Circuito tpico de vapor Marmita Vapor Depsito con

Circuito típico de vapor Marmita Vapor Depósito con serpentín Condensado Intercambiador Vapor Aportación agua Condensado Alimentación agua Tanque alimentación Caldera Va. In. Ge-r_307 Bomba. 1

Equipamiento por funcionamiento • Sistema control nivel de agua • Bomba alimentación agua • Quemador combustible • Presostatos • Válvulas interrupción, Manómetros, etc. Va. In. Ge-r_307 2

Control de nivel todo / nada Controlador LC 1000 Sonda LP 10 -3 Bomba agua alimentación Va. In. Ge-r_307 3

Control de nivel modulante Controlador LC 2200 Sonda capacitiva LP 20 / PA 20 Válvula con actuador eléctrico Bomba agua alimentación Va. In. Ge-r_307 Recirculación 4

Equipamiento por seguridad • Indicadores de nivel • Alarmas de nivel • Válvulas de seguridad • Válvulas de retención alimentación agua • Presostato • Normativas de construcción y ubicación. Va. In. Ge-r_307 5

Indicadores de nivel Alarma de nivel alto Nivel agua normal (control modulante) Va. In. Ge-r_307 Paro bomba o válvula alim. cerrada Marcha bomba o válvula alim. abierta 1ª Alarma de nivel bajo 2ª Alarma de nivel bajo 6

Equipamiento por eficiencia • Tratamiento del agua de alimentación • Control purgas de caldera • Recuperación de calor en las purgas • Control de la combustión • Recuperación de calor en los humos de combustión. Va. In. Ge-r_307 7

Producción de vapor Vapor limpio y seco Agua de alimentación con impurezas Acumulación de impurezas en la caldera Eliminación de impurezas. Va. In. Ge-r_307 8

Producción de vapor (ejemplo) Producción vapor: 10. 000 kg / h Agua alimentación con: 250 ppm = 0, 25 gr / litro Acumulación de impurezas: 1 Hora: 0, 25 x 10. 000 = 2, 5 kg 10 Horas: 2, 5 x 10 = 25 kg 100 Horas: 2, 5 x 100 = 250 kg ¿Cómo evitarlo? PURGANDO ¿Cuanto? ¿Cómo? Va. In. Ge-r_307 9

¿Cuanto purgar? (ejemplo) Producción vapor: 10. 000 kg/h Agua alimentación con: 250 ppm = 0, 25 gr/litro Valor de sales recomendado: Entre 2000 y 4000 ppm (dependiendo de la caldera) ppm(entrada) x Producción Cantidad purga = + Purga Va. In. Ge-r_307 = ppm (deseado) – ppm (entrada) · Pérdidas de energía – Purga · Pérdidas de agua · Pérdidas de tratamiento 10 250 x 10. 000 3000 – 250 = 909 kg/h · Aumento de sales · Aumento de espumas · Arrastres de agua con vapor

¿Cómo purgar la caldera? Sistema Automático de Control de Sales Sonda conductiva Controlador Válvula control purga Enfriador de muestras. Va. In. Ge-r_307 11

Purga de fondos temporizada Válvula con actuador neumático Va. In. Ge-r_307 12 Temporizador

Agua con el vapor • Las calderas producen arrastres de agua con el vapor por: ü Producción a baja presión ü Demanda excesiva ü Nivel de agua alto ü Formación de espuma por alta concentración de sales. Va. In. Ge-r_307 13

Distribución del vapor Vapor alta presión Vapor de caldera Separador Eliminador Aire Estación reductora presión Distribuidor vapor Sistema de purga La distribución a alta presión tiene las siguientes ventajas: ü Tubería de vapor mas pequeña con menor pérdida de calor y coste de material ü En los procesos con presión mas baja, la reducción mejora la calidad del vapor ü La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presión alta. Va. In. Ge-r_307 14

Drenaje de tuberías Vapor Válvula V. retención Va. In. Ge-r_307 Separador Purgador Detector fugas Filtro Válvula 15

Golpe de ariete Pandeo en la tubería Condensado Bolsa de condensado Vibraciones y ruidos causados por golpe de ariete Va. In. Ge-r_307 16

Inclinación y drenaje de tuberías Flujo vapor Inclinación 1/250 Vapor Elevación 30 - 50 m Puntos de drenaje • Las tuberías de vapor deben drenarse en : ü Puntos bajos ü Tramos rectos (cada 50 metros máximo) ü Finales de línea. Va. In. Ge-r_307 17

Puntos de drenaje Sección Vapor Correcto Conjunto purgador Pozo de goteo Sección Vapor Condensado Incorrecto. Va. In. Ge-r_307 Conjunto purgador 18

Eliminación de aire Eliminador termostático de aire Vapor Final línea de vapor Aire Purgador termodinámico Condensado Va. In. Ge-r_307 19

Reducción en líneas de vapor Correcto Vapor Condensado Incorrecto Vapor Va. In. Ge-r_307 20

