Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Indice de contenidos
¿Qué es el consumo de vapor en una tubería?
El vapor consumido y el vapor utilizado en el punto de aplicación no son iguales. Normalmente, el vapor consumido o generado en una caldera de vapor es más de lo que se requiere para su uso en el punto de aplicación.
La diferencia en el consumo de vapor y la utilización de vapor se debe a:
- Condensación de vapor cuando viaja de camino al punto de uso principalmente debido a superficies expuestas.
- Fugas (si las hay)
Cuando el vapor se condensa en la pared de una tubería de vapor expuesta / no aislada, pierde su entalpía de evaporación.
La utilización adecuada del vapor ayuda a ahorrar en el costo de entrada de agua y carbón. El ahorro de cada kg de vapor es directamente proporcional al ahorro de algún porcentaje de agua, carbón y electricidad.
Es posible calcular el consumo de vapor en una tubería durante la operación de puesta en marcha y el funcionamiento continuo normal, y se discutirá en detalle a continuación.
Consumo de vapor en la red de vapor
El consumo de vapor dentro del sistema de tuberías debe ser monitoreado y controlado con criterio. La tasa de condensación del vapor en la red de tuberías de vapor depende del tipo de carga (es decir, carga de calentamiento o carga de funcionamiento).
La tasa de condensación del vapor debe tenerse en cuenta para dimensionar las trampas de vapor y también para finalizar la salida de la caldera.
¿Qué es la carga de calentamiento?
Durante la puesta en marcha de la planta después de un tiempo prolongado o desde el frío, se requiere vapor para calentar el sistema de manera uniforme para acercarlo a la temperatura normal de trabajo del sistema.
La ‘carga de calentamiento’ es la carga de vapor que está asociada con el consumo de vapor durante la puesta en marcha de la planta. Esto puede deberse al apagado en frío o al inicio después de mucho tiempo.
La tasa de condensación del vapor durante el período de calentamiento es máxima. El diseño de la trampa de vapor se basará en esta carga.
Una buena práctica es calentar el sistema muy lentamente por razones de seguridad; las tuberías tienen la ventaja de reducir el estrés térmico y mecánico. Por lo tanto, se traduce en los siguientes beneficios:
- Eliminaciones de fugas
- Costos de mantenimiento más bajos
- Mayor vida útil de las tuberías
- Sin golpe de ariete .
¿Qué es la carga en funcionamiento de la planta de proceso?
La carga de funcionamiento de la planta de proceso es la carga de vapor que está relacionada con la carga continua normal (carga completa) de la planta. La tasa de condensación del vapor durante la carga completa en funcionamiento de una carga de la planta es mínima.
¿Cómo calentar un sistema?
Se puede lograr un calentamiento uniforme y lento del sistema mediante una pequeña válvula de derivación en paralelo a la válvula de aislamiento de la línea principal.
El tiempo necesario para calentar la red de tuberías decide el tamaño de la válvula de calentamiento (bypass). Esta válvula puede ser de tipo manual o automática según el usuario / cliente.
Siempre es mejor desalentar la práctica de usar la válvula principal para el calentamiento en lugar de la válvula de derivación. Dado que la válvula principal es mucho más grande en tamaño (diseñada para requisitos de flujo total) y no es apropiada para usar con flujo pequeño durante el período de calentamiento.
Como se muestra en la figura 1 anterior, antes de instalar la válvula principal / separador de la válvula de derivación, asegúrese de que el vapor que pasa a través de la válvula esté seco para proteger el desgaste de la válvula.
Si proporcionamos suficiente tiempo para el calentamiento, entonces es posible obtener los siguientes beneficios:
- Para minimizar la tensión de la tubería
- Para seguridad operativa
- Reducir las cargas de arranque en la caldera.
El caudal de vapor necesario para llevar un sistema de tuberías a la temperatura de funcionamiento es una función de:
- Masa
- Calor específico del material
- Aumento de temperatura
- Entalpía de evaporación de vapor o Entalpía de vapor saturado
- Tiempo permitido
Dónde:
- m s : Tasa media de condensación del vapor en kg / hr
- W: Peso total de la tubería más bridas y accesorios en kg
- T s : Temperatura de vapor o C
- T amb : temperatura ambiente
- C p : Calor específico del material de la tubería en kj / kg o C
- h fg : Entalpía de evaporación o entalpía saturada a presión de funcionamiento en kj / kg
- t: tiempo de calentamiento en minutos
Nota: Suponga que si el tiempo de calentamiento / calentamiento del sistema aumenta a 12 minutos desde 6 minutos, entonces el caudal inicial del vapor se puede reducir fácilmente a la mitad. Si el tiempo de calentamiento / calentamiento del sistema se incrementa a 24 minutos, entonces el caudal de vapor inicial para calentar se puede reducir aún más.
Método para calcular la carga de condensación de calentamiento durante un período de 30 minutos en un sistema de vapor
Dejar:
- El sistema consta de tubería de acero al carbono de tamaño – 150 mm
- Presión de vapor – 16 bar (g)
- Temperatura del vapor (T s ) – 201 o C
- Entalpía de evaporación correspondiente a los parámetros anteriores h fg – 1933
- Temperatura del aire ambiente (T amb ) – 20 o C
- La longitud de la tubería debe ser de – 120 m
- C p del acero es —- 0.49 kj / kg o C
- Tiempo de calentamiento en minutos (t) – 30
- Peso total de la tubería más bridas y accesorios en kg (W)
- La red de tuberías consta de 10 pares de juntas bridadas PN-40 y dos válvulas de aislamiento
Tabla 1: Pesos típicos de tubería de acero, bridas y pernos, y válvulas de aislamiento en kg.
| Tamaño de la tubería (mm) | Tubería Sch.40 kg / m | Peso de la brida por par | Válvula de aislamiento con brida PN40 | ||
| PN40 | ANSI150 | ANSI300 | |||
| 150 | 28,2 | 28,0 | 26,0 | 32 | 88 |
Para encontrar W, encuentre la masa de los diversos elementos principales de vapor de la Tabla 1
- Principal de acero de 150 mm = 28,2 kg / m
- Bridas de 150 mm a PN-40 = 28 kg por par
- Válvula de cierre de 150 mm = 88 kg cada una
La tasa de condensación generada durante el tiempo de calentamiento viene dada por:
