Este documento trata sobre el uso eficiente de la energía del vapor en sistemas industriales. Explica conceptos como las propiedades del vapor saturado y sobrecalentado, el diagrama entalpía-temperatura, y los componentes básicos de una caldera y un circuito de vapor real. También cubre temas como el control de nivel y purga en calderas, el dimensionamiento de líneas de vapor, la formación y eliminación de condensados, y el uso de válvulas reguladoras de presión y temperatura.

1. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA DEL VAPOR

2. h f h g h fg h g = h f + h fg Liquido saturado Vapor saturado 0ºC 100ºC 100ºC Estados del agua a presión atmosférica T [ºC] Entalpía kJ/kg 100 0 419 2676 0 L V L-V S-L S

3. Diagrama Entalpía v/s Temperatura

4. Usos del vapor saturado y sobrecalentado Potencia Vapor sobrecalentado Proceso y calefacción Vapor saturado

5. Propiedades del vapor de agua saturado

6. Agua de reposición Condensado Condensado Vapor Vapor Vapor Purgas de fondo 3% Pérdidas en combustible 18% Pérdidas en Distribución 5% Condensado NO recuperado Revaporizado 10% Un Circuito de Vapor Real

7. Generadores de vapor y equipamiento de sala de calderas

8. 1 Hogar. 2 Tubos (2do paso). 3 Tubos (3er paso). 4 Cámara de combustión. 5 Caja de humos frontal. 6 Caja de salida posterior. 7 Visor. 8 Válvula de seguridad. 9 Válv.salida vapor. 10 Válv retención agua. 11 Controles de nivel. 12 Entrada de hombre. 13 Conex.repuesto. 14 Carcaza. 15 Bomba agua. 16 Panel de control. 17 Quemador 18 Ventilador 19 Silenciador ventilador Calderas Humotubulares

9. Caldera Humotubular de 3 pasos 200 ºC Calor por el interior de los tubos Agua por el exterior de los tubos Vapor a 150 o C 1600 o C 400 o C 350 o C 2º Paso (Tubos) 3er Paso (Tubos) 1er Paso (Hogar)

10. Estanque de Alimentación Agua de reposición Retorno de Condensados A Caldera Sistema de Recirculación Sistema de Control de Temperatura Sistema de Control de nivel Venteo Cabezal mezclador y desaireador

11. Efecto de un Nivel Demasiado Alto de SDT (Sólidos Disueltos Totales) en Calderas de Vapor Obturación en intercambiadores Suciedad en Válvulas de Control Bloqueo de las trampas Nivel alto de sólidos en suspensión (SDT)

12. Controlador BC3200 Codo sonda Caldera Válvula de purga BCV30 A un sistema de recuperación de calor o tanque de purgas Válvula de corte Sonda de conductividad CP30 Sistema Control de Purga BCS3

13. Uso del Calor Residual en el Agua Intercambiador Entrada de Agua Tratada Agua Tratada Purga Estanque de Revaporizado Estanque Alimentación Caldera

21. Purga de fondo automática Válvula con Actuador Neumático Temporizador Caldera

23. Control de nivel de agua por botella Caldera apagada: no hay burbujas, el visor muestra el nivel real Caldera con alta demanda: muchas burbujas, el visor muestra un nivel inferior al real Diferencia de nivel

24. Control electrónico: Sondas por Conductividad Varilla metálica Fuente de tensión Medidor Medidor Varilla metálica Fuente de tensión Agua Agua

25. Control On/Off por conductividad Sonda LP10-4 Controlador LC1000 Bomba Alim. Agua

26. Capacidad como una función del nivel de líquido Dieléctrico Placas del capacitor Medición de la capacidad Punta de prueba Material dieléctrico Cambio en nivel Profundidad de la inmersión

27. Control Electrónico Modulante por Capacitancia Bomba Alim. Agua Actuador EL5500 y valv. de control tipo KE. Sonda capacitiva LP20 y pream . PA20 Controlador LC2200

28. Circuito de vapor Líneas de distribución

30. Circuito de vapor Dimensionamiento de Líneas de Vapor

32. Diámetro de la tubería para 5.000 kg/h de Vapor saturado a 7 bar donde se desea una velocidad de 25 m/s Ejercicio 2 Dimensionar una línea de vapor Requerimientos del proceso

33. Dimensiona-miento de tuberías: Gráfico Método de Velocidad

34. RESPUESTA EJERCICIO 2 Diámetro de la tubería para 5.000 kg/h de Vapor saturado a 7 bar donde se desea una velocidad de 25 m/s

