Uso eficiente de la energía del vapor

USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA DEL VAPOR

C O N T R O L D E F L U I D O S

T [ºC]

Entalpía kJ/kg

100

0

419 26760

LVL-V

S-LS

hf

hg

hfghg = hf + hfg

Liquido saturadoVapor saturado

0º0ºCC

100ºC100ºC 100ºC100ºC

Estados del agua a presión atmosférica

Diagrama Entalpía v/s Temperatura

Usos del vapor saturado y sobrecalentado

Potencia

Vapor sobrecalentado

Proceso y calefacción

Vapor saturado

Entalpía en kJ/kg

Presión Manométrica Temp. Agua Evaporación VaporVolumen

Seco Saturado

bar ºC hf hfg hg m3/kg

0 100 419 2257 2676 1.6731 120 506 2201 2707 0.8812 134 562 2163 2725 0.6033 144 605 2133 2738 0.4614 152 671 2108 2749 0.3745 159 641 2086 2757 0.3156 165 697 2066 2763 0.2727 170 721 2048 2769 0.248 175 743 2031 2774 0.2159 180 763 2015 2778 0.19410 184 782 2000 2782 0.17711 188 799 1986 2785 0.16312 192 815 1973 2788 0.15113 195 830 1960 2790 0.14114 198 845 1947 2792 0.132

Entalpía en kJ/kg

Presión Manométrica Temp. Agua Evaporación VaporVolumen

Seco Saturado

bar ºC hf hfg hg m3/kg

0 100 419 2257 2676 1.6731 120 506 2201 2707 0.8812 134 562 2163 2725 0.6033 144 605 2133 2738 0.4614 152 671 2108 2749 0.3745 159 641 2086 2757 0.3156 165 697 2066 2763 0.2727 170 721 2048 2769 0.248 175 743 2031 2774 0.2159 180 763 2015 2778 0.19410 184 782 2000 2782 0.17711 188 799 1986 2785 0.16312 192 815 1973 2788 0.15113 195 830 1960 2790 0.14114 198 845 1947 2792 0.132

Propiedades del vapor de agua saturado

Agua de

reposiciónCondensado

Condensado

Vapor

Vapor

Vapor

Purgas de fondo 3%

Pérdidas en combustible

18%

Pérdidas en Distribución 5%

Condensado NO recuperado

Revaporizado 10%

Un Circuito de Vapor Real

Generadores de vapor y equipamiento de sala de calderas

1 Hogar.2 Tubos (2do paso).3 Tubos (3er paso).4 Cámara de combustión.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 Quemador18 Ventilador 19 Silenciador ventilador

Calderas Humotubulares

Caldera Humotubular de 3 pasos

Vapor a 150 oC

1600 oC400 oC

350 oC

2º Paso (Tubos)

3er Paso (Tubos)

1er Paso (Hogar)

200 ºC

Calor por el interior de los tubos

Agua por el exterior de los tubos

Estanque deAlimentación

Agua de reposición Retorno de

Condensados

A Caldera

Sistema deRecirculación

Sistema de Control de

Temperatura

Sistema deControl de nivel

Venteo

Cabezal mezclador y desaireador

Efecto de un Nivel Demasiado Alto de SDT (Sólidos Disueltos Totales) en Calderas de Vapor

Obturación en intercambiadores

Suciedad en Válvulas de Control

Bloqueo de las trampas

Nivel alto de sólidos en

suspensión (SDT)

Controlador BC3200

Codo sondaCaldera

Válvula de purga BCV30

A un sistema de recuperación de calor o tanque de purgas

Válvula de corte

Sonda de conductividad CP30

Sistema Control de Purga BCS3

Uso del Calor Residual en el Agua

Intercambiador

Entrada de Agua Tratada

Agua Tratada

Purga

Estanque de Revaporizado

Estanque Alimentación

Caldera

•Considerando:

F = TDS agua alimentación (ppm)

B = TDS deseados en caldera (ppm)

S = Producción de vapor (kg/h)

P = Caudal de purga (kg/h)

Se obtiene la cantidad de agua a purgar:

P = F x S

B - F•Esta ecuación es válida para cualquier tipo de unidades

Cálculo de la Cantidad de Purga

Ejercicio 1

SDT máximo admisible

2.500 ppm

Presión de trabajo = 10 bar mTemperatura vapor saturado= 184 oC

Agua de alimentación con 250 ppm

Vapor a planta 10.000

kg/h

•Información suministrada por el usuario:

•F = SDT agua alimentación. (ppm) = 250 ppm

•B = SDT deseados en caldera (ppm) = 2.500 ppm

•S = Producción vapor (kg/h) = 10.000 kg/h

•Cantidad a purgar = F x S B - F

1. Calcular cantidad a purgarConsiderar SIN recuperación de condensados

Ejercicio 1


2.500 ppm




kg/h

•Información suministrada por el usuario:

•F = 250 ppm•B = 2.500 ppm•S = 10.000 kg/h•Cantidad a purgar = B x S B - F

= 250 x 10.000 2.500 - 250

= 1.111 kg/h1.111 kg/h

1. Calcular cantidad a purgar. RESPUESTAConsiderar SIN recuperación de condensados

Ejercicio 1


2.500 ppm




kg/h

Energía purga (kW) =

P [kg/h] x hf [kJ/kg]3.600 [segundos/h]

