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Presencia de condensado
• La pérdida de calor puede producir condensación del vapor
• Dos situaciones:
– La condensación es el resultado del proceso para el cual se usa el vapor (ej. Intercambiadores de calor)
– La condensación es una situación no buscada (ej. condensación dentro de las cañerías)
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Perfil de Temperatura a través de una superficie de intercambio de calor, para el calentamiento de un recipiente con agua
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Extracción del condensado
• Necesidad
– En general los equipos no están diseñados para trabajar inundados con condensado
– La presencia de condensado en las líneas de vapor es inconveniente (golpes de ariete, erosión, etc…)
– Disminución de la transferencia de calor
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¿porqué retornar el condensado al sistema?
– Ahorro de agua
– Ahorro de costos del tratamiento del agua
– Aprovechamiento de la energía residual del condensado
– Reducción de efluente
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Retorno del condensado
• Cómo?
– Separar el condensado del vapor
– Retornar el condensado a la caldera
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Llega vapor (… y al principio hay sólo vapor).
vapor
Extracción del condensado del vapor
Ejemplo: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Llega vapor (… y al principio hay sólo vapor).
vapor
Extracción del condensado del vapor
Pero el vapor irá condensando …
Ejemplo: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Si no sacamos el condensado al poco tiempo tendremos
sólo condensado (frío) en el extremo de la línea
vapor
Extracción del condensado del vapor
El condensado se irá acumulando…
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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vapor
Extracción del condensado del vapor
Si no sacamos el condensado al poco tiempo tendremos sólo condensado (frío) en el extremo de la línea
El condensado se irá acumulando (recordar que no es lo mismo transferir calor latente que calor sensible)
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Hay que sacar el condensado sin que se pierda vapor
vapor
Extracción del condensado del vapor
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Colocamos una salida en la parte más baja…
vapor
Extracción del condensado del vapor
… y un limitador de flujo
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Extracción del condensado del vapor
Cerramos la salida (se acumula condensado en la parte más baja por diferencia de densidad)
vapor
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Extracción del condensado del vapor
Luego de cierta cantidad acumulada se abre la salida
vapor
condensado
Ejemplo 1: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
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Extracción del condensado del vapor
Se evacuó el condensado.
Cuando el vapor llega a la válvula, ésta se cierra.
El ciclo se reinicia (esperando acumular condensado en el recipiente)
vapor
Ejemplo: Se alimenta vapor a un intercambiador de calor
condensado
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Extracción del condensado del vapor
En la práctica esto se consigue:
• Utilizando una “trampa de vapor” que permite
pasar sólo el condensado y retiene el vapor
• El funcionamiento de la trampa es automático
• En general, se disponen de “cuadros de trampa”
con ésta y otros accesorios
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vapor “condensado”
condensación a lo largo del sistema
Ejemplo 2: Condensado generado en la cañería
Extracción del condensado del vapor
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vapor
separador
Interponer un recipiente separador: por gravedad se separan el vapor (arriba) del condensado (abajo)
Extracción del condensado del vapor
Ejemplo 2: Condensado generado en la cañería
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vapor
separador
Del fondo se extrae el condensado con un sistema similar al ejemplo anterior (que abra sólo cuando hay condensado para ser evacuado)
Ejemplo 2: Condensado generado en la cañería
Extracción del condensado del vapor
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Extracción del condensado del vapor
En la práctica esto se consigue:
• Ubicando una salida para el condensado en el
punto más bajo de la línea
• Utilizando una “trampa” para vapor que permite
pasar sólo el condensado y retiene el vapor
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Trampas de Vapor
La función de una trampa de vapor es permitir la descarga de condensado (e incondensables) sin
permitir el escape de vapor vivo.
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Vapor flash (revaporización)
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vapor
condensado5 bargTsat=159C671 KJ/Kg
0 bargTsat=100C419 KJ/Kg
𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 =𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑙𝑖𝑞𝑎𝑙𝑡𝑎 − 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑙𝑖𝑞𝑏𝑎𝑗𝑎
𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑏𝑎𝑗𝑎
𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 =671 − 419
2257= 0,112
𝐾𝑔 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
𝐾𝑔 𝑎𝑔𝑢𝑎(11,2%)
• TERMOSTATICAS
• MECANICAS
• TERMODINAMICAS
Tipos de Trampas
A su vez, dentro de cada grupo hay distintos tipos de trampa
Tres grupos:
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OPERAN POR CAMBIOS EN LA TEMPERATURA DEL FLUIDO
Cuando el condensado inunda la trampa su temperatura disminuye respecto a la de equilibrio con el vapor. Cuando se detecta esta menor temperatura la trampa abre. Cuando llega vapor, la temperatura es mayor, la trampa cierra.
