Vapor y Condensado - Apuntes

7/25/2019 Vapor y Condensado - Apuntes

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NORMATIVA - GUIAS DE REFERENCIA


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Colector - Distribuidor de vapor

Un colector - distribuidor en la sala decalderas facilita la alimentacin devapor a diferentes zonas de la planta yelimina arrastres de agua de caldera

En caso de producirsearrastre de agua, unequipo con separadory drenaje lo elimina.


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ORE! "-#$-#%&$ '(OE )-##-#%&$* +!RU+/!0!+1 O234E2E!1R+1 2+E-135 E4 RE6412E!OE 131R1O 1 3RE+/!7 U(ER81 31R1 94U+ORE41+:O 1 14ER1.

i dos o m;s calderas de vapor est;n conectadas a uncolector com


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+!RU+/! 0!+1 O234E2E!1R+1 +-2+E-13#14E-R1, EO!O2+B1ORE, 3RE14E!1ORE,

O(RE14E!1-ORE C RE14E!1ORE 'O. #D--#%&5. (OE &-)-#%* 'O. 5&--#%&A. (OE #-)-#%&A*.

oda caldera de vapor saturado dispondr; de unav;lvula que pueda interceptar el paso de salida delvapor. i se trata de un grupo de caldera orecalentador que tengan un colector com


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REO2E!1+O!E

i;metro. El di;metro del colector de vapor sedebe calcular para una velocidad de vapor nosuperior a 'A-#$ m?s* bajo las condiciones de plenacarga. 4a velocidad baja es importante ya que ayudaa que caiga la Gumedad arrastrada.

alida de vapor. 0stas siempre deben partir de la parte

superior del colector de distribucin. 1sF se aseguraque slo saldr; el vapor seco. 4a gravedad y lavelocidad baja asegurar;n que el condensado caigaal fondo colector.


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3urga de vapor. Es importante que se desaloje el condensado delcolector tan pronto como se forme. 3or esta razn un purgadormec;nico, por ejemplo un purgador de boya ser; la mejor opcin.4os colectores que se encuentran cerca de las calderas son

susceptibles a los arrastres, por tanto se recomienda el uso depurgadores de boya para manejar las fluctuaciones en las cargasde condensado. 4os con disco eliminador de aire ofrecen unabuena alternativa.

El purgador debe posicionarse para que pueda drenar porgravedad. Esto asegurar; que se Ga drenado el colector en lapuesta en marcGa cuando la proporcin condensacin es m;Himay la presin es mFnima.El colector deber; tener una pequeIa inclinacin Gacia el eHtremo

donde se encuentra el pozo. En los colectores de m;s de A m, ser;conveniente colocar un pozo de goteo en cada eHtremo.e estima un caudal de drenaje del #AJ bajo las condiciones deplena carga.


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La distribucin a alta presin tiene las siguientes ventajas:

Tubera de vapor mas pequea con menor coste y prdida de calor

En procesos con presin baja, la reduccin mejora la calidad del vapor

La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presin alta.

Distribuidor vaporSistema de purga

Estacin reductora presin

Vapor de calderaSeparador

Vapor alta presin

EliminadorAire

Distribuci! del vapor


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Di"e!sio!ado de tuber#as

K oste

K 3=rdidas calorK ondensado

K :elocidadK aFda de presinK Erosin.

Sobredimensionada

Subdimensionada


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+-2+E-13-$57 U(ER81 31R1 94U8O RE41+:O 1 14ER1Orden de " de octubre de #%&$, por la que se aprueba la+nstruccin =cnica omplementaria 2+E-135 del Reglamento de1paratos a 3resin sobre LuberFas para fluidos relativos a

calderasM (.O.E. !N 5"A publicado el )?##?#%&$.

odas las tuberFas que vayan por el piso deber;n colocarse encanales cubiertos por materiales no combustibles.

4as instalaciones de tuberFas deben ser perfectamente accesiblespara permitir la inspeccin de las mismas cuando se estime quepudiera Gaber deterioro por el uso, asF como para el recambio depiezas, la lubricacin de piezas mviles, etc.

ueda proGibida la instalacin de conducciones de fluidoscalientes prHimas a tuberFas de productos combustibles coneHcepcin de las tuberFas de calefaccin por acompaIamientode productos petrolFferos pesados.

uedan proGibidas las reducciones bruscas de seccin.


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oda tuberFa que trabaje con fluidos calientes estar; diseIadapara soportar sus dilataciones mediante la colocacin de losapropiados sistemas de compensacin.

e utilizar; tuberFa de acero u otro material adecuado, seg


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Rango de operacin '3!#"*

En la informacin de los purgadores Gay tablas que relacionan la presiny temperatura en funcin de las condiciones de diseIo del material.