•P = Purga de superficie

•hf = Entalpía del agua a presión de trabajo

2. Calcular Energía removidaConsiderar SIN recuperación de condensados

Ejercicio 1


2.500 ppm




kg/h

Energía purga (kW) =

1.111 [kg/h] x 782 [kJ/kg]3.600 [segundos/h]

= 241 [kW]= 241 [kW]

2. Calcular Energía removida: RESPUESTAConsiderar SIN recuperación de condensados

Recuperación de la energía

Una calefacción doméstica de una casa consume aproximadamente 13 kW, por lo que:

241

13 = Casi 19 casas

Recuperación de la energía

Utilizando un 50% condensado, 50% reposición•Información suministrada por el usuario:

SDT agua reposición (ppm) = 250 ppmSDT condensado recuperado (ppm) = 12 ppmSDT agua ingresada a caldera (ppm) = 130 ppm

SDT deseados en caldera (ppm) = 2.500 ppmS = Producción vapor (kg/h) = 10.000 kg/h

Cantidad a purgar = B x S B - F

= 130 x 10.000 2.500 - 130= 549 kg/h549 kg/h

Diferencia con situación anterior: Diferencia con situación anterior: ¡¡562 kg/h!!¡¡562 kg/h!!Equivale a Equivale a 122 kW ahorrados122 kW ahorrados,, 120.000 L/año de Fuel oil120.000 L/año de Fuel oil

Purga de fondo automática

Válvula con Actuador

Neumático

Temporizador

Caldera

Purga de fondo

• Válvula NO puede ser de globo

• Presión de diseño ≥ 25% Presión

caldera

• Sobre 100 psi (7 bar), se debe usar dos

válvulas en serie, una de ellas de

apertura lenta

Control de nivel de agua por botella

Caldera apagada:no hay burbujas, el visor

muestra el nivel real

Caldera con alta demanda:muchas burbujas, el visor

muestra un nivel inferior al real

Diferencia de nivel

Control electrónico: Sondas por Conductividad

Varilla metálica

Fuente de tensión

MedidorMedidor

Varilla metálica

Fuente de tensión

Agua Agua

Control On/Off por conductividad

Sonda LP10-4

Controlador LC1000

BombaAlim. Agua

Capacidad como una función del nivel de líquido

Dieléctrico

Placas del capacitor

Medición de la capacidad

Punta de prueba

Material dieléctrico

Ca

mb

io e

n n

ive

l

Profundidad de la inmersión

Control Electrónico Modulante por Capacitancia

BombaAlim. Agua

Actuador EL5500 y valv. de control tipo KE.

Sonda capacitiva LP20 y pream . PA20

Controlador LC2200

Circuito de vaporLíneas de distribución

Tres Grandes temas en distribución

Dimensionamiento de Tuberías Dilatación en tuberías Formación de Condensado

Circuito de vaporDimensionamiento de Líneas de Vapor

Dimensionamiento de tuberías

Mayor Costo Mayores Pérdidas de

Calor Se Forma Mayor

Volumen de Condensado

Menor Presión en los Equipos de Vapor

Caudal de Vapor Insuficiente

Golpe de Ariete y Erosión

Diámetro de la tubería para 5.000 kg/h de Vapor saturado a 7 bardonde se desea una velocidad de 25 m/s

Ejercicio 2

Dimensionar una línea de vapor

Requerimientos del proceso

Dimensiona-miento de tuberías: Gráfico

Método de Velocidad

Diámetro de la tubería para 5.000 kg/h de Vapor saturado a 7 bardonde se desea una velocidad de 25 m/s

RESPUESTA EJERCICIO 2

Dimensiona-miento de tuberías: Gráfico

Método de Caída de presión

Dimensionamiento de tuberías

Otros métodos: Software de

Cálculo / Regla de Cálculo

Circuito de vaporExpansión de tuberías

Gráfico de Expansión para Tuberías de Acero

Temperatura del Vapor Saturado

Dilatación de la Tubería (mm)

Lo

ng

itu

d d

e T

ub

ería

(m

etro

s)

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

Expansión para Tuberías metálicas

Lira y Fuelle

Omega o Lira Fuelle

Movimientos básicos de juntas

Movimiento Axial

Movimiento Lateral

Movimiento Angular

Distancia recomendada entre soportes o guías

D = Diámetro de la tuberíaL.MAX. = Distancia máxima recomendada entre guías

Circuito de vaporFormación de Condensado

Aislamiento Térmico

OBSERVACIÓN

100 m de tubería de 2’’ diámetro, transportando vapor a 10 barg introducen un consumo adicional de unos 180 kg/h de vapor.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

Espesor del Aislante [mm]

Re

sis

ten

cia

Te

rmic

aConvecciónConvecciónConducciónConducción

Efectos del condensado: Golpe de Ariete

Vapor

Condensado

proyectil

Vapor

condensado

Vibraciones y ruidos

causados por golpe de ariete

Vapor

Efectos del Golpe de Ariete

Reducción de cañerías

Reducción excéntrica

Reducción concéntrica

Correcto

Incorrecto

Condensado

Condensado

Filtros

Antes de una trampa para vapor o una válvula de control es imprescindible colocar un filtro y realizar su limpieza periódicamente.