35. Dimensiona-miento de tuberías: Gráfico Método de Caída de presión

36. Dimensionamiento de tuberías Otros métodos: Software de Cálculo / Regla de Cálculo

37. Circuito de vapor Expansión de tuberías

38. Gráfico de Expansión para Tuberías de Acero Temperatura del Vapor Saturado Dilatación de la Tubería (mm) Longitud de Tubería (metros) Diferencia de Temperatura o C/

39. Expansión para Tuberías metálicas

40. Lira y Fuelle Omega o Lira Fuelle 

41. Movimientos básicos de juntas Movimiento Axial Movimiento Lateral Movimiento Angular

43. Circuito de vapor Formación de Condensado

44. Aislamiento Térmico OBSERVACIÓN 100 m de tubería de 2’’ diámetro, transportando vapor a 10 barg introducen un consumo adicional de unos 180 kg/h de vapor.

45. Efectos del condensado: Golpe de Ariete Vapor Condensado proyectil Vapor condensado Vibraciones y ruidos causados por golpe de ariete Vapor

46. Efectos del Golpe de Ariete

47. Reducción de cañerías Reducción excéntrica Reducción concéntrica Correcto Incorrecto Condensado Condensado

48. Filtros Antes de una trampa para vapor o una válvula de control es imprescindible colocar un filtro y realizar su limpieza periódicamente. Vapor y gases Líquidos Flujo vertical

51. Título o Calidad del vapor (Vapor saturado seco / Vapor húmedo) Separador de gotas Flujo

52. Rompedor de Vacío Se requiere baja presión diferencial para abrir la válvula Junta de acero inoxidable Cuerpo hexagonal Conexión al sistema Cuerpo y tapa de bronce o acero inoxidable Conexión a la atmósfera Válvula de precisión de acero inoxidable Durante la operación normal la válvula permanece sobre su asiento. En el punto de vacío, la válvula se eleva debido a la presión del aire atmosférico, evitando la formación de vacío en el espacio de vapor.

53. Aplicación Típica Rompedor de vacío Aire

54. Cómo afecta el Aire en líneas de Vapor Vapor a 1[bar g] Aire Condensado Incrustaciones Pared metálica Incrustaciones Prooducto estancado Producto T vapor 121 [ºC] T Prod 99 [ºC]

55. Cómo afecta el Aire en líneas de Vapor

56. Cómo afecta el Aire en líneas de Vapor Ejercicio 3 Si la Presión del manómetro marca 5 [bar], y la temperatura del sistema es de 152 [ºC], ¿Cuál es el porcentaje de vapor? P Total = P vapor + P gases

57. Cómo afecta el Aire en líneas de Vapor Ejercicio 3; RESPUESTA A 152 [ºC], la presión del vapor (según tabla), es de 4 [bar], luego P Total = P vapor + P gases 5 = 4 + P gases La cantidad de vapor es proporcional a su presión P vapor = 4 = P Total 5 0,8 = 80 %

58. Eliminación del Aire en líneas de vapor Tubería de Vapor Trampa para vapor Aire Eliminador de Aire de Presión balanceada

59. Estudio sobre la Inteligencia Nivel 20 Tiempo: 1 Minuto Escriba las respuestas en una hoja en blanco. 1. Continúe esta secuencia lógica: 25 Puntos 2. Corrija esta fórmula colocando sólo un trazo: 25 Puntos 5 + 5 + 5 = 550 + + 3. Por favor, escriba cualquier cosa: 25 Puntos 4. Dibuje un rectángulo con tres líneas: 25 Puntos L M M

61. Nivel 20 Tiempo: 1 Minuto Escriba las respuestas en una hoja en blanco. 1. Continúe esta secuencia lógica: 25 Puntos 2. Corrija esta fórmula colocando sólo un trazo: 25 Puntos 5 + 5 + 5 = 550 + + 3. Por favor, escriba cualquier cosa: 25 Puntos 4. Dibuje un rectángulo con tres líneas: 25 Puntos J V S D Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo Cualquier cosa Estudio sobre la Inteligencia L M M

62. Válvulas reguladoras de Presión

63. Utilización de vapor a presión de operación: Estación Reductora de Presión Válvula reguladora de presión auto operada Válv. Seguridad Filtro Separador de gotas Cuadro de drenaje Válv. corte Válv. corte Manómetros

64. Válvula reductora de presión con piloto Ajuste de presión Resorte de control Diafragma piloto Conexión a cañería para sensor aguas abajo Flujo Válvula piloto Resorte de retorno Diafragma principal Orificio de control Válvula principal

