Uso Eficiente del vapor y Trampas para Vapor

Transcripción

1 Uso Eficiente del vapor y Trampas para Vapor Prof: Ing. Ruiz, Marcos JTP: Esp. Ing. Ruiz, David Aux. Seg. Franzoi Yamil Año 2017 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 1

2 Caldera Humotubular 1 Hogar. 2 Tubos (2do paso). 3 Tubos (3er paso). 4 Cámara de combustion. 5 Caja de humos frontal. 6 Caja de salida posterior. 7 Visor. 8 Válvula de seguridad. 9 Válv.salida vapor. 10 Válv retención agua. 11 Controles de nivel. 12 Entrada de hombre. 13 Conex.repuesto. 14 Carcaza. 15 Bomba agua. 16 Panel de control. 17 Quemador 18 Ventilador 19 Silenciador ventilador HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 2

3 Caldera humotubular de 3 Pasos Vapor a 150 o C 350 o C 3er Paso (Tubos) 2º Paso (Tubos) 200 o C 1600 o C 1er Paso (Hogar) 400 o C HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 3

4 Caldera Acuotubular Domo superior Vapor Agua Gases calientes Domo Inferior El calor cedido por los gases se transfiere al agua de la caldera por conducción y convección HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 4

5 Tabla de Vapor Saturado Entalpía en kcal/kg Presión Temp. Agua Evaporación Vapor Volúmen específico del vapor Bar m ºC h f h fg h g m 3 /kg , , , , , , , , , , , , , , ,132 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 5

6 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 6 Circuito típico de vapor

7 Longitud de Tubería (metros) Gráfico de Expansión para Tuberías de Acero Diferencia de Temperatura o C/ Dilatación de la Tubería (mm) bar g , Temperatura HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 7 Temperatura del Vapor Saturado

8 Diámetro Nominal de Tubería (mm) Curvas de Expansión del Acero Dilatación desde la Posición Neutral (mm) 2W W Curva soldada radio=1,5 diá. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 8 W.Metros Presión máxima 17 bar Temperatura 260 o C

9 Omega o Lira Fuelle HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 9

10 Puntos de Anclaje Abrazadera Brida HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 10

11 Soportes para Tuberías de Vapor Patín HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 11 Patín y Abrazadera Soporte doble

12 Distancia recomendada entre soportes de tuberías para vapor Diámetro Nominal Tubería Acero/Cobre Intervalo de Recorrido Horizontal (m) Intervalo de Recorrido Vertical (m) Diámetro Diám. Ext. Acero Cobre Acero Cobre HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 12

13 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 13 Circuito típico de vapor

14 Conexiones de las Derivaciones Vapor Vapor Condensado Incorrecto Correcto HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 14

15 Condensado formado en tuberías de vapor (kg/hora de condensado cada 50 m de Tubería) Presión de Vapor Tamaño de Tubería (mm) (bar r) ,5 15,1 19,7 28,1 38,1 49, ,3 11,3 14,1 16,5 20,6 24,5 31, ,5 51, ,9 15,7 20,4 29,2 39,6 51, ,8 11,9 14,6 16,9 21, ,4 16,5 21,6 30,7 41,7 54,1 81, , ,7 17,7 22, Los números en cursiva representan la carga en régimen Temperatura ambiente 20 0 C, eficacia de la aislación 80% HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 15

16 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 16 Golpe de Ariete

17 Uso eficiente del Vapor y Trampas para Vapor Ing. Horacio Rosso 2003 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 17

18 Puntos de Drenaje de condensado de líneas de vapor Vapor Correcto Condensado Sección Conjunto de Trampeo Vapor Sección Incorrecto Conjunto de Trampeo HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 18

19 Drenaje del Condensado de una Derivación Tubería Válvula de corte Conjunto de Trampeo HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 19

20 Elevación del Terreno Descenso 1/250 Vapor Elevación 30-50m Puntos de Purga Vapor HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 20

21 Tuberías Para Vapor Saturado HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 21

22 Cómo se dimensiona una tubería para vapor? En base a los siguientes criterios: Velocidad del Fluido Caída de Presión HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 22

23 Cuadro de Dimensionamiento de Tuberías para Vapor (kg/h) - Criterio de Velocidad Pressure Velocity Tamaño nominal de latubería /Diámetro interno real bar m m/s HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 23

