Punto crítico
221 bar
394ºC
E
P
L V
L+V
Propiedades. Razones para su uso industrial
32 bar
Alto contenido energético y facilidad de transferencia
Calor sensible
Calor latente
P Calor latente
Características Manual de Vapor
Alto coeficiente de transferencia de calor: 2,3-2,9 kW/m2 ºC
No necesidad de bombeo
Presión y temperatura fácilmente controlables
Facilidad de transferencia de energía térmica en mecánica. Turbinas
Puede ser utilizado para obtener vacío
No presenta riesgos de incendio
Volumen específico: vV > 1600vL
Propiedades. Razones para su uso industrial
P Calor latente
Alto contenido energético y facilidad de transferencia
Características Manual de Vapor
Ineficiencia energética
Ocupa espacio correspondiente al vapor
Calidad del vapor
Características Manual de Vapor
Principales impurezas: Agua líquida y Gases incondensables
Agua líquida
kg de vapor saturado
kg total de agua (L+V)
Calidad = X =
kg de agua líquida
kg total de agua (L+V)
Título = HR = x 100
Métodos para aumentar la calidad del vapor:
Sobrecalentamiento del vapor
Retirada del condensado
Laminación del vapor
X > 0,95 Vapor seco
Pérdida energética
Calidad del vapor
Características Manual de Vapor
Principales impurezas:
Gases incondensables: Aire y CO2
Vapor a 8 barg 175ºC
Suponemos 30% en volumen de incondensables
bar
P
P
P
P
P
P VAPOR
GASES
VAPOR
TOTAL
n
i
i
T 6
,
5
8
3
,
0
8
7
,
0
1









 

