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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Colector - Distribuidor de vapor
ORE! "-#$-#%&$ '(OE )-##-#%&$* +!RU+/!0!+1 O234E2E!1R+1 2+E-135 E4 RE6412E!OE 131R1O 1 3RE+/!7 U(ER81 31R1 94U+ORE41+:O 1 14ER1.
i dos o m;s calderas de vapor est;n conectadas a uncolector com
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Colector - Distribuidor de vapor
+!RU+/! 0!+1 O234E2E!1R+1 +-2+E-13#14E-R1, EO!O2+B1ORE, 3RE14E!1ORE,
O(RE14E!1-ORE C RE14E!1ORE 'O. #D--#%&5. (OE &-)-#%* 'O. 5&--#%&A. (OE #-)-#%&A*.
oda caldera de vapor saturado dispondr; de unav;lvula que pueda interceptar el paso de salida delvapor. i se trata de un grupo de caldera orecalentador que tengan un colector com
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Colector - Distribuidor de vapor
REO2E!1+O!E
i;metro. El di;metro del colector de vapor sedebe calcular para una velocidad de vapor nosuperior a 'A-#$ 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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Colector - Distribuidor de vapor
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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Colector - Distribuidor de vapor
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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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Di"e!sio!ado de tuber#as
+-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 )?##?#%&$.
odas las tuberFas que vayan por el piso deber;n colocarse encanales cubiertos por materiales no combustibles.
4as instalaciones de tuberFas deben ser perfectamente accesiblespara permitir la inspeccin de las mismas cuando se estime quepudiera Gaber deterioro por el uso, asF como para el recambio depiezas, la lubricacin de piezas mviles, etc.
ueda proGibida la instalacin de conducciones de fluidoscalientes prHimas a tuberFas de productos combustibles coneHcepcin de las tuberFas de calefaccin por acompaIamientode productos petrolFferos pesados.
uedan proGibidas las reducciones bruscas de seccin.
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Di"e!sio!ado de tuber#as
oda tuberFa que trabaje con fluidos calientes estar; diseIadapara soportar sus dilataciones mediante la colocacin de losapropiados sistemas de compensacin.
e utilizar; tuberFa de acero u otro material adecuado, seg
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Di"e!sio!ado de tuber#as
Rango de operacin '3!#"*
En la informacin de los purgadores Gay tablas que relacionan la presiny temperatura en funcin de las condiciones de diseIo del material.
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Di"e!sio!ado de tuber#as
4as juntas utilizadas deber;n ser de materiales resistentes a laaccin del agua y vapor, asF como resistir la temperatura deservicio sin modificacin alguna.
4a tuberFa tendr; un di;metro tal que las velocidades m;Himas de
circulacin ser;n las siguientes7 :apor saturado7 A$ 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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Di"e!sio!ado de tuber#as
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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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as
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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as
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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as
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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as
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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E+e"plo de di"e!sio!ado de tuber#as
: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.
Co"pe!saci! de dilatacio!es
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Co"pe!saci! de dilatacio!es
uando la lira semonta en
vertical debedrenarse eltramo anteriorpara evitar
golpes de arietepor acumulacinde condensado
Lira vertical
Drenaje condensado(faltan vlvulas).
Co"pe!saci! de dilatacio!es
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Co"pe!saci! de dilatacio!es
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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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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$,% 5#,5
C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de dilatacio!es
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C/lculo de soportes
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C/lculo de soportes
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Aisla"ie!to t0r"ico de tuber#as
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Aisla"ie!to t0r"ico de tuber#as
4a p=rdida de calor en tuberFas, depende de latemperatura del vapor, la temperatura ambiente y laeficacia del sistema aislante.
4a mayorFa de los materiales aislantes se basan endiminutas c=lulas de aire, dispuestas en una base dematerial como lana mineral o fibra de vidrio,protegido con cGapa de aluminio.
Condensado
Aislamiento
Vapor
Tubera
Prdidasde calor
Aisla"ie!to t0r"ico de tuber#as
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Es importante que el material aislante no quede aplastadoo pueda inundarse de agua. 4as p=rdidas de calor conaislante saturado de agua, pueden ser A$ 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
Aisla"ie!to t0r"ico de tuber#as
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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