ESCUELA POLIT ECNICA NACIONAL´ - Repositorio...
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ESCUELA POLIT ´ ECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIER ´ IA MEC ´ ANICA DETERMINACI ´ ON DE LA FRACCI ´ ON DE TRABAJO DE TRAMPAS DE VAPOR EN LA INDUSTRIA ECUATORIANA USANDO EL M ´ ETODO ULTRAS ´ ONICO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCI ´ ON DEL T ´ ITULO DE INGENIERO MEC ´ ANICO CARLOS VINICIO GUALLPA TAMAYO [email protected] DIRECTOR: Ing. JOS ´ E LUIS PALACIOS ENCALADA, MSc. [email protected] CO-DIRECTOR: Ing. FREDDY GEOVANNY ORD ´ O ˜ NEZ MALLA, Ph.D. [email protected] Quito, julio 2016
Transcript of ESCUELA POLIT ECNICA NACIONAL´ - Repositorio...
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
DETERMINACION DE LA FRACCION DE TRABAJO DE
TRAMPAS DE VAPOR EN LA INDUSTRIA ECUATORIANA
USANDO EL METODO ULTRASONICO
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERO
MECANICO
CARLOS VINICIO GUALLPA TAMAYO
DIRECTOR: Ing. JOSE LUIS PALACIOS ENCALADA, MSc.
CO-DIRECTOR: Ing. FREDDY GEOVANNY ORDONEZ MALLA, Ph.D.
Quito, julio 2016
I
DECLARACION
Yo, CARLOS VINICIO GUALLPA TAMAYO, declaro que el trabajo aquı descrito es
de mi autorıa; que no ha sido previamente presentado para ningun grado o califica-
cion profesional; y, que he consultado las referencias bibliograficas que se incluyen
en este documento.
La Escuela Politecnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondien-
tes a este trabajo, segun lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su
Reglamento y por la normatividad institucional vigente.
Carlos Vinicio Guallpa Tamayo
II
CERTIFICACION
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por CARLOS VINICIO GUALLPA
TAMAYO bajo mi supervision.
Ing. Jose Luis Palacios Encalada, MSc.
DIRECTOR DE PROYECTO
Ph.D. Freddy Geovanny Ordonez Malla
CO-DIRECTOR DE PROYECTO
III
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, quiero agradecer a mis padres, Carlos y Alexandra, por su apoyo
incondicional a lo largo de esta etapa universitaria, sin ustedes nada de esto serıa
posible.
A mi hermana, Johanna, por compartir conmigo todas las etapas mas hermosas de
mi vida, mil gracias. Eres y seguiras siendo mi hermana adorada.
Agradezco a toda mi familia por estar siempre pendientes de mi y ser un apoyo en
ausencia de mis padres. En especial a mis abuelitos, Marcia, Dolores y Antonio; y
a mis tıos, Edgar y Germania.
Quiero agradecer a los ingenieros, Jose Luis Palacios y Freddy Ordonez, por guiar-
me en la realizacion de este proyecto.
A los ingenieros que compartieron sus conocimientos para enriquecer los mıos, du-
rante el tiempo transcurrido en la Escuela Politecnica Nacional.
A los ingenieros de las industrias donde se desarrollo este proyecto, German Ca-
dena y Patricio Bustillos, por su colaboracion y disponibilidad, mi sincero agradeci-
miento.
Y a mis amigos, por compartir todos los momentos inolvidables de mi vida universi-
taria, desde el inicio hasta el final de la misma.
Carlos
IV
DEDICATORIA
Dedico este proyecto a mis padres, Carlos y Alexandra, quienes con esfuerzo su-
pieron suplir mis necesidades, y darme las mejores posibilidades de estudio y su-
peracion.
A ustedes queridos padres, por darme la vida y cuidar de mı a lo largo de la misma;
porque a pesar de la distancia estuvieron siempre pendientes y lucharon por el bie-
nestar de sus hijos.
Mi gratitud y carino, su hijo:
Carlos
V
CONTENIDO
Declaracion I
Certificacion II
Agradecimientos III
Dedicatoria IV
Contenido V
Indice de tablas IX
Indice de figuras XI
Nomenclatura XIV
Resumen XV
Abstract XVII
Presentacion XIX
1 CAPITULO I: INTRODUCCION 1
1.1 OBJETIVO GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 ALCANCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.4 JUSTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 CAPITULO II: ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD 4
2.1 GENERADORES DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1.1 Clasificacion de los generadores de vapor . . . . . . . . . . . . 4
2.1.1.1 Generadores de vapor acuotubulares . . . . . . . . . 4
2.1.1.2 Generadores de vapor pirotubulares . . . . . . . . . . 5
2.2 TRAMPAS DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Funciones de las trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 6
VI
2.2.2 Tipos de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.2.1 Trampas de vapor mecanicas . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2.2 Trampas de vapor termostaticas . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2.3 Trampas de vapor termodinamicas . . . . . . . . . . . 8
2.2.3 Seleccion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3.1 Carga de condensado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3.2 Factor de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.3.3 Diferencia de presiones . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.3.4 Presion maxima de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.4 Metodos de inspeccion de las trampas de vapor . . . . . . . . 11
2.2.4.1 Metodo visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.4.2 Metodo termico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.4.3 Metodo electronico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.4.4 Metodo acustico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.5 Fraccion de trabajo de las trampas de vapor . . . . . . . . . . . 14
2.3 TANQUES DE REVAPORIZADO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.1 Revaporizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.2 Recuperacion de revaporizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.3 Dimensionamiento de tanques de revaporizado . . . . . . . . . 19
2.4 GESTION DEL MANTENIMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR . . . . . 19
2.4.1 Identificacion y registro de las trampas de vapor . . . . . . . . 19
2.4.2 Levantamiento de informacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.3 Inspeccion del funcionamiento de las trampas de vapor . . . . 20
2.4.4 Informe final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.5 Frecuencia de inspeccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3 CAPITULO III: LEVANTAMIENTO DE INFORMACION 22
3.1 INDUSTRIA FARMACEUTICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1.1 Sistema de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1.2 Generadores de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1.3 Consumo de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.4 Emisiones contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
VII
3.1.5 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.6 Registro de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2 INDUSTRIA ALIMENTICIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.1 Sistema de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.2 Generadores de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.3 Consumo de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2.4 Emisiones contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.5 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.6 Registro de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4 CAPITULO IV: DESARROLLO DE METODOLOGIA 37
4.1 ANALISIS ESTADISTICO DEL TAMANO DE MUESTRA Y TIEMPOS
DE MEDICION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.1 Criterios de clasificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . 37
4.1.1.1 Segun el modo de operacion . . . . . . . . . . . . . . 37
4.1.1.2 Segun el tipo de trampa de vapor . . . . . . . . . . . . 39
4.1.1.3 Segun el equipo de aplicacion . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.1.4 Segun la demanda de vapor . . . . . . . . . . . . . . 41
4.1.2 Calculo del tamano de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.2.1 Formula y valores a utilizar . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.2.2 Ejemplo de calculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.3 Determinacion de tiempos de medicion . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.3.1 Equipos a inspeccionar . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.3.2 Tiempos de medicion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.1.3.2.1 Industria farmaceutica . . . . . . . . . . . . . 47
4.1.3.2.2 Industria alimenticia . . . . . . . . . . . . . . 48
4.2 INSPECCION DEL FUNCIONAMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR . 49
4.2.1 Industria farmaceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2.2 Industria alimenticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.3 COSTOS POR TRAMPAS DE VAPOR ABIERTAS . . . . . . . . . . . 57
4.3.1 Costo energetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.2 Costo economico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
VIII
4.3.3 Emisiones contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.4 DIMENSIONAMIENTO DE TANQUES DE REVAPORIZADO . . . . . 69
4.5 COSTOS POR FALTA DE RECUPERACION DE REVAPORIZADO . . 71
5 CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 73
5.1 CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.2 RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 78
ANEXOS 80
IX
INDICE DE TABLAS
Tabla 3.1 Caracterısticas tecnicas de los generadores de vapor . . . . . . 24
Tabla 3.2 Caracterısticas tecnicas de los generadores de vapor . . . . . . 31
Tabla 3.3 Consumos de combustible, planta de produccion (calderas 1, 2,
3, 5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Tabla 3.4 Consumos de combustible, planta de sabores (caldera 4) . . . . 32
Tabla 4.1 Demanda de vapor, industrias farmaceutica y alimenticia . . . . 43
Tabla 4.2 Fraccion de trabajo de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . 52
Tabla 4.3 Fraccion de trabajo de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . 56
Tabla 4.4 Consumo especıfico de energıa, industria farmaceutica . . . . . 59
Tabla 4.5 Consumo especıfico de energıa, industria alimenticia . . . . . . 59
Tabla 4.6 Costo energetico por trampas de vapor abiertas, industria far-
maceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Tabla 4.7 Costo energetico por trampas de vapor abiertas, industria ali-
menticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Tabla 4.8 Costo economico por trampas de vapor abiertas, industria far-
maceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Tabla 4.9 Costo economico por trampas de vapor abiertas, industria ali-
menticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Tabla 4.10 Emisiones contaminantes por trampas de vapor abiertas, indus-
tria farmaceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Tabla 4.11 Emisiones contaminantes por trampas de vapor abiertas, indus-
tria alimenticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Tabla 4.12 Dimensiones de tanque de revaporizado, flujo de revaporizado
nominal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Tabla 4.13 Dimensiones de tanque de revaporizado, flujo de revaporizado . 70
Tabla A.1 Datos obtenidos, emisiones contaminantes . . . . . . . . . . . . 80
Tabla A.2 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes . . . . . . . . . 80
Tabla A.3 Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 1 . 81
Tabla A.4 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera
No 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
X
Tabla A.5 Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 2 . 82
Tabla A.6 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera
No 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Tabla A.7 Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 3 . 83
Tabla A.8 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera
No 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Tabla A.9 Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 4 . 84
Tabla A.10 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera
No 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Tabla A.11 Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 5 . 85
Tabla A.12 Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera
No 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Tabla A.13 Lista de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Tabla A.14 Lista de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Tabla A.15 Tamano de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Tabla A.16 Tamano de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Tabla A.17 Funcionamiento de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . 105
Tabla A.18 Funcionamiento de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . 106
Tabla A.19 Condensado de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Tabla A.20 Flujo de revaporizado de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . 144
Tabla A.21 Condensado de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Tabla A.22 Flujo de revaporizado de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . 147
Tabla A.23 Costos por falta de recuperacion de revaporizado . . . . . . . . 151
Tabla A.24 Costos por falta de recuperacion de revaporizado . . . . . . . . 153
XI
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Generador de vapor acuotubular . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figura 2.2 Generador de vapor pirotubular . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figura 2.3 Trampa de vapor de balde invertido . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Figura 2.4 Trampa de vapor termostatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Figura 2.5 Trampa de vapor de flotador y termostato (F&T) . . . . . . . . . 8
Figura 2.6 Trampa de vapor de disco controlado . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figura 2.7 Factores de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figura 2.8 Diferencia de presiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figura 2.9 Vapor vivo y revaporizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figura 2.10 Termografıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figura 2.11 Camara sensora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figura 2.12 Detector ultrasonico marca SONOTEC, modelo SONAPHONE E 14
Figura 2.13 Fraccion de trabajo de las trampas de vapor . . . . . . . . . . . 15
Figura 2.14 Tanque de revaporizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figura 2.15 Tanque de revaporizado horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 2.16 Tanque de revaporizado vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 2.17 Recomendacion de frecuencia de inspeccion de trampas de
vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 3.1 Sistema de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 3.2 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figura 3.3 Tipos de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 3.4 Modo de operacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 3.5 Tiempo promedio de funcionamiento de trampas de vapor . . . 28
Figura 3.6 Sistema de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura 3.7 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figura 3.8 Tipos de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 3.9 Modo de operacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 3.10 Tiempo promedio de funcionamiento de trampas de vapor . . . 36
Figura 4.1 Trampas de vapor segun el modo de operacion, industria far-
maceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
XII
Figura 4.2 Trampas de vapor segun el modo de operacion, industria ali-
menticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figura 4.3 Trampas de vapor segun el tipo de trampa de vapor, industria
farmaceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura 4.4 Trampas de vapor segun el tipo de trampa de vapor, industria
alimenticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figura 4.5 Trampas de vapor segun el equipo de aplicacion, industria far-
maceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura 4.6 Trampas de vapor segun el equipo de aplicacion, industria ali-
menticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figura 4.7 Tamano de muestra, industria farmaceutica . . . . . . . . . . . 45
Figura 4.8 Tamano de muestra, industria alimenticia . . . . . . . . . . . . 45
Figura 4.9 Resumen, funcionamiento de trampas de vapor . . . . . . . . . 50
Figura 4.10 Diagrama de funcionamiento, TV-39 (correcto) . . . . . . . . . 51
Figura 4.11 Diagrama de funcionamiento, TV-10 (abierta) . . . . . . . . . . 52
Figura 4.12 Diagrama de funcionamiento, TV-09 (cerrada) . . . . . . . . . . 52
Figura 4.13 Resumen, funcionamiento de trampas de vapor . . . . . . . . . 53
Figura 4.14 Diagrama de funcionamiento, TV-22 (correcto) . . . . . . . . . 55
Figura 4.15 Diagrama de funcionamiento, TV-50 (abierta) . . . . . . . . . . 55
Figura 4.16 Diagrama de funcionamiento, TV-52 (cerrada) . . . . . . . . . . 56
Figura A.1 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Figura A.2 Identificacion de trampas de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Figura A.3 Areas bajo la curva de distribucion normal . . . . . . . . . . . . 100
Figura A.4 Diagramas de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Figura A.5 Diagramas de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Figura A.6 Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 813 . . 131
Figura A.7 Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 815 . . 132
Figura A.8 Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 880 . . 132
Figura A.9 Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 881 . . 133
Figura A.10 Trampa de vapor de F&T, Armstrong, Model A8 . . . . . . . . . 133
Figura A.11 Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FT14 . . . . . . . . . . 134
Figura A.12 Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FTS14 . . . . . . . . . 135
XIII
Figura A.13 Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FT-75 . . . . . . . . . . 135
Figura A.14 Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FTI-75 . . . . . . . . . 136
Figura A.15 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TD42L . . . . . 136
Figura A.16 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TD52 . . . . . 137
Figura A.17 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, BTD52L . . . . 137
Figura A.18 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, SBP30LC . . . 138
Figura A.19 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TSS300 . . . . 138
Figura A.20 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, RTA-125 . . . . 139
Figura A.21 Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, MST21 . . . . 139
Figura A.22 Trampa de vapor de F&T, ADCA, FLT17 . . . . . . . . . . . . . 140
Figura A.23 Trampa de vapor termodinamica, Watson Mcdaniel, WD600 . . 140
Figura A.24 Trampa de vapor termodinamica, SF, SDT-420 . . . . . . . . . 140
Figura A.25 Trampa de vapor termodinamica, Pennant, PT-11 . . . . . . . . 141
Figura A.26 Trampa de vapor de balde invertido, TLV, J3S-X . . . . . . . . . 141
Figura A.27 Dimensionamiento de tanques de revaporizado, industria far-
maceutica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Figura A.28 Dimensionamiento de tanques de revaporizado, industria ali-
menticia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
XIV
NOMENCLATURA
C.E. Consumo especıfico de energıa, kgv/kgc
D Diametro del orificio de la trampa de vapor, in
Dtram. Diametro de conexion de la trampa de vapor, in
e Lımite aceptable de error muestral (1 % - 9 %)
F.E. Factor de emision
ftrabajo Fraccion de trabajo de la trampa de vapor
hv Entalpıa del vapor a la presion de trabajo, kJ/kg
haa Entalpıa del agua de alimentacion, kJ/kg
hf1 Entalpıa especıfica del agua saturada a la entrada, Btu/lbm
hf2 Entalpıa especıfica del agua saturada a la salida, Btu/lbm
hfg2 Calor especıfico del vapor a la salida, Btu/lbm
mvap. Flujo masico de vapor, lb/h o kg/h
mrevap. Flujo de revaporizado, lb/h o kg/h
mrevap.nom. Flujo de revaporizado nominal, lb/h o kg/h
N Tamano de la poblacion, min
n Tamano de la muestra, min
Pabs. Presion absoluta, psi
Ptrab. Presion de trabajo (caldera o trampa), psig
Pdes. Presion de descarga de la trampa de vapor, psig
Qi Poder calorıfico inferior del combustible, kJ/kgc
Taa Temperatura del agua de alimentacion, oC
tmedicion Tiempo de medicion del funcionamiento de la trampa de vapor, s
tapertura Tiempo de apertura de la trampa de vapor, s
tcierre Tiempo de cierre de la trampa de vapor, s
Σtabierta Suma total de los tiempos de ciclos de apertura
Σtcerrada Suma total de los tiempos de ciclos de cierre
Z Valor obtenido mediante niveles de confianza
ηg Eficiencia del generador de vapor
ρ Densidad, kg/m3
σ Desviacion estandar de la poblacion (0,5)
XV
RESUMEN
El presente proyecto tiene como objetivo principal determinar la fraccion de trabajo
de trampas de vapor en dos instalaciones industriales de distinto tipo, las cuales
segun la revision bibliografica tienen una produccion representativa, industria far-
maceutica (CIIU-2100) e industria alimenticia (CIIU-1050), mediante la aplicacion
del metodo de inspeccion ultrasonico. Por motivos de confidencialidad, no se han
revelado los nombres de estas industrias.