65. Válvula reguladora de presión con piloto

66. Válvula reguladora de temperatura con piloto

67. Válvula reductora de presión de Acción directa Resorte de control Diafragma Flujo Válvula de control

68. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS - P: 10 barg - Ti: 15 ºC - Tf: 65 ºC - m: 10000 kg - t: 30 min . Ejercicio 4-1 1. Calcular requerimiento energético USAR la ecuación para caudal energético Q =m*Cp*(Tf-Ti)/t Con Cp del agua = 4,184 [kJ / kg·ºC]

69. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS - P: 10 barg - Ti: 15 ºC - Tf: 65 ºC - m: 10000 kg - t: 30 min . Ejercicio 4-1: RESULTADO 1. Calcular requerimiento energético USAR la ecuación para caudal energético Q = 10.000·4,184·(65-15) / 1.800 [s] Q = 1.162 [kJ/s]

70. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS - P: 10 barg - Ti: 15 ºC - Tf: 65 ºC - m: 10000 kg - t: 30 min . Ejercicio 4-2 2. Calcular Vapor necesario a 10 y a 2 bar USAR la ecuación masa(vapor) = Q / h fc Con h fc = Entalpía de evaporación a la presión X

71. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS - P: 10 barg - Ti: 15 ºC - Tf: 65 ºC - m: 10000 kg - t: 30 min . Ejercicio 4-2: RESULTADO 2. Calcular Vapor necesario a 10 y a 2 bar Masa a 10 bar (vapor) = 1.162 [kJ/s] / 2.000 [kJ/kg] = 2.080 [kg / hora] Masa a 2 bar (vapor) = 1.162 [kJ/s] / 2.163 [kJ/kg] = 1.923 [kg / hora]

72. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS - P: 10 barg - Ti: 15 ºC - Tf: 65 ºC - m: 10000 kg - t: 30 min . Ejercicio 4: RESULTADO FINAL Diferencia de flujo: 157,1 [kg / hora] Costo del vapor : 15 [$ / kg vapor] Ahorro =2356,5 [$/hr]  Año 3840 hr  $9.048.960

73. Ahorro por Reducción y control de presión Tabla de Dimensionamiento de válvula reguladora de presión en vapor

74. Ahorro por Reducción y control de presión I) CALENTAMIENTO DE TINAS DE AGUA DATOS del VAPOR - Pe: 10 barg - Ps: 2 barg - Q: 1.923 [kg/hora] . Ejercicio 4-3:Dimensionamiento de válvula

75. Trampas para Vapor

76. ¿Por qué funciona una Trampa Para Vapor ? Por la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la trampa. A esta diferencia de presiones se la denomina “ Presión diferencial”

77. Gráfico de Dimensionamiento de Trampas

78. Gráfico de Dimensionamiento de Trampas: Factores de Seguridad

80. Trampa termostática de presión balanceada

81. Análisis del modelo BPT 13

83. I) Para el equipo presentado Dimensionar una trampa de presión balanceada, conociendo - Presión diferencial = 1 barg - Caudal = 200 [kg/hora] Ejercicio 5

84. Operación de la trampa bimetálica

85. Análisis del modelo SMC 32

86. Operación de la trampa a flotador

87. Mejora de la FT 14HC

88. Análisis del modelo FT 14

90. I) Para el equipo presentado Dimensionar una trampa de flotador, conociendo - Presión diferencial = 1 barg - Caudal = 2.000 [kg/hora] Ejercicio 6

91. Operación de la trampa de balde invertido

93. Operación de las Trampas Termodinámicas

94. Análisis del modelo TD 52

96. I) Para el equipo presentado Dimensionar una trampa termodinámica, conociendo - Presión diferencial = 1 barg - Caudal = 150 [kg/hora] Ejercicio 7

101. Set de trampeo Válvula corte Válvula corte Filtro Sensor de fuga Trampa flotador Válvula retención

102. Estudio sobre la Inteligencia Nivel 56 Tiempo: 3 Minutos Escriba las respuestas en una hoja en blanco. P1. ¿Cuánto duró la Guerra de los Cien Años (enfrentamiento que tuvo en vilo a la Europa medieval, en la que se enfrentaron Francia e Inglaterra)? P2. ¿De qué animal procede el nombre de las Islas Canarias, que están en el Atlántico? P3. ¿De qué color son las cajas negras de los aviones? P4. ¿Cuál fue la duración de la Guerra de los Treinta Años (Guerra que afectó a Europa central en el siglo XVII)?

