Vapor de agua

Manejo y Usos Del Vapor De Agua Vapor El vapor se refiere a la materia en estado gaseoso. Aunque este no se limita al vapor generado por agua, muchos diferentes tipos de vapor existen en el mundo. Sin embargo, el término 'vapor' es más comúnmente usado para referirse al estado gaseoso del agua. Generación de vapor de agua Cuando al agua se le comunica energía calorífica, varia su entalpia y su estado físico. A medida que tiene lugar el calentamiento, la temperatura del fluido aumenta y por lo regular su densidad disminuye. La rapidez de la vaporización depende de la velocidad con la cual se transmite el calor al agua y de su movimiento en el recipiente en donde está confinado. El vapor así formado, si bien se halla en el estado gaseoso, no sigue enteramente las leyes de los gases perfectos. La temperatura a la cual se produce la ebullición depende de la pureza del agua y de la presión absoluta ejercida sobre ella. Para el agua pura la temperatura de ebullición tiene un valor determinado para cada presión y es menor a bajas presiones. En la siguiente tabla se muestran las temperaturas de saturación del vapor a diferentes presiones -451485193675 Especificación de la producción de vapor mediante la aplicación de calor al agua contenida en un pistón 17106905546725Se considera un pistón, que contiene agua líquida a 20ºC y una atmosfera de presión. Bajo estas condiciones, el agua existe en fase liquida y se le llama liquido comprimido, lo que quiere decir que no está a punto de vaporizar. Entonces se le transfiere calor, hasta que la temperatura se eleve a 40ºC. Como la temperatura se eleva, el agua liquidad se expande ligeramente, al igual que el volumen especifico. Para albergar esta expansión el pistón se moverá hacia arriba ligeramente. La presión en el cilindro permanece constante en 1 atm durante este proceso, ya que depende de la presión barométrica externa y el peso del pistón, los cuales permanecen constantes. El agua todavía es un líquido comprimido en este estado, y que todavía no vaporiza. Mientras se transmite más calor la temperatura seguirá subiendo hasta que llegue a 100ºC en este punto el agua todavía se encuentra en fase liquida, pero cualquier adición de calor causara que parte del liquido se vaporice. El cambio de fase de líquido a vapor está a punto de suceder. Un líquido que está a punto de vaporizar se le conoce como liquido saturado. Una vez que hierve, la temperatura dejara de subir hasta que el líquido se vaporice por completo. Esto significa que la temperatura permanecerá constante durante el cambio de fase si la presión permanece constante. A la mitad del proceso de vaporización, el cilindro contiene iguales cantidades de vapor y liquido. Mientras se continúa transmitiendo calor, el proceso de vaporización continuara hasta que la última gota de líquido se vaporice. En este punto el cilindro está completamente lleno de vapor que se encuentra en el límite de la fase liquida. Cualquier pérdida de calor. Causara que cierto vapor se condense. Un vapor que esté a punto de condensar se le llama vapor saturado. Una vez que el cambio de fase se ha completado tenemos una sola fase (Vapor), y se sigue aumentando la transferencia de calor, el resultado será un incremento en la temperatura y en el volumen especifico. En este estado, la temperatura podría ser por ejemplo 300ºC y si se transfiere cierto calor del vapor, la temperatura caerá, pero no ocurrirá una condensación ya que la temperatura se mantendrá arriba de 100ºC (para una presión de una atm). Un vapor que no está a punto de condensarse, se le conoce como vapor sobrecalentado. Aplicaciones del vapor Las aplicaciones principales de vapor pueden ser a groso modo divididas en aplicaciones de calentamiento humidificación y en aplicaciones de impulso motrices. Vapor para Calentamiento / Humidificación Vapor de Presión Positiva Este es el tipo de vapor más típicamente utilizado en plantas / fábricas. Ampliamente utilizado para calentamiento y humidificación en equipos, tales como: Intercambiadores de calor y evaporadores. Es normalmente utilizado entre 0.1 - 5 Mpa (abs) y a una temperatura entre 110 - 250 °C. En muchos casos el vapor es utilizado en el estado saturado, conocido como vapor saturado, porque la relación entre la presión y la temperatura es fija y es posible el calentamiento rápido por medio del calor latente. En la industria de procesamiento de alimentos, el vapor sobrecalentado es algunas veces utilizado como la fuente de