La industria del corrugadoSistemas de vapor y condensado

2

El buen uso de vapor de alta calidad es un factorfundamental en la producción de cartón de grancalidad a velocidades óptimas de máquina

Presión bar r

Curva de saturaciónde vapor

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tem

pera

tura

°C

250

200

150

100

50

0

Para posibilitar el control preciso de la temperatura esesencial suministrar a la máquina un vapor seco dealta calidad a la presión correcta. Cualquierintroducción de humedad o de gases incondensablesen el vapor, reducirá su temperatura y afectaránegativamente a la velocidad de transferencia de calor.A su vez dificultará la precisión en el control y enalgunos casos hará imposible alcanzar las temperaturasde producción deseadas.

¿Para qué se usa el vapor?El cartón duro corrugado se produce encolando unliner (revestimiento liso) y un fluting (ondulado). Elfluting, al que se denomina a veces, medio corrugado,se forma por un par de rodillos plisados calentadoscon vapor.

El vapor se utiliza para el tratamiento y paraproporcionar el calor necesario en los procedimientosde formación y encolado que lleva a cabo la máquina.

La necesidad de un vapor dealta calidad

Se utiliza vapor por su eficiencia como portador de calor.

Éste se genera en la caldera y se transporta hasta lacorrugadora por un sistema de distribución de tuberías.En la corrugadora, éste entrega su calor a los distintosprocesos y condensa.

Una propiedad muy importante del vapor saturado esque su temperatura está directamente relacionada asu presión. Por tanto la temperatura de los rodilloscalentados y las placas calientes de una corrugadorapueden controlarse con gran precisión regulando lapresión del vapor.

Las corrugadoras modernas de alta velocidadfuncionan a temperaturas de hasta 190° C, precisandouna alimentación de vapor de entre 14 y 16 bar

3

Spirax Sarco en la industriadel corrugado

Durante casi todo el siglo XX Spirax Sarco ha sido el líder en la me-jora del rendimiento de las plantas de vapor, procurando conoci-

miento y productos de alta calidad en todas las ramas de la indus-tria, incluyendo la industria del corrugado.

Entendemos que la industria del corrugado tiene sus necesidades yproblemas particulares y que cada aplicación dentro de la industria

debe ser observada individualmente.

Nosotros podemos aportar soluciones a los problemas acerca delsistema completo de vapor y condensado en la industria del

corrugado, en cualquier lugar del mundo.

Distribución devapor

Control yempleo del

vapor

Manejo delcondensado

Deben también tenerse en cuenta los futuros planesde expansión así como los planes de mejora de lasmáquinas existentes.Se fabrican nuevas máquinas y se mejoran lasmáquinas existentes para funcionar a mayoresvelocidades, produciendo más cartón por día. Ahorase requieren corrugadoras individuales para serversátiles y producir muchos tipos diferentes de cartón,con tiempos rápidos de cambio de un producto a otro.

El sistema completoPara producir cartón de alta calidad manteniendo bajoslos costes de producción, es esencial que lacorrugadora funcione a su velocidad de mayorrendimiento, y que de forma eficiente utilice el calordisponible en el vapor.Para conseguirlo, es necesario considerar el diseño yfuncionamiento del sistema completo de vapor ycondensado, teniendo en cuenta el tipo de corrugadora,su velocidad, la atmósfera local y los diferentes tiposde cartón que se producen.

Generaciónde vapor

4

Controles para añadir agua fríaTanques de alimentación de calderaControles de tanque de alimentaciónCabezales aireadoresEliminadores de aire y rompedores de vacíoSistemas de recirculación de tanque de alimentaciónSistemas de recuperación de calor de purga de calderasCabezales de venteoSistemas de inyección de vaporSistemas de purga de calderas

Tanques de purgaColectores de entrada de purgaControles de nivel y sistemas de alarmaSistemas de control de TDSMedición de TDSVálvulas de retención de bomba de alimentaciónEnfriadores de muestrasTanques de revaporizadoIntercambiadores de calor de purga residualSistemas de enfriamiento de aguaSistemas de puesta en marcha de vaporSistemas de detección de contaminación de condensadoVálvulas de descarga rápida de condensado

Spirax Sarco y la generación de vaporCuando el vapor sale de la sala de calderas debecontener tan poca humedad y gases incondensablescomo sea posible.

