uso eficiente del vapor y trampas para vapor · 2017. 5. 31. · el flotante y el mecanismo de...
TRANSCRIPT
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 1
Uso Eficiente del vapor y Trampas
para Vapor
Prof: Ing. Ruiz, Marcos
JTP: Esp. Ing. Ruiz, David
Aux. Seg. Franzoi Yamil
Año 2017
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 2
1 Hogar.
2 Tubos (2do paso).
3 Tubos (3er paso).
4 Cámara de combustion.
5 Caja de humos frontal.
6 Caja de salida posterior.
7 Visor.
8 Válvula de seguridad.
9 Válv.salida vapor.
10 Válv retención agua.
11 Controles de nivel.
12 Entrada de hombre.
13 Conex.repuesto.
14 Carcaza.
15 Bomba agua.
16 Panel de control.
17 Quemador
18 Ventilador
19 Silenciador ventilador
Caldera Humotubular
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 3
Caldera humotubular de 3 Pasos
Vapor a 150 oC
1600 oC
400 oC
350 oC
2º Paso (Tubos)
3er Paso (Tubos)
1er Paso (Hogar)
200 oC
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 4
Caldera Acuotubular
Domosuperior
DomoInferior
Gases
calientes
Vapor
Agua
El calor cedido por los gases
se transfiere al agua de la caldera
por conducción y convección
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 5
Tabla de Vapor SaturadoEntalpía en kcal/kg
Presión Temp. Agua Evaporación Vapor
Volúmen
específico
del vapor
Bar m ºC hf hfg hg m3/kg
0 100 100 539 639 1,673
1 120 120 526 646 0,881
2 134 134 517 651 0,603
3 144 144 510 654 0,461
4 152 152 504 656 0,374
5 159 160 498 658 0,315
6 165 165 494 659 0,272
7 170 171 489 660 0,24
8 175 176 485 661 0,215
9 180 181 482 663 0,194
10 184 186 478 664 0,177
11 188 190 475 665 0,163
12 192 194 472 666 0,151
13 195 198 469 667 0,141
14 198 201 467 668 0,132
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 6
Circuito típico de vapor
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 7
Gráfico de Expansión para Tuberías de
Acero
Temperatura del Vapor Saturado
Dilatación de la Tubería (mm)
Lo
ng
itu
d d
e T
ub
erí
a (
metr
os)
Diferencia de Temperatura oC/
bar g 1 2 3 4 5 7,5 10 15 20 25 30
Temperatura 120 134 144 152 159 173 184 201 215 226 236
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 8
Curvas de Expansión del AceroD
iám
etr
o N
om
inal
de T
ub
erí
a (
mm
)
Dilatación desde la Posición Neutral (mm)
W.Metros
W
Curva
soldada
radio=1,5
diá.2W
Presión máxima 17 bar
Temperatura 260oC
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 9
Omega o Lira Fuelle
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 10
Puntos de Anclaje
Abrazadera
Brida
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 11
Soportes para Tuberías de Vapor
Soporte doble
Patín
Patín y Abrazadera
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 12
Distancia recomendada entre soportes de
tuberías para vapor
Diámetro Nominal Tubería
Acero/Cobre
Intervalo de Recorrido
Horizontal (m)
Intervalo de Recorrido
Vertical (m)
Diámetro Diám. Ext. Acero Cobre Acero Cobre
12 15 - 1 - 1.2
15 18 2 1.2 2.4 1.4
20 22 2.4 1.4 3 1.7
25 28 2.7 1.7 3 2
32 35 2.7 1.7 3 2
40 42 3 2 3.6 2.4
50 54 3.4 2 4.1 2.4
65 67 3.7 2 4.4 2.4
80 76 3.7 2.4 4.4 2.9
100 108 4.1 2.7 4.9 3.2
125 133 4.4 3 5.3 3.6
150 159 4.8 3.4 5.7 4.1
200 194 5.1 - 6 -
250 267 5.8 - 5.9 -
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 13
Circuito típico de vapor
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 14
Conexiones de las Derivaciones
CorrectoIncorrecto
Vapor Vapor
Condensado
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 15
Condensado formado en tuberías de
vapor(kg/hora de condensado cada 50 m de Tubería)
Presión
de VaporTamaño de Tubería (mm)
(bar r) 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600
9 9,5 15,1 19,7 28,1 38,1 49,4 71 105 139 164 216 272 320 436
9,3 11,3 14,1 16,5 20,6 24,5 31,5 39 46,5 51,5 60 64 72 88
10 9,9 15,7 20,4 29,2 39,6 51,3 77 109 144 171 224 282 332 463
9,8 11,9 14,6 16,9 21,3 25 33 41 49 54 62 67 75 90
11 10,4 16,5 21,6 30,7 41,7 54,1 81,1 115 152 180 236 298 350 488
10,9 13 15,7 17,7 22,5 26 36 45 53 59 67 73 81 97
Los números en cursiva representan la carga en régimen
Temperatura ambiente 200C, eficacia de la aislación 80%
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 16
Golpe de Ariete
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 17
Uso eficiente del Vapor y Trampas
para Vapor
Ing. Horacio Rosso
2003
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 18
Puntos de Drenaje de condensado de
líneas de vapor
Condensado
Conjunto de Trampeo
Sección
Sección
Conjunto de Trampeo
Vapor
Vapor
Correcto
Incorrecto
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 19
Drenaje del Condensado de una
Derivación
Válvula de
corte
Conjunto de Trampeo
Tubería
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 20
Elevación del Terreno
Vapor
Elevación
Puntos de Purga
30 - 50m
Descenso 1/250
Vapor
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 21
Tuberías Para Vapor
Saturado
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 22
¿Cómo se dimensiona una tubería
para vapor ?