calor para cocimiento y secado/deshidratado. El vapor sobrecalentado entre 200 - 800 °C a presión atmosférica, es particularmente fácil de manejar y es utilizado hoy en día en hornos de vapor para uso doméstico. Vapor (Sobrecalentado) para Calentamiento / Humidificación Comparado con el uso de aire caliente para calentamiento, utilizar vapor saturado tiene el beneficio de permitir el calentamiento en un estado libre de oxígeno y ofrecer un muy alto rendimiento en el calentamiento. Se está avanzando en la investigación hacia el desarrollo de esta tecnología para aplicaciones comercialmente viables. El vapor de agua que se calienta mas allá, hasta convertirse en vapor sobrecalentado a presión atmosférica a altas temperaturas de 100 °C y por encima de esta, transfiere muy bien el calor y ofrece un excelente rendimiento en la cocción. Una característica adicional de este vapor sobrecalentado es que es fácil de manejar debido al hecho de que está a presión atmosférica. Vapor al Vacío El uso de vapor a temperaturas por debajo de los 100 °C y a presión atmosférica, el cual es tradicionalmente usado como medio de calentamiento en el rango de temperaturas para los cuales se utiliza agua caliente, ha crecido rápidamente en años recientes. Cuando se utiliza vapor saturado de la misma manera que el vapor de presión positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rápidamente ajustando la presión, por lo que es posible lograr una precisión en el control de la temperatura que no es posible con agua caliente. Sin embargo, una unidad de generación de vacío tiene que ser utilizada en conjunto con el equipo, ya que por el solo hecho de reducir la presión no provocará su caída por debajo de la presión atmosférica. Vapor para Impulso / Movimiento Este tipo de vapor es usado para propulsión (Como una fuerza motriz), en aplicaciones tales como: turbinas de vapor. Un ejemplo de esta, que en el pasado habría sido familiar para la mayoría de las personas es la locomotora de vapor, pero en años recientes el uso de vapor como una fuerza motriz en nuestro entorno cercano se ha hecho bastante raro. Sin embargo, el desarrollo y evolución de las tecnologías que utilizan vapor como medio motriz ha continuado hasta nuestros días. La turbina de vapor es un equipo esencial en una planta de energía termoeléctrica. En un esfuerzo para mejorar la eficiencia, se han hecho avances hacia el uso de vapor a cada vez mayores presiones y temperaturas. Hay algunas plantas de energía termoeléctrica que usan 25 MPa (abs) y 610 °C de vapor sobrecalentado, lo que significa una presión de vapor supercrítica en sus turbinas. Con el fin de prevenir daños a la turbina de vapor causados por la entrada de condensado, el uso de vapor húmedo es evitado y en la mayoría de los casos se utiliza vapor sobrecalentado. En plantas nucleares, sin embargo, el uso de vapor con alta temperatura tiene que ser evitado, ya que podría causar problemas con los materiales utilizados en el equipo de la turbina, por lo que es utilizado típicamente vapor saturado a alta presión. Distribución de los Distintos Tipos de Vapor Calidad del vapor Calidad del vapor es la proporción de saturado cueza al vapor en una mezcla saturada del agua/del vapor. Una calidad del vapor de 0 indica el agua del 100% mientras que una calidad del vapor de 1 indica el vapor del 100%. La calidad del vapor es muy útil en la determinación de la entalpia de las mezclas saturadas del agua/del vapor puesto que la entalpia del vapor (estado gaseoso) es muchas órdenes de la magnitud más arriba que la entalpia del agua (estado líquido). Matemáticamente, la calidad es definida por la relación x = mass of vapor / total mass. Esto se puede traducir a x = (y − y[f]) / y[fg], donde está igual y a la entalpia específica, a la entropía específica, al volumen específico o a la energía interna específica. y [f] es el valor de la característica específica de la sustancia en el estado líquido mientras que bajo condiciones saturadas, y y[fg] es el valor de la característica específica de la sustancia en el estado del gas menos el del estado líquido. CALDERAS DE VAPOR UNA CALDERA DE VAPOR ES UN RECIPIENTE CERRADO EN EL CUAL SE GENERA VAPOR DE AGUA, UTILIZANDO EL CALOR EXTRAIDO DE UN COMBUSTIBLE O POR EL USO DE ELECTRICIDAD O ENERGIA NUCLEAR. COMPONENTES DE UNA CALDERA -600075262889 -708660195580 TIPOS DE CALDERAS RESIDENCIAL COMERCIAL INDUSTRIAL CALDERAS INDUSTRIALES PIROTUBULADES (TUBOS DE HUMO) ACUOTUBULARES (TUBOS DE AGUA) CALDERAS