Esto asegurará disponer de la máxima cantidad de caloren la corrugadora, minimizando el riesgo de daños enlas tuberías a causa de golpes de ariete.

Spirax Sarco dispone de una gran experiencia paraayudarle a producir vapor de alta calidad en suscalderas, con el coste más económico, con un amplioabanico de productos específicamente diseñados parala sala de calderas, todos ellos fabricados con la másalta calidad.

Equipo de sala de calderas Spirax Sarco

Vapor Revaporizado CondensadoAgua de alimentaciónde caldera

Suministrado por Spirax Sarco

Disponemos de bibliografía técnica y comercial sobreaplicaciones y equipamiento de calderas disponiblesal solicitarlos.

Una parte esencial en el diseño y funcionamiento de lasala de calderas, es asegurar que la caldera funcionea su máximo rendimiento posible. Todo esfuerzo debeencaminarse a recuperar y volver a utilizar el calordisponible en fuentes secundarias como son las purgasde caldera.

Su ingeniero local de Spirax Sarco le ayudará y leofrecerá consejo sobre como conseguirlo.

5

Spirax Sarco y la distribución de vapor

El condensado se forma a causa de las pérdidaspor radiación en la tubería

Si no se desaloja, una bolsa de condensado puededesarrollarse y verse arrastrada por la tubería a lavelocidad del vapor.

Vapor

Válvula deretención

MedidorSpiraflo

Eliminadorde aire

Vapor

Separador

Conjunto de purga

Salida de condensado

Eliminadorde aire

Vapor

Vapor

Conjunto de purga

Salida de condensado

Punto intermedio de purga Spirax Sarco

Estación de medición de vapor Spirax Sarco

Varias salidas

AlarmasInterface RS232CTemporizadores

El condensado se puede desalojar por medio de unseparador como se muestra en la ilustración de unaestación de medición de vapor, y en caso de largosrecorridos de distribución, debe instalarse un punto depurga intermedio. Debe hacerse previsión también paraeliminar el aire y los gases incondensables del sistemade distribución de vapor mediante eliminadorestermostáticos de aire estratégicamente colocados.

Desde la sala de calderas se transporta el vapor a lacorrugadora mediante el sistema de distribución. Sedebe disponer de él en la corrugadora a la presióncorrecta, en suficiente cantidad y en las mejorescondiciones posibles.

Es importante que la tubería que transporta el vapordesde la sala de calderas a la corrugadora sedimensione correctamente. La velocidad del vapor debeser de un nivel razonable y se debe minimizar la caídade presión. Spirax Sarco le ofrecerá consejo en eldimensionado de sus tuberías de distribución.

La instalación de un equipo de medida preciso lepermitirá monitorizar el comportamiento de lacorrugadora, le asistirá en el empleo de energía y leprocurará información que le ayudará en el cálculopreciso de costes de producción de cartón. Esto puedeser particularmente importante cuando una corrugadorahace distintos tipos de cartón.

Para asegurar que las pérdidas por radiación semantienen mínimas, se debe aislar térmicamente elsistema de distribución de vapor. Incluso cuando estáaislado habrá algunas pérdidas por radiación,condensando algo de vapor y formando condensadoen la tubería.

