VÁLVULAS INDUSTRIALES MODELO ADCAMAT APST - DN40 DN50

Transcripción

1 Válvulas de control Válvulas industriales Válvulas asépticas y sanitarias Purgadores y especialidades para vapor Inspecciones de instalaciones de vapor VÁLVULAS INDUSTRIALES BOMBA DE IMPULSIÓN MODELO ADCAMAT APST - DN40 DN50 El sistema ADCAMAT APST (Automatic Pump and Steam Trap - Bomba automática y purgador), fabricado en acero al carbono o acero inoxidable, está especialmente recomendable cuando se puede producir un estado de bloqueo debido a una mala descarga del purgador de condensados, causado por una temporal presión diferencial insuficiente. El equipo tiene las características de una trampa de vapor de flotador, combinado con una bomba de presión, en la misma unidad con conexiones bridadas. Siempre que la función del purgador no sea suficiente para drenar el condensado, la función de la bomba se activa (utilizando la presión de vapor externa) antes de que pueda acumularse agua, llevando el condensado al sistema de retorno de condensado, evitando los golpes de ariete y los consiguientes ruidos y daños al equipo, la corrosión, un control de temperatura inestable, etc. FUNCIONAMIENTO Durante la puesta en marcha, el mecanismo de flotador esférico de la bomba está en la posición cerrada (inferior), al igual que la válvula para el vapor, mientras que la línea de ventilación está abierta. La función del purgador en esta etapa es modular el flujo de condensado, ya que aumenta, pero si la presión diferencial disminuye y el nivel de condensado sube, el mecanismo de la bomba empieza a funcionar y en el nivel superior se abre la válvula de tracción de vapor, cerrando al mismo tiempo la válvula de ventilación y, en consecuencia, presionando el condensado a la salida a través del mecanismo del purgador. Después de este ciclo de la bomba, cuando la presión diferencial necesaria esté disponible de nuevo, la trampa de vapor reiniciará la operación. De lo contrario, la opción de bomba permanecerá activa. InstyValve S.L. Parque Industrial Los Llanos C/ Extremadura, Salteras (Sevilla) Tfno

2 CATÁLOGOS Conexiones eléctricas Opciones CARACTERÍSTICAS Sin requisitos eléctricos Sin problemas de NPSH (Altura Neta Positiva en la Aspiración) Operación en condiciones de vacío Sistema de circuito cerrado, sin pérdida de vapor Construcción de acero inoxidable Indicador de nivel Drenar y elevar el condensado de intercambiadores de calor (entre otros) Usos Modelos ADCAMAT APST-S - Construcción de acero al carbono ADCAMAT APST-SS - Construcción de acero inoxidable (La versión de acero al carbono está arenada, metalizada y pintada de negro) Tamaños DN40 x 40; DN50 x 50 ; DN11/2 x 11/2 ; DN2 x 2 Conexiones Con bridas EN PN16 Instalación Gases Bridas especiales bajo demanda Instalación horizontal Consulte las instrucciones de instalación y mantenimiento Vapor saturado MARCADO CE Este producto ha sido diseñado para su uso con agua, vapor, aire y otros gases que están en el Grupo 2 de la PED - Directiva Europea de Equipos a Presión 97/23/EC y cumple con esos requisitos. Todos los tamaños están comprendidos en la categoría de productos 2. El producto lleva la marca CE. LÍMITES DE APLICACIÓN* Densidad mínima Viscosidad máxima Máxima presión Mínima presión Descarga por ciclo 0,80 kg/dm3 5º Engler 10 bar 0,5 bar 22 l PN16 ANSI Cl.150 APST-S Presión bar Temp. ºC ANSI CL150 lbs APST-SS Presión bar Temp. ºC ANSI Cl Temperatura mínima de trabajo: -10 º C. Código de diseño: ASME VIII * Clasificación según EN1092: CAPACIDAD DE CAUDAL (kgs/h) Modelo DN Presión diferencial (bar) 0,1 0,3 0,5 0,7 1 1,5 2 4, APST-10 40x APST-10 50x APST-4,5 50x Importante: la presión no debe exceder el la presión diferencial máxima disponible en ninguna circunstancia. Capacidades de descarga más bajas del purgador disponibles bajo pedido. 2