PIROTUBULARES El cuerpo de caldera, es en forma cilíndrica de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos. IMÁGENES DE ALGUNAS CALDERAS PIROTUBULARES 304800306070 352425136525 CLASIFICACION DE LAS CALDERAS PIROTUBULARES Calderas pirotubulares de un paso. Calderas pirotubulares de múltiples pasos. CALDERAS PIROTUBULARES DE UN PASO Estas calderas tienen un conjunto de tubos de humo que las atraviesan desde el principio hasta el final, con los quemadores al principio y la chimenea al final de estos, los tubos pueden ser colocados en la cámara de la caldera en forma vertical u horizontal. Los quemadores van montados dentro de cada tubo y normalmente en las calderas horizontales el tiro es forzado y en las verticales el tiro es natural. Estas calderas son diseñadas para quemadores de gas y tienen una producción de vapor de 36 Kg/h hasta 360 Kg/h. Las calderas verticales son comúnmente usadas para tintorería y en la fabricación de prendas de vestir CALDERA PIROTUBULAR DE UN PASO CALDERAS PIROTUBULARES DE MULTIPLES PASOS Esta caldera usualmente tiene una sola cámara para la combustión principal, con un conjunto de tubos por donde pasan los gases calientes, tanto por el frente como por la parte de atrás de esta. Uno de los primeros diseños fue el de la caldera de Lancashire, esta fue originalmente diseñada para quemadores con carbón, pero luego fue convertida a gas natural. El rendimiento térmico de este tipo de caldera generalmente es cerca de 73–77%. CALDERA DE LANCASHIRE VENTAJAS DE LAS CALDERAS PIROTUBULARES Menor costo inicial debido a la simplicidad de su diseño Mayor flexibilidad de operación Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación Son pequeñas y eficientes. DESVENTAJAS Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento No se deben usar para altas presiones CALDERAS ACUOTUBULARES Estas son las grandes calderas de alta presión utilizadas para la generación de energía en la industria. Manejan presiones de operación de 0-150 bares (0-2200 PSIG). Los gases calientes de los quemadores pasan alrededor de los bancos de tubos verticales que contienen el agua. Las calderas son de forma rectangular y los tubos están conectados a un tambor de agua en la parte inferior y a un colector de vapor en la parte superior. Normalmente hay un sobrecalentador por encima de la cámara principal de combustión. Debido a factores económicos, las calderas trabajan con carbón pulverizado o petróleo. CALDERAS ACUOTUBULARES 10191753150235 VENTAJAS DE LAS CALDERAS ACUOTUBULARES Pueden ser puestas en marcha rápidamente Trabajan a altas presiones Tienen una mayor eficiencia que las calderas pirotubulares DESVENTAJAS Gran costo Mayor peso que las calderas pirotubulares Deben ser alimentadas con agua de gran pureza FALLAS EN LAS CALDERAS En las calderas es muy importante la detección de fallas, porque eso permite evitar y prevenir accidentes por causa de éstas. El análisis de fallas permite detectar a tiempo problemas en las calderas, tales como: defectos de diseño, fabricación o ensamble de piezas; errores en los procedimientos establecidos para el mantenimiento y servicio de los equipos; malas rutinas de mantenimiento o abusos y descuidos durante la operación; por último ayuda a la selección y establecimiento de métodos no destructivos como procedimientos de inspección de las diferentes partes de la caldera. CAUSAS DE LAS FALLAS EN LAS CALDERAS -781050311785 DANOS MAS FRECUENTES -400050197484 SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE VAPOR 19050172085 Un sistema de distribución de vapor es solamente un diseño parcial o total de la distribución de energía en la planta la cual para nosotros sería el vapor. Cabe mencionar que es de lo más importante para la empresa. Sistema Perfecto de Distribución Un sistema perfecto de distribución de Vapor, requiere un aislamiento perfecto, trampas perfectas, así como un retorno de condensado perfecto, sin necesidad de mantenimientos. Velocidades Razonables de Diseño para Fluidos en Tuberías s -182880424815Sistema de distribución Características de las tuberías para vapor La elección de una tubería es una actividad muy compleja que depende de los materiales de construcción, espesor de la pared del tubo, cargas y tipo de instalación. El diseño de una tubería se basa en ciertas normas de diseños estandarizadas, investigadores, ingenieros de proyectos e ingenieros de campo en áreas de aplicación específicas. Las discrepancias de estas normas se relacionan con las condiciones