Es importante sacar el condensado para que el vaporque llega a la corrugadora sea tan seco como seaposible. La eliminación del condensado de las líneasde distribución es también necesaria para evitar dañoscausados por golpes de ariete. Éstos ocurren cuandobolsas de condensado son impulsadas a lo largo delas tuberías a la velocidad del vapor. La causa de los golpes de ariete

6

Spirax Sarco y

Rodillo de presión Pre-acondicionador

Precalentador

Cilindrocorrugador

superior

Ducha de vapor

Primer ondulador Segundo ondulador

Precalentador Cilindrocorrugador

inferior

Rodilloencolador

Entrada de vapor

Juntarotativa

Cilindro

Purgador de boya

Entrada de vapor

Purgador de boya con conexiónantibloqueo

VálvulaantibloqueoMirilla

SpiraviewCilindro

Estación de válvula reductora Spirax Sarco

Controlador

Alimentaciónde aire

Separador

Válvula neumática y actuadorcon posicionador

Fuente dealimentación

Sensor de presión

Conjunto de purga Spirax Sarco para cilindro debaja velocidad

Conjunto de purga Spirax Sarco provisto deantibloqueo

Conjunto de purga

Juntarotativa

7

la corrugadora

PrecalentadorTriplex

Sección multicapa

Encolador Mesa desecaje

Conjuntos de purga

Placas calientes

Revaporizadodel sistemade cascada

Estación de válvulareductora neumática

Separador

Señal de sistemade control

Alimentaciónde aire

Válvula deesfera conactuador

Conjunto de purga

Humidificador

Control de humidificación Spirax Sarco

Módulos calientes por secciones

Alimentaciónde aire

Vapor vivo

Purgador

Control de módulos calientes por secciones Spirax Sarco

8

Sección de un cilindro estático

Salida decondensado

Entrada de vapor

Charco de condensado

Tubo sifón

La alimentación de vaporLas corrugadoras requieren una presión primaria de vapordesde 7 bar para las máquinas de estilo antiguo, hastalos 16 bar para las máquinas de alta velocidad más nuevas.Sea cual sea el sistema de empleo de vapor o condensadoutilizado, la presión del vapor primario en la corrugadoraha de ser correcta y estable. Los cilindros de corrugar,precalentadores pequeños, rodillos de presión y laprimera sección multicapa suelen trabajar a la temperaturamás alta. Requieren vapor a alta presión con un margende ± 0,3 bar (± 2° C).

Hay disponibles distintos tipos de válvulas reductoras depresión, desde las válvulas de acción directa a las másflexibles con actuador neumático, y combinaciones deposicionador electroneumático.

La elección del tipo de válvula reductora depende de lasnecesidades de la corrugadora.

Una corrugadora que siempre requiere la misma presiónen los rodillos de alta temperatura con una demandarazonablemente estable puede tranquilamente utilizar unaválvula reductora de acción directa correctamentedimensionada.

Una corrugadora que requiere presiones variables enlos rodillos de alta temperatura, con la presión dealimentación ajustada por un simple controlador o desdeun panel de control de máquina central, se beneficiaráde un sistema neumático por su gran precisión y sucapacidad de ajuste a distancia.

Spirax Sarco puede suministrar muchos tipos de sistemasde control de presión de vapor, y puede darle consejosobre la mejor elección para su aplicación particular.

¿Dónde se utiliza el vapor?

En una corrugadora, el vapor se utiliza en tres áreas:

Cilindros giratorios y estáticos que calientan el fluting,el liner y el cartón acabado, incluyendo los cilindroscorrugadores que forman el fluting.

Humidificadores que humedecen y calientan el flutingantes de la corrugación. Humidificadores quecalientan, humedecen y limpian la sección multicapa.

Placas calientes que secan el cartón y proporcionanla rigidez antes de los procesos de acabado.

Una corrugadora típica que produce cartón de doblecapa consiste en dos unidades de ondulado con unasección multicapa, utilizando vapor a diferentespresiones.

Además, las secciones de acabado comprenderáncizallas rotativas, marcadoras, cortadoras, impresorasen línea, etc. que no requieren vapor para sufuncionamiento, pero requerirán vapor para lacalefacción y humidificación.

Los requerimientos de calefacción y humidificacióndeben tenerse en consideración para proporcionar lasóptimas condiciones para la preparación yalmacenamiento de cartón.

Spirax Sarco tiene una extensa experiencia en éste áreay puede proporcionarle consejo en sus sistemas decalefacción y humidificación.