3 VÁLVULAS ADCA DIMENSIONES DN A* B C C1 D E F G H I J L M Peso Kgs 40x x * A con cuello soldado bridas EN Vol. dm 3 3

4 CATÁLOGOS MATERIALES Item Material Nombre APST-S APST-SS 1 Cuerpo P265GH / ; P235GH / AISI316 / ; S235JR / AISI316L / Cubierta GJS / CF8M / Junta de la cubierta* Sin asbestos 3.1 Junta de la cubierta de salida* Sin asbestos 4 Entrada de la válvula* Acero inoxidable 5 Válvula de alivio* Acero inoxidable 6 Mecanismo interno Acero inoxidable 7 Flotador* Acero inoxidable 8 Conjunto del muelle* Inconel 9.1 Válvula de retención- Salida (RD40)* CF8M / Válvula de retención- Entrada (RD40)* CF8M / Tuercas Acero 8.8 A Bridas PN16 EN ** P250GH / AISI316 / Mecanismo purgador* Acero inoxidable 13 Flotador del purgador* Acero inoxidable 14 Detectores de nivel Acero inoxidable / Bronce Acero inoxidable 15 Tubo mirilla de vidrio Borosilicato *Piezas de repuesto disponibles ** Cuello soldado bridas EN Bridas atornilladas bajo pedido. 4

5 VÁLVULAS ADCA Presión de aspiración (bar) TABLA DE CAPACIDADES Elevación total (bar) Tasa de caudal en Kg/h Instalación con 300 mm de llenado sobre la cubierta de la bomba DN 40 x DN 40 DN 50 x DN , Tabla basada en la gravedad específica del líquido 0,9-1,0 FACTORES DE MULTIPLICIDAD DE LA CAPACIDAD PARA OTROS CABEZALES DE RELLENO Cabezal de relleno (mm) Tamaño de la bomba Todos 0,7 1 1,2 1,35 Cabezal de relleno medido desde la parte inferior del receptor o línea central del intercambiador de calor, hasta la parte superior de la cubierta del mecanismo. Consultar para el dimensionado para el receptor. 5

6 CATÁLOGOS DIMENSIONADO E INSTALACIÓN DIMENSIONADO Para un correcto dimensionamiento, por favor tenga en cuenta lo siguiente: 1. La carga de condensado (carga máxima de vapor), en Kg/h 2. La presión de la tracción del vapor, en barg 3. La elevación total o contrapresión que la bomba tendrá que soportar. Esto incluye el cambio en la elevación del nivel de fluido después de la bomba ( bar/m de elevación), además de la presión en la tubería de retorno, más la caída de presión en bar causada por fricción en la tubería, y cualquier otro componente del sistema de presión que la bomba tendrá de superar. 4. Cabezal de instalación disponible, desde la base de la bomba al eje de salida del equipo de condensado, si está en posición horizontal, o a la cara de la salida/receptor inferior, en caso de que la salida del condensado sea vertical. 5. Presión de vapor máxima en el equipo de proceso (intercambiador de calor, por ejemplo), en barg 6. Temperatura mínima del medio a calentar, en ºC 7. Temperatura controlada del medio a calentar, en ºC RECEPTOR Se recomienda un receptor para retener temporalmente el líquido y evitar cualquier inundación de los equipos mientras la bomba está en el ciclo de bombeo. Puede ser utilizada una tubería de gran diámetro. INSTALACIÓN - Sistema de circuito cerrado La figura muestra un ejemplo de instalación típica del ADCAMAT APST aplicada a un ADCATHERM PWHU (Unidad de Calentamiento de Agua) de gran capacidad. S - entrada de vapor C - retorno de condensado CW - entrada de agua fría HW - suministro de agua caliente 6

7 VÁLVULAS ADCA MÉTODO DE SELECCIÓN DE BOMBAS ADCAMAT CONSIDERACIONES Cuando una válvula de control de vapor está operando (estrangulando) para obtener una carga térmica reducida, la presión del vapor cae dentro del intercambiador de calor. Este descenso de presión a veces es considerable, por varias razones diferentes, provocando una falta de presión diferencial a través del purgador de vapor, que reduce la capacidad de descarga, y causando acumulación de condensación en el interior del intercambiador de calor, lo que resulta en un bloqueo o parada. En presencia de estas consideraciones, se recomienda que, antes de seleccionar un purgador y su tamaño para este tipo de sistemas, determinar si estas paradas pueden ocurrir. No observar este procedimiento puede causar serios problemas en los sistemas, causando daños mal funcionamiento y sobre el equipamiento. Por lo general, la mayoría de los intercambiadores de calor se seleccionan dentro de una gama estándar de producción y a menudo son de gran tamaño, es decir, después del cálculo el diseñador selecciona un modelo disponible que cubra el área de la zona calculada, que añadiendo otros factores de seguridad que normalmente se consideran durante el diseño del sistema, resultan en un tamaño mayor del equipo. Sobredimensionar los intercambiadores de calor aumenta la capacidad de transferencia de calor por encima de las necesidades requeridas y, por esa razón, la presión de vapor requerido (y su temperatura correspondiente) será menor si se compara con una unidad del tamaño correcto. Deben ser, en consecuencia, objeto de un análisis específico. Figura 1 CUÁL ES LA PARADA? En un sistema de control de la temperatura de modulación como se muestra en la Figura 1, cuando la presión de entrada de vapor intercambiador de calor (P1) es igual o menor que la presión de retorno (P2), no se puede evitar el drenaje de condensado debido a una presión diferencial insuficiente, causando una condición de parada. Las consecuencias de esta situación de parada o bloqueo incluyen, entre otras, una transferencia de calor pobre (fluctuación de la temperatura), golpes de ariete, corrosión y ruidos. LA SOLUCIÓN Una bomba de presión Adcamat y un purgador de vapor o una bomba de condensados automática, instalada en un sistema de circuito cerrado (Figura 2). 7

