Capitulo VII - Uso del Revaporizado

Cuando un condensado caliente y a presión es descargado a una presión más baja, su temperatura alcanza muy rápidamente la del punto de ebullición. El excedente de calor se utiliza como entalpía de evaporación. El condensado se puede calcular como se ha hecho en un ejemplo anterior, o se puede leer directamente en una tabla como la de la figura 73. Por ejemplo, si un kilogramo de condensado a 14 bar r se descarga a la atmósfera (0 bar relativos) se forman 0,19 kg de revaporizado.Si el condensado hubiese estado a 7 bar r, sólo se producirán 0,13 Kg que quedarán reducidos a 0,05 Kg, si en lugar de descargar a la atmósfera se hiciese a un recipiente a 3 bar relativos. Estos ejemplos muestran claramente que la cantidad de revaporizado que se forma depende de la diferencia entre las presiones de entrada y salida de la trampa.Cuanto mayor sea la primera y menor la segunda, mayor será la primera y menor la segunda, más cantidad de revaporizado se formará. Nótese que la figura 73 se basa en la suposición que: la trampa descarga el condensado en cuanto se forma. La cantidad de revaporizado será mucho menor cuando la trampa sea de un tipo de las que retienen el condensado hasta que se ha enfriado por debajo de la temperatura de saturación.

Antes de entrar en el cómo recuperar el revaporizado hay dos puntos prácticos que deben ser tenidos en cuenta:

a) Un kg de vapor tiene un volumen de 1,673 m3 a la presión atmosférica. Esto significa que si una trampa descarga 100 kg/h de condensado de 7 bar relativos a la presión atmosférica la cantidad de revaporizado que se producirá será de 13,5 Kg/h, con un volumen de 22,6 m3. Esto representa una cantidad de vapor importante y puede conducir a suponer que pasa vapor vivo a través de la trampa.

Si aumenta la presión del revaporizado, aumenta la presión a la descarga de la trampa. Este aumento nunca debe ser tal que pueda comprometer la descarga correcta de condensado. El revaporizado se forma en el orificio de descarga de la trampa y en el espacio inmediatamente posterior que es donde se produce el descenso de presión.

A partir de este punto, el sistema de retorno de condensado debe ser capaz de admitir tanto el condensado como el revaporizado.

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En muchas ocasiones se presentan problemas de presurizaciones de las cañerías de retorno porque al dimensionarlas no se ha tenido en cuenta la presencia de revaporizado. Si se desea recuperar y aprovechar el revaporizado, lo primero que se debe hacer es separarlo del condensado. Esto se consigue en el tanque de revaporización. La figura 74 muestra una disposición adecuada.

El diámetro del tanque debe provocar un descenso importante de la velocidad que permita al condensado caer a la parte baja para ser drenado. La altura por encima del punto de entrada ha de ser suficiente para que el vapor que se extrae sea seco sin los arrastres que se producen en la zona de separación de los dos medios. Para que sea viable la recuperación del revaporizado, se deben cumplir una serie de requisitos.1.- El condensado debe ser suministrado a una presión razonable. Las trampas que lo drenan deben admitir la contrapresión que se genera en el sistema.2.- El proceso consumidor del revaporizado debe trabajar correctamente a esta baja presión. La demanda es conveniente que sea superior a la cantidad de revaporizado que se forma y ambas magnitudes deberían evolucionar más o menos paralelamente en todo momento. En efecto, si se desea utilizar el revaporizado para calefacción de locales, por ejemplo, el sistema no será eficaz en verano, en cambio si se reaprovecha para una calefacción del proceso de planta habrá un paralelismo entre los momentos en que se forma revaporizado y aquellos en los que se utiliza.3.- El revaporizado se debe utilizar tan próximo a la fuente como sea posible. El transporte de vapor a baja presión requiere cañerías de gran diámetro y representa pérdidas por radiación importantes que pueden desaconsejar su reutilización por razones económicas.

En la figura 75 se representa un sistema típico de recuperación de revaporizado. Este se utiliza en una sección de precalentamiento de una batería de calefacción. Puesto que el aire que llega a esa sección está frío, el revaporizado condensará rápidamente. Sin embargo, se genera una presión en él aunque de revaporizado que nunca será la atmosférica a no ser que la batería haya sido dimensionada con mucha precisión. El ejemplo de la figura 75 cumple con el requisito entre la producción y la demanda de revaporizado. Este sólo se produce cuando hay condensado el cual a su vez sólo se produce cuando pasa el aire a través de la batería.