En primera instancia, se realizo una revision bibliografica sobre los generadores y
las trampas de vapor, su funcionamiento, las funciones que deben desempenar, los
tipos existentes, y las aplicaciones industriales de los mismos. Se enfatizo en los
generadores acuotubulares y pirotubulares, ya que estos son los mas difundidos en
la industria. Se hizo una mencion breve sobre la seleccion de trampas de vapor,
los metodos de inspeccion, y la metodologıa utilizada para determinar la fraccion
de trabajo empleada en el presente proyecto. Tambien, se realizo una explicacion
de los tanques de revaporizado acerca de su funcionamiento y las configuraciones
existentes, su importancia para la utilizacion del revaporizado, y dimensionamiento
de los mismos. Al finalizar la revision bibliografica, se detallo la gestion del man-
tenimiento de trampas de vapor, su justificacion, y un procedimiento de ejecucion.
Se explicaron sus pasos, los cuales son importantes para el desarrollo del presente
proyecto, definiendo su respectiva jerarquıa y contenido.
Siguiendo los pasos iniciales de la gestion del mantenimiento de trampas de vapor,
se realizo el levantamiento de informacion historica y actual, tanto de la industria
farmaceutica como de la industria alimenticia. La informacion levantada evidencio
las caracterısticas del sistema de vapor, de los generadores de vapor, el consumo
de combustible con sus respectivas emisiones contaminantes, y la lista de trampas
de vapor con sus codigos y caracterısticas principales.
Posteriormente, se realizo un analisis estadıstico previo a la inspeccion ultrasonica,
para determinar el tamano de muestra de las trampas de vapor (numero de trampas
XVI
a inspeccionar y tiempos de medicion) de cada industria. Se realizo la inspeccion,
mediante el metodo ultrasonico, acustico y visual, del funcionamiento de las trampas
de vapor de los dos sectores industriales. Esta inspeccion arrojo datos importantes
para conocer el estado energetico de los mismos. Se determino que estos secto-
res industriales tienen un problema de funcionamiento de trampas de vapor, ya que
presentan un porcentaje elevado de trampas abiertas y cerradas, especialmente la
industria farmaceutica. Con los diagramas de funcionamiento, obtenidos mediante
el metodo ultrasonico, se determino la fraccion de trabajo de ciertas trampas de va-
por, que eran las mas representativas, para ambos sectores industriales. Esta frac-
cion de trabajo es importante para un analisis mas sensible de costos energeticos y
economicos, y de emisiones contaminantes, por falta de recuperacion de revapori-
zado, e influye en la mejora de la metodologıa de dimensionamiento de tanques de
revaporizado.
Como conclusion, se evidencio una mejora en las determinaciones de los flujos de
vapor, condensado y revaporizado, los mismos que son importantes al momento del
analisis de costos y del dimensionamiento de tanques de revaporizado; permitiendo
la reduccion de los costos energeticos y economicos, y de las emisiones contami-
nantes.
Palabras clave:
Trampas de vapor, fraccion de trabajo, metodo ultrasonico, revaporizado, tanques
de revaporizado.
XVII
ABSTRACT
The main target of the project was to determine the working fraction of steam traps in
two types of industry, which according to the literature review have a representative
production, through the ultrasonic inspection method. They are the pharmaceutical
industry (CIIU-2100) and food industry (CIIU-1050). Due to confidentiality reasons,
the names of these companies have not been revealed.
First, a literature review was performed about the steam generators and steam traps,
its operation, functions, types of each one and the industrial applications of them.
Also, it was emphasized about steam generators water tube and fire tube, because
these are widely spread in the industry. A brief mention about the selection, inspec-
tion methods and working fraction of steam traps was performed. Also, an expla-
nation of flash tanks about its operation and types, and the sizing methodology of
flash tanks was made. The flash tanks are important for the usage of flash steam.
At the end of the literature review, the management maintenance of steam traps, its
justification, and an execution procedure was performed. The steps for its execution,
which are important on the development of this project, were explained.
Then, gathering of information, historical and current states for the pharmaceutical
company and the food company was made. The information evidenced the characte-
ristics of steam system, steam generators, fuel consumption, emissions, and steam
traps with its codes and key features.
After that, a statistical analysis, previous the ultrasonic inspection, to determine the
sample size of steam traps (number of traps to inspect and measurement times)
of each company, was performed. The inspection operation of steam traps, through
the ultrasonic, acoustic and visual method, for both companies was performed. From
this inspection important data was obtained to know the energy state of companies.
It was determined that these industrial sectors have an operating problem of steam
traps, since they have a high percentage of open and closed traps, especially the
pharmaceutical company. With the operation diagrams obtained through the ultra-
XVIII
sonic method, the working fraction of certain steam traps, the most representative,
of each company was determined. This working fraction is important for a more sen-
sitive analysis of energy, economic costs and emissions, due to lack of flash steam
recovery. Also, the working fraction of steam traps influences in the improvement of
sizing methodology of flash tanks.
In conclusion, an improvement in determining the steam flow, the condensate flow
and the flash steam flow was noted; they are important when the cost analysis and
sizing of flash tanks are made; allowing the reduction of energy usage and economic
costs, and emissions.
Keywords:
Steam traps, working fraction, ultrasonic method, flash steam, flash tanks.
XIX
PRESENTACION
En el capıtulo 1 se definen los objetivos, general y especıficos, alcances y la justi-
ficacion del presente proyecto. Tambien, se evidencia el problema energetico exis-
tente en las industrias analizadas.
En el capıtulo 2 se presenta un estudio de pre-factibilidad; en el cual se detalla una
revision bibliografica de los generadores y las trampas de vapor, tanques de revapo-
rizado, y la gestion del mantenimiento de trampas de vapor. Ademas, se hace una
breve mencion sobre los metodos de inspeccion de trampas de vapor
En el capıtulo 3 se detalla el levantamiento de informacion historica y actual de las
industrias farmaceutica y alimenticia. En este se muestran sistema y generadores
de vapor, consumo de combustible, emisiones contaminantes, e identificacion y re-
gistro de trampas de vapor de cada industria.
A continuacion, en el capıtulo 4 se realiza un analisis estadıstico del tamano de
muestra de las trampas de vapor, necesario para determinar el numero de trampas
a inspeccionar, la localizacion de las trampas (equipos) y los tiempos de medicion.
Ademas, se presenta la inspeccion del funcionamiento de trampas de vapor, con sus
respectivos resultados y analisis. Se indican diagramas y porcentajes de funciona-
miento, fracciones de trabajo, costos por trampas abiertas, y dimensionamiento de
tanques de revaporizado y sus costos.
Finalmente, en el capıtulo 5 se exponen las conclusiones y recomendaciones del
presente proyecto.
1
1. CAPITULO I: INTRODUCCION
En este capıtulo se presentan los objetivos, general y especıfico, alcances y la jus-
tificacion del presente proyecto. Se evidencia el elevado consumo de combustibles
fosiles respecto a otras fuentes de energıa para satisfacer la demanda de vapor en
la industria, y se definen las industrias a ser analizadas.
1.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar la fraccion de trabajo de trampas de vapor en la industria ecuatoriana
usando el metodo ultrasonico.
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Establecer los principios fundamentales del metodo ultrasonico de inspeccion
de trampas de vapor y dimensionamiento de tanques de revaporizado.
Realizar mediciones ultrasonicas de trampas de vapor de al menos dos em-
presas del medio productivo.
Analizar los datos obtenidos experimentalmente y compararlos con los calcu-
los de diseno.
Determinar el porcentaje de perdidas energeticas de vapor rechazado por las
trampas de vapor.
Mejorar la metodologıa de dimensionamiento de tanques de revaporizado.
1.3. ALCANCES
Se detallara la teorıa referente a las trampas de vapor, el metodo de medicion
ultrasonico y los tanques de revaporizado.
Se recopilaran datos de diferentes trampas de vapor de sistemas industriales.
Se estudiara el comportamiento de las trampas de vapor en empresas del
medio productivo.
2
Se mejorara la metodologıa de dimensionamiento de tanques de revaporiza-
do.
1.4. JUSTIFICACION
Actualmente, existe un elevado consumo de combustibles fosiles en el sector indus-
trial ecuatoriano. De acuerdo al Balance Energetico Nacional 2015 (Delgado, Ano
base 2014), se tiene que el consumo energetico industrial asciende al 19,4 %; la
energıa destina a este sector proviene en un 40,3 % del diesel y en un 13,9 % del
fuel oil. Por lo tanto, dichos combustibles son evidentemente la fuente energetica
principal de la industria ecuatoriana, superando el consumo de electricidad que es
del 28,3 %.
Estos altos porcentajes evidencian la necesidad de reducir el consumo de combus-
tibles fosiles, aprovechando eficientemente todos los recursos energeticos disponi-
bles. El uso adecuado y eficiente de la energıa, ademas de beneficios ambientales
evidentes, proporciona beneficios economicos y publicitarios a las empresas.
Las industrias utilizan la energıa para tres aplicaciones fundamentalmente: calen-
tamiento o enfriamiento, fuerza motriz y generacion de vapor. Ası, los sistemas de
vapor tienen particular influencia en el porcentaje de energıa utilizada en el sector
industrial; ya que estos consumen una gran cantidad de la misma (Palacios, Hidal-
go, y Pena, 2015).
Entonces, para lograr esta reduccion y alcanzar un nivel de eficiencia energetica
aceptable, se sugiere la implementacion de tanques de revaporizado. Sin embargo,
la metodologıa corriente de dimensionamiento sobrestima la cantidad de revapori-
zado producido, ya que considera que las trampas de vapor funcionan el 100 % del
tiempo.
El presente trabajo propone evaluar experimentalmente la fraccion de trabajo de
las trampas de vapor en funcionamiento en al menos dos industrias de la ciudad
de Quito. Con estos resultados se podra establecer un factor de correccion en el
funcionamiento estimado de las trampas de vapor. Dicha correccion servira para
dimensionar de una forma mas precisa los tanques de revaporizado.
Un analisis de este tipo es necesario en una sociedad como la ecuatoriana, con
3
el fin de guiar a un mejor consumo y crear una conciencia general de la eficiencia
energetica en nuestro paıs. Analizando la transicion actual de la matriz energetica
que vive el paıs, es indispensable un estudio mas profundo de las ventajas y des-
ventajas que conllevan esta implementacion en los sistemas de vapor; sobre todo
en sistemas de vapor de industrias grandes, en los que existe mayor uso de vapor
y consecuentemente menor eficiencia energetica.
Los principales beneficiarios de este analisis seran los sectores industriales del paıs
que utilizan vapor en sus procesos productivos, tales como la industria textil, alimen-
ticia, farmaceutica, etc.
Se han seleccionado dos industrias, farmaceutica y alimenticia (productos lacteos).
Esta seleccion tiene fundamento en los valores proporcionados por la encuesta de
manufactura y minerıa (Rosero, Nabernegg, Naranjo, y cols., 2014), elaborada con
base en la CIIU Rev. 4, la cual evidencia que el sector de la manufactura aporta
con el 80 % de la produccion total a nivel nacional. En este sector, dos de las in-
dustrias mas representativas son las seleccionadas para el analisis en el presente
proyecto, con valores de produccion total a nivel nacional que ascienden al 1,20 %
para la industria farmaceutica (CIIU-2100), y 2,95 % para la industria alimenticia
(CIIU-1050).
4
2. CAPITULO II: ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD
En el presente capıtulo se detalla la revision bibliografica de generadores y trampas
de vapor, tanques de revaporizado, metodos de inspeccion y gestion del manteni-
miento de trampas de vapor.
2.1. GENERADORES DE VAPOR
Los generadores de vapor son aquellos equipos encargados de transformar agua
lıquida en vapor, mediante una transferencia de energıa termica, obtenida de una
fuente de calor.
La fuente de calor puede ser: combustion, calor residual o gases de escape, fision
nuclear.
La transferencia de calor en los generadores de vapor se produce a presion cons-
tante. Para una seleccion adecuada de los generadores de vapor se debe tener en
cuenta los requerimientos y criterios de diseno de los mismos (Borroto, 2005).
2.1.1. Clasificacion de los generadores de vapor
Una clasificacion general de los generadores de vapor es segun la disposicion de
los fluidos: pirotubulares y acuotubulares (Borroto, 2005).
2.1.1.1. Generadores de vapor acuotubulares
El generador de vapor acuotubular tiene la funcion de transferir calor desde los
gases de combustion, que pasan por la superficie exterior del serpentın, hacia la
sustancia de trabajo (agua), para ası convertir la misma en vapor.
La reaccion quımica de combustion tiene lugar en el horno de la caldera. Tambien,
los gases de combustion tienen un circuito de recorrido bien definido, a fin que los
mismos tengan contacto con todas las superficies de calefaccion y puedan transfe-
rir su energıa con una adecuada eficiencia.
El serpentın del generador de vapor, por el cual pasa el fluido de trabajo, general-
mente esta conformado por haces de tubos, cuya disposicion, forma y diseno de-
5
penden de la capacidad y de la presion de trabajo requeridas por la caldera (Borroto,
2005).
Un ejemplo de este tipo de generador de vapor se indica en la figura 2.1.
Figura 2.1: Generador de vapor acuotubular (HowStuffWorks, s.f.).
Los generadores de vapor acuotubulares proporcionan elevados rendimientos de
vapor, presiones altas de trabajo y vapor sobrecalentado; caracterısticas muy im-
portantes a tener en cuenta segun la aplicacion requerida (Borroto, 2005).
2.1.1.2. Generadores de vapor pirotubulares
El generador de vapor pirotubular tiene la funcion de transferir calor desde los gases
de combustion, que pasan por la superficie interior del serpentın, hacia la sustancia
de trabajo (agua), para ası convertir la misma en vapor.
El serpentın del generador de vapor consta de tubos sumergidos en un volumen de
agua (Borroto, 2005).
La forma y distribucion de los componentes de este generador de vapor se pueden
apreciar, de mejor manera, en la figura 2.2.
6
Figura 2.2: Generador de vapor pirotubular (HowStuffWorks, s.f.).
Estos generadores de vapor proporcionan presiones de trabajo y capacidades ba-
jas; son usados principalmente en aplicaciones donde el vapor opera como un me-
dio de calentamiento (Borroto, 2005).
2.2. TRAMPAS DE VAPOR
Las trampas de vapor son valvulas automaticas que establecen el lımite entre vapor
y condensado; es decir que estas filtran el condensado, producido por el cambio de
fase de vapor al ceder este energıa, y los gases no condensables como el aire, de
tal manera que se permite unicamente el paso del vapor por el sistema.
Las trampas de vapor son usadas en aplicaciones industriales para asegurar que
no se desperdicie el vapor, razon por la cual una falla en su regular operacion traerıa
consecuencias negativas tanto energetica como economicamente (TLV, s.f.f).
2.2.1. Funciones de las trampas de vapor
Las funciones de las trampas de vapor son, fundamentalmente, remover el conde-
sado y evacuar el aire y los gases no condensables (CO2 y O2) del sistema, para
evitar resistencias adicionales en el proceso de transferencia de energıa (Borroto,
2005).
2.2.2. Tipos de trampas de vapor
Un criterio de clasificacion de las trampas de vapor es en funcion de su principio de
operacion, que causa la apertura o cierre de las mismas.
7
De acuerdo a dicho criterio, se tienen las trampas de vapor mecanicas, termostati-
cas y termodinamicas. Cabe indicar que ciertas trampas de vapor pueden combinar
caracterısticas de los diferentes tipos de trampas antes expuestos, con el fin de
asegurar un funcionamiento adecuado (Borroto, 2005).
2.2.2.1. Trampas de vapor mecanicas
Este tipo de trampas actuan debido a la diferencia de densidades existente entre el
vapor y el condensado. Una trampa de vapor comun de este tipo es la trampa de
balde invertido (Borroto, 2005), la cual se puede observar en la figura 2.3.
Estas operan bajo el principio de gravedad especıfica, y la valvula se abre o cierra
en funcion del movimiento de un flotador debido al flujo de condensado. Su rendi-
miento es independiente de factores externos como la lluvia, viento, etc (TLV, s.f.b).
Figura 2.3: Trampa de vapor de balde invertido (Armstrong, 1998).
2.2.2.2. Trampas de vapor termostaticas
Este tipo de trampas funcionan debido a la diferencia de temperaturas existente
entre el vapor y el condensado; mediante el accionar de un elemento bimetalico
o fuelle, que sufre una contraccion en presencia de vapor, o una expansion en
presencia de condensado (Borroto, 2005).
Este tipo de trampas y una variacion de las mismas, se pueden observar en las
figuras 2.4 y 2.5 respectivamente.
8
Figura 2.4: Trampa de vapor termostatica (Armstrong, 1998).
Figura 2.5: Trampa de vapor de flotador y termostato (F&T) (Armstrong, 1998).
2.2.2.3. Trampas de vapor termodinamicas
Este tipo de trampas operan debido a la diferencia de presiones y/o velocidad de
salida de flujo existente entre el vapor y el condensado. Al salir condensado, el dia-
fragma de la trampa permanece abierto debido a que la velocidad del lıquido es
relativamente baja; mientras que sucede lo opuesto cuando sale vapor (Borroto,
2005).
Estas trampas son particularmente apreciadas en la industria debido a su versati-
lidad de rango de presiones de trabajo y a su tamano compacto; ademas, pueden
operar en posicion horizontal y vertical (TLV, s.f.e).
Un ejemplo de este tipo de trampas se puede observar en la figura 2.6.
9
Figura 2.6: Trampa de vapor de disco controlado (Armstrong, 1998).
2.2.3. Seleccion de trampas de vapor
Los criterios principales para la seleccion de las trampas de vapor son: carga de
condensado, factor de seguridad, diferencia de presiones y presion maxima de tra-
bajo (Armstrong, 1998).
2.2.3.1. Carga de condensado
Este es el aspecto o criterio mas importante en la seleccion de las trampas de vapor
de un sistema, ya que las mismas deben seleccionarse en funcion de la carga de
condensado y no del diametro de la tuberıa de conexion.