Vapor y gases

Líquidos

Flujo vertical

Puntos de Drenaje de condensado de líneas de vapor

Condensado

Conjunto de Trampeo

Sección

Sección

Conjunto de Trampeo

Vapor

Vapor

•Correcto

• Incorrecto

Condensado

Título o Calidad del vapor(Vapor saturado seco / Vapor húmedo)

• Fracción seca

FS = vapor seco

vapor húmedo

• Xreal = FS · Xideal

Título o Calidad del vapor(Vapor saturado seco / Vapor húmedo)

Separador de gotas

Flujo

Rompedor de Vacío

Se requiere baja presióndiferencial para abrir la válvula

Junta de acero inoxidable

Cuerpo hexagonal

Conexión alsistema

Cuerpo y tapa debronce o aceroinoxidable

Conexión a la atmósfera

Válvula de precisiónde 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.

Aplicación Típica

Rompedor de vacío Aire

Cómo afecta el Aire en líneas de Vapor

Vapor a 1[bar g]

Aire

Co

nd

ensad

o

Incru

stacion

es

Pared

metálica

Incru

stacion

es

Pro

od

ucto

estancad

o

Producto

T vapor121 [ºC]

T Prod99 [ºC]



Ejercicio 3

Si la Presión del manómetro marca 5 [bar], y la temperatura del sistema es de 152 [ºC], ¿Cuál es el

porcentaje de vapor?

PTotal = Pvapor + Pgases


Ejercicio 3; RESPUESTA

A 152 [ºC], la presión del vapor (según tabla), es de 4 [bar], luego

PTotal = Pvapor + Pgases

5 = 4 + Pgases

La cantidad de vapor es proporcional a su presión

Pvapor = 4 =

PTotal 50,8 = 80 %

Eliminación del Aire en líneas de vapor

Tubería de Vapor

Trampa para vapor

Aire

Eliminador de Aire de Presión

balanceada

Estudio sobre la Inteligencia

Tiempo: 1 Minuto

Escriba las respuestas en una hoja en blanco.

1. Continúe esta secuencia lógica: 25 Puntos

L M M

2. Corrija esta fórmula colocando sólo un trazo: 25 Puntos

5 + 5 + 5 = 550+ +3. Por favor, escriba cualquier cosa: 25 Puntos

4. Dibuje un rectángulo con tres líneas: 25 Puntos

Tiempo: 1 Minuto

¡AÚN TIENE TIEMPO!

Por favor, no vea las respuestas.

No mire el test del compañero.

Usted lo puede conseguir.

Las soluciones son fáciles, vuelva atrás e intente

hacerlo todo.


Tiempo: 1 Minuto


1. Continúe esta secuencia lógica: 25 Puntos

2. Corrija esta fórmula colocando sólo un trazo: 25 Puntos

5 + 5 + 5 = 550+ +3. Por favor, escriba cualquier cosa: 25 Puntos

4. Dibuje un rectángulo con tres líneas: 25 Puntos

L M M J V S D Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo

Cualquier cosa


Válvulas reguladoras de Presión

Utilización de vapor a presión de operación: Estación Reductora de Presión

Válvula reguladora de presión auto operada

Válv. Seguridad

FiltroSeparador de gotas

Cuadro de drenaje

Válv. corteVálv. corte

Manómetros

Válvula reductora de presión con piloto

Ajuste de presión

Resorte de control

Diafragma piloto

Conexión a cañería para sensor aguas abajo

Flujo

Válvula piloto

Resorte de retorno

Diafragma principal

Orificio de control

Válvula principal

Válvula reguladora de presión con piloto

Válvula reguladora de temperatura con piloto

Válvula reductora de presión de Acción directa

Resorte decontrol

Diafragma

FlujoVálvula de

control

Ahorro por Reducción y control de presión

I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUADATOS

- P: 10 barg

- Ti: 15 ºC

- Tf: 65 ºC

- m: 10000 kg

- t: 30 min

.

Ejercicio 4-1

1. Calcular requerimiento energético

USAR la ecuación para caudal energéticoQ =m*Cp*(Tf-Ti)/tCon Cp del agua = 4,184 [kJ / kg·ºC]



- P: 10 barg

- Ti: 15 ºC

- Tf: 65 ºC

- m: 10000 kg

- t: 30 min

.

Ejercicio 4-1: RESULTADO

1. Calcular requerimiento energético

USAR la ecuación para caudal energéticoQ = 10.000·4,184·(65-15) / 1.800 [s]Q = 1.162 [kJ/s]



- P: 10 barg

- Ti: 15 ºC

- Tf: 65 ºC

- m: 10000 kg

- t: 30 min

.

Ejercicio 4-2

2. Calcular Vapor necesario a 10 y a 2 barUSAR la ecuaciónmasa(vapor) = Q / hfc

Con hfc = Entalpía de evaporación a la presión X



- P: 10 barg

- Ti: 15 ºC

- Tf: 65 ºC

- m: 10000 kg

- t: 30 min

.

