Sistemas de vapor - Distribución en lineas de vapor

Breve explicación de lo que sucede durante la distribución de vapor hasta llegar a los equipos finales, las causas frecuentes, las posibles consecuencias y las recomendaciones a tomar.

1. Sistemas de vapor Distribución en líneas de vapor Ing. Alexis Huamani Uriarte Especialista Técnico Comercial en Procesos Industriales

2. Resumen del expositor Titulado en Ingeniería Electrónica con mención en Control y Automatización Industrial de la UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO. Especialista técnico comercial en procesos industriales y movimiento de fluidos, con conocimientos en Sistemas de vapor, Válvulas, bombas industriales, compresores de aire, Instrumentación de campo y Automatización Neumática. M iembro de IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers) e ISA ( International Society of Automation ). Ing. Alexis Huamani Uriarte

3. Contenido ¿Qué es el vapor? Problemas con una mala distribución de vapor Condensado en tuberías Condensado formado en la distribución Golpes de ariete Drenajes en línea de distribución Aire en tuberías. Influencia en transferencia de calor. Ubicación de eliminadores de aire. Separadores de humedad Ing. Alexis Huamani Uriarte

4. ¿Qué es el vapor? Estado Gaseoso del agua Medio para transferir energía calorífica de un punto a otro Una vez que el agua alcanza su temperatura de saturación a una presión determinada, realiza su cambio de fase a vapor (gas). La caldera inyecta energía calorífica al agua transformándola en vapor. El vapor recorre las tuberías hasta llegar al proceso. Entrega esta energía calorífica y se transforma en condensado (agua nuevamente) Ing. Alexis Huamani Uriarte

5. Problemas con una mala distribución de vapor Condensado en tuberías Presencia de agua en las tuberías, debido a la condensación del vapor desde la generación y el trayecto hasta el equipo final. Aire en tuberías El aire es arrastrado por el sistema hasta el equipo final y finales de línea, donde deberá ser eliminado. Ing. Alexis Huamani Uriarte

6. Condensado formado en tuberías Condensado formado cada 50 m en el arranque (Kg/h) Temperatura ambiente 22°C. Tubería aislada con 80% de eficiencia. Ing. Alexis Huamani Uriarte

7. Condensado formado en tuberías Condensado formado cada 50 m durante proceso (Kg/h) Temperatura ambiente 22°C. Tubería aislada con 80% de eficiencia. Ing. Alexis Huamani Uriarte

8. Condensado formado en la distribución VAPOR Ing . Alexis Huamani Uriarte Condensado Condensado

9. Condensado formado en la distribución La película de agua formada por la condensación del vapor reduce la transferencia térmica en el proceso, requiriendo por tanto mayor consumo. El condensado presente en la tubería puede ser arrastrado en forma de “olas” generando el conocido “golpe de ariete” Problemas causados por el condensado en la distribución. Ing. Alexis Huamani Uriarte

10. Golpe de ariete Cuando el condensado es arrastrado a través de la tubería por medio del vapor, este embolo hidráulico llega a impactar en alguna parte de la instalación ocasionando daño considerable. Durante el impacto, la fuerza con la que choca puede llegar a ser hasta 171.9 veces mayor que la fuerza del vapor saturado. Ing. Alexis Huamani Uriarte

11. Golpe de ariete Imagen de: www.vaporparalaindustria.com Ing. Alexis Huamani Uriarte

12. Golpe de ariete – Causas principales Realizar una mala ramificación Cuando se requiera hacer una ramificación en las tuberías de vapor principal, esta deberá hacerse por arriba del tubo y no por debajo de el para evitar que el condensado ingrese directamente a la línea. Correcto Incorrecto VAPOR VAPOR VAPOR Ing. Alexis Huamani Uriarte

13. Golpe de ariete – Causas principales 2) Mala Instalación de reducciones Cuando reducimos el diámetro de una tubería de vapor, debemos elegir conexiones tipo “ Excentricas ” y no “concéntricas”, así evitaremos que se generen “bolsas de condensado” antes del cambio de diámetro. Correcto Incorrecto Ing. Alexis Huamani Uriarte

