Generación y Distribución de Vapor

72.07 - Industrias III

“Generación y distribución de vapor”

Jefe de cátedra: Ing. Héctor Garbi

Jefes de Trabajos Prácticos:

Ing. Alfredo Sabelli

Ing. Darío Martini

Ing. Sebastian Galbusera

Ayudantes:

Ing. Guillermo Sorghe

Ing. Nicolás Carminatti

Ing. Nicolás Carbonare

Sr. Martín Ciarfaglia

Editor: Ing. Lucas Bonda

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ÍNDICE

1.- Vapor. Generalidades............................................................................ 5

1.1.- Ciclos térmicos............................................................................... 5

1.1.1.- Ciclo de Carnot......................................................................... 5

1.1.2.- Ciclo de Rankine ....................................................................... 6

1.1.3.- Ciclo de Rankine con Vapor Sobrecalentado .................................. 7

1.2.- Vapor. Concepto............................................................................. 8

1.3.- Calidad del vapor ........................................................................... 8

1.3.1.- Vapor Seco y Vapor Húmedo ...................................................... 8

1.3.2.- Vapor Sobrecalentado................................................................ 9

2.- Generadores de vapor..........................................................................10

2.1.- Generación del vapor .....................................................................10

2.2.- Condensación del vapor..................................................................14

2.3.- Superficie de calefacción.................................................................16

2.4.- Barreras para la transferencia de calor..............................................17

3.- Diseño de instalaciones........................................................................18

3.1.- Eficiencia de los sistemas de vapor...................................................18

3.2.- Medición del caudal de vapor...........................................................21

3.3.- Eliminación de fugas de vapor .........................................................21

3.3.1.- Detección de fugas en las trampas..............................................22

3.3.2.- Derivaciones en trampas de vapor..............................................24

3.4- Uso del revaporizado.......................................................................26

4.- Equipamiento Auxiliar y de Seguridad.....................................................32

4.1.- Reducción de presión .....................................................................32

4.1.2.- Válvulas de acción directa .........................................................32

4.1.3.- Válvulas con piloto ...................................................................34

4.2.- Selección e instalación ...................................................................35

4.3.- Trampas de vapor .........................................................................37

4.3.1.- Grupo Mecánico.......................................................................38

4.3.2.- Grupo Termostático..................................................................46

4.3.3.- Grupo Termodinámico ..............................................................57

4.3.4.- Otros Tipos.............................................................................62

4.3.5.- Resumen. Principales características ...........................................65

4.4.- Control de temperatura ..................................................................66

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5.- Calderas ........................................................................................... 71

5.1.- Generalidades .............................................................................. 71

5.2.- Tipos de caldera ........................................................................... 73

5.2.1.- Calderas Humotubulares .......................................................... 73

5.2.2.- Calderas Acuotubulares............................................................ 75

5.3.- Producción, consumo, rendimiento y balance térmico ......................... 76

5.4.- Comparación y selección de calderas................................................ 77

5.4.1.- Cuadro comparativo ................................................................ 79

5.4.2.- Costos operativos.................................................................... 79

6.- Combustibles..................................................................................... 80

6.1.- Generalidades .............................................................................. 80

6.2.- Tipos .......................................................................................... 81

6.2.1.- Carbón .................................................................................. 81

6.2.2.- Petróleo................................................................................. 82

6.2.3.- Gas....................................................................................... 83

6.2.4.- Leña. Rezagos vegetales: bagazo, cascarillas, aserrín, etc. ............ 84

7.- Necesidades de vapor ......................................................................... 85

8.- Distribución de Vapor.......................................................................... 87

8.1.- Introducción ................................................................................ 87

8.2.- Presión de trabajo......................................................................... 87

8.3.- Dimensionado de tuberías .............................................................. 88

8.4.- Líneas de distribución y purga......................................................... 90

8.4.1.- Línea de distribución. Esquema ................................................. 91

8.4.2.- Puntos de purga...................................................................... 92

8.4.3.- Golpes de ariete...................................................................... 93

8.4.4.- Separadores de gotas .............................................................. 94

8.4.5.- Dilatación y soporte de tuberías................................................. 95

8.4.6.- Eliminación de aire .................................................................. 98

9.- Diseño del circuito de abastecimiento de vapor.......................................100

9.1.- El circuito de vapor ......................................................................100

9.2.- Condensado................................................................................102

9.2.1.- Eliminación del condensado .....................................................102

9.2.2.- Retorno del condensado ..........................................................102

9.2.3.- Separadores de condensado ....................................................104

9.2.4.- Anegamiento por condensado ..................................................106

4

9.2.5.- Trampas de vapor..................................................................107

9.2.5.- Elevación del condensado........................................................ 111

9.3.- Golpes de ariete.......................................................................... 113

10.- Terminología y unidades...................................................................117

11.- Bibliografía..................................................................................... 120

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1.- Vapor. Generalidades

1.1.- Ciclos térmicos

1.1.1.- Ciclo de Carnot

Es el ciclo más sencillo que se puede idear para obtener el máximo

rendimiento térmico, operando entre dos fuentes mediante dos isotérmicas y

dos adiabáticas reversibles.

Para poder realizar este ciclo se necesitará:

- Caldera - vaporización a presión y temperatura constante

(transformación de líquido saturado en el estado 1 se convierte en vapor

saturado seco en estado 2).

- Turbina - expansión adiabática, idealmente isentrópica (al reducirse la

presión y la temperatura irá entregando al medio un trabajo Lt).

- Condensador - condensación parcial (una parte del vapor saturado que

contenía la mezcla se ha transformado en líquido)

- Compresor - compresión adiabática (al aumentar la presión aumentará

la temperatura y disminuirá el título del vapor húmedo, entregándose un trabajo

Lc).

Dificultades prácticas:

- En el condensador se ha supuesto que del mismo se extrae un vapor

húmedo o sea una mezcla de líquido y vapor. Esto no es fácil de realizar.

- El compresor requerido debe comprimir una mezcla de líquido y vapor,

en el que a medida que aumenta la presión disminuye la fracción vapor y se

incrementa la liquida, pudiendo traer grandes inconvenientes mecánicos.

Además, el trabajo requerido es demasiado grande.

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1.1.2.- Ciclo de Rankine

Es un ciclo que tendrá mejor relación de trabajo que el de Carnot, puesto

que en el se bombea agua líquida hacia la caldera, comprimiéndose líquido en

lugar de vapor húmedo entre las mismas presiones.

Diferencias con el ciclo Carnot:

- Del condensador se retira líquido saturado en lugar de vapor húmedo.

- Mediante una bomba al líquido saturado que sale del condensador se le

incrementa la presión y se lo introduce en la caldera.

- La bomba que impulsa el agua líquida, prácticamente no le modifica la

temperatura.

Dado que en el diagrama entrópico la temperatura T2, está alejada de la

temperatura crítica del agua, no se puede apreciar la diferencia de entropía

debido a la diferencia de presiones, por eso, en el diagrama los puntos 4 y 1

aparecen superpuestos.

El agua que penetra a la caldera estará a la temperatura T2, por lo que en este

equipo deberán producirse dos procesos: calefacción del líquido hasta la

temperatura de vaporización en la caldera T1 y luego, vaporización.

A diferencia con el ciclo de Carnot, en este se necesitan infinitas fuentes de calor

a todas las temperaturas intermedias entre T1 y T2 para que sea reversible.

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1.1.3.- Ciclo de Rankine con Vapor Sobrecalentado

Para lograr que el vapor que circula por la turbina no contenga humedad

excesiva, se recurre a sobre calentar el vapor antes de su entrada a la turbina.

Al vapor saturado que sale de la caldera se lo sobrecalienta a presión constante

hasta el estado 3. El proceso en la turbina es ahora 3-4, en gran parte en la

región de vapor sobrecalentado, obteniéndose al final de la expansión (estado

4), un título elevado.

Al sobrecalentar el vapor antes de su envió a la turbina, se habrán incrementado

tanto el trabajo útil, como la cantidad de calor a suministrar al agua para

describir el ciclo. El trabajo que se obtendrá en la turbina será mayor, dado que

ha aumentado la caída entálpica en ella.

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1.2.- Vapor. Concepto

Como otras substancias, el agua puede estar en estado sólido, llamado

hielo, en estado líquido, que es cuando la llamamos agua, o como gas, llamado

vapor. En este curso centraremos la atención en las fases líquido y gas y en el

cambio de una fase a la otra. Si se añade calor al agua, su temperatura

aumenta hasta que alcanza un valor a partir del cual ya no puede subsistir como

líquido. A este valor lo llamamos "punto de saturación".

Cualquier nueva adición de energía provoca que parte del agua hierva y se

convierta en vapor.

Esta evaporación requiere cantidades de energía relativamente importantes y

mientras ésta se está añadiendo, el agua y el vapor formado permanecen a la

misma temperatura.

Igualmente, si conseguimos que el vapor libere la energía que se añadió cuando

se formó, condensará y se formará agua a la misma temperatura.

Características del vapor:

Alto contenido de calor

Entrega su calor a una temperatura constante

Limpio e inodoro.

Fácil control y distribución. Se puede controlar mediante equipamiento simple.

1.3.- Calidad del vapor

1.3.1.- Vapor Seco y Vapor Húmedo

Hay que decir que las Tablas de Vapor muestran las propiedades del

llamado "Vapor saturado seco". Es un vapor que ha sido evaporado

completamente, es decir, no contiene gotas de agua líquida. En la práctica, el

vapor a menudo arranca pequeñas gotas de agua, con lo que ya no puede ser

descrito como vapor saturado seco. Sin embargo, es importante que el vapor

utilizado para procesos o calefacción sea lo más seco posible.

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Veremos más adelante como se consigue, utilizando "separadores" y "trampas

para vapor". La calidad del vapor se describe mediante su "fracción seca", que

es la proporción de vapor completamente seco presente en el vapor

considerado. El vapor se llama "húmedo" si contiene gotas de agua en

suspensión que no transportan entalpía específica de evaporación.

Por ejemplo, la entalpía específica del vapor a 7 bar con una fracción seca de

0,95 se puede calcular del modo siguiente:

Cada Kg. de vapor húmedo contendrá la totalidad de la entalpía del agua

saturada, pero como sólo hay 0,95 Kg. de vapor seco, con 0,05 Kg. de agua,

sólo estará presente el 0,95 de la entalpía de evaporación. Por tanto, la entalpía

específica será de:

hg = h f + (0,95 x h fg) = 721,4 + (0,95 x 2.047,7) = 2.666,7 KJ/Kg.

Este valor representa una reducción de 102,4 KJ/Kg en relación con la entalpía

específica del vapor a 7 bar relativos encontrada en las Tablas de Vapor. Las

pequeñas gotas de agua en el vapor húmedo pesan pero ocupan un volumen

despreciable. El volumen del vapor húmedo es, por tanto, menor que el del

vapor saturado seco.

Volumen del vapor húmedo = volumen del vapor saturado seco x fracción seca

Son las gotas de agua en suspensión las que hacen visible al vapor húmedo. El

vapor como tal es un gas transparente pero las gotas de agua le dan un aspecto

blanquecino al reflejar la luz.

1.3.2.- Vapor Sobrecalentado

Mientras haya agua presente, la temperatura del vapor saturado se

corresponderá con la que se encuentra en las Tablas de Vapor. Sin embargo, si

la transferencia de calor continúa después que se ha evaporado toda el agua, la

temperatura del vapor seguirá aumentando.

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En estos casos el vapor se llama "sobrecalentado" entendiendo como tal al

vapor que se encuentra a cualquier temperatura por encima de la del vapor

saturado a la presión correspondiente. El vapor saturado condensa rápidamente

sobre cualquier superficie que esté a menor temperatura, puesto que le

comunica entalpía de evaporación que es la energía que transporta en mayor

proporción.

Contrariamente, cuando el vapor sobrecalentado cede una parte de su entalpía,

lo hace mediante una disminución de temperatura. Por tanto no habrá

condensación hasta que se alcance la temperatura de saturación y, por tanto, el

flujo de energía desde el vapor sobrecalentado es menor, en general, que el que

se puede alcanzar con vapor saturado aunque el vapor sobrecalentado está a

mayor temperatura.

Debido a otras propiedades, el vapor sobrecalentado es el que se utiliza

habitualmente para potencia, mientras que el vapor saturado es ideal para

aplicaciones de proceso y calefacción.

2.- Generadores de vapor

2.1.- Generación del vapor

Antes de pasar a considerar el uso práctico del vapor conviene verificar

que los aspectos teóricos han quedado suficientemente claros. La energía

química contenida en el carbón, gas u otro combustible de caldera se convierte

en energía calorífica al quemarse éstos.

Esta energía calorífica se transmite a través de las paredes del hogar de la

caldera hasta el agua. Mediante la adición de esta energía calorífica la

temperatura del agua aumenta y cuando alcanza el punto de saturación, hierve.

La energía calorífica adicionada que ha tenido como efecto el aumento de la

temperatura del agua, se llama Entalpía del agua saturada (símbolo hf).

El agua a una temperatura igual a la de su punto de ebullición se llama agua

saturada. La entalpía específica del agua a 0°C se toma habitualmente como

cero. La capacidad calorífica específica del agua es de 4,186 KJ/Kg. °C. Por lo

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tanto, aumentar la temperatura de 1 Kg. de agua de 0°C a 100°C (punto de

ebullición a la presión atmosférica) requerirá una entalpía específica de agua

saturada de 4,186 x 100 = 418,6 KJ.

Si la caldera se alimenta con 1.000 Kg. másicos de agua (1.000 Its.) la entalpía

del agua saturada es de 1.000 x 4,186 x 100 = 418.600 KJ. Si el agua de

nuestra caldera está ya a 10°C el aumento de entalpía necesaria para llevarla al

punto de saturación es de:

1000 x 4,186 x 90 = 376.740 KJ

Hay que recordar que este valor no es la entalpía total del agua saturada sino el

aumento de entalpía necesaria para llevar el agua de 10°C a 100°C. El agua a

10°C ya tiene entalpía (llamada algunas veces entalpía del agua fría). La

entalpía total es siempre de 418.600 KJ para agua saturada a 100°C en una

caldera de 1.000 Kg.

El ejemplo proporciona una primera lección práctica de economía de

combustible. Cuanto mayor sea la temperatura inicial del agua en la caldera

menor entalpía será necesaria para llevarla al punto de saturación y, por

consiguiente, será necesario quemar menos cantidad de combustible.

Ya tenemos el agua a 100°C. Si en nuestra caldera continuamos transfiriendo

calor al agua, la entalpía adicional producida por esta transferencia no provoca

un aumento de la temperatura del agua sino que la evapora, convirtiéndola en

vapor.

La entalpía que produce este cambio de estado sin cambio de temperatura se

conoce como entalpía de evaporación (símbolo hfg). Así pues, el vapor generado

en la caldera tiene 2 tipos de entalpía, la del agua saturada y la de evaporación.

La suma de las dos es la entalpía del vapor saturado (símbolo hg).

hf+hfg=hg

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Los ejemplos citados para ilustrar los puntos básicos suponen presión

atmosférica. Consideremos ahora la caldera como un recipiente cerrado. Al

generarse vapor queda comprimido y ejerce una presión en todo lo que le

rodea, incluida la superficie del agua.

Al aumentar la presión de esta superficie del agua, aumenta la temperatura del

agua saturada puesto que las moléculas necesitan más energía para abandonar

la superficie. Mientras que a la presión atmosférica la temperatura del agua

saturada es de 100°C, a la presión de 10 bar absolutos, la temperatura del agua

saturada sube a 180°C.

La figura 3 muestra la entalpía del agua saturada a presión atmosférica.

Comparémosla con la figura 4 que muestra la entalpía corres pondiente a 10 bar

abs. La entalpía de cada Kg. de vapor saturado en la figura 4 ha crecido, pero

sólo ligeramente (en 102,1 KJ).

La entalpía del agua saturada, en cambio, ha crecido mucho (en 343,8 KJ)

mientras que la de evaporación ha disminuido (en 241,7 KJ). Las reglas

prácticas que se deducen son:

- Cuando la presión del vapor aumenta:

La entalpía del vapor saturado aumenta ligeramente

La entalpía del agua saturada aumenta

La entalpía de evaporación disminuye

- Cuando la presión del vapor disminuye:

La entalpía del vapor saturado disminuye ligeramente

La entalpía del agua saturada disminuye

La entalpía de evaporación aumenta.

Por tanto, cuanto menor es la presión del vapor mayor es la entalpía de

evaporación.

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El gráfico de la fig. 5 muestra el cambio de estado de agua a vapor y el efecto

de añadir entalpía a una u otra fase. El eje vertical es el de temperatura y el

horizontal es la entalpía dividida por la temperatura a la cual esta entalpía se

está añadiendo. El uso de este factor artificial significa que el área situada entre

las líneas del gráfico y el eje horizontal representa la entalpía. Ello facilita la

lectura en el diagrama de la información que por otra parte se encuentra en las

Tablas de Vapor.

En el punto A del gráfico, el agua a O'C tiene un contenido de entalpía igual a 0.

Al añadir entalpía la temperatura aumenta a lo largo de la línea AB. El punto B

es el de saturación (ebullición) T1, correspondiente a la presión del sistema.

Desde el punto B al punto C, la entalpía de evaporación se añade a temperatura

constante T1. Cualquier adición de entalpía más allá de este punto C hará

aumentar la temperatura del vapor, por ejemplo hasta T2, correspondiente al

punto D. La parte del gráfico a la derecha de la línea que une C y D representa

vapor sobrecalentado. El mismo ejemplo a una presión superior vendrá

representado por una curva tal como la AEFG.

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2.2.- Condensación del vapor

Tan pronto como el vapor deja la caldera, empieza a ceder parte de su

entalpía a cualquier superficie con menor temperatura. Al hacer esto, una parte

del vapor condensa, convirtiéndose en agua a la misma temperatura. El proceso

es exactamente el inverso del que tiene lugar en la caldera cuando el agua se

convierte en vapor al añadirle calor.

Cuando el vapor condensa, cede la entalpía de evaporación. Veamos que pasa

cuando se utiliza el vapor para trabajar en proceso o en calefacción. La fig. 6

muestra un recipiente calentado por un serpentín del tipo de los que se

encuentran en cualquier equipo que utiliza vapor. El recipiente está lleno del

producto que se debe calentar y el vapor pasa por el serpentín. Este vapor cede

su entalpía de evaporación a la pared metálica del serpentín, el cual la transfiere

al producto.

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A medida que el vapor condensa se va formando agua caliente que cae a la

parte baja del serpentín. Este agua llamada "condensado" debe ser drenada. Si

el vapor condensa a una velocidad superior a la de drenaje, la parte baja del

serpentín se empezará a llenar de agua como muestra la fig. 7.