Cilindros estáticos calentadosAlgunas corrugadoras tendrán cilindros estáticosutilizados como precalentadores. Dependiendo de latemperatura requerida, se alimentarán con vapor apresiones entre los 3 y 16 bar. Al ser estáticos, el vaporen su interior condensa y se forma un charco en laparte baja.

Normalmente se monta un tubo sifón en el interior y lapresión diferencial entre el vapor interior y el condensadoexterior permite al condensado ascender por el tubosifón y salir del cilindro.

La correcta elección del purgador para esta aplicaciónserá el de tipo de boya (FT), con eliminador de aireintegral y válvula de desbloqueo de vapor. Esto aseguraque el condensado sea desalojado del cilindro tanpronto como se forma, y permite a los gasesincondensables pasar a través del eliminadortermostático de aire, permitiendo una máximatransferencia de calor a través de la pared del cilindro.

La válvula de antibloqueo de vapor permitirá al vaporno condensado que pueda haber en el tubo sifón, quepuede provocar el cierre del purgador y el retrocesodel condensado, que escape.

Cilindros giratorios calentadosLa mayor parte de los cilindros calentados con vaporen una corrugadora, son giratorios. El vapor entra alcilindro y el condensado sale de él a través de unajunta rotativa. El condensado normalmente saldrá através de un sifón estacionario.

9

En cilindros de baja velocidad, donde no se formananillos de condensado, un purgador de boya (FT) coneliminador termostático de aire y válvula antibloqueo,para evitar el tapón de vapor, será adecuado. Otrostipos de purgador también pueden ser adecuadosdependiendo de las condiciones de trabajo.

Cuando se sabe que se formarán anillos de condensadopuede ser necesario equipar una combinación depurgador y vapor soplado o bien un sistema de vaporsoplado sin purgador.

Se forma el anillo de condensado cuando una fuerzade aproximadamente 3g o más actúa sobre elcondensado en el interior del cilindro giratorio y lomantiene contra la pared interior. Para salir, elcondensado debe vencer la fuerza centrífuga, recorrerel sifón y salir a través de la junta rotativa.

En la mayoría de casos el uso de sifones estacionariosy las altas presiones diferenciales en los cilindros deuna corrugadora serán suficientes para vencer éstafuerza. Cuando éste no es el caso, será necesariointroducir vapor soplado para ayudar al desalojo decondensado.

El vapor soplado es vapor que entra al cilindro peroque no condensa. Éste forma una mezcla con elcondensado que es menos densa y viaja a mayorvelocidad. Una mezcla típica será una relación del 20%de vapor soplado. En un cilindro corrugador elporcentaje de vapor de purga normalmente se controlamediante un simple orificio o una válvula de aguja.

Condición estacionaria

Encharcamiento

Cascada

Anillo

Cilindro giratorio

Para mantener la correcta temperatura de la superficiedel cilindro, se debe controlar con precisión la presióndel vapor y desalojar el condensado tan pronto comose forma.

El modo en que el condensado se comporta en uncilindro rotativo se ve influenciado por muchos factores,que incluyen el diámetro del cilindro, la velocidad dela máquina, la velocidad de condensación y el espesordel anillo de condensado en el interior del cilindro.Dependiendo de todos estos factores puede ser bien“encharcamiento”, “cascada”, o “anillo”.

Es necesario saber que le sucede al condensado a lavelocidad real de funcionamiento de la máquina parapoder decidir el método más eficiente y económico dedesalojo de condensado.

La primera elección a hacer es la del sifón. Dada lasuficiente información, los especialistas en este camposerán capaces de aconsejar sobre el correcto tipo ytamaño.

Se pueden utilizar distintos métodos para asegurarsede que el condensado sale y es desalojado del cilindro.No existe una única solución universal pues lascondiciones de funcionamiento individuales varían deuna corrugadora a otra, e incluso de un cilindro a otroen una misma corrugadora.

Módulos calientes por seccionesGrupos de módulos calientes por secciones calentadascon vapor procuran el acondicionamiento final delcartón antes de los procesos de acabado.

Un número de módulos individuales se agrupanormalmente en tres secciones. Cada secciónnecesitará su propia válvula de control de vapor y cadamódulo necesitará su propio purgador.