14. Golpe de ariete – Causas principales 3) Mala Instalación de Filtro Y Aunque puede no parecer importante, cuando se trata de vapor la canastilla del filtro debe estar paralelo al piso ¿Para que? Para evitar que la canastilla se vaya llenando poco a poco de condensado y sea arrastrado por el vapor cuando esta se encuentre llena de agua. Correcto Incorrecto Ing. Alexis Huamani Uriarte

15. Golpe de ariete – Causas principales 4) Falta de drenajes en distribucion La falta de drenajes de condensado en el transcurso de la tubería y el mal dimensionamiento de las piernas colectoras generarán que no se pueda eliminar totalmente el condenado. Correcto Incorrecto Ing. Alexis Huamani Uriarte

16. Golpe de Ariete - Consecuencias Ing. Alexis Huamani Uriarte

17. Drenaje en Líneas de distribución. La correcta instalación, dimensionamiento y selección de los drenajes en la línea de distribución nos ayudaran a ir eliminando el condensado que se vaya formando. Los drenajes deben colocarse en promedio cada 30-50 metros. Las tuberías deben estar inclinadas a fin de facilitar la eliminación de condensado hacia las piernas colectoras. Ing. Alexis Huamani Uriarte

18. Drenaje en líneas de distribución PIERNA COLECTORA Donde se deposita el condensado Para posteriormente ser eliminado Por el paquete de trampeo ARREGLO DE TUBERIAS Cada 30-50 metros debe tener Una pierna colectora Las tuberías deben tener Una inclinación que facilite el Desplazamiento fácil del condensado Ing. Alexis Huamani Uriarte

19. Dimensionamiento de pierna colectora D1 2” 2½” 3” 4” 5” 6” 8” 10” 12” 14” 16” 18” 20” 24” D2 2” 2½” 3” 3” 4” 4” 6” 6” 8” 8” 8” 10” 10” 10” DN2 ¾” 1” 1 ½” 2” DN1 Unica medida de paquete de purga de ½” L Unica medida, considerar de 10 a 12” D1 D2 DN2 DN1 L Ing. Alexis Huamani Uriarte

20. Finales de Línea Ing. Alexis Huamani Uriarte

21. Aire en tuberías Influencia en la transferencia de calor En la distribución de vapor también encontraremos presencia de aire. El Aire a comparación del vapor no es un medio tan eficiente para la transferencia de calor. El aire debe eliminarse en el equipo final, y en los finales de línea. Ejemplo: Consideremos que nuestro vapor tiene una concentración del 20% Aire y 80% Vapor. P total : 3 Bar, por teoría la temperatura para esta presión debería ser 143.7°C Aplicamos Ley de Dalton: PTot = % AirexPTot + % VaporxPTot ( Ptot = Presion Total) Aplicando esta operación: 3=20%x3 + 80%x3 Por lo tanto obtenemos que: Presion de aire: 0.6 Bar Presion de vapor: 2.4 Bar Temperatura correspondiente: 138 °C Ing. Alexis Huamani Uriarte

22. Aire en tuberías ubicación de eliminadores de aire Ing. Alexis Huamani Uriarte

23. Separadores de Humedad Son equipos mecánicos cuya función es la de eliminar las gotas de condensado presentes en el vapor, por medio de la brusca reducción de la velocidad del vapor. Alterando también bruscamente la energía Cinetica . Adicionalmente, existen en su interior una especie de deformaciones, ayudando de esta forma a que las gotas de condensado caigan a la parte inferior del separador. Aplicación: Antes de equipos principales (Reductoras, válvulas de control) o procesos finales, para garantizar un vapor seco y libre de perdidas, y evitar que las gotas de condensado a gran velocidad vayan desgastando las válvulas de control. Ing. Alexis Huamani Uriarte

24. Separadores de humedad Instalación Típicas Ing. Alexis Huamani Uriarte

25. Gracias. Ing. Alexis Huamani Uriarte Especialista técnico comercial // Procesos Industriales e-mail: [email protected] Ing. Alexis Huamani Uriarte