de diseño, el cálculo de los esfuerzos y los factores admisibles. Es importante destacar también, los principios fundamentales del mantenimiento de tuberías, punto más importante a tener en cuenta en cualquier proceso industrial. Aislamiento térmico 10764722020816La utilización de estos recubrimientos en tuberías de vapor disminuye el consumo de energía, reduciendo las pérdidas de calor a través de las paredes. Pueden considerarse valores de temperatura de pared por encima de 80 ºC con potencial de ahorro de energía para ser evaluado. Adicionalmente los aislamientos térmicos impiden el contacto de operarios con tuberías o equipos que se encuentran a altas temperaturas. La Tubería está sujeta a Corrosión Los gases no condensables se mezclan con el vapor a través de los venteos y se mezclan con la condensación del condensado. Si el condensado más tarde se calientan para vaporizar las trampas de pérdidas, los gases se liberan y causan que la tubería de condensado se deterioren mucho más rápidamente de lo previsible. (CO2 + H2O -> H2CO3) 27241553975 Golpe de Ariete en tuberías El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y a la dilatación de la tubería. ¿Dónde ocurren los Golpes de Ariete? Los golpes de ariete ocurren principalmente en las líneas de agua fría, de agua caliente, de vapor, retorno de condensado, etc. A si se ve una tubería afectada por un golpe de ariete SISTEMAS DE RECUPERACION DE CONCENSADOS Sistema abierto El sistema abierto posee un sistema de tuberías de conducción las que llevan el condensado desde las trampas de vapor hacia el tanque Flash y/o desagüe; el tanque descarga el vapor flash a la atmósfera, existiendo una pérdida de energía por este motivo, se emplea en sistemas en que el condensado es frío (160 - 180 ºF). Sistema Cerrado Se diferencia del anterior en que posee un tanque Flash cerrado, de esta manera no existe pérdida de energía por venteo. Este sistema es mucho más eficiente que el abierto y es empleado en aquellos equipos que posean un flujo de condensado de gran presión (alta temperatura 212ºF o mas). En estos sistemas se obtiene vapor Flash de expansión que puede ser utilizado en sistemas que empleen vapor de baja presión. Equipos de recuperación de condensados La recuperación de condensado permite aprovechar todas las valiosas kJ en el sistema de vapor. Según sea la presión, el condensado que sale de un purgador contiene aproximadamente el 20% de la energía de calor transferida a la caldera en forma de calor sensible. CARACTERISTICAS DE LAS TUBERIAS PARA CONDENSADOS Prescripciones generales para tuberías de Vapor, Agua Sobrecalentada, y Agua Caliente. La instalación de tuberías de vapor, agua sobrecalentada y agua caliente se realizará de acuerdo con las siguientes prescripciones: Materiales. Se utilizará tubería de acero u otro material adecuado, según normas UNE u otra norma internacionalmente reconocida, y cuyas características de presión y temperatura de servicio sean como mínimo las de diseño. Para el cálculo de las redes de tuberías se tomará como temperatura de diseño la máxima del fluido a transportar y como presión la máxima total en la instalación, que será: Caso vapor: Igual a la presión de tarado de las válvulas de seguridad instaladas en la caldera, o en el equipo reductor de presión si existiese. Caso agua sobrecalentada: Igual a la presión de tarado de las válvulas de seguridad de la caldera más la presión dinámica producida por la bomba de circulación. Caso agua caliente: Igual a la presión estática más la presión dinámica producida por la bomba de circulación. En los lugares que pudieran existir vibraciones, esfuerzos mecánicos o sea necesarios para el mantenimiento del aparato, podrán utilizarse tuberías flexibles con protección metálica, previa certificación de sus características. Las válvulas y accesorios de la instalación serán de materiales adecuados a la temperatura y presión de diseño, características que deben ser garantizadas por el fabricante o proveedor. Las juntas utilizadas deberán ser de materiales resistentes a la acción del agua y vapor, así como resistir la temperatura de servicio sin modificación alguna. Diámetro de la tubería. La tubería tendrá un diámetro tal que las velocidades máximas de circulación serán las siguientes: Vapor saturado: 50 m/seg. Vapor recalentado y sobrecalentado: 60 m/seg. Agua sobrecalentada y caliente: 5 m/seg. Uniones. Las uniones podrán realizarse por soldadura, embridadas o roscadas. Las soldaduras de uniones de tuberías con presiones de diseño mayores que 13 kg./cm² deberán ser realizadas por soldadores con certificado de calificación. Las uniones embridadas serán realizadas con bridas, según normas UNE u otra norma internacionalmente reconocida, y cuyas características de presión y temperatura de servicio sean como mínimo las de diseño. Ensayos y pruebas.