En base a los siguientes criterios:
Velocidad del Fluido
Caída de Presión
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 23
Cuadro de Dimensionamiento de Tuberías
para Vapor (kg/h) - Criterio de VelocidadPressure Velocity Tamaño nominal de latubería /Diámetro interno real
bar m m/s 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150
15.8 20.93 26.64 35.04 40.9 52.5 62.7 77.92 102.26 128.2 154.05
15 9 15 25 43 58 95 136 210 362 569 822
0.4 25 14 25 41 71 97 159 227 350 603 948 1369
40 23 40 66 113 154 254 363 561 965 1517 2191
15 10 18 29 51 69 114 163 251 433 681 983
0.7 25 17 30 49 85 115 190 271 419 722 1135 1638
40 28 48 78 136 185 304 434 671 1155 1815 2621
15 12 21 34 59 81 133 189 292 503 791 1142
1 25 20 35 57 99 134 221 315 487 839 1319 1904
40 32 56 91 158 215 354 505 779 1342 2110 3046
15 18 31 50 86 118 194 277 427 735 1156 1669
2 25 29 51 83 144 196 323 461 712 1226 1927 2782
40 47 82 133 230 314 517 737 1139 1961 3083 4451
15 23 40 65 113 154 254 362 559 962 1512 2183
3 25 38 67 109 188 256 423 603 931 1603 2520 3639
40 61 107 174 301 410 676 964 1490 2565 4032 5822
15 28 50 80 139 190 313 446 689 1186 1864 2691
4 25 47 83 134 232 316 521 743 1148 1976 3106 4485
40 75 132 215 371 506 833 1189 1836 3162 4970 7176
15 34 59 96 165 225 371 529 817 1408 2213 3195
5 25 56 98 159 276 375 619 882 1362 2347 3688 5325
40 90 157 255 441 601 990 1411 2180 3755 5901 8521
15 39 68 111 191 261 430 613 947 1631 2563 3700
6 25 65 114 184 319 435 716 1022 1578 2718 4271 6167
40 104 182 295 511 696 1146 1635 2525 4348 6834 9867
15 44 77 125 217 296 487 695 1073 1848 2904 4194
7 25 74 129 209 362 493 812 1158 1788 3080 4841 6989
40 118 206 334 579 788 1299 1853 2861 4928 7745 11183
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 24
Dimensionamiento de Tuberías Para VaporCriterio de caída de presión
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 25
Distribución a Alta Presión
Proporciona las siguientes ventajas:
Las tuberías de vapor podrán ser de menor diámetro, y por lo tanto las
pérdidas de calor (energía) serán menores, ya que la superficie es más
pequeña.
Menor costo de las líneas de vapor, tanto por los materiales como
tuberías, bridas y soportes, como por la mano de obra.
Menor costo del aislamiento.
Vapor más seco en el punto de utilización gracias al efecto de la
reducción de presión.