Filtros en alimentación de vapor Válvula de control Filtro Vapor • Los filtros en las líneas de vapor, pueden ser una fuente de problemas de golpes de ariete. Para evitarlos deben montarse con la cesta en posición horizontal. Va. In. Ge-r_307 21

Conexión de las derivaciones • La conexión de una derivación por la parte alta de la tubería principal asegura un vapor más seco en el proceso. Vapor Condensado Va. In. Ge-r_307 Condensado Incorrecto 22 Correcto

Drenaje de una derivación • Tubería principal Vapo r Válvula de Interrupción • Conjunto de drenaje Va. In. Ge-r_307 23 El condensado se acumula delante de la válvula cerrada y se introducirá con el vapor cuando abra Es conveniente el drenaje en el punto bajo de la derivación.

Compensación de dilataciones Lira • Se suele utilizar cuando se dispone de espacio • Debe montarse horizontal, en el mismo plano que la tubería, para evitar puntos de acumulación de condensado. Va. In. Ge-r_307 24

Compensación de dilataciones Fuelle • Se intercalan en la tubería ocupando poco espacio • Deben estar perfectamente alineados con la tubería y esta de estar bien anclada y guiada para que las fuerzas laterales no las soporte el fuelle. Va. In. Ge-r_307 25

Reducción de presión Se instalan válvulas reductoras por: • Necesidad ü Presión de diseño del equipo inferior a la presión disponible • Eficacia ü Ahorro de energía si el proceso admite menor presión ü Mejora la calidad del vapor ü Aumenta la vida de los equipos. Va. In. Ge-r_307 26

Válvula reductora de acción directa DRV Flujo de abajo hacia arriba del asiento Vástago con doble guía Fuelle de compensación Plato de ajuste de presión Resorte para ajuste de presión Vástago sellado con fuelle Plato resorte con cojinetes Gama de 6 actuadores con diferentes resortes intercambiables Va. In. Ge-r_307 Cámara presión con diafragma 27

Válvula reductora pilotada DP Ajuste de presión Resorte control Diafragma piloto Conexión para toma presión externa Resorte retorno vál. principal Válvula piloto Válvula principal Flujo Orificio control Diafragma principal Va. In. Ge-r_307 28

Instalación válvulas reductoras Separador Válvula Filtro Manómetro interrupción Válvula interrupción Va. In. Ge-r_307 Filtro Cámara spiratec Válvula reductora Válvula Manómetro Válvula seguridad interrupción Purgador Válvula retención 29

Regulación de temperatura • Muchos procesos industriales necesitan controlar la temperatura • La calidad de los productos depende, en muchos casos, de un control riguroso de su temperatura • Desde el punto de vista del ahorro de energía, la temperatura ideal es la mínima admisible para el proceso • Si el contenido de un tanque abierto está a 90 ºC y el proceso permitiera una temperatura de 70 ºC, se podría conseguir un ahorro energético del 30%. Va. In. Ge-r_307 30

Selección de un sistema de intercambio de calor Válvula: • Caudal vapor • Presión entrada • Presión salida Intercambiador: • • P. Vapor en intercambiador Caudal fluido a calentar Temperatura entrada Temperatura salida Agua caliente Vapor Purgador: • Caudal condensado • Presión entrada • Presión salida. Agua fría Condensado Va. In. Ge-r_307 31

Medición del caudal de vapor • La principal razón para utilizar medidores de caudal es que: “No se puede gestionar lo que no se puede medir” • Los medidores de caudal de vapor dan una información vital sobre su uso y costes asociados que permite mejorar la eficiencia en cuatro áreas: ü Eficiencia de la planta q ü Uso eficiente de la energía q ü Resultados de medidas de ahorro energético, detección de fugas, etc Control de procesos q ü Distribución de cargas, puntas de consumo, etc Confirmar si se ha suministrado suficiente vapor a la presión y temperatura correcta, conocer puntas de consumo, etc Cálculo y atribución de costes q Va. In. Ge-r_307 Coste como materia prima, rendimiento por secciones, venta de vapor. 32

Tipos de medidores de caudal • Placa Orificio • Vortex • Area variable ü Medida de ángulo ü Medida de fuerza ü Medida de presión diferencial. Va. In. Ge-r_307 33

Diferencias de características en los medidores Precisión Rango Ejemplo (caudal máx. / mín. ) • Placa orificio +/- 3 % 4: 1 1000 / 250 kg/h • Vortex +/- 1 % 10 : 1 1000 / 100 kg/h • Area variable (ángulo) +/- 2 % 25 : 1 1000 / 40 kg/h • Area variable (fuerza) +/- 2 % 50 : 1 1000 / 20 kg/h. • Area variable (p. diferencial) +/- 1 % 100 : 1 1000 / 10 kg/h Va. In. Ge-r_307 34