-El nivel y tipo de ensayos no destructivos (END) a realizar en las instalaciones incluidas en esta Instrucción, así como las condiciones de aceptación, serán los prescritos por el código o normas de diseño inspeccionarán visualmente. Como condiciones de aceptación se emplearán las de un código de diseño adecuado y reconocido internacionalmente. Para tuberías de vapor y agua sobrecalentada situadas en zonas peligrosas, por su atmósfera, locales de pública concurrencia, vibraciones, etc., se prohíben las uniones roscadas, y deberán realizarse ensayos no destructivos del 100 por 100 de las uniones soldadas. Una vez realizada la prueba de resistencia a presión, según el artículo 3.º, 3, se realizará una prueba de estanqueidad en las condiciones de servicio. Puesta en servicio.-Para las instalaciones de agua sobrecalentada y caliente debe comprobarse el perfecto llenado de las mismas, por lo que se proveerán los adecuados puntos de salida del aire contenido. Instalación: La instalación de tuberías y accesorios para vapor, agua sobrecalentada y caliente, estará de acuerdo con la norma UNE u otra norma internacionalmente reconocida. Las tuberías podrán ser aéreas y subterráneas, pero en todos los casos deberán ser accesibles, por lo que las subterráneas serán colocadas en canales cubiertos, según artículo 4.º, 1, o en túneles de servicios. Con el fin de eliminar al mínimo las pérdidas caloríficas, todas las tuberías deberán estar convenientemente aisladas, según Decreto 1490/1975. Para evitar que los esfuerzos de dilatación graviten sobre otros aparatos, tales como calderas, bombas o aparatos consumidores, deberán preverse los correspondientes puntos fijos en las tuberías con el fin de descargar totalmente de solicitaciones a aquéllos. En todos los casos los equipos de bombeo de agua sobrecalentada, equipos consumidores, válvulas automáticas de regulación u otros análogos, deberán ser seccionables de la instalación con el fin de facilitar las operaciones de mantenimiento y reparación. Todos los equipos de bombeo de agua sobrecalentada y caliente dispondrán en su lado de impulsión de un manómetro. La recuperación de condensados en los que exista la posibilidad de contaminación por aceite o grasas requerirá la justificación ante la Delegación Provincial del Ministerio de Industria y Energía correspondiente de los dispositivos y tratamientos empleados para eliminar dicha contaminación y, en caso contrario, serán evacuados. Las instalaciones reductoras de presión en los circuitos de vapor dispondrán de: Manómetro con tubo sifón y grifo de tres direcciones según artículo 11 de la Instrucción MIE-AP1, «Calderas», situadas antes y después de la válvula reductora. Una válvula de seguridad después de la válvula reductora, capaz de evacuar el caudal máximo de vapor que permite la conducción sobre la que se encuentra y tarado a la presión reducida máxima de servicio más un 10 por 100 como máximo. Si dos o más calderas de vapor están conectadas a un colector común, éste estará provisto del correspondiente sistema de purga de condensados y aquéllos de una válvula de retención que impida el paso del vapor de una a otra caldera. Todo sistema de purga de condensados conectado a tubería de retorno común estará provisto de una válvula de seccionamiento. Los colectores de vapor y agua sobrecalentada en los que el producto de P (en kg./cm²) por V (en metros cúbicos) sea mayor que 5, serán sometidos a las prescripciones generales del Reglamento de Aparatos a Presión. En las instalaciones de vapor se evitarán las bolsas, pero en caso de existir, deberán instalarse los correspondientes sistemas de purgas en el punto más bajo de las mismas. Instalación de tuberías auxiliares para las calderas de vapor, agua sobrecalentada y agua caliente. La tubería de llegada de agua al depósito de alimentación tendrá una sección tal que asegure la llegada del caudal necesario para el consumo de la caldera en condiciones máximas de servicio, así como para los servicios auxiliares de la propia caldera y de la sala de calderas. La tubería de alimentación de agua tanto a calderas como a depósitos, tendrá como mínimo 