La primera sección normalmente requiere vapor a altapresión para procurar una alta temperatura. Lassiguientes secciones requerirán vapor a media o bajapresión, pasando por equipos de reducción de presión.

Si hay instalado un sistema de control de condensadode tipo “cascada”, casi toda la demanda de vapor enlas placas de media y baja presión puede ser satisfechacon el revaporizado liberado en las secciones de altapresión de la corrugadora. Será necesario instalar unaestación de válvula reductora para proporcionar vaporsuplementario en caso de que el revaporizado no puedasatisfacer el total de la demanda.

10

Es importante que este vapor sea seco y no arrastregotas de agua que podrían rociarse sobre el cartón ymarcarlo o romperlo. Por tanto antes de una ducha devapor se debe montar siempre un separador paraeliminar toda el agua que pueda arrastrar el vapor.

Debe preverse la parada del suministro de vapor alhumidificador cuando la corrugadora detiene sufuncionamiento, para evitar humedecimientoslocalizados. Esto se puede conseguir montando unaválvula de esfera con actuador en la línea de suministrodel vapor al humidificador, accionada desde el sistemade control de señal.

Spirax Sarco y el manejo del condensadoRevaporizado

El revaporizado se libera del condensado si su presióndisminuye. El condensado de baja presión tiene uncontenido de calor sensiblemente menor que elcondensado de alta presión, y este repentino excesoen el contenido de calor hará que parte del condensadose revaporice convirtiéndose en vapor a una presiónmás baja.

Sistemas de cascadaUn método utilizado para recuperar y utilizar elrevaporizado y el vapor soplado, es el sistema decontrol de condensado tipo cascada.

Una máquina de corrugar requiere vapor a diferentespresiones, y el revaporizado liberado del condensadode alta presión puede controlarse para satisfacer partede esta demanda de vapor.

Reducciónde MP a BP

Reducciónde AP a MP

Usuariosde vapor

A P

Vapor altapresión

Condensadode vapor

MP

Condensadode vapor AP

Condensado devapor BP

Tanque derevaporizado

Condensadoa sala decalderas

RevaporizadoMP

RevaporizadoBP

AP= Alta presiónMP= Media presiónBP= Baja presión

Unidad de retornode condensado

HumidificadoresSe pueden encontrar humidificadores de baja presiónen dos lugares distintos de una corrugadora.

El primero de ellos es en el primer ondulador donde seutiliza el vapor para humedecer y calentar el mediocorrugado antes de pasar por los cil indroscorrugadores.

El segundo lugar es en la sección multicapa donde loshumidificadores calientan, humedecen y limpian elfieltro que presiona el cartón sobre los móduloscalientes.

Los humidificadores se alimentan con vapor a bajapresión, bien a través de un conjunto de válvulareductora de presión, o bien con revaporizadoprocedente del sistema de cascada junto con vapor abaja presión para completar.

Recuperación de calorAproximadamente un 30% del calor utilizado paragenerar vapor a 14 bar permanece en el condensadocuando el vapor condensa. Por tanto, en el control decondensado, es importante la recuperación y al usode este calor tanto como sea posible.

Otra fuente de calor malgastado es el vapor sopladointroducido para asistir al desalojo del condensado delos cilindros giratorios. Si este vapor no se recupera yutiliza, el rendimiento global de la corrugadoradisminuirá.

Usuariosde vapor

M P

Usuariosde vapor

B P

Tanque derevaporizado

11

En una corrugadora se suele montar una válvula deexcedente o una válvula de control de presióndiferencial en los separadores de revaporizado, paraasegurar que se mantenga esta caída de presión.