Este efecto se llama "anegado". Inicialmente, la temperatura del condensado

será la misma que la del vapor. Esto podrá llevarnos a pensar que este anegado

no es pernicioso, pero vamos a ver que su formación reduce sensiblemente la

efectividad del serpentín.

Si bien la temperatura del vapor y la del condensado recién formado es la

misma, la del condensado disminuye si sigue transfiriendo entalpía al serpentín

y por tanto al producto. Este hecho reducirá la diferencia de temperatura entre

el agua condensada y la pared del serpentín y, por lo tanto, disminuirá el flujo

de calor.

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El coeficiente de transferencia de calor entre el agua y el serpentín es menor

que entre el vapor y el serpentín. La combinación de estos dos efectos hace que

el flujo de calor en la parte del serpentín que contiene condensado sea mucho

menor que en la parte llena de vapor.

Aunque la entalpía del agua saturada se pueda utilizar, la máxima transferencia

se obtiene si el agua se elimina del serpentín lo más rápidamente posible,

dejando lugar para el vapor.

2.3.- Superficie de calefacción

La superficie calefactora del serpentín se conoce como "superficie de

calefacción". Con el fin de alcanzar la máxima transferencia calorífica del vapor

al producto, hay que usar toda la superficie de calefacción. Está claro que si una

parte de esta superficie está cubierta, el área a través de la cual se puede

efectuar transferencia de calor desde el vapor al producto se reducirá en la

misma proporción.

Esto es exactamente lo que sucede si el condensado queda retenido en la parte

baja del espacio dedicado al vapor. Parte de la superficie de calefacción estará

cubierta por agua y no será posible obtener la misma transferencia de calor del

vapor al producto que si utilizamos la totalidad de la superficie de calefacción.

El área utilizable para transferir calor es uno de los tres factores principales que

controlan la cantidad de entalpía transferida del vapor al producto. La diferencia

de temperatura entre el vapor y el producto es otro factor y el flujo total de

calor se estima directamente proporcional a esta diferencia de temperatura. El

tercer factor que controla el flujo total de entalpía es el "coeficiente de

transferencia de calor".

Depende de la resistencia que oponen al paso de energía las diferentes películas

que se encuentran entre vapor y producto. Vamos a examinar este caso con

más detalle.

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2.4.- Barreras para la transferencia de calor

La figuras 6 y 7 muestran el vapor y el condensado en contacto con la

superficie de calefacción del serpentín. Podrá parecer que la pared metálica es el

único obstáculo que impide la transferencia directa de calor desde el vapor al

producto. Sin embargo, en la práctica no es así y la figura 8 es una

representación más realista de lo que sucede.

Películas de aire, agua y óxido están próximas a la pared metálica y actúan

como barreras para la transferencia eficiente de calor. En la parte de pared en

contacto con el producto, permanece estática una película del mismo y

posiblemente restos degradados del producto y óxidos del tubo. El flujo de calor

se reduce sensiblemente debido a la resistencia de éstas películas.

La limpieza regular es la solución óptima para eliminar los óxidos o la suciedad,

mientras que la agitación del producto puede reducir de alguna manera el

espesor del líquido estático. En la parte de la pared en contacto con el vapor

también se puede mejorar la transmisión limpiando la tubería de los óxidos o

impurezas arrastradas por el vapor.

También puede ayudar un correcto funcionamiento de la caldera que impide el

arrastre de gotas con productos contaminantes. Sin embargo, las películas de

aire y condensado requieren mayor atención.

Sabemos que cuando el vapor entra en contacto con la superficie fría de

transferencia de calor, cede su entalpía de evaporación y condensa. La

condensación puede producir gotas de agua o puede formar inmediatamente

una película completa. Incluso en el caso de formación de gotas, éstas se juntan

y forman una película y cuando ésta aumenta de espesor el agua empieza a

resbalar por la pared.

El agua tiene, sorprendentemente, una elevada resistencia a la transferencia de

calor. Incluso una película muy fina de agua representa una obstrucción

significativa. Una película de agua de sólo 0, 25mm. de espesor ofrece la misma

resistencia a la transferencia de calor que una pared de hierro de 17 mm. o una

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de cobre de 120 mm. Estos valores dan idea de la importancia que se debe

prestar al suministro de vapor tan seco como sea posible y a garantizar la rápida

eliminación del condensado tan pronto como se forma.

La película de aire tiene todavía un efecto más drástico en contra de la

transmisión de calor. Es por esta razón que los materiales aislantes más

efectivos están constituidos por una masa de células de aire diminutas reunidas

mediante fibras no conductoras.

En general se acepta que una película de aire de sólo 1 mm. de espesor puede

ofrecer la misma resistencia al flujo de calor que una película de agua de 25

mm. una de hierro de 1,7 m o una de cobre de 12,0 m de espesor. Más adelante

dedicaremos toda nuestra atención a la eliminación de aire de los sistemas de

vapor.

3.- Diseño de instalaciones

3.1.- Eficiencia de los sistemas de vapor

Las calderas y los equipos asociados deben ser diseñados para que su

operación sea eficaz por lo que su dimensionamiento debe ser correcto. Una

caldera que tenga que atender picos de demanda por encima del valor máximo

en marcha continua, forzosamente lo hará con menor eficiencia. La presión

tendrá tendencia a bajar y se producirán arrastres. En resumen, la caldera no

podrá suministrar vapor de calidad a la presión adecuada y en el momento

preciso.

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Si una caldera debe trabajar a un porcentaje pequeño de su carga nominal, las

pérdidas por radiación se convierten en significativas y por tanto, también se

produce una disminución de la eficiencia. Por supuesto, no es fácil hallar la

situación óptima en un equipo en el que normalmente se producen variaciones

en la demanda de vapor.

Dos calderas o más dan mayor flexibilidad. Pero la caldera es solamente una

parte de la instalación. Es tanto o más importante disponer de unos quemadores

y equipo asociado que respondan al consumo de vapor manteniendo la relación

correcta combustible/aire. Es un tema muy amplio en el que se debe consultar a

los proveedores de calderas, quemadores y equipo asociado siempre que sea

necesario.

Las pérdidas mayores en cualquier caldera vienen provocadas por los gases

calientes que se descargan a la chimenea. Si la combustión es buena, el exceso

de aire será pequeño y los gases de escape contendrán un porcentaje de CO2

elevado mientras que el de O2 será bajo. Al mismo tiempo, si la caldera está

trabajando en su nivel de carga eficaz y las superficies de calefacción están

limpias, se transmitirá un alto porcentaje de calor y la temperatura de los gases

de escape será baja.

Si la combustión es pobre, con mucho exceso de aire, la mayor cantidad de

gases de escape se llevará una cantidad importante de calor a la chimenea.

Estos gases contendrán un porcentaje de CO2 más bajo mientras el de O2 será

mayor. Por otra parte, si se está produciendo por encima de los valores

nominales o las superficies de calefacción están sucias, no se podrá transmitir

todo el calor necesario y la temperatura de los gases de escape aumentará.

La manera habitual de medir la eficiencia de una caldera consiste en medir los

porcentajes de CO2 y O2 en los gases de escape junto con su temperatura y

recurrir a tablas adecuadas. Las mediciones deben efectuarse correcta y

frecuentemente a distintas cargas de la caldera. Cuando se trata de unidades

grandes se justifica la medida continua de los parámetros indicados.

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La finalidad de la caldera es suministrar vapor de buena calidad a la presión

correcta. De poco serviría obtener una combustión eficiente si el vapor

suministrado contuviese cantidades sensibles de agua o aditivos. Las calderas

habitualmente se diseñan para trabajar a presiones relativamente elevadas.

Esto significa que las burbujas de vapor que abandonan la superficie libre del

agua son pequeñas con lo que los arrastres son difíciles. Si la presión desciende

por cualquier causa, el tamaño de las burbujas aumenta creando turbulencia

suficiente para producir arrastres. Esta es la principal razón de trabajar con la

caldera a la presión nominal. El corazón de cualquier sistema de vapor es el

tanque de alimentación de caldera. Proporciona la reserva de condensado y

agua nueva de la que aspiran las bombas de alimentación.

Este tanque de alimentación debe ser dimensionado correctamente para permitir

fluctuaciones y posibles paradas del suministro; es normal disponer de agua

suficiente para suministrar vapor durante una hora a plena carga.

Se debe tener también en cuenta que se pueda almacenar el condensado que

llega masivamente en los procesos de arranque. Algunas veces la temperatura

del agua contenida en el tanque está limitada por la capacidad de las bombas

para impulsarla. A temperaturas elevadas puede producirse cavitación, que se

evita aumentando la altura de la columna de aspiración de la bomba.

Cuando no se puede elevar el tanque de alimentación cabe pensar en la

instalación de un tanque de servicio en un punto alto al que se comunica el calor

necesario para aumentar la temperatura del agua. Un tanque con agua a

temperatura elevada representa más pérdidas que hay que tratar de evitar.

Un sistema sencillo para evitar fugas por la superficie libre del líquido consiste

en utilizar bolas de plástico que flotan en toda esta superficie. Estas bolas tienen

un efecto beneficioso complementario al reducir la absorción de oxígeno y

dióxido de carbono por el agua.

Un correcto aislamiento del tanque añade un ahorro adicional importante y

además logra que la temperatura de la sala de calderas permanezca en niveles

21

aceptables. Más adelante se comentará la mejor manera de recuperar el

condensado para devolverlo al tanque de alimentación de caldera.

3.2.- Medición del caudal de vapor

Uno de los mayores problemas que surgen cuando se intentan controlar

los consumos energéticos, es que no se dispone de mediciones adecuadas. Si se

quieren efectuar ahorros, hay que empezar por medir. Si bien el consumo de

combustible es fácil de controlar no se puede decir lo mismo en relación con el

vapor, si se usan métodos clásicos. Aun con métodos adecuados, puesto que el

volumen depende de la presión, las mediciones se deben efectuar a una presión

apropiada y constante. Por esta razón es conveniente colocar el medidor

después de una válvula reductora de presión de calidad que mantenga esta

constante.

Las mediciones tomadas deben ser corregidas en función de la presión. Esta

corrección se puede realizar automática y constantemente utilizando los medios

idóneos. La medición del vapor es muy útil, no sólo en la sala de calderas sino

en otros puntos de la instalación, puesto que puede informar dónde se consume

realmente.

Los medidores convencionales del tipo placa orificio deben ser verificados de vez

en cuando para corregir los errores provocados por posibles erosiones en el

orificio de medida. La medición del caudal de vapor es la única manera de

verificar la idoneidad de las decisiones de ahorro de energía que se tomen y

puede dar, además,-información válida y útil del rendimiento de la planta,

transferencias de calor correctas y funcionamiento de las trampas.

3.3.- Eliminación de fugas de vapor

La eliminación de las fugas visibles es fácil y necesaria. También deben

eliminarse las fugas invisibles de las trampas que pierden vapor, aunque se

trata de una tarea algo más complicada.

22

3.3.1.- Detección de fugas en las trampas

La función básica de una trampa es descargar condensado impidiendo la

salida de vapor vivo. Si la descarga se efectúa al aire libre, en un lugar accesible

se puede verificar muy fácilmente si la trampa funciona correctamente.

Sin embargo, incluso en estas condiciones, una trampa de descarga

intermitente, como la termodinámica, presentará un aspecto totalmente

diferente al de una trampa de descarga continua como la de flotador. El

desprendimiento de nubes de vapor flash confundirá al observador inexperto. El

problema se torna mas complejo cuando la trampa está conectada a una línea

de retorno de condensado.

La primera indicación que se puede tener de que hay trampas que presentan

fugas es el escape de cantidades muy importantes de vapor que salen por los

venteos de los tanques de condensado o del de alimentación de caldera. De esta

manera, se detecta el problema pero no cuáles son las trampas que fallan. Un

método utilizado desde hace muchos años para detectar fugas en las trampas

consiste en instalar un visor a la salida de las mismas.

Con un visor de este tipo se puede verificar si la trampa descarga condensado o

no e incluso discernir si deja pasar vapor vivo. Sin embargo, no se puede tener

la certeza total de esta última observación. No obstante ello, el mismo actúa

como válvula de retención, en efecto, una apertura y cierre regulares de la bola

indican un funcionamiento satisfactorio de la trampa.

El cristal es menos susceptible de ensuciarse mediante depósitos, que muchas

veces convierten en inservibles a los visores tradicionales. Después de una

trampa de descarga intermitente se debe instalar el visor a 1 mt como mínimo

de la trampa, para minimizar las erosiones que pueden producirse en el cristal.

Un segundo método de detección de fugas, que también ha sido muy utilizado,

va ligado con la medida de temperaturas cerca o en la propia trampa. Lápices o

pinturas sensibles a la temperatura o termopares han ido teniendo sus

defensores a lo largo del tiempo. Sin embargo, se presentan problemas

23

importantes de definición debido a la proximidad entre las temperaturas de

condensado y vapor vivo a la salida de una trampa defectuosa.

Las trampas del tipo termostático serían una excepción puesto que descargan

condensado a una temperatura inferior a la del vapor. Incluso en este caso,

puesto que las mediciones se toman en la superficie exterior de la trampa,

donde las temperaturas tienden a ser inferiores, se pueden producir errores

importantes de apreciación.

Un método mucho más preciso va ligado al sonido (ultrasonido) emitido por el

vapor al pasar a través de la válvula de una trampa. Es el método ideal para

trampas de funcionamiento discontinuo, puesto que se pasa de una situación de

ruido a otra muy distinta. Para los otros tipos de trampa, se requiere un

operador con experiencia en la interpretación del detector de ultrasonidos, para

no confundir el vapor vivo con el revaporizado o el ruido de una trampa con las

adyacentes.

A pesar de estos inconvenientes es un método útil y válido. Un desarrollo

reciente utiliza para la detección la conductividad del condensado. Se debe

instalar una cámara con un deflector inmediatamente antes de la trampa; tal

como se muestra en la figura 88.

24

Cuando la trampa trabaja normalmente, el condensado llega a la misma

después de llenar la cámara de detección, pasando por la parte inferior del

deflector. El pequeño agujero practicado en el mismo sirve para equilibrar

presiones a ambos lados.

Un sensor, instalado antes del deflector, detecta la presencia de condensado. La

señal suministrada por este sensor se lleva mediante un conector hasta un

indicador donde, en este caso, se encenderá una luz verde, señal de buen

funcionamiento. Si la trampa deja pasar vapor vivo, no se puede mantener el

equilibrio de presiones con sólo el vapor que pasa a través del agujero del

deflector con lo que el sensor queda en una zona donde no hay condensado tal

como se muestra en la figura 89.

El contacto abierto se traduce en el encendido de una luz roja en el indicador. La

mayor ventaja de este sistema es que no depende de ningún factor subjetivo.

Se pueden mandar las señales de diferentes sensores a un punto remoto de

verificación, lo cual puede ser útil cuando se trate de trampas de difícil acceso.

Hasta ahora se ha considerado como falla, en la trampa, la salida de vapor vivo.

Sin embargo, otro problema, en algunos casos más grave, es la permanencia de

una trampa en posición cerrada con el consiguiente anegamiento del espacio

destinado a vapor. En este caso, la detección se puede efectuar por descenso

importante de temperatura en la trampa y por descenso también de

productividad en el proceso. 3.3.2.- Derivaciones en trampas de vapor

La colocación de derivaciones alrededor de las trampas provoca,

habitualmente, fugas importantes de vapor. Si bien una derivación puede ser

muy útil, nunca se le debe considerar un buen método para descargar aire o

condensado. Algunas veces, se instalan derivaciones a las trampas para mejorar

las condiciones de puesta en marcha pero cabe el riesgo de que, voluntaria o

involuntariamente, queden abiertas en marcha normal.

Una válvula utilizada para aperturas parciales se erosiona fácilmente y deja

pasar vapor aun manteniéndola totalmente cerrada. Lo que se debe hacer es

25

dimensionar correctamente las trampas para evitar la necesidad de instalar

derivaciones. Las pérdidas a través de las mismas agravan más los problemas

de los picos de carga que siempre se producen en los procesos.

Alguna vez se instalan derivaciones en las trampas que tienen el riesgo de

bloquearse por aire o por vapor. Otras veces se hace en las trampas que no

pueden descargar todo el condensado en los picos de carga. En cualquier caso

se puede encontrar una solución mejor instalando la trampa más adecuada.

Suponiendo que en algún caso no hubiese más remedio que instalar una

derivación debe tenerse en cuenta que el diámetro de la misma no debe ser el

de la tubería a la que se conecta, tal como se hace habitualmente, sino el idóneo

para descargar el caudal necesario. Este diámetro es siempre inferior al de la

tubería, puesto que la trampa también descarga. Limitando el diámetro de las

derivaciones al mínimo exigible, se pueden limitar también fugas cuando

aquellas quedan abiertas.

26

3.4- Uso del revaporizado

Cuando un condensado caliente y a presión es descargado a una presión

más baja, su temperatura alcanza muy rápidamente la del punto de ebullición.

El excedente de calor se utiliza como entalpía de evaporación de parte del

condensado.

La cantidad de revaporizado que se forma por cada kilogramo de condensado se

puede calcular como se ha hecho en un ejemplo anterior o se puede leer

directamente en una tabla como la de la figura 73. Por ejemplo, si un kilogramo

de condensado a 14 bar relativos se descarga a la atmósfera (0 bar relativos) se

forman 0,19 Kg. de revaporizado.

Si el condensado hubiese estado a 7 bar relativos, sólo se producirían 0,13 Kg.

que quedarían reducidos a 0,05 Kg. si en lugar de descargar a la atmósfera se

hiciese a un recipiente a 3 bar relativos. Estos ejemplos muestran claramente

que la cantidad de revaporizado que se forma depende de la diferencia entre las

presiones a la entrada y a la salida de la trampa. Cuanto mayor la primera y

menor la segunda, más cantidad de revaporizado se forma. Nótese que la figura

73 se basa en la suposición de que la trampa descarga el condensado en cuanto

se forma.

La cantidad de revaporizado será mucho menor cuando la trampa sea de un tipo

de las que retienen el condensado hasta que se ha enfriado por debajo de la

temperatura de saturación.

27

Antes de entrar en el cómo recuperar el revaporizado hay dos puntos prácticos

que deben ser tenidos en cuenta: Primeramente, que un kilogramo de vapor

tiene un volumen de 1,673 m3 a la presión atmosférica.

Esto significa que si una trampa descarga 100 kg/h de condensado de 7 bar

relativos a la presión atmosférica la cantidad de re-vaporizado que se producirá

será de 13,5 kg/h, con un volumen de 22,6 m3. Esto representa una cantidad

de vapor importante y puede conducir a suponer que pasa vapor vivo a través

de la trampa.

En segundo lugar, si aumenta la presión del revaporizado, aumenta la presión a

la descarga de la trampa. Este aumento nunca debe ser tal que pueda

comprometer la descarga correcta de condensado. El revaporizado se forma en

el orificio de descarga de la trampa y en el espacio inmediatamente posterior

que es donde se produce el descenso de presión.