8 CATÁLOGOS Figura 2 POR QUÉ UNA BOMBA Y UN PURGADOR (O UNA BOMBA AUTOMÁTICA)? Debido a que el sistema funciona con una válvula de control de vapor y la modulación de la presión puede fluctuar, a veces a presiones superiores y otras por debajo del sistema de presión de retorno. La bomba sólo se requiere durante las cargas de parada y, por lo tanto, sigue siendo necesario un purgador para evitar que entre vapor desde la línea de descarga en la línea de retorno de condensado cuando la presión de alimentación exceda a la presión de retorno. Obviamente, si la presión de retorno siempre excede la presión de vapor, el purgador es innecesario. Una combinación de bomba automática y un purgador en un circuito cerrado funciona en conjunción. Sin embargo, cada componente debe ser analizado individualmente, ya que existen consideraciones específicas aplicadas a estos sistemas. DIMENSIONADO DE LA BOMBA En un sistema de transferencia de calor de bucle cerrado típico (ver Figura 2), que incluye un intercambiador de calor y la válvula de control de modulación, necesita ser dimensionado sólo para la carga de parada, que, por regla general, es sustancialmente inferior a la carga máxima del sistema de la bomba. Por lo tanto, puede ser necesaria una pequeña bomba. El momento en que se produce la parada se puede calcular utilizando la tabla (Figura 3) o fórmulas matemáticas específicas. DIMENSIONADO DEL PURGADOR Por otro lado, la trampa de vapor debe ser dimensionada no sólo para el flujo de condensado nominal completo, sino también para acomodar los caudales instantáneos cuando la bomba de descarga se encuentre en estado de parada. Se recomienda el uso de los factores de carga de seguridad apropiados para el dimensionado del purgador de vapor según la carga completa, así como dimensionarlo basándose en la descarga instantánea en el estado de bloqueo de carga calculado, teniendo en cuenta en este punto una menor presión diferencial sustancial (el peor escenario posible debe ser el elegido). 8

9 VÁLVULAS ADCA CÓMO PREDECIR UNA PARADA? Usando la tabla (Figura 3), podemos determinar el porcentaje de carga de calor en parada y con eso, el cálculo de la carga de condensado. El siguiente ejemplo se aplica a un sistema de transferencia de calor típico (Figura 2) con los siguientes parámetros: Caudal de líquido a calentar (fluido secundario) constante Temperatura del fluido secundario de salida constante Temperatura del fluido secundario de entrada variable (ascendente) Fluido de calentamiento del vapor controlado por una válvula de modulación (por lo tanto, variando la presión y la temperatura de entrada) Figura 3 Importante: La disminución de la presión de vapor en un intercambiador de calor puede ocurrir como resultado de diferentes circunstancias. El ejemplo que se muestra en este documento cubre una de ellas: La temperatura del fluido secundario de entrada es ascendente (menos carga de calor necesaria). Los sistemas con parámetros alternativos requieren un enfoque diferente y diferentes ecuaciones para la predicción del estado de parada, a saber: Temperatura del fluido secundario de salida cayendo (debido a un punto de ajuste inferior) Tasa de caudal del fluido secundario cayendo (disminución de la necesidad de carga de calor) Para este tipo de aplicaciones, por favor consulte con fábrica. EJEMPLO PRÁCTICO Teniendo en cuenta un intercambiador de calor que trabaja con vapor a 6 barg, diseñado para calentar constantemente a kgs / h de flujo de agua de 20ºC a 80ºC. Elevación de condensados de 10 metros en una línea de retorno a 0,5 barg de presión. 9

