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72.07 - Industrias III
Captulo 9. Generacin yvapor
distribucin de
Jefe de ctedra: Ing. Hctor Garbi
Jefes de Trabajos Prcticos:Ing. Alfredo SabelliIng. Francisco Medus
Audantes:Ing. Marcelo !i"Ing. Sebastin Galbusera
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#
NDICE
1.- Vapor. Generalidades................................................................................................................. 5
1.1.- Ciclos trmicos..................................................................................................................... 5
1.1.1.- Ciclo de Carnot............................................................................................................ 5
1.1.2.- Ciclo de Rankine.......................................................................................................... 6
1.1..- Ciclo de Rankine con Vapor !o"recalentado..................................................... #
1.2.- Vapor. Concepto.................................................................................................................. $
1..- Calidad del %apor................................................................................................................ $
1..1.- Vapor !eco & Vapor '(medo.................................................................................. $
1..2.- Vapor !o"recalentado............................................................................................... )
2.- Generadores de %apor............................................................................................................ 1*2.1.- Generaci+n del %apor...................................................................................................... 1*
2.2.- Condensaci+n del %apor................................................................................................. 1,
2..- !pericie de caleacci+n............................................................................................... 16
2.,.- /arreras para la transerencia de calor.................................................................... 1#
.- Dise0o de instalaciones.......................................................................................................... 1$
.1.- Eiciencia de los sistemas de %apor........................................................................... 1$
.2.- edici+n del cadal de %apor....................................................................................... 21..- Eliminaci+n de as de %apor..................................................................................... 21
..1.- Detecci+n de as en las trampas.................................................................... 22
..2.- Deri%aciones en trampas de %apor.................................................................... 2,
.,- 3so del re%apori4ado........................................................................................................ 26
,.- Eipamiento 7iliar & de !eridad.............................................................................. 2
,.1.- Redcci+n de presi+n...................................................................................................... 2
,.1.2.- V8l%las de acci+n directa..................................................................................... 2
,.1..- V8l%las con piloto................................................................................................... ,
,.2.- !elecci+n e instalaci+n.................................................................................................... 5
,..- 9rampas de %apor............................................................................................................ #
,..1.- Grpo ec8nico........................................................................................................ $
,..2.- Grpo 9ermost8tico................................................................................................. ,6
,...- Grpo 9ermodin8mico............................................................................................ 5#
,..,.- :tros 9ipos................................................................................................................. 62
,..5.- Resmen. ;rincipales caracter
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5.- Calderas....................................................................................................................................... #1
5.1.- Generalidades....................................................................................................................#1
5.2.- 9ipos de caldera................................................................................................................#
5.2.1.- Calderas 'mot"lares....................................................................................... #
5.2.2.- Calderas cot"lares......................................................................................... #5
5..- ;rodcci+n= consmo= rendimiento & "alance trmico........................................#6
5.,.- Comparaci+n & selecci+n de calderas........................................................................##
5.,.1.- Cadro comparati%o................................................................................................ #)
5.,.2.- Costos operati%os..................................................................................................... #)
6.- Com"sti"les............................................................................................................................. $*
6.1.- Generalidades....................................................................................................................$*
6.2.- 9ipos..................................................................................................................................... $16.2.1.- Car"+n......................................................................................................................... $1
6.2.2.- ;etr+leo........................................................................................................................ $2
6.2..- Gas................................................................................................................................ $
6.2.,.- >e0a. Re4aos %eetales? "aa4o= cascarillas= aserr
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).2.5.- 9rampas de %apor.................................................................................................. 1*#
).2.5.- Ele%aci+n del condensado................................................................................... 111
)..- Golpes de ariete............................................................................................................. 11
1*.- 9erminolo
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1.- Vapor. Generalidades
1.1.- Ciclos trmicos
1.1.1.- Ciclo de Carnot
Es el ciclo m8s sencillo e se pede idear para o"tener el m87imo
rendimiento trmico= operando entre dos entes mediante dos isotrmicas &
dos adia"8ticas re%ersi"les.
;ara poder reali4ar este ciclo se necesitar8?
- Caldera - %apori4aci+n a presi+n & temperatra constante Atransormaci+n de
l
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1.1.2.- Ciclo de Rankine
Es n ciclo e tendr8 me@or relaci+n de tra"a@o e el de Carnot= pesto
e en el se "om"ea aa l
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1.1..- Ciclo de Rankine con Vapor !o"recalentado
;ara lorar e el %apor e circla por la tr"ina no contena medad
e7cesi%a= se recrre a so"re calentar el %apor antes de s entrada a la tr"ina.
l %apor satrado e sale de la caldera se lo so"recalienta a presi+n constante
asta el estado . El proceso en la tr"ina es aora -,= en ran parte en la
rei+n de %apor so"recalentado= o"tenindose al inal de la e7pansi+n Aestado
,B= n t
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1.2.- Vapor. Concepto
Como otras s"stancias= el aa pede estar en estado s+lido= llamado
ielo= en estado l
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Veremos m8s adelante como se consie= tili4ando separadores & trampas
para %apor. >a calidad del %apor se descri"e mediante s racci+n seca= e
es la proporci+n de %apor completamente seco presente en el %apor
considerado. El %apor se llama (medo si contiene otas de aa en
sspensi+n e no transportan entalp
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$%
En estos casos el %apor se llama so"recalentado entendiendo como tal al
%apor e se encentra a calier temperatra por encima de la del %apor
satrado a la presi+n correspondiente. El %apor satrado condensa r8pidamente
so"re calier spericie e est a menor temperatra= pesto e le
comnica entalp
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tanto= amentar la temperatra de 1 F. de aa de *KC a 1**KC Apnto de
e"llici+n a la presi+n atmosricaB reerir8 na entalp
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>os e@emplos citados para ilstrar los pntos "8sicos sponen presi+n
atmosrica. Consideremos aora la caldera como n recipiente cerrado. l
enerarse %apor eda comprimido & e@erce na presi+n en todo lo e le
rodea= inclida la spericie del aa.
l amentar la presi+n de esta spericie del aa= amenta la temperatra del
aa satrada pesto e las molclas necesitan m8s enera ira mestra la entalpa entalpa entalp
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El r8ico de la i. 5 mestra el cam"io de estado de aa a %apor & el eecto
de a0adir entalp
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2.2.- Condensacin del vapor
9an pronto como el %apor de@a la caldera= empie4a a ceder parte de sentalp
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medida e el %apor condensa se %a ormando aa caliente e cae a la
parte "a@a del serpent
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El coeiciente de transerencia de calor entre el aa & el serpent
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2.4.- Barreras para la transferencia de calor
>a iras 6 & # mestran el %apor & el condensado en contacto con la
spericie de caleacci+n del serpent
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de co"re de 12* mm. Estos %alores dan idea de la importancia e se de"e
prestar al sministro de %apor tan seco como sea posi"le & a aranti4ar la r8pida
eliminaci+n del condensado tan pronto como se orma.
>a pelas calderas & los eipos asociados de"en ser dise0ados para e s
operaci+n sea eica4 por lo e s dimensionamiento de"e ser correcto. 3na
caldera e tena e atender picos de demanda por encima del %alor m87imo
en marca contina= or4osamente lo ar8 con menor eiciencia. >a presi+n
tendr8 tendencia a "a@ar & se prodcir8n arrastres. En resmen= la caldera no
podr8 sministrar %apor de calidad a la presi+n adecada & en el momento
preciso.
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!i na caldera de"e tra"a@ar a n porcenta@e pee0o de s cara nominal= las
prdidas por radiaci+n se con%ierten en siniicati%as & por tanto= tam"in se
prodce na disminci+n de la eiciencia. ;or spesto= no es 8cil allar la
sitaci+n +ptima en n eipo en el e normalmente se prodcen %ariaciones
en la demanda de %apor.
Dos calderas o m8s dan ma&or le7i"ilidad. ;ero la caldera es solamente na
parte de la instalaci+n. Es tanto o m8s importante disponer de nos emadores
& eipo asociado e respondan al consmo de %apor manteniendo la relaci+n
correcta com"sti"leJaire. Es n tema m& amplio en el e se de"e consltar a
los pro%eedores de calderas= emadores & eipo asociado siempre e sea
necesario.
>as prdidas ma&ores en calier caldera %ienen pro%ocadas por los ases
calientes e se descaran a la cimenea. !i la com"sti+n es "ena= el e7ceso
de aire ser8 pee0o & los ases de escape contendr8n n porcenta@e de C:2
ele%ado mientras e el de :2 ser8 "a@o. l mismo tiempo= si la caldera est8
tra"a@ando en s ni%el de cara eica4 & las spericies de caleacci+n est8n
limpias= se transmitir8 n alto porcenta@e de calor & la temperatra de los ases
de escape ser8 "a@a.
!i la com"sti+n es po"re= con mco e7ceso de aire= la ma&or cantidad de
ases de escape se lle%ar8 na cantidad importante de calor a la cimenea.
Estos ases contendr8n n porcenta@e de C:2 m8s "a@o mientras el de :2 ser8
ma&or. ;or otra parte= si se est8 prodciendo por encima de los %alores
nominales o las spericies de caleacci+n est8n scias= no se podr8 transmitir
todo el calor necesario & la temperatra de los ases de escape amentar8.
>a manera a"ital de medir la eiciencia de na caldera consiste en medir los
porcenta@es de C:2 & :2 en los ases de escape @nto con s temperatra &
recrrir a ta"las adecadas. >as mediciones de"en eectarse correcta &
recentemente a distintas caras de la caldera. Cando se trata de nidades
randes se @stiica la medida contina de los par8metros indicados.
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#%
>a inalidad de la caldera es sministrar %apor de "ena calidad a la presi+n
correcta. De poco ser%ir
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acepta"les. 8s adelante se comentar8 la me@or manera de recperar el
condensado para de%ol%erlo al tane de alimentaci+n de caldera.
3.2.- "edicin del caudal de vapor
3no de los ma&ores pro"lemas e sren cando se intentan controlar
los consmos enerticos= es e no se dispone de mediciones adecadas. !i se
ieren eectar aorros= a& e empe4ar por medir. !i "ien el consmo de
com"sti"le es 8cil de controlar no se pede decir lo mismo en relaci+n con el
%apor= si se san mtodos cl8sicos. n con mtodos adecados= pesto e el
%olmen depende de la presi+n= las mediciones se de"en eectar a na presi+n
apropiada & constante. ;or esta ra4+n es con%eniente colocar el medidordesps de na %8l%la redctora de presi+n de calidad e mantena esta
constante.
>as mediciones tomadas de"en ser correidas en nci+n de la presi+n. Esta
correcci+n se pede reali4ar atom8tica & constantemente tili4ando los medios
id+neos. >a medici+n del %apor es m& (til= no s+lo en la sala de calderas sino
en otros pntos de la instalaci+n= pesto e pede inormar d+nde se consme
realmente.
>os medidores con%encionales del tipo placa oriicio de"en ser %eriicados de %e4
en cando para correir los errores pro%ocados por posi"les erosiones en el
oriicio de medida. >a medici+n del cadal de %apor es la (nica manera de
%eriicar la idoneidad de las decisiones de aorro de enera eliminaci+n de las as %isi"les es 8cil & necesaria. 9am"in de"en
eliminarse las as in%isi"les de las trampas e pierden %apor= ane se
trata de na tarea alo m8s complicada.
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..1.- Detecci+n de as en las trampas
>a nci+n "8sica de na trampa es descarar condensado impidiendo la
salida de %apor %i%o. !i la descara se eect(a al aire li"re= en n lar accesi"le
se pede %eriicar m& 8cilmente si la trampa nciona correctamente.
!in em"aro= inclso en estas condiciones= na trampa de descara
intermitente= como la termodin8mica= presentar8 n aspecto totalmente
dierente al de na trampa de descara contina como la de lotador. El
desprendimiento de n"es de %apor las conndir8 al o"ser%ador ine7perto. El
pro"lema se torna mas comple@o cando la trampa est8 conectada a na la primera indicaci+n e se pede tener de e a& trampas e presentan
as es el escape de cantidades m& importantes de %apor e salen por los
%enteos de los tanes de condensado o del de alimentaci+n de caldera. De esta
manera= se detecta el pro"lema pero no c8les son las trampas e allan. 3n
mtodo tili4ado desde ace mcos a0os para detectar as en las trampas
consiste en instalar n %isor a la salida de las mismas.
Con n %isor de este tipo se pede %eriicar si la trampa descara condensado o
no e inclso discernir si de@a pasar %apor %i%o. !in em"aro= no se pede tener
la certe4a total de esta (ltima o"ser%aci+n. No o"stante ello= el mismo act(a
como %8l%la de retenci+n= en eecto= na apertra & cierre relares de la "ola
indican n ncionamiento satisactorio de la trampa.
El cristal es menos sscepti"le de ensciarse mediante dep+sitos= e mcas
%eces con%ierten en inser%i"les a los %isores tradicionales. Desps de na
trampa de descara intermitente se de"e instalar el %isor a 1 mt como m
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importantes de deinici+n de"ido a la pro7imidad entre las temperatras de
condensado & %apor %i%o a la salida de na trampa deectosa.
>as trampas del tipo termost8tico ser
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Cando la trampa tra"a@a normalmente= el condensado llea a la misma
desps de llenar la c8mara de detecci+n= pasando por la parte inerior del
delector. El pee0o a@ero practicado en el mismo sir%e para eili"rar
presiones a am"os lados.
3n sensor= instalado antes del delector= detecta la presencia de condensado. >a
se0al sministrada por este sensor se lle%a mediante n conector asta n
indicador donde= en este caso= se encender8 na l4 %erde= se0al de "en
ncionamiento. !i la trampa de@a pasar %apor %i%o= no se pede mantener el
eili"rio de presiones con s+lo el %apor e pasa a tra%s del a@ero del
delector con lo e el sensor eda en na 4ona donde no a& condensado tal
como se mestra en la ira $).
El contacto a"ierto se tradce en el encendido de na l4 ro@a en el indicador. >a
ma&or %enta@a de este sistema es e no depende de nin(n actor s"@eti%o.
!e peden mandar las se0ales de dierentes sensores a n pnto remoto de
%eriicaci+n= lo cal pede ser (til cando se trate de trampas de di
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dimensionar correctamente las trampas para e%itar la necesidad de instalar
deri%aciones. >as prdidas a tra%s de las mismas ara%an m8s los pro"lemas
de los picos de cara e siempre se prodcen en los procesos.
lna %e4 se instalan deri%aciones en las trampas e tienen el rieso de
"loearse por aire o por %apor. :tras %eces se ace en las trampas e no
peden descarar todo el condensado en los picos de cara. En calier caso
se pede encontrar na solci+n me@or instalando la trampa m8s adecada.
!poniendo e en al(n caso no "iese m8s remedio e instalar na
deri%aci+n de"e tenerse en centa e el di8metro de la misma no de"e ser el
de la t"er
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3.4- $so del revapori%ado
Cando n condensado caliente & a presi+n es descarado a na presi+n
m8s "a@a= s temperatra alcan4a m& r8pidamente la del pnto de e"llici+n.
El e7cedente de calor se tili4a como entalpa cantidad de re%apori4ado e se orma por cada kiloramo de condensado se
pede calclar como se a eco en n e@emplo anterior o se pede leer
directamente en na ta"la como la de la ira #. ;or e@emplo= si n kiloramo
de condensado a 1, "ar relati%os se descara a la atm+sera A* "ar relati%osB se
orman *=1) F. de re%apori4ado.
!i el condensado "iese estado a # "ar relati%os= s+lo se prodcira cantidad de re%apori4ado ser8 mco menor cando la trampa sea de n tipo
de las e retienen el condensado asta e se a enriado por de"a@o de la
temperatra de satraci+n.
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ntes de entrar en el c+mo recperar el re%apori4ado a& dos pntos pr8cticos
e de"en ser tenidos en centa? ;rimeramente= e n kiloramo de %apor
tiene n %olmen de 1=6# m a la presi+n atmosrica.
Esto siniica e si na trampa descara 1** kJ de condensado de # "ar
relati%os a la presi+n atmosrica la cantidad de re-%apori4ado e se prodcir8
ser8 de 1=5 kJ= con n %olmen de 22=6 m. Esto representa na cantidad
de %apor importante & pede condcir a sponer e pasa %apor %i%o a tra%s
de la trampa.
En sendo lar= si amenta la presi+n del re%apori4ado= amenta la presi+n a
la descara de la trampa. Este amento nnca de"e ser tal e peda
comprometer la descara correcta de condensado. El re%apori4ado se orma enel oriicio de descara de la trampa & en el espacio inmediatamente posterior
e es donde se prodce el descenso de presi+n.
partir de este pnto= el sistema de retorno de condensado de"e ser capa4 de
admitir tanto el condensado como el re%apori4ado. En mcas ocasiones se
presentan pro"lemas de presri4aciones de las t"er
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!i se desea recperar & apro%ecar el re%apori4ado= lo primero e se de"e
acer es separarlo del condensado. Esto se consie en el tane de
re%apori4aci+n. >a ira #, mestra na disposici+n adecada. El di8metro del
tane de"e pro%ocar n descenso importante de la %elocidad e permita al
condensado caer a la parte "a@a para ser drenado.
>a altra por encima del pnto de entrada a de ser siciente para e el %apor
e se e7trae sea seco sin los arrastres e recperaci+n del re%apori4ado= se
de"en cmplir na serie de reisitos?
1.El condensado de"e ser sministrado a na presi+n ra4ona"le. >as trampas
e lo drenan de"en admitir la contrapresi+n e se enera en el sistema.
2.El proceso consmidor del re%apori4ado de"e tra"a@ar correctamente a esta "a@a
presi+n. >a demanda es con%eniente e sea sperior a la cantidad de
re%apori4ado e se orma & am"as manitdes de"er
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!in em"aro= se enerar8 na presi+n en el tane de re%apori4ado e nnca
ser8 la atmosrica a no ser e la "ater
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&%
!e pede lorar cerrando esta la prodcci+n & la demanda se prodcen en paralelo & los picos de
demanda sren al mismo tiempo en todas las nidades. 'a& ocasiones en las
e se pede tili4ar el re%apori4ado sin necesidad de instalar nin(n tane=
como scede con la disposici+n de la ira #6.
En n tane de aa caliente se a instalado n sendo serpent
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4.- !&uipamiento 'u(iliar ) de Se#uridad.
4.1.- *educcin de presin
9odos los eipos e tra"a@an con %apor tienen na presi+n de
ncionamiento m87ima por ra4ones de seridad. !i esta presi+n es inerior a
la de prodcci+n del sistema= a& e instalar na %8l%la redctora adem8s de
las de seridad necesaria. !in em"aro= no es este el (nico caso en e se
de"e tili4ar na %8l%la redctora de presi+n.
>a ma&or parte de las calderas est8n dise0adas para prodcir %apor a presi+n
alta & no es con%eniente tra"a@ar a presiones menores por la disminci+n de
eiciencia & por los arrastres de aa e peden prodcirse. ;or esta ra4+n= espreeri"le enerar a presi+n ele%ada e instalar %8l%las redctoras de presi+n
antes de los eipos e reieren presiones m8s "a@as.
Esta disposici+n tiene la %enta@a de e se peden tili4ar t"er
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;ara e la %8l%la pase de la posici+n a"ierta a la cerrada= de"e a"er n
amento de presi+n en la parte inerior del diarama. Esto prodce na
%ariaci+n ine%ita"le en la presi+n de salida. Esta %ariaci+n ser8 ma&or cando la
%8l%la est cerrada= o casi cerrada & disminir8 a medida e amente el
cadal.
>a presi+n de salida actando en la cara inerior del diarama tiende a cerrar la
%8l%la este mismo eecto se prodce por la acci+n de la presi+n de entrada en
la parte inerior del o"trador.
Cando se cali"ra la %8l%la a la presi+n deseada el resorte de control de"e ser
capa4 de eili"rar tanto el eecto de la presi+n de entrada como el de la salida.Calier %ariaci+n en la presi+n de entrada alterar8 la er4a e prodce en el
o"trador & esto pro%ocar8 na %ariaci+n en la presi+n de salida.
Este tipo de %8l%la tiene dos incon%enientes? permite pee0as lctaciones
de la presi+n de salida & tiene na capacidad pee0a en relaci+n con s
tama0o. !in em"aro= es perectamente adecada para n con@nto de
aplicaciones sencillas donde la precisi+n no es esencial & en las e el l@o de
%apor es pee0o & sicientemente constante.
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,.1..- V8l%las con piloto
Cando se reiere n control de presi+n preciso o ma&or capacidad se
de"e sar na %8l%la redctora con piloto. 3na %8l%la de este tipo se mestra
en el esema de la ira #1. >a presi+n redcida act(a en la parte inerior deldiarama piloto C "ien a tra%s del t"o de control = cando se instala=
"ien directamente a tra%s de I compensando la presi+n e e@erce el melle
de a@ste / por la parte sperior. Cando la presi+n redcida dismin&e= act(a
la presi+n del melle= a"riendo la %8l%la piloto E & admitiendo %apor a tra%s
de D asta la parte inerior del diarama F.
>a presi+n de este %apor tiende a a"rir la %8l%la '= contra la acci+n del melleantaonista G= permitiendo e pase ma&or cantidad de %apor %i%o & se
%el%a a alcan4ar la presi+n adecada a la salida. !i la presi+n de salida
amenta e7cesi%amente actar8 en el sentido de cerrar la %8l%la piloto. El
lido retenido en la parte inerior del diarama principal= F ir8 acia la salida
de la %8l%la a tra%s de la t"er & el oriicio con lo e la %8l%la
principal= emp@ada por el melle G= tender8 a cerrar.
>a %8l%la piloto edar8 en na posici+n e permita compensar el l@o a
tra%s de & mantener la presi+n necesaria "a@o el diarama para e la
%8l%la principal permane4ca en la posici+n reerida en nci+n de la presi+n
de e se dispone a la entrada & la e se desea a la salida.
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Calier %ariaci+n de presi+n o de cara ser8 detectada inmediatamente por el
diarama piloto e actar8 para a@star la posici+n de la %8l%la principal. >a
presi+n redcida Mse i@a mediante el %olante e %aras %8l%las de este tipo orecen mcas %enta@as en relaci+n con
las de acci+n directa. !+lo es necesario e l&a na cantidad pee0a de
%apor a tra%s de la %8l%la piloto para presri4ar la c8mara inerior del
diarama principal & a"rir totalmente la %8l%la principal. ;or tanto= s+lo son
necesarios pee0os cam"ios de la presi+n de salida para pro%ocar cam"ios
importantes de cadal.
dem8s= la prdida de cara e pro%ocan estas %8l%las no es importante. 3n
amento de presi+n a la entrada= se tradce en na ma&or er4a de cierreso"re la %8l%la principal= ane esto se compensa con la acci+n de la presi+n
de entrada en la c8mara del diarama.
>o contrario scede en el spesto de n descenso de presi+n. !e trata= por
tanto= de na %8l%la e controla perectamente la presi+n de salida ane se
prod4can %ariaciones en la de entrada. En alnas %8l%las se sstit&e el
diarama principal por n pist+n.
;ede representar na %enta@a en %8l%las m& randes e reerir
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a"italmente demasiado cerca de s asiento= pede srir erosiones por el
paso constante de %apor a alta %elocidad. dem8s= en esta posici+n= calier
pee0o mo%imiento de esta %8l%la prodcir8 n cam"io de cadal
relati%amente importante.
Con n modelo m8s pee0o= correctamente dimensionado= se o"tendr
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4.3.- +rampas de vapor
3na %8l%la atom8tica de este tipo se conoce con el nom"re 9rampa
para %apor & s nci+n es descarar condensado sin permitir e escape el
%apor %i%o. 9odas las trampas se dise0an para esta nci+n= pero no todas lo
acen de la misma manera.
'a& in dice e la ma&ora lista siiente contiene n n(mero importante de prentas e de"en serconsideradas al eleir na trampa.
1.P!e de"e descarar el condensado tan pronto como se ormaQ
2.P>a l
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6. PEst8 la trampa instalada a la intemperieQ
#. P!e tili4a %apor so"recalentadoQ
$. P'a& cantidades importantes de aireQ
). P'a& posi"ilidades de "loeo por %aporQ
1*. PComprende la instalaci+n di%ersas nidades calentadas con %aporQ
,..1.- Grpo ec8nico
>as trampas de este tipo operan mec8nicamente por la dierencia de
densidad entre el %apor & el condensado. El mo%imiento de n lotador o de n
"alde act(a so"re la %8l%la de salida.
i.- Tipo de Flotador Libre
El e@emplo m8s simple de na trampa de lotador li"re es el de la ira
25. Cando el condensado entra a la trampa a tra%s de el ni%el de aa
amenta & el lotador / es le%antado de s pnto de reposo= C. Esto permite
al condensado pasar li"remente a tra%s del oriicio de la %8l%la D. !i el l@o
de condensado dismin&e= tam"in lo ace el ni%el de aa en la trampa & el
lotador empie4a a tapar la salida D.
Cando se a descarado todo el condensado= el lotador cierra completamente
el oriicio= e%itando calier prdida de %apor. >a acci+n del lotador permite
na descara contina en nci+n de la cantidad de condensado e llea a la
trampa.
Ventajas del Tipo de Flotador Libre
>a trampa para %apor de lotador li"re necesita poco mantenimiento pesto e son pocas las partes e peden da0arse.
Desventajas del Tipo de Flotador Libre
>a ira 25 mestra e la salida D est8 m8s a"a@o e la entrada .
Esto proporciona n sellado con aa e impide la salida de %apor. Este sello
tiene n eecto neati%o pesto e impide la salida de aire del sistema a tra%s
de la %8l%la principal. ;or esta ra4+n= se de"e instalar na %8l%la manal para
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la pra de aire= E. :tra des%enta@a es e pede ser dia palanca C ne el
lotador a la %8l%la de salida D= la cal a"re radalmente a medida e el
lotador s"e.
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'%
>a posici+n de la %8l%la %ara %8l%la est8 totalmente a"ierta cando la trampa est8 r
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%8l%la de salida directa de %a por en lar del elemento termost8tico
eliminador de aire. !e trata simplemente de na %8l%la de a@a e act(a
como "& pass de la %8l%la principal & permite la salida de %apor e podras trampas de lotador e incorporan el sistema de anti"loeo
mediante %8l%las de a@a son el (nico modelo tili4a"le cando este en+meno
sea sscepti"le de aparecer.
Desventajas del Tipo de Flotador y Palanca
El lotador se pede da0ar por olpes de ariete. Este tipo de trampas
pede ser da0ado por eladas & s cerpo de"e ser aislado si est8 a la
intemperie en lares con temperatras por de"a@o de cero. 3na des%enta@a
com(n a todos los tipos de trampas mec8nicas es e el tama0o del oriicio de
descara es nci+n de la er4a del lotador & de la presi+n del %apor= e se
opone.
>a er4a proporcionada por el lotador es constante= con lo cal si la presi+n del
%apor amenta= el tama0o permitido para el oriicio de descara dismin&e Ala
er4a acia arri"a del lotador es contrarrestada por la er4a acia a"a@o e
es ial al prodcto de la presi+n del %apor por la spericie del oriicio de
salidaB.
En la pr8ctica= las trampas mec8nicas tienen dierentes tama0os de asiento de%8l%las para cada ama de presiones. ;or e@emplo= n modelo t
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de lotador & palanca tiene dierentes asientos de %8l%la para presiones asta
,.5 "ar= asta 1* "ar= asta 1, "ar & as< scesi%amente.
iii.- Tipo de Balde Abierto (o Cubeta Abierta)
3n "alde a"ierto por s parte sperior pede sstitir a la "o&a para
actar so"re la %8l%la. Este "alde lotar8 en el condensado cando est %ac
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Ventajas del Tipo de Balde Abierto
>as trampas de "alde a"ierto en eneral son ro"stas & se peden tili4ar
para altas presiones & %apor so"recalentado. !oportan los olpes de ariete & los
condensados corrosi%os & tienen n mecanismo tan simple e es di
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Cando el %apor llea a la trampa= entra en el "alde & lo ace lotar= cerrando la
%8l%la / mediante n sistema de palanca.
El %apor contenido en el "alde escapa lentamente por el oriicio CS & al mismo
tiempo %a condensando. !i sie lleando %apor= la trampa permanece cerrada=
pero si llea m8s condensado llea n momento en e el "alde &a no pede
lotar= %el%e a s posici+n inerior= la %8l%la a"re & el condensado sale.
9am"in este tipo reali4a na acci+n de descara intermitente.
Ventajas del Tipo de Balde nvertido>a trampa de "alde in%ertido se pede a"ricar para e resista altas
presiones & es tili4a"le con %apor so"recalentado si se coloca na retenci+n en
la entrada. Resiste ra4ona"lemente condiciones de olpes de ariete & por s
constitci+n mec8nica es di
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oriicio e7cesi%amente rande pore se perdera trampa de "alde in%ertido pede ser
da0ada por las eladas si se instala a la intemperie. Como en los otros tipos de
trampas mec8nicas= n pee0o aislamiento pede ser siciente para sperar
este pro"lema si las condiciones no son demasiado se%eras.
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,..2.- Grpo 9ermost8tico
Este tipo identiica el %apor & el condensado mediante la dierencia de
temperatra la cal opera so"re n elemento termost8tico. El condensado de"e
enriarse por de"a@o de la temperatra del %apor antes de ser eliminado.
i.- Tipo de presi!n balanceada
En la ira 12 se mestra na trampa para %apor termost8tica de presi+n
"alanceada. El elemento termost8tico est8 a"ricado a partir de n t"o de
metal corrado e pede e7pandirse & contraerse. 3na %8l%la= /= en la
parte "a@a de este elemento se a@sta contra el asiento C= si ael se e7pande.
>a parte sperior de este elemento est8 i@a= con lo cal todas las e7pansiones ocontracciones siniican mo%imientos en la parte li"re /MM. El elemento %a lleno
de na me4cla de alcool e tiene n pnto de e"llici+n m8s "a@o e el del
aa. Cando se a"re %apor al sistema= el aire es e"pulsado a trav#s de la
%8l%la a"ierta /.
El condensado ra trampa a
cerrado= con lo cal el %apor e sie al condensado no pede escapar.
Cando el condensado e llena el cerpo se enra presi+n de %apor no aecta la operaci+n de la trampa. >o e act(a es ladierencia entre la presi+n interior & la e7terior del elemento la cal es nci+n
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de la dierencia de temperatra entre el %apor & el condensado. Como &a
sa"emos la temperatra del %apor amenta con la presi+n= con lo cal la trampa
de presi+n "alanceada se a@sta atom8ticamente a calier %ariaci+n de
presi+n.
Canto ma&or es la presi+n de %apor= ma&or es la presi+n en el elemento e
pro%oca el cierre del a trampa. !+lo es necesario n asiento para calier
presi+n dentro de los la %8l%la est8
totalmente a"ierta en el arrane= permitiendo la descara de aire li"remente &
proporcionando la m87ima salida de condensado cando es m8s necesario.
Este tipo de trampa no es-aectado por las eladas a menos e a&a na
ele%aci+n posterior del condensado e peda inndar la trampa cando no a&
%apor. >a trampa termost8tica de presi+n "alanceada se ato a@sta
atom8ticamente a %ariaciones en la presi+n del %apor dentro de s rano de
tra"a@o. ! mantenimiento es 8cil.