Ejercicio 4-2: RESULTADO

2. Calcular Vapor necesario a 10 y a 2 barMasa a 10 bar (vapor) = 1.162 [kJ/s] / 2.000 [kJ/kg] = 2.080 [kg / hora]

Masa a 2 bar (vapor) = 1.162 [kJ/s] / 2.163 [kJ/kg] = 1.923 [kg / hora]



- P: 10 barg

- Ti: 15 ºC

- Tf: 65 ºC

- m: 10000 kg

- t: 30 min

.

Ejercicio 4: RESULTADO FINAL

Diferencia de flujo: 157,1 [kg / hora] Costo del vapor : 15 [$ / kg vapor]

Ahorro =2356,5 [$/hr] Año 3840 hr $9.048.960

Ahorro por Reducción y control de presiónTabla de Dimensionamiento de válvula

reguladora de presión en vapor


I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUADATOS del VAPOR

- Pe: 10 barg

- Ps: 2 barg

- Q: 1.923 [kg/hora].

Ejercicio 4-3:Dimensionamiento de válvula

Trampas para Vapor

¿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”

Por la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la trampa. A esta diferencia de presiones se la

denomina

“Presión diferencial”

Gráfico de Dimensionamiento de Trampas

Gráfico de Dimensionamiento de Trampas: Factores de Seguridad

GeneralCon control de

temperaturaDrenajes de líneas x2 -Calentadores x2 -Intercambiadores x2 x3Serpentines calentadores de aire x2 x3Serpentines sumergidos (drenaje bajo nivel) x2 -Serpetniens sumergidos (drenaje superior por sifón) x3 -Cilindros rotatorios x3 -Lineas de Tracing x2 -Prensas de platos x2 -

Regla General: Usar factor 2 para casi todos los casos, usando factor 3 para aquellos equipos calentadores con control de temperatura inicial y para aplicaciones con sifón

• Termostático– Presión balanceada– Expansión líquida– Bimetálico

• Mecánico– Flotador– Balde invertido

• Termodinámica

Trampas para vapor ISO 6704:1984

Trampa termostática de presión balanceada

Análisis del modelo BPT 13

– 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

Trampa termostática de presión balanceada

I) Para el equipo presentadoDimensionar una trampa de presión balanceada, conociendo

- Presión diferencial = 1 barg

- Caudal = 200 [kg/hora]

Ejercicio 5

Operación de la trampa bimetálica

Análisis del modelo SMC 32

Operación de la trampa a flotador

Mejora de la FT 14HC

Diseño de la base de la FT14HC de 1” existente Diseño de la base de la FT14HC de 1” mejorado

Análisis del modelo FT 14

– 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

Trampa flotador

I) Para el equipo presentadoDimensionar una trampa de flotador, conociendo


- Caudal = 2.000 [kg/hora]

Ejercicio 6

Operación de la trampa 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

Trampas de balde invertido

Operación de las Trampas Termodinámicas

Análisis del modelo TD 52

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

I) Para el equipo presentadoDimensionar una trampa termodinámica, conociendo


- Caudal = 150 [kg/hora]

Ejercicio 7

Trampas Termodinámicas CoolBlue

Tapa aisladora

• Ciclo mas lento = Mayor duración

• Mas eficiente térmicamente

• Cierre hermético• Sin pérdidas de vapor en

operación• Temperaturas de

descarga ligeramente inferiores


• Íntegramente construidas en acero inoxidable• Rango de presión de operación 3.5 a 600 psig • Tamaños de 3/8” a 1”• Modelos con capacidad reducida para aplicaciones

con cargas bajas• Descarga on-off que facilita el test de funcionamiento


• Cuerpos con terminado ENP (Electroless Nickel Plated)

• Asientos y disco de acero inoxidable endurecido• Limpiable• Instalación horizontal o vertical• Amplio rango de capacidades• Disponible con Conectores Universales


Conectores Universales• Trabaja con todas las trampas

con conectores universales estándar

• Permite el recambio de una trampa en menos de 5 minutos

• Instalación horizontal con flujo de izquierda a derecha o viceversa (opcional)

• Facilidad de operación• Construcción robusta

Válvula corte Válvula corte

Filtro

Sensor de fuga

Trampa flotador

Válvula retención

Set de trampeo


Tiempo: 3 Minutos


P1. ¿Cuánto duró la Guerra de los Cien Años (enfrentamiento que tuvo en vilo a la Europa medieval, en la que se enfrentaron Francia e Inglaterra)?

P2. ¿De qué animal procede el nombre de las Islas Canarias, que están en el Atlántico?

P3. ¿De qué color son las cajas negras de los aviones?

P4. ¿Cuál fue la duración de la Guerra de los Treinta Años (Guerra que afectó a Europa central en el siglo XVII)?


Tiempo: 3 Minutos


P1. ¿Cuánto duró la Guerra de los Cien Años (enfrentamiento que tuvo en vilo a la Europa medieval, en la que se enfrentaron Francia e Inglaterra)?