Este criterio de seleccion, ademas, involucra las distintas aplicaciones de las tram-
pas de vapor, ya que para cada una de estas existe una formula diferente de calculo
de la carga de condensado (Armstrong, 1998).
Existen varias formulas para el calculo de la carga de condensado de acuerdo a
la aplicacion y al fabricante del equipo. Una de los fabricantes de trampas de va-
por que mayormente se aplica en la industria es el fabricante Armstrong; segun el
mismo la carga de condensado se puede determinar, con su respectiva formula,
para los siguientes equipos: distribuidores de vapor, lıneas de distribucion de vapor,
lıneas tracer, equipos de calefaccion, calentadores de aire de proceso, intercam-
biadores de coraza y tubos, y serpentines sumergidos, serpentines estampados,
evaporadores, ollas con camisas de vapor (marmitas), camaras de vapor cerradas
y estacionarias (planchas de prensado), secadoras rotatorias con drenaje por sifon,
tanques de revaporizado, y maquinas de absorcion (Armstrong, 1998).
10
2.2.3.2. Factor de seguridad
El factor de seguridad es un criterio vital en la seleccion de trampas de vapor, es un
coeficiente o valor que proporciona un margen suplementario de seguridad sobre
el flujo de condensado que puede descargar la trampa de vapor; este es de ayuda
cuando el volumen de condensado excede los valores calculados (TLV, s.f.a).
El factor de seguridad esta influenciado por varios factores de operacion del sistema
y caracterısticas de la trampa de vapor; sin embargo, existen algunos rangos de
factores de seguridad recomendados, como se muestra en la figura 2.7 (Borroto,
2005).
Figura 2.7: Factores de seguridad (Borroto, 2005).
2.2.3.3. Diferencia de presiones
La diferencia de presiones, figura 2.8, es el valor de presion debido a la diferencia
existente entre la presion maxima de suministro del vapor al equipo y la presion de
descarga o retorno de condensado (Armstrong, 1998).
Figura 2.8: Diferencia de presiones (Armstrong, 1998).
11
2.2.3.4. Presion maxima de trabajo
La presion maxima de trabajo es el valor maximo de presion al cual puede trabajar
el equipo; esta por motivos de seguridad, debe ser mayor o igual a la presion del
sistema (Armstrong, 1998).
2.2.4. Metodos de inspeccion de las trampas de vapor
Para un adecuado funcionamiento, ademas del evidente factor energetico y economi-
co negativo que representa, es indispensable adoptar un plan de mantenimiento
permanente en todo sistema de vapor. Este plan debe ser aplicado tanto al gene-
rador de vapor como a los demas componentes del sistema, haciendo un particular
enfasis en las trampas de vapor.
De esta manera, para realizar un mantenimiento predictivo confiable de las tram-
pas de vapor, se tienen principalmente los metodos de inspeccion visual, termico,
electronico y acustico (Borroto, 2005).
2.2.4.1. Metodo visual
El metodo de inspeccion visual se basa en la observacion de la descarga de las
trampas de vapor a la atmosfera. De esta manera se podra apreciar si la trampa
de vapor realiza la descarga de vapor vivo o revaporizado, y comprobar si esta tra-
baja correctamente. Este metodo es el mas basico de los metodos de inspeccion
y unicamente se lo puede aplicar cuando no existe recuperacion de condensado
(Borroto, 2005; TLV, s.f.c).
A continuacion, en la figura 2.9, se puede apreciar, de izquierda a derecha, la des-
carga de vapor vivo y revaporizado respectivamente.
12
Figura 2.9: Vapor vivo y revaporizado (Borroto, 2005).
2.2.4.2. Metodo termico
Este metodo se fundamenta en la medicion de la temperatura a la entrada y salida
o descarga de la trampa (Borroto, 2005); ya que el vapor saturado y el condensa-
do tienen la misma temperatura a su salida es difıcil determinar si la trampa tiene
o no un adecuado funcionamiento, llevando a estimaciones erroneas, lo que hace
que este metodo, empleado por si solo, sea poco confiable para la inspeccion de
trampas de vapor (TLV, s.f.c).
Para aplicar este metodo de inspeccion se utilizan comunmente camaras termografi-
cas, ya que permiten obtener registros permanentes de las mediciones; sin embar-
go, se pueden emplear otros instrumentos de medicion como termometros infrarro-
jos, termocuplas, etc (TLV, s.f.c).
La termografıa de la figura 2.10, es el resultado obtenido al efectuar la medicion con
una camara termografica.
Figura 2.10: Termografıa (TLV, s.f.c).
13
2.2.4.3. Metodo electronico
Este metodo consiste en la medicion de la conductividad del condensado. En una
camara sensora, figura 2.11, que se encuentra antes de la trampa de vapor, se
determina dicha conductividad mediante sensores electronicos (Borroto, 2005).
Figura 2.11: Camara sensora (Borroto, 2005).
2.2.4.4. Metodo acustico
Este metodo se basa en la deteccion de senales sonoras emitidas por la trampa de
vapor durante su funcionamiento; es decir, cuando el condensado fluye a traves de
la trampa produce sonido y vibracion, de igual manera lo hacen la apertura y cierre
de los mecanismos de la mayorıa de las trampas de vapor. Cuando la funcion de
la trampa varıa, no es la adecuada, el sonido que emite la misma tambien varıa.
Reconocer la existencia o no de alteraciones del sonido que emite la trampa resulta
entonces fundamental para determinar las condiciones de esta (TLV, s.f.c).
La aplicacion del metodo acustico, se la puede realizar con un estetoscopio o un
equipo de ultrasonido. Este metodo es el mas confiable y recomendado para reali-
zar la inspeccion de una trampa de vapor (Borroto, 2005; TLV, s.f.c).
La inspeccion de una trampa de vapor, mediante un equipo ultrasonico, tiene inicio
con la colocacion de una sonda de prueba en la entrada y la descarga de la trampa,
para diferenciar los sonidos. A continuacion, se regula la sensibilidad del equipo y
se ubica un punto del cuerpo de la trampa adecuado, con el fin de tener la mejor
apreciacion posible.
14
Finalmente, si el equipo utilizado lo permite, se obtienen la visualizacion y regis-
tro de los valores medidos. Dichos valores se reflejan en diagramas de decibeles
vs tiempo, de esta forma se lograra analizar los diferentes datos y determinar si el
funcionamiento de dicha trampa es el adecuado. El equipo ultasonico y sus compo-
nentes, se pueden observar en la figura 2.12.
Figura 2.12: Detector ultrasonico marca SONOTEC, modelo SONAPHONE E.
2.2.5. Fraccion de trabajo de las trampas de vapor
La fraccion de trabajo de una trampa de vapor es el porcentaje efectivo que la mis-
ma esta operando de manera abierta; es decir, cuando esta realiza la descarga de
condensado.
Normalmente, para lo que respecta analisis de costos y calculos de dimensiona-
miento de tanques de revaporizado, se toma dicha fraccion de trabajo como inexis-
tente (100 %). Sin embargo, como se vera mas adelante, la fraccion de trabajo tiene
una influencia importante en dichos valores de costos y dimensionamiento, provo-
cando un ahorro considerable, es por tal razon que es importante la determinacion
de la misma.
Para entender de mejor manera lo que es la fraccion de trabajo, en la figura 2.13 se
pueden observar los ciclos de apertura y cierre, de una trampa de vapor, en verde
y rojo respectivamente.
15
Figura 2.13: Fraccion de trabajo de las trampas de vapor.
Entonces, la fraccion de trabajo de las trampas de vapor se determina mediante la
siguiente formula:
ftrabajo =Σtabierta
Σtabierta + Σtcerrada(2.1)
Donde:
ftrabajo Fraccion de trabajo de la trampa de vapor.
Σtabierta Suma total de los tiempos de ciclos de apertura.
Σtcerrada Suma total de los tiempos de ciclos de cierre.
2.3. TANQUES DE REVAPORIZADO
Los tanques de revaporizado, figura 2.14, son utilizados para separar el revapori-
zado del condensado, ya que este revaporizado contiene aun energıa util (Spirax-
Sarco, s.f.a).
16
Figura 2.14: Tanque de revaporizado (Spirax-Sarco, s.f.a).
2.3.1. Revaporizado
El revaporizado es el nombre atribuido al vapor que se forma del condensado ca-
liente, cuando este sufre una disminucion brusca de presion. Cabe mencionar que
el revaporizado no es diferente al vapor normal o vivo, simplemente estos difieren
en su formacion. El vapor vivo se forma mediante la ganancia de calor del fluido,
mientras que el revaporizado se forma cuando el condensado de alta presion y tem-
peratura del sistema sufre una caıda brusca de presion, como se dijo anteriormente.
Este condensado caliente (elevada temperatura y presion), que contiene gran can-
tidad de energıa, al ser descargado a una menor presion, sufre una evaporacion de
cierto porcentaje del mismo, ya que la entalpıa permanece constante y la cantidad
excesiva de energıa es absorbida por parte de las moleculas como calor latente,
formando ası el revaporizado (TLV, s.f.d).
El porcentaje de revaporizado se calcula mediante la siguiente formula (TLV, s.f.d):
% revaporizado =hf1 − hf2
hfg2
(2.2)
17
Donde:
hf1 Entalpıa especıfica del agua saturada a la entrada.
hf2 Entalpıa especıfica del agua saturada a la salida.
hfg2 Calor especıfico del vapor a la salida.
2.3.2. Recuperacion de revaporizado
Para utilizar el revaporizado, este debe ser separado del condensado mediante tan-
ques de revaporizado.
El tanque de revaporizado debe ser dimensionado de acuerdo a los parametros es-
pecificados por las normas de ASHRAE.
Para realizar una adecuada separacion de la mezcla revaporizado – condensado se
debe tener en cuenta la reduccion de velocidad necesaria a aplicar, que es de 3.05
m/s segun la ASHRAE (Spirax-Sarco, 2000). Con dicha reduccion de velocidad y
gracias a la gravedad, el condensado precipita al fondo del tanque de flasheo para
ası ser separado del vapor mediante una trampa de vapor.
Ademas, la conexion de salida del vapor del tanque de revaporizado debe ser di-
mensionada de tal manera que la velocidad del mismo sea aproximadamente 15.24
m/s (Spirax-Sarco, 2000).
Los tanques de revaporizado pueden tener una disposicion horizontal o vertical,
figuras 2.15 y 2.16 respectivamente.
18
Figura 2.15: Tanque de revaporizado horizontal (Spirax-Sarco, 2000).
Figura 2.16: Tanque de revaporizado vertical (Spirax-Sarco, 2000).
Los tanques de revaporizado verticales son los mas recomendados, ya que separan
de mejor manera el revaporizado del condensado (Spirax-Sarco, 2000).
El revaporizado, al contener energıa util, puede ser utilizado para procesos de baja
presion como calefaccion, calentamiento de agua, etc (Spirax-Sarco, 2000).
19
2.3.3. Dimensionamiento de tanques de revaporizado
Para dimensionar un tanque de revaporizado se debe poseer la siguiente informa-
cion (Spirax-Sarco, s.f.a):
La presion del vapor antes de la trampa o trampas de suministro de vapor del
tanque.
El caudal total de condensado dentro del tanque de revaporizado.
La presion del revaporizado en el tanque de revaporizado.
Con esta informacion y el uso de tablas proporcionadas por el fabricante se logra
dimensionar y seleccionar el tanque de revaporizado mas adecuado a los requeri-
mientos del sistema.
2.4. GESTION DEL MANTENIMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR
La justificacion de un mantenimiento de las trampas de vapor se halla fundamen-
talmente en el concepto de eficiencia energetica; ası como tambien el consecuente
ahorro economico y disminucion del impacto ambiental.
Los pasos a seguir en el proceso de mantenimiento de trampas de vapor son los
siguientes: identificacion y registro de las trampas de vapor, levantamiento de in-
formacion, inspeccion del funcionamiento de las trampas de vapor, informe final, y
frecuencia de inspeccion (Palacios y cols., 2015).
2.4.1. Identificacion y registro de las trampas de vapor
La identificacion y registro de las trampas de vapor es el primer paso a realizarse en
este proceso. La identificacion de las trampas se la debe realizar con etiquetas que
sean facilmente visibles, con su respectivo codigo. Si por algun motivo no se pueden
colocar o es difıcil la colocacion de las etiquetas en las trampas, la identificacion se
la puede realizar con etiquetas digitales.
Para la identificacion de las trampas es recomendable seguir el sentido del flujo del
vapor en el sistema (Palacios y cols., 2015).
20
2.4.2. Levantamiento de informacion
El levantamiento de informacion es el paso sucesivo dentro de este proceso, este
consta de un registro inicial que debe contener los siguientes ıtems: codigo de iden-
tificacion, tipo de trampa, localizacion (equipo de consumo en el que se encuentra
instalada la trampa), modo de operacion (continuo o por proceso), y porcentaje de
tipo de trampas de vapor existentes en el sistema (Palacios y cols., 2015).
2.4.3. Inspeccion del funcionamiento de las trampas de vapor
Este es el paso fundamental de todo el proceso. La inspeccion del funcionamiento
de las trampas de vapor se la debe realizar con un metodo de inspeccion confiable.
Se recomienda el metodo ultrasonico, cuyas ventajas y caracterısticas se explican
en la seccion 2.2.4.4.
Los resultados de la inspeccion deben ser registrados en un formato, el cual debe
contener los siguientes ıtems: codigo de la trampa de vapor, funcionamiento de la
trampa de vapor (correcto, abierta, cerrada), novedades encontradas, y metodo de
inspeccion empleado (Palacios y cols., 2015).
2.4.4. Informe final
Este es el paso final del proceso. El informe final debe contener el registro inicial
de las trampas de vapor, los resultados de la inspeccion, porcentaje de trampas
de vapor con un funcionamiento inadecuado, y conclusiones y recomendaciones
(Palacios y cols., 2015).
2.4.5. Frecuencia de inspeccion
La frecuencia de inspeccion de la trampas de vapor y del sistema de vapor en
general debe ser instaurada dentro de un programa de mantenimiento adecuado,
esto si se quiere lograr la reduccion de averıas y del porcentaje de trampas de vapor
abiertas o cerradas (Palacios y cols., 2015). Dicha frecuencia se la determinara de
acuerdo sea requerido por el sistema de vapor.
21
Una recomendacion general de la frecuencia de inspeccion de las trampas de vapor
es la que se presenta en la figura 2.17.
Figura 2.17: Recomendacion de frecuencia de inspeccion de trampas de vapor
(Palacios y cols., 2015).
22
3. CAPITULO III: LEVANTAMIENTO DE
INFORMACION
En este capıtulo se expone el levantamiento de informacion realizado para las in-
dustrias farmaceutica y alimenticia. Por motivos de confidencialidad, no se revelaran
los nombres de dichas industrias.
Se presentan sistema y generadores de vapor, consumo de combustible, emisiones
contaminantes, y la identificacion y registro de trampas de vapor de ambas indus-
trias.
3.1. INDUSTRIA FARMACEUTICA
3.1.1. Sistema de vapor
La produccion y utilizacion del vapor, en la industria farmaceutica, consta basica-
mente de cuatro etapas: la generacion, distribucion, y consumo de vapor, y el re-
torno de condensado, como se aprecia en la figura 3.1.
Figura 3.1: Sistema de vapor.
Se observa que la generacion del vapor tiene lugar en la sala de maquinas median-
te los generadores de vapor, para luego ser distribuido hacia los consumidores del
23
mismo gracias a un distribuidor de vapor.
Los consumidores de vapor se ubican, en su mayorıa, en la planta de produccion,
ya que es donde existe una mayor demanda de vapor. Los principales equipos con-
sumidores son autoclaves, destiladores, reactores y tanques de agua.
Tambien, existen pocos equipos consumidores de vapor en la planta de investiga-
cion, ya que en esta la demanda de vapor es baja debido a que se realiza un trabajo,
casi exclusivo, de investigacion cientıfica, en el cual se emplea poco el vapor.
Finalmente, se puede apreciar el retorno de condensado, que tiene como elemento
fundamental a un tanque de condensado, donde se almacena el lıquido permitiendo
un retorno adecuado para la realimentacion de los generadores de vapor.
El sistema de retorno de condensado es donde se enfocara el analisis del presente
proyecto, especialmente en las trampas de vapor.
3.1.2. Generadores de vapor
El sistema de vapor consta de dos generadores de vapor. Las caracterısticas tecni-
cas de cada uno de ellos se detallan en la tabla 3.1.
Ademas, es importante mencionar dos aspectos, la caldera No 1 necesita de un
tratamiento previo del agua de alimentacion, y la caldera No 2 opera unicamente
cuando la caldera No 1 entra en mantenimiento o sufre alguna averıa.
24
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3.1.3. Consumo de combustible
El consumo de combustible de la industria es elevado; sin embargo, se debe tener
en cuenta que este es propenso a variaciones en funcion de la produccion (mayor
o menor demanda de productos).
Mediante la realizacion de un levantamiento de informacion historica de combusti-
ble, se ha determinado que el consumo promedio mensual es de 18000 galones de
diesel.
3.1.4. Emisiones contaminantes
Las emisiones contaminantes de la industria son controladas periodicamente por
entidades especializadas. Los datos y resultados en detalle se muestran en el
ANEXO 1. Dichos datos son de la caldera No 1, ya que esta es la que funciona
la mayorıa del tiempo de produccion.
Es importante indicar que los datos relevados en este estudio son valores ins-
tantaneos, y serviran solo para el analisis del cumplimiento de las normas pertinen-
tes. Los valores de emisiones que se determinaran posteriormente son referidos al
tiempo de trabajo de los equipos; es decir que estos valores no son instantaneos,
sino que dependen de un intervalo de tiempo.