El elemento & el asiento se peden reempla4ar & reponer en pocos mintos sinsacar la trampa de la l
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Desventajas del Tipo de Presi!n Balanceada
El elemento e7tensi"le en este tipo de trampas se pede da0ar por olpes
de ariete o por condensado corrosi%o= ane los elementos de acero ino7ida"le=
introdcidos en los (ltimos a0os= peden soportar me@or estas condiciones. 3n
elemento t
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ii.- Tipo de $"pansi!n L%&uida
>a trampa m8s poplar de e7pansi+n l
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(%
Ventajas del Tipo de $"pansi!n L%&uida
>as 9rampas para Vapor de e7pansi+n la cantidad de mo%imiento o"teni"le por %ariaci+n de n rado de temperatra
en na %arilla met8lica es mco menor e en el caso del aceite. ;or esta
ra4+n= el tipo de e7pansi+n met8lica no es tan le7i"le en operaci+n como el tipo
de e7pansi+n l
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iv.- Tipo Bietlico
En este tipo= el mo%imiento de la %8l%la se o"tiene por el pandeo de na
l8mina compesta de 2 metales e se dilatan na cantidad dierente cando se
calientan. !i dos l8minas deladas o dos discos de dos metales=
con%enientemente eleidos= se solidari4an & a continaci+n se amenta la
temperatra= tomar8n na orma cr%a como se %e en la ira 16.
El metal e se e7pande m8s ocpa la parte e7terna de la cr%a. Cando se
enr
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En primer lar= el "imetal se cr%a a na cierta temperatra i@a= de tal manera
e la trampa a"re & cierra a na temperatra determinada
independientemente de las presiones del %apor A& por tanto de ss
temperatrasB.
En la pr8ctica esto se cmple s+lo apro7imadamente por canto a& na
inlencia de la presi+n so"re la %8l%la. En sendo lar= cando la %8l%la de
la ira 1# apo&a en s asiento= la presi+n de %apor en el interior de la trampa
act(a para mantenerla cerrada contra el eser4o del "imetal. ientras e el
"imetal no encentra ninna oposici+n para cerrar la %8l%la= cando se
e7pande por calentamiento= tiene m8s diicltades para a"rir de ne%o na %e4
e a cerrado.
Esto siniica e el condensado de"e enriarse considera"lemente antes de e
la %8l%la peda a"rir= con el aneado parcial e esto pro%oca. dem8s= pesto
e la er4a e@ercida por n simple elemento "imet8lico es "astante pee0a=
se de"e tili4ar na cantidad importante de "imetal lo e implica na lentitd
en la reacci+n rente a cam"ios de temperatra tanto para a"rir como para
cerrar la %8l%la.
!e an eco dierentes pre"as para sperar estas des%enta@as de las trampas
"imet8licas simples= sando ormas & disposiciones di%ersas de los elementos
"imet8licos & de las %8l%las. >a ira 1$ mestra na de estas %ariaciones=
e sa na %8l%la de do"le asiento. >a presi+n de la parte sperior se
transmite a la inerior mediante n oriicio de paso con lo cal las er4as e
act(an a am"os lados de la %8l%la son iales.
Esto siniica e la %8l%la no tiene ninna tendencia de mo%imiento en
relaci+n con s asiento & se limita a seir los mo%imientos de e7pansi+n o
contracci+n del "imetal de"idos a cam"ios de temperatra. ;ara dar siciente
mo%imiento a la %8l%la= el "imetal toma la orma de na l8mina lara a la e
se dan dierentes cr%atras con o"@eto de redcir el espacio necesario para
contenerla.
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Imainmonos e esta trampa %a conectada a n sistema de %apor con na
presi+n relati%a de # "ar & se a@sta para e la %8l%la cierre en el instante en
e el %apor llea al elemento. Cando el condensado alcan4a la trampa= se
acmla en el cerpo= pesto e no pede escapar al encontrar la %8l%la
cerrada. >a transerencia de calor de la trampa al aire e le rodea pro%oca e
condensado & "imetal se enr
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No sceder8 as< cando la presi+n de %apor del eipo empiece a lctar. !i la
presi+n desciende= la temperatra del %apor disminir8 consecentemente & no
podr8 e7pandirse el "imetal lo siciente para e la %8l%la apo&e en s
asiento. >a trampa perder8 %apor.
!i la presi+n amenta= la ma&or temperatra pro%ocar8 e el elemento se
e7panda m8s e cando el %apor esta"a a # "ar relati%os. >a %8l%la apo&ar8
con m8s er4a en s asiento & el condensado de"er8 enriarse m8s e antes
para a"rir la %8l%la. !e anear8 el espacio destinado al %apor.
3na trampa "imet8lica de este tipo de"e ser rea@stada manalmente si las
condiciones %ar
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menos er4a pero la presi+n de"ida al %apor en sentido contrario tam"in es
menor. Esta disposici+n se apro7ima al tipo de presi+n compensada= ane el
a@ste rente a %ariaciones de presi+n es mco menos ino e en el caso de
las trampas de este tipo. !e peden aportar me@oras de dise0o del propio
elemento "imet8lico.
En alnos casos= las l8minas "imet8licas tienen na orma e implica na
%ariaci+n en la er4a e se eect(a so"re la %8l%la a medida e %aros "ra4os tienen dierente lonitd & anco con lo e entran en acci+n en
secencia prodciendo na er4a so"re la %8l%la e %a creciendo a medidae las temperatras amentan & m8s "ra4os entran en contacto con s pare@a.
>a ira 2 ilstra claramente como las dierentes pare@as de "ra4os entran en
acci+n para cerrar la %8l%la al amentar la presi+n & la temperatra del %apor.
!i "ien la trampa no pede seir la cr%a de satraci+n del %apor tan
e7actamente como na trampa de presi+n "alanceada= el so de elementos
"imet8licos de este tipo da na apro7imaci+n siciente.
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:tra disposici+n es la de la ira 2, en la e se sa n nmero determinado
de discos en com"inaci+n con n melle e a"sor"e parte del mo%imiento e
se prodce cando los discos le7ionan. Cando &a no se pede comprimir m8s
el melle= calier mo%imiento del "imetal se transmite directamente a la
%8l%la.
Ventajas del Tipo Bietlico
>as trampas "imet8licas eneralmente son pee0as en tama0o &= sin
em"aro= tienen na ran capacidad de descara de condensado. >a %8l%la
est8 totalmente a"ierta cando la trampa est8 ros
cerpos de al(n tipo de trampa "imet8lica se dise0an para e no sran
nin(n da0o en el caso en e se prod4can eladas. >as trampas "imet8licas
se peden constrir de tal orma e pedan resistir olpes de ariete=
condensados corrosi%os= presiones de %apor ele%adas & %apor so"recalentado.
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>os elementos "imet8licos peden tra"a@ar en n amplio maren de presi+n de
%apor sin necesidad de %ariar el tama0o del oriicio de la %8l%la= si "ien pede
necesitar a@ste la posici+n de la misma. !i la %8l%la est8 a la salida del oriicio
del asiento= actar8 como retenci+n & e%itar8 l@o in%erso a tra%s de la
trampa. El condensado es descarado a na temperatra por de"a@o de la del
%apor lo cal siniica e parte de la entalpa %8l%la consiste en n disco e cierra con la alta %elocidad del
re%apori4ado & a"re con la "a@a %elocidad del condensado.
>a constrcci+n de la trampa del tipo termodin8mico es e7traordinariamentesencilla. En la ira 1 se representa n modelo t
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cerpo = na tapa / & n disco li"re C. Este disco es la (nica pie4a m+%il
de la trampa. En la parte sperior del cerpo se mecani4a na endidra anlar
con nos resaltes interior D & e7terior E e constit&en el asiento del disco
Ai. 2 & B.
>as caras del asiento & el disco se mecani4an planas con el in de e ste
asiente so"re el anillo interior & el e7terior al mismo tiempo. ;or esta acci+n la
entrada eda aislada de la salida G lo can es esencial si se iere lorar
n cierre perecto. En el arrane el aire & el condensado ra me4cla resltante l&e
por la parte inerior del disco & pesto e el %apor tiene n %olmen m&
sperior al del peso correspondiente de condensado= la %elocidad de salida
amenta a medida e la temperatra del condensado amenta. ;ara
comprender lo e scede= a continaci+n a& e recordar el teorema de
/ernolli.