A partir de este punto, el sistema de retorno de condensado debe ser capaz de

admitir tanto el condensado como el revaporizado. En muchas ocasiones se

presentan problemas de presurizaciones de las tuberías de retorno porque al

dimensionarlas no se ha tenido en cuenta la presencia de revaporizado.

28

Si se desea recuperar y aprovechar el revaporizado, lo primero que se debe

hacer es separarlo del condensado. Esto se consigue en el tanque de

revaporización. La figura 74 muestra una disposición adecuada. El diámetro del

tanque debe provocar un descenso importante de la velocidad que permita al

condensado caer a la parte baja para ser drenado.

La altura por encima del punto de entrada ha de ser suficiente para que el vapor

que se extrae sea seco sin los arrastres que recuperación del revaporizado, se

deben cumplir una serie de requisitos:

1. El condensado debe ser suministrado a una presión razonable. Las

trampas que lo drenan deben admitir la contrapresión que se genera en el

sistema.

2. El proceso consumidor del revaporizado debe trabajar correctamente a

esta baja presión. La demanda es conveniente que sea superior a la cantidad de

revaporizado que se forma y ambas magnitudes deberían evolucionar más o

menos paralelamente en todo momento.

En efecto, si se desea utilizar el revaporizado para calefacción de locales,

por ejemplo, el sistema no será eficaz en verano; en cambio si se reaprovecha

para una calefacción del proceso de planta habrá un paralelismo entre los

momentos en que se forma revaporizado y aquellos en los que se utiliza.

3. El revaporizado se debe utilizar tan próximo a la fuente como sea

posible. El transporte de vapor a baja presión requiere tuberías de gran

diámetro y representa pérdidas por radiación importantes que pueden

desaconsejar su reutilización por razones económicas.

En la figura 75 se representa un sistema típico de recuperación de revaporizado.

Este se utiliza en una sección de precalentamiento de una batería de calefacción.

Puesto que el aire que llega a esta sección está frío, el revaporizado condensará

rápidamente.

29

Sin embargo, se generará una presión en el tanque de revaporizado que nunca

será la atmosférica a no ser que la batería haya sido dimensionada con mucha

precisión.

El ejemplo de la figura 75 cumple con el requisito de paralelismo entre la

producción y la demanda de revaporizado. Este sólo se produce cuando hay

condensado el cual a su vez sólo se produce cuando pasa aire a través de la

batería. Esta disposición garantiza que las trampas de alta presión no estén

sujetas a ninguna contrapresión en el arranque.

Sin embargo, la batería de precalentamiento no se utiliza completamente y se

pueden producir problemas de drenaje en el tanque de revaporizado debido a un

descenso de la presión diferencial en la trampa. Por esta razón es recomendable

instalar una válvula reductora de presión como la que se ha dibujado a trazos en

la figura 75.

Esta válvula mantiene el suministro de vapor a la unidad de precalentamiento y

controla la presión del tanque de revaporización incluso cuando no se produce

suficiente revaporizado con lo que la presión diferencial en la trampa se

mantiene constante. El único problema que puede generar esta válvula se

relaciona con las trampas de la zona de alta presión que es conveniente entren

en servicio con una contrapresión muy baja.

30

Se puede lograr cerrando esta línea auxiliar hasta que las baterías principales

hayan alcanzado la presión de régimen. Se pueden hacer arreglos semejantes

cuando se calientan áreas importantes con unidades de calefacción distintas.

Es posible separar un 10% o un 15% de estas unidades y alimentarlas con

revaporizado generado por el condensado recogido en las otras unidades de

calefacción. La producción y la demanda se producen en paralelo y los picos de

demanda surgen al mismo tiempo en todas las unidades. Hay ocasiones en las

que se puede utilizar el revaporizado sin necesidad de instalar ningún tanque,

como sucede con la disposición de la figura 76.

En un tanque de agua caliente se ha instalado un segundo serpentín cerca del

fondo, por donde entra el agua fría. El condensado procedente del primer

serpentín pasa inmediatamente por el segundo con lo que el revaporizado que

se forma vuelve a condensar, cediendo su calor latente al agua. Se evita así

perderlo por el tubo de venteo del tanque receptor de condensado. Una

aplicación útil de esta idea es la unidad de calefacción de la figura 77.

32

4.- Equipamiento Auxiliar y de Seguridad. 4.1.- Reducción de presión

Todos los equipos que trabajan con vapor tienen una presión de

funcionamiento máxima por razones de seguridad. Si esta presión es inferior a

la de producción del sistema, hay que instalar una válvula reductora además de

las de seguridad necesaria. Sin embargo, no es este el único caso en que se

debe utilizar una válvula reductora de presión.

La mayor parte de las calderas están diseñadas para producir vapor a presión

alta y no es conveniente trabajar a presiones menores por la disminución de

eficiencia y por los arrastres de agua que pueden producirse. Por esta razón, es

preferible generar a presión elevada e instalar válvulas reductoras de presión

antes de los equipos que requieren presiones más bajas.

Esta disposición tiene la ventaja de que se pueden utilizar tuberías de menor

diámetro para el transporte puesto que el volumen específico del vapor

disminuye cuando la presión aumenta. Puesto que la temperatura del vapor

saturado depende de su presión, el control de esta última magnitud es un

método sencillo y eficaz de controlar aquella.

El uso de presiones bajas en los equipos es conveniente porque el calor latente,

que es el que se aprovecha generalmente, es mayor cuanto menor es la presión

y también porque se produce menor cantidad de revaporizado, al ser menor la

temperatura del condensado, que muchas veces, se pierde. Se pueden dividir

las válvulas reductoras que se encuentran habitualmente en el mercado en dos

grandes grupos: 4.1.2.- Válvulas de acción directa

En la figura 70 se puede ver una de estas válvulas. Se trata de la de

diseño más simple. La presión reducida a la salida de la válvula actúa en la

parte inferior del diafragma "A" oponiéndose a la presión aplicada por el resorte

de control "B", esta diferencia de presión determina la mayor o menor apertura

de la válvula principal "C" y, por tanto, el flujo a través de la válvula reductora.

33

Para que la válvula pase de la posición abierta a la cerrada, debe haber un

aumento de presión en la parte inferior del diafragma. Esto produce una

variación inevitable en la presión de salida. Esta variación será mayor cuando la

válvula esté cerrada, o casi cerrada y disminuirá a medida que aumente el

caudal.

La presión de salida actuando en la cara inferior del diafragma tiende a cerrar la

válvula; este mismo efecto se produce por la acción de la presión de entrada en

la parte inferior del obturador.

Cuando se calibra la válvula a la presión deseada el resorte de control debe ser

capaz de equilibrar tanto el efecto de la presión de entrada como el de la salida.

Cualquier variación en la presión de entrada alterará la fuerza que produce en el

obturador y esto provocará una variación en la presión de salida.

Este tipo de válvula tiene dos inconvenientes: permite pequeñas fluctuaciones

de la presión de salida y tiene una capacidad pequeña en relación con su

tamaño. Sin embargo, es perfectamente adecuada para un conjunto de

aplicaciones sencillas donde la precisión no es esencial y en las que el flujo de

vapor es pequeño y suficientemente constante.

34

4.1.3.- Válvulas con piloto

Cuando se requiere un control de presión preciso o mayor capacidad se

debe usar una válvula reductora con piloto. Una válvula de este tipo se muestra

en el esquema de la figura 71. La presión reducida actúa en la parte inferior del

diafragma piloto "C" bien a través del tubo de control "F", cuando se instala,

bien directamente a través de "I" compensando la presión que ejerce el muelle

de ajuste "B" por la parte superior. Cuando la presión reducida disminuye, actúa

la presión del muelle, abriendo la válvula piloto "E" y admitiendo vapor a través

de "D" hasta la parte inferior del diafragma "K".

La presión de este vapor tiende a abrir la válvula "H", contra la acción del muelle

antagonista "G", permitiendo que pase mayor cantidad de vapor vivo y se

vuelva a alcanzar la presión adecuada a la salida. Si la presión de salida

aumenta excesivamente actuará en el sentido de cerrar la válvula piloto. El

fluido retenido en la parte inferior del diafragma principal, "K" irá hacia la salida

de la válvula a través de la tubería "L" y el orificio "J" con lo que la válvula

principal, empujada por el muelle "G", tenderá a cerrar.

La válvula piloto quedará en una posición que permita compensar el flujo a

través de J y mantener la presión necesaria bajo el diafragma para que la

válvula principal permanezca en la posición requerida en función de la presión

de que se dispone a la entrada y la que se desea a la salida.

35

Cualquier variación de presión o de carga será detectada inmediatamente por el

diafragma piloto que actuará para ajustar la posición de la válvula principal. La

presión reducida 'se fija mediante el volante "A" que varía la compresión del

muelle "B". Las válvulas de este tipo ofrecen muchas ventajas en relación con

las de acción directa. Sólo es necesario que fluya una cantidad pequeña de

vapor a través de la válvula piloto para presurizar la cámara inferior del

diafragma principal y abrir totalmente la válvula principal. Por tanto, sólo son

necesarios pequeños cambios de la presión de salida para provocar cambios

importantes de caudal.

Además, la pérdida de carga que provocan estas válvulas no es importante. Un

aumento de presión a la entrada, se traduce en una mayor fuerza de cierre

sobre la válvula principal, aunque esto se compensa con la acción de la presión

de entrada en la cámara del diafragma.

Lo contrario sucede en el supuesto de un descenso de presión. Se trata, por

tanto, de una válvula que controla perfectamente la presión de salida aunque se

produzcan variaciones en la de entrada. En algunas válvulas se sustituye el

diafragma principal por un pistón.

Puede representar una ventaja en válvulas muy grandes que requerirían

diafragmas de gran diámetro. En las pequeñas, por el contrario, se presentan

problemas de atascamiento del pistón en su camisa.

4.2.- Selección e instalación

Lo primero y esencial es seleccionar el mejor tipo de válvula para cada

aplicación. Cuando se trate de cargas pequeñas en las que no sea vital un

control fino, pueden ser suficientes las válvulas reductoras de acción directa. En

los otros casos, es mejor seleccionar una válvula con piloto, particularmente si

se producen períodos sin demanda durante los cuales no deba aumentar la

presión a la salida.

Igual que sucede con todas las válvulas de control, se debe evitar el sobre

dimensionamiento de las válvulas reductoras. Una válvula que trabaje

36

habitualmente demasiado cerca de su asiento, puede sufrir erosiones por el

paso constante de vapor a alta velocidad. Además, en esta posición, cualquier

pequeño movimiento de esta válvula producirá un cambio de caudal

relativamente importante.

Con un modelo más pequeño, correctamente dimensionado, se obtendría un

mejor ajuste y el riesgo de avería sería menor. Cuando es necesario provocar

descenso de presión muy importantes es preferible trabajar con dos o más

válvulas en serie.

Cuando las variaciones de carga son muy importantes es preferible trabajar con

válvulas en paralelo. Si bien el dimensionamiento es importante para el buen

funcionamiento de una válvula reductora, también lo es su instalación correcta.

La figura 72 muestra una disposición ideal para la válvula reductora con piloto.

Puesto que la mayor parte de los problemas de una válvula reductora son

causados por la presencia de humedad o suciedad, se han de instalar antes de

la válvula un separador y un filtro de malla fina.

El filtro debe ser colocado lateralmente para evitar que el cuerpo se llene de

agua y garantizar que toda la superficie de filtración sea efectiva. Las tuberías

antes y después de la válvula serán del diámetro adecuado para evitar pérdidas

de cargas complementarias y excesivas.

Las válvulas de cierre deben ser de apertura total o bien del mismo diámetro de

las tuberías y no del de la válvula reductora. Si la tubería o la instalación de

salida no pueden resistir la presión de entrada, se debe instalar una válvula de

seguridad a la salida de la válvula reductora, regulada a la máxima presión que

pueda soportar esta parte de la instalación y además con una capacidad de

descarga de vapor igual a la que puede pasar a través de la válvula, totalmente

abierta, a esta presión máxima.

37

4.3.- Trampas de vapor

Una válvula automática de este tipo se conoce con el nombre "Trampa

para vapor" y su función es descargar condensado sin permitir que escape el

vapor vivo. Todas las trampas se diseñan para esta función, pero no todas lo

hacen de la misma manera. Hay quién dice que la mayoría de las trampas para vapor son válidas para

cualquier aplicación (en tanto que las condiciones de operación estén dentro del

campo de presiones y capacidades de descarga de la trampa). Sin embargo, no

debemos contentarnos con que la trampa trabaje moderadamente bien, sino

que debemos alcanzar la máxima eficiencia en todos los equipos que usan

vapor.

Esto significa que se debe seleccionar una trampa para cada aplicación concreta.

La lista siguiente contiene un número importante de preguntas que deben ser

consideradas al elegir una trampa.

1. ¿Se debe descargar el condensado tan pronto como se forma?

2. ¿La línea del retorno de condensado está a nivel superior que el equipo

que se purga?

3. ¿Hay riesgos de golpes de ariete en la línea?

4. ¿Hay vibraciones o movimientos excesivos en el equipo?

5. ¿Contiene el condensado sustancias corrosivas?

38

6. ¿Está la trampa instalada a la intemperie?

7. ¿Se utiliza vapor sobrecalentado?

8. ¿Hay cantidades importantes de aire?

9. ¿Hay posibilidades de bloqueo por vapor?

10. ¿Comprende la instalación diversas unidades calentadas con vapor? 4.3.1.- Grupo Mecánico

Las trampas de este tipo operan mecánicamente por la diferencia de

densidad entre el vapor y el condensado. El movimiento de un flotador o de un

balde actúa sobre la válvula de salida. i.- Tipo de Flotador Libre

El ejemplo más simple de una trampa de flotador libre es el de la figura

25. Cuando el condensado entra a la trampa a través de "A" el nivel de agua

aumenta y el flotador "B" es levantado de su punto de reposo, "C". Esto permite

al condensado pasar libremente a través del orificio de la válvula "D". Si el flujo

de condensado disminuye, también lo hace el nivel de agua en la trampa y el

flotador empieza a tapar la salida "D".

Cuando se ha descargado todo el condensado, el flotador cierra completamente

el orificio, evitando cualquier pérdida de vapor. La acción del flotador permite

una descarga continua en función de la cantidad de condensado que llega a la

trampa.

Ventajas del Tipo de Flotador Libre

La trampa para vapor de flotador libre necesita poco mantenimiento

puesto que son pocas las partes que pueden dañarse.

Desventajas del Tipo de Flotador Libre

La figura 25 muestra que la salida "D" está más abajo que la entrada "A".

Esto proporciona un sellado con agua que impide la salida de vapor. Este sello

tiene un efecto negativo puesto que impide la salida de aire del sistema a través

de la válvula principal. Por esta razón, se debe instalar una válvula manual para

39

la purga de aire, "E". Otra desventaja es que puede ser difícil obtener un buen

asiento con el flotador, de tamaño notable, en el pequeño orificio de salida.

ii.- Tipo de Flotador y Palanca

La figura 26 muestra una trampa para vapor de flotador y palanca. El

condensado entra en el cuerpo de la trampa a través de la entrada "A" y el

flotador "B" sube a medida que aumenta el nivel del agua. La palanca "C" une el

flotador a la válvula de salida "D", la cual abre gradualmente a medida que el

flotador sube.

40

La posición de la válvula varía de acuerdo con el nivel del agua en el cuerpo de

la trampa, dando una descarga continua de condensado para cualquier caudal

que no sea superior a la capacidad máxima de la trampa.

Si la carga de condensado disminuye y el vapor llega a la trampa, el flotador

bajará hasta su posición inferior. La válvula se apoya firmemente en su asiento

impidiendo la salida de vapor. El mayor inconveniente de estas trampas tal

como lo hemos estudiado hasta ahora, es que el aire no puede salir a través de

la válvula principal en el arranque.

A menos que se instale algún medio para eliminar este aire, el condensado no

podrá llegar a la trampa y esta se bloqueará. A veces se instala una válvula

manual "E" en la parte superior de la trampa, pero esta solución tiene la

desventaja de que requiere operación manual cada vez que deja de llegar vapor

a la trampa.

Una mejor solución es la que se muestra en la figura 27. El mecanismo del

flotador es el mismo que en el ejemplo anterior, pero la válvula manual ha sido

reemplazada por un elemento automático, "E", de eliminación de aire. De hecho

se trata de un elemento termostático del tipo de los ya comentados

anteriormente.

La válvula "F" está totalmente abierta cuando la trampa está fría, con lo que el

aire descarga perfectamente en el arranque. Tan pronto como el vapor riega a la

trampa el elemento "E" se expande y empuja la válvula "F" contra su asiento

"G" con lo cual el va por no puede escapar.

Si durante la operación entra aireen la trampa, quedará acumulado en la parte

superior. Su efecto de enfriamiento provocará que el elemento termostático se

contraiga, permitiendo la descarga de aire. Aunque la llegada de condensado

sea muy importante, el agua nunca puede llegar a des cargar a través del

elemento termostático.

Si esto ocurre, significa que la trampa está mal dimensionada para el caudal de

condensado a eliminar. Algunas trampas del tipo de flotador incorporan una

41

válvula de salida directa de va por en lugar del elemento termostático

eliminador de aire. Se trata simplemente de una válvula de aguja que actúa

como by pass de la válvula principal y permite la salida de vapor que podría

bloquear la trampa impidiendo la llegada de condensado. El problema de

bloqueo por vapor se estudiará más adelante con más detalle.

Ventajas del Tipo de Flotador y Palanca.

Este tipo proporciona una descarga continua de condensado a la

temperatura del vapor. Ello hace que sea el más indicado para aplicaciones en

las que la transferencia de calor es importante en relación con el área de

calentamiento disponible.

Puede descargar cantidades importantes o pequeñas de condensado con la

misma efectividad y no se ve afectado por súbitas e importantes fluctuaciones

de la presión. Cuando lleva elemento termostático incorporado, des carga aire

libremente. Las trampas de flotador que incorporan el sistema de antibloqueo

mediante válvulas de aguja son el único modelo utilizable cuando este fenómeno

sea susceptible de aparecer.

Desventajas del Tipo de Flotador y Palanca

El flotador se puede dañar por golpes de ariete. Este tipo de trampas

puede ser dañado por heladas y su cuerpo debe ser aislado si está a la

intemperie en lugares con temperaturas por debajo de cero. Una desventaja

común a todos los tipos de trampas mecánicas es que el tamaño del orificio de

descarga es función de la fuerza del flotador y de la presión del vapor, que se

opone.