Vapor a 5,6 barg 162ºC
Pérdida energética
Calidad del vapor
Características Manual de Vapor
Principales impurezas:
Gases incondensables: Aire y CO2
Perjuicio en la transferencia de calor
Corrosión
Presencia de O2
Carácter ácido
CO2 +H2O H2CO3
Empleo del vapor
Balance de vapor Manual de Vapor
1. Producción de energía mecánica: Turbinas
Turbinas de contra presión
Turbinas de condensación
2. Fluido calefactor
Cambiadores de calor
Traceado
3. Otros:
Desaireadores
Eyectores
Atomizadores
Limpieza de equipos
Tipos de usuarios de vapor
Balance de vapor Manual de Vapor
1. Usuarios de vapor
VAPOR
2. Consumidores con recuperación de condensado
CONDENSADO
3. Consumidores con pérdida de condensado
NADA
Niveles de presión
Balance de vapor Manual de Vapor
Energía mecánica
Fluido calefactor
Presión (máximo energético)
Presión (máxima energía latente)
Presión (mayor tª)
Vapor de alta
Vapor de media
Vapor de baja
Niveles de presión
Balance de vapor Manual de Vapor
Energía mecánica: turbinas
Vapor de alta
400ºC y humedad (HR) < 10-13% (42 kg/cm2g)
Vapor de media
7-25 kg/cm2g (saturado). P > 1,1Pnecesaria
Turbinas de bombas
Cambiadores
Atomizadores de combustible
Vapor de baja
>2,5 kg/cm2g (saturado) P (típica) =3,5 kg/cm2g
Desaireador
Calefacción
Traceado
Cambiadores...
Estimación de los consumos
Balance de vapor Manual de Vapor
Ws = 860
P
h (h1-h21)
Ws = Ra Mp Wa
Datos de diseño
Ws = 0,3 kg de comb.
Balance materia y energía
Turbinas
Eyectores
Cambiadores
Serpentines de tanques
Atomizadores
Desaireador
Consumos intermitentes
Traceado, limpieza... NO
Establecimiento del balance
Balance de vapor Manual de Vapor
Calderas
Turbinas
Alta/media
Turbinas
Media/baja
Turbinas
Alta/baja
Turbinas
condensado
Consumo
media
consumo
media
sin rec.
consumo
baja
consumo
baja
sin rec.
COLECTOR DE ALTA
COLECTOR DE MEDIA
COLECTOR DE BAJA
COL. CONDENSADO
Establecimiento del balance
Balance de vapor Manual de Vapor
Calderas
Turbinas
Alta/media
Turbinas
Media/baja
Turbinas
Alta/baja
Turbinas
condensado
Consumo
media
consumo
media
sin rec.
consumo
baja
consumo
baja
sin rec.
COLECTOR DE ALTA
COLECTOR DE MEDIA
COLECTOR DE BAJA
COL. CONDENSADO
Caudal < 5%
PRODUCCIÓN
CONSUMO
Traceado de vapor
Balance de vapor Manual de Vapor
T<204ºC
P< 17,6 kg/cm2g
T>204ºC
P> 17,6 kg/cm2g
Tubbing de cobre con
accesorios metálicos
Tubbing de 304SS
o
Tubbing de acero al carbono
o
Tubbing de acero al carbono
Traceado de vapor
Balance de vapor Manual de Vapor
Tª a mantener (ti)
Tª ambiente mínima (tamb)
Velocidad del viento máxima (Vw)
Tª del vapor disponible (tsv)
Tubería:
diámetro (d), espesor (th), conductividad (k)
Tamaño
y
Número de traceadores
Consumo de vapor =
Calor a suministrar (Q2)
Calor latente del vapor (l)
Q2=F1 F2 F3 Q1
Q1 (Pérdidas de calor en la tubería )= f (d, ti, tsv)
F1 (corrección por espesor de corrosión)= f (d, th)
F2 (corrección por conductividad)= f (k, ti, tsv, tamb)
F3 (corrección por velocidad del viento)= f (d, th, Vw)
Traceado de vapor
Balance de vapor Manual de Vapor
Tª a mantener (ti)
Tª ambiente mínima (tamb)
Velocidad del viento máxima (Vw)
Tª del vapor disponible (tsv)
Tubería:
diámetro (d), espesor (th), conductividad (k)
Tamaño
y
Número de traceadores
Consumo de vapor =
Calor a suministrar (Q2)
Calor latente del vapor (l)
Q2=F1 F2 F3 Q1
Número, tamaño y tipo de los traceadores = f (Q2, tsv, ti)
Corrosión
Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor
Causantes Modos de evitarla
OXÍGENO
Desaireador
Secuestrantes
CO2
pH ÁCIDO
ALCALINIDAD
CLORUROS
pH Básico
Fosfato sódico (Pasivación)
pH > 9,5
Desmineralización
pH < 11
Relación de iones CO3
2- y SO4
2-
Desmineralización
Purga de caldera
Incrustaciones
Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor
Dureza del agua
Ca2+ Mg2+
Tubos de Caldera
Causantes Modos de evitarla
Localización
Tubos caldera alta presión
Ablandamiento
Desmineralización
Silice
Tubos de Caldera Desmineralización
Turbinas Desmineralización
Purga de caldera
Fosfatos
Dificultan la transmisión de calor
Reducen espacio.
Ensuciamiento y formación de depósitos
Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor
Precipitación de
sales no
incrustantes
Causa Modos de evitarlo
Desmineralización
Purga para control de solubilidad
[iones]<Ps
Sedimentación de
materia en suspensión
y orgánica
Filtros de arena
Sedimentación (floculantes)
Espumas
Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor
Aceites presentes
en el condensado
Causantes Modos de evitarla
Sedimentación (Floculantes)
Otros métodos de separación
Alta concentración de sales
Alta alcalinidad
Desmineralización
Purga de caldera
Antiespumantes
Reducen espacio de separación L-V
Favorece el arrastre de gotas en el vapor
Planta de tratamiento de agua.
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción de la planta
Localización
Tipo de ambiente
Uso del agua tratada
Equipos relacionados
Origen del agua
...
Tipo de planta
TIPO DE PLANTA MÉTODO IMPUREZAS
A ELIMINAR
ESPECIFICACIÓN TÍPICA
DEL AGUA
UTILIZACIÓN TÍPICA DEL
AGUA
Clarificación
Filtración
Osmosis inversa Salinidad Sólidos disueltos 30 ppm
SiO2 2 ppm
Pretratamiento aguas con alta
salinidad
Ablandamiento Precipitación en
frío
Ca2+ Mg2+ Dureaza 95 ppm como
CaCO3
Aportación a torre de refrigeración
(aguas duras)
Precipitación en
caliente
Ca2+ Mg2+
SiO2
Dureza 35 ppm como
CaCO3
Pretratamiento aguas muy duras
Resinas de ciclo
sódico
Ca2+ Mg2+
SiO2
Dureza 0,1 ppm como
CaCO3
Calderas de media presión
Columnas: Cond. 5¸15mmho/cm
- Ciclo ácido SiO20,02-0,10 ppm
- Ciclo básico
Columnas: Cond. 1 mmho/cm
- Ciclo ácido SiO20,01-0,05 ppm
- Ciclo básico
-Lecho mezclado
Osmosis inversa Salinidad Sólidos disueltos 30 ppm
SiO2 2 ppm
Pretratamiento aguas con alta
salinidad.
Tratamientos previos Sólidos en
suspensión
Transparente Aportación a torre de refrigeración
(aguas blandas)
Desmineralización Salinidad Calderas de alta presión
Salinidad Calderas de muy alta presión o con
recuperación del calor de proceso.
Planta de tratamiento de agua.
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción de la planta
Tipo de planta
Alcance del suministro
Equipos incluidos en el suministro
Equipos no incluidos
Capacidad promedio
Mayor consumo continuo
obtenido en el balance.
Diseño: 120%
Características del agua tratada
Criterio más severo de: UNE 9-075-078 y Reglamento de
recipientes a presión
Cuidado con las calderas de recuperación de calor de proceso
Características del agua a tratar
Análisis químico del agua
Planta de tratamiento de agua.
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción de la planta
Tipo de planta
Alcance del suministro
Capacidad promedio
Características del agua tratada
Características del agua a tratar
Duración del ciclo entre regeneraciones
Proporcional al volumen de resina en la columna.
Valor típico: 8h
Valor a garantizar por el vendedor
Modo de operación
Preferiblemente automático
Conductividad para off-spec
Condiciones en el límite de batería
Presión y temperatura (operación y diseño)
de las entradas y salidas a la unidad
Características de los servicios auxiliares
Presión y temperatura (operación y diseño)
de los SSAA disponibles y características del
suministro eléctrico
Planta de tratamiento de agua.
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción de la planta
Tipo de planta
Alcance del suministro
Capacidad promedio
Características del agua tratada
Características del agua a tratar
Duración del ciclo entre regeneraciones
Modo de operación
Condiciones en el límite de batería
Características de los servicios auxiliares
Información a suministrar por el vendedor
Duración del tiempo
muerto de regeneración
Consumo de SSAA
Consumo de productos
químicos
Implantación preliminar
Tamaño de equipos
Materiales
Garantías
Capacidad promedio de
producción neta
Características del agua
tratada en función del
agua a tratar
Duración del ciclo entre
regeneraciones
Pérdida de carga
Consumo de SSAA
Consumo de químicos
Desaireador/Desgasificador
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción general
Tipo de desaireador
Cliente
Situación geográfica
Uso del agua
Equipos relacionados
Corrientes de aporte
Casos de operación
Recomendación: torre vertical con
platos y depósito de almacenamiento
horizontal
Caudal másico y condiciones de las corrientes
Agua demi., condensado, vapor de baja, agua calderas, venteos, ...
Venteo, agua demi y vapor PRELIMINARES.
Especificación del agua desmineralizada y del agua para calderas
Agua calderas según UNE / reglamento de recipientes a presión
Esquema con el diámetro de las conexiones
NO PERMITIR
Unión de corriente de condensado con el agua desmineralizada: corrosión
Pérdida de carga admitida en el pulverizador
Valor recomendado: 0,5 kg/cm2
VENDEDOR: Garantía y DP calculada
Desaireador/Desgasificador
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción general
Tipo de desaireador
Caudal másico y condiciones de las corrientes
Especificación del agua desmineralizada y del agua para calderas
Esquema con el diámetro de las conexiones
Pérdida de carga admitida en el pulverizador
Tiempo de residencia Min:15 minutos
Condiciones de operación y de diseño mecánico
- Tª Operación > 100ºC (105-110ºC) Pv > Patm
- Agua demi. 35ºC (min) menor que tª operación
- PD según IT-PR-16 (2,5 kg/cm2g)
- Sin vacío total -> Rompedora de vacío
- TD = tª saturación a PD
Materiales de construcción
Torre vertical CS recubrimiento de SS
Platos y pulverizador: SS
Depósito horizontal: CS
Información a suministrar por el vendedor
Consumo: Vapor, agua demi. y venteo
Niveles mínimo, normal y máximo
Garantías
Capacidad de producción de agua calderas
Contenido máximo de O2 y CO2
Consumo de vapor
Bombas de agua para calderas
Especificación de equipos Manual de Vapor
Capacidad de diseño
Máximo consumo continuo de agua
(VAPOR+PURGA) con sobrediseño del 20%
Presión diferencial
En España según:
IT Complementaria MIE-AP1 (BOE 8 Abril/81)
Pinyección > 0,03Ptarado(máx.) + Dplínea + H
Suponiendo Val. Seg. Abiertas y no entrada de agua estudiar la situación
Daños en equipos:
Presión de diseño +
acumulación
Daños en proceso:
Estudiar la frecuencia
Presión de operación
(permiso del cliente)
Bombas de agua para calderas
Especificación de equipos Manual de Vapor
Capacidad de diseño
Presión diferencial
Seguridad en la alimentación de agua a calderas
Dos bombas: Motor + Turbina (recomendado)
Arranque automático de la 2ª con fallo en la 1ª
Caudal mínimo
15-30% caudal de diseño
Con línea de recirculación:
-Orificio
-Válvula Yarway
Datos de la bomba
Material: API C-6 (12%Cr) carcasa/impulsor/eje
Cooling water plan K
Sed flushing piping plan: 23 with TI (CS)
Seal Mechanical: single
Economizadores
Especificación de equipos Manual de Vapor
