INSTALACIONES DE VAPOR Y CALDERAS

¿QUÉ ES EL VAPOR?

• Es un fluido utilizado para proporcionar fuerza motriz y energía calorífica

• Es el medio natural más eficiente de transferencia de calor en la industria

• El vapor es incoloro, inodoro y estéril.

¿DÓNDE SE USA EL VAPOR?

En la actualidad se usa como fuerza motriz en la producción de energía eléctrica (turbinas)

Como medio de transferencia de calor existen multitud de industrias:Petroquímica, Química, Farmacéutica, Metalúrgica, Naval, Textil, Papelera, Cervecera,

Tabacalera, Alimentación, Bebidas, Caucho, Servicios, etc

En procesos muy diversos:Calentar, evaporar, fundir, esterilizar, secar, humidificar, cocinar, lavar, planchar, vacío, etc.

¿PORQUÉ SE USA EL VAPOR?

• Para su producción se utiliza agua:

• Abundante, Barata, Fácil de obtener

• Es muy controlable:

• A cada presión le corresponde una temperatura, una energía específica, un volumen específico

• Transporta cantidades de energía elevadas por unidad de masa:

• Menor superficie de intercambio en los procesos y menor cantidad de fluido usado

• Es estéril y de fácil distribución y control.

CALIDAD DEL VAPOR

• Vapor Saturado

• No contiene gotas de agua líquida

• Vapor Húmedo

• Contiene gotas de agua

• Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor

• Vapor Sobrecalentado

• Temperatura por encima del vapor saturado

• Se utiliza habitualmente para turbinas

Es importante que el vapor utilizado para procesos sea lo más seco posible

ELIMINACIÓN DE AGUA Y AIRE EN EL VAPOR

• Solución a los problemas de agua y aire:• Purgadores

• Eliminadores

• Son válvulas automáticas que abren en presencia de agua o aire y cierran con vapor

Purgador

Eliminador aire

Marmita

Purgador

Eliminador aire

Final tubería

CIRCUITO TÍPICO DE VAPOR

Caldera

Marmita

Bomba.

Tanque alimentación

Alimentaciónagua

Condensado

Condensado

Vapor

Vapor

Depósito conserpentín

Intercambiador

Aportación agua

INSTALACIONES DE VAPOR

• El vapor debe estar disponible en el punto de uso satisfaciendo los siguientes factores:

• Cantidad suficiente

• Presión y temperatura correcta

• Libre de aire y gases incondensables

• Limpio

• Seco.

CALDERAS DE VAPOR

• La caldera es el equipo que convierte agua en vapor aplicando calor

• De su correcta elección y equipamiento depende en buena parte el rendimiento total del sistema

• Hay dos tipos de calderas, según la disposición de los fluidos:• Pirotubulares

• Acuotubulares.

CALDERAS PIROTUBULARES

• Calor por el interior de los tubos

• Agua por el exterior de los tubos

• Para presiones máximas de 20 bar y consumos hasta 30 T/h

• Son económicas, de alto rendimiento y fácil mantenimiento.

2º paso (tubos)

1º paso (horno)

Vapor

Gases de combustión

Cámara de evaporación

Quemador

CALDERAS ACUOTUBULARES

• Calor por el exterior de los tubos

• Agua por el interior de los tubos

• Son más seguras

• Se usan normalmente para presiones altas. Calor

Agua

Vapor

Domo inferior

Domo superior

EQUIPAMIENTO CALDERAS

• Los objetivos del equipamiento de una caldera son:• Funcionamiento

• Seguridad

• Eficiencia.

EQUIPAMIENTO POR FUNCIONAMIENTO

•Sistema control nivel de agua

•Bomba alimentación agua

•Quemador combustible

•Presostatos

•Válvulas interrupción, Manómetros, etc.

EQUIPAMIENTO POR SEGURIDAD

• Indicadores de nivel

• Alarmas de nivel

• Válvulas de seguridad

• Válvulas de retención alimentación agua

• Presostato

• Normativas de construcción y ubicación.

EQUIPAMIENTO POR EFICIENCIA

• Tratamiento del agua de alimentación

• Control purgas de caldera

• Recuperación de calor en las purgas

• Control de la combustión

• Recuperación de calor en los humos de combustión.

TANQUE DE ALIMENTACIÓN - EFICAZ

Retorno decondensados

a Caldera

Sistema de recirculación

Agua de aportación

Revaporizadode las purgas

Cabezal mezclador y desaireador

Venteo

Control de nivel

Control de temperatura

Tanque alimentación

PRODUCCIÓN DE VAPOR

Vapor limpio y seco

Agua de alimentación con impurezas Acumulación

de impurezas en la caldera

Eliminación de impurezas.

PRODUCCIÓN DE VAPOR (EJEMPLO)

Agua alimentación con:250 ppm = 0,25 gr / litro

Producción vapor: 10.000 kg / h

Acumulación de impurezas:

1 Hora: 0,25 x 10.000 = 2,5 kg

10 Horas: 2,5 x 10 = 25 kg

100 Horas:2,5 x 100 = 250 kg

PURGANDO

¿Cómo evitarlo?

¿Cuanto?

¿Cómo?

¿CUANTO PURGAR? (EJEMPLO)

Agua alimentación con:

250 ppm = 0,25 gr/litro

Producción vapor: 10.000 kg/h

Valor de sales recomendado:

Entre 2000 y 4000 ppm

(dependiendo de la caldera)

ppm(entrada) x Producción 250 x 10.000

Cantidad purga = = = 909 kg/hppm (deseado) – ppm (entrada) 3000 – 250

· Pérdidas de energía

+ Purga · Pérdidas de agua

· Pérdidas de tratamiento

· Aumento de sales

– Purga · Aumento de espumas

· Arrastres de agua con vapor

¿CÓMO PURGAR LA CALDERA?

Sonda conductiva

Controlador

Válvula control purga

Enfriador de muestras.

PURGA DE FONDOS TEMPORIZADA

Válvula con actuador neumático Temporizador

DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR

Distribuidor vapor

Sistema de purga

Estación reductora presión

Vapor de calderaSeparador

Vapor alta presión

Eliminador Aire

La distribución a alta presión tiene las siguientes ventajas:

Tubería de vapor mas pequeña con menor pérdida de calor y coste de material

En los procesos con presión mas baja, la reducción mejora la calidad del vapor

La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presión alta.