El control de las emisiones contaminantes se rige a la ordenanza metropolitana No
404 resolucion No 0002-SA-2014; y de acuerdo con la misma, los valores, corres-
pondientes a las emisiones contaminantes de la industria, si cumplen con los lımites
especificados.
3.1.5. Identificacion de trampas de vapor
La identificacion de trampas de vapor es un aspecto fundamental para el desarrollo
del proceso de revision de trampas, ya que es el primer paso, del cual parte todo
el proceso. Es importante porque permite codificar, de acuerdo a lo que requiera
el sistema o la industria, cada una de las trampas; ayuda a conocer cuales son los
equipos de consumo y la localizacion de los mismos, y se logra identificar los tipos
de trampas existentes en la industria y sus caracterısticas principales.
26
Esta identificacion se la ha realizado mediante etiquetas digitales, debido a la facili-
dad de colocacion que presentan las mismas.
En la figura 3.2 se exponen algunas imagenes de la identificacion de las trampas de
vapor de la industria. La galerıa completa de imagenes se presenta en el ANEXO
2.
Figura 3.2: Identificacion de trampas de vapor.
3.1.6. Registro de trampas de vapor
En esta seccion se realiza el registro de la informacion obtenida en la identificacion
de trampas de vapor de la industria. Se registra la localizacion, el codigo, el tipo,
la marca, el diametro de conexion, el equipo, el modo de operacion, y el tiempo
promedio de funcionamiento de cada una de las trampas de vapor identificadas an-
teriormente.
Se han identificado y registrado 39 trampas de vapor en la industria.
El registro de trampas de vapor en detalle se muestra en el ANEXO 3.
Los diferentes tipos de trampas de vapor instalados en la industria, agrupados en
porcentajes, se pueden apreciar en la figura 3.3.
27
Figura 3.3: Tipos de trampas de vapor.
En la figura 3.3 se observa una superioridad de las trampas de vapor termodinami-
cas, ya que ascienden al 43,59 %, sobre las trampas de balde invertido, 41,03 %, y
las trampas de flotador y termostato, 15,38 %.
Ademas, en las figuras 3.4 y 3.5, se pueden apreciar los porcentajes del modo de
operacion y del tiempo promedio de funcionamiento (h/ano), de las trampas de va-
por registradas, respectivamente.
Figura 3.4: Modo de operacion de trampas de vapor.
28
Figura 3.5: Tiempo promedio de funcionamiento de trampas de vapor.
En las figuras 3.4 y 3.5 se observa que la mayorıa de trampas trabajan por proceso,
razon por la cual se tienen distintos tiempos promedio de funcionamiento.
Las trampas de vapor que operan de modo continuo representan el 10,26 % de los
tiempos promedio de funcionamiento.
Mientras que, el 89,74 % pertenece a las trampas que operan por proceso. Este
porcentaje, de trampas que operan por proceso, incluye un 5,13 % de trampas de
vapor inactivas; es decir, de trampas que son parte de equipos nuevos que aun no
estan en operacion, pero que ya se encuentran instalados en la industria.
3.2. INDUSTRIA ALIMENTICIA
3.2.1. Sistema de vapor
La produccion y utilizacion del vapor, en la industria alimenticia, tiene fundamental-
mente cuatro etapas: la generacion, distribucion, y consumo de vapor, y el retorno
de condensado, como se aprecia en la figura 3.6.
29
Figura 3.6: Sistema de vapor.
Se observa que la generacion del vapor tiene lugar en dos salas de maquinas, una
de la planta de produccion y otra de la planta de sabores, mediante los generadores
de vapor correspondientes.
Luego, este es distribuido hacia los consumidores del mismo gracias a tres distri-
buidores de vapor, dos para las calderas de la planta de produccion y uno para la
caldera de la planta de sabores.
Los consumidores de vapor se ubican, en su mayorıa, en la planta de produccion y
yogurt, ya que es donde existe una mayor demanda de vapor. Los principales equi-
pos consumidores son llenadoras, esterilizadores y tanques asepticos.
Tambien, existen pocos equipos consumidores de vapor en la planta de sabores,
ya que en esta la demanda de vapor es baja debido a que la planta opera solo dos
dıas por semana.
Finalmente, se puede apreciar el retorno de condensado, que tiene como elemento
30
fundamental a un tanque de condensado, donde se almacena el lıquido permitien-
do un retorno adecuado para la realimentacion de los generadores de vapor. Sin
embargo, el sistema de retorno de condensado no cubre toda la industria; existe
solo un 30 % de retorno de condensado, el porcentaje restante es descargado a la
atmosfera.
El sistema de retorno de condensado, como se dijo anteriormente, es donde se
enfocara el analisis del presente proyecto, especialmente en las trampas de vapor.
3.2.2. Generadores de vapor
El sistema de vapor consta de cinco generadores de vapor, cuatro para la planta de
produccion (calderas 1, 2, 3, 5) y uno para la planta de sabores (caldera 4).
Las caracterısticas tecnicas de cada uno de ellos se detallan en la tabla 3.2.
31
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2013
32
3.2.3. Consumo de combustible
El consumo de combustible de la industria es elevado, y se mantiene casi constante
durante todo el ano, debido a que el volumen de produccion es el mismo la mayor
parte del tiempo.
A traves de un levantamiento de informacion historica de combustible, se han de-
terminado los consumos de combustible, tanto para la planta de produccion como
para la planta de sabores; los mismos se detallan, para diferentes meses del ano
2014, en las tablas 3.3 y 3.4 respectivamente.
En estas, tambien, se determinan los valores promedios para cada planta. Para la
planta de produccion el consumo promedio mensual es de 29000 galones de diesel,
mientras que, para la planta de sabores es de 3000 galones.
Tabla 3.3: Consumos de combustible, planta de produccion (calderas 1, 2, 3, 5).
MES/DIASCONSUMO
(Galones/dıa) (Galones/mes)
Marzo/31 947,06 29358,82
Abril/30 954,17 28625,00
Mayo/31 948,73 29410,56
Junio/30 984,15 29524,50
Julio/31 920,43 28533,40
Agosto/31 949,65 29439,15
PROMEDIO 950,70 29000,00
Tabla 3.4: Consumos de combustible, planta de sabores (caldera 4).
MES/DIASCONSUMO
(Galones/dıa) (Galones/mes)
Mayo/9 167,27 1505,40
Junio/21 152,64 3202,50
Julio/14 129,19 1808,60
Agosto/25 159,69 3992,20
Septiembre/7 125,19 876,30
PROMEDIO 146,80 3000,00
33
3.2.4. Emisiones contaminantes
Las emisiones contaminantes de la industria son controladas periodicamente por
entidades especializadas. Los datos y resultados en detalle se muestran en el
ANEXO 1.
Es importante indicar que los datos relevados en este estudio son valores ins-
tantaneos, y serviran solo para el analisis del cumplimiento de las normas pertinen-
tes. Los valores de emisiones que se determinaran posteriormente son referidos al
tiempo de trabajo de los equipos; es decir que estos valores no son instantaneos,
sino que dependen de un intervalo de tiempo.
El control de las emisiones contaminantes se rige a la ordenanza metropolitana No
404 resolucion No 0002-SA-2014; y de acuerdo con la misma, los valores, corres-
pondientes a las emisiones contaminantes de la industria, si cumplen con los lımites
especificados.
3.2.5. Identificacion de trampas de vapor
La identificacion de trampas de vapor, como se dijo anteriormente, es un aspecto
fundamental para el desarrollo del proceso de revision de trampas, ya que es el pri-
mer paso, del cual parte todo el proceso. Es importante porque permite codificar, de
acuerdo a lo que requiera el sistema o la industria, cada una de las trampas; ayuda
a conocer cuales son los equipos de consumo y la localizacion de los mismos, y se
logra identificar los tipos de trampas existentes en la industria y sus caracterısticas
principales.
Esta identificacion se la ha realizado mediante etiquetas digitales, debido a la facili-
dad de colocacion que presentan las mismas.
En la figura 3.7 se exponen algunas imagenes de la identificacion de las trampas de
vapor de la industria. La galerıa completa de imagenes se presenta en el ANEXO
2.
34
Figura 3.7: Identificacion de trampas de vapor.
3.2.6. Registro de trampas de vapor
En esta seccion, como se expuso anteriormente, se realiza el registro de la informa-
cion obtenida en la identificacion de trampas de vapor de la industria. Se registra la
localizacion, el codigo, el tipo, la marca, el diametro de conexion, el equipo, el modo
de operacion, y el tiempo promedio de funcionamiento de cada una de las trampas
de vapor identificadas.
Se han identificado y registrado 70 trampas de vapor en la industria.
El registro de trampas de vapor en detalle se muestra en el ANEXO 3.
Los diferentes tipos de trampas de vapor instalados en la industria, agrupados en
porcentajes, se pueden apreciar en la figura 3.8.
35
Figura 3.8: Tipos de trampas de vapor.
En la figura 3.8 se observa una superioridad de las trampas de vapor termodinami-
cas, ya que ascienden al 72,86 %, sobre las trampas de flotador y termostato 12,86 %,
las trampas de balde invertido, 8,57 %, y las trampas bimetalicas sanitarias, 5,71 %.
Ademas, en las figuras 3.9 y 3.10, se pueden apreciar los porcentajes del modo
de operacion y del tiempo promedio de funcionamiento (h/ano), de las trampas de
vapor registradas, respectivamente.
Figura 3.9: Modo de operacion de trampas de vapor.
36
Figura 3.10: Tiempo promedio de funcionamiento de trampas de vapor.
En las figuras 3.9 y 3.10 se observa que la mayorıa de trampas trabajan de modo
continuo, razon por la cual se tienen tiempos promedio de funcionamiento similares,
sobre todo en la planta de produccion que representa el 72,86 % de dichos tiempos.
En cambio, el 18,57 % pertenece a la planta de sabores, ya que esta trabaja solo
dos dıas por semana.
Por ultimo, el 8,57 % es el porcentaje de trampas de vapor inactivas; es decir, de
trampas que son parte de equipos nuevos que aun no estan en operacion, pero que
ya se encuentran instalados en la industria.
37
4. CAPITULO IV: DESARROLLO DE METODOLOGIA
En este capıtulo se realiza la inspeccion del funcionamiento de las trampas de vapor
de ambas industrias, para lo cual se hace necesario un analisis estadıstico previo,
con el objetivo de determinar el numero de trampas a inspeccionar y los tiempos de
medicion.
Ademas, con los resultados de la inspeccion, se determina la fraccion de trabajo
de ciertas trampas de vapor; se exponen porcentajes, graficas, analisis de costos,
emisiones contaminantes, y dimensionamiento de tanques de revaporizado.
4.1. ANALISIS ESTADISTICO DEL TAMANO DE MUESTRA Y TIEM-
POS DE MEDICION
4.1.1. Criterios de clasificacion de trampas de vapor
El analisis estadıstico de las trampas de vapor es necesario desde el punto de vista
del tamano de muestra. Este tamano de muestra es el valor que se determina me-
diante una ecuacion, que tiene fundamento en la estadıstica. Sirve para la seleccion
adecuada del numero de trampas de vapor y sus respectivos tiempos de medicion,
de tal manera que estos valores sean representativos para futuros analisis.
Como primer paso de este analisis, se han clasificado las trampas de vapor segun
diferentes criterios, con el fin de determinar cual de los mismos es el mas adecuado
y representativo para el presente proyecto.
Se utilizaron los siguientes criterios de clasificacion: segun el modo de operacion,
segun el tipo de trampa de vapor, segun el equipo de aplicacion, y segun la deman-
da de vapor.
4.1.1.1. Segun el modo de operacion
El modo de operacion de las trampas de vapor, como su nombre lo dice, es la forma
en la cual funciona una determinada trampa.
Es decir, si la trampa de vapor funciona constantemente, durante todo el tiempo de
operacion de la caldera, entonces se dice que la trampa funciona en modo continuo.
38
Al contrario, si la trampa de vapor funciona solo cuando el equipo al cual pertenece
esta operando, se dice que la trampa funciona por proceso.
Los porcentajes de la clasificacion de las trampas de vapor en funcion del modo de
operacion de las mismas, tanto para la industria farmaceutica como para la industria
alimenticia, se indican en las figuras 4.1 y 4.2 respectivamente.
Figura 4.1: Trampas de vapor segun el modo de operacion, industria farmaceutica.
Figura 4.2: Trampas de vapor segun el modo de operacion, industria alimenticia.
En las figuras 4.1 y 4.2 se evidencia el contraste existente entre ambas industrias,
debido a la forma de produccion diferente de cada una.
En la industria farmaceutica, el porcentaje de trampas de vapor que operan por
39
proceso, 89,74 %, es mayor respecto al porcentaje que operan de modo continuo,
10,26 %.
En cambio, en la industria alimenticia sucede lo contrario, el porcentaje de trampas
de vapor que operan de modo continuo, 97,14 %, es mucho mayor respecto al por-
centaje que operan por proceso, 2,86 %.
Estos datos seran relevantes en posteriores analisis comparativos del presente pro-
yecto.
4.1.1.2. Segun el tipo de trampa de vapor
Los tipos de trampas de vapor que se presentan en las industrias son basicamente
los expuestos en la seccion 2.2.2; no obstante, en la industria alimenticia se tiene un
tipo adicional, las trampas de vapor bimetalicas sanitarias, las cuales son utilizadas
para venteo o eliminacion de aire del sistema.
Los diferentes tipos de trampas de vapor instalados en las industrias farmaceutica
y alimenticia, agrupados en porcentajes, se pueden apreciar en las figuras 4.3 y 4.4
respectivamente.
Figura 4.3: Trampas de vapor segun el tipo de trampa de vapor, industria farmaceuti-
ca.
40
Figura 4.4: Trampas de vapor segun el tipo de trampa de vapor, industria alimenticia.
En las figuras 4.3 y 4.4 se observa que las trampas de vapor mas empleadas, en
ambas industrias, son las trampas termodinamicas debido a su versatilidad en la
presion de trabajo y a su tamano compacto. Sin embargo, las trampas de vapor de
balde invertido, y de flotador y termostato tambien tienen porcentajes considerables,
sobre todo en la industria farmaceutica.
4.1.1.3. Segun el equipo de aplicacion
El equipo de aplicacion de una trampa de vapor, se refiere al equipo en el cual esta
instalada la trampa de vapor o al cual esta directamente conectada, a traves del
sistema de distribucion de vapor del mismo.
Los equipos de aplicacion son los consumidores de vapor que se mencionaron en
las secciones 3.1.1 y 3.2.1.
Los porcentajes de la clasificacion de la trampas de vapor en funcion del equipo de
aplicacion de las mismas, tanto para la industria farmaceutica como para la industria
alimenticia, se muestran en las figuras 4.5 y 4.6 respectivamente.
41
Figura 4.5: Trampas de vapor segun el equipo de aplicacion, industria farmaceutica.
Figura 4.6: Trampas de vapor segun el equipo de aplicacion, industria alimenticia.
En las figuras 4.5 y 4.6 se evidencia que el mayor porcentaje de trampas de vapor
corresponde a las lıneas de distribucion de vapor, en la industria farmaceutica, y
a las llenadoras en la industria alimenticia. Tambien, un porcentaje representativo
pertenece a los intercambiadores de calor y tanques asepticos.
4.1.1.4. Segun la demanda de vapor
El criterio de la demanda de vapor se basa en el tiempo de demanda de vapor de
42
cada industria. La demanda de vapor, por lo general, se divide en tres grupos, la
baja, media, y alta demanda.
Los tiempos de demanda de vapor son diferentes para cada industria, ya que estos
dependen de los dıas laborables de las mismas; tambien son funcion de la produc-
cion y de los equipos existentes.
Para la industria farmaceutica, los dıas laborables al 100 % son cinco, el tiempo de
baja demanda de vapor es de 8,5 horas aproximadamente, el cual corresponde al
turno de la madrugada; el tiempo de media demanda de vapor es de 7,3 horas, y
el de alta es de 8 horas, estos dos ultimos tiempos representan los turnos del dıa y
la noche, en los que los equipos laboran en intervalos discontinuos de 20, 25 y 30
minutos.
Para la industria alimenticia, los dıas laborables al 100 % son seis, el tiempo de baja
demanda de vapor es de 10 horas, el cual corresponde a los turnos de la tarde y
noche, y a una hora de preparacion de los equipos en la madrugada; el tiempo de
media demanda es de 8 horas, este corresponde al turno de la manana. Por ultimo,
el tiempo de alta demanda de vapor es de 6 horas, corresponde al turno de la ma-
drugada, en el cual se presenta el mayor volumen de produccion.
Haciendo un analisis previo, se logro determinar que el criterio de clasificacion mas
adecuado y representativo, para los objetivos planteados en el presente proyecto,
es el de la demanda de vapor. Esto debido a que con los otros criterios de clasifi-
cacion no se obtuvieron valores razonables al momento del calculo del tamano de
muestra de los tiempos de medicion, de no ser ası todos los criterios antes mencio-
nados serıan validos.
Lo ideal, para obtener resultados optimos, es realizar el analisis tomando en consi-
deracion cada una de las demandas de vapor (baja, media y alta); no obstante, el
tiempo que se requiere es mayor a cuando se toma en consideracion solo una de
ellas. Entonces, para el presente analisis se tomara en cuenta unicamente el tiempo
de alta demanda de vapor, para ambas industrias, ya que es el mas representativo
debido a que en este periodo los equipos, y las trampas de vapor de los mismos,
trabajan a su mayor capacidad. Ademas, se consideraran solo los dıas laborables
en los que las industrias operan al 100 % de su capacidad.
El resumen de las demandas de vapor de las industrias se presenta en la tabla 4.1.
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4.1.2. Calculo del tamano de muestra
4.1.2.1. Formula y valores a utilizar
Para el calculo del tamano de muestra se utilizara la siguiente formula (Suarez y
Tapia, 2011):
n =Nσ2Z2
(N − 1)e2 + σ2Z2(4.1)
Donde:
n Tamano de la muestra.
