Download - Calderas y Vapor
El vapor en la Industria
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Objetivo
• Con esta presentación se pretende trasladar
ideas generales y básicas para facilitar un mejor
conocimiento del vapor y los sistemas de
generación, distribución y aplicación, para que
los técnicos responsables del diseño, montaje,
operación y mantenimiento puedan obtener
mejoras en la producción y en la eficiencia
energética.
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Programa
• Principios básicos del vapor
• Circuito de vapor
• Equipamiento sala de calderas
• Distribución del vapor
• Equipos de proceso
• Retorno del condensado
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¿Qué es el vapor?
• Es un fluido utilizado para proporcionar fuerza motriz y energía calorífica
• Es el medio natural más eficiente de transferencia de calor en la industria
• El vapor es incoloro, inodoro y estéril.
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¿Qué es el vapor?
Aplicando calor:• El hielo pasa a líquido
• La temperatura del líquido aumenta
• El líquido se convierte en gas (vapor saturado)
• Aplicando más calor se obtiene vapor sobrecalentado
Centraremos la atención en las
fases líquido / gas y en el cambio
de una a la otra.
El agua puede estar en tres estados:
Sólido
Líquido
Gas (vapor)
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¿Cómo se obtiene el vapor?
• Si se añade calor al agua, su temperatura aumenta hasta alcanzar un valor llamado temperatura de saturación
• Un nuevo aporte de energía hará que el agua hierva y se convierta en vapor.
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¿Cómo se obtiene el vapor?
• La evaporación requiere una cantidad importante de energía y mientras se está produciendo, el agua y el vapor formado tienen la misma temperatura
• Cuando el vapor libera esta energía se convierte en agua, sin cambio de temperatura.
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¿Para qué se usa el vapor?
Agua + Calor = Vapor
Vapor - Calor = Agua
El vapor es un transportador energía.
Después de utilizarse como fuerza motriz, se descubrió que el vapor también era muy eficaz como medio de
transferencia de energía calorífica
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¿Dónde se usa el vapor?
• En la actualidad se usa como fuerza motriz en la producción de energía eléctrica (turbinas)
• Como medio de transferencia de calor existen multitud de industrias:
Petroquímica, Química, Farmacéutica, Metalúrgica,
Naval, Textil, Papelera, Cervecera, Tabacalera,
Alimentación, Bebidas, Caucho, Servicios, etc
• En procesos muy diversos:
Calentar, evaporar, fundir, esterilizar, secar, humidificar,
cocinar, lavar, planchar, vacío, etc.
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¿Porqué se usa el vapor?
• Para su producción se utiliza agua:
Abundante, Barata, Fácil de obtener
• Es muy controlable:
A cada presión le corresponde una temperatura, una
energía específica, un volumen específico
• Transporta cantidades de energía elevadas por unidad de masa:
Menor superficie de intercambio en los procesos y
menor cantidad de fluido usado
• Es estéril y de fácil distribución y control.
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Tablas del vapor
ENTALPIA ESPECIFICA Presión
manomé-
trica (bar)Temp.
ºCAgua
kJ / kg
Evaporación
kJ / kgTotal
kJ / kg
Volumen
específico
m3 / kg
0
1
2
3
4
5
6
7
100
120.42
133.69
143.75
151.96
158.92
165.04
170.5
419
506
562
605
641
671
697
721
2257
2201
2163
2133
2108
2086
2066
2048
2676
2707
2725
2738
2749
2757
2763
2769
1.673
0.881
0.603
0.461
0.374
0.315
0.272
0.24
Presión
absoluta
bar
1
2
3
4
5
6
7
8
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Calidad del vapor
• Vapor Saturado
No contiene gotas de agua líquida
• Vapor Húmedo
Contiene gotas de agua
Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor
• Vapor Sobrecalentado
Temperatura por encima del vapor saturado
Se utiliza habitualmente para turbinas
Es importante que el vapor utilizado para
procesos sea lo más seco posible
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Condensación del vapor y Transferencia de calor
Cuando el vapor condensa cede calor (entalpía de evaporación)
• En un recipiente con un producto calentado con vapor a través de un serpentín, el vapor condensa cediendo su entalpía de evaporación a la pared metálica del serpentín, el cual la transfiere al producto
• A medida que el vapor condensa, se forma agua que debe ser drenada.