La fuerza proporcionada por el flotador es constante, con lo cual si la presión del

vapor aumenta, el tamaño permitido para el orificio de descarga disminuye (la

fuerza hacia arriba del flotador es contrarrestada por la fuerza hacia abajo que

es igual al producto de la presión del vapor por la superficie del orificio de

salida).

En la práctica, las trampas mecánicas tienen diferentes tamaños de asiento de

válvulas para cada gama de presiones. Por ejemplo, un modelo típico de trampa

42

de flotador y palanca tiene diferentes asientos de válvula para presiones hasta

4.5 bar, hasta 10 bar, hasta 14 bar y así sucesivamente.

iii.- Tipo de Balde Abierto (o Cubeta Abierta)

Un balde abierto por su parte superior puede sustituir a la boya para

actuar sobre la válvula. Este balde flotará en el condensado cuando esté vacío,

pero caerá por su propio peso cuando se llene de condensado. Una trampa de

este tipo es la de la figura 28. Unida al fondo del balde "A" va una varilla "B" a la

que se sujeta la válvula "C".

Varilla y válvula están en el interior de un tubo "D" abierto por su parte inferior.

En la parte superior de este tubo va el asiento de la válvula "E". Cuando el

condensado entra por "F" en primer lugar llena el cuerpo de la trampa por el

exterior del balde. Este flota y la válvula se apoya en su asiento. Si sigue

entrando condensado en la trampa, empieza a llenar el balde.

Cuando está suficientemente lleno, el peso interior provoca que el balde baje

hasta el fondo de la trampa abriendo la válvula. La presión de vapor empuja el

agua a través del tubo central hasta que el balde pueda volver a flotar. Se repite

el ciclo. De la descripción del funcionamiento se deduce que las trampas de este

tipo tienen descarga intermitente.

43

Ventajas del Tipo de Balde Abierto

Las trampas de balde abierto en general son robustas y se pueden utilizar

para altas presiones y vapor sobrecalentado. Soportan los golpes de ariete y los

condensados corrosivos y tienen un mecanismo tan simple que es difícil que se

dañe.

Desventajas del Tipo de Balde Abierto

Puesto que el peso del balde determina el área de la válvula para una

presión dada, implica que sólo se puede descargar condensado en una gama de

presión determinada.

Esta limitación mecánica provoca que este tipo de trampa tienda a ser grande y

pesada en relación con su capacidad de descarga. Esta razón hace que sea poco

usada.

No incorpora ningún mecanismo de desaireación por lo que únicamente se

puede realizar mediante una válvula manual o un elemento termostático. Se

puede practicar un pequeño agujero en la parte alta del tubo de descarga para

que el aire pueda salir libremente, pero si la cantidad de aire a descargar es

importante se recomienda un sistema complementario.

Este tipo de trampa se puede dañar por heladas y el cuerpo deteriorarse si

queda lleno y a la intemperie.

iv.- Tipo de Balde Invertido (o Cubeta Invertida)

Una trampa utilizada más comúnmente que la de balde abierto es la de

balde invertido mostrada en la figura 29. En este tipo, la fuerza de operación la

proporciona el vapor que entra en el balde haciéndolo flotar en el condensado

que llena la trampa. Cuando falta vapor en la planta, el balde "A" está en la

parte inferior de la trampa y la válvula "B" está totalmente abierta.

El aire descarga a través de un pequeño orificio "C" en la parte superior del

balde. El condensado entra en la trampa por "E" y el nivel de agua aumenta

tanto en el interior como en el exterior del balde. Este permanece en la parte

inferior con lo que el agua puede pasar a través de la válvula abierta "B".

44

Cuando el vapor llega a la trampa, entra en el balde y lo hace flotar, cerrando la

válvula "B" mediante un sistema de palanca.

El vapor contenido en el balde escapa lentamente por el orificio “C” y al mismo

tiempo va condensando. Si sigue llegando vapor, la trampa permanece cerrada,

pero si llega más condensado llega un momento en que el balde ya no puede

flotar, vuelve a su posición inferior, la válvula abre y el condensado sale.

También este tipo realiza una acción de descarga intermitente.

Ventajas del Tipo de Balde Invertido

La trampa de balde invertido se puede fabricar para que resista altas

presiones y es utilizable con vapor sobrecalentado si se coloca una retención en

la entrada. Resiste razonablemente condiciones de golpes de ariete y por su

constitución mecánica es difícil que se dañe.

Desventajas del Tipo de Balde Invertido

El pequeño tamaño del agujero practicado en la parte superior del balde

implica que se elimine el aire muy lentamente. Tampoco se puede hacer un

45

orificio excesivamente grande porque se perdería demasiado vapor durante la

operación normal. Siempre debe quedar agua suficiente en la trampa para que

actúe de sello alrededor de la parte inferior del balde.

Si la trampa pierde este sello de agua, el vapor saldrá directamente al exterior a

través de la válvula. Esto puede suceder en aplicaciones en las que se produzca

una caída importante de presión del vapor con lo que el condensado contenido

en el cuerpo de la trampa se revaporiza.

El agua que queda en la trampa es empujada hacia afuera a través del orificio

de entrada hasta que el balde baje abriendo la válvula. En estas circunstancias

irá saliendo vapor hasta que llegue a la trampa una cantidad de condensado

superior a la de agua y vapor que salen a través de la válvula abierta.

Cuando esto ocurra se volverá a llenar el fondo de la trampa restableciendo el

sello. Si se debe utilizar una trampa de balde invertido para una aplicación en la

que son de prever fluctuaciones importantes de presión, es necesario instalar

una válvula de retención a la entrada de la trampa.

Esta válvula evitará la pérdida de sello. Un modelo sencillo es el de la figura 30.

Agua y vapor pueden circular libremente en la dirección indicada por la flecha,

pero el flujo inverso es imposible puesto que provocará el cierre de la válvula

sobre su asiento. El exceso de temperatura del vapor sobrecalentado puede

causar más fácilmente la pérdida de sello en una trampa de balde invertido.

También en este caso la válvula de retención es esencial. Algunos fabricantes

colocan la retención en la propia trampa. La trampa de balde invertido puede ser

dañada por las heladas si se instala a la intemperie. Como en los otros tipos de

trampas mecánicas, un pequeño aislamiento puede ser suficiente para superar

este problema si las condiciones no son demasiado severas.

46

4.3.2.- Grupo Termostático

Este tipo identifica el vapor y el condensado mediante la diferencia de

temperatura la cual opera sobre un elemento termostático. El condensado debe

enfriarse por debajo de la temperatura del vapor antes de ser eliminado.

i.- Tipo de presión balanceada

En la figura 12 se muestra una trampa para vapor termostática de presión

balanceada. El elemento termostático "A" está fabricado a partir de un tubo de

metal corrugado que puede expandirse y contraerse. Una válvula, "B", en la

parte baja de este elemento se ajusta contra el asiento "C", si aquel se expande.

La parte superior de este elemento está fija, con lo cual todas las expansiones o

contracciones significan movimientos en la parte libre "B''. El elemento va lleno

de una mezcla de alcohol que tiene un punto de ebullición más bajo que el del

agua. Cuando se abre vapor al sistema, el aire es expulsado a través de la

válvula abierta "B".

El condensado frío seguirá al aire y será descargado por el mismo lugar. A

medida que el condensado se va calentando, habrá transferencia de calor a la

mezcla alcohólica que llena el elemento. Antes de que el condensado alcance la

temperatura del vapor, la mezcla alcanzará su punto de ebullición. Tan pronto

como empieza a hervir, se produce vapor de alcohol, que hace aumentar la

presión interna del elemento.

Esta presión es superior a la que hay en el cuerpo de la trampa con lo cual el

elemento se expande, apoyando la válvula "B" en su asiento “C” La trampa ha

cerrado, con lo cual el vapor que sigue al condensado no puede escapar.

Cuando el condensado que llena el cuerpo se enfría, también enfría a la mezcla

alcohólica del interior del elemento haciendo que se condense. Con ello,

disminuye la presión que mantiene la válvula cerrada, el elemento se contrae y

la válvula abre. El condensado es descargado y se puede reiniciar el ciclo.

La presión de vapor no afecta la operación de la trampa. Lo que actúa es la

diferencia entre la presión interior y la exterior del elemento la cual es función

47

de la diferencia de temperatura entre el vapor y el condensado. Como ya

sabemos la temperatura del vapor aumenta con la presión, con lo cual la trampa

de presión balanceada se ajusta automáticamente a cualquier variación de

presión.

Cuanto mayor es la presión de vapor, mayor es la presión en el elemento que

provoca el cierre del a trampa. Sólo es necesario un asiento para cualquier

presión dentro de los límites de trabajo de una trampa de este tipo.

Ventajas del Tipo de Presión Balanceada

Las trampas termostáticas de presión balanceada son pequeñas, ligeras y

tienen una gran capacidad en comparación con su tamaño. La válvula está

totalmente abierta en el arranque, permitiendo la descarga de aire libremente y

proporcionando la máxima salida de condensado cuando es más necesario.

Este tipo de trampa no es-afectado por las heladas a menos que haya una

elevación posterior del condensado que pueda inundar la trampa cuando no hay

vapor. La trampa termostática de presión balanceada se auto ajusta

automáticamente a variaciones en la presión del vapor dentro de su rango de

trabajo. Su mantenimiento es fácil.

El elemento y el asiento se pueden reemplazar y reponer en pocos minutos sin

sacar la trampa de la línea.

48

Desventajas del Tipo de Presión Balanceada

El elemento extensible en este tipo de trampas se puede dañar por golpes

de ariete o por condensado corrosivo, aunque los elementos de acero inoxidable,

introducidos en los últimos años, pueden soportar mejor estas condiciones. Un

elemento típico de acero inoxidable es el de la figura 13.

La mayoría de las trampas de presión balanceada no pueden ser utilizadas con

vapor sobrecalentado. El exceso de temperatura crea una presión en el interior

del elemento termostático que no es compensada por la presión que le rodea.

Como consecuencia, se puede averiar el elemento. Sin embargo, se ha diseñado

recientemente un nuevo elemento encapsulado que puede resistir vapor

sobrecalentado. La cápsula, tal como se ve en la figura 14, comprende un par de

diafragmas que se acoplan en lugar del tradicional tubo flexible. La trampa

opera exactamente como en los otros modelos de presión balanceada.

Como en todas las trampas termostáticas, las de presión balanceada no abren

hasta que la temperatura del condensado está algunos grados por debajo de la

temperatura del vapor (la diferencia de temperatura exacta es función de la

mezcla alcohólica usada en el elemento). Esto es una desventaja si hay que usar

la trampa para una aplicación en la que no se puede tolerar el anegado del

espacio destinado al vapor.

49

ii.- Tipo de Expansión Líquida

La trampa más popular de expansión líquida es la de la figura 15. Opera

por la expansión y contracción de un termostato lleno de líquido que responde a

la diferencia de temperatura entre el vapor y el condensado. Cuando no hay

vapor, el aire y el condensado salen a través de la válvula abierta "A". El

elemento termostático "B" está lleno de aceite, "C" que está en contacto con el

pistón "de movimiento libre".

En un extremo de la varilla central del pistón "E" se fija la válvula, "F". Cuando

la temperatura' del condensado que pasa a través de la trampa aumenta, el

calor se transmite al aceite "C" con lo que se expande. Esta expansión actúa

sobre el pistón "D" y la válvula "F" es empujada lentamente hacia su asiento

reduciendo progresivamente el flujo del condensado.

La trampa se regula para que cierre completamente antes de que salga vapor.

Si se forma condensado de un modo continuo y a velocidad constante, la válvula

quedará en una posición fija para permitir la salida de este condensado. Si la

cantidad de condensado aumenta, llenará la tubería previa a la válvula y la

enfriará.

Este enfriamiento contraerá el aceite y la válvula retrocederá de su posición,

permitiendo salir un volumen mayor de condensado. Viceversa, si llega menos

condensado a la trampa, estará a mayor temperatura debido a la proximidad del

vapor. Esta mayor temperatura expandirá el aceite y la abertura de la válvula se

reducirá.

Estas trampas se pueden ajustar mediante la tuerca "G", acercando o alejando

la válvula de su asiento para que cierre a la temperatura deseada (dentro del

margen de presión de la trampa) en función de las necesidades del equipo que

debe ser drenado. Normalmente el ajuste de temperatura de descarga es de

100°C o menor.

50

Ventajas del Tipo de Expansión Líquida

Las Trampas para Vapor de expansión líquida se pueden ajustar para

descargar a muy bajas temperaturas. Este hecho puede reducir el consumo de

vapor en aplicaciones en las que se puede tolerar un cierto anegamiento del

espacio destinado al vapor.

Igual que la trampa de presión balanceada, la de expansión líquida está

totalmente abierta cuando se enfría, produciendo una descarga de aire correcta

y una descarga de condensado máxima en los arranques. Es un tipo de Trampa

que no se puede helar a menos que quede llena de condensado por un aumento

de nivel en la tubería de salida.

Este tipo de trampa se puede utilizar con vapor sobrecalentado y puede soportar

vibraciones y golpes de ariete.

Desventajas del Tipo de Expansión Líquida

Si la presión del vapor en la trampa está sujeta a variaciones importantes

y rápidas el elemento no responderá a los cambios tan rápidamente como la

trampa de presión balanceada. El tubo flexible del elemento se puede ver

afectado por condensado corrosivo. Puesto que la trampa de expansión líquida

descarga condensado una temperatura de 100°C o inferior, no debe ser utilizada

en aplicaciones que requieran una eliminación inmediata del condensado.

iii.- Tipo de Expansión Metálica

El principio de operación de este tipo de trampa es muy similar al tipo de

expansión líquida. La diferencia es que el movimiento de la válvula se obtiene

por la expansión de una varilla metálica, en lugar de un elemento lleno de

aceite.

La cantidad de movimiento obtenible por variación de un grado de temperatura

en una varilla metálica es mucho menor que en el caso del aceite. Por esta

razón, el tipo de expansión metálica no es tan flexible en operación como el tipo

de expansión líquida. Con el fin de obtener un movimiento apreciable, la varilla

metálica debería tener 1 m. de longitud. El desmesurado tamaño de la trampa

resultante ha provocado que no se utilice.

51

iv.- Tipo Bimetálico

En este tipo, el movimiento de la válvula se obtiene por el pandeo de una

lámina compuesta de 2 metales que se dilatan una cantidad diferente cuando se

calientan. Si dos láminas delgadas o dos discos de dos metales,

convenientemente elegidos, se solidarizan y a continuación se aumenta la

temperatura, tomarán una forma curva como se ve en la figura 16.

El metal que se expande más ocupa la parte externa de la curva. Cuando se

enfría, se recupera la posición inicial.

El extremo de la misma está fijo al cuerpo de la trampa, mientras que el otro

está conectado a la válvula. Aire y condensado pasan libremente a través de la

válvula abierta hasta que el elemento bimetálico se aproxima a la temperatura

del vapor. Cuando la alcance, el extremo libre, se curvará hacia abajo y cerrará

la válvula.

La trampa permanecerá cerrada hasta que el cuerpo se llene de condensado

suficientemente frío para que permita al elemento bimetálico recuperar la

posición inicial y abrir la válvula. Hay que tener en cuenta dos puntos

importantes respecto a esta trampa bimetálica.

52

En primer lugar, el bimetal se curva a una cierta temperatura fija, de tal manera

que la trampa abre y cierra a una temperatura determinada

independientemente de las presiones del vapor (y por tanto de sus

temperaturas).

En la práctica esto se cumple sólo aproximadamente por cuanto hay una

influencia de la presión sobre la válvula. En segundo lugar, cuando la válvula de

la figura 17 apoya en su asiento, la presión de vapor en el interior de la trampa

actúa para mantenerla cerrada contra el esfuerzo del bimetal. Mientras que el

bimetal no encuentra ninguna oposición para cerrar la válvula, cuando se

expande por calentamiento, tiene más dificultades para abrir de nuevo una vez

que ha cerrado.

Esto significa que el condensado debe enfriarse considerablemente antes de que

la válvula pueda abrir, con el anegado parcial que esto provoca. Además, puesto

que la fuerza ejercida por un simple elemento bimetálico es bastante pequeña,

se debe utilizar una cantidad importante de bimetal lo que implica una lentitud

en la reacción frente a cambios de temperatura tanto para abrir como para

cerrar la válvula.

Se han hecho diferentes pruebas para superar estas desventajas de las trampas

bimetálicas simples, usando formas y disposiciones diversas de los elementos

bimetálicos y de las válvulas. La figura 18 muestra una de estas variaciones,

que usa una válvula de doble asiento. La presión de la parte superior se

transmite a la inferior mediante un orificio de paso con lo cual las fuerzas que

actúan a ambos lados de la válvula son iguales.

Esto significa que la válvula no tiene ninguna tendencia de movimiento en

relación con su asiento y se limita a seguir los movimientos de expansión o

contracción del bimetal debidos a cambios de temperatura. Para dar suficiente

movimiento a la válvula, el bimetal toma la forma de una lámina larga a la que

se dan diferentes curvaturas con objeto de reducir el espacio necesario para

contenerla.

53

Imaginémonos que esta trampa va conectada a un sistema de vapor con una

presión relativa de 7 bar y se ajusta para que la válvula cierre en el instante en

que el vapor llega al elemento. Cuando el condensado alcanza la trampa, se

acumula en el cuerpo, puesto que no puede escapar al encontrar la válvula

cerrada. La transferencia de calor de la trampa al aire que le rodea provoca que

condensado y bimetal se enfríen gradualmente hasta que el elemento se

contraiga y abra la válvula, permitiendo la descarga del condensado.

Cuando el vapor alcanza de nuevo la trampa, el elemento se expande, la válvula

cierra y se repite el ciclo. Sin embargo, si el equipo produce una cantidad

constante de condensado la trampa podrá tomar una posición que permita una

descarga continua de condensado a una temperatura por debajo de la de

saturación del vapor.

Con lo que llevamos dicho, se comprende que la operación de la trampa será

satisfactoria siempre que haya una cierta longitud de tubo antes de la misma

donde pueda enfriarse el condensado sin anegar el espacio destinado al vapor.

54

No sucederá así cuando la presión de vapor del equipo empiece a fluctuar. Si la

presión desciende, la temperatura del vapor disminuirá consecuentemente y no

podrá expandirse el bimetal lo suficiente para que la válvula apoye en su

asiento. La trampa perderá vapor.

Si la presión aumenta, la mayor temperatura provocará que el elemento se

expanda más que cuando el vapor estaba a 7 bar relativos. La válvula apoyará

con más fuerza en su asiento y el condensado deberá enfriarse más que antes

para abrir la válvula. Se anegará el espacio destinado al vapor.

Una trampa bimetálica de este tipo debe ser reajustada manualmente si las

condiciones varían mucho en relación con las de ajuste inicial. Otra desventaja

es que una válvula de doble asiento difícilmente da un cierre perfecto con lo que

el vapor puede escapar. Es sensible a la suciedad debido a la poca tolerancia de

que se dispone para evitar el soplado de vapor.