Drenaje de condensado • Cuando el vapor cede su calor latente o entalpía de evaporación se convierte en condensado • En los sistemas de vapor son necesarios elementos que diferencien el estado gas (vapor) y el líquido (condensado) • A estos elementos se les llama purgadores de vapor • El purgador es una válvula automática que cierra en presencia de vapor y abre cuando le llega condensado o aire. Va. In. Ge-r_307 35

Tipos de purgadores • Termostáticos Actúan por temperatura. El condensado debe enfriarse por debajo de la temperatura del vapor ü ü Termostáticos de presión equilibrada Termostáticos bimetálicos • Mecánicos Actúan por diferencia de densidad entre el vapor y el condensado ü ü Mecánicos de boya cerrada Mecánicos de cubeta invertida • Termodinámicos Actúan por diferencia de velocidad entre vapor y condensado. Va. In. Ge-r_307 36

Selección de purgadores • Por aplicación ü Debe seleccionarse el purgador más adecuado para cada aplicación. ü Esto puede ser muy amplio, pero como guía puede utilizarse lo siguiente: q Termostáticos (Purga de aire, Acompañamiento no crítico de vapor, Equipos que pueden ser inundados para poder aprovechar calor sensible) q Mecánicos (Procesos control de temperatura) q Termodinámicos (Drenaje de líneas de distribución de vapor, Acompañamiento crítico de vapor) • Por condiciones de trabajo ü Va. In. Ge-r_307 Hay que tener en cuenta la Presión, Temperatura, Caudal de condensado y Presión diferencial. 37

Selección según caudal y presión diferencial • La capacidad de un Condensado (kg/h) purgador depende de la presión diferencial • Un purgador descargando a la atmósfera, para el cálculo de su capacidad se tomará como presión diferencial la de entrada • Sin embargo si descarga a una línea presurizada, se tomará la diferencia de presiones entre la entrada y la salida. Presión diferencial (bar Va. In. Ge-r_307 38

Fugas de vapor en purgadores Las fugas de vapor en purgadores causan pérdidas de energía y problemas de funcionamiento en otros equipos por aumento en la contrapresión. Va. In. Ge-r_307 39

Detección de fugas en purgadores • Por ultrasonidos ü Se requiere experiencia ü Puede utilizarse para detectar fugas en otros elementos y otros fluidos • Sistema Spiratec ü No se requiere experiencia ü Sólo utilizable en purgadores ü Necesita montar una cámara delante del purgador o instalar purgadores que ya la incorporan Va. In. Ge-r_307 40

Detección de fugas con Spiratec (opciones) Purgador con cámara sensora independiente Control automático R 1 C Control automático R 16 C Purgador con sensor incorporado Indicador manual Va. In. Ge-r_307 41

Contrapresión en los purgadores • La presión en la línea de condensados (Contrapresión en los purgadores) es igual a: Presión hidrostática (altura manométrica) + Resistencia por rozamiento al paso del fluido • La capacidad de descarga de los purgadores depende de la Presión Diferencial que es: Presión entrada - Contrapresión • Cuando no hay suficiente presión diferencial, no se puede recuperar el condensado o ha de hacerse a través de una bomba. Va. In. Ge-r_307 42

Instalación bombas accionadas por vapor Condensado de purgadores Atmósfera Vapor Va. In. Ge-r_307 . Entrada condensado por gravedad Escape Condensado a retorno 43

Drenaje de intercambiadores de calor • Un elevado número de procesos utiliza la transferencia de calor del vapor a otro fluido, utilizando intercambiadores de calor • Cuando el vapor cede calor se forma condensado que se drena a través de un purgador • Suelen aparecer con frecuencia problemas de: ü ü ü Temperaturas inestables Corrosión excesiva Ruido y daños en los equipos por golpes de ariete • La principal causa de estos problemas es el drenaje deficiente del condensado. Va. In. Ge-r_307 44

Funcionamiento Intercambiador de calor (1) Temperatura salida baja Vapor P 1 Intercambiador de calor Válvula control abre y aumenta P 1 Si P 1 > P 2 y la presión diferencial es la suficiente para que el purgador drene el condensado, el intercambiador funcionará correctamente Va. In. Ge-r_307 Fluido a calentar 45 Purgador P 2

Funcionamiento Intercambiador de calor (2) Temperatura salida aumenta Vapor P 1 Intercambiador de calor Válvula control va cerrando y disminuye P 1 Si P 1 – P 2 es insuficiente para que el purgador drene el condensado se produce “interrupción de flujo” El intercambiador se inundará y será la causa de los problemas indicados Va. In. Ge-r_307 Fluido a calentar 46 Purgador P 2

Solución al problema de inundación • Los problemas de inundación en sistemas de intercambio de calor se resuelven con la instalación de un sistema bomba/purgador, accionado por vapor • Cuando hay presión diferencial suficiente actúa como purgador y cuando no la hay el mecanismo bomba permite la entrada de vapor, que impulsa el condensado a la tubería de retorno. Vapor Aire Válvula de control Intercambiador Bomba/purgador Va. In. Ge-r_307 47 Condensado Vapor