Tipos
• expansión de líquido
• presión balanceada
• bimetálicas
TERMOSTATICAS
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TERMOSTATICAS –expansión de líquido
Tipos de Trampas
El aceite incrementa su volumen específico y ocasiona el cierre de la válvulamientras el vapor lo baña. Al inundarse con condensado la T del aceite baja y se contrae
abriendo la válvula
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TERMOSTATICAS –expansión de líquido
Tipos de Trampas
Ideal para remover aire y agua fría en arranques de planta
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TERMOSTATICAS –expansión de líquido
Tipos de Trampas
Si la P de la línea aumenta, y no se modifica la posicióndel resorte de control, la línea funcionará inundada
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TERMOSTATICAS –presión balanceada
Tipos de Trampas
En este caso la diferencia de T entre el vapor y la respuesta se mantiene
dentro de ciertos límites, y el proceso no se inunda aunque aumente la
P de vapor33
TERMOSTATICAS – Presión balanceada
Tipos de Trampas
• Descarga de condensado sub-enfriado• Descarga libre de aire en el arranque• Operación independiente de la presión en la línea de
condensado• Robusta
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TERMOSTÁTICAS - Bimetal
Tipos de Trampas
• Descarga de condensado sub-enfriado• La operación es constante para cargas moderadas
(descarga permanente)• Robusta• Adecuada para altas presiones
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MECANICAS
OPERADA POR CAMBIOS EN LA DENSIDAD DEL FLUIDO
Según que haya condensado o vapor en la trampa, un flotador cambia de posición y abre o cierra la salida permitiendo el escape del condensado y reteniendo al vapor.
Incluye: las de flotador, las de balde invertido
Tipos de Trampas
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MECANICAS - Flotador
Tipos de Trampas
Trampa flotador con venteo termostáticoTrampa flotador con venteo manual
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MECANICAS – Flotador
ventajas
• Trampa de operación casi ideal: descargacondensado inmediatamente que es formado, noimportando los cambios en la T del vapor
• Para las trampas con venteo automático, libredescarga de incondensables.
• Resistente a los golpes de ariete• Compacta: gran capacidad relativa a su tamaño.
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MECANICAS – Balde invertido
Tipos de Trampas
Ventajas• Resistente a los golpes de ariete• Puede lidiar con altas presiones• Simple y robusta
Desventajas• Venteo de aire muy lento debido al pequeño tamaño
del orificio de purga• Debe haber suficiente agua para formar sello.
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TERMODINAMICAS
OPERADA POR CAMBIOS EN LA
TERMODINAMICA DEL FLUIDO
La apertura o cierre dependen de la formación de
vapor de flasheo a partir del condensado.
Incluye: las termodinámicas, las de impulso, las de
laberinto, las de disco.
Tipos de Trampas
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Termodinámicas
Tipos de Trampas
Ventajas– Trabajan en todo su rango útil sin ajustes o cambios internos– Son simples ligeras y de alta capacidad para su tamaño– No son afectadas por golpes de ariete– Pueden usarse en altas presiones– Fácil mantenimiento on line– Fácil chequeo al oir el “click”
Las más usadas
Desventajas• Requieren presión diferencial mayor que un cierto valor para
asegurar la aceleración del vapor bajo el disco
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• Maximizar el flujo de vapor
• Maximizar la eficiencia energética
• Mantener el circuito seguro
¿porqué falla una trampa?¿porqué testear las trampas?¿cómo saber si está fallando?
• Visor (colocado en la línea de condensado inmediatamente luego de la trampa)
• Temperatura (si hay fuga de vapor, la temperatura es en general mayor que si no hay fugas; si la trampa está bloqueada, la temperatura es menor que si la trampa funciona bien)
• Ruido (depende de si hay o no flujo, de si es condensado que flashea o si es vapor no retenido en la trampa)
• Ultrasonido
• Conductividad
Detección de fallas
Golpe de ariete(waterhammer)
• Mala remoción de condensado en líneas donde circula vapor a alta velocidad
• Incapacidad para que el condensado ingrese o viaje en la línea de retorno (ya sea por subdimensionado, como por sobre presión)
• Pobre manejo del condensado generado en un sistema controlado por la temperatura
Tubería sin pendiente. El condensado no “escurre”.
Causas de la acumulación de
condensado en las líneas.
Pendiente en las líneas
Caída en la dirección de flujo (1,5 – 3 %)
Factores a tener en cuenta en el
diseño de líneas de vapor
Si el vapor tiene que ser conducido a niveles más altos esto se debe hacer con tramos “horizontales” (leve pendiente negativa) y verticales.
No debe haber tramos con pendientes positivas porque el vapor arrastraría condensado en contracorriente.
Las derivaciones para alimentar equipos deben tomarse
desde la parte superior de la tubería principal para evitar
arrastres de condensado y suciedad.
• Qué tipo de reducción R
recomendaría instalar en
el sistema de la figura.
• Se analiza el tipo de
trampa a instalar en T.
1) termostática de
expansión de líquido
2) flotador con venteo
termostático
3) termodinámica.
Cual NO?