Cambiadores de C/T para precalentar el agua de calderas
CALIENTE: Gas Proceso
FRÍO: Agua de caldera
Evitar condensaciones (corrosión)
Tª > Tªrocío
Evitar vibraciones y golpes de ariete
Tª< Tªebullición (20ºC)
Recipientes de vapor y purga
Especificación de equipos Manual de Vapor
Recipiente de vapor
Parte del suministro de la caldera (Diseño del vendedor)
Diseño aprox. Según: IT-PR-31
- 15 Minutos
- Separador: Chevron (cambiadores) / Demister (turbinas)
Recipiente de purga continua
Recipiente de purga intermitente
Normalmente parte del suministro de la caldera
Diseño según IT-PR-31
Puede ser utilizado para generar vapor de baja P > Pbaja
Vertical
Presión atmosférica
Conexión superior: P=0,03 kg/cm2g (Purga del 5%)
Caudal de agua: Balance de materia y energía
- condensa el vapor
- tefluente<tmáx. (60ºC)
Calderas que aprovechan el calor de proceso
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción general
Datos básicos de proceso
Características de los equipos auxiliares
Descripción
Equipos incluidos
Equipos relacionados
Para cada equipo:
-Caudal
-Composición
-Temperatura entrada y salida
-Presión de operación y diseño
-Pérdida de carga
-Otros
Temperatura y presión de operación y diseño de:
-Vapor
-Agua
-Aire de instrumentos
Características de la corriente eléctrica
Puesta en marcha
Requisitos especiales
Condiciones, caudal y composición.
Evitar condensaciones y zonas muertas (Tª>Tª rocio)
Evitar material refractario en contacto con gas de reacción
Recipiente de vapor tR=12 min.
Capacidad térmica de: Serpentín, recipiente de vapor, tuberías y anillos
Raschid:
Producir 1 tonelada de vapor durante 3 min después de la
parada con:
DP < 5 kg/cm2
DT < 50ºC
Garantías -Capacidad
-Tª gases de proceso salida caldera vertical
-Tª gases de proceso salida caldera horizontal
-Perdida de carga en calderas
-Presión de vapor en el límite de suministro
-Calidad del vapor
-Caudal de purga
-Flexibilidad de operación (70-105% capacidad)
Inyección de aditivos
Especificación de equipos Manual de Vapor
Alcance del suministro
Bomba
Depósito
Dos bombas (operación y reserva) con valvulería correspondiente
Depósito con calibrador de caudal y agitador (si es necesario)
Alternativa del tipo carrera variable
Datos de proceso:
-Líquido a bombear
-Caudal (variable 50-200% del caudal normal)
-Presión de impulsión
-Material
Volumen (8h a caudal máximo)
Material
Válvulas de seguridad
Especificación de equipos Manual de Vapor
ESPAÑA
Instrucción técnica complementaria MIE-AP1 (BOE 8/4/81)
y MIE-AP6 (BOE 4/11/80)
EXTRANJERO
ASME I
Válvulas de seguridad
Especificación de equipos Manual de Vapor
Recipiente de vapor
Sobrecalentador
Generador de vapor kettle
Recipiente de purga
Colectores de vapor
Turbinas de vapor
Dos válvulas
Capacidad: total caudal másico
Acumulación 6-10%
Tarado: PD y 103-105%PD
Una válvula a la salida
Tarado: P < PD + Dplínea
Capacidad:
-Val. bloqueo: 30 kg/m2
- No diseño flujo 0: 100%
-Sin val. Bloqueo: + capacidad del rec. De vapor
Dos válvulas
Capacidad: total caudal másico
Acumulación 6-10%
Tarado: PD y 103-105%PD
Una válvula
Purga del 10% del vapor ->
Expansión isentálpica hasta presión de diseño del recipiente de purgas
Válvula, salida antes del bloqueo
Tarado: PD de la turbina
Capacidad: Caudal máx a P máxima y Tº mín. de entrada
Vapor sobrante en cualquier emergencia
Calderas paquete
Especificación de equipos Manual de Vapor
Descripción general Cliente, situación geográfica,
ambiente, tipo de planta a dar
servicio,...
Tipo de caldera y alcance de suministro
Tiro y circulación forzados
Soplante y bomba incluidas
Tipo de combustible
Equipos necesarios para su manejo
Lista de equipos e instrumentos a suministrar
Datos básicos de la caldera
Presión de vapor: 10% mayor de la requerida
Tª vapor: Vapor saturado (normalmente)
Capacidad: Consumos mín, norm. Máx. (diseño 10% de Qmáx)
Rendimiento: 75-80% (normalmente)
Características de los servicios auxiliares
Garantías
Colectores de vapor
Diseño de colectores Manual de Vapor
Según criterios típicos:
DP/100’ DP/100m Velocidad
psi kg/cm2
g m/s
Vap. sat <10 psig 1,1 6000 0,007 40
0,02P
(presión en
psia)
0,012P
(presión en
psia)
UOP IUI
Caso Velocidad ft/min
Vap. sat >10 psig 10000 0,01 20
Vap.Sobre_calent >200psig 15000 0,1 20
Formación de condensado
POZOS DE GOTEO
Colectores de vapor
Diseño de colectores Manual de Vapor
POZOS DE GOTEO
D2
D1
H
Diámetro D1 Diámetro D2
½” – 4” D2 = D1
> 4” D2 = D1/2 (Nunca < de 4”)
H>300mm
Colectores de vapor
Diseño de colectores Manual de Vapor
Puesta en marcha
V= 1m/s
vapor
Aire frío
Colectores de condensado
Diseño de colectores Manual de Vapor
Condensado en equilibrio
DP en la tubería
Flashing
%Flash =
Calor sensible (Pinicial) – Calor sensible (Pfinal)
Calor latente (Pfinal)
25 m/s
1 m/s
1 2
DP
Golpe de ariete
Colectores de condensado
Diseño de colectores Manual de Vapor
Diseño de líneas de condensado como líneas de doble fase
Método Armstrong
Diámetro = f (Pvapor, Pcondensado, DP permitida)
Otro
Presión de saturación
Presión final
Caudal
DP permitida
P
P
Recomendado:
V=15 m/s
DP= 0,1 bar/100m
Propiedades
Trampas de vapor Manual de Vapor
De forma autónoma deben:
Facilitar la salida de aire y condensado de un cierto sistema con rapidez
Impedir la salida de vapor
Características:
Mínimas pérdidas de vapor
Larga vida
Servicio autónomo
Capacidad para ventear gases incondensables
Resistencia a la corrosión
Capacidad para operar bajo condiciones de contrapresión
Capacidad para recoger impurezas y operar con ellas
Tipo flotador
Trampas de vapor Manual de Vapor
Flotador:
Abre o cierra la salida en
función del nivel de
condensado
Material termostático:
A tª de saturación (vapor): expandido -> cierra la salida
A tª inferior (gases): Contrae -> permite la salida de gases
Tipo flotador
Trampas de vapor Manual de Vapor
Barato
Posibilidad de venteo
Gran capacidad
Posibilidad de aislamiento
+
Suciedad
Golpes de ariete
Posición de instalación
Espacio vertical
Coste de mantenimiento
-
Especialmente indicado para sistemas que
necesiten una evacuación rápida del condensado
Tipo bimetálico
Trampas de vapor Manual de Vapor
Fuelle bimetálico:
A tª de saturación (vapor): expandido -> cierra la salida
Vapor retenido condensa y se subenfría (no aislamiento)
El fuelle se contrae -> Apertura de la salida
Gases. Tª < Tª saturación del vapor-> Apertura de la salida
Tipo bimetálico
Trampas de vapor Manual de Vapor
Tamaño pequeño
Bajo coste
Larga vida útil
Posición de instalación
Golpes de ariete
+
Tª de evacuación
Inundación
Histéresis del material
Tramo de línea sin aislar
Suciedad
-
Indicado para pequeñas cargas de condensado en sistemas
donde una alta contrapresión puede crear problemas y donde la
inundación es tolerada
Tipo mecánico
Trampas de vapor Manual de Vapor
Disco móvil
Con el paso de
condensado el disco
permanece en la parte
superior
Con el paso de vapor aumenta la
velocidad y se produce una
depresión en la parte inferior del
disco que hace que éste baje
cerrando la apertura
El vapor condensará igualando las
presiones arriba y abajo del disco
y provocando que el mismo
vuelva a su posición original
Tipo mecánico
Trampas de vapor Manual de Vapor
Tamaño
Fácil construcción
Mantenimiento
Compacto y ligero
Bajo coste inicial
Golpes de ariete
Congelación
Agentes corrosivos
Vibraciones
+
No drenaje continuo
No aislamiento
Poca capacidad de venteo
Contrapresión
Suciedad
-
Indicado para servicios generales con
moderadas cargas de condensado y
particularmente para sistemas de
traceado
Cubeta invertida
Trampas de vapor Manual de Vapor
Salida de condensado
Cubeta en la
parte inferior
La entrada de vapor hace que la
cubeta se eleve (por diferencia de
densidades) taponando el orificio
de salida
Cubeta invertida
Trampas de vapor Manual de Vapor
El vapor (y gases
incondensables) se acumula
en la parte superior del
equipo
El vapor condensa y la cubeta
se va llenando de nuevo de
condensado volviendo a su
posición original, abriendo el
orificio de salida y permitiendo
la salida de vapor y gases
Cubeta invertida
Trampas de vapor Manual de Vapor
Golpes de ariete no severos
Baja pérdida de vapor
Corrosión
Salida de gases
Suciedad
Contrapresión
Cambios de caudal
+
Coste inicial y mantenimiento
Salida lenta de gases
Cebado
Espacio vertical
Aislamiento
-
Indicado para la mayoría de servicios incluso cuando se esperan
golpes de ariete no demasiado severos, suciedad o variaciones
del caudal a desalojar
Consideraciones de diseño
Trampas de vapor Manual de Vapor
Una trampa de vapor para cada equipo (no trampas compartidas)
Aplicar factor de seguridad según fabricante
No sobredimensionar en exceso. Desgaste prematuro
Evitar formación de cortocircuitos
Dpop=Pentrada-Psalida Dpmax=Pcaldera-Pretorno
Pcaldera Pentrad
a
Psalida Pretorno
Estudiar la DP de operación y sus posibles variaciones
(si DPop>0,8 DPmax utilizar DPmax)
Selección
Trampas de vapor Manual de Vapor
1. ELEGIR TIPO DE TRAMPA ADECUADA
2. DEFINIR CAUDAL NOMINAL A EVACUAR (QN)
4. DEFINIR FACTOR DE SEGURIDAD RECOMENDADO (F)
5. QN
*=F QN
DP
QN
3. DEFINIR PERDIDA DE CARGA DE DISEÑO (DP)
Bomba de condensado
Retorno de condensado Manual de Vapor
Bomba centrífuga H
Aumento de H
Inyección de agua fría
Bomba de
condensado
NPSH
Doble fase
Cavitación
Bomba de condensado
Retorno de condensado Manual de Vapor
Llenado de condensado
Salida de aire
Entrada de vapor/aire: CERRADA
Salida de condensado: CERRADA
Bomba de condensado
Retorno de condensado Manual de Vapor
Cuando el flotador alcanza un determinado nivel activa un
mecanismo que:
- CIERRA: entrada de condensado y salida de aire
- ABRE: Entrada de vapor/aire y salida de condensado
Bomba de condensado
Retorno de condensado Manual de Vapor
Salida de condensado
Entrada de vapor/aire
(fluido motriz)
Salida de aire: CERRADA
Entrada de condensado: CERRADA
Instrumentación de los colectores
Diagramas de ingeniería Manual de Vapor
VAPOR DE ALTA PRESIÓN
T
I
T
I
F
I
P
I
P
I
VAPOR DE MEDIA PRESIÓN
T
I
F
I
P
I
P
I
VAPOR DE MEDIA PRESIÓN
T
I
F
I
P
I
P
I
CONDENSADO
T
I
P
I
AGUA DESMINERALIZADA
T
I
F
I
P
I
Instrumentación de los colectores
Diagramas de ingeniería Manual de Vapor
VAPOR DE ALTA PRESIÓN
T
I
T
I
F
I
P
I
P
I
VAPOR DE MEDIA PRESIÓN
T
I
F
I
P
I
P
I
VAPOR DE MEDIA PRESIÓN
T
I
F
I
P
I
P
I
CONDENSADO
T
I
P
I
AGUA DESMINERALIZADA
T
I
F
I
P
I
Control del desaireador
Diagramas de ingeniería Manual de Vapor
Agua calderas
Agua
desmineralizada
Condensado
vapor
Rebose
Stall condition
Cambiadores con vapor Manual de Vapor
Vapor saturado
4 barg; tv=152ºC
Pv=4 barg
tv=152ºC
Agua
50000 l/h; 70ºC
m=50000 kg/h
tin=70ºC
tout=90ºC
Condensado
2 barg
Pc=2 barg
h
kg
kg
kJ
C
C
kg
kJ
m
kg
h
m
H
T
Cp
m
m
H
m
T
Cp
m
Q
v
v
v
v
/
6
,
1987
/
2108
º
20
º
/
19
,
4
/
1000
/
50 3
3





