235473369 Generacion y Distribucion de Vapor

7/26/2019 235473369 Generacion y Distribucion de Vapor

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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


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11.- Bilio#raf,a

1. pntes de la c8tedra.

2. Calderas & accesoriosS. !pira7 !arco= 1))).

. Distri"ci+n de %aporS. !pira7 !arco= 1))).,. ;ra de %apor & eliminaci+n de aireS. !pira7 !arco= 1))).

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235473369 Generacion y Distribucion de Vapor