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Esta"lece e en n lido en mo%imiento la presi+n total es la misma en todos
ss pntos. Esta presi+n total es la sma de la presi+n est8tica & de la presi+n
din8mica. >a est8tica es la e se pede medir con n man+metro= mientras e
la din8mica es la e ser
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)%
act(a en la parte sperior del disco permitiendo e sea emp@ado de ne%o por
la presi+n de entrada.
!i no a& condensado e descarar= na pee0a cantidad de %apor %i%o
entrar8 en la c8mara de control & %ol%er8 a cerrar el disco m& r8pidamente. En
la pr8ctica esto no scede pore el tiempo e transcrre asta e la presi+n
en la c8mara de control "a@a lo siciente para permitir la reapertra es "astante
laro & el condensado llea oladamente a la parte inerior del disco.
>a ira 6 mestra na disposici+n a"ital de na trampa termodin8mica=
e recoe me@oras de dise0o. >a adici+n de n iltro impide e parta trampa tiene tres oriicios de paso e condcen desde la endidra
comprendida entre los dos anillos asiento asta la cone7i+n de salida. Cando la
trampa descara a& n l@o simtrico de condensado acia el e7terior desde el
centro del disco. Esto aranti4a e permane4ca paralelo a s asiento drante la
ase de descara= e%itando pro"lemas de desastes dierenciales casados por
la inclinaci+n e se prodce en modelos con n s+lo oriicio de salida.
3n e7amen detallado del disco de na trampa termodin8mica re%ela e
mientras na cara es plana la otra tiene na o m8s endidras concntricas. >a
trampa se sa normalmente con la cara de endidras del lado de los anillos
asiento. Estas endidras rompen las l
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Ventajas del Tipo Terodinico
>as trampas termodin8micas operan dentro de s maren de presiones
sin a@ste o cam"io del tama0o de %8l%la. !on compactas= simples= lieras &
tienen na ran capacidad de descara de condensado en comparaci+n con stama0o. Este tipo de trampa pede ser tili4ado con presiones ele%adas & %apor
so"recalentado & no lo a%er
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aislando la tapa con n Isot" se pede lle%ar la recencia de operaci+n a n
ni%el acepta"le.
>a operaci+n del disco es m8s "ien ridosa= lo cal pede impedir el so de na
trampa termodin8mica en alnas instalaciones.
,..,.- :tros 9ipos
Este rpo re(ne las trampas e no peden ser sitadas en na de las
anteriores cateora trampa de implso ta %8l%la principal orma parte de n cilindro eco e lle%a n resalte delado /. El cilindro
pede mo%erse arri"a & a"a@o dentro de na
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amenta an m8s la presi+n en la parte sperior del pist+n con lo cal la %8l%la
cierra totalmente. >a trampa no da n cierre ermtico pesto e siempre
pede pasar alo de %apor a tra%s del oriicio E.
Ventajas del Tipo de pulso
>a trampa del tipo de implso tiene na "ena capacidad de descara de
condensado con n tama0o relati%amente pee0o. ;ede tra"a@ar en naamplia ama de presiones sin cam"iar el tama0o de %8l%la. !e pede tili4ar
para altas presiones & con %apor so"recalentado. Elimina el aire con acilidad &
no se "loea por la presencia de ste.
Desventajas del Tipo de pulso
>as trampas de implso no siempre cierran totalmente & peden perder
%apor cando las caras son pee0as. >as aecta sensi"lemente calier tipode sciedad e entre en el cerpo de la trampa de"ido a las pee0as
tolerancias e7istentes entre pist+n & cilindro.
;eden plsar cando reci"en caras "a@as casando ridos o olpes de ariete e
inclso a%er
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ii.- 9ipo de >a"erinto
>a ira $ mestra na trampa sencilla de la"erinto. El condensado
entra por & encentra n n(mero de delectores a@sta"les /M e
amentan de di8metro en el sentido de entrada a salida. El condensado pierde
presi+n radalmente al pasar por cada na de es tas restricciones. Como
consecencia= parte del condensado re%apori4a en cada na de las c8maras
eneradas por los "ales= con lo e el l@o de condensado se rena= impidiendo
la salida de %apor. >as placas delectoras peden ser %ariadas de posici+n
a@stando el e@e C.
!i el espacio e se de@a entre los delectores & el cerpo de la trampa es
importante pasar8 condensado & %apor. !i las tolerancias= por el contrario= sonm& pee0as s+lo descarar8 condensado r
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iii.- ;laca :riicio
Consiste en n a@ero i@o dimensionado para el paso del condensado
e= te+ricamente se %a a enerar en el eipo o planta a drenar.
Ventajas de la Placa *ri+icio
No reiere mantenimiento al no tener partes m+%iles. ;eden incorporar
n iltro e e%ite s o"traci+n. !on e7tremadamente pee0as en relaci+n con
s capacidad de drena@e & se eliminan pr8cticamente las prdidas por radiaci+n.
Desventajas de la Placa *ri+icio
>as principales des%enta@as de la placa oriicio radican en tener e i@ar el
tama0o del a@ero= el cal de"e ser or4osamente pee0o. El aire s+lo pededescarar m& lentamente en el arrane. n cando se instalen iltros= la
sciedad pede "loear el oriicio. !i no llea condensado= se perder8 %apor
constantemente a tra%s del oriicio.
Este amentar8 de di8metro radalmente por erosi+n= incrementando
consecentemente las prdidas potenciales de %a por. Como en eneral las
caras m87imas de condensado llean a representar de a , %eces la cara
normal= es l+ico e los oriicios de di8metro i@o casen aneamiento del
espacio dedicado al %apor cando tales condiciones se presentan.
,..5.- Resmen. ;rincipales caracter
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4.4.- Control de temperatura
cas plantas necesitan controles de temperatra. >a calidad de los
prodctos depende= en mcos casos= de n control riroso de la temperatra
a la cal se o"tienen. Desde el pnto de %ista del aorro de enera ira $, mestra la instalaci+n correcta de n relador de temperatra en
n tane calentado por n serpent
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Cando la temperatra del prodcto e a& en el interior del tane amenta=
el lido contenido en el sensor se e7pande a tra%s del t"o capilar asta el
actador de la %8l%la. < comprime el elle e arrastra n %8stao
linealmente= el cal emp@a la %8l%la contra s asiento= %enciendo la oposici+n
de n melle & redciendo el paso de %apor.
Cando la temperatra desciende= el l@o se contrae & el melle emp@a la
%8l%la en sentido contrario= amentando el l@o de %apor. El sistema de control
est8 cali"rado dentro de n maren determinado de temperatras pdindose
i@ar calier temperatra dentro de este maren mediante la perilla de a@ste
del sensor de inmersi+n.
El tipo de control de temperatra descrito es el llamado control modlante
pore el sministro de %apor amenta & dismin&e radalmente=
respondiendo a las %ariaciones de temperatra del eipo. Esto siniica e la
presi+n del %apor en el serpent
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En ciertas aplicaciones= tales como el sministro de aa caliente= se alternan
per
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No es desea"le na trampa termost8tica pore s temperatra de descara por
de"a@o de la de satraci+n pede pro%ocar na retenci+n de condensado
precisamente cando la %8l%la de control est totalmente a"ierta & se precise
la m87ima transerencia de calor. >as trampas e tienen na descara
intermitente e importante= tales como las de "alde in%ertido de ran tama0o
peden diicltar el control de temperatra preciso= de"ido al cam"io de presi+n
e pro%ocan en el espacio destinado a %apor cando a"ren.
!e nota m8s este eecto en eipos con na ran cesi+n de calor en relaci+n con
s %olmen. >a trampa m8s con%eniente para aplicaciones de control de
temperatra es la de lotador eipada con eliminador de aire A& %8l%la de
a@a para "&-pass de %apor= si es precisoB. Este tipo de trampa descarar8condensado contina & sa%emente a medida e se %a&a ormando sin aectar
en a"solto la presi+n del %apor en el espacio de caleacci+n.
