Determinación de la Presión de Trabajo y Consideraciones para la Distribución de Vapor

DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN DE TRABAJO

Cuando seleccione la presión de trabajo, debe tenerse en cuenta lo siguiente:

• Presión requerida en el punto de utilización.
• Caída de presión a lo largo de la tubería debida a la resistencia al paso del fluido.
• Pérdidas de calor en la tubería.

La generación y distribución de vapor a una presión elevada tendrá las siguientes ventajas:

• Se requieren tuberías de distribución de vapor de menor diámetro. Al tener una superficie de intercambio menor, las pérdidas de calor (energía) serán menores.
• Menor coste de las líneas de distribución, en materiales como tuberías, bridas, soportes y mano de obra.
• Menor coste del aislamiento.
• Vapor más seco en el punto de utilización, debido al efecto de aumento de fracción seca que tiene lugar en cualquier reducción de presión.
• La capacidad de almacenamiento térmico de la caldera aumenta y ayuda a soportar de forma más eficiente las fluctuaciones de carga, reduciendo el riesgo de arrastres de agua y de impurezas con el vapor a condiciones máximas.

Sobredimensionar las tuberías significa que:

• Las tuberías serán más caras de lo necesario.
• Se formará un mayor volumen de condensado a causa de las mayores pérdidas de calor.
• La calidad de vapor y posterior entrega de calor será más pobre, debida al mayor volumen de condensado que se forma.
• Los costes de instalación serán mayores.

Subdimensionar las tuberías significa que:

• La velocidad del vapor y la caída de presión serán mayores, generando una presión inferior a la que se requiere en el punto de utilización.
• El volumen de vapor será insuficiente en el punto de utilización.
• Habrá un mayor riesgo de erosión, golpe de ariete y ruidos, a causa del aumento de velocidad.

Para minimizar las posibilidades de golpe de Ariete:

• Las líneas de vapor deben montarse con una inclinación descendente en la dirección del flujo, con puntos de purga instalados a intervalos regulares y en los puntos bajos.
• Deben montarse válvulas de retención después de los purgadores, ya que de otro modo se permitiría que el condensado se introdujera de nuevo en la línea de vapor o la planta durante las paradas.
• Las válvulas de aislamiento deben abrirse lentamente para permitir que el condensado que haya en el sistema pueda fluir sin brusquedades hacia, y a través de los purgadores, antes de que el vapor a gran velocidad lo arrastre. Esto es especialmente importante en la puesta en marcha.

ALINEACIÓN DE LAS TUBERÍAS Y PURGA

Para resumir hasta ahora, una debida alineación de las tuberías y purga significa observar estas simples reglas:

• Deben instalarse las tuberías de manera que desciendan en la dirección del flujo, con una pendiente no inferior a 40 mm por cada 10 m de tubería.
• Las líneas de vapor deben purgarse a intervalos regulares de 30 - 50 m, así como en cualquier punto bajo del sistema.
• Para instalar un punto de purga en un tramo recto de tubería, deberá utilizarse un pozo de goteo de gran tamaño, que pueda recoger el condensado.
• La tubería debe montarse de manera que haya el mínimo de puntos bajos donde se pueda acumular el agua. Si se montan filtros, deben montarse con la cesta en posición horizontal.
• Las conexiones de las derivaciones deben partir de la parte superior de la línea, para tomar el vapor más seco posible.
• Debe considerarse la instalación de un separador antes de cualquier equipo que utilice el vapor, para asegurar que recibe vapor seco.
• Los purgadores elegidos deben ser robustos para evitar el riesgo de daños por golpe de ariete, y ser apropiados para su entorno (p. ej. heladas).

DISTANCIA ENTRE SOPORTES DE TUBERÍA

La frecuencia de los soportes de tubería variará de acuerdo con el diámetro de la tubería, el material (acero o cobre) y si está en posición horizontal o vertical.