N Tamano de la poblacion.
σ Desviacion estandar de la poblacion (0,5).
Z Valor obtenido mediante niveles de confianza.
e Lımite aceptable de error muestral (1 % - 9 %).
Esta formula tiene su fundamento en la desviacion normal estandar y deriva del
calculo de la estimacion del intervalo de confianza para la media (Suarez y Tapia,
2011).
Los valores a utilizar, en el calculo del tamano de muestra, son los siguientes:
N Variable.
σ 0,5.
Nivel de confianza Variable (80 % - 95 %).
Z Variable (en funcion del nivel de confianza, ANEXO 4).
e 5 %.
4.1.2.2. Ejemplo de calculo
El tamano de muestra de las trampas de vapor comprende dos aspectos, el numero
de trampas de vapor a inspeccionar, y los tiempos de medicion de las mismas.
El primer aspecto se determinara en funcion de los equipos que operan durante el
45
tiempo de alta demanda de vapor de cada industria. Mientras que, el segundo as-
pecto se calculara empleando la ecuacion 4.1 y otros factores que se senalan mas
adelante en la seccion 4.1.3.2.
Los valores de los tamanos de muestra, para ambas industrias, con niveles de con-
fianza que van del 80 % al 95 %, se indican en las figuras 4.7 y 4.8.
Los ejemplos de calculo del tamano de muestra y las tablas de valores, necesarias
para determinar las graficas de las figuras antes mencionadas, para cada industria,
se presentan en el ANEXO 5.
Figura 4.7: Tamano de muestra, industria farmaceutica.
Figura 4.8: Tamano de muestra, industria alimenticia.
Las figuras 4.7 y 4.8 indican el analisis de sensibilidad realizado con el fin de de-
46
terminar los valores de los tamanos de muestra para ambas industrias. Se puede
observar que al variar el valor del nivel de confianza, varıa tambien el valor del ta-
mano de muestra.
Ası, se tiene que para un nivel de confianza del 95 %, el valor del tamano de mues-
tra correspondiente es de 331 minutos, para la industria farmaceutica, y para la
industria alimenticia es de 326 minutos.
Estos valores son razonables, y ya que se emplea para su determinacion un nivel
de confianza del 95 %, son mas representativos que si se los determinase con un
nivel de confianza menor. Entonces, se decidio adoptar los mismos para el posterior
calculo de los tiempos de medicion.
4.1.3. Determinacion de tiempos de medicion
4.1.3.1. Equipos a inspeccionar
La determinacion de los equipos a inspeccionar permite conocer cuales y cuantas
son las trampas de vapor que entraran en el calculo de los tiempos de medicion.
Para la determinacion de estos equipos, que contienen las trampas de vapor de in-
teres, se ha utilizado un criterio de seleccion basado en la operacion de los mismos
durante el tiempo de alta demanda de vapor de cada una de las industrias. Es decir,
si los equipos estan en funcionamiento o menos durante el tiempo de alta demanda
de vapor.
Entonces, mediante un levantamiento de informacion, durante el intervalo de alta
demanda de vapor de cada industria, se ha determinado que los equipos a medir
en la industria farmaceutica son: distribuidor de vapor, autoclaves, destilador, mez-
cladores, reactores, calentador de agua, finales de lınea y piernas colectoras.
Mientras que, para la industria alimenticia, los equipos a medir son: distribuidores
de vapor, tanques asepticos, esterilizadores REDA, llenadoras ADIPAK y TETRA
PAK, finales de lınea y piernas colectoras.
4.1.3.2. Tiempos de medicion
Para la determinacion de los tiempos de medicion se han tomado en consideracion
dos grupos de trampas de vapor, para ambas industrias, los cuales son:
47
1. Trampas de vapor de lıneas de distribucion de vapor de los equipos de consu-
mo.
2. Trampas de vapor de lıneas de distribucion de vapor de los equipos de consu-
mo, finales de lınea y piernas colectoras.
Ası, dividiendo el tamano de muestra, obtenido anteriormente, para el numero de
trampas de vapor de cada grupo, se logra determinar el tiempo de medicion de cada
trampa de vapor.
4.1.3.2.1. Industria farmaceutica
De acuerdo a los equipos y grupos mencionados anteriormente, se ha determinado
que el numero de trampas de vapor a inspeccionar en la industria es de 14 tram-
pas, tomando en cuenta solo los equipos de consumo de vapor, sin finales de lınea
y piernas colectoras. En cambio, considerando los equipos de consumo, finales de
lınea y piernas colectoras, es de 27 trampas.
A continuacion se presenta el calculo del tiempo de medicion de las trampas de
vapor de la industria.
Grupo 1:
Numero de trampas de vapor = 14.
Nivel de confianza = 95 %.
Tamano de muestra = 331 minutos.
t =331 minutos
14≈ 24 minutos
Grupo 2:
Numero de trampas de vapor = 27.
Nivel de confianza = 95 %.
48
Tamano de muestra = 331 minutos.
t =331 minutos
27≈ 13 minutos
4.1.3.2.2. Industria alimenticia
De acuerdo a los equipos y grupos mencionados anteriormente, se ha determinado
que el numero de trampas de vapor a inspeccionar en la industria es de 28 tram-
pas, tomando en cuenta solo los equipos de consumo de vapor, sin finales de lınea
y piernas colectoras. En cambio, considerando los equipos de consumo, finales de
lınea y piernas colectoras, es de 51 trampas.
A continuacion se presenta el calculo del tiempo de medicion de las trampas de
vapor de la industria.
Grupo 1:
Numero de trampas de vapor = 28.
Nivel de confianza = 95 %.
Tamano de muestra = 326 minutos.
t =326 minutos
28≈ 12 minutos
Grupo 2:
Numero de trampas de vapor = 51.
Nivel de confianza = 95 %.
Tamano de muestra = 326 minutos.
t =326 minutos
51≈ 7 minutos
49
4.2. INSPECCION DEL FUNCIONAMIENTO DE TRAMPAS DE VA-
POR
La inspeccion del funcionamiento de las trampas de vapor es vital para la obtencion
de los datos a ser analizados, para lograr los objetivos y alcances del presente pro-
yecto.
La inspeccion se realizo con los tiempos de medicion calculados segun el grupo 2,
descrito anteriormente en la seccion 4.1.3.2, y un nivel de confianza del 95 % para
ambas industrias. Es decir, el numero de trampas de vapor inspeccionadas en la
industria farmaceutica es de 27 trampas, distribuidas en las plantas de produccion
e investigacion; mientras que, en la industria alimenticia es de 51 trampas, distribui-
das en la planta de produccion.
El equipo que se utilizo fue el detector ultrasonico de trampas de vapor, marca
SONOTEC, modelo SONAPHONE E; este tiene los siguientes datos tecnicos: fre-
cuencia de operacion de 40 kHz, rango de medicion de temperatura 0 oC - 250 oC,
tiempo de operacion con baterıas 6 - 8 horas, data logger 1000 valores medidos
(single test) o 10000 valores medidos (long-time test), entre otros.
Con este equipo se obtuvieron los diagramas de funcionamiento de las trampas de
vapor, que son de gran ayuda para apreciar dicho funcionamiento y para su poste-
rior analisis. Sin embargo, el diagnostico del funcionamiento de la trampa de vapor
lo provee el operador al momento que realiza la inspeccion, directamente con el
sonido que se logra apreciar con el equipo ultrasonico, ya que se pueden obtener
valores de decibeles medidos que no corresponden al funcionamiento de la trampa,
sino a ruido del ambiente o de otros equipos del sistema.
Los diagramas de funcionamiento son registros permanentes y ayudan a corroborar
el diagnostico de una determinada trampa de vapor.
4.2.1. Industria farmaceutica
Los resultados de la inspeccion del funcionamiento, de las trampas de vapor de la
industria, se presentan en la figura 4.9; el desglose de los mismos se expone en el
ANEXO 6.
50
Figura 4.9: Resumen, funcionamiento de trampas de vapor.
En la figura 4.9 se puede apreciar los porcentajes de trampas que operan de forma
correcta, abierta y cerrada.
De acuerdo con dichos porcentajes, se evidencia que la industria tiene un problema
de trampas de vapor, ya que solo el 18,52 % de las trampas inspeccionadas corres-
ponde a un funcionamiento correcto; en cambio, el restante 81,48 % representa el
funcionamiento incorrecto de las mismas.
A continuacion se exponen algunos diagramas de funcionamiento de las trampas
de vapor de la industria. Todos los diagramas de funcionamiento de las trampas de
vapor de la industria se presentan en el ANEXO 7.
Cabe indicar que en algunas trampas de vapor fue necesaria la repeticion de la
inspeccion, con el fin de garantizar los resultados de la misma, ası se tienen dos
diagramas de funcionamiento para una misma trampa; sin embargo, el segundo
diagrama difiere del primero en el tiempo de medicion (dos minutos mas) y en el
intervalo de toma de datos (la mitad).
Los diagramas de funcionamiento indican decibeles medidos vs el tiempo.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor que opera correctamente
se lo puede apreciar en la figura 4.10, en esta se observan claramente los ciclos de
apertura (picos) y cierre (declives), que se presentan durante el tiempo de opera-
cion.
En los ciclos de apertura la trampa de vapor descarga condensado y revaporizado,
51
es por tal motivo que se tiene un aumento del sonido evidenciado mediante los de-
cibeles medidos. Mientras que, en los ciclos de cierre el sonido es menor ya que
sucede lo contrario, actuando la trampa de vapor como una valvula cerrada.
Entonces, cuando se evidencian los ciclos anteriormente mencionados, se dice que
la trampa de vapor esta funcionando de manera correcta.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor abierta, figura 4.11, presen-
ta valores de decibeles dentro de un pequeno rango (20 - 30 decibeles), es decir
que el sonido se mantiene casi constante. Estos valores estan alrededor de los 60 -
80 decibeles, rango en el cual se aprecia el flujo de vapor; y al permanecer los mis-
mos constantes durante el transcurso del tiempo, se dice que la trampa de vapor
esta funcionando de manera abierta.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor cerrada, figura 4.12, pre-
senta valores de decibeles dentro de un rango pequeno, estos valores no logran
alcanzar el rango de sonido del flujo de vapor que, como se dijo antes, es alrededor
de los 60 - 80 decibeles.
El sonido que se aprecia es casi nulo, y los valores de decibeles medidos pertene-
cen al ruido del ambiente; entonces, se dice que la trampa de vapor esta funcionan-
do de manera cerrada.
Figura 4.10: Diagrama de funcionamiento, TV-39 (correcto).
52
Figura 4.11: Diagrama de funcionamiento, TV-10 (abierta).
Figura 4.12: Diagrama de funcionamiento, TV-09 (cerrada).
Tambien, en la tabla 4.2 se puede observar la fraccion de trabajo de ciertas trampas
de vapor especificadas en la misma.
Tabla 4.2: Fraccion de trabajo de trampas de vapor.
CODIGO TIPO tmedicion(s) tapertura(s) tcierre(s) ftrabajo
TV-02 BI 780 635 145 81,41 %
TV-05 BI 780 510 270 65,38 %
TV-32 TD 780 450 330 57,69 %
TV-39 TD 780 545 235 69,87 %
53
La fraccion de trabajo se ha calculado solo para las trampas de vapor mas repre-
sentativas, las cuales presentan una operacion correcta y un diagrama de funcio-
namiento con ciclos de apertura y cierre bien definidos. Esta fraccion de trabajo ha
sido calculada con la ecuacion 2.1, indicada previamente en la seccion 2.2.5.
La determinacion de los tiempos de apertura y cierre de estas trampas de vapor se
la ha realizado empleando un lımite, el cual divide el diagrama de funcionamiento
en dos secciones; ası, la seccion superior contendra los valores de apertura, y la
inferior los valores de cierre.
Este lımite se lo ha determinado en funcion de la mediana de los valores medidos
del diagrama, excepto aquellos de los picos, que evidencian de forma clara los ci-
clos de apertura. La aplicacion de dicho lımite tiene justificacion en la existencia de
un grado de incertidumbre en la apertura y cierre de las trampas de vapor, debido
al ruido del sistema al momento de la medicion.
4.2.2. Industria alimenticia
Los resultados de la inspeccion del funcionamiento, de las trampas de vapor de la
industria, se presentan en la figura 4.13; el desglose de los mismos se expone en
el ANEXO 6.
Figura 4.13: Resumen, funcionamiento de trampas de vapor.
En la figura 4.13 se puede apreciar los porcentajes de trampas que operan de forma
correcta, abierta y cerrada.
54
De acuerdo con dichos porcentajes, se evidencia que la industria tiene un problema
de trampas de vapor, ya que solo el 37,25 % de las trampas inspeccionadas corres-
ponde a un funcionamiento correcto; en cambio, el restante 62,75 % representa el
funcionamiento incorrecto de las mismas.
A continuacion se exponen algunos diagramas de funcionamiento de las trampas
de vapor de la industria. Todos los diagramas de funcionamiento de las trampas de
vapor de la industria se presentan en el ANEXO 7.
Cabe indicar que en algunas trampas de vapor fue necesaria la repeticion de la
inspeccion, con el fin de garantizar los resultados de la misma, ası se tienen dos
diagramas de funcionamiento para una misma trampa; sin embargo, el segundo
diagrama difiere del primero en el tiempo de medicion (el doble) y en el intervalo de
toma de datos (la mitad).
Los diagramas de funcionamiento indican decibeles medidos vs el tiempo.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor que opera correctamente
se lo puede apreciar en la figura 4.14, en esta se observan claramente los ciclos de
apertura (picos) y cierre (declives), que se presentan durante el tiempo de opera-
cion.
En los ciclos de apertura la trampa de vapor descarga condensado y revaporizado,
es por tal motivo que se tiene un aumento del sonido evidenciado mediante los de-
cibeles medidos. Mientras que, en los ciclos de cierre el sonido es menor ya que
sucede lo contrario, actuando la trampa de vapor como una valvula cerrada.
Entonces, cuando se evidencian los ciclos anteriormente mencionados, se dice que
la trampa de vapor esta funcionando de manera correcta.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor abierta, figura 4.15, presen-
ta valores de decibeles dentro de un pequeno rango (20 - 30 decibeles), es decir
que el sonido se mantiene casi constante. Estos valores estan alrededor de los 60 -
80 decibeles, rango en el cual se aprecia el flujo de vapor; y al permanecer los mis-
mos constantes durante el transcurso del tiempo, se dice que la trampa de vapor
esta funcionando de manera abierta.
El diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor cerrada, figura 4.16, pre-
senta valores de decibeles dentro de un rango pequeno, estos valores no logran
alcanzar el rango de sonido del flujo de vapor que, como se dijo antes, es alrededor
55
de los 60 - 80 decibeles.
El sonido que se aprecia es casi nulo, y los valores de decibeles medidos pertene-
cen al ruido del ambiente; entonces, se dice que la trampa de vapor esta funcionan-
do de manera cerrada.
Figura 4.14: Diagrama de funcionamiento, TV-22 (correcto).
Figura 4.15: Diagrama de funcionamiento, TV-50 (abierta).
56
Figura 4.16: Diagrama de funcionamiento, TV-52 (cerrada).
Tambien, en la tabla 4.3 se puede observar la fraccion de trabajo de ciertas trampas
de vapor especificadas en la misma.
Tabla 4.3: Fraccion de trabajo de trampas de vapor.
CODIGO TIPO tmedicion(s) tapertura(s) tcierre(s) ftrabajo
TV-01 FT 420 265 155 63,10 %
TV-03 TD 420 240 180 57,14 %
TV-03 TD 840 528 312 62,86 %
TV-12 TD 420 320 100 76,19 %
TV-22 TD 420 160 260 38,10 %
TV-23 TD 420 200 220 47,62 %
TV-45 TD 420 125 295 29,76 %
TV-47 TD 420 285 135 67,86 %
La fraccion de trabajo se ha calculado solo para las trampas de vapor mas repre-
sentativas, las cuales presentan una operacion correcta y un diagrama de funcio-
namiento con ciclos de apertura y cierre bien definidos. Esta fraccion de trabajo ha
sido calculada con la ecuacion 2.1, indicada previamente en la seccion 2.2.5.
La determinacion de los tiempos de apertura y cierre de estas trampas de vapor se
la ha realizado empleando un lımite, el cual divide el diagrama de funcionamiento
en dos secciones; ası, la seccion superior contendra los valores de apertura, y la
inferior los valores de cierre.
Este lımite se lo ha determinado en funcion de la mediana de los valores medidos
del diagrama, excepto aquellos de los picos, que evidencian de forma clara los ci-
57
clos de apertura. La aplicacion de dicho lımite tiene justificacion en la existencia de
un grado de incertidumbre en la apertura y cierre de las trampas de vapor, debido
al ruido del sistema al momento de la medicion.
Sin embargo, para ciertas trampas de vapor termodinamicas se ha aplicado otro
criterio de determinacion del lımite, el umbral mınimo de apertura. El valor de este
umbral es de 10 decibeles, debido a que este es el valor maximo que presenta el
diagrama de funcionamiento de una trampa de vapor termodinamica cerrada; es
decir, los 10 decibles representan unicamente el ruido del sistema.
Este ultimo criterio se lo ha empleado porque el lımite, determinado de la primera
forma, no es adecuado para la identificacion de los tiempos de apertura y cierre, ya
que incluye en la seccion de valores de apertura, valores que son claramente de
cierre. Ademas, en estas trampas son evidentes los ciclos de apertura y cierre, ya
que las mismas descargan al ambiente, permitiendo observar su funcionamiento, y
el ruido es casi inexistente.