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Barreras en la transferencia de calor
Pared metálica
Capas de
suciedad Producto
Producto a
calentarVapor
Aire Condensado
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Eliminación de agua y aire en el vapor
• Solución a los problemas de agua y aire:
Purgadores
Eliminadores
• Son válvulas automáticas que abren en presencia de agua o aire y cierran con vapor
Purgador
Eliminador aire
Marmita
Purgador
Eliminador aire
Final tubería
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Circuito típico de vapor
Caldera
Marmita
Bomba.
Tanque alimentación
Alimentación
agua
Condensado
Condensado
Vapor
Vapor
Depósito conserpentín
Intercambiador
Aportación agua
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Instalaciones de vapor
• El vapor debe estar disponible en el punto de uso satisfaciendo los siguientes factores:
Cantidad suficiente
Presión y temperatura correcta
Libre de aire y gases incondensables
Limpio
Seco.
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Calderas de vapor
• La caldera es el equipo que convierte agua en vapor aplicando calor
• De su correcta elección y equipamiento depende en buena parte el rendimiento total del sistema
• Hay dos tipos de calderas, según la disposición de los fluidos:
Pirotubulares
Acuotubulares.
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Calderas pirotubulares
• Calor por el interior de los tubos
• Agua por el exterior de los tubos
• Para presiones máximas de 20 bar y consumos hasta 30 T/h
• Son económicas, de alto rendimiento y fácil mantenimiento.
2º paso (tubos)
1º paso (horno)
Vapor
Gases de
combustión
Cámara de evaporación
Quemador
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Calderas acuotubulares
• Calor por el exterior de los tubos
• Agua por el interior de los tubos
• Son más seguras
• Se usan normalmente para presiones altas.
Calor
Agua
Vapor
Domo inferior
Domo superior
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Equipamiento calderas
• Los objetivos del equipamiento de una caldera son:
Funcionamiento
Seguridad
Eficiencia.
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Equipamiento por funcionamiento
• Sistema control nivel de agua
• Bomba alimentación agua
• Quemador combustible
• Presostatos
• Válvulas interrupción, Manómetros, etc.
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Control de nivel todo / nada
Sonda
LP10-3
Controlador
LC1000
Bomba agua
alimentación
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Control de nivel modulante
Bomba agua
alimentación
Válvula con
actuador eléctrico
Sonda capacitiva
LP20 / PA20
Recircu-
lación
Controlador
LC2200
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Equipamiento por seguridad
• Indicadores de nivel
• Alarmas de nivel
• Válvulas de seguridad
• Válvulas de retención alimentación agua
• Presostato
• Normativas de construcción y ubicación.
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Indicadores de nivel
Nivel agua normal
(control
modulante)
Alarma de nivel alto
Paro bomba o válvula alim. cerrada
Marcha bomba o válvula alim. abierta
1ª Alarma de nivel bajo
2ª Alarma de nivel bajo
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Alarmas de nivel
• Las alarmas de nivel detectan niveles bajo o alto y paran la caldera. Existen dos tipos:
Alarmas de nivel estándar:
Para sala de calderas con vigilancia continua
Alarmas de nivel de alta seguridad:
Con auto verificación
Para sala de calderas sin vigilancia continua.
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Equipamiento por eficiencia
• Tratamiento del agua de alimentación
• Control purgas de caldera
• Recuperación de calor en las purgas
• Control de la combustión
• Recuperación de calor en los humos de combustión.
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Tanque de alimentación - eficaz
Retorno de
condensados
a Caldera
Sistema de
recirculación
Agua de
aportación
Revaporizado
de las
purgas
Cabezal
mezclador y
desaireador
Venteo
Control de nivel
Control de
temperatura
Tanque alimentación
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Producción de vapor
Vapor limpio y seco
Agua de
alimentación
con impurezas Acumulación
de impurezas
en la caldera
Eliminación
de impurezas.
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Producción de vapor (ejemplo)
Agua alimentación con:
250 ppm = 0,25 gr / litro
Producción vapor: 10.000 kg / h
Acumulación de impurezas:
1 Hora: 0,25 x 10.000 = 2,5 kg
10 Horas: 2,5 x 10 = 25 kg
100 Horas:2,5 x 100 = 250 kg
PURGANDO
¿Cómo evitarlo?
¿Cuanto?
¿Cómo?