D





D






 mv=1988 kg/h
Q=1350 kW
Tm
A
U
Q D



C
t
t
t
Tm salida
entrada
v º
72
2
90
70
152
2
1 





 







 


D DT=72ºC
DP=2 bar
Stall condition
Cambiadores con vapor Manual de Vapor
Pv=4 barg
tv=152ºC
m=50000 kg/h
tin=70ºC
tout=90ºC
Pc=2 barg
Requerido Energía
kW
Vapor
kg/h
DTm
ºC
Pv
barg
Tv
ºC
DP
bar
100% 1350 1988 72 4 152 2
90% Q
Q 
 9
,
0
90 C
T
T
Q
T m
m
m º
65
9
,
0
90 

D

D


D
C
t
t
T
t
t
t
t
Tm salida
entrada
m
v
salida
entrada
v º
145
2
70
90
65
2
2
1
1 





 







 

D







 


D
Vapor saturado a 145ºC -> 3,2 barg
Stall condition
Cambiadores con vapor Manual de Vapor
Pv=4 barg
tv=152ºC
m=50000 kg/h
tin=70ºC
tout=90ºC
Pc=2 barg
Requerido Energía
kW
Vapor
kg/h
DTm
ºC
Pv
barg
Tv
ºC
DP
bar
100% 1350 1988 72 4 152 2
90% 1215 1789 65 3,2 145 1,2
75% 1013 1491 54 2 134 0
Stall
condition

Más contenido relacionado

PPT
Uso eficiente de la energía del vapor
PPTX
Generacion de Vapor.pptx
PPTX
3 criterios de selección
PPT
AQA Charla - Capacitación 1 Caldera torres chiller tipos.ppt
PDF
Diagramadeflujounidad1
PPT
Intercambiador de calor
PPT
desinfeccion con ozono y otros productos.ppt
PPTX
fuerza_motriz.pptx
Uso eficiente de la energía del vapor
Generacion de Vapor.pptx
3 criterios de selección
AQA Charla - Capacitación 1 Caldera torres chiller tipos.ppt
Diagramadeflujounidad1
Intercambiador de calor
desinfeccion con ozono y otros productos.ppt
fuerza_motriz.pptx

Similar a PresentaciónVapor.ppt (20)

PPTX
Presentación de generación de vapor especialización
PDF
412902805 instalaciones-de-vapor
PPSX
Deshidratacion del gas por adsorcion
PPT
Ahorro de energía en calderas.ppt
PDF
Diagrama de flujo
PDF
Mi multitec 1777_1_2_30g3
PPT
Aplicaciones
PPT
Caldera y turbina [terminado grupo 3]
PDF
1 sistemas de absorción
PPTX
VAPOR EN LA INDUSTRIA_equipo2.pptx
PDF
1 diagramadeflujo
PPT
introduc_tratam_gas1.ppt
PDF
Ps 3213 diseño rápido de equipos mayores
PPT
Presentación proceso de obtencion Acido Sulfurico.ppt
PPTX
Clean Air-neumatic.pptx
PPTX
Presentacion Mejora de la eficiencia del Ciclo Rankine
PDF
refrigerador-inverter-samsung-curso-y-manual-de-servicio-espanol-goood (1).pdf
PDF
Refrigerador_Inverter_Samsung_Curso_y_Manual_de_Servicio_Español.pdf
PPTX
Cálculos básicos g4 fb
PDF
Caldera Fondital Delfis Condensing KC 24-28
Presentación de generación de vapor especialización
412902805 instalaciones-de-vapor
Deshidratacion del gas por adsorcion
Ahorro de energía en calderas.ppt
Diagrama de flujo
Mi multitec 1777_1_2_30g3
Aplicaciones
Caldera y turbina [terminado grupo 3]
1 sistemas de absorción
VAPOR EN LA INDUSTRIA_equipo2.pptx
1 diagramadeflujo
introduc_tratam_gas1.ppt
Ps 3213 diseño rápido de equipos mayores
Presentación proceso de obtencion Acido Sulfurico.ppt
Clean Air-neumatic.pptx
Presentacion Mejora de la eficiencia del Ciclo Rankine
refrigerador-inverter-samsung-curso-y-manual-de-servicio-espanol-goood (1).pdf
Refrigerador_Inverter_Samsung_Curso_y_Manual_de_Servicio_Español.pdf
Cálculos básicos g4 fb
Caldera Fondital Delfis Condensing KC 24-28
Publicidad