La caldera puede funcionar a una presión que corresponde a las
condiciones óptimas de funcionamiento, elevando su rendimiento.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 26
Estación Reductora de Presión
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 27
Título o Calidad del vapor
(Vapor saturado seco / Vapor húmedo)
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 28
Título o Calidad del vapor
(Vapor saturado seco / Vapor
húmedo)
Flujo
Separador de
gotas
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 29
Circuito típico de vapor
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 30
Eliminación del Aire en líneas de vapor
Tubería de Vapor
Trampa para
vapor
Aire
Eliminador de
Aire de Presión
balanceada
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 31
Pérdida de vapor por orificios
Ej. a 7 bar de presión un orificio
de 5 mm. que descarga a la
atmósfera deja pasar aprox. 50
kg. de vapor.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 32
Trampas Para Vapor Spirax Sarco
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 33
¿Que es una Trampa Para vapor?
• Cuando el vapor cede su calor latente
o entalpía de evaporación se
convierte en condensado.
• La trampa para vapor es una válvula
automática que cierra en presencia de
vapor y abre cuando le llega
condensado.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 34
¿Por qué funciona una Trampa Para
Vapor ?
Por la diferencia de presión entre la
entrada y la salida de la trampa. A
esta diferencia de presiones se la
denomina
“Presión diferencial”
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 35
Gráfico de Dimensionamiento de
Trampas
0
100
200
300
400
500
600
700
0 10 15 20 25 30 35
Presión diferencial (Bar)
Co
nd
en
sa
do
(k
g/h
)
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 36
Filtros
Antes de una trampa para vapor o
una válvula de control es
imprescindible colocar un filtro y
realizar su limpieza periódicamente.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 37
Operación de la Trampa a Flotador
En el arranque, el
venteo termostático
permite la salida del
aire, evitando que la
trampa se bloquee.
El condensado llega a
la trampa, elevándose
el flotante y el
mecanismo de palanca
abre la válvula de salida
El condensado caliente
cierra el venteo. El
condensado descarga
en forma contínua.
Cuando llega vapor a
la trampa, la válvula
principal cierra. La
válvula se encuentra
siempre debajo del
nivel de agua
evitando pérdidas de
vapor vivo.
1 2 3
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 38
Trampas a Flotador
– Ventajas
• Descarga continua de condensado
• Se adapta a variaciones de presión y
temperatura
• Con elementos termostáticos eliminan aire
• Posibilidad de incorporar antibloqueo por
vapor
– Desventajas
• No resisten bien las heladas
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 39
Operación de la Trampa de Balde Invertido
El condensado llega
a la trampa y forma
un sello de agua.El
peso del balde
mantiene a la válvula
abierta.El
condensado fluye
desde abajo de la
trampa y sale.
Cuando ingresa el
vapor, el balde se
eleva haciendo
elevar el
mecanismo de
palanca, cerrando
la válvula.
Parte del vapor
atrapado condensa
y parte sale por el
orificio de
venteo.El peso del
balde hará que la
válvula se aleje de
su asiento
repitiendo el ciclo.
El orificio de venteo en
el balde hará que se
acumule aire en la parte
superior de la trampa. El
orificio,por ser pequeño
ventea el aire
lentamente. Puede
requerirse un venteo
separado.
Orificio de
venteo
1 2 3 4
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 40
Trampas de Balde Invertido
– Ventajas
• Robustas
• Resisten golpes de ariete
– Desventajas
• No resisten bien las heladas
• No eliminan bien el aire
• Pueden perder el sello de agua
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 41
Trampa Termostática de Presión
Balanceada
Cápsula
Presión
Balanceada
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 42
Respuesta de las Trampas de Presión
Balanceada
Presión (bar m)
Tem
pera
tura
( )
oC
Curva Vapor Saturado
Respuesta Trampa de
Presión Balanceada
80
100
120
140
160
180
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 43
Cápsula de Presión Balanceada
Abierta Cerrada
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 44
Trampas Termostáticas de Presión
Balanceada
– Ventajas
• Pequeñas pero de gran capacidad
• Eliminan aire
• Resisten heladas y golpes de ariete
• Autoajustables a variaciones de presión
– Desventajas
• No usar cuando no se acepte anegamiento
de condensado
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 45
Trampa para vapor bimetálica
Cuerpo y tapa
forjada
Malla de acero
inoxidable
Diseño de
operación rápida
Elemento estrella
para seguir la
curva de
saturación y
reaccionar a los
cambios de
temperatura.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 46
Respuesta Trampas Bimetálicas
Presión (bar m)
Tem
pera
tura
( )
oC
Curva Vapor Saturado
Respuesta Trampas
Bimetálicas
80
100
120
140
160
180
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 47
Trampas Bimetálicas
– Ventajas
• Eliminan aire
• Resisten heladas y golpes de ariete
• Amplio margen de presiones
• Descarga a temperatura inferior al vapor,
aprovechando el calor sensible
– Desventajas
• Poca rapidez a cambios de caudal o presión
• No usar cuando no se acepte anegamiento
de condensado
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 48
Operación de las Trampas
Termodinámicas
1 2
3 4
Al comienzo, la
presión entrante
eleva el disco.