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4as juntas utilizadas deber;n ser de materiales resistentes a laaccin del agua y vapor, asF como resistir la temperatura deservicio sin modificacin alguna.

4a tuberFa tendr; un di;metro tal que las velocidades m;Himas de

circulacin ser;n las siguientes7 :apor saturado7 A$ m?seg. :apor recalentado y sobrecalentado7 "$ m?seg.

4a instalacin de tuberFas y accesorios para vapor, aguasobrecalentada y caliente, estar; de acuerdo con la norma U!E uotra norma internacionalmente reconocida.

4as tuberFas podr;n ser a=reas y subterr;neas, pero en todos los

casos deber;n ser accesibles, por lo que las subterr;neas ser;ncolocadas en canales cubiertos, o en t


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3ara evitar que los esfuerzos de dilatacin graviten sobre otrosaparatos, tales como calderas, bombas o aparatos consumidores,deber;n preverse los correspondientes puntos fijos en las tuberFascon el fin de descargar totalmente de solicitaciones a aqu=llos.

En todos los casos los equipos consumidores, v;lvulas autom;ticasde regulacin u otros an;logos, deber;n ser seccionables de lainstalacin con el fin de facilitar las operaciones de mantenimientoy reparacin.

odo sistema de purga de condensados conectado a tuberFa deretorno com


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$C"o ele%i"os el ta"a&o'

onsiderando7:elocidad y aFda de presin

4a velocidad del vapor no debe sobrepasar7 En lFneas principales 5A a A m?seg En derivaciones 5$ a 5A m?seg

4a caFda de presin no debe superar un determinadovalor, para asegurar que el vapor llega a los puntosde consumo con la presin necesaria

L

Caudal vapor

P1

P2


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(resi! del vapor ) volu"e! espec#*ico

En el dimensionado de las tuberFas devapor se tiene que tener en cuenta queel volumen especFfico aumenta cuando

disminuye la presin.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Presin (bar r)

Volumenespecfico

m3/kg

5 bar

0,31m3/kg

2 bar0,60

m3/kg


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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as


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Caldera

7 bar1000 kg/h

Batera calefactora4 bar r (mn.)

950 kg/h.

240 m + 25% (accesorios) =300 m (longitud equivalente de tubera)


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:apor aturado '#$$$ >g?G, D bar r, $$ m*

i;metro :elocidad 3=rdida carga 3=rdida carga totalmm. m?seg. bar ? #$$ m bar5M $ #,#A ,)A

5.#?5M 55 $,)A #,A

4a tuberFa de 5M cumple con la condicin de m;Himavelocidad, pero el vapor llegar; al proceso con una

presin inferior a la requeridaebe seleccionarse el tamaIo 5.#?5M '!"A*.


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Golpe de ariete,

Debe evitarse el pandeo en las tuberas de vapor

Bolsa de condensado

En el recorrido del vapor la transmisin de calor al

exterior produce condensado. La acumulacin decondensado en puntos bajos de la tubera provocavibraciones, ruidos y roturas causados porgolpe de ariete

Condensado


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(u!tos de dre!a+e

Correcto

Condensado

Pozo de goteo

Conjunto purgador

Seccin

Seccin

Conjunto purgador

Vapor

Vapor

Incorrecto.


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Dre!a+e de tuber#as de vapor.

Esquema de instalacin de un pozo de goteocon sistema de drenaje, en tuberFas de vapor


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Dre!a+e de tuber#as de vapor.

Esquema de instalacin de drenaje decondensado y aire en un final de tuberFa


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(oos de %oteo

3ara facilitar la descarga de condensado debeninstalarse pozos de goteo con unas dimensionesmFnimas indicadas a continuacin7


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Vapor seco e! procesos

Condensado

Vlvula retencin Purgador Detector fugas Filtro Vlvula interrupcin

Un m=todo eficaz de obtener vapor seco en la alimentacinde un proceso es la instalacin de un separador con sistemade drenaje.

Vapor

i i d S d


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Di"e!sio!ado Separadores

Eli i i d i


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Eli"i!aci! de aire,

Final lnea de vapor

Purgadortermodinmico

Aire

Eliminadortermosttico de aire

Condensado

Vapor

R d i l# d


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Reducci! e! l#!eas de vapor

Correcto

Incorrecto

Vapor

Vapor

Condensado

Reduccin excntrica

Reduccin concntrica

Acumulacin de condensado

Filt li t i d


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Filtros e! ali"e!taci! de vapor

4os filtros en las lFneas de vapor, pueden ser una fuentede problemas por golpes de ariete. 3ara evitarlos debenmontarse con la cesta en posicin Gorizontal.