24 Dimensionamiento de Tuberías Para Vapor Criterio de caída de presión HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 24

25 Distribución a Alta Presión Proporciona las siguientes ventajas: Las tuberías de vapor podrán ser de menor diámetro, y por lo tanto las pérdidas de calor (energía) serán menores, ya que la superficie es más pequeña. Menor costo de las líneas de vapor, tanto por los materiales como tuberías, bridas y soportes, como por la mano de obra. Menor costo del aislamiento. Vapor más seco en el punto de utilización gracias al efecto de la reducción de presión. La caldera puede funcionar a una presión que corresponde a las condiciones óptimas de funcionamiento, elevando su rendimiento. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 25

26 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 26 Estación Reductora de Presión

27 Título o Calidad del vapor (Vapor saturado seco / Vapor húmedo) HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 27

28 Título o Calidad del vapor (Vapor saturado seco / Vapor húmedo) Flujo Separador de gotas HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 28

29 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 29 Circuito típico de vapor

30 Eliminación del Aire en líneas de vapor Eliminador de Aire de Presión balanceada Tubería de Vapor Aire Trampa para vapor HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 30

31 Pérdida de vapor por orificios Ej. a 7 bar de presión un orificio de 5 mm. que descarga a la atmósfera deja pasar aprox. 50 kg. de vapor. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 31

32 Trampas Para Vapor Spirax Sarco HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 32

33 Que es una Trampa Para vapor? Cuando el vapor cede su calor latente o entalpía de evaporación se convierte en condensado. La trampa para vapor es una válvula automática que cierra en presencia de vapor y abre cuando le llega condensado. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 33

34 Por qué funciona una Trampa Para Vapor? Por la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la trampa. A esta diferencia de presiones se la denomina Presión diferencial HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 34

35 Gráfico de Dimensionamiento de Trampas Condensado (kg/h) Presión diferencial (Bar) HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 35

36 Filtros Antes de una trampa para vapor o una válvula de control es imprescindible colocar un filtro y realizar su limpieza periódicamente. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 36

37 Operación de la Trampa a Flotador En el arranque, el venteo termostático permite la salida del aire, evitando que la trampa se bloquee. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 37 El condensado llega a la trampa, elevándose el flotante y el mecanismo de palanca abre la válvula de salida El condensado caliente cierra el venteo. El condensado descarga en forma contínua. Cuando llega vapor a la trampa, la válvula principal cierra. La válvula se encuentra siempre debajo del nivel de agua evitando pérdidas de vapor vivo.

38 Ventajas Trampas a Flotador Descarga continua de condensado Se adapta a variaciones de presión y temperatura Con elementos termostáticos eliminan aire Posibilidad de incorporar antibloqueo por vapor Desventajas No resisten bien las heladas HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 38

39 Operación de la Trampa de Balde Invertido Orificio de venteo El condensado llega a la trampa y forma un sello de agua.el peso del balde mantiene a la válvula abierta.el condensado fluye desde abajo de la trampa y sale. Cuando ingresa el vapor, el balde se eleva haciendo elevar el mecanismo de palanca, cerrando la válvula. Parte del vapor atrapado condensa y parte sale por el orificio de venteo.el peso del balde hará que la válvula se aleje de su asiento repitiendo el ciclo. El orificio de venteo en el balde hará que se acumule aire en la parte superior de la trampa. El orificio,por ser pequeño ventea el aire lentamente. Puede requerirse un venteo separado. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 39

40 Trampas de Balde Invertido Ventajas Robustas Resisten golpes de ariete Desventajas No resisten bien las heladas No eliminan bien el aire Pueden perder el sello de agua HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 40

41 Trampa Termostática de Presión Balanceada Cápsula Presión Balanceada HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 41

42 Temperatura ( o C ) Respuesta de las Trampas de Presión Balanceada Respuesta Trampa de Presión Balanceada Curva Vapor Saturado Presión (bar m) HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 42

43 Cápsula de Presión Balanceada Abierta Cerrada HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 43

44 Trampas Termostáticas de Presión Ventajas Balanceada Pequeñas pero de gran capacidad Eliminan aire Resisten heladas y golpes de ariete Autoajustables a variaciones de presión Desventajas No usar cuando no se acepte anegamiento de condensado HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 44

