2. Eyectores

Ordinariamente cuando uno se refiere a los aparatos de chorro se acostumbra usar el término "eyector " que cubre todos los tipos de bombas de chorro que no cuentan con partes móviles, que utilizan fluidos en movimiento bajo condiciones controladas y que descargan a una presión intermedia entre las presiones del fluido motor y de succión. El eyector a chorro de vapor es el aparato más simple que hay para extraer el aire, gases o vapores de loscondensadores y de los equipos que operan a vacío en los procesos industriales. Es un tipo simplificado de bomba de vacío o compresor, sin partes móviles, como válvulas, pistones, rotores, etc. Su funcionamiento está dado por el principio de conservación de la cantidad de movimiento de las corrientes involucradas.Los eyectores o bombas de chorros, son máquinas cuyo trabajo se basa en la transmisión de energía por impacto de un chorro fluido a gran velocidad, contra otro fluido en movimiento o en reposo, para proporcionar una mezcla de fluido a una velocidad moderadamente elevada, que luego disminuye hasta obtener una presión final mayor que la inicial del fluido de menor velocidad.Los eyectores se emplean muy comúnmente para extraer gases de los espacios donde se hace vacío, por ejemplo, en los condensadores, en los sistemasde evaporación, en torres de destilación al vacío y en los sistemas de refrigeración, donde los gases extraídos son generalmente incondensables, tales como el aire. Aunque también se usan en el mezclado de corrientes como por ejemplo en los procesos de sulfitación en ingenios azucareros.Los intervalos típicos del vacío producido por lo diferentes arreglos de eyectores son los siguientes:

 

Vacío que es capaz de proporcionar Tipo de arreglo de eyectores

pulg Hg mm Hg

26 66 un eyector de una etapa

29.3 74.4 un eyector de dos etapas

29.9 75.95 un eyector de tres etapas

 

Un eyector no es más que una combinación de tobera con un difusor, acoplado convenientemente en un mismo equipo y está formado, en general, por cinco partes como se muestra en la figura:

Fuente:http://www.kinetic-therm.com/anglais/produit/ejec-termo-vacc/ejec-termo-vacc.htmLa tobera permite la expansión de la corriente o fluido motriz (también llamado primario o actuante) hasta un estado con alta velocidad. La cámara de eyección incluye la sección de entrada de la corriente o fluido eyectado (también llamado secundario); en esta cámara, el fluido eyectado es arrastrado por el fluido motriz. La cámara de mezcla permite el mezclado íntimo entre los fluidos motriz y eyectado, lo que implica la aceleración del fluido eyectado y la desaceleración del fluido mezclado (mezcla del motriz y el eyectado), con el consiguiente aumento de presión. De acuerdo al fluido motriz el eyector, se denomina: de vapor, cuando lo que circula por su interior es vapor de agua o hidráulico, cuando su fluido motriz es agua. Los cálculos para el diseño de un eyector son engorrosos (ocurren tres procesos distintos: expansión, compresión y mezclado, por lo que hay métodosespecíficos para cada tipo de eyector), el mismo consiste en determinar las longitudes de la tobera, el difusor y la cámara de mezcla, así como las áreas de flujo y sus ángulos. Una vez diseñado el equipo, el mismo debe operar a las condiciones estacionarias para las cuales se diseñó y el cálculofundamental es el del coeficiente de eyección o relación de arrastre:coeficiente de eyección = flujo motor / flujo arrastrado Con el objetivo de aumentar la capacidad de arrastre del eyector y disminuir la presión en la succión, se pueden utilizar sistemas de eyectores, en cuyo caso entre eyector y eyector se acopla un condensador barométrico.

Ventajas Son de diseño simple con gran flexibilidad, fáciles de construir, ocupan poco espacio, son fáciles de manejar, confiables. Su costo de mantenimiento (no necesita lubricación, ni se desgasta) es bajo, no tienen partes móviles como válvulas, pistones, rotores, etc. y las sustituciones de piezas o partes son poco frecuentes (los más comunes son de toberas de acero inoxidable y de cámara y difusor de hierro fundido, losmateriales cambian según su uso), y bajo costo de servicio o operación.No necesita cimentación y puede ser sujetado conectando las tuberías.

