica la cual es mayor.
Las gotas de condensado son removidas con una eficiencia de separación del 98% (en un flujo de aire o vapor de hasta 30m/s El separador ésta construido de tal manera que después de que se separa el condensado, este no queda atrapado en la parte superior nuevamente con el vapor o el aire sino que cae dentro de la sección de la trampa y se remueve del sistema.
Compresor de Vapor
Tipos de Válvulas y Sus Aplicaciones
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Tipos de Válvulas y Sus Aplicaciones Contenidos:
1. 2. 3. 4.
Diferentes Tipos de Válvulas Válvulas de Bola Válvulas de Globo Suplemento
Diferentes Tipos de Válvulas Existen muchos tipos diferentes de válvulas en el mundo, pero las válvulas manuales más típicamente utilizadas en sistemas de vapor son las de globo, bola, compuerta y mariposa. Este artículo cubrirá los distintos tipos de válvulas y sus diferentes usos.
De acuerdo con JIS, la definición de válvula es la siguiente: Nombre genérico para un dispositivo con características móviles que permite abrir y cerrar una vía de circulación con el fin de permitir, prevenir ó controlar el flujo de fluidos. Las válvulas se dividen en las siguientes categorías cuando son divididas por construcción y características:
Si el elemento de cierre 'rota' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de bola, válvula de mariposa.
Si el elemento de cierre actúa como un 'sello o tapón' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de globo.
Si el elemento de cierre de la válvula es 'insertado' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de compuerta.
Si la vía de circulación por si misma es 'pinchada desde el exterior' para detener el flujo, por ejemplo: válvula de diafragma.
La construcción de una válvula de compuerta es similar a la de una esclusa. Una de las principales características de este tipo de válvula es la pequeña caída de presión cuando está totalmente abierta. Sin embargo, el cuerpo de la válvula debe ser levantado completamente fuera de la vía de circulación, a fin de que se abra completamente y esto significa que la palanca debe estar activada en numerosas ocasiones. La dimensión cara a cara de una válvula de mariposa puede ser extremadamente pequeña, provocando también una pequeña caída de presión como una característica principal de este tipo de válvula. Estos tipos de válvulas a menudo se utilizan en aplicaciones de agua y aire. Echemos un vistazo más de cerca a las válvulas de bola y globo, que a menudo son utilizadas en sistemas de vapor.
Válvulas de Bola Las válvulas de bola ofrecen muy buena capacidad de cierre y son prácticas porque para abrir y cerrar la válvula es tan sencillo como girar la manivela 90°. Se pueden hacer de 'paso completo', lo que significa que la apertura de la válvula es del mismo tamaño que el interior de las tuberías y esto resulta en una muy pequeña caída de presión. Otra característica principal, es la la disminución del riesgo de fuga de la glándula sello, que resulta debido a que el eje de la válvula solo se tiene que girar 90°. Cabe señalar, sin embargo, que esta válvula es para uso exclusivo en la posición totalmente abierta ó cerrada. Esta no es adecuada para su uso en una posición de apertura parcial para ningún propósito, tal como el control de caudal. La válvula de bola hace uso de un anillo suave conformado en el asiento de la válvula. Si la válvula se utiliza en posición parcialmente abierta, la presión se aplica a sólo una parte del asiento de la válvula, lo cual puede causar que el asiento de la válvula se deforme. Si el asiento de la válvula se deforma, sus propiedades de sellado se vulneran y esta fugará como consecuencia de ello.
Válvulas de Globo La válvula de globo es adecuada para utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, desde el control de caudal hasta el control abierto-cerrado (On-Off). Cuando el tapón de la válvula está en contacto firme con el asiento, la válvula está cerrada. Cuando el tapón de la válvula está alejado del asiento, la válvula está abierta. Por lo tanto, el control de caudal está determinado no por el tamaño de la abertura en el asiento de la válvula, sino más bien por el levantamiento del tapón de la válvula (la distancia desde el tapón de la válvula al asiento). Una característica de este tipo de válvula es que incluso si se utiliza en la posición parcialmente abierta, hay pocas posibilidades de daños al asiento o al tapón por el fluido. En particular, el principal tipo de válvula de globo utilizada para control de caudal es la válvula de aguja. Cabe señalar, sin embargo, que debido a que la vía de circulación en esta válvula es en forma de 'S', la caída de presión es mayor que el de otros tipos de válvulas. Además, el vástago de la válvula debe ser accionado en numerosas ocasiones con el fin de abrir y cerrar la válvula y por tanto, hay una tendencia a fugar por la glándula de sello. Además, dado que cerrar la válvula requiere accionar el vástago hasta que el tapón presione firmemente hacia abajo en el asiento, es difícil saber el punto exacto en el que la válvula está totalmente cerrada. Ha habido casos en que accionando accidentalmente la flecha de la válvula demasiado lejos se ha dañado la superficie del asiento.