15 mm. de diámetro interior, excepto para instalaciones de calderas con un PV menor o igual a 5, cuyo diámetro podrá ser menor, con un mínimo de 8 milímetros, siempre que su longitud no sea superior a un metro. Las tuberías de vaciado de las calderas tendrán como mínimo 25 mm. de diámetro, excepto para calderas con un PV menor o igual a cinco, cuyo diámetro podrá ser menor, con un mínimo de 10 mm., siempre que su longitud no sea superior a un metro. Todos los accesorios instalados en la tubería de llegada de agua proveniente de una red pública serán de presión nominal PN 16, no admitiéndose en ningún caso válvulas cuya pérdida de presión sea superior a una longitud de tubería de su mismo diámetro y paredes lisas igual a 600 veces dicho diámetro. La alimentación de agua a calderas mediante bombas se hará a través de un depósito, quedando totalmente prohibida la conexión de cualquier tipo de bomba a la red pública. Aunque el depósito de alimentación o expansión sea de tipo abierto, estará tapado y comunicado con la atmósfera con una conexión suficiente para que en ningún caso pueda producirse presión alguna en el mismo. En el caso de depósito de tipo abierto con recuperación de condensados, esta conexión se producirá al exterior. En el caso de depósito de tipo cerrado, dispondrá de un sistema rompedor de vacío. Todo depósito de alimentación dispondrá de un rebosadero cuya comunicación al albañal debe poder comprobarse mediante un dispositivo apropiado que permita su inspección y constatar el paso del agua. Los depósitos de alimentación de agua y de expansión en circuito de agua sobrecalentada y caliente dispondrán de las correspondientes válvulas de drenaje. No se permite el vaciado directo al alcantarillado de las descargas de agua de las calderas; purgas de barros, escapes de vapor y purgas de condensados, debiendo existir un dispositivo intermedio con el fin de evitar vacíos y sobrepresiones en estas redes. De existir un depósito intermedio de evacuación dispondrá de: Tubo de ventilación de suficiente tamaño para evitar la formación de sobrepresión alguna, conectada a la atmósfera y libre de válvulas de seccionamiento. Capacidad suficiente para el total de agua descargada en purgas por todas las conexiones al mismo, en un máximo de cuatro horas. Las tapas o puertas de inspección con juntas que eviten los escapes de vapor. En la instalación de sistemas de tratamiento de agua de alimentación a calderas deberá instalarse a la entrada del mismo una válvula de retención si se conecta directamente a una red pública. TIPOS DE TRAMPAS PARA VAPOR. El vapor es generado en una caldera y es transportado a través de la tubería hasta los equipos de vapor. Para algunos procesos industriales. Dicho calor es transportado desde una caldera El calor es requerido para calentamiento y también a un punto para su uso mediante medios como agua, aceite o vapor empleando los principios de transferencia de calor ; este último medio es en realidad el medio más versátilmente utilizado y por esta razón se hará hincapié en el siguiente documento. Ilustración 1 generación de Vapor Estas tuberías deben estar correctamente aisladas o con recubrimiento con el fin de prever la pérdida de calor, no obstante parte de calor es radiado al medio ambiente. En este transporte el vapor cede calor a las paredes de la tubería y empieza a condensar en agua (agua caliente) y a depositarse en el fondo de la misma. Si este condensado se le permite mantenerse en la tubería el ocasionará tanto perdida de calor como bloqueo con sus correspondientes consecuencias. Similarmente cuando el vapor ingresa en los equipos, el calor es transferido a través de las paredes al fluido o producto empezando su calentamiento. Como el vapor cede su calor este condensa, el condensado así formado comienza a acumularse en el espacio destinado para el vapor en el equipo. Una vez más, por lo tanto, el simple uso de las trampas para vapor deberá drenar el condesado sin permitir la fuga del vapor. Las trampas para vapor, son empleadas para funciones que no son tan aparentes. Cuando el sistema de vapor se interrumpe o apaga, aire ingresa en las tuberías para ocupar el espacio del vapor en compañía con el condensado generado. Las trampas para vapor deben por tanto desalojar ese aire en el momento de arranque de estos sistemas. En resumen, las tres importantes funciones de las trampas para vapor son: 1. Descargar condensado. 2. No permitir escape de vapor. 