103. Estudio sobre la Inteligencia Nivel 56 Tiempo: 3 Minutos Escriba las respuestas en una hoja en blanco. P1. ¿Cuánto duró la Guerra de los Cien Años (enfrentamiento que tuvo en vilo a la Europa medieval, en la que se enfrentaron Francia e Inglaterra)? P2. ¿De qué animal procede el nombre de las Islas Canarias, que están en el Atlántico? P3. ¿De qué color son las cajas negras de los aviones? P4. ¿Cuál fue la duración de la Guerra de los Treinta Años (Guerra que afectó a Europa central en el siglo XVII)? 116 años (de 1337 a 1453) "Tierra de los Perros" (canis en latín) Naranja 30 años, (1618-1648)

104. Pérdida de vapor vivo por orificios Fuel Oil muy Viscoso

107. I) PÉRDIDAS POR UNA TRAMPA ABIERTA Encontrar la pérdida de vapor y su equivalente en combustible, cuando una trampa con orificio de 10 mm, falla abierta Ejercicio 8 Fuel Oil muy Viscoso

111. Sensor de fugas Spiratec®

112. TESTEO DE TRAMPAS: RELEVAMIENTO

113. Cálculo de líneas de retorno de condensado

114. Líneas comunes de condensado Línea común 1 + 2 √ 20 2 + 20 2 = 28 [mm] 25 [mm] Línea común 1 + 2 + 3 √ 28 2 + 15 2 = 32 [mm]

115. Estanque de Revaporizado Condensado Revaporizado Agua remanente Diseñado con baja velocidad para asegurar una correcta separación del revaporizado y el agua

116. Gráfico de producción de vapor flash

117. Líneas de Retorno Inundadas Vapor Condensado Purgador Disposición Indeseable Disposición Mejorada Disposición Adecuada Tubería Inundada Tubería Inundada Tramo enfriamiento Purgador Bimetálico Vapor Condensado Vapor Condensado Receptor Bomba Purgador

118. Gráfico de Interrupción Porcentaje de carga Presión Atmosférica Purg./bombanecesario 0.5 2.6 Presión bar r Temperatura ºC Contrapresión del sistema sobre el purgador Temperatura de salida del producto Presión y temperatura del vapor a plena carga Temperatura de entrada del producto 7.0 5.2 3.8 1.7 1.0 0.4

120. Funcionamiento de Bombas de condensado mecánicas

122. El mecanismo Pivotrol Contador de ciclos Tapa con agarradera para facilitar el transporte El anclaje del resorte y pivote central, proporcionan operación continua, y virtualmente, libre de fricción Resorte de Inconel, resistente a la corrosión, garantiza prolongada vida útil El pivote del flotador permite libertad de movimiento y evita vibración del resorte y fatiga prematura Flotador reforzado capaz de soportar hasta 62 bar Presión motriz hasta 13,8 barm Soporte del mecanismo en Acero Inoxidable El casquillo y el pivote de Carburo de tungsteno permiten una operación continua, virtualmente libre de desgaste El brazo del mecanismo flotador mantiene al conjunto alineado, reduciendo las fuerzas que tienden a dañar el resorte Una placa metálica elimina las fuerzas que impactan al mecanismo, protegiendo la vida de todos los componentes internos

123. Elevación de condensado

124. Juntas Rotatorias

125. Juntas Rotatorias Innovaciones en Tecnología en Juntas Rotatorias Con Brazo Soporte 1950 2000 1970 Auto-Soportadas Soportadas por Barras

127. Juntas Autosoportadas Cuñas Partidas y Plato de Presión Sello con antimonio

129. Juntas Soportadas por Barras Kit de sello LJ-PT

132. Sistemas de Flujo Directo y Doble Juntas de Flujo Simple Entrada de Vapor Sifón Salida de Condensado Punta de eje Pared

133. Junta Rotatoria de Doble Flujo con Sifón Rotatorio Sistemas de Flujo Directo y Doble

134. Junta Rotatoria de Doble Flujo con Sifón Estacionario Sistemas de Flujo Directo y Doble

135. Junta Autosoportada Tipo SX

136. Junta rotatoria WH Product Feature 1: Ball Bearings

138. Instalación correcta del ‘Q’ Nipple Flange Cuando está bien instalado, el ‘Q’ nipple flange está paralelo al flange journal (del muñón).