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¿Cuanto purgar? (ejemplo)
Agua alimentación con:
250 ppm = 0,25 gr/litro
Producción vapor:
10.000 kg/h
Valor de sales recomendado:
Entre 2000 y 4000 ppm
(dependiendo de la caldera)
ppm(entrada) x Producción 250 x 10.000
Cantidad purga = = = 909 kg/hppm (deseado) – ppm (entrada) 3000 – 250
· Pérdidas de energía
+ Purga · Pérdidas de agua
· Pérdidas de tratamiento
· Aumento de sales
– Purga · Aumento de espumas
· Arrastres de agua con vapor
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¿Cómo purgar la caldera?
Sonda
conductiva
Controlador
Válvula control
purga
Enfriador de muestras.
Sistema Automático de Control de Sales
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Purga de fondos temporizada
Válvula con actuador
neumático Temporizador
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Agua con el vapor
• Las calderas producen arrastres de agua con el vapor por:
Producción a baja presión
Demanda excesiva
Nivel de agua alto
Formación de espuma por alta concentración de sales.
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La distribución a alta presión tiene las siguientes ventajas:
Tubería de vapor mas pequeña con menor pérdida de calor y coste de material
En los procesos con presión mas baja, la reducción mejora la calidad del vapor
La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presión alta.
Distribuidor vapor
Sistema de purga
Estación reductora presión
Vapor de calderaSeparador
Vapor alta presión
Eliminador
Aire
Distribución del vapor
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Dimensionado de tuberías
+ Coste
+ Pérdidas calor
+ Condensado
+ Velocidad
+ Caída de presión
+ Erosión.
Sobredimensionada
Subdimensionada
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¿Cómo elegimos el tamaño?
• Considerando: Velocidad y Caída de presión
• La velocidad del vapor no debe sobrepasar:
En líneas principales 25 a 35 m/seg
En derivaciones 20 a 25 m/seg.
• La caída de presión no debe superar un determinado valor, para asegurar que el vapor llega a los puntos de consumo con la presión necesaria
L
Caudal vapor
P1 P2
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Drenaje de tuberías
Vapor Separador
Válvula V.retención Purgador Detector fugas Filtro Válvula
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Golpe de ariete
Pandeo en la tubería
Bolsa de condensado
Vibraciones y ruidos
causados por
golpe de ariete
Condensado
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Inclinación y drenaje de tuberías
• Las tuberías de vapor deben drenarse en :
Puntos bajos
Tramos rectos (cada 50 metros máximo)
Finales de línea.
Vapor
Elevación
Puntos de drenaje
30 - 50m
Inclinación 1/250Flujo vapor
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Puntos de drenaje
Correcto
Condensado
Pozo de goteoConjunto purgador
Sección
Sección
Conjunto purgador
Vapor
Vapor
Incorrecto.
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Eliminación de aire
Final línea de vapor
Purgador
termodinámico
Aire
Eliminador
termostático de aire
Condensado
Vapor
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Reducción en líneas de vapor
Vapor
Vapor
Condensado
Correcto
Incorrecto
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Filtros en alimentación de vapor
• Los filtros en las líneas de vapor, pueden ser una fuente de problemas de golpes de ariete. Para evitarlos deben montarse con la cesta en posición horizontal.
Filtro
Válvula de control
Vapor
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Conexión de las derivaciones
• La conexión de una derivación por la parte alta de la tubería principal asegura un vapor más seco en el proceso.
Correcto Incorrecto
CondensadoCondensado
Vapor Vapor
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Drenaje de una derivación
Válvula de
Interrupción
Conjunto de drenaje
Tubería principal
Vapo
r
• El condensado se acumula delante de la válvula cerrada y se introducirá con el vapor cuando abra
• Es conveniente el drenaje en el punto bajo de la derivación.
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Compensación de dilataciones
Lira
• Se suele utilizar cuando se dispone de espacio
• Debe montarse horizontal, en el mismo plano que la tubería, para evitar puntos de acumulación de condensado.
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Compensación de dilataciones
Fuelle
• Se intercalan en la tubería ocupando poco espacio
• Deben estar perfectamente alineados con la tubería y esta de estar bien anclada y guiada para que las fuerzas laterales no las soporte el fuelle.
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Pérdidas energéticas en tuberías de vapor
Se ha considerado un coste del vapor de 12 euros (2000 ptas)/Tonelada
Ejemplo:
En 100 metros de tubería de 4” con presión 12 bar, el aislamiento supone
un ahorro anual de 16.200 euros (2.695.000 ptas).