Desventajas Su costo operacional es relativamente alto debido al consumo de fluido motor, generalmente vapor. En este caso utiliza vapor tomado directamente de los generadores (alta presión), el que, después de expandirse, mezclarse y comprimirse es totalmente condensado, descargándose al pozo barométrico con pérdidas de todo su calor latente. Sobre base anual el costo de operación es generalmente mayor que el costo inicial del equipo, de aquí que su rendimiento económico sea bajo.Tienen una baja eficacia mecánica y falta de flexibilidad para las variaciones de las condiciones de operación.

3. Clasificación

De acuerdo con las condiciones mantenidas en la cámara de mezcla se clasifican en dos tipos, de sección que permite mantener la presión constante y con sección de área constante.Dadas sus ventajosas características de construcción, operación, instalación, mantenimiento y costo, las bombas de chorro han encontrado una vasta aplicación en la industria, desarrollándose constantemente nuevos usos para los mismos. Esta variedad de aplicaciones ha originado a su vez una nueva terminología que describe grupos de aparatos con características especificas como sigue:Eyector: Cubre todos los tipos de bombas de chorro descargando a una presión entre

las presiones motriz y de succión.Inyector: Usa un gas condensable para introducir o aspirar un liquido y descargar contra una presión mayor que cualquiera de las de succión o motriz. En la actualidad está restringido a los alimentadores de las calderas de vapor. Sifón: Es una bomba de chorro para liquido que usa vapor como fluido motriz.Eductor: Bomba de chorro para liquido que usa un liquido como fluido motor.Extractor: Bomba de chorro para gas que utiliza un liquido o un gas como fluido motriz.Soplador de chorro: Bomba de chorro para gas que bombea gases contra presiones diferenciales muy bajas.Compresor de chorro: Bomba de chorro para gas usada para levantar la presión de gases.Lavador de gas: Para bombear aire y gases contra presiones diferenciales muy bajas usando un liquido como fluido motor. Son llamados también "lavadores de vapor, aspirador de humos o absorbedores de vapores" y se usan para lavar gases, así como vapores y emanaciones molestas.Termocompresor: Para comprimir un vapor utilizando como fluido motriz vapor.

http://www.inmateinsa.com/petroquimica_1.htm

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Eyectores:EyectorEductorSifónScrubberTermocompresorExhauster

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EYECTORES

El eyector es una bomba de vacío, generalmente movida por vapor, que no tiene partes móviles y que es capaz de alcanzar presiones absolutas de entre 1 micrón y 30 pulgadas de Hg.

Componentes: el eyector está formado básicamente por tres elementos (Fig. 1):Cámara de aspiraciónToberaDifusor de mezcla

Factores de selección: Hay siete factores que deben ser considerados para seleccionar correctamente un sistema de eyectores:    1. Presión/Temperatura de succión en la brida de aspiración del eyector.    2. Presión de descarga requerida.    3. Naturaleza de la carga (composición, vapores corrosivos, etc.).    4. Capacidad requerida.    5. Mínima presión de vapor disponible para el sistema eyector.    6. Máxima temperatura del agua de entrada a condensadores (si se requieren).    7. Tipo de condensador requerido: barométrico o de superficie.

TIPOS DE EYECTORES PARA LA INDUSTRIA

A. Eyector: término general que cubre todos los equipos a chorro, los cuales descargan a vierta presión intermedia entre la motriz y la de succión.

B. Eductor: Eyector en el que el fluido motriz es un líquido.

C. Sifón: Eyector en el que el fluido motriz es un gas.

D. Scrubber: Eyector para comprimir grandes cantidades de vapor de agua u otros vapores condensables desde una presión absoluta de succión relativamente baja respecto a la presión de descarga. La mezcla debe ser condensada usando condensadores.

E. Termocompresor: Término común utilizado para comprimir grandes cantidades de vapor desde una presión de succión atmosférica o cercana a la atmosférica hasta una presión de descarga superior a la atmosférica.

F. Exhauster: Eyector en el cual el fluido de succión es un gas. El fluido motriz puede ser un líquido o un gas.

EYECTORES SIMPLE Y MULTIETAPALa cantidad de vapor requerida para operar un eyector se incrementa proporcionalmente con la relación de compresión requerida, hecho que limita los eyectores de simple etapa.El método más eficiente de operación es utilizar eyectores en varias etapas con condensadores intermedios para condensar (es decir, para sacar) el vapor de la etapa anterior. De esta manera, sólo los incondensables pasan a la siguiente etapa y la cantidad de vapor requerida se reduce considerablemente.