Último (20)

PPT
flujo de caja 2 para la evaluacion de proyectos
PDF
SESION 9 seguridad IZAJE DE CARGAS.pdf ingenieria
PDF
UD3 -Producción, distribución del aire MA.pdf
PDF
BROCHURE SERVICIOS CONSULTORIA ISOTEMPO 2025
PDF
SESION 10 SEGURIDAD EN TRABAJOS CON ELECTRICIDAD.pdf
PDF
MODULO 1 Base Legal Nacional y sus aplicaciones.pdf
PDF
Suelo Solonchak edafología tipo de sueldo en San Luis Potosí
PDF
manual-sap-gratuito _ para induccion de inicio a SAP
PPTX
PROCESOS DE REGULACION DE CRECIMIENTO.pptx
PPT
CLASE_1_CICLO_HIDROLOGICO_ALUMNOS_2015.ppt
PPTX
PPT SESIÓN 6 Los Injertos.- Micropropagación e Injertos Clonales.pptx
PPTX
Instalaciones Electricas.pptx cables electricos
PDF
Precomisionado de equipos introduccion.pdf
PDF
Diseño y Utiliación del HVAC Aire Acondicionado
PDF
METODOLOGÍA DE INVESTIGACION ACCIDENTES DEL TRABAJO.pdf
PDF
alimentos de bebidas45rtrtytyurrrr 1.pdf
PPTX
ARQUITECTURA INTEGRAL EN OBRA, PRINCIPIOS BASICOS Y TERMINOS
PPTX
TRABAJOS DE ALTO RIESGO IZAJE Y CALIENTE.pptx
PPT
acero-estructural.ppt acero acero jjshsdkdgfh
PPT
Sistema de muestrea de datos en operaciones
flujo de caja 2 para la evaluacion de proyectos
SESION 9 seguridad IZAJE DE CARGAS.pdf ingenieria
UD3 -Producción, distribución del aire MA.pdf
BROCHURE SERVICIOS CONSULTORIA ISOTEMPO 2025
SESION 10 SEGURIDAD EN TRABAJOS CON ELECTRICIDAD.pdf
MODULO 1 Base Legal Nacional y sus aplicaciones.pdf
Suelo Solonchak edafología tipo de sueldo en San Luis Potosí
manual-sap-gratuito _ para induccion de inicio a SAP
PROCESOS DE REGULACION DE CRECIMIENTO.pptx
CLASE_1_CICLO_HIDROLOGICO_ALUMNOS_2015.ppt
PPT SESIÓN 6 Los Injertos.- Micropropagación e Injertos Clonales.pptx
Instalaciones Electricas.pptx cables electricos
Precomisionado de equipos introduccion.pdf
Diseño y Utiliación del HVAC Aire Acondicionado
METODOLOGÍA DE INVESTIGACION ACCIDENTES DEL TRABAJO.pdf
alimentos de bebidas45rtrtytyurrrr 1.pdf
ARQUITECTURA INTEGRAL EN OBRA, PRINCIPIOS BASICOS Y TERMINOS
TRABAJOS DE ALTO RIESGO IZAJE Y CALIENTE.pptx
acero-estructural.ppt acero acero jjshsdkdgfh
Sistema de muestrea de datos en operaciones
Publicidad