Presión 8 bar Presión 12 bar
Tamaño
tubería
Sin aislamiento
Euros/metro x mes
Con aislamiento
(eficacia 80%)
Euros/metro x mes
Sin aislamiento
Euros/metro x mes
Con aislamiento
(eficacia 80%)
Euros/metro x mes
3/4" 3,43 0,69 4,51 0,90
1" 4,15 0,83 5,53 1,11
1.1/4" 5,11 1,02 6,73 1,35
1.1/2" 5,71 1,14 7,57 1,51
2" 7,03 1,41 9,32 1,86
2.1/2" 8,29 1,66 11,00 2,20
3" 9,92 1,98 12,92 2,58
4" 12,50 2,50 16,89 3,38
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Reducción de presión
Se instalan válvulas reductoras por:
• Necesidad
Presión de diseño del equipo inferior a la presión
disponible
• Eficacia
Ahorro de energía si el proceso admite menor presión
Mejora la calidad del vapor
Aumenta la vida de los equipos.
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Válvula reductora de acción directa DRV
Flujo de abajo
hacia arriba del
asiento Vástago con doble guía
Fuelle de compensaciónPlato de ajuste de
presión
Vástago sellado con fuelleResorte para ajuste
de presión
Plato resorte con
cojinetes
Cámara presión con
diafragma
Gama de 6 actuadores
con diferentes resortes
intercambiables
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Válvula reductora pilotada DP
Resorte control
Conexión para toma
presión externaResorte retorno vál. principal
Orificio control
Diafragma principal
Ajuste de presión
Diafragma piloto
Válvula piloto
Válvula principal
Flujo
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Instalación válvulas reductoras
Separador Válvula Filtro Manómetro Válvula Válvula Manómetro Válvula
interrupción reductora seguridad interrupción
Válvula Filtro Cámara Purgador Válvula
interrupción spiratec retención
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Regulación de temperatura
• Muchos procesos industriales necesitan controlar la temperatura
• La calidad de los productos depende, en muchos casos, de un control riguroso de su temperatura
• Desde el punto de vista del ahorro de energía, la temperatura ideal es la mínima admisible para el proceso
• Si el contenido de un tanque abierto está a 90 ºC y el proceso permitiera una temperatura de 70 ºC, se podría conseguir un ahorro energético del 30%.
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Selección de un sistema de intercambio de calor
Agua fría
Agua caliente
Vapor
Condensado
Purgador:• Caudal condensado
• Presión entrada
• Presión salida.
Intercambiador:• P. Vapor en intercambiador
• Caudal fluido a calentar
• Temperatura entrada
• Temperatura salida
Válvula:• Caudal vapor
• Presión entrada
• Presión salida
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Medición del caudal de vapor
• La principal razón para utilizar medidores de caudal es que:
“No se puede gestionar lo que no se puede medir”
• Los medidores de caudal de vapor dan una información vital sobre su uso y costes asociados que permite mejorar la eficiencia en cuatro áreas:
Eficiencia de la planta Distribución de cargas, puntas de consumo, etc
Uso eficiente de la energía Resultados de medidas de ahorro energético, detección de fugas, etc
Control de procesos Confirmar si se ha suministrado suficiente vapor a la presión y
temperatura correcta, conocer puntas de consumo, etc
Cálculo y atribución de costes Coste como materia prima, rendimiento por secciones, venta de vapor.
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Tipos de medidores de caudal
• Placa Orificio
• Vortex
• Area variable
Medida de ángulo
Medida de fuerza
Medida de presión diferencial.
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Diferencias de características en los medidores
Precisión Rango Ejemplo(caudal máx. / mín.)
• Placa orificio +/- 3 % 4 : 1 1000 / 250 kg/h
• Vortex +/- 1 % 10 : 1 1000 / 100 kg/h
• Area variable +/- 2 % 25 : 1 1000 / 40 kg/h(ángulo)
• Area variable +/- 2 % 50 : 1 1000 / 20 kg/h.
(fuerza)
• Area variable +/- 1 % 100 : 1 1000 / 10 kg/h(p. diferencial)
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Drenaje de condensado
• Cuando el vapor cede su calor latente o entalpía de evaporación se convierte en condensado
• En los sistemas de vapor son necesarios elementos que diferencien el estado gas (vapor) y el líquido (condensado)
• A estos elementos se les llama purgadores de vapor
• El purgador es una válvula automática que cierra en presencia de vapor y abre cuando le llega condensado o aire.
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Tipos de purgadores
• TermostáticosActúan por temperatura. El condensado debe enfriarse por debajo de la temperatura del vapor
Termostáticos de presión equilibrada
Termostáticos bimetálicos
• MecánicosActúan por diferencia de densidad entre el vapor y el condensado
Mecánicos de boya cerrada
Mecánicos de cubeta invertida
• TermodinámicosActúan por diferencia de velocidad entre vapor y condensado.
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Purgador termostático de presión equilibrada
• En la puesta en marcha la cápsula termostática está fría y mantiene la válvula abierta.
• El condensado frío y el aire son descargados inmediatamente.
•La cápsula se calienta cuando la temperatura del condensado se acerca a la del vapor
•El líquido que la llena hierve y la presión de vapor resultante empuja la válvula hacía el asiento cerrando el paso
•Cuando el condensado se enfría, el vapor de la cápsula condensa y la presión interna de la misma cae
•La válvula abre, descarga el condensado y el ciclo se repite.
Cápsula termostática
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Purgador termostático bimetálico
• En la puesta en marcha, el elemento bimetálico está relajado y la válvula abierta.
• El condensado frío y el aire son descargados inmediatamente.
• Al fluir el condensado caliente a través del purgador, las láminas se dilatan y empujan la válvula contra el asiento
• Cuando la temperatura del condensado se acerca a la del vapor la válvula cierra.
• Cuando no hay flujo el condensado se enfría, el elemento se relaja, la presión abre la válvula y el ciclo se repite.
Elemento bimetálico
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Purgador mecánico de boya cerrada
• En la puesta en marcha, un eliminador termostático permite salir el aire a través de un by-pass de la válvula principal.
• El condensado entra y hace flotar la boya que unida a una palanca abre la válvula, permitiendo la salida
• El condensado caliente cierra el eliminador de aire
• Cuando llega vapor el flotador baja y cierra el orificio de salida
• El nivel de agua queda por encima de este orificio.
Eliminador termostático
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Purgador mecánico de cubeta invertida
Orificio
venteo
•El condensado llega al purgador y forma un sello de agua
•El peso de la cubeta mantiene la válvula abierta y permite la salida de condensado
• Cuando el vapor entra eleva la cubeta
• El mecanismo de palanca se desplaza y cierra la válvula
• El vapor sale de la cubeta por un orificio.
• El peso de la cubeta abre la válvula y el ciclo se repite
• El orificio de venteo es pequeño y elimina el aire lentamente, puede ser necesario un eliminador de aire separado.
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Purgador termodinámico
• En la puesta en marcha, la presión entrante levanta el disco
• El condensado frío y el aire salen inmediatamente
• El condensado caliente produce revaporizado
• La alta velocidad baja la presión en el disco y lo acerca al asiento
• Al mismo tiempo se produce una presión, producida por el revaporizado en la cámara sobre el disco, que le obliga a cerrar venciendo la presión del condensado
• El disco cierra la entrada y mantiene la cámara superior presurizada
• La presión en la cámara disminuye por condensación del revaporizado
• El disco se levanta cuando vence la presión de entrada y el ciclo se repite.
Disco
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Selección de purgadores
• Por aplicación
Debe seleccionarse el purgador más adecuado para cada
aplicación.
Esto puede ser muy amplio, pero como guía puede utilizarse lo
siguiente:
Termostáticos (Purga de aire, Acompañamiento no crítico
de vapor, Equipos que pueden ser inundados
para poder aprovechar calor sensible)
Mecánicos (Procesos con control de temperatura)
Termodinámicos (Drenaje de líneas de distribución de vapor,
Acompañamiento crítico de vapor)
• Por condiciones de trabajo
Hay que tener en cuenta la Presión,Temperatura, Caudal de
condensado y Presión diferencial.
