Producir suficiente vapor en la caldera no significa que el vapor seco llegará al punto de proceso a la presión adecuada. Tubería de diámetro incorrecto, drenaje inadecuado, ramal defectuoso y selección inadecuada de trampas; Puede causar pérdida de presión, ruido, erosión, golpes de ariete y fluctuaciones en la calidad de la producción.
La línea de distribución de vapor no es independiente de la caldera de vapor; Es un sistema que debe diseñarse junto con la producción y el retorno de condensados.
¿Cómo determinar el diámetro de la tubería de vapor?
El diámetro de la tubería no se elige únicamente en función de la salida de la caldera. La cuenta requiere los siguientes datos:
- Caudal de vapor normal y máximo a transportar,
- Presión de entrada y uso de la línea,
- Vapor saturado o sobrecalentado,
- Longitud de la tubería y pérdidas de armadura equivalentes,
- Caída de presión permitida,
- Tasa de vapor objetivo,
- Aislamiento y condiciones ambientales,
- Aumento de capacidad futura.
El cálculo preliminar del diámetro según la velocidad se puede realizar utilizando el caudal másico y el volumen específico de vapor. Luego se debe verificar el diámetro interior real, el tamaño estándar de la tubería y la pérdida total de presión.
Resultados de pequeño y gran diámetro
La velocidad del vapor y la pérdida de presión aumentan en una tubería más pequeña de lo necesario. Pueden producirse ruidos, erosión y vibraciones en válvulas y codos. Es posible que el proceso no reciba el vapor requerido aunque esté disponible en la caldera.
Las tuberías de mayor tamaño de lo necesario aumentan los costes de inversión y aislamiento. Debido a la gran superficie, pueden aumentar las pérdidas de calor y la cantidad de condensado formado durante el primer arranque. Por eso el enfoque de «la tubería grande es más segura» no es correcto.
Pendiente de línea y bolsas de condensado
El condensado se forma constantemente a medida que la línea de vapor se calienta y durante el funcionamiento. La línea debe tenderse con una pendiente que permita que el condensado fluya hacia los puntos de drenaje designados. En líneas largas, se prevén bolsas de condensado adecuadas en los puntos de subida, al final de la línea y antes de las válvulas de control.
La bolsa de condensado debe sacarse de debajo del tubo principal; Debe tener una geometría que impida que el agua acumulada sea arrastrada nuevamente por el vapor a alta velocidad. El grupo de drenaje generalmente incluye un filtro, una disposición de válvula adecuada, una trampa, una válvula de retención y una instalación de prueba.
¿Por qué se toma la rama desde la parte superior del tubo?
Si el ramal de proceso se toma desde debajo de la línea principal de vapor, el condensado que avanza por el fondo se puede transportar hasta el punto de uso. La rama tomada desde arriba y dirigida adecuadamente proporciona vapor más seco. Las necesidades de drenaje y separador antes de la bifurcación deben evaluarse según las condiciones de carga y línea.
Selección de trampa
La función del purgador de vapor es limitar la pérdida de vapor vivo mientras se evacua el condensado y el aire. El comportamiento de los tipos termodinámico, mecánico y termostático es diferente. En la selección:
- Carga de condensado normal y de arranque,
- Presión de entrada y salida,
- Contrapresión variable,
- Necesidad de evacuación aérea,
- Riesgo de congelación y golpe de ariete,
- Facilidad de mantenimiento y pruebas
Hay que tenerlo en cuenta.
Es incorrecto elegir una trampa de vapor basándose únicamente en el diámetro de la conexión. Una trampa grande puede aumentar la pérdida de vapor vivo, mientras que una trampa pequeña puede aumentar la acumulación de condensado.
¿Por qué se produce el golpe de ariete?
El golpe de ariete puede ocurrir cuando la masa de condensado acumulada en la línea es arrastrada por vapor de alta velocidad y golpea una válvula, codo u otra masa de agua. La condensación repentina también puede crear una zona de baja presión y provocar un impacto grave.
Síntomas; ruidos de golpes, movimiento de tuberías, fugas en bridas, daños en los soportes y fallas recurrentes en las trampas. Bajar la válvula aleatoriamente para reducir el sonido puede ocultar el problema; Es necesario encontrar el motivo por el que se acumula la condensación.
Métodos para prevenir el golpe de ariete
- Apertura de las válvulas de vapor de forma controlada y gradual,
- Dando la pendiente adecuada a la línea,
- Establecer bolsas de condensado y drenaje a intervalos correctos,
- Seleccionar trampas según su capacidad y contrapresión,
- Tomando las ramas de la parte superior de la línea principal,
- Usar conexiones que no acumulen condensación en reducciones de diámetro,
- Cálculo de dilataciones y soportes de tuberías en líneas largas,
- Probar periódicamente las trampas defectuosas,
- Usar un separador en los puntos necesarios.
Diseño de estación reductora de presión
La válvula reductora de presión no es una estación independiente. Dependiendo de la aplicación, es posible que se requiera un separador, un filtro, un drenaje, indicadores de presión, una válvula de seguridad, una válvula de control y un dispositivo de derivación. El diámetro de la válvula no tiene que ser el mismo que el diámetro de la tubería; Se selecciona según el caudal y la relación de presión.
Dado que el volumen específico del vapor aumenta después de la válvula, el tubo de salida a menudo tiene un diámetro diferente al de entrada. Se debe controlar la velocidad y el ruido.
Aislamiento y puesta en servicio
Una línea sin aislamiento no sólo pierde energía; produce más condensación. Las válvulas y bridas no deben dejarse abiertas todo el tiempo por motivos de mantenimiento; Se pueden utilizar chaquetas aislantes desmontables.
Durante la primera puesta en servicio, la carga de condensado es mayor que en el funcionamiento normal porque la línea está fría. La válvula principal se debe abrir lentamente, se deben observar los drenajes y la línea se debe calentar gradualmente. La presurización rápida aumenta el riesgo de estrés térmico y golpe de ariete.
Los trabajos de instalación y montaje mecánico de Hisarmak incluyen la evaluación combinada del sistema de vapor y condensado entre la caldera y los puntos de uso.
Preguntas frecuentes
¿Se puede encontrar el diámetro de la tubería de vapor solo a partir del valor kg/h?
No. Además del caudal, se requieren presión, tipo de vapor, longitud de la línea, accesorios, velocidad y pérdida de presión permitida.
¿Qué se debe hacer si hay golpes en la línea de vapor?
La línea debe evaluarse de forma segura y se deben investigar los errores de acumulación de condensado, pendiente, drenaje, trampa y uso de válvulas. Un impacto severo no debe considerarse normal.
¿Cómo puedes saber si la trampa de vapor está funcionando?
Solo la temperatura de la superficie externa no es suficiente. Se debe utilizar un procedimiento de prueba y medición ultrasónica/de temperatura apropiado para el tipo de trampa y el ciclo de operación.
¿Por qué la válvula de vapor principal se abre lentamente?
Proporciona calentamiento controlado de la línea fría y descarga del primer condensado; Reduce los cambios bruscos de presión y temperatura.
Recursos técnicos
- T.R. Recursos de capacitación del Ministerio de Energía y Recursos Naturales, Sistemas de Vapor y Condensado.
- T.R. Ministerio de Medio Ambiente, Urbanización y Cambio Climático, Anteproyecto de especificación técnica de Instalación de Calefacción.