Filtro

Vlvula control

Vapor

C i d l d i i


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Co!e.i! de las derivacio!es

4a coneHin de una derivacin porla parte alta de la tuberFa principalasegura un vapor m;s seco en el

proceso.

Correcto Incorrecto

CondensadoCondensado

Vapor Vapor

Dre!a+e de u!a derivaci!


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Dre!a+e de u!a derivaci!

Vlvula decontrol

Conjunto drenaje

Tubera principal

El condensadose acumula

delante de lavlvula cerraday se introducircon el vapor

cuando abra Es conveniente

el drenaje en elpunto bajo de la

derivacin.

Vapor

Dilataci! de tuber#as


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Dilataci! de tuber#as

4as tuberFas se instalan a temperaturaambiente

uando se pone en marcGa la instalacin yaumenta la temperatura, se dilatanaumentando su longitud

Esto crear; tensiones que pueden provocardeformaciones, pandeos o roturas

En algunos casos las tuberFas tienenfleHibilidad natural, seg


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Co"pe!saci! de dilatacio!es

4ira

e suele utilizar cuando se dispone de espacio ebe montarse Gorizontal, en el mismo plano que la

tuberFa, para evitar puntos de acumulacin decondensado.



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uando la lira semonta en

vertical debedrenarse eltramo anteriorpara evitar

golpes de arietepor acumulacinde condensado

Lira vertical

Drenaje condensado(faltan vlvulas).



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9uelle

e intercalan en la tuberFa ocupando poco espacio eben estar perfectamente alineados con la tuberFa

y esta tiene que estar bien anclada y guiada paraque las fuerzas laterales no las soporte el fuelle.

C/lculo de dilatacio!es


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3uede Gacerse mediante la frmula7

ilatacin 'mm* P 4 Q Q S 4 7 4ongitud de tuberFa entre anclajes 'm* 7 iferencia de temperatura 'N*S 7 oeficiente dilatacin 'mm?mN* Q #$-

oeficientes de dilatacin7

Ejemplo7alcular la dilatacin de A$ metros de tuberFa al pasar de temperatura

ambiente '#$ N* a la temperatura del vapor a & bar r '#DA N*4 P A$ m P #DA T #$ P #"A NS P #A Q #$- mm?m N ilatacin P A$ Q #"A Q #A Q #$- P #5) mm

2aterialRango de temperatura N

$ -#$$ #$$ - 5$$ 5$$ - $$1cero suave $,#-$,5 J #),$ #A,$ #A,"

1cero aleado #J r $,AJ 2o #),) #A,# #A,&1cero inoHidable #&J r &J !i 5$,$ 5$,% 5#,5



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C/lculo de soportes


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C/lculo de soportes

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Aisla"ie!to t0r"ico de tuber#as


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4a p=rdida de calor en tuberFas, depende de latemperatura del vapor, la temperatura ambiente y laeficacia del sistema aislante.

4a mayorFa de los materiales aislantes se basan endiminutas c=lulas de aire, dispuestas en una base dematerial como lana mineral o fibra de vidrio,protegido con cGapa de aluminio.

Condensado

Aislamiento

Vapor

Tubera

Prdidasde calor



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Es importante que el material aislante no quede aplastadoo pueda inundarse de agua. 4as p=rdidas de calor conaislante saturado de agua, pueden ser A$ veces mayoresque las p=rdidas de la misma tuberFa al aire

Es conveniente tambi=n aislar elementos del sistema7

bridas, v;lvulas, separadores y otros accesorios. 3araalgunos eHisten fundas aislantes prefabricadas, provistasde cierres que permiten ser desmontadas con facilidad

ambi=n es necesario aislar por seguridad.

Condensado

Aislamiento

Vapor

Tubera

Prdidasde calor



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(0rdidas e!er%0ticas e! tuber#as de vapor


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e Ga considerado un coste de energFa de $,$5# ?>VGy un funcionamiento de ".$$$ Goras?aIo

Ejemplo7En #$$ metros de tuberFa de )M '!#$$* con presin #5 bar, elaislamiento supone un aGorro anual de ##.D$$ euros.

Presin 8 bar Presin 12 bar

Tamao

tubera

Sin aislamiento

/metro x mes

Con aislamiento

(eficacia 80%)

/metro x mes

Sin aislamiento

/metro x mes

Con aislamiento

(eficacia 80%)

/metro x mes

3/4" 2,88 0,57 3,33 0,66

1" 3,51 0,70 4,12 0,82

1.1/4" 4,31 0,86 5,01 1,01

1.1/2" 4,83 0,96 5,47 1,09

2" 5,93 1,18 6,86 1,37

2.1/2" 7,01 1,40 8,18 1,63

3" 8,32 1,66 9,69 1,94

4" 10,67 2,13 12,19 2,43

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