3. Ser capaces de desalojar aire y gases. CLASIFICACION DE LAS TRAMPAS PARA VAPOR. Existen varios tipos de trampas para vapor, no todas ellas son capaces de cumplir correctamente las funciones antes mencionadas. Dichas trampas se pueden clasificar en tres principales categorías: 1. Mecánicas. 2. Termostáticas. 3. Termodinámicas. Las trampas mecánicas. Trabajan con el principio de diferencia entre la densidad del vapor y la del condensado. Por ejemplo, un flotador que haciende a medida que el nivel del condensado se incrementa, abriendo una válvula, pero que en presencia del vapor la mantiene cerrada. Las trampas mecánicas no pueden permitir el venteo de aire o de gases no condensables, sin embargo puede incorporarse un elemento térmico en algunas versiones. Estos elementos son versiones miniaturas de las trampas termostáticas. Ilustración 2 Trampa mecánica convencional Las trampas termostáticas. Operan por la percepción de la temperatura del condensado. Cuando la temperatura cae a un específico valor por debajo de la temperatura del vapor, la trampa termostática abrirá para liberar el condensado. Ilustración 3 Trampas termostáticas convencionales tipo Fuelle La trampa termodinámica. Opera con la diferencia entre el flujo del vapor sobre una superficie, comparada con el flujo del condesado sobre la misma superficie. El vapor o el gas fluyendo sobre la superficie crean un área de baja presión. Este fenómeno es empleado para mover la válvula hacia el asiento y así cerrar su paso Ilustración 4 Trampa de Disco convencional 520-4119690 TRAMPAS PARA VAPOR DE FLOTADOR – FLOTADOR LIBRE DOS TIPOS BÁSICOS. Existen dos tipos básicos de trampas para vapor termostáticas empleados en procesos industriales: Flotador con palanca. Flotador libre. PRINCIPIO DE OPERACIÓN – FLOTADOR DE PALANCA. La válvula principal controladora del flujo de condensado es conectada mediante una palanca al flotador, el cual ascenderá o descenderá en el condensado presente de la trampa para vapor. Cuando la trampa es conectada al equipo de vapor y el vapor empieza a fluir, el aire es empujado a la parte superior de la trampa. El flotador está en su posición más baja manteniendo la válvula cerrada. Sin embargo, el elemento termostático esta frio permitiendo pasar a través del orificio el aire. Luego el condensado frio sigue al aire en el cuerpo de la trampa. Como el condensado se incrementa elevando al mismo tiempo el flotador y por consiguiente abriendo la válvula para así desalojar el mismo. Ilustración 5 Funcionamiento Trampa para vapor mecánica de flotador con palanca FLOTADOR LIBRE CON ELEMENTO TERMOSTATICO. Este tipo de trampa es similar a la de flotador con palanca, sin embargo a diferencia de ella no existe nada que sujete el flotador y por tanto la única parte en movimiento es el flotador. Este flotador no es cualquier tipo de flotador, ya que él ha sido manufacturado con una moderna técnica y su material es 316L acero inoxidable. El asiento del flotador (orificio) esta tratado térmicamente incrementando así su dureza y adicionalmente está elaborado en acero inoxidable. Ilustración 6 Flotador Libre de TLV Cuando el sistema de vapor empieza a funcionar el aire es introducido en la trampa, la cual gracias al elemento termostático o venteo de aire permite expulsarlo libremente a la atmósfera. Luego llega el condensado frío ocasionando que el flotador se suspenda logrando desalojarlo igualmente. Ventajas y Beneficios del uso de trampas para vapor tipo flotador libre de TLV VENTAJAS BENEFICIOS Una sola parte en movimiento Mantenimiento simple a bajo costo con un mínimo requerimiento de repuestos. Construcción robusta con una cubierta de fácil remoción No es necesario remover la trampa de la línea para realizar su mantenimiento. Flotador de Precisión en acero inoxidable Rotación del flotador para proveer infinitos puntos de contacto sobre la superficie de cierre generando una larga vida del elemento. Fácil acceso al orificio de la válvula El orifico puede ser inspeccionado sin remover la trampa para vapor de la línea. Si es necesario el reemplazo su remoción será sencilla. Giro del flotador sobre el orificio de la válvula La trampa se ajusta automáticamente a los cambios en el flujo de condensado descargado desde el equipo de vapor tan pronto es generado. Simple flotador / orifico Válvula de acomodo. La trampa trabajara bien en condiciones de contrapresión. Ubicación del orificio de la válvula debajo del nivel de agua. Previene la fuga del vapor. Trampa con elemento termostático para venteo