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Esta disposición garantiza que las trampas de alta presión no estén sujetas a ninguna contrapresión en el arranque. Sin embargo, la batería de precalentamiento no se utiliza completamente y se pueden producir problemas de drenaje en el tanque de revaporizado debido a un descenso de la presión diferencial en la trampa.Por esta razón es recomendable instalar una válvula reductora de presión como la que se ha dibujado a trazos en la figura 75. Esta válvula mantiene el suministro de vapor a la unidad de precalentamiento y controla la presión del tanque de revaporización incluso cuando no se produce suficiente revaporizado con lo que la presión diferencial en la trampa se mantiene constante. El único problema que puede generar esta válvula se relaciona con las trampas de la zona de alta presión que es conveniente entren es servicio con una contrapresión muy baja. Se puede lograr cerrando esta línea auxiliar hasta que las baterías principales hayan alcanzado la presión de régimen. Se pueden hacer arreglos semejantes cuando se calientan áreas importantes con unidades de calefacción distintas.

Es posible separar un 10% o un 15% de estas unidades y alimentarlas con revaporizado generado por el condensado recogido en las otras unidades de calefacción. La produccióny la demanda se producen en paralelo y los picos de demanda surgen al mismo tiempo en todas las unidades. Hay ocasiones en las que se puede utilizar el revaporizado sin necesidad de instalar ningún tanque, como sucede que de agua caliente se ha instalado un segundo serpentín cerca del fondo, por donde entra el agua fría. El condensado procedente del primer serpentín pasa inmediatamente por el segundo con lo que el revaporizado que se forma vuelve a condensar, cediendo su calor latente al agua. Se evita así perderlo por el tubo de venteo del tanque receptor de condensado. Una aplicación útil de esta idea es la unidad de calefacción de la figura 77El condensado y el revaporizado descargan por la trampa de la unidad superior que es un de revaporizado situado debajo donde ambos ceden calor (sensible el condensado y latente el revaporizado) el agua de retorno del sistema de calefacción antes de que entre en el intercambiador. La unidad se completa con una bomba que devuelve el condensado al tanque de alimentación de la caldera.

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La figura 78 muestra un sistema en el que el condensado procedente de un proceso proporciona revaporizado para calefacción de una nave. Tiene el inconveniente de que el revaporizado se pierde cuando la calefacción no es necesaria. Sin embargo, puede representar un ahorro justificable en muchos casos. Es mejor dotar de un by-pass al tanque de revaporizado e incomunicarlo durante los períodos en que este no es necesario, enviando directamente el condensado al tanque de alimentación de caldera o a un tanque receptor de condensados que mantener constantemente en servicio la válvula de seguridad. La purga continua de caldera es otra fuente posible de revaporizado que no se debe despreciar.Muchas calderas modernas tienen gran capacidad de intercambio de calor y poco almacenamiento de agua y de vapor. Es imperativo mantener muy bajo el contenido en sales y sólidos para operar satisfactoriamente.Por esta razón el sistema debe ser purgado continuamente en una proporción que puede alcanzar el 5% o incluso el 10% de la capacidad total de vaporización. Puesto que esta purga contiene un alto porcentaje de sales y sólidos, uno de los mejores usos que se puede hacer del calor que transporta es producir y recuperar revaporizado. En este caso, las dimensiones del tanque de revaporización deben ser generosas para garantizar que no se produce arrastre de sólidos con el revaporizado. Una utilización común del revaporizado procedente de la purga de caldera es el precalentamiento del agua de alimentación.

Calculo de vapor flash

% Vapor Flash = (hf alta presión – hf baja peresión) x 100%hfg baja presión

Tanques de revaporizado

Condiciones límiteCondiciones de diseño del cuerpoPMO — Presión máxima de trabajo 10 barTMO —Temperatura máxima de trabajo 184°CPrueba hidráulica 20 bar

Tamaños y conexionesTamaños: 150, 200, 300 y 380.Bridas estandart BS 4504 PN 16 conexiones roscadas BSPBS 1560 Clase 150 conexiones roscadas BSP

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Pre

sió

n e

n t

ram

pa

Bar

Kg Flash por Kg de condensado

MaterialesCuerpo Acero dulce

Dimensiones (aproximadas) en milímetros Capacidad

Tipo A B C D H K L Aprox.Litros 150 168 1241 373 598 168 164 200 16 200 219 1239 386 588 212 190 200 33300 305 1250 402 614 282 253 200 60380 381 1424 439 696 323 295 200 110