P2. ¿De qué animal procede el nombre de las Islas Canarias, que están en el Atlántico?

P3. ¿De qué color son las cajas negras de los aviones?

P4. ¿Cuál fue la duración de la Guerra de los Treinta Años (Guerra que afectó a Europa central en el siglo XVII)?

116 años (de 1337 a 1453)

"Tierra de los Perros" (canis en latín)

Naranja

30 años, (1618-1648)

Pérdida de vapor vivo por orificios

CarbónToneladas/año x 1000 litros/año

Gas/añox 1000 kWh

1000

500400300

200

100

504030

20

10

54 1

2

345

2

345

10

0,5

1

2

34520

10

10

30405020

304050

10020

304050200

100300

100400500200

20008400 8400 2000 2000840020

304050

5

10

20100

304050200

300400 100500

1000

2000

200

300400500

1000

300040005000

Horas por añoHoras por añoHoras por año

Gráfico 1 Gráfico 2

Fuel Oil muy Viscoso

Modificación de la Fórmula de Darcy para el flujo de un fluido por un orificio

W = 0,00751 x E x d2 x (P/vg)1/2

• W: Flujo de vapor en [kg/hora]• E = 1 / (1- 4)1/2

• = d / D• d : diámetro orificio de trampa en [mm]• D: diámetro de tubería en [mm]• P: Presión diferencial a través de orificio en [mm de

agua]• vg: volumen específico de vapor en [m3 / kg]

Pérdida de vapor vivo por orificios en trampas

W = 0,00751 x E x d2 x (P/vg)1/2

Para su uso en trampas para vapor, se debe considerar:

• Donde el valor 0,3 es una valor empírico usado para caídas de presión en trampas

• Además al resultado final de la Fórmula, se debe multiplicar por un factor 0,25 aproximadamente, debido a los efectos de ensuciamiento, bloqueo parcial de orificio y geometría de la trampa que disminuyen la pérdida potencial de vapor

Pérdida de vapor vivo por orificios en trampas

agua de in

agua de mm25,4

agua de inPa

249,1

barPa

100.0000,3barPΔP

I) PÉRDIDAS POR UNA TRAMPA ABIERTA

Encontrar la pérdida de vapor y su equivalente en combustible, cuando una trampa con orificio de 10 mm, falla abierta

Ejercicio 8

CarbónToneladas/año x 1000 litros/año

Gas/añox 1000 kWh

1000

500400300

200

100

504030

20

10

54 1

2

345

2

345

10

0,5

1

2

34520

10

10

30405020

304050

10020

304050200

100300

100400500200

20008400 8400 2000 2000840020

304050

5

10

20100

304050200

300400 100500

1000

2000

200

300400500

1000

300040005000

Horas por añoHoras por añoHoras por año

Gráfico 1 Gráfico 2

Fuel Oil muy Viscoso

• Determinación Visual– Observación directa de condensado a la

salida– Instrumentos: Visores, válvulas de tres

vías– Ventaja: Método directo– Desventaja: Distinguir Flash v/s Vapor vivo– Proporción Vapor/condensado: ¡ 99%/1% !

Testeo de trampas

Testeo de trampas

• Método de prueba de temperatura– Instrumentos: Pirómetros, scanners

remotos, lápices (crayones) termosensibles– Aguas arriba - Aguas abajo

+ -

= = (Baja T)

= = (Alta T)– No permite decidir por sí sólo

Testeo de trampas• Sonidos de descarga

– Ultrasonido– Instrumentos: estetoscopios ultrasónicos– Reconocimiento por ciclo o por tipo descarga

TIPO DE TRAMPA

SIN CARGA

CARGA LEVE

CARGA NORMAL

SOBRECARGA

MODO DE FALLA

Flotador o Termostático

Sin acción

Usualmente continua pero cíclico a altas P

Continua Cerrada

Balde invertido Ruido leve

Intermitente Intermitente Continua Abierta

Termodinámica Sin acción

Intermitente Intermitente Continua Abierta

Sensor de fugas Spiratec®

TESTEO DE TRAMPAS: RELEVAMIENTO

Cálculo de líneas de retorno de condensado

Líneas comunes de condensado

Línea común 1 + 2

√202 + 202 = 28 [mm] 25 [mm]

Línea común 1 + 2 + 3

√282 + 152 = 32 [mm]

Estanque de Revaporizado

Condensado

Revaporizado

Agua remanente

Diseñado con baja velocidad para asegurar una correcta separación del revaporizado y el agua

Gráfico de producción de

vapor flash

Líneas de Retorno Inundadas

Vapor

Condensado

Purgador

Disposición Indeseable

Disposición Mejorada

Disposición Adecuada

Tubería Inundada

Tubería Inundada

Tramo enfriamiento

Purgador BimetálicoVapor

Condensado

Vapor

Condensado Receptor

Bomba

Purgador

Gráfico de Interrupción

Porcentaje de carga

Presión AtmosféricaPurg./

bombanecesario 0.5

2.6

Pre

sió

n b

ar r

7.0

5.2

3.8

1.7

1.0

0.4

Tem

per

atu

ra º

C

Contrapresión del sistema sobre el purgador

Temperatura de salida del producto

Presión y temperatura del

vapor a plena carga

Temperatura de entrada del

producto

Bombeo de condensado

Trampa bomba• En condiciones normales

actúa como trampa para vapor• En sobrecarga puede

accionarse como Bomba de condensado

• Relativamente baja carga y altura

Funcionamiento de Bombas de condensado mecánicas

Bombeo de condensado

• Incorporación de componentes revestidos de carburo de tungsteno que hacen posible prolongar la vida útil de la bomba.