Otra disposición utilizada es situar la válvula en la parte de salida del orificio en

lugar de hacerlo en la parte de entrada, tal como se ve en la figura 19. Aquí el

elemento bimetálico actúa sobre la válvula mediante un vástago que pasa a

través del orificio del asiento. Está claro que la presión del vapor actúa en el

sentido de abrir la válvula en contraste con la trampa de la figura 17 en que la

presión intentaba cerrarla.

Una vez más consideremos el caso en que disponemos de vapor a 7 bar

relativos y se ajusta la trampa para que la válvula cierre cuando el vapor a esta

presión rodee el elemento, tal como se muestra en la figura 20. Cuando el

condensado llena la trampa y empieza a enfriar el elemento, la presión del vapor

ayuda al bimetal a abrir la válvula. Esto significa que se necesita menos

enfriamiento para abrirla que en el caso de la trampa de la figura 17.

Si la presión del vapor aumenta, la mayor temperatura hará que el bimetal

presione la válvula con más fuerza sobre su asiento, pero este efecto se ve

compensado por la mayor presión que actúa en el sentido de apertura de

aquella. Si la presión disminuye, sucede lo contrario, es decir el bimetal ejerce

55

menos fuerza pero la presión debida al vapor en sentido contrario también es

menor. Esta disposición se aproxima al tipo de presión compensada, aunque el

ajuste frente a variaciones de presión es mucho menos fino que en el caso de

las trampas de este tipo. Se pueden aportar mejoras de diseño del propio

elemento bimetálico.

En algunos casos, las láminas bimetálicas tienen una forma que implica una

variación en la fuerza que se efectúa sobre la válvula a medida que varía la

temperatura. Un ejemplo es el elemento que se muestra en planta en la figura

21. Un cierto número de estos elementos bimetálicos se disponen dos a dos

para actuar sobre la válvula como muestra la figura 22.

Los brazos tienen diferente longitud y ancho con lo que entran en acción en

secuencia produciendo una fuerza sobre la válvula que va creciendo a medida

que las temperaturas aumentan y más brazos entran en contacto con su pareja.

La figura 23 ilustra claramente como las diferentes parejas de brazos entran en

acción para cerrar la válvula al aumentar la presión y la temperatura del vapor.

Si bien la trampa no puede seguir la curva de saturación del vapor tan

exactamente como una trampa de presión balanceada, el uso de elementos

bimetálicos de este tipo da una aproximación suficiente.

56

Otra disposición es la de la figura 24 en la que se usa un numero determinado

de discos en combinación con un muelle que absorbe parte del movimiento que

se produce cuando los discos flexionan. Cuando ya no se puede comprimir más

el muelle, cualquier movimiento del bimetal se transmite directamente a la

válvula.

Ventajas del Tipo Bimetálico

Las trampas bimetálicas generalmente son pequeñas en tamaño y, sin

embargo, tienen una gran capacidad de descarga de condensado. La válvula

está totalmente abierta cuando la trampa está fría, lo cual da una gran

capacidad de drenaje del aire y del condensado en los arranques, que es cuando

más se necesita.

Con un diseño adecuado del cuerpo y una descarga libre de condensado a la

salida, este tipo de trampa no se hiela aun trabajando a la intemperie. Los

cuerpos de algún tipo de trampa bimetálica se diseñan para que no sufran

ningún daño en el caso en que se produzcan heladas. Las trampas bimetálicas

se pueden construir de tal forma que puedan resistir golpes de ariete,

condensados corrosivos, presiones de vapor elevadas y vapor sobrecalentado.

57

Los elementos bimetálicos pueden trabajar en un amplio margen de presión de

vapor sin necesidad de variar el tamaño del orificio de la válvula, si bien puede

necesitar ajuste la posición de la misma. Si la válvula está a la salida del orificio

del asiento, actuará como retención y evitará flujo inverso a través de la

trampa. El condensado es descargado a una temperatura por debajo de la del

vapor lo cual significa que parte de la entalpía de saturación del agua se puede

transferir al equipo siempre que el anegado de una parte del espacio destinado

al vapor se pueda tolerar.

El mantenimiento de este tipo de trampa no presenta problemas, puesto que las

partes internas se pueden reemplazar sin separar el cuerpo de la línea.

Desventajas del Tipo Bimetálico

En general las trampas bimetálicas no responden con rapidez a los

cambios de caudal o de presión puesto que el bimetal tiene una reacción

relativamente lenta a las variaciones de temperatura.

Puesto que el condensado es descargado a una temperatura por debajo de la del

vapor habrá anegamiento en el espacio destinado a vapor a menos que haya un

tramo de tubería de enfriamiento suficientemente largo entre equipo y trampa.

En general las trampas bimetálicas no son deseables para equipos de proceso en

los que la eliminación inmediata del condensado es vital para alcanzar los

máximos rendimientos.

Si hay contrapresión en la descarga de la trampa el condensado deberá

enfriarse más de lo normal antes de que abra la válvula. Se deberá recalibrar

teniendo en cuenta esta condición.

4.3.3.- Grupo Termodinámico

Este grupo trabaja por la diferencia de velocidad entre el vapor y el

condensado. La válvula consiste en un disco que cierra con la alta velocidad del

revaporizado y abre con la baja velocidad del condensado.

La construcción de la trampa del tipo termodinámico es extraordinariamente

sencilla. En la figura 31 se representa un modelo típico que consiste en un

58

cuerpo "A", una tapa "B" y un disco libre "C". Este disco es la única pieza móvil

de la trampa. En la parte superior del cuerpo se mecaniza una hendidura anular

con unos resaltes interior "D" y exterior "E" que constituyen el asiento del disco

(fig. 32 y 33).

Las caras del asiento y el disco se mecanizan planas con el fin de que éste

asiente sobre el anillo interior y el exterior al mismo tiempo. Por esta acción la

entrada "F" queda aislada de la salida "G" lo cuan es esencial si se quiere lograr

un cierre perfecto. En el arranque el aire y el condensado frío alcanzan la

trampa y pasan a través del orificio de entrada "F".

El disco "C" es empujado hacia arriba hasta que se apoya en el resalte "H" de la

tapa. El aire y el condensado fluyen radialmente hacia el exterior a través del

espacio comprendido entre los anillos de asiento "D" y "E" y descargan por el

orificio "G".

La temperatura del condensado aumenta de una forma gradual y al descargar

libremente se forma cierta cantidad de revaporizado. La mezcla resultante fluye

por la parte inferior del disco y puesto que el vapor tiene un volumen muy

superior al del peso correspondiente de condensado, la velocidad de salida

aumenta a medida que la temperatura del condensado aumenta. Para

comprender lo que sucede, a continuación hay que recordar el teorema de

Bernoulli.

59

Establece que en un fluido en movimiento la presión total es la misma en todos

sus puntos. Esta presión total es la suma de la presión estática y de la presión

dinámica. La estática es la que se puede medir con un manómetro, mientras que

la dinámica es la que sería producida por las partículas del fluido si de golpe se

les parase mediante un obstáculo. La presión dinámica aumenta cuando lo hace

la velocidad de las partículas. Si aplicamos este teorema a la trampa

termodinámica nos daremos cuenta de que la presión dinámica del revaporizado

y condensado que fluyen debajo del disco aumenta a medida que su velocidad

aumenta.

Puesto que la presión total debe permanecer constante, la presión estática

disminuye al aumentar la dinámica. Como resultado el disco empieza a

descender y se acerca a los anillos asiento. Al bajar, el revaporizado puede

pasar entre el disco y la tapa de la trampa y entra en la cámara de control,

como se muestra en la figura 34. Este revaporizado ejerce una presión estática

sobre la totalidad de la superficie del disco.

Cuando esta presión es suficiente para vencer la del fluido a la entrada, que

actúa sólo en la parte central del disco, éste cae definitivamente y se apoya en

los anillos asiento tal como se ve en la figura 35, evitando cualquier flujo a

través de la trampa.

El disco permanece firmemente apretado contra su asiento hasta que se

condensa el revaporizado de la cámara de control debido a la transferencia de

calor a la atmósfera y al cuerpo de la trampa. Con esto disminuye la presión que

60

actúa en la parte superior del disco permitiendo que sea empujado de nuevo por

la presión de entrada.

Si no hay condensado que descargar, una pequeña cantidad de vapor vivo

entrará en la cámara de control y volverá a cerrar el disco muy rápidamente. En

la práctica esto no sucede porque el tiempo que transcurre hasta que la presión

en la cámara de control baja lo suficiente para permitir la reapertura es bastante

largo y el condensado llega holgadamente a la parte inferior del disco.

La figura 36 muestra una disposición habitual de una trampa termodinámica,

que recoge mejoras de diseño. La adición de un filtro impide que partículas de

suciedad puedan bloquear los orificios de salida, de pequeño diámetro, o bien

que se depositen en los anillos de asiento impidiendo un cierre correcto.

La trampa tiene tres orificios de paso que conducen desde la hendidura

comprendida entre los dos anillos asiento hasta la conexión de salida. Cuando la

trampa descarga hay un flujo simétrico de condensado hacia el exterior desde el

centro del disco. Esto garantiza que permanezca paralelo a su asiento durante la

fase de descarga, evitando problemas de desgastes diferenciales causados por

la inclinación que se produce en modelos con un sólo orificio de salida.

Un examen detallado del disco de una trampa termodinámica revela que

mientras una cara es plana la otra tiene una o más hendiduras concéntricas. La

trampa se usa normalmente con la cara de hendiduras del lado de los anillos

asiento. Estas hendiduras rompen las líneas de flujo a lo ancho del disco

retardando el descenso de la presión estática hasta que el condensado que pasa

a través de la trampa esté casi a la temperatura del vapor.

Ello garantiza que se vacíe la casi totalidad del condensado. Si el disco se coloca

al revés, la trampa cerrará cuando el condensado esté algunos grados por

debajo de la temperatura del vapor. Con esta disposición, quedará condensado

en el equipo al cerrar la trampa. La decisión de colocar el disco en un sentido o

en el otro depende de cómo lo requiera la instalación en cuestión.

61

Ventajas del Tipo Termodinámico

Las trampas termodinámicas operan dentro de su margen de presiones

sin ajuste o cambio del tamaño de válvula. Son compactas, simples, ligeras y

tienen una gran capacidad de descarga de condensado en comparación con su

tamaño. Este tipo de trampa puede ser utilizado con presiones elevadas y vapor

sobrecalentado y no lo averían los golpes de ariete o las vibraciones. Al estar

construidas en acero inoxidable presentan un alto grado de resistencia a los

condensados corrosivos.

No se averían por las heladas y en ningún caso se congelarán si se instalan en

un plano vertical y descargando libremente a la atmósfera. Sin embargo, la

operación en esta posición implica un desgaste del contorno del disco.

Puesto que la única parte móvil es el disco, se puede efectuar fácilmente el

mantenimiento sin sacar la trampa de la línea. El disco evita el retorno de

condensado, con lo que no se necesita válvula de retención.

Desventajas del Tipo Termodinámico

Las trampas termodinámicas no trabajan correctamente con presión de

entrada baja o presión de descarga elevada. En ambos casos, la velocidad a

través de la parte inferior del disco será exigua y no provocará suficiente

depresión. El modelo de la figura 36 requiere una presión mínima de 0,25 bar

relativos y puede soportar una presión máxima de descarga igual al 800/o de la

presión de entrada.

Pueden descargar cantidad de aire en el arranque si la presión de entrada

aumenta lentamente. Sin embargo, un aumento rápido de presión provoca

velocidad suficiente en el aire para cerrar la trampa igual que lo hace el vapor.

En este caso se debe instalar en paralelo un eliminador termostático de aire.

Si la trampa está expuesta a temperaturas ambiente muy bajas, el revaporizado

de la cámara de control obviamente condensará más rápidamente de lo normal.

Ello causará una apertura y cierre del disco más frecuente, provocando un

desgaste excesivo y reduciendo la vida de la trampa. Afortunadamente sólo

62

aislando la tapa con un "Isotub" se puede llevar la frecuencia de operación a un

nivel aceptable.

La operación del disco es más bien ruidosa, lo cual puede impedir el uso de una

trampa termodinámica en algunas instalaciones.

4.3.4.- Otros Tipos

Este grupo reúne las trampas que no pueden ser situadas en una de las

anteriores categorías.

i.- Tipo de Impulso

La trampa de impulso típica es la de la figura 37. La válvula principal "A"

forma parte de un cilindro hueco que lleva un resalte delgado "B". El cilindro

puede moverse arriba y abajo dentro de una guía "C". Cuando el equipo está

parado, la válvula "A" permanece sobre su asiento "D". En el arranque, primero

el aire y después el condensado frío llegan a la trampa y la presión que se ejerce

en la parte baja del resalte "B" hace subir la válvula principal y la trampa

descarga. Parte del condensado pasa por el espacio comprendido entre "B" y su

guía "C" llegando a la cámara de salida a través de "E".

La presión en esta parte superior del pistón disminuye debido al aumento de

velocidad del condensado con lo cual es algo menor que la de la parte inferior y

la válvula permanece abierta. Cuando el condensado se aproxima a la

temperatura del vapor, una parte del mismo revaporiza al pasar por el

estrechamiento que hay entre "B" y "C".

Este revaporizado se acumula en la cámara de la parte superior del disco e

intenta salir por el orificio "E". Como el revaporizado tiene un volumen

considerablemente mayor que la masa correspondiente de condensado, tarda en

pasar a través de "E" y empieza a generar una sobrepresión en la cámara,

forzando al pistón hacia abajo.

El caudal de condensado se reduce debido a la forma cónica de la guía, con lo

que la trampa permanece en una posición que permite la descarga del

condensado a medida que va llegando. Cuando el vapor llega a la trampa,

63

aumenta aun más la presión en la parte superior del pistón con lo cual la válvula

cierra totalmente. La trampa no da un cierre hermético puesto que siempre

puede pasar algo de vapor a través del orificio "E".

Ventajas del Tipo de Impulso

La trampa del tipo de impulso tiene una buena capacidad de descarga de

condensado con un tamaño relativamente pequeño. Puede trabajar en una

amplia gama de presiones sin cambiar el tamaño de válvula. Se puede utilizar

para altas presiones y con vapor sobrecalentado. Elimina el aire con facilidad y

no se bloquea por la presencia de éste.

Desventajas del Tipo de Impulso

Las trampas de impulso no siempre cierran totalmente y pueden perder

vapor cuando las cargas son pequeñas. Las afecta sensiblemente cualquier tipo

de suciedad que entre en el cuerpo de la trampa debido a las pequeñas

tolerancias existentes entre pistón y cilindro.

Pueden pulsar cuando reciben cargas bajas causando ruidos o golpes de ariete e

incluso averías mecánicas en la propia válvula. No pueden trabajar cuando la

contrapresión excede en un 40% a la presión de entrada.

64

ii.- Tipo de Laberinto

La figura 38 muestra una trampa sencilla de laberinto. El condensado

entra por "A" y encuentra un número de deflectores ajustables "B"' que

aumentan de diámetro en el sentido de entrada a salida. El condensado pierde

presión gradualmente al pasar por cada una de es tas restricciones. Como

consecuencia, parte del condensado revaporiza en cada una de las cámaras

generadas por los bafles, con lo que el flujo de condensado se frena, impidiendo

la salida de vapor. Las placas deflectoras pueden ser variadas de posición

ajustando el eje "C".

Si el espacio que se deja entre los deflectores y el cuerpo de la trampa es

importante pasará condensado y vapor. Si las tolerancias, por el contrario, son

muy pequeñas sólo descargará condensado frío.

Ventajas del Tipo de Laberinto

Este tipo de trampa es pequeño comparado con su capacidad de descarga

y no presenta averías mecánicas al no tener partes móviles.

Desventajas del Tipo de Laberinto

La trampa de laberinto debe ser ajustada manualmente cuando hay

variaciones importantes de la presión del vapor o de la carga de condensado. Si

el ajuste no es el adecuado a las condiciones de operación, se puede producir

pérdida de vapor o anegamiento por condensado.

65

iii.- Placa Orificio

Consiste en un agujero fijo dimensionado para el paso del condensado

que, teóricamente se va a generar en el equipo o planta a drenar.

Ventajas de la Placa Orificio

No requiere mantenimiento al no tener partes móviles. Pueden incorporar

un filtro que evite su obturación. Son extremadamente pequeñas en relación con

su capacidad de drenaje y se eliminan prácticamente las pérdidas por radiación.

Desventajas de la Placa Orificio

Las principales desventajas de la placa orificio radican en tener que fijar el

tamaño del agujero, el cual debe ser forzosamente pequeño. El aire sólo puede

descargar muy lentamente en el arranque. Aun cuando se instalen filtros, la

suciedad puede bloquear el orificio. Si no llega condensado, se perderá vapor

constantemente a través del orificio.

Este aumentará de diámetro gradualmente por erosión, incrementando

consecuentemente las pérdidas potenciales de va por. Como en general las

cargas máximas de condensado llegan a representar de 3 a 4 veces la carga

normal, es lógico que los orificios de diámetro fijo causen anegamiento del

espacio dedicado al vapor cuando tales condiciones se presentan.

4.3.5.- Resumen. Principales características

Trampa Características de la descarga Termodinámica Súbita e intermitente. Cierre total entre descargas.

Termostática de presión equilibrada Súbita e intermitente. Cierre total entre descargas.

Expansión líquida Descarga continua cuando las cargas son estacionarias altas y medias. Tendencia a la descarga súbita cuando las cargas son

pequeñas.

Bimetálica Descarga continua variando según la velocidad de formación de condensado. Tendencia a la descarga súbita cuando las cargas

son pequeñas o muy variables.

Flotador Descarga continua variando según la cantidad de condensado que

se forma, si bien tienden a tener un funcionamiento pulsante cuando las cargas son pequeñas.

Balde invertido Súbita e intermitente con cierre total entre descargas excepto cuando las cargas son pequeñas en que tiene tendencia a gotear.

66

4.4.- Control de temperatura

Muchas plantas necesitan controles de temperatura. La calidad de los

productos depende, en muchos casos, de un control riguroso de la temperatura

a la cual se obtienen. Desde el punto de vista del ahorro de energía, la

temperatura ideal es obviamente la mínima admisible para una aplicación dada.

Control automático de temperatura

La figura 84 muestra la instalación correcta de un regulador de temperatura en

un tanque calentado por un serpentín. El sensor de inmersión se conecta

mediante un tubo capilar y un actuador a una válvula de control de dos vías. El

principio de operación se ilustra en la figura 85.

67

Cuando la temperatura del producto que hay en el interior del tanque aumenta,

el fluido contenido en el sensor se expande a través del tubo capilar hasta el

actuador de la válvula. Aquí comprime el fuelle que arrastra un vástago

linealmente, el cual empuja la válvula contra su asiento, venciendo la oposición

de un muelle y reduciendo el paso de vapor.