• Los soportes deben ir montados en las uniones de tuberías.
• Cuando hay dos o más tuberías soportadas por un accesorio común, la distancia entre los puntos de soporte debe ser la adecuada para la tubería de menor tamaño.
• Cuando el movimiento vaya a ser considerable, como en tramos de tubería recta de longitud superior a 15 m, los soportes deberán ser de tipo patín como se mencionó anteriormente.
• Las tuberías verticales deben soportarse adecuadamente en la base, para aguantar todo el peso de la tubería.
• Todos los soportes deben estar específicamente diseñados para adaptarse al diámetro exterior de la tubería.

REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR

Para que un sistema de distribución sea máximamente eficiente, deberán cuidarse todos los aspectos para reducir las pérdidas de calor al mínimo de forma rentable. El espesor de aislamiento más rentable dependerá de diversos factores:

• Coste de la instalación.
• Valor del calor transportado por el vapor.
• Tamaño de la tubería.
• Temperatura de la tubería.

CORROSIÓN

La corrosión por oxígeno o 'Pitting' consiste en la reacción del oxígeno disuelto en el agua con los componentes metálicos de la caldera (en contacto con el agua), provocando su disolución o conversión en óxidos insolubles. Esta puede producirse también cuando la caldera se encuentra fuera de servicio e ingresa aire (oxígeno). La prevención de la corrosión por oxígeno se consigue mediante una adecuada desgasificación del agua de alimentación y la mantención de un exceso de secuestrantes de oxígeno en el agua de la caldera.

La corrosión cáustica se produce por una sobreconcentración local en zonas de elevadas cargas térmicas (fogón, cámara trasera, etc.) de sales alcalinas como la soda cáustica. La corrosión cáustica puede ser prevenida manteniendo la alcalinidad, OH libre y pH del agua de la caldera dentro de los límites recomendados.

La corrosión de las líneas de retorno de condensado tiene efectos sobre una caldera, ya que los óxidos (hematita) producidos son arrastrados a la caldera con el agua de alimentación. Toda caldera cuyo lado agua tiene un color rojizo presenta problemas de corrosión en las líneas de retorno de condensado. La prevención de la corrosión en las líneas de retorno de condensado puede ser conseguida mediante aminas neutralizantes que neutralizan la acción del ácido carbónico y aminas fílmicas que protegen las líneas.

La función de los ablandadores es eliminar los iones de Ca y Mg, que conforman la dureza del agua y favorecen la formación de incrustaciones en una caldera. El principio de funcionamiento de este se basa en el 'intercambio iónico'. Están compuestos por resinas que poseen la capacidad de intercambio de iones de calcio y magnesio por sodio.

La función de un desgasificador en una planta térmica es eliminar el oxígeno y dióxido de carbono disuelto en el agua de alimentación de las calderas para prevenir problemas de corrosión o 'pitting'. El principio de funcionamiento de los desgasificadores se basa en el hecho de que la solubilidad de los gases disueltos en el agua (O2 y CO2) disminuye cuando el agua está en el punto de ebullición.

Las purgas automáticas utilizadas generalmente en calderas son las purgas automáticas de fondo y las purgas automáticas de superficie. La purga automática de fondo está compuesta por una válvula con un actuador y un temporizador en el que se programan los ciclos de purgas de fondo requeridas por el tratamiento de agua utilizado en la caldera. La purga de fondo automática permite realizar en forma automática las tareas de purga, que debe efectuar el operador en forma manual. La purga automática de superficie está compuesta por un sensor de conductividad, una válvula con actuador y un controlador. El sensor de conductividad mide la conductividad del agua de la caldera (sólidos disueltos) y envía esta información al controlador. El controlador compara esta medición con el valor de conductividad máxima programado, para luego abrir o cerrar la válvula de purga según los resultados de esta comparación. La purga automática de superficie permite mantener en forma automática los ciclos de concentración requeridos por la caldera.