incorporada. Permite un rápido venteo en el arranque para líneas que no tienen elementos de venteo. Filtro incorporado. Previene el daño causado por elementos extraños. Steam lock release Optional Ideal para procesos que involucren bloqueo de la trampa para vapor por el mismo vapor. Modelos con tres puntos de apoyo Ideal para flujos muy bajos o en condiciones de vapor sobrecalentado. TRAMPAS PARA VAPOR DE BALDE INVERTIDO. PRINCIPIO DE OPERACIÓN. Todos los tipos de trampas de balde invertido trabajan sobre el mismo principio. Este es, un pequeño cilindro invertido, el cual es sujeto a uno de sus extremos, llegando a flotar cuando el condensado interno es desplazado por el vapor. 80334128360 Ilustración 7 Trampa para vapor tipo Balde Invertido Dentro de la trampa, el cilindro o balde invertido es unido a una palanca sobre la cual existe el sello de la válvula. Cuando el equipo empieza a funcionar, el aire presente es llevado a través de la línea y ubicado en la parte superior de la trampa; en este instante el balde se encuentra abajo y la válvula permanece abierta, luego aparece el vapor en la línea desplazando el condensado hacia la trampa generando que el balde empiece a ascender en la medida que dicho vapor se ubique en el interior del cilindro y causando que la válvula cierre. Este balde flota gracias al vapor que como ya se mencionó se encuentra en su interior y además debido al sello que se genera en la parte inferior del mismo por la presencia del condensado. CAPACIDAD DE VENTEO DE LAS TRAMPAS PARA VAPOR TIPO BALDE INVERTIDO. Este tipo de trampas presenta una deficiente capacidad de venteo de aire o gases no condensables. Debido a que la presión en la línea es la misma de la presión de acción en el cuerpo de la trampa; la única forma de desalojar el aire a través del orificio del balde , es mediante la presión ejercida debido a la diferencia de nivel o columna de agua generada en dicho cilindro. Esta presión es muy baja por lo cual la respuesta de desalojo del aire es muy lenta. Ilustración 8 Trampa de Balde Invertido. Venteo TRAMPAS PARA VAPOR TIPO PRESION BALANCEADA. PRINCIPIO DE OPERACIÓN. Existe en el mercado una infinidad de diseños de trampas para vapor balanceado, sin embargo todas funcionan bajo el mismo principio. El principal elemento es construido de un fuelle soldado a un plato el cual contiene el sello de la válvula. Durante la construcción del fuelle, una bomba de vació extrae el aire del elemento y luego una pequeño volumen de alcohol es introducido dentro del espacio para ser soldado inmediatamente. Esta mezcla ha de ser cuidadosamente seleccionada para ebullir a una temperatura inferior al punto de ebullición del agua; usualmente 10 C. Por lo tanto, cuando el elemento es calentado el fluido empieza a ebullir y luego a generar vapor logrando de esta manera que su volumen se incremente y por ende se expanda. La relación entre la presión de vapor y el punto de ebullición del agua y de la mezcla se enseña a continuación: Ilustración 9 Trampa para vapor tipo Presión Balanceada. ELEMENTO X. Un moderno tipo de construcción de elemento presión balanceada es el diseñado por la compañía TLV, el cual se puede apreciar a Continuación: Ilustración 10 Elemento X . TLV Este elemento está construido totalmente en acero inoxidable y la válvula está compuesta de varios diafragmas que proveen una extremada duración y flexibilidad. El líquido se encuentra dentro del sándwich de diafragmas los cuales están soldados entre sí para dar una fuerte construcción. De igual forma el asiento de la válvula previene la deformación del diafragma ocurrida por temperaturas altas que ocasionan una sobre expansión y el golpe de arriate. En ciertos tipos de procesos como por ejemplo líneas de transporte de grasa, donde el calor del producto es vital para mantener el fluido del mismo, es importante perder energía a bloquear el sistema con el condensado generado. Es allí cuando el elemento x ofrece una falla abierta garantizada a diferencia de otros elementos en donde la falla es incierta. TRAMPAS PARA VAPOR TIPO BIMETALICAS. Este tipo de trampas contienen elementos bimetálicos, los cuales como su nombre lo indican constan de dos elementos con diferente coeficiente de expansión. De esta manera cuando se incrementa la temperatura uno de ellos se expenderá más que el otro ocasionando una deflexión así: Ilustración 11 Elementos Bimetálicos.

Vapor de agua

by Gresiq on Mar 20, 2011

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