Cuando la temperatura desciende, el flujo se contrae y el muelle empuja la

válvula en sentido contrario, aumentando el flujo de vapor. El sistema de control

está calibrado dentro de un margen determinado de temperaturas pudiéndose

fijar cualquier temperatura dentro de este margen mediante la perilla de ajuste

del sensor de inmersión.

El tipo de control de temperatura descrito es el llamado "control modulante"

porque el suministro de vapor aumenta y disminuye gradualmente,

respondiendo a las variaciones de temperatura del equipo. Esto significa que la

presión del vapor en el serpentín puede variar desde un valor relativamente

alto, cuando la válvula está totalmente abierta, hasta un valor prácticamente

nulo, o incluso con cierto grado de vacío, cuando está totalmente cerrado. (El

vacío se puede formar cuando condensa el vapor contenido en el serpentín si la

válvula permanece cerrada y no llega más vapor).

68

En ciertas aplicaciones, tales como el suministro de agua caliente, se alternan

períodos de fuerte demanda de vapor con otros de demanda nula. En estos

casos es posible utilizar un regulador de temperatura del tipo on/off. Aquí el

termostato de control cierra completamente cuando se alcanza la temperatura

deseada con lo que la presión baja a cero rápidamente. En cuanto el agua

caliente se ha consumido, entra agua fría, que al ser detectada por el sensor

provoca de nuevo la apertura total de la válvula de vapor con aumento rápido y

brusco de la presión.

Esta sección es esencialmente una breve introducción al control de temperatura

más que una relación exhaustiva de los métodos existentes para calentamiento

con vapor. En lugar de los sistemas auto controlados descritos, es posible

gobernar los movimientos de la válvula mediante una fuente de potencia

externa, neumática o eléctrica. En este caso, la válvula también puede abrir de

forma modulante o por el principio On / Off antes descrito, puesto que los

principios básicos son los mismos. Consideremos ahora como la instalación de

un control de temperatura puede afectar la trampa que drena el condensado

que se forma. Si, por ejemplo, se debe elevar el condensado directamente

desde la trampa cuando la válvula esté cerrada no habrá presión suficiente.

El flujo de condensado cesará y el espacio des tinado al vapor se llenará de

condensado hasta que vuelva a haber la presión suficiente para expulsarlo. No

es una situación deseable, aunque se pueda permitir el anegamiento periódico

del serpentín, porque cuando la válvula de vapor abra es muy fácil que se

produzcan golpes de ariete. Estos se producen también en un sistema On / Off

cuando la válvula de regulación abre brusca y totalmente, introduciendo vapor

en el equipo a gran velocidad.

Cuando se utiliza un control modulante la trampa debe ser capaz de descargar

continuamente en una gama muy amplia de presiones diferenciales. Si se

requiere una cesión de calor muy importante, se debe utilizar una trampa que

descargue el condensado inmediatamente, que sea buena para eliminar aire y

que no se bloquee por vapor.

69

No es deseable una trampa termostática porque su temperatura de descarga por

debajo de la de saturación puede provocar una retención de condensado

precisamente cuando la válvula de control esté totalmente abierta y se precise

la máxima transferencia de calor. Las trampas que tienen una descarga

intermitente e importante, tales como las de balde invertido de gran tamaño

pueden dificultar el control de temperatura preciso, debido al cambio de presión

que provocan en el espacio destinado a vapor cuando abren.

Se nota más este efecto en equipos con una gran cesión de calor en relación con

su volumen. La trampa más conveniente para aplicaciones de control de

temperatura es la de flotador equipada con eliminador de aire (y válvula de

aguja para by-pass de vapor, si es preciso). Este tipo de trampa descargará

condensado continua y suavemente a medida que se vaya formando sin afectar

en absoluto la presión del vapor en el espacio de calefacción.

Si hay riesgo de que se produzcan golpes de ariete, no es la trampa más

indicada, debido a su fragilidad. La segunda elección, en orden decreciente de

conveniencia, sería la trampa de balde invertido, que resiste mejor condiciones

adversas.

Siempre que sea posible se deben evitar los golpes de ariete y los anegamientos

descargando los condensados desde la trampa por gravedad. Si hay que elevar

el condensado, es preferible utilizar una bomba adecuada que emplea la presión

del vapor.

71

5.- Calderas

5.1.- Generalidades

Las calderas son la parte más importante del circuito de vapor. Una

caldera puede definirse como un recipiente en el que se transfiere la energía

calorífica de un combustible a un líquido.

Todas las calderas que se han ideado y construido se pueden clasificar en dos

grandes grupos:

a).- Las calderas “humotubulares”, en las que los gases calientes pasan

por el interior de los “tubos de fuego” que se hallan sumergidos en el agua a

evaporar; y

b).- Las calderas “acuotubulares”, en las cuales el agua circula por el

interior de los tubos que se hallan en contacto con los con los gases calientes

provenientes del hogar.

Pero además, las calderas pueden diferenciarse por:

- La posición de los tubos (verticales, horizontales e inclinados)

- La forma de los tubos (rectos, curvos)

- Por el servicio que prestan (fijas, portátiles, locomóviles y marinas)

Características de las calderas

Para caracterizar una caldera se emplean los siguientes parámetros:

- La superficie de caldeo, es decir la superficie de la caldera que

tiene una cara bañada por el agua y la otra por gases o llama. Se

mide por el área en contacto con los gases o llamas del hogar.

- La vaporización específica, expresada en la cantidad de agua (en

Kg) que vaporiza en una hora cada metro cuadrado de superficie de

caldeo.

- La carga térmica del hogar, que es la cantidad de calorías

producidas en una hora, y por metro cúbico de volumen de hogar.

72

- La cifra de vaporización, como relación entre la cantidad de

vapor en Kg/h y el consumo de combustible en Kg/h.

Una caldera es a menudo el equipo más grande que se encuentra en un circuito

de vapor. Su tamaño puede depender de la aplicación en la que se usa. En una

instalación grande, donde existen cargas de vapor variables, pueden usarse

varias calderas.

Se deben seguir unas pautas estrictas para hacer trabajar una caldera. Debe

recordarse que una caldera de vapor es un recipiente presurizado que contiene

agua caliente a temperaturas superiores a los 100ºC. Por consiguiente, son

necesarias las normativas y equipos de seguridad e inspecciones frecuentes de

la caldera que se llevan a cabo para examinar el estado físico de la caldera.

73

5.2.- Tipos de caldera

5.2.1.- Calderas Humotubulares Las calderas Humotubulares hacen pasar el calor a través de los tubos en

la caldera que a su vez transfieren calor al agua de la caldera que les rodea.

Existen varias combinaciones diferentes de distribución de tubos para las

calderas Humotubulares dependiendo del número de pasos que hará el calor del

hogar de la caldera antes de descargarse. Una disposición típica puede verse en

el siguiente esquema, el cual muestra la configuración de una caldera de dos

pasos:

En la figura de la izquierda, se expone una caldera de cámara seca donde el

flujo de calor se invierte en una cámara refractaria en la parte externa de la

caldera.

Un método eficaz de invertir el flujo es a través de una caldera de cámara

húmeda como expone el esquema de la derecha. La cámara de inversión se

encuentra completamente dentro de la caldera y permite una mayor área de

transferencia de calor, así como permite calentar el agua en el punto de la

caldera donde el hogar será más alto en la pared del extremo de la cámara.

74

Las calderas humotubulares más usuales son horizontales y se usan en

instalaciones industriales de calefacción o producción de energía, pero siempre

para presiones relativamente bajas (menores a 12 atm.). No pueden construirse

para presiones elevadas porque el espesor de las planchas metálicas del cuerpo

resultaría muy grande. El tubo de fuego está sometido a grandes presiones por

lo que se lo construye de chapa corrugada.

A continuación se expone un ejemplo típico de este tipo de calderas:

75

5.2.2.- Calderas Acuotubulares En las calderas acuotubulares el agua se encuentra en el interior de los

tubos y los humos circulan por la parte externa. Como el diámetro de los tubos

es pequeño pueden soportar grandes presiones. La superficie de caldeo y la

capacidad de la caldera pueden ser tan grandes como se requiera con solo

aumentar la longitud y cantidad de tubos.

Estas calderas se denominan también de “circulación” por cuanto el agua circula

por los tubos por gravedad o por convección libre, por el principio de termosifón.

Esta circulación será más intensiva cuanto mas verticales se encuentren los

tubos, de allí la evolución de las calderas con tubos inclinados hacia tubos

verticales.

A continuación se expone un ejemplo típico de este tipo de calderas:

76

5.3.- Producción, consumo, rendimiento y balance térmico

La producción de vapor de una caldera estaría dada por la cantidad de

vapor que entrega, en Kg/h. Pero, como la energía del vapor depende de la

presión y de la temperatura, dicho valor no constituye una magnitud absoluta,

por cuya razón es necesario expresar la producción de la caldera por la cantidad

de calor transmitido al vapor en Kcal/h. Su valor se expresa de la siguiente

manera:

Q (v) = G (v) * (i V – i A)

Donde:

G (v). Es el peso del vapor producido por la caldera (o recalentador), en

Kg/h.

i V. Es la Entalpía del vapor producido, a la presión y título observados, en

Kcal/Kg.

i A. Es la entalpía del agua que ingresa a la caldera o al economizador en

las condiciones en que llega, en Kcal/Kg.

El consumo de una caldera generalmente se expresa por el producto del peso

del combustible quemado GC, por le poder calorífico superior PCS:

Q (c) = GC * PCS

La relación entre dichos valores, producción y consumo, es decir la relación

entre la cantidad de calor transmitida al agua y la cantidad de calor que entrega

el combustible constituyen el rendimiento total de la caldera, a saber:

Cabe advertir que en esta expresión está incluido el efecto del hogar, de la

cámara de combustión y de la parrilla además del de los transmisores de calor

como el recalentador, economizador y calentador de aire.

77

El balance térmico de los generadores consiste en establecer la distribución

porcentual o en cantidad, del calor resultante de la combustión del combustible.

Es decir, deduce el valor de la cantidad de calor que absorbe el generador y el

valor de cada una de las pérdidas caloríficas, su expresión es:

Pérdidas

Como pérdidas caloríficas se pueden mencionar:

- En los gases secos de la combustión (14,7%)

- Humedad del combustible (0,35%)

- Combustible sin quemar (0,94%)

- Agua producida en la combustión (9,8%)

- Exceso de aire (2%)

- Combustión incompleta en combustibles gaseosos (0,21%)

- Radiación del calor al exterior por paredes y tubos (2,5%)

- Pérdidas circunstanciales en: poner en marcha la caldera, purgas,

limpieza, etc.

5.4.- Comparación y selección de calderas

Según lo expuesto anteriormente, estos tipos de calderas se diferencian

por la forma en que circulan los gases de la combustión. Como consecuencia de

esta disposición distinta, en las calderas acuotubulares los tubos están

sometidos a tracción a causa de la presión de los fluidos que los recorren, en

cambio en las calderas humotubulares los tubos están sometidos a la

compresión por la presión del agua que los rodea, razón por lo que se los

construye de chapa corrugada.

Para comparar las calderas, hay que tener en cuenta los siguientes factores:

Rendimiento térmico

Facilidad de control

78

Además, tener en cuenta el rango de presiones ya que las calderas

humotubulares alcanzan a 18 atm, mientras que una caldera acuotubular puede

superar las 100 atm.

En general, las calderas acuotubulares ofrecen las siguientes ventajas:

Rendimiento térmico superior a las calderas humotubulares

Rápida puesta en marcha

Unidades simples alcanzan grandes presiones

Especio requerido menor a igual potencia

Facilidad de adaptación del hogar al tipo de combustible

En cambio, ofrecen las siguientes desventajas:

Mayor costo de instalación

Son más exigentes respecto a la calidad del agua. No pueden usar

aguas duras.

Responden a las variaciones bruscas de la demanda con cierta pesadez

Las calderas humotubulares presentan las siguientes características:

Poseen gran contenido de agua, pueden afrontar demandas extra de

vapor

Son menos exigentes respecto a la calidad del agua. Pueden trabajar

con agua dura, aunque con mayor frecuencia de limpiezas periódicas.

Resisten bien las variaciones bruscas de la demanda, con poca variación

de la presión.

No admiten sobrecargas prolongadas.

La transmisión del calor al agua se realiza por convección natural y el

movimiento del agua está causado por la sola diferencia de densidades.

79

5.4.1.- Cuadro comparativo

Caldera Acuotubular

Caldera Humotubular

Caudal Mayor Menor

Presión Mayor Menor

Temperatura de salida Mayor Menor

Sobrecalentamientos Más altos Hasta 25ºC

Picos de demanda Responde peor Responde mejor

Puesta en marcha Más rápida Más lenta

Seguridad Más segura Menos segura

5.4.2.- Costos operativos

Como se puede apreciar en el gráfico, las calderas humotubulares son

económicamente convenientes hasta una capacidad de 20-25 Tn/h. Superando

esta capacidad, se trabaja a presiones y temperaturas tales que no sólo los

materiales de construcción necesarios para que sean instalaciones seguras

elevan el costo de inversión de una manera abrupta, sino que también se

aumentan los costos operativos por sus reducidos coeficientes de transmisión en

comparación a las calderas acuotubulares.

Por lo tanto, para capacidades de producción mayores a 25 Tn/h se utilizan

calderas acuotubulares, y para mayores capacidades aún se efectúa circulación

forzada para mejorar aún más el coeficiente global de transmisión.

80

6.- Combustibles.

6.1.- Generalidades

La elección de qué combustible usar para alimentar una caldera depende

principalmente de la tarifa de cada tipo de combustible conjuntamente con la

energía específica que el mismo brinda.

Hay calderas que pueden utilizar un único combustible ó unidades que pueden

utilizar alternativamente dos tipos de combustibles (duales). Esto será valioso

para el operador que alterna combustibles diferentes dependiendo de cuál tiene

la tarifa más baja.

Los combustibles usuales en la industria, ya sean líquidos, sólidos, gaseosos,

etc., presentan una serie de características que les son propias. Para quemarlos

eficazmente, es necesaria la adopción de medidas y la utilización de equipos

especiales, adecuados a cada uno de ellos.

Debe tenerse en cuenta una característica propia que presentan los

combustibles, según la cantidad de gases producida en la combustión. El

petróleo, carbón, gas natural, o sea combustibles que podemos llamar nobles,

producen de 15 a 18 Kg de gases cada 10.00 calorías liberadas. En cambio, los

combustibles pobres: leña, bagazo, cascarillas, etc. producen de 22 a 25 Kg de

gases cada 10.000 calorías.

Esa diferencia es importante de tener en cuenta en el cálculo de los aparatos

que utilicen el calor. En especial las calderas deben ser diseñadas

cuidadosamente cuando se trata de instalaciones para utilizar dos combustibles

distintos. Por ejemplo: bagazo y petróleo.

81

6.2.- Tipos

Los tipos más comunes de combustibles que se usan en las calderas de

vapor son:

1. Carbón

2. Fuel-Oíl

3. Gas

4. Leña. Rezagos vegetales: bagazo, cascarillas, aserrín, etc.

6.2.1.- Carbón

Carbón es el término genérico dado a una familia de combustibles sólidos

de origen mineral, con un alto volumen de carbono. En esta familia, existen

varios tipos de carbón, cada uno relacionado con la fase de formación del carbón

y el volumen del carbono, con amplias variedades en términos de propiedades, a

saber:

Turba

Lignito

Carbón Botuminoso

Carbón Semi-Botuminoso

Antracita

Propiedades

- Poder calorífico

- Composición química

- Clasificación

- Dureza

- Contenido de azufre

- Humedad

- Contenido de cenizas

- Coquificación

- Almacenaje

- Comercio

82

6.2.2.- Petróleo

Es un producto mineral de compleja y variada constitución, que difiere de

acuerdo a las zonas de extracción, dando lugar a distintos productos al

procederse a su destilación y elaboración.

Los petróleos crudos se destilan obteniéndose de ellos una gama variada de

combustibles y productos industriales.

Desde el punto de vista del proceso de elaboración, los combustibles derivados

del petróleo se clasifican en destilados (ej: Diesel Oil) y residuales (ej: Fuel Oil).

Los primeros, son obtenidos por destilación de los crudos y se producen de

distintos tipos y características. En el caso de los segundos, consisten en el

residuo que queda en los alambiques de destilación.

Los combustibles derivados del petróleo, tienen una serie de características que

resulta importante conocer, para proceder a su manipuleo y combustión en

forma adecuada, a saber:

- Poder calorífico


- Viscosidad

- Punto de escurrimiento

- Punto de inflamación

- Contenido de azufre

- Contenido de cenizas

- Peso específico

- Calor específico

- Humedad

- Aire de combustión

- Comercio

83

6.2.3.- Gas

El gas es muy apreciado como combustible por su sencillez de manejo,

facilidad de adaptación a procesos automáticos, posibilidad de alcanzar alta

eficiencia térmica, limpieza, ausencia total de cenizas y azufre.

Todas estas cualidades de gran valor en la práctica, han hecho que el gas se use

ampliamente, absorbiéndose siempre las disponibilidades ofrecidas, para

suministros a la industria.

Los gases combustibles están disponibles en dos formas diferentes:

Gas Natural. Ésta es el gas que se ha producido, de manera natural, bajo

tierra. Se usa en su estado natural, salvo la eliminación de impurezas, y

contiene metano en su forma más común.

Gas Licuado de petróleo. Estos son gases que se producen al refinar el

petróleo y se al maceran bajo presión en un estado líquido hasta ser utilizados.

Las formas más comunes son propano y butano.

Los combustibles gaseosos tienen sus características propias, que conviene

conocer para su correcto manejo y asignación en función a las particularidades

de cada proyecto y las instalaciones involucradas:

- Poder calorífico


- Densidad

- Velocidad de ignición

- Condiciones explosivas

- Formas de suministro

- Aire de combustión

84

6.2.4.- Leña. Rezagos vegetales: bagazo, cascarillas, aserrín, etc. Ésta puede ser una fuente económica de combustible primario para las

calderas. Antiguamente, las calderas de combustible de residuos podían quemar

desechos derivados del proceso como cortezas de madera ó el aceite sucio.

Actualmente, se ha visto disminuido el consumo de este tipo de combustibles a

las cercanías de las zonas de producción. Los rezagos vegetales: aserrín,

bagazo, cascarillas, etc., son consumidos también en sus zonas de producción. A

excepción del bagazo, que es el combustible utilizado en la industria azucarera,

los demás no revisten de mayor importancia.