142. Identificación de piezas

147. Termocompresores

148. Componentes del Termocompresor Entrada de Vapor de Succión Entrada de Vapor Motriz Descarga de Vapor Motriz Expande para la descarga a la presión deseada Mezcla acelara para alta velocidad Actuador

149. Ecuación de Bernoulli Como la presión es reducida, la velocidad debe aumentar Vapor motriz expande de la aguja para alta velocidad Velocidad es reducida en el difusor para descarga, la presión es mayor

150. ¿Cómo trabaja? Presión descarga Baja Velocidad 30 mps Perfil de Velocidad Vapor motriz Baja Velocidad Vapor de Succión Baja Velocidad Jacto motriz Velocidad muy alta Cámara de mezcla Alta Velocidad Cámara de expansión Velocidad cae

151. Razones de Diseño Pm = Presión Motriz Mm = Flujo Motriz Ps = Presión Succión Ms = Flujo Succión Pd = Presión de Descarga Md = Flujo de Descarga = Ms + Md P = Presión Absoluta

156. Proyecto del Termocompresor Conversión ineficiente de energiía Proyecto Convencional Alta velocidad en la área de mezcla resulta en más energía cinética disponible para conversión para presión Proyecto Kadant Johnson de Alta Eficiencia

159. Válvulas de corte

162. Construcción de la Válvula de Esfera Cuerpo de acero al carbono o acero inoxidable resistente a la corrosión El eje a prueba de fugas protege al operario y evita las pérdidas por emisiones Esfera rectificada con precisión Manija enfundada con vinilo de color según código Conexiones de bridas, roscadas, SW o BW La mayoría de versiones están disponibles con montaje ISO Asientos blandos antiestáticos de R-PTFE o V-PTFE Paso reducido (versión de paso total disponible) Estanqueidad del eje

164. M10 V/S M10 Vi/Si M10 Hi ISO M10 F/ F ISO M10 P M10 Pi M10 HP M10 HPi M10 Ti ISO M15 ISO V/K V-PTFE PDR-08 Steam @ 10 Bar g Process V-PTFE PDR-08 Steam @ 18 Bar g PEEK Steam @ 39 Bar g PDR 0.8 FIRESAFE OPC PDR 0.8 MPO: 145 Bar g ACETAL MPO: 350 Bar g UHMWPE Tobacco ( Teflon free ) AISI 316L Modulating Control M70i/ M80i V-PTFE Glass-RPTFE Clean Steam Rango M10- 3 Piezas

165. M33V / M31V ISO V-PTFE Low pressure steam , Condensate , Oils , Gases M33S M31S ISO PDR 0.8 Midium pressure steam , Process water , Edible oil , N atural ga s , Glicol, Compressed air , CO 2 , LPG M31 T ISO UHMWPE Tobacco ( Teflon free ) M33 F ISO R-PTFE OPC FIRESAFE Rango M33 / M31 – 2 Piezas

166. M40 V V-PTFE LOW PRESSURE STEAM CONDENSATE OIL & GAS M40 S PDR 0.8 MEDIUM PRESSURE STEAM PROCESS WATER EDIBLE OILS NATURAL GAS GLYCOL COMPRESSED AIR CO2 LPG M21 S PROCESS M40 F R-PTFE OPC PROCESS FIRE-SAFE PDR 0.8 M20 S M20 H PDR 0.8 PEEK BOTTOM BLOWDOWN HIGH PRESS STEAM Rango M20 / M40 – 1 Pieza

167. Menor cantidad de componentes- mas fácil de armar Ventajas competitivas Diseño ergonométrico de la palanca Arandela Belleville en el vástago Asiento + junta “integrada” (una pieza sola) Asiento + junta cuerpo-tapa

168. Opciones Traba Candado Extension Vastago Manija Oval BW extendido Orificio Venteo

169. Manometría Otros productos para la industria Válvulas esféricas y de mariposa Válvulas de control Torres para enfriamiento de agua Calentadores de agua Juntas rotatorias

170. Nuestro Trabajo Proyectos y Servicios

171. ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS Dosificador de ácido metatartárico en Viña San Pedro, Lontué Pasteurizador para Embosur

172. Pasteurizador de Antillanca Módulo de Calentamiento Baxter ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

173. Sistemas CIP para Estanques de Mulpulmo Convenio de Mantención Preventiva Faenadora Lo Miranda, Planta Digestores, Iniciado en mayo 2006 ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

174. Proceso agua de Diálisis en Clínica Santa María CIP para Nestlé Graneros ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

175. Calentamiento de alcohol en CCU Proyecto de cogeneración en Watt’s ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

176. Torres para enfriamiento de agua en Inducorn (Corn Products Chile) Automatización y control ALGUNOS DE NUESTROS PROYECTOS

177. ASISTENCIA EN TERRENO: AUDITORÍAS ENERGÉTICAS

178. TESTEO DE TRAMPAS: RELEVAMIENTO

179. AL FIN