Suplemento Las válvulas de diafragma que detienen el flujo 'pellizcando desde el exterior' se utilizan principalmente en sistemas líquidos, pero existe una válvula para sistemas d e vapor que lleva un nombre similar. Esta es una válvula automatizada con un diafragma de tipo actuador. Esto es a menudo reducido a sólo una 'válvula de diafragma', por lo que cuando una válvula es referida con este nombre, se debe tener cuidado de verificar qué tipo de válvula es. Removiendo el Condensado del Aire Comprimido
Beneficios de la Instalación de la Válvula Check
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De acuerdo con JIS, la definición de válvula es la siguiente: Nombre genérico para un dispositivo con características móviles que permite abrir y cerrar una vía de circulación con el fin de permitir, prevenir ó controlar el flujo de fluidos. Las válvulas se dividen en las siguientes categorías cuando son divididas por construcción y características: Si el elemento de cierre 'rota' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de bola, válvula de mariposa.
Si el elemento de cierre actúa como un 'sello o tapón' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de globo.
Si el elemento de cierre de la válvula es 'insertado' en la vía de circulación para detener el flujo, por ejemplo: válvula de compuerta.
Si la vía de circulación por si misma es 'pinchada desde el exterior' para detener el flujo, por ejemplo: válvula de diafragma.
La construcción de una válvula de compuerta es similar a la de una esclusa. Una de las principales características de este tipo de válvula es la pequeña caída de presión cuando está totalmente abierta. Sin embargo, el cuerpo de la válvula debe ser levantado completamente fuera de la vía de circulación, a fin de que se abra completamente y esto significa que la palanca debe estar activada en numerosas ocasiones. La dimensión cara a cara de una válvula de mariposa puede ser extremadamente pequeña, provocando también una pequeña caída de presión como una característica principal de este tipo de válvula. Estos tipos de válvulas a menudo se utilizan en aplicaciones de agua y aire. Echemos un vistazo más de cerca a las válvulas de bola y globo, que a menudo son utilizadas en sistemas de vapor.
Válvulas de Bola Las válvulas de bola ofrecen muy buena capacidad de cierre y son prácticas porque para abrir y cerrar la válvula es tan sencillo como girar la manivela 90°. Se pueden hacer de 'paso completo', lo que significa que la apertura de la válvula es del mismo
tamaño que el interior de las tuberías y esto resulta en una muy pequeña caída de presión. Otra característica principal, es la la disminución del riesgo de fuga de la glándula sello, que resulta debido a que el eje de la válvula solo se tiene que girar 90°. Cabe señalar, sin embargo, que esta válvula es para uso exclusivo en la posición totalmente abierta ó cerrada. Esta no es adecuada para su uso en una posición de apertura parcial para ningún propósito, tal como el control de caudal. La válvula de bola hace uso de un anillo suave conformado en el asiento de la válvula. Si la válvula se utiliza en posición parcialmente abierta, la presión se aplica a sólo una parte del asiento de la válvula, lo cual puede causar que el asiento de la válvula se deforme. Si el asiento de la válvula se deforma, sus propiedades de sellado se vulneran y esta fugará como consecuencia de ello.
Válvulas de Globo La válvula de globo es adecuada para utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, desde el control de caudal hasta el control abierto-cerrado (On-Off). Cuando el tapón de la válvula está en contacto firme con el asiento, la válvula está cerrada. Cuando el tapón de la válvula está alejado del asiento, la válvula está abierta. Por lo tanto, el control de caudal está determinado no por el tamaño de la abertura en el asiento de la válvula, sino más bien por el levantamiento del tapón de la válvula (la distancia desde el tapón de la válvula al asiento). Una característica de este tipo de válvula es que incluso si se utiliza en la posición parcialmente abierta, hay pocas posibilidades de daños al asiento o al tapón por el fluido. En particular, el principal tipo de válvula de globo utilizada para control de caudal es la válvula de aguja. Cabe señalar, sin embargo, que debido a que la vía de circulación en esta válvula es en forma de 'S', la caída de presión es mayor que el de otros tipos de válvulas. Además, el vástago de la válvula debe ser accionado en numerosas ocasiones con el fin de abrir y cerrar la válvula y por tanto, hay una tendencia a fugar por la glándula de sello. Además, dado que cerrar la válvula requiere accionar el vástago hasta que el tapón presione firmemente hacia abajo en el asiento, es difícil saber el punto exacto en el que la válvula está totalmente cerrada. Ha habido casos en que accionando accidentalmente la flecha de la válvula demasiado lejos se ha dañado la superficie del asiento.
Suplemento Las válvulas de diafragma que detienen el flujo 'pellizcando desde el exterior' se utilizan principalmente en sistemas líquidos, pero existe una válvula para sistemas d e vapor que lleva un nombre similar. Esta es una válvula automatizada con un diafragma de tipo actuador. Esto es a menudo reducido a sólo una 'válvula de diafragma', por lo que cuando una válvula es referida con este nombre, se debe tener cuidado de verificar qué tipo de válvula es. Removiendo el Condensado del Aire Comprimido
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