4.3. COSTOS POR TRAMPAS DE VAPOR ABIERTAS
En el calculo del costo energetico, economico y de las emisiones contaminantes
debido a las trampas de vapor abiertas, se necesitaran los siguientes valores:
Poder calorıfico inferior del diesel (Qi) = 41, 8MJ/kg (MAE, MEER, CONELEC,
y CENACE, 2013).
Densidad del diesel (ρ) = 840kg/m3 (Cengel y Boles, 2009).
Costo economico del diesel = 1, 037USD/gal (Petroecuador, s.f.).
Factor de emision del diesel (F.E.) = 3, 0347kgCO2/kgc (MAE y cols., 2013).
Ademas, se utilizaran las siguientes formulas (Spirax-Sarco, 2000; Borroto, 2007):
flujo de vapor = 24, 24 x Pabs. x D2 [lb/h] (4.2)
Donde:
58
Pabs. Presion absoluta en psi.
D Diametro del orificio de la trampa de vapor en pulgadas.
C.E. =ηgQi
hv − haa
(4.3)
Donde:
C.E. Consumo especıfico de energıa, kgv/kgc.
ηg Eficiencia del generador de vapor.
Qi Poder calorıfico inferior del combustible, kJ/kgc.
hv Entalpıa del vapor a la presion de trabajo, kJ/kg.
haa Entalpıa del agua de alimentacion, kJ/kg.
Para la ecuacion 4.2, es importante mencionar que el valor del flujo masico de vapor
que se obtiene es solo aproximado.
Esta ecuacion no es aplicable para todos los tipos de trampas de vapor, debido a
que cada tipo falla de forma diferente. Ası, las trampas de vapor de balde invertido
son las unicas que al fallar de modo abierto permanecen completamente abiertas
y la ecuacion 4.2 es aplicable. En cambio, las trampas de vapor termodinamicas
y termostaticas cuando fallan de modo abierto permanecen parcialmente abiertas
(Spirax-Sarco, 2000).
Su utilizacion se justifica en la obtencion de una estimacion de la perdida de vapor
existente en el sistema.
Las suposiciones que se han hecho para aplicar esta ecuacion son: las trampas de
vapor se encuentran descargando a la atmosfera, y que todas las trampas de vapor
que estan fallando de forma abierta se encuentran completamente abiertas.
4.3.1. Costo energetico
El costo energetico por trampas de vapor abiertas es la energıa que la industria
desperdicia al tener trampas de vapor que no funcionan adecuadamente, que fun-
cionan de manera abierta.
59
Ası, las trampas de vapor descargan vapor vivo y revaporizado desperdiciando la
energıa util que poseen los mismos.
El consumo especıfico de energıa indica la cantidad de energıa que las calderas
proporcionan al sistema de vapor.
Los datos necesarios para el calculo del consumo especıfico de energıa, el valor
por caldera y un promedio del mismo, para cada una de las industrias, se indican
en las tablas 4.4 y 4.5.
El valor promedio del consumo especıfico de energıa es importante, ya que este es
el que se adoptara para futuros calculos, debido a que varias calderas, indistinta-
mente, proporcionan la energıa necesaria a todo el sistema de vapor.
El consumo especıfico de energıa se ha determinado mediante la ecuacion 4.3; y
las entalpıas especıficas se obtuvieron de tablas termodinamicas (Cengel y Boles,
2009).
Ademas, las eficiencias de los generadores de vapor de las industrias se obtuvie-
ron mediante un levantamiento de informacion, de estudios energeticos historicos y
actuales.
Tabla 4.4: Consumo especıfico de energıa, industria farmaceutica.
CALDERA ηg Ptrab.(psig) Taa(oC) hv(kJ/kg) haa(kJ/kg) C.E.(kgv/kgc)
CLAYTON 89,00 % 120 80 2769,67 335,02 15,28
DISTRAL 84,30 % 140 80 2775,78 335,02 14,44
PROMEDIO 14,86
Tabla 4.5: Consumo especıfico de energıa, industria alimenticia.
No CALDERA ηg Ptrab.(psig) Taa(oC) hv(kJ/kg) haa(kJ/kg) C.E.(kgv/kgc)
1 82,80 % 150 58,96 2778,33 246,82 13,67
2 84,70 % 150 48,22 2778,33 201,89 13,74
3 85,85 % 150 42,22 2778,33 176,81 13,79
5 82,65 % 150 50,22 2778,33 210,25 13,45
PROMEDIO 13,67
En las tablas 4.4 y 4.5 se aprecia que los valores del consumo especıfico de energıa
estan alrededor de 14 - 15, para la industria farmaceutica, y entorno al 13, en la in-
dustria alimenticia. Esta diferencia se debe, basicamente, a la eficiencia de cada
60
caldera.
En la industria farmaceutica, al tener dos calderas de diferente marca, se observa
una diferencia de casi un punto entre los valores de consumo especıfico de energıa
de cada una.
En cambio, en la industria alimenticia, se evidencia que los valores de consumo
especıfico de energıa son casi identicos para todas las calderas, solo varıan en el
orden de las decimas. Esto debido a que todas las calderas son de la misma marca
y difieren unicamente en sus anos de construccion; ası, sus respectivas eficiencias
son tambien diferentes.
Otro enfoque del costo energetico para cada una de las industrias, se muestran en
las tablas 4.6 y 4.7.
La presion de trabajo de cada trampa de vapor se ha determinado mediante manome-
tros instalados en las lıneas de vapor de las mismas.
Los valores del diametro del orificio de descarga de cada trampa de vapor se han
obtenido de catalogos, para la mayorıa de marcas. Sin embargo, para algunas mar-
cas fue necesario realizar la medicion del diametro in situ, a trampas de vapor simi-
lares fuera de uso. Ası, se determino un diametro aproximado de 7/32 in, esto para
trampas de vapor termodinamicas y de flotador y termostato.
El valor de #38, correspondiente al diametro del orificio de algunas trampas de va-
por de la industria farmaceutica, equivale a 0,1015 in.
Tambien, el flujo masico de vapor ha sido calculado mediante la ecuacion 4.2, y la
presion barometrica utilizada es la de la ciudad de Quito (72kPa = 10, 443psi).
Finalmente, es importante mencionar que, las horas de trabajo de cada trampa de
vapor, utilizadas para el calculo, son las reales; es decir las horas indicadas en las
tablas A.13 y A.14, para las industrias farmaceutica y alimenticia respectivamente.
61
Tabla 4.6: Costo energetico por trampas de vapor abiertas, industria farmaceutica.
CODIGO Ptrab.(psig) D(in) mvap.(lb/h) Costo TVabier.(GJ/ano) Costo TVabier.(gal/ano)
TV-04 60 17/64 120,48 359,74 2706,86
TV-06 60 7/32 81,71 243,97 1835,79
TV-07 67 7/32 89,83 715,25 5381,92
TV-08 67 7/32 89,83 298,02 2242,47
TV-10 64 7/32 86,35 206,26 1552,03
TV-11 60 7/32 81,71 195,18 1468,63
TV-15 92 #38 25,58 54,32 408,73
TV-16 70 #38 20,09 42,65 320,96
TV-20 60 7/32 81,71 81,32 611,93
TV-21 60 7/32 81,71 81,32 611,93
TV-24 60 #38 17,59 28,01 210,79
TV-25 75 #38 21,34 22,65 170,45
TV-26 60 3/8 240,12 382,39 2877,33
TV-33 40,6 7/32 59,21 23,57 177,36
TV-34 60 7/32 81,71 130,12 979,09
TV-35 100 7/32 128,11 306,01 2302,58
TV-36 20 7/32 35,31 4,69 35,26
TV-37 20 7/32 35,31 4,69 35,26
TV-38 80 3/8 308,30 736,44 5541,37
TOTAL 3916,63 29470,75
62
Tabla 4.7: Costo energetico por trampas de vapor abiertas, industria alimenticia.
CODIGO Ptrab.(psig) D(in) mvap.(lb/h) Costo TVabier.(GJ/ano) Costo TVabier.(gal/ano)
TV-02 126 7/32 158,26 1507,26 11341,39
TV-04 120 7/32 151,30 1440,98 10842,66
TV-05 120 7/32 151,30 1440,98 10842,66
TV-06 120 7/32 151,30 1440,98 10842,66
TV-07 120 7/32 151,30 1440,98 10842,66
TV-08 40 7/32 58,51 557,23 4192,92
TV-09 20 7/32 35,31 336,30 2530,48
TV-10 20 7/32 35,31 336,30 2530,48
TV-34 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-35 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-36 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-37 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-40 56 7/32 77,07 733,98 5522,86
TV-46 53 7/32 73,59 700,84 5273,50
TV-49 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-50 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-51 17,4 7/32 32,30 307,58 2314,36
TV-53 26 7/32 42,27 402,58 3029,21
TV-54 26 7/32 42,27 402,58 3029,21
TV-55 112 7/32 142,02 1352,60 10177,69
TV-56 116 7/32 146,66 1396,79 10510,18
TV-57 120,4 7/32 151,77 1445,40 10875,91
TOTAL 17088,81 128585,00
En las tablas 4.6 y 4.7 se observan los valores de energıa desperdiciada, en termi-
nos energeticos y de combustible, de cada industria.
Para la industria farmaceutica se aprecia que el valor total de energıa desperdicia-
da, por trampas de vapor abiertas, asciende a 3916,63 GJ/ano; y los galones de
combustible desperdiciados son 29470,75 gal/ano.
Para la industria alimenticia, en cambio, se observa que el valor total de energıa
desperdiciada, por trampas de vapor abiertas, asciende a 17088,81 GJ/ano; y los
galones de combustible desperdiciados son 128585,00 gal/ano.
Estos valores comparados con el consumo anual de energıa y combustible de las
industrias, representan el 13,64 % para la industria farmaceutica, y el 33,49 % para
63
la industria alimenticia.
Estos porcentajes son representativos y utiles para proporcionar una idea del des-
perdicio de energıa y combustible existente en ambas industrias. Ademas, eviden-
cian la importancia que tiene la eficiencia energetica para la reduccion de dicho
desperdicio.
4.3.2. Costo economico
El costo economico, representa la perdida economica a causa de las trampas abier-
tas de cada industria.
A continuacion, en las tablas 4.8 y 4.9, se indican los valores necesarios para deter-
minar el costo economico anual por trampas de vapor abiertas; tambien se mues-
tran los costos economicos individuales, por trampa de vapor, y el costo total.
La obtencion de los valores, de presiones de trabajo, diametros de los orificios de
descarga, y flujos de vapor, se ha detallado anteriormente en la seccion 4.3.1.
64
Tabla 4.8: Costo economico por trampas de vapor abiertas, industria farmaceutica.
CODIGO Ptrab.(psig) Pabs.(psia) D(in) mvap.(lb/h) mvap.(kg/h) Costo TVabier.(USD/ano)
TV-04 60 70,44 17/64 120,48 54,65 2807,01
TV-06 60 70,44 7/32 81,71 37,06 1903,72
TV-07 67 77,44 7/32 89,83 40,75 5581,05
TV-08 67 77,44 7/32 89,83 40,75 2325,44
TV-10 64 74,44 7/32 86,35 39,17 1609,45
TV-11 60 70,44 7/32 81,71 37,06 1522,97
TV-15 92 102,44 #38 25,58 11,60 423,86
TV-16 70 80,44 #38 20,09 9,11 332,83
TV-20 60 70,44 7/32 81,71 37,06 634,57
TV-21 60 70,44 7/32 81,71 37,06 634,57
TV-24 60 70,44 #38 17,59 7,98 218,59
TV-25 75 85,44 #38 21,34 9,68 176,76
TV-26 60 70,44 3/8 240,12 108,92 2983,79
TV-33 40,6 51,04 7/32 59,21 26,86 183,92
TV-34 60 70,44 7/32 81,71 37,06 1015,32
TV-35 100 110,44 7/32 128,11 58,11 2387,77
TV-36 20 30,44 7/32 35,31 16,02 36,57
TV-37 20 30,44 7/32 35,31 16,02 36,57
TV-38 80 90,44 3/8 308,30 139,84 5746,40
TOTAL 30561,17
65
Tabla 4.9: Costo economico por trampas de vapor abiertas, industria alimenticia.
CODIGO Ptrab.(psig) Pabs.(psia) D(in) mvap.(lb/h) mvap.(kg/h) Costo TVabier.(USD/ano)
TV-02 126 136,44 7/32 158,26 71,79 11761,03
TV-04 120 130,44 7/32 151,30 68,63 11243,84
TV-05 120 130,44 7/32 151,30 68,63 11243,84
TV-06 120 130,44 7/32 151,30 68,63 11243,84
TV-07 120 130,44 7/32 151,30 68,63 11243,84
TV-08 40 50,44 7/32 58,51 26,54 4348,05
TV-09 20 30,44 7/32 35,31 16,02 2624,11
TV-10 20 30,44 7/32 35,31 16,02 2624,11
TV-34 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-35 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-36 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-37 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-40 56 66,44 7/32 77,07 34,96 5727,21
TV-46 53 63,44 7/32 73,59 33,38 5468,62
TV-49 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-50 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-51 17,4 27,84 7/32 32,30 14,65 2399,99
TV-53 26 36,44 7/32 42,27 19,17 3141,29
TV-54 26 36,44 7/32 42,27 19,17 3141,29
TV-55 112 122,44 7/32 142,02 64,42 10554,26
TV-56 116 126,44 7/32 146,66 66,53 10899,05
TV-57 120,4 130,84 7/32 151,77 68,84 11278,32
TOTAL 133342,65
En las tablas 4.8 y 4.9 se observan las perdidas economicas debido a las trampas
de vapor abiertas de cada industria.
Para la industria farmaceutica se aprecia que la perdida economica asciende a
30561,17 USD/ano. Mientras que, para la industria alimenticia, se observa que la
perdida economica es de 133342,65 USD/ano.
Estos valores comparados con el costo economico anual, por combustible, de cada
industria, representan los mismos porcentajes expuestos para el costo energetico,
ya que estos son producto de los mismos valores afectados por ciertos factores de
equivalencia. Es decir, para la industria farmaceutica representa el 13,64 %, y el
33,49 % para la industria alimenticia.
66
Estos porcentajes son utiles para proporcionar una idea de las perdidas economicas
existentes en ambas industrias, y la importancia que tiene la eficiencia energetica
para la reduccion de las mismas.
4.3.3. Emisiones contaminantes
Las emisiones contaminantes, representan la cantidad de emisiones (CO2) que las
industrias liberan al ambiente debido al funcionamiento incorrecto, de manera abier-
ta, de las trampas de vapor.
Para realizar el calculo de las emisiones contaminantes es necesario el factor de
emision del diesel (F.E.), el cual se ha indicado al inicio de la seccion 4.3, el flujo
masico de vapor calculado anteriormente en las tablas 4.6 y 4.7, y las horas de
trabajo de las trampas de vapor que se mencionaron anteriormente.
A continuacion, se presentan las tablas 4.10 y 4.11, en las cuales se observan las
emisiones contaminantes liberadas al ambiente cada ano por parte de las industrias
farmaceutica y alimenticia respectivamente.
67
Tabla 4.10: Emisiones contaminantes por trampas de vapor abiertas, industria far-
maceutica.
CODIGO mvap.(lb/h) mvap.(kg/h) Emisiones TVabier.(tonCO2/ano)
TV-04 120,48 54,65 26,12
TV-06 81,71 37,06 17,71
TV-07 89,83 40,75 51,93
TV-08 89,83 40,75 21,64
TV-10 86,35 39,17 14,97
TV-11 81,71 37,06 14,17
TV-15 25,58 11,60 3,94
TV-16 20,09 9,11 3,10
TV-20 81,71 37,06 5,90
TV-21 81,71 37,06 5,90
TV-24 17,59 7,98 2,03
TV-25 21,34 9,68 1,64
TV-26 240,12 108,92 27,76
TV-33 59,21 26,86 1,71
TV-34 81,71 37,06 9,45
TV-35 128,11 58,11 22,22
TV-36 35,31 16,02 0,34
TV-37 35,31 16,02 0,34
TV-38 308,30 139,84 53,47
TOTAL 284,35
68
Tabla 4.11: Emisiones contaminantes por trampas de vapor abiertas, industria ali-
menticia.
CODIGO mvap.(lb/h) mvap.(kg/h) Emisiones TVabier.(tonCO2/ano)
TV-02 158,26 71,79 109,43
TV-04 151,30 68,63 104,62
TV-05 151,30 68,63 104,62
TV-06 151,30 68,63 104,62
TV-07 151,30 68,63 104,62
TV-08 58,51 26,54 40,46
TV-09 35,31 16,02 24,42
TV-10 35,31 16,02 24,42
TV-34 32,30 14,65 22,33
TV-35 32,30 14,65 22,33
TV-36 32,30 14,65 22,33
TV-37 32,30 14,65 22,33
TV-40 77,07 34,96 53,29
TV-46 73,59 33,38 50,88
TV-49 32,30 14,65 22,33
TV-50 32,30 14,65 22,33
TV-51 32,30 14,65 22,33
TV-53 42,27 19,17 29,23
TV-54 42,27 19,17 29,23
TV-55 142,02 64,42 98,20
TV-56 146,66 66,53 101,41
TV-57 151,77 68,84 104,94
TOTAL 1240,66
En las tablas 4.10 y 4.11 se evidencia la cantidad de emisiones por trampas de va-
por abiertas de cada una de las industrias.
Ası, para la industria farmaceutica, se tiene que las emisiones por trampas de vapor
abiertas ascienden a 284,35 tonCO2/ano; y para la industria alimenticia a 1240,66
tonCO2/ano.
Estos valores, como se dijo para el costo economico, al ser comparados con las
emisiones contaminantes anuales de las industrias, se obtienen los mismos por-
centajes; es decir 13,64 % para la industria farmaceutica, y 33,49 % para la industria
alimenticia.