!i a& rieso de e se prod4can olpes de ariete= no es la trampa m8s
indicada= de"ido a s railidad. >a senda elecci+n= en orden decreciente de
con%eniencia= ser
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*%
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.- Calderas
.1.- Generalidades
>as calderas son la parte m8s importante del circito de %apor. 3na
caldera pede deinirse como n recipiente en el e se transiere la enera orma de los t"os Arectos= cr%osB
- ;or el ser%icio e prestan Ai@as= port8tiles= locom+%iles & marinasB
Caractera superficie de caldeo= es decir la spericie de la caldera etiene na cara "a0ada por el aa & la otra por ases o llama. !e
mide por el 8rea en contacto con los ases o llamas del oar.
- >a vapori%acin espec,fica= e7presada en la cantidad de aa Aen
FB e %apori4a en na ora cada metro cadrado de spericie de
caldeo.
- >a car#a trmica del /o#ar= e es la cantidad de calor
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- >a cifra de vapori%acin= como relaci+n entre la cantidad de
%apor en FJ & el consmo de com"sti"le en FJ.
3na caldera es a mendo el eipo m8s rande e se encentra en n circito
de %apor. ! tama0o pede depender de la aplicaci+n en la e se sa. En na
instalaci+n rande= donde e7isten caras de %apor %aria"les= peden sarse
%arias calderas.
!e de"en seir nas patas estrictas para acer tra"a@ar na caldera. De"e
recordarse e na caldera de %apor es n recipiente presri4ado e contiene
aa caliente a temperatras speriores a los 1**TC. ;or consiiente= son
necesarias las normati%as & eipos de seridad e inspecciones recentes de
la caldera e se lle%an a ca"o para e7aminar el estado
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.2.- +ipos de caldera
5.2.1.- Calderas 'mot"lares
>as calderas 'mot"lares acen pasar el calor a tra%s de los t"os en
la caldera e a s %e4 transieren calor al aa de la caldera e les rodea.
E7isten %arias com"inaciones dierentes de distri"ci+n de t"os para las
calderas 'mot"lares dependiendo del n(mero de pasos e ar8 el calor del
oar de la caldera antes de descararse. 3na disposici+n ta c8mara de in%ersi+n se
encentra completamente dentro de la caldera & permite na ma&or 8rea de
transerencia de calor= as< como permite calentar el aa en el pnto de la
caldera donde el oar ser8 m8s alto en la pared del e7tremo de la c8mara.
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>as calderas mot"lares m8s sales son ori4ontales & se san en
instalaciones indstriales de caleacci+n o prodcci+n de ener
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5.2.2.- Calderas cot"lares
En las calderas acot"lares el aa se encentra en el interior de los
t"os & los mos circlan por la parte e7terna. Como el di8metro de los t"os
es pee0o peden soportar randes presiones. >a spericie de caldeo & lacapacidad de la caldera peden ser tan randes como se reiera con solo
amentar la lonitd & cantidad de t"os.
Estas calderas se denominan tam"in de circlaci+nS por canto el aa circla
por los t"os por ra%edad o por con%ecci+n li"re= por el principio de termosi+n.
Esta circlaci+n ser8 m8s intensi%a canto mas %erticales se encentren los
t"os= de all< la e%olci+n de las calderas con t"os inclinados acia t"os
%erticales.
continaci+n se e7pone n e@emplo t
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.3.- 0roduccin consumo rendimiento ) alance trmico
>a prodcci+n de %apor de na caldera estar
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El "alance trmico de los eneradores consiste en esta"lecer la distri"ci+n
porcental o en cantidad= del calor resltante de la com"sti+n del com"sti"le.
Es decir= dedce el %alor de la cantidad de calor e a"sor"e el enerador & el
%alor de cada na de las prdidas calor
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dem8s= tener en centa el rano de presiones &a e las calderas
mot"lares alcan4an a 1$ atm= mientras e na caldera acot"lar pede
sperar las 1** atm.
En eneral= las calderas acot"lares orecen las siientes %enta@as?
Rendimiento trmico sperior a las calderas mot"lares
R8pida pesta en marca
3nidades simples alcan4an randes presiones
Especio reerido menor a ial potencia
acilidad de adaptaci+n del oar al tipo de com"sti"le
En cam"io= orecen las siientes des%enta@as?
a&or costo de instalaci+n
!on m8s e7ientes respecto a la calidad del aa. No peden sar aas
dras.
Responden a las %ariaciones "rscas de la demanda con cierta pesade4
>as calderas mot"lares presentan las siientes caractera transmisi+n del calor al aa se reali4a por con%ecci+n natral & el
mo%imiento del aa est8 casado por la sola dierencia de densidades.
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5.4.1.- Cuadro comparativo
Caldera
Acuotubular
Caldera
Humotubular
Caudal
a&or enor
;resi+n a&or enor
9emperatra de salida a&or enor
!o"recalentamientos 8s altos 'asta 25TC
;icos de demanda Responde peor Responde me@or
;esta en marca 8s r8pida 8s lenta
!eridad 8s sera enos sera
5.,.2.- Costos operati%os
Como se pede apreciar en el r8ico= las calderas mot"lares son
econ+micamente con%enientes asta na capacidad de 2*-25 9nJ. !perando
esta capacidad= se tra"a@a a presiones & temperatras tales e no s+lo los
materiales de constrcci+n necesarios para e sean instalaciones seras
ele%an el costo de in%ersi+n de na manera a"rpta= sino e tam"in seamentan los costos operati%os por ss redcidos coeicientes de transmisi+n en
comparaci+n a las calderas acot"lares.
;or lo tanto= para capacidades de prodcci+n ma&ores a 25 9nJ se tili4an
calderas acot"lares= & para ma&ores capacidades a(n se eect(a circlaci+n
or4ada para me@orar a(n m8s el coeiciente lo"al de transmisi+n.
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+%
.- Comustiles.
.1.- Generalidades
>a elecci+n de com"sti"le sar para alimentar na caldera depende
principalmente de la taria de cada tipo de com"sti"le con@ntamente con la
eneros com"sti"les sales en la indstria= &a sean l
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.2.- +ipos
>os tipos m8s comnes de com"sti"les e se san en las calderas de
%apor son?
1. Car"+n
2. el-:e0a. Re4aos %eetales? "aa4o= cascarillas= aserrinito
Car"+n /otminoso
Car"+n !emi-/otminoso ntracita
;ropiedades
- ;oder calor
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6.2.2.- ;etr+leo
Es n prodcto mineral de comple@a & %ariada constitci+n= e diiere de
acerdo a las 4onas de e7tracci+n= dando lar a distintos prodctos al
procederse a s destilaci+n & ela"oraci+n.
>os petr+leos crdos se destilan o"tenindose de ellos na ama %ariada de
com"sti"les & prodctos indstriales.
Desde el pnto de %ista del proceso de ela"oraci+n= los com"sti"les deri%ados
del petr+leo se clasiican en destilados Ae@? Diesel :ilB & residales Ae@? el :ilB.
>os primeros= son o"tenidos por destilaci+n de los crdos & se prodcen de
distintos tipos & caracter
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6.2..- Gas
El as es m& apreciado como com"sti"le por s sencille4 de mane@o=
acilidad de adaptaci+n a procesos atom8ticos= posi"ilidad de alcan4ar alta
eiciencia trmica= limpie4a= asencia total de ceni4as & a4re.
9odas estas calidades de ran %alor en la pr8ctica= an eco e el as se se
ampliamente= a"sor"indose siempre las disponi"ilidades orecidas= para
sministros a la indstria.
>os ases com"sti"les est8n disponi"les en dos ormas dierentes?
,as atural. Wsta es el as e se a prodcido= de manera natral= "a@o
tierra. !e sa en s estado natral= sal%o la eliminaci+n de impre4as= &
contiene metano en s orma m8s com(n.
,as Licuado de petr!leo. Estos son ases e se prodcen al reinar el
petr+leo & se al maceran "a@o presi+n en n estado las ormas m8s comnes son propano & "tano.
>os com"sti"les aseosos tienen ss caracter
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6.2.,.- >e0a. Re4aos %eetales? "aa4o= cascarillas= aserr
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.- 5ecesidades de vapor
Como primera medida= se de"en deinir las caracter
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continaci+n= se reali4a n resmen de las necesidades de %apor= compesto
por el consmo de cada no de los elementos e componen el sistema
prodcti%o. dicionalmente= ser8n considerados los consmos de %apor por
concepto de prdidas de calor al medio am"iente.