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Selección según caudal y presión diferencial
• La capacidad de un purgador depende de la presión diferencial
• Un purgador descargando a la atmósfera, para el cálculo de su capacidad se tomará como presión diferencial la de entrada
• Sin embargo si descarga a una línea presurizada, se tomará la diferencia de presiones entre la entrada y la salida.Presión diferencial (bar
Condensado
(kg/h
)
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Montaje purgador de boya cerrada
Sentido de
circulación
del fluido
según flecha
en el cuerpo Posición con
flecha de placa
características
vertical y con la
punta hacia abajo
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Fugas de vapor en purgadores
Las fugas de vapor en purgadores
causan pérdidas de energía
y problemas de funcionamiento en
otros equipos por aumento en la
contrapresión.
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Fugas de vapor en purgadores (ejemplo)
• Considerando un purgador de 1/2” con un orificio de 4 mm, trabajando con presión de 10 bar r y contrapresión de 2 bar r
W = D2 x P x 0,41 W = Fuga de vapor en Kg/h
D = Diámetro orificio en mm
P = Presión diferencial en bar
W = 16 x 8 x 0.41 = 52,48 kg/h
• Los purgadores que tienen fugas de vapor también descargan condensado y no todos quedan abiertos totalmente, por lo cual consideramos que pierden la cuarta parte del valor calculado:
52,48 : 4 = 13 kg/h
Pérdidas económicas anuales:
13 kg/h x 24 h/día x 350 días/año = 109.200 kg/h = 109 Ton/año
Con un coste de 12 euros/Ton. Vapor
109 Ton/año x 12 euros/Ton = 1.300 euros/año (216.000 ptas/año).
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Detección de fugas en purgadores
• Por ultrasonidos
Se requiere experiencia
Puede utilizarse para detectar fugas en otros
elementos y otros fluidos
• Sistema Spiratec
No se requiere experiencia
Sólo utilizable en purgadores
Necesita montar una cámara delante del purgador o
instalar purgadores que ya la incorporan
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Detección de fugas por ultrasonidos
Purgador
Sonda
Indicador de
ultrasonidos
VaInGe-r_307 74
Detección de fugas con Spiratec (opciones)
Purgador con cámara sensora independiente
Purgador con sensor incorporado
Control
automático R1C
Control
automático R16C
Indicador
manual
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Recuperación del condensado
• Es necesario recuperar el condensado por:
Por ahorro de energíaAlimentar una caldera de 10 bar, con agua a 80 ºC en
lugar de 20 ºC supone un ahorro de combustible del 9%
Por ahorro en tratamiento del agua de
alimentación a calderaEl condensado es agua pura si no se contamina en su
recorrido. El porcentaje de ahorro será el mismo que el
de recuperación de condensado
Por ahorro del coste agua.
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Dimensionado de tuberías de condensado
15 mm 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm 65 mm 80 mm 100 mm
Pérd. carga
mbar por m Caudal condensado kg/h
0,5 123 286 538 1172 1787 3447 6949 10859 22154
0,8 * 160 370 695 1510 2300 4427 8972 13925 28350
1 180 418 785 1701 2590 4990 10115 15649 31879
2 265 611 1143 2472 3760 7221 14560 22589 45931
Caudal de agua en tuberías de acero:
• Las tuberías de condensado deben tener una sección que permita llevar el condensado y el revaporizado que se forme. Si van llenas de condensado se presurizan
• Una forma práctica de dimensionado consiste en considerar el doble de caudal de condensado.
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Contrapresión en los purgadores
• La presión en la línea de condensados (Contrapresión en los purgadores) es igual a:
Presión hidrostática (altura manométrica)
+
Resistencia por rozamiento al paso del fluido
• La capacidad de descarga de los purgadores depende de la Presión Diferencial que es:
Presión entrada - Contrapresión
• Cuando no hay suficiente presión diferencial, no se puede recuperar el condensado o ha de hacerse a través de una bomba.
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Bombas de condensado accionadas por vapor
Flotador
Resorte
Entrada vapor
o aire
Escape
Válvula retención
entrada
condensadoVálvula retención
salida
condensado
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Instalación bombas accionadas por vapor
Condensad
o de
purgadores
Condensado
a retorno
Atmósfera
Entrada
condensado
por gravedad
Vapor
Escape
.
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Drenaje de intercambiadores de calor
• Un elevado número de procesos utiliza la transferencia de calor del vapor a otro fluido, utilizando intercambiadores de calor
• Cuando el vapor cede calor se forma condensado que se drena a través de un purgador
• Suelen aparecer con frecuencia problemas de:
Temperaturas inestables
Corrosión excesiva
Ruido y daños en los equipos por golpes de ariete
• La principal causa de estos problemas es el drenaje deficiente del condensado.