Para quemar adecuadamente los combustibles celulósicos, es necesario conocer

sus características básicas, al igual que las de otros combustibles. El poder

calorífico, la composición química, el peso específico y la densidad aparente, la

clasificación, el contenido de humedad, el contenido de cenizas y sus

temperaturas de fusión. Los datos técnicos para la combustión y los usos

comerciales, son elementos de juicio para utilizar los combustibles y proyectar

adecuadamente instalaciones.

85

7.- Necesidades de vapor

Como primera medida, se deben definir las características del vapor

propiamente dicho, a saber:

a. Tipo de Vapor.

b. Presión de trabajo.

c. Calor latente.

d. Calor sensible.

e. Calor total.

El vapor estará en condiciones de brindar aquella energía térmica que

resulta de la diferencia entre el calor total y la temperatura de descarga. Para el

cálculo de las necesidades de vapor, en aquellos casos en que sea posible, se

calculará el calor necesario para aplicar por parte del vapor, mediante la

fórmula:

Donde:

Q = Calor necesario a aplicar

m = Masa del fluido a calentar

V = Volumen del fluido a calentar

d = Densidad del fluido

Ce = Calor específico del fluido

ΔT = Gradiente de temperatura

En aquellos casos en los que no se pudo realizar el cálculo anterior, el

consumo de vapor de cada equipo será aquel informado por parte del fabricante,

el cual estará en función de: características del producto a procesar, flujo

másico, incremento de temperatura que debe experimentar en cada proceso, y

de las características propias de cada equipo (presión de trabajo, consumo

unitario, etc.).

86

A continuación, se realiza un resumen de las necesidades de vapor, compuesto

por el consumo de cada uno de los elementos que componen el sistema

productivo. Adicionalmente, serán considerados los consumos de vapor por

concepto de pérdidas de calor al medio ambiente.

El consumo de vapor, a lo largo de la jornada, es muy variable; dependiendo de

las necesidades que tenga la industria en cada momento. Esto puede provocar

perturbaciones en el funcionamiento del generador de vapor, tales como caída

de presión, inestabilidad del nivel de agua, descenso del rendimiento térmico, lo

que implica un aumento del consumo.

Para regular el consumo de vapor se procurará:

- Repartir a lo largo del día la entrada en servicio de los distintos equipos,

no haciendo coincidir la totalidad del consumo.

- Evitar que el consumo en un determinado momento, sea superior a la

cantidad de vapor generada.

87

8.- Distribución de Vapor 8.1.- Introducción

El sistema de distribución de vapor es un enlace importante entre la

fuente generadora del vapor y los puntos de consumo del mismo.

La fuente generadora debe proporcionar vapor de buena calidad en las

condiciones de caudal y presión requeridas, y debe realizarlos con las mínimas

pérdidas de calor y atenciones de mantenimiento.

El vapor generado en la caldera deberá ser conducido a través de las tuberías

hasta el punto en que se requiere esta energía calorífica. Inicialmente habrá una

o más tuberías principales que transporten el vapor de la caldera en dirección de

la planta de utilización del vapor. Otras tuberías derivadas de las primeras

pueden transportar el vapor a los equipos individuales.

Es importante remarcar la generación de condensado, debido a que el vapor

fluye hacia un medio más frío en la puesta en marcha, y aún cuando la tubería

se haya calentado conocido como carga de funcionamiento. El condensado que

resulta va a parar a la parte inferior de la tubería y es arrastrado a lo largo de

ésta por el flujo de vapor y por la gravedad, debido al gradiente en la

conducción de vapor que normalmente disminuirá en la dirección del flujo de

vapor. Deberá entonces purgase el condensado de los puntos bajos de la tubería

de distribución.

8.2.- Presión de trabajo

La presión a la que el vapor debe distribuirse está parcialmente

determinada por el equipo de la planta que requiere una mayor presión. Debe

recordarse que le vapor perderá una parte de su presión al pasar por la tubería,

a causa de la resistencia de la tubería al paso del fluido, y a la condensación por

la cesión de calor a la tubería. Deberá tenerse en cuneta este margen a la hora

de decidir la presión inicial de distribución.

88

Aspecto a considerar:

- Presión requerida en el punto de utilización

- Caída de presión a lo largo de la tubería

- Pérdidas de calor en la tubería

8.3.- Dimensionado de tuberías

Las tuberías se pueden seleccionar basándose en una de las dos características:

1. Velocidad del fluido

2. Caída de presión

Dimensionado de tuberías según la velocidad del vapor

Si se dimensiona la tubería en función de la velocidad, entonces los

cálculos se basan en el volumen de vapor que se transporta con relación a la

sección de la tubería.

Para tuberías de distribución de vapor saturado seco, la experiencia demuestra

que son razonables las velocidades entre 25-40 m/s, pero deben considerarse

como el máximo sobre la cual aparecen el ruido y la erosión, particularmente si

el vapor es húmedo.

Alternativamente, puede calcularse el tamaño de la tubería como sigue:

89

Dimensionado de tuberías según la caída de presión

Esta alternativa resulta conveniente en aquellos casos en los que es

esencial que la presión de vapor que alimenta un determinado equipo no caiga

por debajo de un mínimo especificado, con el fin de mantener la temperatura, y

de este modo asegurar que los factores de intercambio de calor de la planta

mantengan las condiciones de plena carga.

Existen numerosos gráficos, tablas e incluso reglas para relacionar la caída de

presión con el tamaño de la tubería. Un método que ha resultado satisfactorio,

es el uso de factores de caída de presión.

Un método alternativo de cálculo, si se conoce la temperatura del vapor,

presión, caudal y caída de presión es el siguiente:

90

8.4.- Líneas de distribución y purga

Aspectos de relevancia a tener en consideración en el diseño de una línea de

distribución:

Vapor a presión y temperatura en cada equipo.

Drenaje de condensado suficiente.

Eliminar gases incondensables.

Evitar retornos desde otros equipos.

En cualquier tubería de vapor, parte del vapor condensará a causa de las

pérdidas por radiación. Por lo tanto, debe preverse la purga del condensado. Si

esto no se realiza de forma efectiva, aparecerán problemas de corrosión y golpe

de ariete. Además, el vapor se volverá húmedo, pues este recoge partículas de

agua, reduciéndose así su potencial de transferencia de calor.

Bajo condiciones extremas, si se permite la acumulación de agua, la sección de

tubería disponible para el paso de vapor se verá reducida, de manera que la

velocidad del vapor superará los límites recomendados.

Siempre que sea posible, la tubería de distribución debe montarse con un

descenso no inferior a 40 mm cada 10 m, en la dirección del flujo, de esta

manera, tanto el vapor como el condensado circularán en la misma dirección, lo

que permitirá colocar puntos de purga en la línea para recoger y evacuar el

agua.

A continuación se expone un ejemplo esquemático de línea de

distribución, en la cual se han incorporado los equipos y dispositivos de mayor

relevancia:

8.4.1.- Línea de distribución. Esquema

8.4.2.- Puntos de purga Debe considerarse cuidadosamente el tamaño y la situación del punto de

purga que garantice la correcta circulación del condensado hacia el purgador.

Soluciones para evacuar el condensado:

A diferencia del esquema de la izquierda en el cual difícilmente pueda ser

evacuada gran parte del condensado debido a la importante velocidad a la que

fluye el mismo, la disposición de la derecha asegura que todo el condensado

caiga en el pozo y recorra el camino por la tubería hasta el purgador. Este pozo

de goteo es tan importante en el sistema de purga como el mismo purgador.

Purgadores:

93

8.4.3.- Golpes de ariete

El golpe de ariete se produce cuando el condensado en lugar de ser

purgado en los puntos bajos del sistema, es arrastrado por el vapor a lo largo de

la tubería, y se detiene bruscamente al impactar contra algún obstáculo del

sistema.

Cuando se obstruye el paso de la bolsa “sólida” de agua, a causa de una T en la

tubería o una curva, la energía cinética se convierte en un golpe de presión que

se aplica contra el obstáculo. En casos serios, los accesorios pueden incluso

romperse con la consecuente pérdida de vapor vivo en la rotura.

Fuentes potenciales de problemas de golpe de ariete:

94

Medidas para minimizar las posibilidades del golpe de ariete:

1. Las líneas de vapor deben montarse con una inclinación descendente en

la dirección del flujo, con puntos de purga instalados a intervalos

regulares y en los puntos bajos.

2. Deben montarse válvulas de retención después de los purgadores.

3. Las válvulas de aislamiento deben abrirse lentamente para permitir que el

condensado que haya en el sistema pueda fluir sin brusquedades.

8.4.4.- Separadores de gotas

Los separadores deben seleccionarse basándose en el mejor compromiso

entre tamaño de la línea, velocidad y caída de presión para cada aplicación.

Conforme el vapor sale de la caldera, parte de éste condensa para reponer el

calor perdido a través de la pared de la tubería. El aislamiento reducirá

naturalmente las pérdidas de calor, pero el flujo de calor y el grado de

condensación disminuyen hasta cierta cantidad límite, y si no se toman acciones

apropiadas, estas cantidades sea acumularán.

El condensado formará gotitas en la pared interior de la tubería, que se unirán

formando una película al ser barridas por el flujo de vapor.

Sección típica de un separador:

95

Un separador evacuará tanto las gotitas de agua de las paredes de la tubería

como la humedad suspendida del vapor. La presencia y efecto del golpe de

ariete puede erradicarse montando un separador en la tubería principal de vapor

y con frecuencia será una alternativa más económica que alterar la tubería para

vencer este fenómeno.

8.4.5.- Dilatación y soporte de tuberías

Las tuberías siempre se instalan a temperatura ambiente. Cuando

transportan fluidos calientes, como agua o vapor, funcionan a temperaturas

superiores y por lo tanto se expanden, especialmente en longitud, al pasar de

temperatura ambiente a la temperatura de trabajo. Esto creará tensiones en

ciertas zonas del sistema de distribución, como las juntas de las tuberías, que

pueden llegar a romperse.

8.4.5.1.- Cálculo de dilatación:

8.4.5.2.- Flexibilidad de la tubería

La tubería debe ser lo suficientemente flexible para adaptarse a los

movimientos de los componentes al calentarse. En algunas instalaciones, puede

ser necesario incorporar medios para lograr la flexibilidad necesaria.

Cuando el condensado de una línea de transporte es drenado por el purgador a

una línea de retorno que discurre paralela a la línea de vapor, deberá tenerse en

consideración la diferencia de dilataciones.

96

En la práctica, la tubería se monta con un separador, de longitud igual a

la mitad de la dilatación entre dos bridas. Cuando la tubería está del todo

instalada y anclada, se desmonta el espaciador y se aprieta bien la conexión.

97

8.4.5.3.- Accesorios de dilatación

Curva completa. Se trata básicamente de una vuelta completa de la

tubería siendo preferible montarla horizontalmente que en posición vertical, para

evitar que se acumule el condensado en su interior.

Lira o Herradura. Este accesorio es utilizado cunado se dispone de

espacio. Resulta conveniente que sea montada horizontalmente para que la

curva y la tubería estén en el mismo plano.

Curvas de dilatación. Se pueden fabricar con tramos rectos de tuberías y

codos soldados en las juntas.

98

Junta deslizante. Se usan frecuentemente por el reducido espacio que

ocupan, pero es imprescindible que la tubería esté rígidamente anclada,

siguiendo las instrucciones del fabricante.

Fuelles. Accesorio que se monta en la línea y no requiere empaquetadura.

No obstante ello, presenta como desventaja importante que la presión interna

tiene tendencia a alargar el accesorio (como sucede con la junta deslizante), por

lo que los anclajes y las guías deben ser capaces de soportar estas fuerzas.

8.4.6.- Eliminación de aire

Cuando se introduce vapor a un a línea después de un período de

parada, la tubería está llena de aire. Además, con el vapor se introducen

ciertas cantidades de aire y otro gases no condensables, aunque las

proporciones de estos gases son normalmente muy pequeñas comparadas con

el vapor.

No obstante, sino se toman medidas para eliminarlo, estos gases se acumularán

en la tubería y en los espacios que libera el vapor al condensar en los

intercambiadores de calor. El calentamiento del sistema de vapor se convertirá

en un proceso largo que contribuirá a la disminución del rendimiento de la

planta.

99

Otro efecto del aire en el sistema de vapor será el efecto sobre la presión y la

temperatura. El aire ejercerá su presión parcial en el espacio de vapor, y esta

presión se añadirá a la presión parcial del vapor, dando entre ambas, la presión

total. Por lo tanto, la presión del vapor será menor a la presión total señalada

por el manómetro.

La temperatura será también menor a la correspondería por la indicación del

manómetro. Mucho más importante es el efecto que el aire tiene sobre la

transferencia de calor.

Purga y eliminación de aire en los extremos de la tubería

Además de los extremos de líneas principales, otras partes del sistema de vapor

que pueden requerir la eliminación de aire son:

En paralelo con un purgador de cubeta invertida.

En espacios de vapor complicados, como el lado opuesto a la

entrada de vapor en un recipiente con camisa de vapor.

Cuando hay un gran espacio de vapor, y debe evitarse la mezcla de

vapor/aire.

100

9.- Diseño del circuito de abastecimiento de vapor 9.1.- El circuito de vapor

El vapor que se genera en la caldera se debe transportar mediante

tuberías a los lugares donde se requiere energía calorífica. En primer lugar,

habrá una o más tuberías principales o tuberías de distribución, desde la caldera

hasta la zona consumidora de vapor.

A partir de estas tuberías, otras de menos diámetro transportan el vapor hasta

los equipos individuales. Cuando la válvula de salida de la caldera se abre, el

vapor sale inmediatamente hacia la tubería de distribución. Puesto que ésta,

inicialmente, está fría, el vapor le transmitirá calor. El aire que rodea las

tuberías también está más frío que el vapor, con lo cual el sistema a medida que

se calienta empieza a irradiar calor al aire.

Esta pérdida de calor a la atmósfera provoca que una parte del vapor condense.

El agua formada por condensación cae a la parte baja de la tubería y circula

empujada por el flujo de vapor hasta los puntos bajos de la tubería de

distribución. Cuando una válvula de un aparato consumidor de vapor abre, este

vapor que procede del sistema de distribución entra en el equipo y vuelve a

ponerse en contacto con superficies más frías.

El condensado que se forma en las tuberías de distribución y en los equipos de

proceso se puede utilizar para esta alimentación de la caldera con agua caliente.

Se expone a continuación, un ejemplo de una instalación de vapor:

9.2.- Condensado

9.2.1.- Eliminación del condensado

Si se considera la etapa inicial en el proceso de distribución de vapor, es

de destacar que el vapor ingresará a un sistema de tuberías de distribución y de

los equipos de proceso cuyas superficies se encontrarán aún frías. La diferencia

de temperatura entre el vapor y las paredes metálicas será mayor en este

período inicial de calentamiento de lo que será posteriormente, cuando el

sistema se encuentre en régimen.

Cabe remarcar que la mayor velocidad de transferencia de calor tiene lugar

cuando la diferencia de temperaturas es mayor y, por esta razón, se produce el

máximo de consumo de vapor durante las puestas en marcha. A medida que el

sistema se calienta, la gradual disminución de diferencia de temperatura lleva

consigo una disminución en la velocidad de condensación del vapor, hasta que

se alcanza un valor prácticamente estable.

Los dos valores extremos de cantidad de condensado formado se conocen

generalmente como "carga de arranque" y “carga de régimen”. Si en la parte

baja del equipo de proceso se practica un orificio de diámetro adecuado, todo el

condensado que se forme saldrá libremente por el mismo. El problema es que el

vapor también escapará con la consiguiente pérdida de energía que, en

cualquier caso, es indeseable. De ello se desprende la gran importancia que

tiene la eliminación correcta del condensado de los espacios destinados al vapor.

9.2.2.- Retorno del condensado

En este punto, el análisis se concentra en el condensado residual y cual

debería ser su tratamiento. Hay diversas razones que demuestran que el

condensado no debe ser volcado al desagüe.

En principio, es de suma importancia la energía que el mismo contiene en forma

de calor, incluso después de haberse aprovechado el revaporizado. Se puede

utilizar como agua caliente de proceso, pero la mejor solución es devolverlo al

tanque de alimentación de caldera donde puede ser utilizado sin necesidad de

103

tratamiento con lo que se ahorra combustible, agua de reposición y los costos

de tratamiento.

Recuperación del condensado. Ejemplo práctico:

La figura 79 muestra la formación del vapor a 10 bar relativos cuando se

suministra a la caldera agua fría a 10°C. La zona inferior, con rayas onduladas,

indica la entalpía que contiene el agua fría. Se deben añadir 740 kJ/kg de

energía calorífica para alcanzar la temperatura de saturación a la presión de 10

bar.

La figura 80 muestra la formación de vapor a la misma presión en una

caldera a la que alimentamos con agua a 70°C. La entalpía del agua fría es

superior con lo que sólo se deben añadir 489 kJ/kg para alcanzar la temperatura

de saturación. Esto representa un ahorro de combustible del 9,2%.

Una razón para no recuperar el condensado puede ser la posible contaminación

del mismo. Si se producen perforaciones en los serpentines de calefacción de

sustancias ácidas o de fuel se pueden encontrar estas peligrosas sustancias en

la caldera.

104

Incluso en estos casos, debe estudiarse la recuperación de condensado

instalando filtros que retengan el aceite o detectores que indiquen la presencia

de ácidos. En casos extremos puede ser necesario desechar el condensado, pero

se debe extraer del mismo toda la entalpía posible haciéndole pasar por un

intercambiador adecuado.

Otra alternativa, que es práctica corriente en procesos de cromado o niquelado,

es utilizar el condensado como agua caliente de limpieza final de los productos,

con lo cual se ahorra el vapor que debería mezclarse con agua fría para producir

esta agua caliente.

9.2.3.- Separadores de condensado

Las calderas modernas tienen una gran capacidad comparada con su

tamaño y hay que tener mucho cuidado para evitar situaciones de excesiva

sobrecarga. Un incorrecto tratamiento del agua de alimentación y picos de

consumo pueden provocar el arrastre de agua hacia las tuberías de distribución.

El vapor húmedo contiene menos entalpía de evaporación que el vapor saturado

seco a la misma presión y reduce la eficiencia del proceso o del equipo de

calefacción. Por esta razón, se deben tomar medidas para garantizar el mayor

105

título posible (fracción seca) del vapor generado. Si bien el tipo de drenaje

mostrado en la figura 40 eliminará todo condensado que se forme en la tubería,

no podrá eliminar las gotitas de humedad arrastradas por el propio vapor.

La solución más simple a este problema es la instalación de un separador de

gotas, del que se muestra un modelo típico en la figura 41. Una pantalla central

obliga al vapor a cambiar de dirección y a adquirir un movimiento circular. El

vapor seco puede pasar sin dificultad pero las gotas de agua, más pesadas, se

recogen en el punto de drenaje inferior.