10 CATÁLOGOS CÁLCULOS PRELIMINARES Determinar la temperatura de saturación de vapor: A partir de las tablas de vapor podemos obtener 165 ºC a los 6 barg. Determinar la temperatura equivalente saturada de la presión de retorno total: La presión de retorno total es igual a la presión equivalente de la altura de elevación, además de la presión existente en la línea de retorno. (La fricción de la tubería es ignorada considerando un dimensionado corto y un tamaño adecuado de las tuberías de aguas abajo) 10 mx 0,0981bar / m + 0,5 bar = 1481 o 1,5 bar aproximadamente. Por lo tanto, la presión de retorno total es de 1,5 barg y de las tablas de vapor la temperatura saturada correspondiente es de 127,6 ºC PORCENTAJE DE CARGA DE CALOR EN LA PARADA Resumiendo los cálculos anteriores, tenemos ahora los siguientes parámetros: Presión de vapor de entrada a plena carga: 6 barg Temperatura de entrada a carga completa: 165 ºC Temperatura de salida del fluido secundario: 0,80 ºC Presión de retorno (altura de elevación más presión en la línea de retorno): 1,5 barg Temperatura del vapor saturado equivalente a la presión de retorno: 127,6 ºC SOLUCIÓN GRÁFICA En el eje vertical izquierdo, marcar las siguientes temperaturas: La temperatura del vapor Ts (165º) La temperatura del fluido a calentar T1 (20º) La temperatura de salida del fluido a calentar (80º) y trazar este punto en el eje vertical derecho T2. Dibujar las líneas entre T2 y T1 y entre T2 y Ts. Trazar en el eje vertical derecho la presión de retorno Tb (1,5 bar) y dibujar una línea horizontal a la vertical izquierda. Desde el punto de intercepción (1), trazar una línea vertical al eje horizontal inferior (2), en el que se determina el porcentaje de carga a la que se produce la parada: 57%. CÁLCULO MATEMÁTICO Porcentaje de carga en parada = [(Tb-T2) / (Ts - T2)] x 100 [%] Temperatura del vapor a plena carga Ts [ºC] Temperatura de salida del fluido secundario T2 [ºC] Temperatura del vapor equivalente a la presión de retorno Tb [ºC] Porcentaje de carga en parada = (127,6-80) / (165-80) x 100% Porcentaje de carga en parada = (47,6 / 85) x 100% = 56% CARGA EN PARADA Aunque la carga no se ha especificado en el ejemplo, hay presente información suficiente para realizar el cálculo, de la siguiente manera: Presión del vapor: 6 Barg Calor latente del vapor a 6 barg: 493,8 Kcal / kg (r) Flujo de agua constante: Kg / h (m) Calor específico del agua (Cp = 1 Kcal / Kg ºC) Aumento de la temperatura del fluido del secundario (ΔT) (calentamiento de agua desde 20ºC (T1) a 80 C (T2)) Así, siguiendo las indicaciones de Adca, se puede aplicar la siguiente ecuación para cambiador de carga térmica de vapor: Q = (m x Cp x ΔT) / r [kg / h] Q = [15000 x 1 x (80-20)] / 483,8; Q = 1860,3 kg / h 10

11 VÁLVULAS ADCA Por lo tanto, la válvula de control de vapor totalmente abierta proporcionará 1860,3 Kg / h de vapor de calentamiento. De esta forma, partiendo de los cálculos anteriores, se determina que la parada ocurrirá al 49% de la carga total, de manera que: Carga de parada = 1860,3 x 0,56 = 1041,8 kg / h Tomando en consideración estas líneas, se puede seleccionar la bomba y el purgador externo (es decir, POP + FLT) o una bomba versión compacta y un purgador en el mismo equipo (APST). TEMPERATURA DE ENTRADA SECUNDARIA EN PARADA En la carta de parada también podemos extraer la temperatura de entrada en dicha posición (punto 4), que siguiendo el ejemplo anterior es de aproximadamente 47 ºC. CÁLCULO MATEMÁTICO T1Lf = [(T2-T1) x (1-Lf)] + T1 [ºC] T1Lf: temperatura de entrada secundaria en cualquier factor de carga Lf [ºC] T1: temperatura de entrada secundaria en carga total [ºC] T2: temperatura de salida secundaria Lf: factor de carga (0,56 de acuerdo al ejemplo anterior) T1(0,56) = [(80-20) x (1-0,56)] + 20 ; T1(0,56) = [(60) x (0,44)] + 20 ; T1(0,56) = 46,4 ºC INTERCAMBIADORES DE CALOR CON EQUIPO APST PARA MONTAJE SOBRE BASTIDOR S - entrada de vapor C - retorno de condensado CW - entrada de agua fría HW - suministro de agua caliente 11

12 CATÁLOGOS INTERCAMBIADORES DE CALOR CON BOMBA OPERADA POR PRESIÓN Y PURGADOR PARA MONTAJE SOBRE BASTIDOR Queda reservado el derecho a modificar las especificaciones sin previo aviso 2015, INSTYVALVE 12

13 VÁLVULAS ADCA VAL-XXX-ADA-0115-FT Válvulas de control Válvulas Industriales Válvulas asépticas y sanitarias Purgadores y especialidades para vapor Inspecciones de instalaciones de vapor CATÁLOGOS SERVICIOS EMPRESA MANUALES Delegaciones: Andalucía julio.moreno@instyvalve.com Extremadura javier.alonso@instyvalve.com Madrid madrid@instycal.com Galicia juancarlos.vazquez@instyvalve.com 13