45 Trampa para vapor bimetálica Cuerpo y tapa forjada Elemento estrella para seguir la curva de saturación y reaccionar a los cambios de temperatura. Malla de acero inoxidable Diseño de operación rápida HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 45

46 Temperatura ( o C ) Respuesta Trampas Bimetálicas Curva Vapor Saturado Respuesta Trampas Bimetálicas Presión (bar m) HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 46

47 Ventajas Eliminan aire Trampas Bimetálicas Resisten heladas y golpes de ariete Amplio margen de presiones Descarga a temperatura inferior al vapor, aprovechando el calor sensible Desventajas Poca rapidez a cambios de caudal o presión No usar cuando no se acepte anegamiento de condensado HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 47

48 Al comienzo, la presión entrante eleva el disco. El condensado frio es descargado inmediatamente. Operación de las Trampas Termodinámicas 1 2 El condensado caliente que fluye a través de la trampa libera vapor flash. La alta velocidad provoca baja presión debajo del disco haciendo que apoye en su asiento. Simultáneamente la presión del vapor flash creada en la cámara sobre el disco,fuerza a éste hacia abajo oponiéndose a la presión del condensado que llega. El disco asienta en el anillo interior y cierra la entrada. El disco también se asienta en el anillo exterior y mantiene la presión en la cámara. 3 4 La presión en la cámara disminuye debido a la condensación del vapor flash y el disco se eleva. Luego, el ciclo se repite y el condensado circula libremente a través de la trampa. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 48

49 Trampas Termodinámicas Ventajas Amplia gama de presiones Robustas, compactas Resisten golpes de ariete, vapor recalentado y heladas Fácil verificación y mantenimiento Normalmente fallan en posición abierta Desventajas No adecuadas para presión de entrada muy baja o contrapresión mayor al 80% de la presión de entrada No son buenas eliminadoras de aire HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 49

50 Líneas de Condensado para Presiones de Vapor menores a 4 bar m Tuberías de acero- Capacidad en Kg./hora Caída de presión em mbar por metro Diámetro nominal 0,5 mbar 1 mbar (mm.) HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 50

51 Líneas de Condensado para presiones de vapor mayores a 4 bar m 1. Desde la presión antes de la trampa trazar una línea horizontal hasta la presión deseada en la línea de retorno (A). 2.Desde A trazar una vertical hasta la horizontal de la carga de condensado (B) 3.Seguir la curva de la derecha y la horizontal hasta la presión elegida para la línea de retorno (C) 4.Trazar una vertical hasta la velocidad del vapor flash, por ej. 25 m/seg. (D) 5.Leer el tamaño de la línea de retorno. HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 51

52 Temperatura de descarga de las Trampas Para Vapor Temp C Curva de vapor saturado FT y BI TD BP SM 100 Expansión líquida seteada a 60 C 0 Presión HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 52

53 Consumo de energía de Trampas Para Vapor Expresado en kg/h de vapor equivalente a 5 bar Tamaños 1/2 Sin Carga Carga normal Orificio Radiacion Total Orificio Radiacion Total Termostática Nulo Flotador Nulo Nulo Balde invertido Nulo Termodinámica Nulo HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 53

54 Extracción del condensado de equipos controlados termostáticamente HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 54

55 Ruptor de Vacío Se requiere baja presión diferencial para abrir la válvula Junta de acero inoxidable Durante la operación normal la válvula permanece sobre su asiento. En el punto de vacío, la válvula se el debido a la presión del aire atmosfér evitando la formación de vacío en el espacio de vapor. Válvula de precisión de acero inoxidable Cuerpo hexagonal Conexión a la atmósfera Conexión al sistema Cuerpo y tapa de bronce o acero inoxidable HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 55

56 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 56 Bomba - Trampa APT 14

57 Aplicación Típica Ruptor de vacio Aire Paila HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 57

58 HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 58 Válvulas de retención a disco

59 Otros accesorios Válvulas esféricas manuales y actuadas Filtros Y Visores Calentadores de agua Válvulas Mariposa Válvulas con fuelle HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 59

60 FIN HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N 60 Spirax Sarco S.A. Autopista Panamericana Colectora Este N (B1611DFB) Don Torcuato, Pcia.de Buenos Aires Info@ar.SpiraxSarco.com Prof: Ing. Ruiz, Marcos JTP: Esp. Ing. Ruiz, David Aux. Seg. Franzoi Yamil Año 2017