Una trampa adecuada elimina el agua separada junto con el condensado que

pudiese haber en este tramo de tubería de distribución. La fuente más común de

vapor húmedo ese arrastre desde la caldera y por esta razón se debe instalar un

separador inmediatamente a la salida de la misma. También es deseable instalar

separadores antes de cualquier equipo que requiera vapor seco para su

funcionamiento.

106

9.2.4.- Anegamiento por condensado

En la mayoría de los equipos calentados con vapor es deseable y muchas

veces imprescindible, descargar el condensado tan pronto como se forma. Si

bien la entalpía del agua saturada del condensado es utilizable, se obtiene una

transferencia de calor más importante si únicamente el vapor está en contacto

con la superficie de transferencia.

Las razones de este fenómeno se han visto claramente en un ejemplo anterior.

Las trampas del tipo mecánico son las idóneas para aplicaciones que requieran

una rápida eliminación del condensado. Las del tipo termostático no drenan

condensado hasta que éste se ha enfriado una cantidad de grados por debajo de

la temperatura del vapor, con lo que se produce un cierto anegamiento del

espacio destinado a éste.

Sin embargo, en algunas ocasiones el anegamiento puede ser aceptable o

incluso deseable. Como ejemplo, consideremos la diferencia entre las

necesidades de purga de un radiador de vapor y una unidad calefactora.

Mientras el espacio dedicado al vapor en un radiador es grande comparado con

la superficie de calefacción, la capacidad de vapor de una unidad calefactora es

pequeña comparada con la transferencia de calor requerida.

El radiador puede utilizar perfectamente la entalpía del agua saturada del

condensado antes de descargarlo, pero en la unidad calefactora no se puede

hacer. Por esta razón, el radiador podría ser equipado con una trampa

termostática mientras que la unidad calefactora lo debe ser con una trampa que

elimine el condensado inmediatamente.

En este ultimo caso, por pequeño que fuera el anegamiento, reduciría la

transferencia de calor y provocaría que el calefactor soplase aire frío. El

condensado retenido en la unidad calefactora es también una fuente de

corrosión y por tanto de reducción innecesaria de vida de los tubos del

calefactor. El porcentaje tolerable de anegamiento del espacio de vapor es

claramente un factor significativo en la selección de la trampa. La elección

incorrecta del mismo es fuente, en muchos casos, de bajos rendimientos del

equipo.

107

9.2.5.- Trampas de vapor

La velocidad a la cual la trampa puede descargar el condensado depende

del tamaño del orificio de la válvula y de la presión diferencial o diferencia de

presión entre la entrada y la salida de la trampa. Si una trampa descarga a la

atmósfera, la presión diferencial a través de la misma es igual a la presión de

entrada.

Lo mismo sucede si la trampa descarga en una línea de retorno situada a nivel

inferior y que permite al condensado llegar, por gravedad, al tanque de

alimentación de caldera (a menos que un retorno subdimensionado cree

contrapresión). Desgraciadamente una disposición de este tipo es poco

frecuente bien porque el tanque de alimentación de la caldera está a un nivel

superior de la trampa, bien porque el circuito de retorno circula por niveles

superiores para evitar obstrucciones.

En estos casos, el condensado debe ser impulsado mediante una bomba o por la

propia presión del vapor, hasta su punto final. En esta sección, nos interesan

especialmente los problemas que puedan surgir por la elevación de condensado

mediante la presión del vapor a la entrada de la trampa. Por cada 0,11 bar

(11kPa) de presión de vapor en la trampa, el condensado puede ser elevado a

una altura próxima a 1m. Para elevar el condensado, la trampa debe ser de un

tipo en el cual todo el cuerpo esté sometido a la presión total del vapor.

Todas las trampas de balde y la mayor parte de las habituales en el mercado

son de este tipo. Hay desventaja al elevar el condensado por este método. En

primer lugar, no siempre se dispondrá de la presión de vapor necesaria a la

entrada de la trampa. Si, por ejemplo, la presión normal de operación es de

1,65 bar (165 kPa) teóricamente es posible elevar el condensado a 15m.

Sin embargo, en el arranque, la presión de vapor permanecerá durante un cierto

tiempo a un valor próximo a 0 bar o incluso por debajo. Hasta que esta presión

aumenta, el condensado no puede ser drenado y se acumulará en el espacio

destinado al vapor. Este hecho provocará un período de calentamiento más

largo. El condensado, además, evitará la salida de aire a través de la trampa con

108

lo cual el problema empeorará. Si el equipo tiene control de temperatura, la ac

ción de este control puede reducir la presión del vapor por debajo del valor al

cual la elevación de condensado se efectuaría correctamente hasta la línea de

retorno.

Una vez más, el espacio destinado al vapor quedará anegado hasta que abra la

válvula de control, resultando una deficiente regulación de temperatura y un

riesgo de golpes de ariete cuando el vapor llegue súbitamente al espacio

anegado. Se debe recordar que ciertos tipos de trampas tienen limitada la

contrapresión a la que pueden descargar. Es particularmente importante en las

trampas de tipo termodinámico, mientras que las bimetálicas han de ser

nuevamente calibradas si deben descargar con una contrapresión impuesta por

la elevación de condensado.

Las trampas se pueden instalar en la parte baja o en la superior de la tubería

ascendente, según las necesidades de cada instalación en particular.

Trampas en la parte baja de la tubería

Siempre es preferible instalar la trampa por debajo del punto de drenaje

de la unidad en cuestión. La figura 49 muestra la mejor disposición para elevar

condensado directamente de la trampa. La trampa está en la parte inferior de la

tubería de elevación y cerca de la unidad a drenar. Está precedida de un filtro y

seguida de una válvula de retención.

Esta se instala para evitar que el condensado llene la parte des tinada al vapor

durante las paradas. Es deseable conectar la tubería de elevación a la parte

superior de la tubería principal de retorno de condensado.

109

Trampas en la parte alta de la tubería de elevación

Hay ocasiones en las que no es posible instalar trampas en la parte

inferior debido a la disposición del equipo. La figura 50 muestra un recipiente,

equivalente al de una unidad de tratamiento superficial, calentado con un

serpentín lleno de vapor. La tubería baja por un lado del recipiente, circula por el

fondo del mismo y sale al exterior subiendo por la pared opuesta antes de

alcanzar la trampa.

El final del serpentín no puede salir por el fondo del recipiente porque

introduciría una junta que puede perder líquido corrosivo. El vapor condensa al

ser admitido en el serpentín y este condensado se acumula en la parte baja. Al

mismo tiempo, el vapor puede pasar por encima de aquel y alcanzar la trampa

que cerrará inmediatamente. No abrirá hasta que el vapor que llena la tubería

previa a la trampa condense.

Sin embargo el vapor continuará entrando y llegando a la trampa hasta que se

haya formado suficiente condensado en la parte baja del serpentín. Este

condensado será empujado por el vapor hasta la trampa que abrirá. Cuando la

110

trampa abre, el nivel del condensado disminuye con lo que el vapor puede llegar

nuevamente a la trampa. Se repite el proceso con el resultado de que el

serpentín nunca queda libre de condensado por lo que la eficiencia térmica es

baja.

Esta situación se puede mejorar con la disposición que se muestra en la figura

51. En lugar de un serpentín plano, este desciende gradualmente en la dirección

del flujo de vapor y forma un codo sifón antes de iniciar el camino ascendente.

Un tubo de pequeño diámetro conectado a la trampa se inserta dentro del tubo

del serpentín hasta el punto bajo del codo sifón. Cuando llega vapor en el

arranque, el primer condensado que se forma cae en el codo sifón, sellando la

parte final del tubo de pequeño diámetro e impidiendo que el vapor llegue a la

trampa.

Debido a este pequeño diámetro, tampoco las burbujas de vapor pueden llegar a

la trampa, lo que sucedería si se mantuviese el diámetro del serpentín. La

mayor parte de las trampas pueden ser instaladas en el punto superior del tubo

de pequeño diámetro siempre que la instalación se efectué del modo descrito.

Sin embargo, si se utiliza una trampa de balde invertido, hay que instalar una

retención, a la entrada, para evitar que el sello de agua que necesita la trampa

se pierda a través de la tubería de pequeño diámetro.

111

9.2.5.- Elevación del condensado

Aunque el condensado es susceptible de ser elevado por la presión del

vapor,-después de ser drenado es conveniente que pueda salir por gravedad.

Esto es esencial si la presión a la salida debe ser baja o se está purgando una

unidad con control de temperatura.

Desafortunadamente, muy pocas veces es posible devolver el condensado por

gravedad hasta el tanque de alimentación. Por esta razón es conveniente llevar

el condensado hasta un tanque, desde el que es bombeado hasta la sala de

calderas.

El ciclo de operación de una bomba sencilla que puede ser utilizada para este

cometido es el que muestran los diagramas de la figura 81. El fluido motor de

este tipo de bomba es vapor o aire comprimido y, en cualquier caso, el consumo

es muy bajo. Puesto que en cada bombeo se impulsa la misma cantidad de

condensado, es relativamente fácil calcular la tasa de formación del mismo.

Si se añade un contador del numero de veces que se repite el ciclo se pueden

obtener valores bastante correctos de las cantidades de condensado que se

bombean. La figura 82 muestra una instalación correcta de una bomba de este

tipo. Se suministra como un equipo completo con lo que se reducen tiempo y

costos de instalación.

El tanque receptor a presión atmosférica es parte esencial y es conveniente

recordar que todo el revaporizado que no se haya aprovechado antes saldrá por

el venteo. Si bien una bomba automática de este tipo es capaz de mover

cantidades importantes de condensado, hay ocasiones extremas de carga o

recorridos largos o tortuosos que aconsejan utilizar dos o más bombas en

paralelo.

113

9.3.- Golpes de ariete

Tan pronto como el vapor sale de la caldera, se inicia la condensación en

las tuberías debido a las pérdidas de calor. Esta condensación es

particularmente importante en el arranque cuando el sistema está frío. En la

figura 52 se ve como las gotas de condensado se van depositando en el fondo

pudiendo formar, eventualmente, una barrera compacta que es arrastrada a

gran velocidad a lo largo de la tubería. Cuando este condensado encuentra un

obstáculo, tal como un cambio de dirección de la tubería, será frenado

súbitamente.

La energía cinética del condensado a alta velocidad se convierte en energía de

presión que es absorbida por la tubería. Si la velocidad es muy alta o el peso de

condensado importante, la cantidad de energía liberada puede ser suficiente

para romper algún elemento de la instalación. Incluso con la baja velocidad y

poco peso, el ruido creado en el sistema por el impacto puede provocar

molestias importantes.

La incidencia de los golpes de ariete será mayor si se forman bolsas de

condensado en los puntos bajos del sistema de vapor. Son fuente común de

problemas los pandeos en las tuberías o el uso incorrecto de reductores

concéntricos, como se ve en la figura 53. Un reductor instalado correctamente

como el de la figura 54 no permite acumulación de condensado.

114

Incluso un filtro instalado como en la figura 55 es una fuente potencial de golpe

de ariete. Es mucho mejor instalar los filtros en un plano horizontal para evitar

que la bolsa de condensado pueda ser arrastrada por el vapor que circula a gran

velocidad. Con el fin de minimizar la posibilidad de golpes de ariete, las líneas de

vapor deben instalarse con una pendiente en la dirección del flujo y con puntos

de drenaje instalados a intervalos regulares y en los puntos bajos.

Después de las trampas deben instalarse válvulas de retención que impidan el

paso de condensado en sentido inverso que inundarían las tuberías cuando se

produjera una parada.

Al alimentar de nuevo con vapor en el arranque, las válvulas de comunicación

deben ser abiertas poco a poco con el fin de que si hubiese quedado condensado

en el sistema éste sea arrastrado lentamente hacia los puntos de drenaje y no a

gran velocidad. Los golpes de ariete pueden producirse en serpentines

sumergidos en tanques. Si bien no tienen cambios de dirección, el vapor que

entra condensa muy rápidamente.

El resultado es un peso comparativamente importante de agua arrastrada por el

vapor el cual a su vez tiene una velocidad muy alta debido a la rapidez de la

115

condensación. Es importante que el serpentín tenga una pendiente positiva y

que en su parte final tenga un codo sifón y un tubo de elevación de pequeño

diámetro hasta la trampa, como se ha visto en la figura 51.

Si el condensado debe ser elevado después de la trampa, las dificultades

proceden del hecho de no disponer de suficiente presión a la entrada de la

trampa. El equipo quedará anegado y los golpes de ariete serán inevitables

cuando la presión del vapor vuelva a aumentar. Este es el caso de equipos con

control automático de temperatura.

La mejor disposición en estos casos es drenar el condensado por gravedad hasta

un tanque receptor a presión atmosférica y usar una bomba para elevar el

condensado a mayor nivel.

Es aconsejable instalar una trampa robusta como la termodinámica, la de balde

invertido o la bimetálica cuando hay riesgo de golpes de ariete. Los golpes de

ariete se pueden presentar también en el sistema de retorno de condensados.

Ello es evidente desde que las trampas descargan condensado a la temperatura

de saturación o una temperatura próxima en una tubería de retorno de

condensado completamente inundada.

El revaporizado que se forma cuando el condensado pasa por la trampa debe

abrirse paso en la tubería inundada, ocasionando violentos golpes de ariete. Una

solución de compromiso es usar una trampa para vapor que elimine el

condensado a una temperatura inferior a la de saturación minimizando el

revaporizado que se forma (fig. 56).

Para esta disposición, es necesario disponer de un bolsillo de drenaje adecuado

y de la suficiente longitud de enfriamiento antes de la trampa, si no el equipo o

la tubería de vapor se llenarán de condensado. En la práctica, la descarga de

condensado en una tubería inundada debe evitarse siempre que sea posible. En

la figura 57 se ilustra el único sistema seguro de evitar problemas.

117

10.- Terminología y unidades

Entalpía

Es el término utilizado para designar la energía total, debida a la presión y

la temperatura, de un fluido, líquido o vapor (tales como el agua y el vapor de

agua), en cualquier momento y condición dados. La unidad básica de medida de

cualquier tipo de energía es el joule (símbolo J).

Puesto que un joule representa una cantidad de energía muy pequeña,

actualmente se multiplica por 1000 y se trabaja en Kilojoules (KJ).

Entalpía específica

Es la entalpía (energía total) de una unidad de masa (1Kg). Las unidades

normalmente usadas son KJ/Kg.

Capacidad Calorífica Específica

Es la medida de la capacidad que posee una sustancia para absorber calor

y se define como la cantidad de energía (joules) requerida para aumentar 10C a

1 Kg. de esa sustancia. Se expresa en KJ/Kg.°C. La capacidad calorífica

específica del agua es de 4,186 KJ/Kg.°C. Significa que un aumento de entalpía

de 4,186 KJ hará aumentar en 10ºC la temperatura de 1 Kg. de agua.

Presión Absoluta y Presión Manométrica

A la situación teórica de vacío perfecto o ausencia total de presión se le

llama "cero absoluto". Presión absoluta es la ejercida por encima de este cero

absoluto. La presión atmosférica es de 1,013 bar abs. a nivel del mar.

La presión manométrica es la que se lee en un manómetro Standard

instalado en el sistema. Puesto que esta presión es la existente por encima de la

atmosférica, el cero del dial del manómetro es equivalente a unos 1,013 bar

abs.

Así, una presión de 3 bar abs implicará la lectura de 1,987 bar (relativos)

en el manómetro. Las presiones por debajo del cero relativo se expresan en

milibar (mil milibar = 1 bar).

118

Calor y Transferencia de Calor

El calor es una forma de energía y como tal es parte integrante de la

entalpía de un líquido o gas. La transferencia de calor es el flujo de entalpía de

una materia de alta temperatura a otra de temperatura menor, cuando se les

pone en contacto.

Se debe recordar que lo que se acaba de definir como Entalpía se definía

antiguamente como Calor Total, el cual era la suma del Calor Sensible y del

Calor Latente (equivalentes a la Entalpía del agua y a la Entalpía de evaporación

que definimos a continuación).

Entalpía de Agua Saturada

Supongamos que disponemos de agua para llenar una caldera a presión

atmosférica, a una temperatura de 10°C y que el agua inicia la ebullición a

100°C. Se requerirán 4,186 KJ para aumentar en 1°C cada Kg. de agua.

El aumento de Entalpía será de 376,74 KJ (90 x 4,186) al aumentar la

temperatura de 10°C a 100°C. Si la caldera es de 10.000 litros (10.000 Kg.) el

aumento de Entalpía para llevar el agua hasta su punto de ebullición es de

376,74 KJ/Kg. x 10.000 Kg. = 3.767.400 KJ.

Recordemos que este valor no es la entalpía del agua saturada sino

simplemente el aumento de entalpía requerido para aumentar la temperatura

del agua de 10°C a 100°C.

El punto de partida en las tablas de vapor es agua a 0°C, valor al que se

supone que el contenido calorífico es cero para cualquier propósito. (El calor

absoluto contenido sería considerable si tomáramos como calor cero el del cero

absoluto, equivalente a -273°C).

La entalpía específica del agua saturada a 100°C es por tanto 100 x 4,186

= 418,6 KJ.

Entalpía de Evaporación

Supongamos por un momento que el vapor que se va formando se puede

descargar libremente a la atmósfera. Cuando el agua ha alcanzado los 100°C, se

continúa transfiriendo calor del horno al agua pero la temperatura no sigue

aumentando.

119

El calor adicional se usa para vaporizar el agua y convertirla en vapor. La

entalpía que produce un cambio de estado de líquido a gas sin variación de

temperatura se llama "Entalpía de evaporación".

La entalpía de evaporación es la diferencia entre la entalpía del agua

saturada y la del vapor saturado seco.

Entalpía del Vapor Saturado

Hemos visto que el vapor generado en una caldera contiene una entalpía

que es la suma de otras dos. Esta suma de entalpías se conoce como "Entalpía

del vapor saturado". En cada Kg. de masa de vapor a 100°C y a presión

atmosférica, la entalpía del agua saturada es de 419 KJ, la entalpía de

evaporación es de 2.257 KJ, y la entalpía del vapor saturado es, por tanto, de

2.676 KJ.

Estos valores están tomados de las tablas de vapor que veremos con más

detalle más adelante. Por supuesto, la proporción entre la entalpía del agua

saturada y la de evaporación permanece constante a una presión dada,

cualquiera que sea la cantidad de vapor afectado. Por ejemplo, si estuviésemos

considerando una masa de 100 Kg. de vapor en lugar de 1 Kg., cada uno de los

valores del párrafo anterior debería ser multiplicado por 100.

120

11.- Bibliografía

1. Apuntes de la cátedra.

2. “Calderas y accesorios”. Spirax Sarco, 1999.

3. “Distribución de vapor”. Spirax Sarco, 1999.

4. “Purga de vapor y eliminación de aire”. Spirax Sarco, 1999.

Generación y Distribución de Vapor

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