TABLA ORIENTATIVA DE SELECCIÓN

Presión de succión Nº de etapas de eyectores requeridas

3”Hg.Abs. o superiores Simple etapa

12.7 mm.Hg.Abs. a 3”Hg.Abs. Dos etapas

1 mm.Hg.Abs a 12.7 mm.Hg.Abs. Tres etapas

250 micrones a 5 mm.Hg.Abs Cuatro etapas

50 micrones a 250 micrones Cinco etapas

6 micrones a 50 micrones Seis etapas

Menos de 1 micron Siete etapas

La selección correcta del número de etapas está determinada por la presión de succión que debe mantenerse, la magnitud y naturaleza de la carga más la evaluación del coste inicial de operación por el usuario.

NIVELES DE RUIDOEl nivel de ruido depende de la velocidad lineal del vapor. Nuestros equipos nunca superan los 80 dBA a 1 m. Dependiendo de la aplicación a veces es necesario silenciador, el cual se suministra con el eyector.

GRUPOS COMBINADOS DE VACÍO: EQUIPOS DE VACÍOAmplia experiencia en diseño y suministro de paquetes completos de vacío desmontables en módulos para su transporte a planta en skids.

Están formados por la asociación en serie de eyectores y condensadores intermedios. Hay varias opciones:1. Condensadores barométricos: En estos condensadores se mezcla el fluido refrigerante con el refrigerado. Son menos costosos de construcción pero necesitan mayores caudales de agua de refrigeración. La pulverización del agua se hace a través de una tobera (cuando la presión del agua es baja) o por medio de pantallas situadas en el interior del condensador, las cuales producen la pulverización del agua por choque.2. Condensadores de superficie: En estos condensadores el fluido refrigerante y el refrigerado están separados, generalmente el refrigerante, que suele ser agua, va por tubos rectos o aleteados, y el fluido a refrigerar circula por la carcasa, produciéndose el intercambio de calor entre ambos por convección. Se utilizan en aquellos procesos en los que no se pueden mezclar los fluidos, o para evitar contaminación del fluído refrigerante.

3.Códigos aplicables: ASME, TEMA… Se suministra el paquete completo.Trompas de vacío: es la asociación en serie de uno o dos eyectores de vapor de alto rendimiento con una bomba de anillo líquido. Su funcionamiento es el siguiente:

a. El gas a aspirar es puramente comprimido en un eyector.b. El vapor motriz es inmediatamente condensado en un intercambiador de calor de superficie

de haces tubulares.

c. El gas de salida del condensador es aspirado por una bomba de anillo líquido y descargado a presión atmosférica.

Este grupo ofrece una reducción del consumo de vapor, dimensiones reducidas y facilidad de montaje. Se suministra el paquete completo.

MATERIALES EMPLEADOS EN EYECTORES Y GRUPOS DE VACÍOLos materiales empleados dependen de varios factores, a saber: propiedades mecánicas, resistencia química, consumo y pureza del producto.

Los materiales pueden ser:Aceros al carbonoAceros inoxidables (304L, 316, 321)Inoxida 90 ó 3PCobreNíquelMonel

TitanioP.V.C.ResinaNylonPolipropilenoVidrioCerámicoP.T.F.E.PolietilenoGrafito

APLICACIONES PRINCIPALES DE EYECTORES EN LA INDUSTRIAQuímica: destilación, concentración, evaporación, secado.Petróleo: Destilación del crudo, destilación atmosférica.Acero: Desgasificados (remoción de hidrógeno e impurezas gaseosas.Farmacéutica: Protección del secado de plasma, antibióticos.Alimenticia: Evaporación, concentración, secado.Eléctrica: Secado e impregnación de conductores. Cables. Transformación.Textil: Fabricación de fibras sintéticas. Secado de tejidos.Azúcar: Evaporación y concentración de los jugos.Aceite: Desodorización, extracción por disolventes.Plásticos: Estirado, extrusión, inyección, moldeado, secado.Mecánica: Cebado de bombas, vaciado de tanques.Papeleras: Cajas y cilindros, filtros rotativos, bajo vacío.Aeroespacial: Cámaras de ensayo, ensayos de motores turbomáquinas. Arco bajo vacío, resistencia bajo vacío, tratamientos térmicos.