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Funcionamiento Intercambiador de calor (1)
Temperatura salida baja
Válvula control
abre y aumenta P1
Si P1 > P2 y la presión diferencial es la suficiente para que el purgador drene el condensado, el intercambiador funcionará correctamente
Intercambiador de calor
P2
P1
Purgador
Vapor
Fluido a
calentar
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Funcionamiento Intercambiador de calor (2)
Temperatura salida aumenta
Válvula control va
cerrando y disminuye P1
Si P1 – P2 es insuficiente para que el purgador drene el condensado se produce “interrupción de flujo”
El intercambiador se inundará y será la causa de los problemas indicados
Intercambiador de calor
P2
P1
Purgador
Vapor
Fluido a
calentar
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Solución al problema de inundación
• Los problemas de inundación en sistemas de intercambio de calor se resuelven con la instalación de un sistema bomba/purgador, accionado por vapor
• Cuando hay presión diferencial suficiente actúa como purgador y cuando no la hay el mecanismo bomba permite la entrada de vapor, que impulsa el condensado a la tubería de retorno.
Válvula de
control
Bomba/purgador
Intercambiador
Vapor
Vapor
Aire
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Resumen
• Principios básicos del vapor (tablas, calidad, transferencia)
• Barreras en la transferencia de calor (suciedad, agua, aire)
• Instalaciones (cantidad vapor, presión, limpio, seco y sin aire)
• Circuito típico de vapor (caldera, distribución vapor, procesos y retorno condensados)
• Equipamiento caldera (funcionamiento, seguridad, eficiencia)
• Control de nivel (todo / nada, modulante)
• Alarmas de nivel (estándar y alta seguridad)
• Tanque de alimentación (asegurar mezcla correcta)
• Producción de vapor (limpio y seco, necesidad de purgar)
• Sistema automático de control de sales y purga de fondo
• Agua con el vapor (baja presión, valores altos de demanda, nivel y sales).
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Resumen (cont.)
• Dimensionado tuberías vapor (velocidad y caída de presión)
• Drenaje de tuberías de vapor (evitar golpes de ariete)
• Reducción en líneas de vapor (mejor excéntricas)
• Montaje de filtros en vapor (tamiz horizontal)
• Conexión de las derivaciones (por la parte alta)
• Drenaje de las derivaciones antes de válvulas de control
• Compensación de dilataciones (liras y fuelles)
• Calorifugado de tuberías (ahorro y seguridad)
• Reducción de presión (calidad y posible ahorro)
• Equipo reductor de presión (instalación y dimensionado)
• Regulación de temperatura (calidad productos y ahorro).
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Resumen
• Intercambiadores de calor (selección sistema intercambio)
• Medición del caudal de vapor (eficiencia, control, costes)
• Características medidores de caudal (precisión, rango)
• Purgadores (termostáticos, mecánicos, termodinámicos)
• Selección de purgadores (aplicación, presión, temperatura, caudal, presión diferencial)
• Detección de fugas (ultrasonidos, spiratec)
• Recuperación condensado (ahorro energía, tratamiento y agua)
• Dimensionado de tuberías de condensado
• Bombas de condensado accionadas por vapor
• Intercambiadores de calor (funcionamiento y solución al problema de inundación).
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El grupo Spirax Sarco
• Fundado en 1910
• Tiene su central en Cheltenham (Inglaterra)
• 4.000 personas en 40 compañías de 32 países
• 12 plantas de fabricación y 31 centros de formación
• Filial española en S. Feliu de Llobregat (Barcelona), con
oficinas en Madrid, Bilbao, Valencia y representantes en
17 zonas geográficas de todo el territorio español
• Proporciona conocimientos, servicios y productos en todo
el mundo para el control y uso eficiente del vapor y otros
fluidos industriales.
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El grupo Spirax Sarco
Cursos de formación teórica y práctica
Centro de formación en S. Feliu (Barcelona), con área de
entrenamiento (instalación de vapor) para realizar prácticas
Asesoramiento técnico
Estudios completos de instalaciones de vapor
Revisiones periódicas de purgadores
Servicio post-venta
Amplia gama de productos fabricados bajo normas ISO-9001 / ISO-
9002.
Conocimientos, Servicios y Productos
• Spirax Sarco ofrece:
El vapor en la IndustriaFIN
Gracias por su atención