El condensado
frio es
descargado
inmediatamente.
El condensado caliente que fluye a través de la trampa libera vapor flash.La alta velocidad provoca baja presión debajo del disco haciendo que apoye en su asiento. Simultáneamente la presión del vapor flash creada en la cámara sobre el disco,fuerza a éste hacia abajo oponiéndose a la presión del condensado que llega.
El disco asienta
en el anillo
interior y cierra la
entrada.
El disco también
se asienta en el
anillo exterior y
mantiene la
presión en la
cámara.
La presión en la cámara
disminuye debido a la
condensación del vapor
flash y el disco se eleva.
Luego, el ciclo se repite y
el condensado circula
libremente a través de la
trampa.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 49
Trampas Termodinámicas– Ventajas
• Amplia gama de presiones
• Robustas, compactas
• Resisten golpes de ariete, vapor recalentado y
heladas
• Fácil verificación y mantenimiento
• Normalmente fallan en posición abierta
– Desventajas
• No adecuadas para presión de entrada muy baja
o contrapresión mayor al 80% de la presión de
entrada
• No son buenas eliminadoras de aire
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 50
Líneas de Condensado para Presiones
de Vapor menores a 4 bar m
Caída de presión em mbar por metro
Diámetro nominal(mm.)
0,5 mbar 1 mbar
15 130 180
20 290 420
25 540 790
32 1180 1700
40 1790 2590
50 3450 4990
65 6950 10150
80 10900 15650
100 22200 31900
Tuberías de acero- Capacidad en Kg./hora
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 51
Líneas de Condensado para presiones
de vapor mayores a 4 bar m1. Desde la presión antes de la trampa
trazar una línea horizontal hasta la
presión deseada en la línea de retorno (A).
2.Desde A trazar una vertical hasta la
horizontal de la carga de condensado (B)
3.Seguir la curva de la derecha y la
horizontal hasta la presión elegida para la
línea de retorno (C)
4.Trazar una vertical hasta la velocidad del
vapor flash, por ej. 25 m/seg. (D)
5.Leer el tamaño de la línea de retorno.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 52
Temperatura de descarga de las
Trampas Para Vapor
Curva de vapor
saturado
FT y BITD
BP
SM
Expansión
líquida
seteada a
60°C
0
100
Temp
°C
Presión
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 53
Consumo de energía de Trampas Para
Vapor
Expresado en kg/h de vapor equivalente a 5 bar
Tamaños 1/2”
Sin Carga Carga normal
Orificio Radiacion Total Orificio Radiacion Total
Termostática 0.5 0.5 1.0 Nulo 0.5 0.5
Flotador Nulo 1.4 1.4 Nulo 1.4 1.4
Balde invertido 0.5 1.2 1.7 Nulo 1.2 1.2
Termodinámica 0.5 0.25 0.75 Nulo 0.25 0.25
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 54
Extracción del condensado de equipos
controlados termostáticamente
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 55
Ruptor de Vacío
Se requiere baja
presión
diferencial para abrir la
válvula
Junta de acero
inoxidable
Cuerpo hexagonal
Conexión al
sistema
Cuerpo y tapa de
bronce o acero
inoxidable
Conexión a la
atmósfera
Válvula de precisión
de acero inoxidable
Durante la operación normal la
válvula permanece sobre su asiento.
En el punto de vacío, la válvula se eleva
debido a la presión del aire atmosférico,
evitando la formación de vacío en el
espacio de vapor.
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 56
Bomba - Trampa APT 14
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 57
Aplicación Típica
Ruptor de vacio
Aire
Paila
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 58
Válvulas de retención a disco
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 59
VálvulasMariposa
Válvulas
con
fuelle
Otros accesorios
Válvulas esféricasmanuales y actuadas
Filtros “Y”
Visores Calentadores
de agua
HGR-Uso ef.vapor 2004 Diap. N° 60
Spirax Sarco S.A.
Autopista Panamericana
Colectora Este N° 24951
(B1611DFB) Don Torcuato, Pcia.de Buenos Aires
E-mail: [email protected]
www.SpiraxSarco.com/ar
FIN
Prof: Ing. Ruiz, Marcos
JTP: Esp. Ing. Ruiz, David
Aux. Seg. Franzoi Yamil
Año 2017