intrododuccion al procedimiento de selección de trampas

8/8/2019 Intrododuccion al procedimiento de selección de trampas

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SISTEMAS DE VAPOR

Selección del tamaño de trampas para

vapor



EL TAMAEL TAMAÑÑO NECESARIO DE UNAO NECESARIO DE UNA

TRAMPA DE VAPOR PARA UNATRAMPA DE VAPOR PARA UNAAPLICACIAPLICACIÓÓN DADA, PUEDE SERN DADA, PUEDE SER

DETERMINADO EN TRES ETAPASDETERMINADO EN TRES ETAPAS



ETAPA 1

Recolectar la información necesaria:

1. Calcule o estime la carga máxima de condensado(caudal de condensado). Si el equipo opera condiferentes presiones de vapor, debe tomarse encuenta la carga máxima de condensado a la presión

mínima de vapor.

2. Presión a la entrada de la trampa (esta puede sermucho menor que la presión en las tuberías

principales de vapor).

3. Contrapresión contra la cual debe operar la trampa.(Ver tabla)



ETAPA 2

Aplique un factor deAplique un factor de seguridadseguridad

Con la información de la etapa 1, aplique un factor de seguridad que puedevariar desde 1,25 a 1 como de 6 a 1, dependiendo de:

1. La aplicación:En algunas aplicaciones hay grandes trabajos de calentamiento de aire engrandes cantidades, y cargas intermitentes muy superiores al régimen mediode condensación. Un brazo colector de diámetro mayor puede solucionar, enparte el problema, pero puede ser necesario utilizar un alto factor deseguridad.



ETAPA 2

2. El tipo de trampa elegido:

Las trampas termodinámicas, de flotador y termostáticas y de expansión

líquida, que responden inmediatamente a la presencia de condensado,permiten factores de seguridad tan bajos como 1,25 a 1. Las trampas debalde y presión equilibrada, que deben esperar a que el vapor pase através de un pequeño orificio en un balde o que el condensado se enfríe,requieren un mayor factor.

3. Precisión de los datos de la presión y de la carga de condensado:

La precisión del cálculo de la presión de operación y carga decondensado afectará el factor de seguridad que se aplique. En algunoscasos, un factor de 1,5 a 1, como margen de error en una estimación agrandes rasgos, puede ser necesario.



ETAPA 3Utilice las tablas de capacidad de los fabricantes para elegir eUtilice las tablas de capacidad de los fabricantes para elegir el tamal tamaññooapropiado de laapropiado de la trampatrampa

Asegúrese que las tablas de capacidad estén basadas en condiciones

de operación reales con condensado caliente y no con agua fría. Alseleccionar trampas de vapor para drenar tuberías principales de vapore intercambiadores de calor que deben ser mantenidos libres decondensado en todo momento, asegúrese que las tablas de capacidadestén basadas en condensado “a la temperatura de vapor saturado ”.

No sobre capacite las trampas de vaporNo sobre capacite las trampas de vapor..

Las trampas de vapor son, ocasionalmente, subcapacitadas, pero mása menudo ellas son sobredimensionadas. En algunas plantas, lacapacidad combinada de las trampas, debido a la sobrecapacitación,será de 10 a 15 veces el consumo total de vapor de la planta.



ETAPA 3 (cont..)

Dejando a un lado la inversión inútil en la compra, las trampassobrecapacitadas pueden ser una fuente de dificultades talescomo:

1. Algunas trampas, tales como las de balde invertido ytermostáticas de presión equilibrada, darán una menoreficiencia térmica.

2. Las trampas que tienen una descarga intermitente, puedendescargar simultáneamente con regímenes de flujoextremadamente altos, produciendo contrapresionesanormales.

3. Las trampas sobrecapacitadas con descarga intermitentepueden producir regímenes de flujo repentinos quecontribuirán a golpes de ariete.



En toda instalaciEn toda instalacióón de vapor, debemos tener enn de vapor, debemos tener en

cuenta la pcuenta la péérdida de calor de las cardida de calor de las caññererí í as de transporteas de transportey distribuciy distribucióón.n.

Durante el perDurante el perí í odo de puesta en marcha, la velocidadodo de puesta en marcha, la velocidadde condensacide condensacióón es mn es mááxima y las trampas para vaporxima y las trampas para vaporse deben disese deben diseññar para poder drenar todo elar para poder drenar todo el

condensado que se forma.condensado que se forma.

En estado de rEn estado de réégimen habrgimen habráá una pequeuna pequeñña peroa perocontinua pcontinua péérdida de calor por radiacirdida de calor por radiacióón de la can de la caññererí í a.a.

Ambas velocidades de condensaciAmbas velocidades de condensacióón se puedenn se puedencalcular f calcular f áácilmente.cilmente.



