La presencia de vapor a suficiente presión en una instalación no significa que el proceso reciba vapor de la calidad adecuada. Las gotas de agua en el vapor, los gases no condensables, las sustancias disueltas transportadas desde el agua de la caldera y las fluctuaciones de presión pueden afectar la transferencia de calor y la calidad del producto.
Calidad del vapor; Se evalúa por la presión y temperatura del vapor, así como por su índice de sequedad, pureza y estabilidad en el punto de uso. Esta cuestión es especialmente importante en los procesos alimentarios, farmacéuticos, textiles, de esterilización y de calentamiento de precisión.
¿Qué es el vapor saturado?
El vapor saturado es vapor a la temperatura de ebullición correspondiente a su presión. Cuando pierde calor, comienza a condensarse y cede su calor latente al proceso. Se prefiere en muchas aplicaciones de calefacción industrial porque proporciona una alta transferencia de calor a una temperatura casi constante.
Cuando la presión cambia, la temperatura de saturación también cambia. Por tanto, es posible controlar la temperatura del proceso mediante la presión de vapor; Sin embargo, se deben tener en cuenta las pérdidas de presión de la línea.
¿Qué es el vapor sobrecalentado?
El vapor sobrecalentado es vapor calentado por encima de su temperatura de saturación a la misma presión. No contiene fase líquida y su temperatura puede variar dentro de un rango determinado, independientemente de la presión.
El vapor sobrecalentado es ventajoso en turbinas y en algunos procesos de alta temperatura. Por otro lado, en intercambiadores donde se desea la transferencia de calor por condensación, el comportamiento de la transferencia de calor durante el atemperamiento puede diferir del vapor saturado. El planteamiento de “en cada proceso es mejor porque hace más calor” no es correcto.
Relación vapor húmedo y sequedad
El vapor húmedo contiene gotas de agua líquida que se transportan junto con el vapor. La relación de sequedad expresa la relación entre la masa de vapor en la mezcla y la masa total. En teoría, el vapor saturado completamente seco tiene un valor de sequedad del 1 o 100 por ciento.
Principales consecuencias del vapor húmedo:
- La energía utilizable transportada por un kilogramo de fluido disminuye,
- La transferencia de calor y el tiempo de proceso pueden variar,
- Puede producirse erosión en válvulas de control y tuberías,
- El riesgo de golpe de ariete puede aumentar,
- Es posible que el caudal medido y la cantidad real de energía no coincidan,
- Pueden ocurrir problemas de calidad en productos con contacto directo con el vapor.
¿Por qué se moja el vapor?
Deriva del agua de la caldera
El aumento repentino de la carga, el nivel alto de agua, el alto total de sólidos disueltos, la formación de espuma o el espacio insuficiente para la separación del vapor pueden causar que el agua de la caldera se traslade con el vapor.
Pérdida de calor en la línea
A medida que el vapor se mueve a través de una línea larga o sin aislamiento, pierde calor y se forma condensación. Si el drenaje es inadecuado, esta agua se lleva al proceso con el flujo.
Tubería incorrecta
El ramal de menor elevación, la pendiente insuficiente, la pequeña bolsa de condensado o la trampa defectuosa pueden volver a mojar el vapor seco.
Cambios de presión
La reducción de presión y las fluctuaciones de carga cambian el estado termodinámico del vapor. El diseño de la estación no debe consistir únicamente en la selección de válvulas.
¿Qué hace un separador de vapor?
El separador separa las gotas de agua en el flujo de vapor cambiando de dirección y velocidad o por efecto centrífugo. El condensado separado se descarga mediante una trampa adecuada. El separador por sí solo no soluciona todos los problemas de calidad; También se deben corregir la deriva del agua de la caldera y el drenaje de la línea.
El separador se puede utilizar especialmente en la entrada de la línea principal, antes de la válvula reductora de presión y en procesos que requieren vapor seco. El diámetro y el tipo deben seleccionarse según el caudal y el rango de trabajo.
Efecto de los gases no condensables
Gases como el aire y el dióxido de carbono pueden formar una película en la superficie de transferencia de calor, lo que dificulta que el vapor llegue a la superficie. La disolución del dióxido de carbono en el condensado puede aumentar la corrosión. El Desaireador ayuda a reducir los gases disueltos en el agua de alimentación; El aire de las líneas debe eliminarse con elementos de descarga de aire adecuados.
¿Son lo mismo el vapor limpio y el vapor de planta?
No. El vapor de la planta a menudo se produce con la química estándar del agua de caldera y se utiliza en calentamiento indirecto. En aplicaciones de vapor limpio o puro, el material de producción, el agua de alimentación, los aditivos químicos y las condiciones de higiene son más estrictos. Si hay contacto directo con alimentos o medicamentos, se debe evaluar por separado la legislación y los estándares de calidad del proceso.
¿Cómo mejorar la calidad del vapor?
- La capacidad de la caldera y la tasa de carga se seleccionaron correctamente.
- El nivel del agua y la materia disuelta total se mantienen bajo control.
- El acondicionamiento del agua se gestiona mediante análisis periódicos.
- Se aíslan las líneas, se corrigen las pendientes y los puntos de drenaje.
- Las trampas se prueban periódicamente.
- Se utilizan separadores y descarga de aire cuando es necesario.
- Las estaciones y ramales reductores de presión están diseñados correctamente.
- La sequedad se verifica midiendo el caudal y el rendimiento del proceso.
El
¿Cómo elegir el tipo de vapor adecuado para el proceso?
El vapor saturado es un potente portador de calor en la mayoría de las aplicaciones de intercambiadores de calor, cocción, secado y calefacción. El vapor sobrecalentado puede utilizarse en turbinas y en ciertos procesos donde no se desea el secado o la condensación. En la selección, se deben considerar juntos la temperatura objetivo, la presión, la superficie de transferencia de calor, la sensibilidad del producto y el método de control.
A la hora de elegir una caldera de vapor de alta presión se debe definir no sólo la presión sino también la calidad del vapor que se entregará al proceso y el sistema de distribución.
Preguntas frecuentes
¿El vapor seco y el vapor sobrecalentado son lo mismo?
No. El vapor seco saturado se encuentra en un estado de saturación sin gotas de líquido. El vapor sobrecalentado está por encima de la temperatura de saturación a la misma presión.
Si la presión de vapor es alta, ¿la calidad también es alta?
No. Vapor a alta presión; Puede ser de mala calidad debido a arrastre de agua, mal drenaje o contaminación.
¿El uso de un separador previene completamente el golpe de ariete?
No. El separador separa las gotas; También debe ser correcta la pendiente de la línea, las bolsas de condensado, las trampas y la puesta en servicio controlada.
¿Cómo se mide la sequedad del vapor?
Se pueden utilizar métodos de medición calorimétricos o especiales apropiados para la aplicación. El punto de medición y el orden de muestreo afectan directamente el resultado; Se requiere evaluación de expertos.
Recursos técnicos
- T.R. Materiales de capacitación del Ministerio de Energía y Recursos Naturales, Sistemas de Vapor y Condensado.
- Recursos técnicos internacionales de sistemas de vapor, secado del vapor y notas de aplicación del separador.