69
Estos valores son utiles para proporcionar una idea de las emisiones contaminan-
tes, por trampas de vapor abiertas, liberadas al ambiente por ambas industrias, y la
importancia que tiene la eficiencia energetica para la reduccion de las mismas.
4.4. DIMENSIONAMIENTO DE TANQUES DE REVAPORIZADO
Para el dimensionamiento de los tanques de revaporizado, como se menciono en la
seccion 2.3.3, ademas del uso de tablas adecuadas, es necesario conocer la pre-
sion del vapor en el tanque de revaporizado o en la lınea retorno de condensado, la
presion del vapor antes de la trampa o trampas de suministro, y el flujo masico de
condensado-revaporizado de descarga de la trampa o trampas de vapor (flujo de
entrada al tanque de revaporizado). Para determinar este ultimo se han tomado en
consideracion los valores de condensado de catalogos, dependiendo de la marca,
tipo, modelo, presion de trabajo y diametro de conexion de cada una de las trampas
de vapor en analisis (ANEXO 8).
El calculo del condensado (condensado nominal afectado por el factor de trabajo de
la trampa de vapor) necesario para determinar posteriormente el flujo de revapori-
zado, y el calculo de dicho flujo, se desglosan en el ANEXO 9.
Para determinar el flujo de revaporizado es necesario conocer la presion de trabajo
y de descarga, y el condensado de cada una de las trampas de vapor en analisis.
Segun criterios de diseno, la presion del tanque de revaporizado recomendada es
de 20 psig (Spirax-Sarco, 1992), por lo que se ha considerado una presion de des-
carga maxima de 20 psig; ademas, se ha aplicado un criterio de proporcionalidad
(1:6) para determinar las presiones de descarga de cada una de las trampas de
vapor en cuestion. Esto debido a que en las industrias no existen manometros en
las lıneas de descarga de las trampas de vapor.
El porcentaje de revaporizado se ha determinado mediante la ecuacion 2.2; y las en-
talpıas especıficas se obtuvieron de tablas termodinamicas (Cengel y Boles, 2009).
Mientras que, el flujo de revaporizado nominal y flujo de revaporizado son los pro-
ductos de los respectivos condensados afectados por el porcentaje de revaporizado.
Es importante mencionar que la fraccion de trabajo de las trampas de vapor, como
se evidencia en las tablas 4.2 y 4.3, ha sido calculada solo para ciertas trampas; sin
70
embargo, se ha empleado un criterio de semejanza para las demas (en funcion de
la presion de trabajo, equipo, tipo, marca y modelo), sobre todo para las trampas de
vapor abiertas y cerradas.
Finalmente, con los valores totales del flujo de revaporizado de cada una de las
industrias y la presion del tanque de revaporizado (20 psig); se utilizan las graficas,
que se presentan en el ANEXO 10, y se determinan los valores de las dimensiones
del o los tanques de revaporizado.
A continuacion, en las tablas 4.12 y 4.13, se muestran las dimensiones de los tan-
ques de revaporizado para cada industria.
Tabla 4.12: Dimensiones de tanque de revaporizado, flujo de revaporizado nominal.
INDUSTRIA DIAMETRO DEL TANQUE
DE REVAPORIZADO (in)
TUBERIA DE
VENTEO (in)
LINEA DE RETORNO DE
CONDENSADO (in)
Farmaceutica 16 6 5
Alimenticia 12 5 4
Tabla 4.13: Dimensiones de tanque de revaporizado, flujo de revaporizado.
INDUSTRIA DIAMETRO DEL TANQUE
DE REVAPORIZADO (in)
TUBERIA DE
VENTEO (in)
LINEA DE RETORNO DE
CONDENSADO (in)
Farmaceutica 14 5 4
Alimenticia 8 3 2 1/2
En las tablas 4.12 y 4.13 se observa el resultado del dimensionamiento de los tan-
ques de revaporizado para ambas industrias. Para determinar los valores de la tabla
4.12 se ha utilizado el flujo total de revaporizado nominal; mientras que, para deter-
minar los valores de la tabla 4.13 se ha utilizado el flujo total de revaporizado. La
diferencia entre estos flujos esta en su origen, es decir en los condensados. El pri-
mero proviene del condensado nominal (catalogos), y el segundo del condensado
(condensado nominal afectado por la fraccion de trabajo).
Los valores de estas tablas pueden variar; esto si se decide ampliar el numero
de tanques de revaporizado de la industria, siempre y cuando las condiciones de
operacion y el espacio en la misma sean idoneos. Ademas, se puede observar la
influencia de la fraccion de trabajo de las trampas de vapor en la metodologıa de
71
dimensionamiento de los tanques de revaporizado. Se observa una reduccion de
las dimensiones del tanque debido al menor flujo de revaporizado.
Dicha reduccion de dimensiones es mas importante en la industria alimenticia, ya
que en la misma se tiene un mejor desempeno de las trampas de vapor; es decir un
porcentaje mayor de trampas de vapor funcionando correctamente, influenciando
directamente el valor del flujo de revaporizado.
4.5. COSTOS POR FALTA DE RECUPERACION DE REVAPORI-
ZADO
Los costos por falta de recuperacion de revaporizado se han determinado de ma-
nera similar a lo realizado para los costos por trampas de vapor abiertas.
Se han utilizado los valores indicados al inicio de la seccion 4.3; la unica diferencia
radica en el flujo de vapor utilizado, ya que en el presente caso es el flujo de reva-
porizado nominal y el flujo de revaporizado.
En el ANEXO 11 se pueden observar en detalle los costos energeticos, economi-
cos, y las emisiones contaminantes, tanto para la industria farmaceutica como para
la industria alimenticia.
De estos calculos, se evidencia que los valores de energıa desperdiciada, por falta
de recuperacion de revaporizado, en terminos energeticos y de combustible, son de
14811,31 GJ/ano y 111447,95 gal/ano, para la industria farmaceutica, utilizando el
flujo de revaporizado nominal. En cambio, empleando el flujo de revaporizado, estos
valores se reducen a 11009,40 GJ/ano y 82840,37 gal/ano.
Para la industria alimenticia son de 18269,04 GJ/ano y 137465,70 gal/ano, con el
flujo de revaporizado nominal; y con el flujo de revaporizado, los valores disminuyen
a 9744,99 GJ/ano y 73326,32 gal/ano.
Estos valores comparados con el consumo anual de energıa y de combustible de las
industrias, representan el 51,60 % para la industria farmaceutica, y el 35,80 % para
la industria alimenticia, esto utilizando el flujo de revaporizado nominal. En cambio,
haciendo el analisis mas sensible, empleando el flujo de revaporizado, se tiene que
los porcentajes son del 38,35 % para la industria farmaceutica, y del 19,10 % para
la industria alimenticia.
72
Estos porcentajes se aproximan mas a la realidad que los evidenciados para los
costos por trampas de vapor abiertas, debido a que en el presente caso, para de-
terminar el flujo de revaporizado, se han utilizado valores de catalogos; a diferencia
de lo realizado para los costos por trampas de vapor abiertas, donde se empleo
una ecuacion aproximada, que dependıa de ciertas consideraciones mencionadas
oportunamente.
Tambien, se observan los valores de perdidas economicas y de emisiones contami-
nantes liberadas al ambiente, con ambos flujos, para cada industria.
Las perdidas economicas nominales, para la industria farmaceutica, ascienden a
115571,52 USD/ano; mientras que para la industria alimenticia son de 142551,93
USD/ano. Con la influencia de la fraccion de trabajo de las trampas de vapor, se tie-
ne que las perdidas economicas son de 85905,47 USD/ano y 76039,39 USD/ano,
para las industrias farmaceutica y alimenticia respectivamente.
Finalmente, los valores de emisiones contaminantes nominales liberadas al am-
biente son de 1075,31 tonCO2/ano para la industria farmaceutica, y de 1326,34
tonCO2/ano para la industria alimenticia. Con el flujo de revaporizado, se tienen los
siguientes valores, 799,29 tonCO2/ano y 707,49 tonCO2/ano, para las industrias
farmaceutica y alimenticia respectivamente.
73
5. CAPITULO V: CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
Con el fin de determinar la fraccion de trabajo de trampas de vapor de dos sectores
industriales, farmaceutico y alimenticio, se realizo la inspeccion del funcionamiento
de las trampas de estos sectores.
Ası, se obtuvo como resultado los diagramas de funcionamiento, los cuales permi-
tieron determinar la fraccion de trabajo de las trampas de vapor.
Tambien, se pudo verificar el estado energetico, las perdidas economicas y las emi-
siones contaminantes de estas industrias; mediante el levantamiento de informa-
cion, la inspeccion de trampas de vapor, y el analisis energetico, de costos y emi-
siones, por trampas de vapor abiertas y por falta de recuperacion de revaporizado.
Finalmente, se analizo la influencia de la fraccion de trabajo de trampas de vapor so-
bre la metodologıa de dimensionamiento de tanques de revaporizado; se determino
que esta influye de manera positiva, ya que se tiene una reduccion de dimensiones
del o los tanques de revaporizado.
5.1. CONCLUSIONES
El consumo promedio mensual de combustible de las industrias es considera-
ble, ya que existen importantes perdidas energeticas en el sistema de vapor;
debido a la falta de aislamiento termico en ciertas zonas, al mantenimiento
preventivo y predictivo precario, y a la falta de recuperacion de revaporiza-
do en las mismas. Los consumos promedio mensuales ascienden a 18000
galones para la industria farmaceutica, y a 32000 galones para la industria
alimenticia.
En ambas industrias se evidencio la superioridad numerica de las trampas de
vapor termodinamicas, esto debido a su gran versatilidad de presion de traba-
jo, flujo de condensado, y tamano compacto.
En la industria farmaceutica el porcentaje de estas trampas es de 43,59 %, y
en la industria alimenticia es de 72,86 %. Sin embargo, hay que tener en cuen-
74
ta el porcentaje de trampas de vapor termodinamicas que funcionan correc-
tamente respecto al numero total de las mismas instaladas en cada industria;
dicho porcentaje es de 18,18 % para la industria farmaceutica, y de 43,90 %
para la industria alimenticia.
En ambas industrias se pudo constatar la seleccion inadecuada en la mayorıa
de trampas de vapor, ya que al seleccionar las mismas el criterio que debe
prevalecer es el de la carga de condensado, mas no el criterio del diametro de
conexion o del costo economico.
Un analisis estadıstico fue necesario para fundamentar y validar los datos de
las mediciones, de tal forma que los mismos pudiesen ser representativos y
analizados posteriormente; para esto se empleo un valor de nivel de confian-
za del 95 %, ya que se obtenıan valores aceptables y mas representativos que
con un porcentaje menor de nivel de confianza.
El criterio de clasificacion de las trampas de vapor mas adecuado fue el de
la demanda de vapor, alta demanda de vapor, debido a que el mismo propor-
cionaba valores coherentes con los objetivos del presente proyecto. Tambien,
en la alta demanda de vapor trabajaban la mayorıa de los equipos de cada
industria.
El metodo de inspeccion ultrasonico es el mas adecuado para verificar el fun-
cionamiento de las trampas de vapor, esto debido a que proporciona diagra-
mas de funcionamiento en funcion del tiempo.
La inspeccion del funcionamiento de trampas de vapor evidencio un proble-
ma de funcionamiento de las mismas en las industrias, ya que no se realiza
un adecuado mantenimiento del sistema de vapor; en muchas ocasiones no
existe un mantenimiento predictivo y/o preventivo de dicho sistema, solo se
realiza mantenimiento correctivo.
De las trampas de vapor inspeccionadas se obtuvo que, para la industria far-
maceutica, el 18,52 % funcionaba correctamente; mientras que, el restante
81,48 % funcionaba incorrectamente, es decir, el 70,37 % de manera abierta
y el 11,11 % de manera cerrada. Para la industria alimenticia, el 37,25 % fun-
75
cionaba correctamente, y el 62,75 % incorrectamente, el 43,14 % de manera
abierta y el 19,61 % de manera cerrada.
En la determinacion de costos por trampas de vapor abiertas se obtuvo una
estimacion aproximada, debido al empleo de una ecuacion que necesitaba de
ciertas consideraciones. Sin embargo, estos valores son utiles para proporcio-
nar una idea de la energıa desperdiciada, por trampas abiertas, su respectivo
costo economico y las emisiones contaminantes.
Los costos anuales para la industria farmaceutica, en terminos energeticos,
de combustible, economicos y de emisiones contaminantes, son: 3916,63 GJ,
29470,75 gal, 30561,17 USD, y 284,35 tonCO2 respectivamente. Mientras
que, para la industria alimenticia son: 17088,81 GJ, 128585,00 gal, 133342,65
USD, y 1240,66 tonCO2.
Estos valores, comparados con la energıa producida anualmente, consumo de
combustible anual, costo economico anual, o emisiones contaminantes anua-
les de cada industria; se tiene que representan el 13,64 % para la industria
farmaceutica, y 33,49 % para la industria alimenticia.
En la determinacion de costos por falta de recuperacion de revaporizado se
pudo observar la influencia de la fraccion de trabajo de las trampas de vapor,
ya que se tienen dos grupos de valores, uno utilizando el flujo de revaporizado
nominal y otro empleando el flujo de revaporizado.
Ası, los valores obtenidos, con el flujo de revaporizado nominal, para la in-
dustria farmaceutica, son: 14811,31 GJ/ano, 111447,95 gal/ano, 115571,52
USD/ano, y 1075,31 tonCO2; para la industria alimenticia, 18269,04 GJ/ano,
137465,70 gal/ano, 142551,93 USD/ano, y 1326,34 tonCO2.
En cambio, con el flujo de revaporizado, para la industria farmaceutica, son:
11009,40 GJ/ano, 82840,37 gal/ano, 85905,47 USD/ano, y 799,29 tonCO2;
para la industria alimenticia, 9744,99 GJ/ano, 73326,32 gal/ano, 76039,39
USD/ano, y 707,49 tonCO2.
Estos valores, comparados con la energıa producida anualmente, consumo de
combustible anual, costo economico anual, o emisiones contaminantes anua-
les de cada industria; se tiene que representan el 51,60 % para la industria
76
farmaceutica, y 35,80 % para la industria alimenticia, esto empleando el flujo
de revaporizado nominal. Mientras que, utilizando el flujo de revaporizado se
reducen a 38,35 % y 19,10 %, para las industrias farmaceutica y alimenticia
respectivamente.
La reduccion de costos y emisiones, por falta de recuperacion de revapori-
zado, se debe a la influencia que tiene la fraccion de trabajo sobre el flujo
de revaporizado, permitiendo obtener un analisis de costos y emisiones mas
sensible que cuando se emplea el flujo de revaporizado nominal. En terminos
generales, se evidencio una disminucion de los valores entorno al 25,67 %
para la industria farmaceutica, y del 46,66 % para la industria alimenticia. La
reduccion es mas importante en la industria alimenticia, debido a que en esta
existe un porcentaje mayor de trampas de vapor funcionando correctamente.
La fraccion de trabajo es un parametro importante para un analisis mas sen-
sible de costos energeticos, economicos y de emisiones contaminantes por
falta de recuperacion de revaporizado, y para la mejora de la metodologıa de
dimensionamiento de tanques de revaporizado.
El mantenimiento preventivo y predictivo continuo, la seleccion apropiada de
trampas de vapor, y la implementacion de un sistema adecuado de recupera-
cion de condensado y revaporizado reducen, considerablemente, los costos
energeticos, economicos y las emisiones contaminantes de las industrias.
5.2. RECOMENDACIONES
Se recomienda, sobre todo para la industria alimenticia, crear un sistema de
retorno de condensado eficiente, con el fin de recuperar la energıa util del
mismo.
Se recomienda realizar el cambio urgente de trampas de vapor, especialmen-
te para la industria farmaceutica donde se evidencio un alto porcentaje de
trampas de vapor con funcionamiento incorrecto.
77
Se recomienda seleccionar adecuadamente las trampas de vapor, en funcion
del criterio de la carga de condensado, ya que de esta forma se obtiene una
mejor eficiencia del sistema de vapor y se reducen costos economicos.
Se recomienda evitar las adaptaciones de los diametros de conexion de las
trampas de vapor con el diametro de la tuberıa donde seran instaladas las
mismas; en lugar de esto, es conveniente instalar trampas de vapor con el
diametro adecuado, siempre teniendo en cuenta que estas cumplan con el
criterio fundamental de seleccion que se ha mencionado anteriormente.
Se recomienda tener registros actualizados de consumos de combustibles y
emisiones contaminantes; ademas de estudios energeticos que evidencien las
eficiencias de los generadores y del sistema de vapor, y los lineamientos de
mejora de ser el caso.
Es recomendable utilizar un nivel alto de confianza, 80 % - 95 %, para el anali-
sis estadıstico, ya que esto influira en la veracidad y confiabilidad de los valo-
res finales.
Se recomienda realizar un analisis mas profundo en la determinacion de los
tiempos de apertura y cierre de las trampas de vapor, ya que los mismos
influenciaran el valor final de la fraccion de trabajo.
Se recomienda crear un plan de mantenimiento predictivo del sistema de va-
por, o mejorar el mismo en el caso de que ya exista uno.
Se recomienda implementar tanques de revaporizado, para mejorar la eficien-
cia energetica, reducir el consumo de combustible de cada industria, y conse-
cuentemente, reducir costos y emisiones contaminantes.
Se recomienda instalar manometros en las lıneas de descarga de las tram-
pas de vapor de las industrias, con el fin de obtener presiones reales para la
determinacion de los porcentajes de revaporizado de cada trampa.
78
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80
ANEXOS
ANEXO 1
Emisiones contaminantes de las industrias.
Industria farmaceutica:
Los valores de las emisiones contaminantes de la industria han sido relevados y
analizados por “SOLUCIONES INDUSTRIALES ECUATORIANAS”(SOLINEC, 2015b).
