2.1 vapor (clase 1)

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UT 2 – VAPOR

Presentación

INSTALACIONES INDUSTRIALESProf.: Ing. Eduardo Fenelli

JTP: Ing. Luis Sayago

ATP: Ing. Martín Scacchi

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• Ingeniería del Vapor (Conceptos básicos en Instalaciones Industriales de Vapor)

• Generación de vapor (Tipos de Calderas aplicables)

• Distribución de vapor(Conductos)

• Trampeo (Tipos de trampas)

• Eliminación del condensado y aire (Calidad del vapor)

• Revaporizado (Vapor Flash)

• Aislación (Ahorro energético)

• Principios del Control automático (No se incluye en este curso)

• Ejemplos de Instalaciones (Casos típicos)

• Normas para la habilitación de las Instalaciones de vapor




TEMARIO

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CIRCUITO TÍPICO DE VAPOR PARA PROCESOS

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UT 2 – VAPOR

Ingeniería del Vapor

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CONCEPTOS

El Vapor, en las instalaciones industriales, se utiliza como fluido capaz deceder calor “Procesos de calefacción”.

La utilización del Vapor en estado de saturado seco nos brinda laposibilidad que esa transferencia de calor se efectúe a temperaturaconstante y si logramos su total condensación, el calor cedido será elcalor latente de condensación (equivalente al calor latente de

vaporización).

En estas condiciones la temperatura del Vapor será función directa de lapresión del vapor.

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CÁLCULO DE CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN

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Entalpía en kcal/kg

Presión Temp. Agua Evaporación Vapor

Volúmen

específico

del vapor

Bar m ºC hf hfg hg m3/kg

0 100 100 539 639 1,673

1 120 120 526 646 0,881

2 134 134 517 651 0,603

3 144 144 510 654 0,461

4 152 152 504 656 0,374

5 159 160 498 658 0,315

6 165 165 494 659 0,272

7 170 171 489 660 0,24

8 175 176 485 661 0,215

9 180 181 482 663 0,194

10 184 186 478 664 0,177

11 188 190 475 665 0,163

12 192 194 472 666 0,151

13 195 198 469 667 0,14114 198 201 467 668 0,132




TABLA DE VAPOR SATURADO

f d d lli

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UT 2 – VAPOR

Generación de Vapor

P f I Ed d F lli

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1 Hogar.

2 Tubos (2do paso).

3 Tubos (3er paso).4 Cámara de combustión.

5 Caja de humos frontal.

6 Caja de salida posterior.

7 Visor.

8 Válvula de seguridad.9 Válvulas salida vapor.

10 Válvulas retención agua.

11 Controles de nivel.

12 Entrada de hombre.

13 Conexión de repuesto.

14 Carcaza.

15 Bomba agua.

16 Panel de control.

17 Quemador

18 Ventilador

19 Silenciador ventilador




CALDERA HUMOTUBULAR

P f I Ed d F lli

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Vapor a 150 oC

1600 oC

400 oC

350 oC

2º Paso (Tubos)

3er Paso (Tubos)

1er Paso (Hogar)

200 oC




CALDERA HUMOTUBULAR DE 3 PASOS

P f I Ed d F lli

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Domosuperior

Domo

Inferior

Gases

calientes

Vapor

Agua

El calor cedido por los gases se

transfiere al agua de la caldera

por conducción y convección




CALDERA ACUOTUBULAR

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La calidad del vapor se define por:

Proveer el Caudal Requerido en cada equipo.

Proveer la Presión/Temperatura Requerida en cada equipo.

Tipo de vapor Saturado Seco

libre de condensado, de aire y de impurezas sólidas.




CALIDAD DEL VAPOR


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UT 2 – VAPOR

Distribución de Vapor


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• La caldera puede funcionar a una presión que corresponde a las condicionesóptimas de funcionamiento, elevando su rendimiento.

• Las tuberías de distribución de vapor podrán ser de menor diámetro, por lo

tanto menor costo de las líneas de vapor, tanto por los materiales comotuberías, bridas y soportes, como por la mano de obra.

• Al ser de menor diámetro, las pérdidas de calor (energía) serán menores, yaque se disminuye la superficie de intercambio.

• Menor costo del aislamiento.

• Vapor más seco en el punto de utilización gracias al efecto de la reducción depresión.




VENTAJAS DE DISTRIBUIR EL VAPOR A LA PRESIÓN DE GENERACIÓN Y REGULAREN LOS PUNTOS DE CONSUMO.


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Separador Filtro

Reguladora

de presión

Válvula ded

seguridad

Trampa




ESTACIÓN REDUCTORA DE PRESIÓN


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Ruptor de vacio

Venteo

Termostático

Paila

TrampaRetención

Válvula de

seguridad

Reductora de

presión

Filtro

Manómetro

Spira Tec




APLICACIÓN: ELEMENTOS QUE LA COMPONEN


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Las próximas tablas muestran diferentes criteriospara el dimensionamiento de las tuberías de vapor.

Ver sus usos y ejemplos de cálculo en la:

Guía de Ref. Técnica - Distibución del Vapor




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APROXIMACIÓN DE DIMENSIONAMIENTO DE TUBERÍAS PARA VAPOR (kg/h) -CRITERIO DE VELOCIDAD


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CONSIDERACIONES IMPORTANTES


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GOLPE DE ARIETE


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EFECTOS DEL CONDENSADO AL PRODUCIR GOLPE DE ARIETE


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PUNTOS DE PURGA


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CONEXIONES DE DERIVACIONES


i

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SEPARADORES DE GOTAS


JTP I L i S

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SELECCIÓN DE SEPARADORES DE GOTAS


JTP I L i S

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FILTROS


JTP I L i S

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Ej. a 7 bar de presión unorificio de 5 mm que

descarga a la atmósfera

deja pasar aprox. 50 kg de

vapor.


PÉRDIDA DE VAPOR POR ORIFICIOS


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CÁLCULO DEL CONDENSADO EN LA PUESTA EN MARCHA



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CÁLCULO DEL CONDENSADO EN RÉGIMEN



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Ver Criterio de flexibilidad en cañerías

ANSI 31.3


DILATACIÓN DE CAÑERIAS

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(Ver en : Cañerias-pdf - “Curso de Cañerías Industriales” Tema 6)

Se denominan así los cálculos de las tensiones internas en una cañería, aún operando

frías, y de las reacciones que se producen en los puntos de apoyo, extremos y soportes

intermedios. En el Parag. 319.4.1 de ANSI B31.3 se establecen las excepciones que dispensan

realizar estos cálculos. Se aplican a los sistemas comprendidos en los siguientes casos :

a) Cuando son duplicados de otras instalaciones que operan con éxito o reemplazo de

las mismas, sin cambios significativos.b) Cuando pueden ser juzgados adecuados por comparación con sistemas previamente

analizados.

c) Cuando son de diámetro uniforme, no tienen más de dos puntos fijos, sin

restricciones intermedias, y caen dentro de las limitaciones de la ecuación empírica.

•Es importante consultar las excepciones a la aplicación de ésta fórmula en el código (NOTA 9)

antes de usarla.

( ) 12· K U L

y D≤

−


CÁLCULOS DE FLEXIBILIDAD

Donde:D = diámetro externo de la cañería - in (mm)

y = resultante de las deformaciones in (mm.) a ser absorbidas por el sistema de cañería

L = desarrollo de la longitud de la cañería entre anclajes ft (m)

U = distancia en línea recta entre anclajes ft (m)

K1 = 0.03 para unidades inglesas - 208.3 para unidades métricas


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CÁLCULOS DE DILATACIÓN LINEAL


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Abrazadera

Brida


PUNTOS DE ANCLAJE


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Soporte doble

Patín

Patín y Abrazadera


SOPORTES PARA TUBERÍAS DE VAPOR


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DISTANCIA ENTRE SOPORTES - TUBERÍAS DE ACERO Y COBRE


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Omega o Lira Fuelle



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CÁLCULO DE LA CURVA DE DILATACIÓN

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