El consmo de %apor= a lo laro de la @ornada= es m& %aria"le dependiendo de
las necesidades e tena la indstria en cada momento. Esto pede pro%ocar
pertr"aciones en el ncionamiento del enerador de %apor= tales como ca
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6.- Distriucin de Vapor
6.1.- 7ntroduccin
El sistema de distri"ci+n de %apor es n enlace importante entre laente eneradora del %apor & los pntos de consmo del mismo.
>a ente eneradora de"e proporcionar %apor de "ena calidad en las
condiciones de cadal & presi+n reeridas= & de"e reali4arlos con las m
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specto a considerar?
- ;resi+n reerida en el pnto de tili4aci+n
- Ca
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Dimensionado de t"er
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-%
6.4.- 9,neas de distriucin ) pur#a
spectos de rele%ancia a tener en consideraci+n en el dise0o de na l
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$.,.1.- >
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$.,.2.- ;ntos de pra
De"e considerarse cidadosamente el tama0o & la sitaci+n del pnto de
pra e arantice la correcta circlaci+n del condensado acia el prador.
!olciones para e%acar el condensado?
dierencia del esema de la i4ierda en el cal di
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-&
$.,..- Golpes de ariete
El olpe de ariete se prodce cando el condensado en lar de ser
prado en los pntos "a@os del sistema= es arrastrado por el %apor a lo laro de
la t"er
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edidas para minimi4ar las posi"ilidades del olpe de ariete?
1. >as los separadores de"en seleccionarse "as8ndose en el me@or compromisoentre tama0o de la l
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3n separador e%acar8 tanto las otitas de aa de las paredes de la t"era presencia & eecto del olpe de
ariete pede erradicarse montando n separador en la t"er
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En la pr8ctica= la t"er
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$.,.5..- ccesorios de dilataci+n
Curva copleta. !e trata "8sicamente de na %elta completa de la
t"er
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/unta desli0ante. !e san recentemente por el redcido espacio e
ocpan= pero es imprescindi"le e la t"er
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:tro eecto del aire en el sistema de %apor ser8 el eecto so"re la presi+n & la
temperatra. El aire e@ercer8 s presi+n parcial en el espacio de %apor= & esta
presi+n se a0adir8 a la presi+n parcial del %apor= dando entre am"as= la presi+n
total. ;or lo tanto= la presi+n del %apor ser8 menor a la presi+n total se0alada
por el man+metro.
>a temperatra ser8 tam"in menor a la corresponder
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$%
:.- Diseo del circuito de aastecimiento de vapor
:.1.- !l circuito de vapor
El %apor e se enera en la caldera se de"e transportar mediante
t"er
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!e e7pone a continaci+n= n e@emplo de na instalaci+n de %apor?
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:.2.- Condensado
).2.1.- Eliminaci+n del condensado
!i se considera la etapa inicial en el proceso de distri"ci+n de %apor= es
de destacar e el %apor inresar8 a n sistema de t"er
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$%
tratamiento con lo e se aorra com"sti"le= aa de reposici+n & los costos
de tratamiento.
Recperaci+n del condensado. E@emplo pr8ctico?
>a ira #) mestra la ormaci+n del %apor a 1* "ar relati%os cando se
sministra a la caldera aa ra 4ona inerior= con ra&as ondladas=
indica la entalpa ira $* mestra la ormaci+n de %apor a la misma presi+n en na
caldera a la e alimentamos con aa a #*KC. >a entalp
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Inclso en estos casos= de"e estdiarse la recperaci+n de condensado
instalando iltros e retenan el aceite o detectores e indien la presencia
de 8cidos. En casos e7tremos pede ser necesario desecar el condensado= pero
se de"e e7traer del mismo toda la entalp
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t
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).2.,.- neamiento por condensado
En la ma&or
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).2.5.- 9rampas de %apor
>a %elocidad a la cal la trampa pede descarar el condensado depende
del tama0o del oriicio de la %8l%la & de la presi+n dierencial o dierencia depresi+n entre la entrada & la salida de la trampa. !i na trampa descara a la
atm+sera= la presi+n dierencial a tra%s de la misma es ial a la presi+n de
entrada.
>o mismo scede si la trampa descara en na l
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lo cal el pro"lema empeorar8. !i el eipo tiene control de temperatra= la ac
ci+n de este control pede redcir la presi+n del %apor por de"a@o del %alor al
cal la ele%aci+n de condensado se eectaras trampas se peden instalar en la parte "a@a o en la sperior de la t"era ira ,) mestra la me@or disposici+n para ele%ar
condensado directamente de la trampa. >a trampa est8 en la parte inerior de la
t"er
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Trapas en la parte alta de la tuber%a de elevaci!n
'a& ocasiones en las e no es posi"le instalar trampas en la parte
inerior de"ido a la disposici+n del eipo. >a ira 5* mestra n recipiente=
ei%alente al de na nidad de tratamiento spericial= calentado con n
serpenta t"er
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$$
trampa a"re= el ni%el del condensado dismin&e con lo e el %apor pede llear
ne%amente a la trampa. !e repite el proceso con el resltado de e el
serpent
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).2.5.- Ele%aci+n del condensado
ne el condensado es sscepti"le de ser ele%ado por la presi+n del
%apor=-desps de ser drenado es con%eniente e peda salir por ra%edad.
Esto es esencial si la presi+n a la salida de"e ser "a@a o se est8 prando na
nidad con control de temperatra.
Desaortnadamente= m& pocas %eces es posi"le de%ol%er el condensado por
ra%edad asta el tane de alimentaci+n. ;or esta ra4+n es con%eniente lle%ar
el condensado asta n tane= desde el e es "om"eado asta la sala de
calderas.
El ciclo de operaci+n de na "om"a sencilla e pede ser tili4ada para estecometido es el e mestran los diaramas de la ira $1. El lido motor de
este tipo de "om"a es %apor o aire comprimido &= en calier caso= el consmo
es m& "a@o. ;esto e en cada "om"eo se implsa la misma cantidad de
condensado= es relati%amente 8cil calclar la tasa de ormaci+n del mismo.
!i se a0ade n contador del nmero de %eces e se repite el ciclo se peden
o"tener %alores "astante correctos de las cantidades de condensado e se"om"ean. >a ira $2 mestra na instalaci+n correcta de na "om"a de este
tipo. !e sministra como n eipo completo con lo e se redcen tiempo &
costos de instalaci+n.
El tane receptor a presi+n atmosrica es parte esencial & es con%eniente
recordar e todo el re%apori4ado e no se a&a apro%ecado antes saldr8 por
el %enteo. !i "ien na "om"a atom8tica de este tipo es capa4 de mo%er
cantidades importantes de condensado= a& ocasiones e7tremas de cara o
recorridos laros o tortosos e aconse@an tili4ar dos o m8s "om"as en
paralelo.
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:.3.- Golpes de ariete
9an pronto como el %apor sale de la caldera= se inicia la condensaci+n en
las t"era incidencia de los olpes de ariete ser8 ma&or si se orman "olsas de
condensado en los pntos "a@os del sistema de %apor. !on ente com(n de
pro"lemas los pandeos en las t"er
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Inclso n iltro instalado como en la ira 55 es na ente potencial de olpe
de ariete. Es mco me@or instalar los iltros en n plano ori4ontal para e%itar
e la "olsa de condensado peda ser arrastrada por el %apor e circla a ran
%elocidad. Con el in de minimi4ar la posi"ilidad de olpes de ariete= las l
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condensaci+n. Es importante e el serpent
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1;.- +erminolo#,a ) unidades
$ntalp%a
Es el trmino tili4ado para desinar la ener
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Calor y Trans+erencia de Calor
El calor es na orma de ener
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El calor adicional se sa para %apori4ar el aa & con%ertirla en %apor. >a
entalp
7/26/2019 235473369 Generacion y Distribucion de Vapor
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1. pntes de la c8tedra.
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