• Eliminar virtualmente el desgaste entre las piezas que están en contacto.

La Bomba PTC- Pivotrol

El mecanismo Pivotrol

Contador de ciclos

Tapa con agarradera para facilitar el transporte

El anclaje del resorte y pivote central, proporcionan operación continua, y virtualmente, libre de fricción

Resorte de Inconel, resistente a la corrosión, garantiza prolongada vida útil

El pivote del flotador permite libertad de movimiento y evita vibración del resorte y fatiga prematura

Flotador reforzado capaz de soportar hasta 62 bar

Presión motriz hasta 13,8 barm

Soporte del mecanismo en Acero Inoxidable

El casquillo y el pivote de Carburo de tungsteno permiten una operación continua, virtualmente libre de desgaste

El brazo del mecanismo flotador mantiene al conjunto alineado, reduciendo las fuerzas que tienden a dañar el resorte

Una placa metálica elimina las fuerzas que impactan al mecanismo, protegiendo la vida de todos los componentes internos

Elevación de condensado

Juntas Rotatorias

Juntas Rotatorias

Innovaciones en Tecnología en Juntas Rotatorias

Auto-Soportadas Soportadas por Barras

Con Brazo Soporte

1950 20001970

Juntas Autosoportadas

• Comúnmente usadas en máquinas de pasada simple como Langston, United, S&S, etc.

• Buenas para bajas velocidades• Mejoras posibles en rendimiento

– Sellos con Antimonio (2 veces la vida útil)– Apoyo por medio de cuñas partidas para asegurar el

sifón

Juntas Autosoportadas

Cuñas Partidas y Plato de Presión

Sello con antimonio

Juntas Soportadas Por Barras

• Diseñadas para máquinas de velocidades moderadas a bajas

• Las barras ayudan a soportar la carga de las mangueras

• Mejoras tendientes a extender la vida útil– Sellos con Antimonio (2 veces la vida útil)– Apoyo por medio de cuñas partidas para asegurar el sifón– Sello Balanceado para soportar desalineamiento– Kit de sello para convertir la Junta tipo LJ en LJ-PT

Juntas Soportadas por Barras

Kit de sello LJ-PT

Juntas Montadas por Brazo

• Diseñadas para alta velocidad y larga vida útil

• Evita las cargas de mangueras flex

• Montaje seguro

• Duración del sello garantizada

Brazo Soporte

• Transmite seguridad dentro de la Junta• Brazo de 360°• Elimina carga de mangueras• Montaje directo en caja rodamientos

Sistemas de Flujo Directo y Doble

Entrada de

Vapor

Sifón

Salida de Condensado

Punta de eje

Pared

Juntas de Flujo Simple

Junta Rotatoria de Doble Flujo con Sifón Rotatorio


Junta Rotatoria de Doble Flujo con Sifón Estacionario


Junta Autosoportada Tipo SX

Junta rotatoria WH

Product Feature 1: Ball Bearings

INSTALACION DE JUNTAS

BASES DE UNA BUENA INSTALACION

• Alineación

• Mangueras flexibles adecuadas

• Barra antitorque (autosoportadas)

• Largo y altura de sifón estac. adecuados

Instalación correcta del ‘Q’ Nipple Flange

Cuando está bien instalado, el ‘Q’ nipple flange está paralelo al flange journal (del muñón).

Alineamiento de la Junta

• Una junta está desalineada cuando la línea de centro interna de la junta no está alineada con el centro del muñón

Mangueras Metálicas Flexibles

• Cuando están bien instaladas, permiten que la junta se mueva para compensar el desgaste de los sellos de carbón

• Cuando están bien instaladas, sacan la carga por expansión térmica del piping fuera de la junta

MANTENCION DE JUNTAS

Partes desgastables que se deben cambiarsegún su estado:• Sellos• Guías (Sólo en juntas tipo S)• Nipple o tubo conector central• Collar de empuje• Placa de desgaste• Resorte• Prensa de estopa (Sólo juntas tipo N o SN)

Identificación de piezas


• Para desarmar una junta rotatoria se debe parar la junta con su tubo conector hacia abajo, apoyada sobre un banco de trabajo.


Frecuencia de cambio de repuestos para JuntasTipo S, J y N:SELLOS 6 meses a 4 años o másGUIAS Dos veces el selloFLANGE DESGASTE 2 a 6 añosCOLLAR EMPUJE 1 a 4 añosRESORTE 3 a 6 añosNIPPLE 1 a 4 añosPRENSA ESTOPA 1 a 4 añosLos plazos indicados consideran alineación adecuada.En general a mayor velocidad y presión, mayor desgaste.

DIMENSIONAMIENTO

Factores que afectan al tamaño de la junta

para un mismo flujo:• Flujo simple o doble• Vapor - Veloc máx 50 m/s – Recom 30 m/s• Agua – Veloc máx 3 m/s – Recom 2 m/s• Agua/Vapor – Veloc máx 20 m/s – Recom 10 m/s• Agua caliente – Veloc recomendada 5 m/s• Aceite térmico – Veloc recomendada 6 m/s

DATOS PARA SELECCIONAR

• Determinar si será de flujo simple o doble• Indicar flujo y presión de entrada a la junta• Indicar velocidad de rotación• Indicar temperatura de operación• Indicar tipo de conexiones deseadas• Si es Junta existente informar las

dimensiones K, M, P, S, N, O

Termocompresores

Componentes del Termocompresor

Entrada de Vapor de Succión

Entrada de Vapor Motriz Descarga de

Vapor Motriz

Expande para la descarga a

la presión deseada

Mezcla acelara para alta velocidad

Actuador

Ecuación de Bernoulli

Velocidadde PresiónρV21

VelocidadV

Estática PresiónP

V21PV2

1P

2

22

1

2211

Como la presión es reducida, la velocidad debe aumentar Vapor motriz expande de la aguja para alta velocidadVelocidad es reducida en el difusor para descarga, la presión es mayor

Perfil de Velocidad

Vapor motrizBaja Velocidad

Vapor de SucciónBaja Velocidad

Jacto motrizVelocidad muyalta

Cámara de mezclaAlta Velocidad

Cámara de expansiónVelocidad cae

¿Cómo trabaja?

Presión descargaBaja Velocidad30 mps

Razones de Diseño

Pm = Presión Motriz

Mm = Flujo Motriz

Ps = Presión Succión

Ms = Flujo Succión

Pd = Presión de Descarga

Md = Flujo de Descarga = Ms + Md

M

S

S

D

S

M

MM consumo de Razón

2PPCompresión de Razón

1.4PPExpansión de Razón

P = Presión Absoluta

Razón de Consumo

• Medir eficiencia del Termocompresor– Queremos minimizar la cantidad de vapor de alta presión

necesaria• La Razón de Consumo depende de:

– Presión de Vapor Motriz– Razón de compresión necesaria– Diseño del Termocompresor

• Geometría de la aguja y la garganta (crítica para la eficiencia del diseño)

• Tamaño de la garganta (superdimensionada es malo)

Motriz VaporMasa de Flujo

Succión de VaporMasa de FlujoM

M Consumo de RazónM

S

Consideraciones Energéticas

• Vapor de media / alta presión es caro– Vapor motriz no pasa por las turbinas para generar electricidad

HP Boiler

PRV

Condensate return

Blow through steam

850 psi steam

400 psig

PM DRYERS

Generator Turbine

165 psig

65 psig

Misc. MillSteam Users

HP Boiler

PRV

Condensate return

Blow through steam

850 psi steam

400 psig

PM DRYERS

Generador TurbineTurbina

165 psig

65 psig

Misc. MillSteam Users

Consideraciones Energéticas

• Minimiza el uso de vapor motriz– Usar sifón adecuado

• Minimiza el uso de vapor de arrastre• Sifones estacionarios pueden reducir el uso de vapor motriz en

75% comparado al rotatorio• A veces es posible reducir el tamaño de los sifones rotatorios

– Tamaño correcto del termocompresor• Termocompresores superdimensionados son menos eficientes

– Proyecto correcto del termocompresor• Diseño de alta eficiencia

– Geometría de la aguja y garganta es crítica para la performance

– Uso del termocompresor tipo booster para maximizar el uso de vapor de baja presión

Eficiencia del Termocompresor• Geometría del termocompresor tiene un gran impacto en el uso de

vapor motriz– Gargantas superdimensionadas son ineficientes– Aguja para la geometría de la garganta es importante– Larga sección cónica convergente antes de la garganta es

ineficiente para la operación

• Dimensionamiento preciso es esencial– No se “informan más o menos” las condiciones de operación – El termocompresor es proyectado de acuerdo con las

características del sifón

• Modelo CFD (Computational Fluid Dynamic) es una herramienta esencial– Tecnología moderna junto con la vieja “arte”

Proyecto del Termocompresor

Conversión ineficiente de energiía

Proyecto Convencional

Alta velocidad en la área de mezcla resulta en más energía cinética disponible para conversión para presión

Proyecto Kadant Johnson de Alta Eficiencia

Modelo CFD

TC con una no óptima introducción de vapor de

succión y descarga del tacto motriz

TC con una óptima configuración

• Razón de consumo mejora en 20%

• Menos vapor motriz requerido

Sumario Termocompresores

• Los Termocompresores son herramientas de energía eficientes que pueden ser usadas para control de secadores y aplicaciones de aumento de presión

• El correcto dimensionamiento es crítico para la performance– Previsión precisa de los flujos de operación y presiones– Casar las curvas del sifón con la performance del Termocompresor – No Sobredimensionar– Aumento del vapor motriz– Control pobre– Si cambiamos los sifones rotatorios para estacionarios tenemos que

cambiar los termocompresores

• Geometría de los TC es crítica para obtener la mejor eficiencia– Un termocompresor con geometría pobre va a trabajar pero con un alto

consumo de vapor motriz (alto costo)– El modelo CFD es una buena herramienta para optimizar la geometría