Entrada Salida SalidaCondensado Condensado Revaporizado

Tipo E F G Peso 150 65 40 65 36kg 200 100 40 100 53 kg 300 125 50 125 66kg 380 150 50 150 100kg

Instalación

Los tanques deben instalarse con la salida del revaporizado en la parte superior. Los tanques incorporan una conexión roscada de 3/8" para instalar un manómetro. Si se requiere una válvula de seguridad, esta deberá instalarse en la cañería de revaporizado, aguas arriba de cualquier válvula de aislamiento.Para el drenaje se recomienda el uso de un purgador de flotador. En el fondo del tanque se encuentra una conexión taponada de 2" para purga o inspección.

Dimensionado

La Fig. 1 muestra la proporción de revaporizado formado del condensado al recuperarlo a distintas presiones en función de la presión en el purgador.La Fig. 2 es un gráfico de dimensionado.En la Fig. 1 hallamos el peso de revaporizado por unidad de peso de condensado. Multiplicar este valor por la cantidad de condensado para obtener la cantidad máxima de revaporizado producido en el tanque.Para elegir el tamaño del tanque, seleccionaremos en la Fig. 2 el área más pequeña en la que estén comprendidos los valores máximos de condensado y revaporizado.

Ejemplo

Una planta funcionando con vapor a 11 bar condensa 1,1 kg/s de vapor, y queremos recuperar el revaporizado a 0,5 bar.La cantidad de revaporizado producido puede ser calculado mediante las tablas de vapor o con la Fig. 1.La Fig. 1 muestra que el condensado a 11 bar produce 0,15 Kg de revaporizado por Kg. de condensado a una presión de 0,5 bar. Por tanto de 1,1 kg/s de condensado se forman 0,15 x 1,1 = 0,16 kg/s de revaporizado.En la Fig. 2 se observa que la línea de 1,1 kg/s de condensado se cruza con la línea de 0,16 kg/s de revaporizado en el área del tanque Nº 12.

Inyectores de VaporLos inyectores de vapor son ideales para tanques de agua de alimentación de calderas, almacenamiento de agua caliente y otros procesos industriales de calentamiento.

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Fig. 2

Al utilizarlo con una válvula termo-rreguladora, el inyector es el medio más económico y eficiente de calentar y mantener la temperatura de un líquido por inyección de vapor.

Descripción:Los inyectores de vapor de están diseñados para inyectar vapor en tanques de agua o liquido de proceso para asegurar un calentamiento silencioso y eficiente de los contenidos del tanque.El líquido frío entra al inyector mezclándose con el vapor y saliendo caliente del mismo. En la mayoría de las aplicaciones, la circulación inducida por el inyector representa una ventaja pues asegura una rápida uniformidad de la temperatura.

Características: Calentamiento eficiente

Operación silenciosa.

Construido en acero inoxidable 316l.

Sin partes móviles.

Materiales:Acero inoxidable grado 316 L excepto los tornillos de fijación que son grado 304.

Conexión:El inyector tiene una rosca macho para su colocación directa en la pared del tanque. Los dos modelos restantes tienen roscas hembra para fijarlos en una cañería en el interior del tanque.

Dimensiones:

Instalación:

Los inyectores operaran silenciosamente siempre que su instalación sea la correcta.

Capacidad:Capacidad del vapor inyectado en kg/hr cuando se calientan tanques venteados a presión atmosférica.

Tipo B C D LIN 15 ½” 1” 28 205IN 25 1” - 60 450IN 40 1½” - 90 550

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1. Válvula de control2. Sistema térmico3. Vaina para sensor4. Inyector5. Filtro tipo Y6. Rompevacío7. Válvula esférica

Tipo de inyector IN 15 IN 25 IN 40KV

1.55 6.25 16.20

Presión de vapor a la entrada del inyector a presión en barg*

Capacidad en kg/h devapor saturado

2 48 210 5503 66 280 7304 84 350 9105 102 420 10906 120 490 13707 138 560 14508 156 630 16309 174 700 181010 192 770 199011 210 840 217012 228 910 235013 246 980 253014 264 1050 271015 282 1120 289016 300 1190 307017 318 1260 3250

* Presión entrada inyector = presión entrada válvula control – caída de presión válvula

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