Tanque de revaporizado y sistema decontrol de nivel Spirax Sarco

Tanque de revaporizado y conjunto bomba/purgador SpiraxSarco

Salida de revaporizado de media presión

Bombas

Válvula conactuadoreléctrico

Salida decondensado

Tanque derevaporizado

Condensadode vapor a altapresión

Condensadode vapor a altapresión Vapor motriz

Salida de condensado

Eliminadorde aire

Línea decompensación

Tanque derevaporizado

Conjunto de purga

Conjunto Bomba/purgador

Salida derevaporizado

de mediapresión

Separación del revaporizadoLos componentes clave en un sistema de cascada sonlos tanques de separación de revaporizado, donde elrevaporizado y el vapor soplado son separados delcondensado.

Es importante que el condensado sea efectivamentedesalojado y no se le deje acumular en los separadores.Pueden desalojarse bien con un purgador, con undispositivo de control de nivel/bomba eléctrica, o biencon un sistema combinado bomba / purgador.

El sistema más adecuado dependerá de lasnecesidades de la corrugadora individual.

Para desalojar el condensado de cualquier proceso,es necesario que haya una caída de presión entre laentrada de vapor y la salida de condensado.

Retorno de condensadoLa última etapa en el control de condensado es elretorno del condensado caliente a la sala de calderas.

Los métodos de retorno de condensado incluyen elsimple retorno por gravedad a un tanque dealimentación de caldera atmosférico y el retornobombeado de alta presión directamente a la caldera.

A su ingeniero local de Spirax Sarco le complaceráaconsejarle sobre la manera más rentables de conseguirun sistema de retorno de condensado eficiente.

Controladorde nivel

Sonda decontrol denivel

12 SB-GCM-03 CM Issue 3

CO

RR

UG

Spirax Sarco proporciona conocimientos,servicio y

productos a lo largo del mundo para elcontrol y el uso eficiente

del vapor y otros fluidos industriales

Si tiene dificultad para encontrar su delegación local más cercana, porfavor contacte

con nosotros en el número indicado a continuación.

Servicio mundial Spirax SarcoEuropaAlemania KonstanzAustria ViennaBelgica ZwijnaardeDinamarca CopenhagenEspaña BarcelonaFinlandia HelsinkiFrancia TrappesHungria BudapestIrlanda DublinItalia MilanNoruega OsloPaises Bajos MaarnPolonia VarsoviaPortugal LisboaReino Unido CheltenhamRepública Checa PragaRusia San PetersburgoSuecia StockholmSuiza Zürich - Zollikon

AfricaKenia NairobiNigeria LagosSouth Africa Johannesburg

Soporte en todo el mundo de un equipo de 3.900 empleados.

Acceso a la experiencia y productos de Spirax Sarco en las39 compañías del grupo en 32 países.

Información valiosa, consejo e intercambio de ideas en loscursos de entrenamiento del cliente mantenidos encualquiera de los 31 centros de entrenamiento en todo elmundo.

Un exhaustivo abanico de productos de la más alta calidad.

AmericasArgentina Buenos AiresBrasil São PauloCanadá TorontoMexico MonterreyUSA Columbia S.C.

Asia y Oriente medioChina ShanghaiFilipinas ManilaHong Konglndia PoonaIndonesia JakartaJapón TokyoCorea SeoulU.A.E. DubaiMalasia Kuala LumpurPakistán KarachiSingapurTaiwan TaipeiTailandia Bangkok

OceaníaAustralia SydneyNueva Zelanda Auckland

Gama de productosSpirax Sarco

Spirax Sarco S.A.Sant Josep 130, 08980 Sant Feliu de Llobregat

Tel: 936 857 929 Fax: 936 857 011E-mail: SpiraxSarco@es.SpiraxSarco.com

Internet: www.SpiraxSarco.comTraducido por Salvador Aguirre de Cárcer

Controles de caldera

Medidores de caudal

Válvulas de controlactuadas neumática yeléctricamente

Válvulas de reducción depresión

Válvulas de control detemperatura automáticas

Controladoreselectrónicosprogramables

Controladoresneumáticos

Válvulas de seguridad

Purgadores de vapor

Sistemas de monitoreode purgadores

Bombas de condensado

Tanques de revaporizado

Separadores

Filtros

Válvulas de aislamiento

Válvulas de retención

Humidificadores

Soluciones completas enforma de kits

Gestión de purgadores devapor