Válvulas de corte

Válvulas de corte

PRINCIPALES FUNCIONES DE VÁLVULAS DE CORTE

• Mantenimiento, reparaciones o reemplazos de sus componentes

• Paradas de planta

• Diversificación de procesos

• Interrupción de determinados fluidos

GLOBO

MARIPOSA

ESFÉRICAS

Uso apropiado de válvulas esféricas

CONTROL DE FLUIDOS APERTURA Y CIERRE LENTO

APLICACIONES ON/OFFDiseñadas especialmente para…

VÁLVULA OPERANDO ENTREABIERTA

• Incremento de la velocidad del fluido comienza a erosionar los asientos

PÉRDIDA DE LA HERMETICIDAD

• Los asientos deformados no permiten el correcto cierre de la válvula

Construcción de la Válvula de Esfera

Cuerpo de acero al carbono o acero

inoxidable resistente a la corrosión

El eje a prueba de fugas protege al operario y evita las pérdidas por emisiones

Esfera rectificada con precisión

Manija enfundada con vinilo de color según

código

Conexiones de bridas, roscadas, SW o BW

La mayoría de versiones están disponibles con montaje ISO

Asientos blandos antiestáticos de R-PTFE o V-PTFE

Paso reducido (versión de paso total disponible)

Estanqueidad del eje

Construcción de la Válvula de Esfera

ESFERA

• Cada esfera se fabrica bajo rigurosas especificaciones de forma, dureza y terminación superficial

• Esfericidad: 20 m

• Rugosidad: 3 inch

ASIENTOS

• Material reducido mantiene la estanqueidad

• PTFE

• R-PTFE (incrementa resistencia mecánica)

• PDR 0.8

• PEEK (alta resistencia química y mecánica)

M10 V/S

M10 Vi/Si

M10 Hi ISO

M10 F/F ISO

M10 PM10 Pi

M10 HPM10 HPi

M10 Ti ISO

M15 ISO V/K

V-PTFEPDR-08

Steam @ 10 Bar gProcess

V-PTFEPDR-08

Steam @ 18 Bar g

PEEK

Steam @ 39 Bar g

PDR 0.8

FIRESAFEOPC

PDR 0.8

MPO: 145 Bar g

ACETAL

MPO: 350 Bar g

UHMWPE

Tobacco(Teflon free)

AISI 316L

Modulating Control

M70i/M80i

V-PTFEGlass-RPTFE

CleanSteam

Rango M10- 3 Piezas

M33V / M31V ISO

V-PTFE

Low pressure steam,Condensate,

Oils,Gases

M33S M31S ISO

PDR 0.8

Midium pressure steam,Process water,

Edible oil,Natural gas,

Glicol,Compressed air,

CO2,LPG

M31 TISO

UHMWPE

Tobacco (Teflon free)

M33 FISO

R-PTFE

OPCFIRESAFE

Rango M33 / M31 – 2 Piezas

M40 V

V-PTFE

LOW PRESSURE STEAM

CONDENSATEOIL & GAS

M40 S

PDR 0.8

MEDIUM PRESSURE STEAM

PROCESS WATER EDIBLE OILS

NATURAL GASGLYCOL

COMPRESSED AIRCO2LPG

M21 S

PROCESS

M40 F

R-PTFE

OPC PROCESSFIRE-SAFE

PDR 0.8

M20 S M20 H

PDR 0.8PEEK

BOTTOM BLOWDOWNHIGH PRESS

STEAM

Rango M20 / M40 – 1 Pieza

Diseño ergonométrico de la palanca

Arandela Belleville en el vástago

Asiento + junta “integrada”(una pieza sola)

Asiento + junta cuerpo-tapa

Menor cantidad de componentes- mas fácil de armar

Ventajas competitivas

Traba Candado Extension Vastago Manija Oval

BW extendidoOrificio Venteo

Opciones

Manometría

Otros productos para la industria

Válvulas esféricasy de mariposa

Válvulas de control

Torres para enfriamiento de agua

Calentadores de agua

Juntas rotatorias

Nuestro Trabajo Proyectos y Servicios

ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

Dosificador de ácido metatartárico en Viña San Pedro, Lontué Pasteurizador para Embosur

Pasteurizador de Antillanca

Módulo de Calentamiento Baxter


Sistemas CIP para Estanques de

Mulpulmo

Convenio de Mantención Preventiva Faenadora Lo Miranda, Planta Digestores,

Iniciado en mayo 2006


Proceso agua de Diálisis en Clínica Santa María

CIP para Nestlé Graneros


Calentamiento de alcohol en CCU

Proyecto de cogeneración en Watt’s


Torres para enfriamiento de agua en Inducorn (Corn Products Chile)

Automatización y control


ASISTENCIA EN TERRENO: AUDITORÍAS ENERGÉTICAS

TESTEO DE TRAMPAS: RELEVAMIENTO

AL FIN

Technology

Uso eficiente de la energía del vapor