PresentaciónVapor.ppt

  • 1. Punto crítico 221 bar 394ºC E P L V L+V Propiedades. Razones para su uso industrial 32 bar Alto contenido energético y facilidad de transferencia Calor sensible Calor latente P Calor latente Características Manual de Vapor
  • 2. Alto coeficiente de transferencia de calor: 2,3-2,9 kW/m2 ºC No necesidad de bombeo Presión y temperatura fácilmente controlables Facilidad de transferencia de energía térmica en mecánica. Turbinas Puede ser utilizado para obtener vacío No presenta riesgos de incendio Volumen específico: vV > 1600vL Propiedades. Razones para su uso industrial P Calor latente Alto contenido energético y facilidad de transferencia Características Manual de Vapor
  • 3. Ineficiencia energética Ocupa espacio correspondiente al vapor Calidad del vapor Características Manual de Vapor Principales impurezas: Agua líquida y Gases incondensables Agua líquida kg de vapor saturado kg total de agua (L+V) Calidad = X = kg de agua líquida kg total de agua (L+V) Título = HR = x 100 Métodos para aumentar la calidad del vapor: Sobrecalentamiento del vapor Retirada del condensado Laminación del vapor X > 0,95 Vapor seco
  • 4. Pérdida energética Calidad del vapor Características Manual de Vapor Principales impurezas: Gases incondensables: Aire y CO2 Vapor a 8 barg 175ºC Suponemos 30% en volumen de incondensables bar P P P P P P VAPOR GASES VAPOR TOTAL n i i T 6 , 5 8 3 , 0 8 7 , 0 1             Vapor a 5,6 barg 162ºC
  • 5. Pérdida energética Calidad del vapor Características Manual de Vapor Principales impurezas: Gases incondensables: Aire y CO2 Perjuicio en la transferencia de calor Corrosión Presencia de O2 Carácter ácido CO2 +H2O H2CO3
  • 6. Empleo del vapor Balance de vapor Manual de Vapor 1. Producción de energía mecánica: Turbinas Turbinas de contra presión Turbinas de condensación 2. Fluido calefactor Cambiadores de calor Traceado 3. Otros: Desaireadores Eyectores Atomizadores Limpieza de equipos
  • 7. Tipos de usuarios de vapor Balance de vapor Manual de Vapor 1. Usuarios de vapor VAPOR 2. Consumidores con recuperación de condensado CONDENSADO 3. Consumidores con pérdida de condensado NADA
  • 8. Niveles de presión Balance de vapor Manual de Vapor Energía mecánica Fluido calefactor Presión (máximo energético) Presión (máxima energía latente) Presión (mayor tª) Vapor de alta Vapor de media Vapor de baja
  • 9. Niveles de presión Balance de vapor Manual de Vapor Energía mecánica: turbinas Vapor de alta 400ºC y humedad (HR) < 10-13% (42 kg/cm2g) Vapor de media 7-25 kg/cm2g (saturado). P > 1,1Pnecesaria Turbinas de bombas Cambiadores Atomizadores de combustible Vapor de baja >2,5 kg/cm2g (saturado) P (típica) =3,5 kg/cm2g Desaireador Calefacción Traceado Cambiadores...
  • 10. Estimación de los consumos Balance de vapor Manual de Vapor Ws = 860 P h (h1-h21) Ws = Ra Mp Wa Datos de diseño Ws = 0,3 kg de comb. Balance materia y energía Turbinas Eyectores Cambiadores Serpentines de tanques Atomizadores Desaireador Consumos intermitentes Traceado, limpieza... NO
  • 11. Establecimiento del balance Balance de vapor Manual de Vapor Calderas Turbinas Alta/media Turbinas Media/baja Turbinas Alta/baja Turbinas condensado Consumo media consumo media sin rec. consumo baja consumo baja sin rec. COLECTOR DE ALTA COLECTOR DE MEDIA COLECTOR DE BAJA COL. CONDENSADO
  • 12. Establecimiento del balance Balance de vapor Manual de Vapor Calderas Turbinas Alta/media Turbinas Media/baja Turbinas Alta/baja Turbinas condensado Consumo media consumo media sin rec. consumo baja consumo baja sin rec. COLECTOR DE ALTA COLECTOR DE MEDIA COLECTOR DE BAJA COL. CONDENSADO Caudal < 5% PRODUCCIÓN CONSUMO
  • 13. Traceado de vapor Balance de vapor Manual de Vapor T<204ºC P< 17,6 kg/cm2g T>204ºC P> 17,6 kg/cm2g Tubbing de cobre con accesorios metálicos Tubbing de 304SS o Tubbing de acero al carbono o Tubbing de acero al carbono
  • 14. Traceado de vapor Balance de vapor Manual de Vapor Tª a mantener (ti) Tª ambiente mínima (tamb) Velocidad del viento máxima (Vw) Tª del vapor disponible (tsv) Tubería: diámetro (d), espesor (th), conductividad (k) Tamaño y Número de traceadores Consumo de vapor = Calor a suministrar (Q2) Calor latente del vapor (l) Q2=F1 F2 F3 Q1 Q1 (Pérdidas de calor en la tubería )= f (d, ti, tsv) F1 (corrección por espesor de corrosión)= f (d, th) F2 (corrección por conductividad)= f (k, ti, tsv, tamb) F3 (corrección por velocidad del viento)= f (d, th, Vw)
  • 15. Traceado de vapor Balance de vapor Manual de Vapor Tª a mantener (ti) Tª ambiente mínima (tamb) Velocidad del viento máxima (Vw) Tª del vapor disponible (tsv) Tubería: diámetro (d), espesor (th), conductividad (k) Tamaño y Número de traceadores Consumo de vapor = Calor a suministrar (Q2) Calor latente del vapor (l) Q2=F1 F2 F3 Q1 Número, tamaño y tipo de los traceadores = f (Q2, tsv, ti)
  • 16. Corrosión Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor Causantes Modos de evitarla OXÍGENO Desaireador Secuestrantes CO2 pH ÁCIDO ALCALINIDAD CLORUROS pH Básico Fosfato sódico (Pasivación) pH > 9,5 Desmineralización pH < 11 Relación de iones CO3 2- y SO4 2- Desmineralización Purga de caldera
  • 17. Incrustaciones Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor Dureza del agua Ca2+ Mg2+ Tubos de Caldera Causantes Modos de evitarla Localización Tubos caldera alta presión Ablandamiento Desmineralización Silice Tubos de Caldera Desmineralización Turbinas Desmineralización Purga de caldera Fosfatos Dificultan la transmisión de calor Reducen espacio.
  • 18. Ensuciamiento y formación de depósitos Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor Precipitación de sales no incrustantes Causa Modos de evitarlo Desmineralización Purga para control de solubilidad [iones]<Ps Sedimentación de materia en suspensión y orgánica Filtros de arena Sedimentación (floculantes)
  • 19. Espumas Deterioro de los sistemas de vapor Manual de Vapor Aceites presentes en el condensado Causantes Modos de evitarla Sedimentación (Floculantes) Otros métodos de separación Alta concentración de sales Alta alcalinidad Desmineralización Purga de caldera Antiespumantes Reducen espacio de separación L-V Favorece el arrastre de gotas en el vapor
  • 20. Planta de tratamiento de agua. Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción de la planta Localización Tipo de ambiente Uso del agua tratada Equipos relacionados Origen del agua ... Tipo de planta TIPO DE PLANTA MÉTODO IMPUREZAS A ELIMINAR ESPECIFICACIÓN TÍPICA DEL AGUA UTILIZACIÓN TÍPICA DEL AGUA Clarificación Filtración Osmosis inversa Salinidad Sólidos disueltos 30 ppm SiO2 2 ppm Pretratamiento aguas con alta salinidad Ablandamiento Precipitación en frío Ca2+ Mg2+ Dureaza 95 ppm como CaCO3 Aportación a torre de refrigeración (aguas duras) Precipitación en caliente Ca2+ Mg2+ SiO2 Dureza 35 ppm como CaCO3 Pretratamiento aguas muy duras Resinas de ciclo sódico Ca2+ Mg2+ SiO2 Dureza 0,1 ppm como CaCO3 Calderas de media presión Columnas: Cond. 5¸15mmho/cm - Ciclo ácido SiO20,02-0,10 ppm - Ciclo básico Columnas: Cond. 1 mmho/cm - Ciclo ácido SiO20,01-0,05 ppm - Ciclo básico -Lecho mezclado Osmosis inversa Salinidad Sólidos disueltos 30 ppm SiO2 2 ppm Pretratamiento aguas con alta salinidad. Tratamientos previos Sólidos en suspensión Transparente Aportación a torre de refrigeración (aguas blandas) Desmineralización Salinidad Calderas de alta presión Salinidad Calderas de muy alta presión o con recuperación del calor de proceso.
  • 21. Planta de tratamiento de agua. Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción de la planta Tipo de planta Alcance del suministro Equipos incluidos en el suministro Equipos no incluidos Capacidad promedio Mayor consumo continuo obtenido en el balance. Diseño: 120% Características del agua tratada Criterio más severo de: UNE 9-075-078 y Reglamento de recipientes a presión Cuidado con las calderas de recuperación de calor de proceso Características del agua a tratar Análisis químico del agua