Tabla A.1: Datos obtenidos, emisiones contaminantes.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(18/07/2015)
MEDIDA 2
(27/07/2015)
MEDIDA 3
(24/08/2015)
Temperatura oC 161 162 181
Temperatura ambiente oC 26,7 30,6 22,5
Exceso de aire % 214,5 212,7 273,0
Eficiencia de combustion % 79,5 80,0 74,4
Oxıgeno % 14,6 14,6 15,4
Dioxido de carbono % 4,7 4,7 4,1
Monoxido de carbono ppm 1035 809 570
Dioxido de azufre ppm 43 31 14
Oxidos de nitrogeno ppm 304 313 275
Los resultados obtenidos, respecto a la ordenanza metropolitana No 404 resolucion
No 0002-SA-2014 son:
Tabla A.2: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes.
PARAMETROS MEDIDA 1
(18/07/2015)
MEDIDA 2
(27/07/2015)
MEDIDA 3
(24/08/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 1213 948 763 1500
SO2(mg/Nm3) 121 83 43 400
NOx(mg/Nm3) 584 602 604 2000
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 15 % de oxıgeno.
81
Industria alimenticia:
Los valores de las emisiones contaminantes de la industria han sido relevados y
analizados por “SOLUCIONES INDUSTRIALES ECUATORIANAS”(SOLINEC, 2015a).
Los resultados obtenidos, son respecto a la ordenanza metropolitana No 404 reso-
lucion No 0002-SA-2014.
Tabla A.3: Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 1.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
Temperatura oC 213 180
Temperatura ambiente oC 26,4 32,3
Exceso de aire % 37 1,33
Eficiencia de combustion % 85,1 87,3
Oxıgeno % 5,7 5,2
Dioxido de carbono % 11,4 11,6
Monoxido de carbono ppm 0 0
Dioxido de azufre ppm 208 87
Oxidos de nitrogeno ppm 113 120
Tabla A.4: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 1.
PARAMETROS MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 0 0 250
SO2(mg/Nm3) 544 220 1650
NOx(mg/Nm3) 212 218 500
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 7 % de oxıgeno.
82
Tabla A.5: Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 2.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
Temperatura oC 175 169
Temperatura ambiente oC 26,5 32,9
Exceso de aire % 27 2,1
Eficiencia de combustion % 87,6 88,4
Oxıgeno % 4,5 3,6
Dioxido de carbono % 12,2 12,7
Monoxido de carbono ppm 0 0
Dioxido de azufre ppm 226 98
Oxidos de nitrogeno ppm 118 120
Tabla A.6: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 2.
PARAMETROS MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 0 0 250
SO2(mg/Nm3) 548 226 1650
NOx(mg/Nm3) 205 205 500
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 7 % de oxıgeno.
83
Tabla A.7: Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 3.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
Temperatura oC 173 193
Temperatura ambiente oC 26,8 32,3
Exceso de aire % 58 1,35
Eficiencia de combustion % 86,2 86,5
Oxıgeno % 7,7 5,4
Dioxido de carbono % 9,9 11,4
Monoxido de carbono ppm 0 0
Dioxido de azufre ppm 183 91
Oxidos de nitrogeno ppm 82 89
Tabla A.8: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 3.
PARAMETROS MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 0 0 350
SO2(mg/Nm3) 551 234 1650
NOx(mg/Nm3) 177 164 700
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 7 % de oxıgeno.
84
Tabla A.9: Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 4.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
Temperatura oC 135 -
Temperatura ambiente oC 26,9 APAGADO
Exceso de aire % 39 -
Eficiencia de combustion % 89,1 -
Oxıgeno % 5,9 -
Dioxido de carbono % 11,1 -
Monoxido de carbono ppm 0 -
Dioxido de azufre ppm 65 -
Oxidos de nitrogeno ppm 75 -
Tabla A.10: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 4.
PARAMETROS MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 0 - 350
SO2(mg/Nm3) 172 - 1650
NOx(mg/Nm3) 143 - 700
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 7 % de oxıgeno.
85
Tabla A.11: Datos obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 5.
PARAMETROS UNIDAD MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
Temperatura oC 202 195
Temperatura ambiente oC 21,4 32,9
Exceso de aire % 104 1,93
Eficiencia de combustion % 81,5 83,5
Oxıgeno % 10,7 10,1
Dioxido de carbono % 7,6 8
Monoxido de carbono ppm 0 8
Dioxido de azufre ppm 123 53
Oxidos de nitrogeno ppm 71 74
Tabla A.12: Resultados obtenidos, emisiones contaminantes en la caldera No 5.
PARAMETROS MEDIDA 1
(11/11/2015)
MEDIDA 2
(07/12/2015)
ACUERDO MINISTERIAL
No 404
CO(mg/Nm3) 0 13 350
SO2(mg/Nm3) 478 195 1650
NOx(mg/Nm3) 198 195 700
mg/Nm3 : miligramos por metro cubico de gas de combustion en condiciones normales, 1.013 milibares de presion (760
mmHg) y temperatura de cero grados centıgrados (0 oC), en base seca y corregidos al 7 % de oxıgeno.
86
ANEXO 2
Identificacion de trampas de vapor de las industrias.
Industria farmaceutica:
87
88
Figura A.1: Identificacion de trampas de vapor.
89
Industria alimenticia:
90
91
92
93
Figura A.2: Identificacion de trampas de vapor.
94
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99
ANEXO 4
Areas bajo la curva de distribucion normal.
100
Figura A.3: Areas bajo la curva de distribucion normal (Walpole y cols., 2012).
101
ANEXO 5
Calculo del tamano de muestra.
Industria farmaceutica:
Teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
8 horas diarias de alta demanda de vapor.
5 dıas laborables semanales.
Tamano de la poblacion de 2400 minutos.
Desviacion estandar de 0,5.
Error muestral del 5 %.
Nivel de confianza del 95 %.
Y utilizando la ecuacion 4.1, se tiene que,
n =2400 ∗ 0, 52 ∗ 1, 962
(2400− 1) ∗ 0, 052 + 0, 52 ∗ 1, 962
n = 331,27 minutos = 5,52 horas
102
Tabla A.15: Tamano de muestra.
NIVEL DE CONFIANZA Z n (minutos) n (horas)
95,00 % 1,96 331 5,52
94,50 % 1,92 319 5,32
94,00 % 1,88 308 5,14
93,50 % 1,85 298 4,97
93,00 % 1,81 289 4,82
92,50 % 1,78 280 4,67
92,00 % 1,75 272 4,53
91,50 % 1,72 264 4,40
91,00 % 1,70 257 4,28
90,50 % 1,67 250 4,16
90,00 % 1,64 243 4,05
89,50 % 1,62 237 3,95
89,00 % 1,60 231 3,85
88,50 % 1,58 225 3,75
88,00 % 1,55 220 3,66
87,50 % 1,53 214 3,57
87,00 % 1,51 209 3,49
86,50 % 1,49 204 3,41
86,00 % 1,48 200 3,33
85,50 % 1,46 195 3,25
85,00 % 1,44 191 3,18
84,50 % 1,42 187 3,11
84,00 % 1,41 182 3,04
83,50 % 1,39 179 2,98
83,00 % 1,37 175 2,91
82,50 % 1,36 171 2,85
82,00 % 1,34 167 2,79
81,50 % 1,33 164 2,73
81,00 % 1,31 160 2,67
80,50 % 1,30 157 2,62
80,00 % 1,28 154 2,56
103
Industria alimenticia:
Teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
6 horas diarias de alta demanda de vapor.
6 dıas laborables semanales.
Tamano de la poblacion de 2160 minutos.
Desviacion estandar de 0,5.
Error muestral del 5 %.
Nivel de confianza del 95 %.
Y utilizando la ecuacion 4.1, se tiene que,
n =2160 ∗ 0, 52 ∗ 1, 962
(2160− 1) ∗ 0, 052 + 0, 52 ∗ 1, 962
n = 326,28 minutos = 5,44 horas
104
Tabla A.16: Tamano de muestra.
NIVEL DE CONFIANZA Z n (minutos) n (horas)
95,00 % 1,96 326 5,44
94,50 % 1,92 315 5,25
94,00 % 1,88 304 5,07
93,50 % 1,85 294 4,90
93,00 % 1,81 285 4,75
92,50 % 1,78 277 4,61
92,00 % 1,75 269 4,48
91,50 % 1,72 261 4,35
91,00 % 1,70 254 4,23
90,50 % 1,67 247 4,12
90,00 % 1,64 241 4,01
89,50 % 1,62 234 3,91
89,00 % 1,60 229 3,81
88,50 % 1,58 223 3,71
88,00 % 1,55 217 3,62
87,50 % 1,53 212 3,54
87,00 % 1,51 207 3,46
86,50 % 1,49 203 3,38
86,00 % 1,48 198 3,30
85,50 % 1,46 193 3,22
85,00 % 1,44 189 3,15
84,50 % 1,42 185 3,08
84,00 % 1,41 181 3,02
83,50 % 1,39 177 2,95
83,00 % 1,37 173 2,89
82,50 % 1,36 170 2,83
82,00 % 1,34 166 2,77
81,50 % 1,33 163 2,71
81,00 % 1,31 159 2,65
80,50 % 1,30 156 2,60
80,00 % 1,28 153 2,54
105
ANEXO 6
Resultados de la inspeccion del funcionamiento de trampas de vapor de las
industrias.
Industria farmaceutica:
Tabla A.17: Funcionamiento de trampas de vapor.
CODIGO FUNCIONAMIENTO NOVEDADES METODO DE INSPECCION
TV-01 Correcto S/N Ultrasonico
TV-02 Correcto S/N Ultrasonico
TV-04 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-05 Correcto S/N Ultrasonico
TV-06 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-07 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-08 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-09 Cerrada Reparar, sonido del disco Acustico y ultrasonico
TV-10 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-11 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-15 Abierta Reparar, sonido del disco Ultrasonico
TV-16 Abierta Reparar, sonido del disco Ultrasonico
TV-19 Cerrada Reparar, sonido de tuberıa Acustico y ultrasonico
TV-20 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-21 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-24 Abierta Reparar, sonido del disco Ultrasonico
TV-25 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-26 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-27 Cerrada Reparar Acustico y ultrasonico
TV-32 Correcto S/N Ultrasonico
TV-33 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-34 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-35 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-36 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-37 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-38 Abierta Reparar, sonido del disco Ultrasonico
TV-39 Correcto S/N Ultrasonico
106
Industria alimenticia:
Tabla A.18: Funcionamiento de trampas de vapor.
CODIGO FUNCIONAMIENTO NOVEDADES METODO DE INSPECCION
TV-01 Correcto Recientemente cambiada Visual y ultrasonico
TV-02 Abierta Recientemente cambiada Visual y ultrasonico
TV-03 Correcto S/N Ultrasonico
TV-04 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-05 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-06 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-07 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-08 Abierta Reparar Acustico y ultrasonico
TV-09 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-10 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-11 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-12 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-13 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-14 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-15 Correcto S/N Ultrasonico
TV-16 Correcto S/N Ultrasonico
TV-17 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-18 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-19 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-20 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-21 Correcto S/N Ultrasonico
TV-22 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-23 Correcto S/N Visual y ultrasonico
TV-24 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-25 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-32 Correcto S/N Ultrasonico
TV-33 Cerrada Reparar Acustico y ultrasonico
TV-34 Abierta Reparar Acustico y ultrasonico
TV-35 Abierta Reparar Acustico y ultrasonico
TV-36 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-37 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-38 Correcto S/N Ultrasonico
TV-39 Cerrada Reparar Acustico y ultrasonico
TV-40 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-41 Correcto S/N Ultrasonico
TV-42 Correcto S/N Ultrasonico
TV-43 Correcto S/N Ultrasonico
TV-44 Correcto S/N Ultrasonico
TV-45 Correcto S/N Ultrasonico
107
CODIGO FUNCIONAMIENTO NOVEDADES METODO DE INSPECCION
TV-46 Abierta Reparar Ultrasonico
TV-47 Correcto S/N Ultrasonico
TV-48 Cerrada Reparar Visual y acustico
TV-49 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-50 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-51 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-52 Cerrada Reparar Acustico y ultrasonico
TV-53 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-54 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-55 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-56 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
TV-57 Abierta Reparar Visual y ultrasonico
108
ANEXO 7
Diagramas de funcionamiento de trampas de vapor de las industrias.
Industria farmaceutica:
TV-01
TV-01 (segunda inspeccion)
TV-02
109
TV-04
TV-05
TV-06
110
TV-07
TV-08
TV-09
111
TV-10
TV-11
TV-15
112
TV-16
TV-19
TV-20
113
TV-21
TV-24
TV-25
114
TV-26
TV-27
TV-32
115
TV-33
TV-34
TV-35
116
TV-36
TV-37
TV-38
117
TV-39
Figura A.4: Diagramas de funcionamiento.
118
Industria alimenticia:
TV-01
TV-02
TV-03
119
TV-03 (segunda inspeccion)
TV-04
TV-05
TV-06
120
TV-07
TV-07 (segunda inspeccion)
TV-08
TV-09
121
TV-09 (segunda inspeccion)
TV-10
TV-11
TV-12
122
TV-15
TV-15 (segunda inspeccion)
TV-16
TV-17
123
TV-18
TV-21
TV-21 (segunda inspeccion)
TV-22
124
TV-23
TV-32
TV-33
TV-34
125
TV-35
TV-36
TV-37
TV-38
126
TV-39
TV-40
TV-41
TV-42
127
TV-43
TV-44
TV-45
TV-46
128
TV-47
TV-49
TV-49 (segunda inspeccion)
TV-50
129
TV-51
TV-52
TV-53
TV-54
130
TV-55
TV-55 (segunda inspeccion)
TV-56
TV-57
Figura A.5: Diagramas de funcionamiento.
131
ANEXO 8
Tablas y graficas de capacidades de trampas de vapor de las industrias.
Figura A.6: Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 813 (Armstrong,
s.f.).
132
Figura A.7: Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 815 (Armstrong,
s.f.).
Figura A.8: Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 880 (Armstrong,
s.f.).
133
Figura A.9: Trampa de vapor de balde invertido, Armstrong, Model 881 (Armstrong,
s.f.).
Figura A.10: Trampa de vapor de F&T, Armstrong, Model A8 (Armstrong, s.f.).
134
Figura A.11: Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FT14 (Spirax-Sarco, s.f.b).
135
Figura A.12: Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FTS14 (Spirax-Sarco, s.f.b).
Figura A.13: Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FT-75 (Spirax-Sarco, s.f.b).
136
Figura A.14: Trampa de vapor de F&T, Spirax Sarco, FTI-75 (Spirax-Sarco, s.f.b).
Figura A.15: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TD42L (Spirax-Sarco,
s.f.b).
137
Figura A.16: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TD52 (Spirax-Sarco,
s.f.b).
Figura A.17: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, BTD52L (Spirax-Sarco,
s.f.b).
138
Figura A.18: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, SBP30LC (Spirax-
Sarco, s.f.b).
Figura A.19: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, TSS300 (Spirax-Sarco,
s.f.b).
139
Figura A.20: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, RTA-125 (Spirax-Sarco,
s.f.b).
Figura A.21: Trampa de vapor termodinamica, Spirax Sarco, MST21 (Spirax-Sarco,
s.f.b).
140
Figura A.22: Trampa de vapor de F&T, ADCA, FLT17 (VALSTEAM-ADCA, s.f.).
Figura A.23: Trampa de vapor termodinamica, Watson Mcdaniel, WD600 (Watson-
Mcdaniel, s.f.).
Figura A.24: Trampa de vapor termodinamica, SF, SDT-420 (SF-international, s.f.).
141
Figura A.25: Trampa de vapor termodinamica, Pennant, PT-11 (Pennant, 2016).
Figura A.26: Trampa de vapor de balde invertido, TLV, J3S-X (TLV, 2012).
142
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-57
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3
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11918,2
6464,1
31023,2
3
149
ANEXO 10
Dimensionamiento de tanques de revaporizado de las industrias.
En las figuras A.27 y A.28 se presentan los dimensionamientos de los tanques de
revaporizado para las industrias.
Las lıneas de color azul corresponden al dimensionamiento tomando en considera-
cion el flujo de revaporizado nominal; mientras que, las lıneas de color verde corres-
ponden al dimensionamiento tomando en consideracion el flujo de revaporizado.
Figura A.27: Dimensionamiento de tanques de revaporizado, industria farmaceutica
(Spirax-Sarco, 2000).
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Figura A.28: Dimensionamiento de tanques de revaporizado, industria alimenticia
(Spirax-Sarco, 2000).
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813,6
15,1
8
TV
-54
8,9
33,4
0187,4
21410,2
471,4
1537,3
01462,4
2557,1
813,6
15,1
8
TV
-55
24,4
615,4
3513,5
03863,8
2324,0
22438,0
74006,7
82528,2
837,2
823,5
2
TV
-56
25,5
816,1
4537,0
54041,0
3338,8
82549,8
94190,5
42644,2
338,9
924,6
0
TV
-57
26,7
616,8
9561,9
54228,4
4354,5
92668,1
44384,8
92766,8
740,8
025,7
4
TO
TA
L18269,0
4137465,7
09744,9
973326,3
2142551,9
376039,3
91326,3
4707,4
9
![Universidad Polit ecnica de Madrid - UPMoa.upm.es/64075/1/TFG_GUILLERMO_SANCHEZ_GUTIERREZ_CABELL...la metodolog a NAUTIA. Figura 1: Localizaci on de Tigray en Etiop a. Fuente: [1]](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/613558d4dfd10f4dd73c50a5/universidad-polit-ecnica-de-madrid-upmoaupmes640751tfgguillermosanchezgutierrezcabell.jpg)