Velocidad de condensación en la puesta en

marchaAl comenzar a circular vapor, la cañería se calienta

hasta alcanzar la temperatura de trabajo. Lavelocidad de condensación depende de la duracióndel calentamiento, la cual se determinaprácticamente. La regulación del tiempo se efectúamediante la apertura, relativamente rápida, de laválvula de paso de vapor.

Cuanto mayor sea el tiempo consumido en estaoperación, serán menores la velocidad decondensación y el riesgo de golpe de ariete.




marchaLa velocidad de condensación se puede expresar:

Donde:

Q: Caudal de condensado (kg/h)

T: Temperatura del vapor (°C)

t: Temperatura ambiental (°C)Cp: Calor específico del acero(0,49 kJ/(kg°C)

W: Peso total de la cañería y

todos los accesorios (kg)n: Tiempo de calentamiento(minutos)

L: Calor latente del vapor (kJ/kg)

( )nL

60Cpt-TWQ×

×××=




marchaPuede ocurrir que la cañería se caliente antes de loprevisto, dando lugar a la formación de mayor

cantidad de condensado.

Por esta causa, las trampas se deben dimensionar

usando un factor de seguridad de 3.

También es necesario colocar venteos que permitan

eliminar el aire contenido en las cañerías al comenzarel proceso, pues, en caso contrario, las trampasquedarán bloqueadas por aire.



EJEMPLO

Determinar la velocidad de condensación al calentar unacañería de acero de 91,5 m de longitud y de 100 mm de

diámetro, con 18 uniones bridadas BST “H” y una válvulade cierre.

La temperatura inicial (ambiental) es de 8°C y la presiónde vapor es 14 bar man (calor latente es 1947 kJ/kg – temperatura 198,5°C). El tiempo empleado en el

calentamiento es de 30 minutos.Sabemos que: ( )nL

60Cpt-TWQ

×

×××=



EJEMPLO

Para encontrar W determinamos los pesos de losdistintos elementos de la cañería de la tabla 1:

Cañería de acero de 100 mm: 14,9 kg/m

Bridas BST “H” de 100 mm: 16,1 kg

Válvula de cierre de 100 mm: 90,7 kg

Por lo tanto:

( ) ( ) ( ) kg85,17437,9011,161814,991,5W =×+×+×=



EJEMPLO

Y entonces:

Este caudal de condensado debe multiplicarse por unfactor de seguridad de 3; luego se divide el resultado

obtenido por el número de trampas instaladas, y sedetermina la capacidad de cada trampa.

( ) kg/h167,2301947

600,498-198,51743,85Q =

×

×××=



PÉRDIDAS POR RADIACIÓN

Cuando la cañería alcanza la temperatura de trabajo, lacondensación continua para compensar las pérdidas porradiación. La velocidad de condensación depende de la

temperatura del vapor, de la temperatura ambiental y deltipo de instalación. En la tabla 2 están tabuladas laspérdidas por emisión de calor, para caños de acero sinaislar.

Si la cañería está unida por bridas se puede considerar que

cada par de bridas tiene, aproximadamente, la mismasuperficie que 0,3 m de cañería del mismo diámetro.




Normalmente, tanto la cañería como las bridas, estánaisladas. El efecto del aislamiento sobre las pérdidas de calordepende del tipo y espesor del material aislante y de su

estado de conservación. En general, se puede considerar quela aislación reducirá las pérdidas al 25% respecto de cañeríasno aisladas.




Por lo tanto, la pérdida de calor en cañerías aisladasse puede expresar como sigue:

Donde:

Q: Caudal de condensado (kg/h)E: Emisión de calor (w/m) tabla 2

I: Longitud equivalente de la tubería (m)

L: Calor latente del vapor (kJ/kg)

L0,9IEQ

××=



EJEMPLO

Usando los mismos datos del ejemplo anterior determinaremos lavelocidad de condensación debido a pérdidas por radiación.

Considerando una longitud equivalente térmica de 0,3 m de cañeríade acero por cada juego de bridas y 1,2 m por cada válvula decierre, la longitud equivalente total (l) será:

La temperatura del vapor a 14 bar es de 198,5 °C. Por lo tanto, la

diferencia de temperatura es 190,5 °C.El calor latente del vapor a 14 bar es 1947 kJ/kg y la pérdida poremisión de calor es 1271 W/m (tabla 2)

( ) ( ) m1,982,113,0185,91l =×+×+=



EJEMPLO

Entonces:

Hemos calculado así la condensación producida por el

calentamiento de la cañería y por radiación. Paradimensionar las trampas a instalar, multiplicamos elcaudal de condensado producido durante la puesta en

marcha por un factor de seguridad de 3. La trampadimensionada con esta capacidad, podrá drenar elcondensado producido por la radiación sin ningunadificultad.

kg/h6,571947

0,998,11271Q =××

=

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