  • 22. Planta de tratamiento de agua. Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción de la planta Tipo de planta Alcance del suministro Capacidad promedio Características del agua tratada Características del agua a tratar Duración del ciclo entre regeneraciones Proporcional al volumen de resina en la columna. Valor típico: 8h Valor a garantizar por el vendedor Modo de operación Preferiblemente automático Conductividad para off-spec Condiciones en el límite de batería Presión y temperatura (operación y diseño) de las entradas y salidas a la unidad Características de los servicios auxiliares Presión y temperatura (operación y diseño) de los SSAA disponibles y características del suministro eléctrico
  • 23. Planta de tratamiento de agua. Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción de la planta Tipo de planta Alcance del suministro Capacidad promedio Características del agua tratada Características del agua a tratar Duración del ciclo entre regeneraciones Modo de operación Condiciones en el límite de batería Características de los servicios auxiliares Información a suministrar por el vendedor Duración del tiempo muerto de regeneración Consumo de SSAA Consumo de productos químicos Implantación preliminar Tamaño de equipos Materiales Garantías Capacidad promedio de producción neta Características del agua tratada en función del agua a tratar Duración del ciclo entre regeneraciones Pérdida de carga Consumo de SSAA Consumo de químicos
  • 24. Desaireador/Desgasificador Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción general Tipo de desaireador Cliente Situación geográfica Uso del agua Equipos relacionados Corrientes de aporte Casos de operación Recomendación: torre vertical con platos y depósito de almacenamiento horizontal Caudal másico y condiciones de las corrientes Agua demi., condensado, vapor de baja, agua calderas, venteos, ... Venteo, agua demi y vapor PRELIMINARES. Especificación del agua desmineralizada y del agua para calderas Agua calderas según UNE / reglamento de recipientes a presión Esquema con el diámetro de las conexiones NO PERMITIR Unión de corriente de condensado con el agua desmineralizada: corrosión Pérdida de carga admitida en el pulverizador Valor recomendado: 0,5 kg/cm2 VENDEDOR: Garantía y DP calculada
  • 25. Desaireador/Desgasificador Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción general Tipo de desaireador Caudal másico y condiciones de las corrientes Especificación del agua desmineralizada y del agua para calderas Esquema con el diámetro de las conexiones Pérdida de carga admitida en el pulverizador Tiempo de residencia Min:15 minutos Condiciones de operación y de diseño mecánico - Tª Operación > 100ºC (105-110ºC) Pv > Patm - Agua demi. 35ºC (min) menor que tª operación - PD según IT-PR-16 (2,5 kg/cm2g) - Sin vacío total -> Rompedora de vacío - TD = tª saturación a PD Materiales de construcción Torre vertical CS recubrimiento de SS Platos y pulverizador: SS Depósito horizontal: CS Información a suministrar por el vendedor Consumo: Vapor, agua demi. y venteo Niveles mínimo, normal y máximo Garantías Capacidad de producción de agua calderas Contenido máximo de O2 y CO2 Consumo de vapor
  • 26. Bombas de agua para calderas Especificación de equipos Manual de Vapor Capacidad de diseño Máximo consumo continuo de agua (VAPOR+PURGA) con sobrediseño del 20% Presión diferencial En España según: IT Complementaria MIE-AP1 (BOE 8 Abril/81) Pinyección > 0,03Ptarado(máx.) + Dplínea + H Suponiendo Val. Seg. Abiertas y no entrada de agua estudiar la situación Daños en equipos: Presión de diseño + acumulación Daños en proceso: Estudiar la frecuencia Presión de operación (permiso del cliente)
  • 27. Bombas de agua para calderas Especificación de equipos Manual de Vapor Capacidad de diseño Presión diferencial Seguridad en la alimentación de agua a calderas Dos bombas: Motor + Turbina (recomendado) Arranque automático de la 2ª con fallo en la 1ª Caudal mínimo 15-30% caudal de diseño Con línea de recirculación: -Orificio -Válvula Yarway Datos de la bomba Material: API C-6 (12%Cr) carcasa/impulsor/eje Cooling water plan K Sed flushing piping plan: 23 with TI (CS) Seal Mechanical: single
  • 28. Economizadores Especificación de equipos Manual de Vapor Cambiadores de C/T para precalentar el agua de calderas CALIENTE: Gas Proceso FRÍO: Agua de caldera Evitar condensaciones (corrosión) Tª > Tªrocío Evitar vibraciones y golpes de ariete Tª< Tªebullición (20ºC)
  • 29. Recipientes de vapor y purga Especificación de equipos Manual de Vapor Recipiente de vapor Parte del suministro de la caldera (Diseño del vendedor) Diseño aprox. Según: IT-PR-31 - 15 Minutos - Separador: Chevron (cambiadores) / Demister (turbinas) Recipiente de purga continua Recipiente de purga intermitente Normalmente parte del suministro de la caldera Diseño según IT-PR-31 Puede ser utilizado para generar vapor de baja P > Pbaja Vertical Presión atmosférica Conexión superior: P=0,03 kg/cm2g (Purga del 5%) Caudal de agua: Balance de materia y energía - condensa el vapor - tefluente<tmáx. (60ºC)
  • 30. Calderas que aprovechan el calor de proceso Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción general Datos básicos de proceso Características de los equipos auxiliares Descripción Equipos incluidos Equipos relacionados Para cada equipo: -Caudal -Composición -Temperatura entrada y salida -Presión de operación y diseño -Pérdida de carga -Otros Temperatura y presión de operación y diseño de: -Vapor -Agua -Aire de instrumentos Características de la corriente eléctrica Puesta en marcha Requisitos especiales Condiciones, caudal y composición. Evitar condensaciones y zonas muertas (Tª>Tª rocio) Evitar material refractario en contacto con gas de reacción Recipiente de vapor tR=12 min. Capacidad térmica de: Serpentín, recipiente de vapor, tuberías y anillos Raschid: Producir 1 tonelada de vapor durante 3 min después de la parada con: DP < 5 kg/cm2 DT < 50ºC Garantías -Capacidad -Tª gases de proceso salida caldera vertical -Tª gases de proceso salida caldera horizontal -Perdida de carga en calderas -Presión de vapor en el límite de suministro -Calidad del vapor -Caudal de purga -Flexibilidad de operación (70-105% capacidad)
  • 31. Inyección de aditivos Especificación de equipos Manual de Vapor Alcance del suministro Bomba Depósito Dos bombas (operación y reserva) con valvulería correspondiente Depósito con calibrador de caudal y agitador (si es necesario) Alternativa del tipo carrera variable Datos de proceso: -Líquido a bombear -Caudal (variable 50-200% del caudal normal) -Presión de impulsión -Material Volumen (8h a caudal máximo) Material
  • 32. Válvulas de seguridad Especificación de equipos Manual de Vapor ESPAÑA Instrucción técnica complementaria MIE-AP1 (BOE 8/4/81) y MIE-AP6 (BOE 4/11/80) EXTRANJERO ASME I
  • 33. Válvulas de seguridad Especificación de equipos Manual de Vapor Recipiente de vapor Sobrecalentador Generador de vapor kettle Recipiente de purga Colectores de vapor Turbinas de vapor Dos válvulas Capacidad: total caudal másico Acumulación 6-10% Tarado: PD y 103-105%PD Una válvula a la salida Tarado: P < PD + Dplínea Capacidad: -Val. bloqueo: 30 kg/m2 - No diseño flujo 0: 100% -Sin val. Bloqueo: + capacidad del rec. De vapor Dos válvulas Capacidad: total caudal másico Acumulación 6-10% Tarado: PD y 103-105%PD Una válvula Purga del 10% del vapor -> Expansión isentálpica hasta presión de diseño del recipiente de purgas Válvula, salida antes del bloqueo Tarado: PD de la turbina Capacidad: Caudal máx a P máxima y Tº mín. de entrada Vapor sobrante en cualquier emergencia
  • 34. Calderas paquete Especificación de equipos Manual de Vapor Descripción general Cliente, situación geográfica, ambiente, tipo de planta a dar servicio,... Tipo de caldera y alcance de suministro Tiro y circulación forzados Soplante y bomba incluidas Tipo de combustible Equipos necesarios para su manejo Lista de equipos e instrumentos a suministrar Datos básicos de la caldera Presión de vapor: 10% mayor de la requerida Tª vapor: Vapor saturado (normalmente) Capacidad: Consumos mín, norm. Máx. (diseño 10% de Qmáx) Rendimiento: 75-80% (normalmente) Características de los servicios auxiliares Garantías
  • 35. Colectores de vapor Diseño de colectores Manual de Vapor Según criterios típicos: DP/100’ DP/100m Velocidad psi kg/cm2 g m/s Vap. sat <10 psig 1,1 6000 0,007 40 0,02P (presión en psia) 0,012P (presión en psia) UOP IUI Caso Velocidad ft/min Vap. sat >10 psig 10000 0,01 20 Vap.Sobre_calent >200psig 15000 0,1 20 Formación de condensado POZOS DE GOTEO
  • 36. Colectores de vapor Diseño de colectores Manual de Vapor POZOS DE GOTEO D2 D1 H Diámetro D1 Diámetro D2 ½” – 4” D2 = D1 > 4” D2 = D1/2 (Nunca < de 4”) H>300mm
  • 37. Colectores de vapor Diseño de colectores Manual de Vapor Puesta en marcha V= 1m/s vapor Aire frío
  • 38. Colectores de condensado Diseño de colectores Manual de Vapor Condensado en equilibrio DP en la tubería Flashing %Flash = Calor sensible (Pinicial) – Calor sensible (Pfinal) Calor latente (Pfinal) 25 m/s 1 m/s 1 2 DP Golpe de ariete
  • 39. Colectores de condensado Diseño de colectores Manual de Vapor Diseño de líneas de condensado como líneas de doble fase Método Armstrong Diámetro = f (Pvapor, Pcondensado, DP permitida) Otro Presión de saturación Presión final Caudal DP permitida P P Recomendado: V=15 m/s DP= 0,1 bar/100m
  • 40. Propiedades Trampas de vapor Manual de Vapor De forma autónoma deben: Facilitar la salida de aire y condensado de un cierto sistema con rapidez Impedir la salida de vapor Características: Mínimas pérdidas de vapor Larga vida Servicio autónomo Capacidad para ventear gases incondensables Resistencia a la corrosión Capacidad para operar bajo condiciones de contrapresión Capacidad para recoger impurezas y operar con ellas
  • 41. Tipo flotador Trampas de vapor Manual de Vapor Flotador: Abre o cierra la salida en función del nivel de condensado Material termostático: A tª de saturación (vapor): expandido -> cierra la salida A tª inferior (gases): Contrae -> permite la salida de gases
  • 42. Tipo flotador Trampas de vapor Manual de Vapor Barato Posibilidad de venteo Gran capacidad Posibilidad de aislamiento + Suciedad Golpes de ariete Posición de instalación Espacio vertical Coste de mantenimiento - Especialmente indicado para sistemas que necesiten una evacuación rápida del condensado
  • 43. Tipo bimetálico Trampas de vapor Manual de Vapor Fuelle bimetálico: A tª de saturación (vapor): expandido -> cierra la salida Vapor retenido condensa y se subenfría (no aislamiento) El fuelle se contrae -> Apertura de la salida Gases. Tª < Tª saturación del vapor-> Apertura de la salida
  • 44. Tipo bimetálico Trampas de vapor Manual de Vapor Tamaño pequeño Bajo coste Larga vida útil Posición de instalación Golpes de ariete + Tª de evacuación Inundación Histéresis del material Tramo de línea sin aislar Suciedad - Indicado para pequeñas cargas de condensado en sistemas donde una alta contrapresión puede crear problemas y donde la inundación es tolerada
  • 45. Tipo mecánico Trampas de vapor Manual de Vapor Disco móvil Con el paso de condensado el disco permanece en la parte superior Con el paso de vapor aumenta la velocidad y se produce una depresión en la parte inferior del disco que hace que éste baje cerrando la apertura El vapor condensará igualando las presiones arriba y abajo del disco y provocando que el mismo vuelva a su posición original
  • 46. Tipo mecánico Trampas de vapor Manual de Vapor Tamaño Fácil construcción Mantenimiento Compacto y ligero Bajo coste inicial Golpes de ariete Congelación Agentes corrosivos Vibraciones + No drenaje continuo No aislamiento Poca capacidad de venteo Contrapresión Suciedad - Indicado para servicios generales con moderadas cargas de condensado y particularmente para sistemas de traceado
  • 47. Cubeta invertida Trampas de vapor Manual de Vapor Salida de condensado Cubeta en la parte inferior La entrada de vapor hace que la cubeta se eleve (por diferencia de densidades) taponando el orificio de salida
  • 48. Cubeta invertida Trampas de vapor Manual de Vapor El vapor (y gases incondensables) se acumula en la parte superior del equipo El vapor condensa y la cubeta se va llenando de nuevo de condensado volviendo a su posición original, abriendo el orificio de salida y permitiendo la salida de vapor y gases
  • 49. Cubeta invertida Trampas de vapor Manual de Vapor Golpes de ariete no severos Baja pérdida de vapor Corrosión Salida de gases Suciedad Contrapresión Cambios de caudal + Coste inicial y mantenimiento Salida lenta de gases Cebado Espacio vertical Aislamiento - Indicado para la mayoría de servicios incluso cuando se esperan golpes de ariete no demasiado severos, suciedad o variaciones del caudal a desalojar
  • 50. Consideraciones de diseño Trampas de vapor Manual de Vapor Una trampa de vapor para cada equipo (no trampas compartidas) Aplicar factor de seguridad según fabricante No sobredimensionar en exceso. Desgaste prematuro Evitar formación de cortocircuitos Dpop=Pentrada-Psalida Dpmax=Pcaldera-Pretorno Pcaldera Pentrad a Psalida Pretorno Estudiar la DP de operación y sus posibles variaciones (si DPop>0,8 DPmax utilizar DPmax)
  • 51. Selección Trampas de vapor Manual de Vapor 1. ELEGIR TIPO DE TRAMPA ADECUADA 2. DEFINIR CAUDAL NOMINAL A EVACUAR (QN) 4. DEFINIR FACTOR DE SEGURIDAD RECOMENDADO (F) 5. QN *=F QN DP QN 3. DEFINIR PERDIDA DE CARGA DE DISEÑO (DP)
  • 52. Bomba de condensado Retorno de condensado Manual de Vapor Bomba centrífuga H Aumento de H Inyección de agua fría Bomba de condensado NPSH Doble fase Cavitación
  • 53. Bomba de condensado Retorno de condensado Manual de Vapor Llenado de condensado Salida de aire Entrada de vapor/aire: CERRADA Salida de condensado: CERRADA
  • 54. Bomba de condensado Retorno de condensado Manual de Vapor Cuando el flotador alcanza un determinado nivel activa un mecanismo que: - CIERRA: entrada de condensado y salida de aire - ABRE: Entrada de vapor/aire y salida de condensado
  • 55. Bomba de condensado Retorno de condensado Manual de Vapor Salida de condensado Entrada de vapor/aire (fluido motriz) Salida de aire: CERRADA Entrada de condensado: CERRADA
  • 56. Instrumentación de los colectores Diagramas de ingeniería Manual de Vapor VAPOR DE ALTA PRESIÓN T I T I F I P I P I VAPOR DE MEDIA PRESIÓN T I F I P I P I VAPOR DE MEDIA PRESIÓN T I F I P I P I CONDENSADO T I P I AGUA DESMINERALIZADA T I F I P I
  • 57. Instrumentación de los colectores Diagramas de ingeniería Manual de Vapor VAPOR DE ALTA PRESIÓN T I T I F I P I P I VAPOR DE MEDIA PRESIÓN T I F I P I P I VAPOR DE MEDIA PRESIÓN T I F I P I P I CONDENSADO T I P I AGUA DESMINERALIZADA T I F I P I
  • 58. Control del desaireador Diagramas de ingeniería Manual de Vapor Agua calderas Agua desmineralizada Condensado vapor Rebose
  • 59. Stall condition Cambiadores con vapor Manual de Vapor Vapor saturado 4 barg; tv=152ºC Pv=4 barg tv=152ºC Agua 50000 l/h; 70ºC m=50000 kg/h tin=70ºC tout=90ºC Condensado 2 barg Pc=2 barg h kg kg kJ C C kg kJ m kg h m H T Cp m m H m T Cp m Q v v v v / 6 , 1987 / 2108 º 20 º / 19 , 4 / 1000 / 50 3 3      D      D        mv=1988 kg/h Q=1350 kW Tm A U Q D    C t t t Tm salida entrada v º 72 2 90 70 152 2 1                    D DT=72ºC DP=2 bar
  • 60. Stall condition Cambiadores con vapor Manual de Vapor Pv=4 barg tv=152ºC m=50000 kg/h tin=70ºC tout=90ºC Pc=2 barg Requerido Energía kW Vapor kg/h DTm ºC Pv barg Tv ºC DP bar 100% 1350 1988 72 4 152 2 90% Q Q   9 , 0 90 C T T Q T m m m º 65 9 , 0 90   D  D   D C t t T t t t t Tm salida entrada m v salida entrada v º 145 2 70 90 65 2 2 1 1                   D            D Vapor saturado a 145ºC -> 3,2 barg
  • 61. Stall condition Cambiadores con vapor Manual de Vapor Pv=4 barg tv=152ºC m=50000 kg/h tin=70ºC tout=90ºC Pc=2 barg Requerido Energía kW Vapor kg/h DTm ºC Pv barg Tv ºC DP bar 100% 1350 1988 72 4 152 2 90% 1215 1789 65 3,2 145 1,2 75% 1013 1491 54 2 134 0 Stall condition