¿Qué es el consumo de vapor en una tubería?
Vapor consumido y el vapor utilizado en el punto de aplicación no son iguales. Normalmente el vapor consumido o generado en un caldera de vapor es más de lo que se requiere para su uso en el punto de aplicación.
La diferencia en el consumo de vapor y la utilización de vapor se debe a..:
- La condensación de vapor cuando viaja en su camino hacia el punto de uso se debe principalmente a las superficies expuestas.
- Fugas (si las hay)
Cuando el vapor se condensa en la pared de una tubería de vapor expuesta/no aislada, cede su entalpía de evaporación.
La utilización adecuada del vapor ayuda a ahorrar en el costo de entrada de agua y carbón. El ahorro de cada kilogramo de vapor es directamente proporcional al ahorro de algún porcentaje de agua, carbón y electricidad.
El cálculo de consumo de vapor en una tubería durante la operación de puesta en marcha y el funcionamiento continuo normal es posible, y se discutirá en detalle más adelante.
Consumo de vapor en las redes de vapor
El consumo de vapor dentro del sistema de tuberías debe ser vigilado y controlado juiciosamente. La tasa de condensación del vapor en la red de tuberías de vapor depende del tipo de carga (es decir, carga de calentamiento o carga de funcionamiento).
Es necesario tener en cuenta la tasa de condensación de vapor para dimensionar las trampas de vapor y también para finalizar la salida de la caldera.
¿Qué es la carga de calentamiento?
Durante la puesta en marcha de la planta, después de un largo tiempo o del frío, el vapor es necesario para calentar el sistema de manera uniforme para acercar el sistema a la temperatura normal de trabajo del sistema.
La carga de calentamiento es la carga de vapor que se asocia al consumo de vapor durante la puesta en marcha de la planta. Esto puede ser por el apagado en frío, o por el arranque después de un tiempo muy largo.
Valore de condensación de vapor durante el período de calentamiento es máximo. El diseño de la trampa de vapor se basará en esta carga.
La buena práctica es calentar el sistema muy lentamente por razones de seguridad, las tuberías tienen el beneficio de reducir el estrés térmico y mecánico. Por lo tanto, los resultados son los siguientes beneficios:
- Eliminación de fugas
- Menores costos de mantenimiento
- Mayor vida útil de las tuberías
- No golpe de ariete.
¿Qué es la carga de funcionamiento de la planta de procesamiento?
La carga de funcionamiento de la planta de proceso es la carga de vapor que está relacionada con la carga continua normal (carga completa) de la planta. La tasa de condensación de vapor durante la carga completa de la planta es mínima.
¿Cómo se calienta un sistema?
El calentamiento uniforme y lento del sistema puede lograrse mediante una pequeña válvula de derivación en paralelo a la válvula de aislamiento de la línea principal.
El tiempo requerido para calentar la red de tuberías decide el tamaño de la válvula de calentamiento (bypass). Esta válvula puede ser de tipo manual o automático, dependiendo del usuario/cliente.
Siempre es mejor desalentar la práctica de usar la válvula principal para el calentamiento en lugar de la válvula de derivación. Ya que la válvula principal es mucho más grande (diseñada para el requisito de flujo total) y no es apropiada para usarla para un flujo pequeño durante el período de calentamiento.
Como se muestra en la figura 1, antes de la válvula principal/válvula de derivación separador se instala para asegurar que el vapor que pasa a través de la válvula debe estar seco para proteger el desgaste de la válvula.
Si proporcionamos el tiempo suficiente para el calentamiento, entonces es posible obtener los siguientes beneficios:
- Para minimizar la tensión de la tubería
- Para la seguridad operacional
- Reducir las cargas de arranque de la caldera
El flujo de vapor necesario para llevar un sistema de tuberías a la temperatura de funcionamiento es una función de:
- Masa
- El calor específico del material
- Aumento de la temperatura
- Entalpía de evaporación de vapor o entalpía de vapor saturado
- Tiempo permitido
Dónde:
- ms: Tasa media de condensación de vapor en kg/hr
- W: Peso total de la tubería más bridas y accesorios en kg.
- Ts: Vapor temperaturaoC
- Tamb: Temperatura ambiente
- Cp: El calor específico del material del tubo en kj/kgoC
- hfg: Entalpía de evaporación o entalpía saturada a la presión de operación en kj/kg
- t: Tiempo de calentamiento en minutos
Nota: Supongamos que si se aumenta el tiempo de calentamiento del sistema a 12 minutos desde 6 minutos, entonces el flujo inicial del vapor puede reducirse fácilmente a la mitad. Si el tiempo de calentamiento/calentamiento del sistema se incrementa hasta digamos 24 minutos, entonces la tasa de flujo de vapor inicial para el calentamiento puede reducirse aún más.
Método para calcular la carga de condensación de calentamiento durante un período de 30 minutos en un sistema de vapor
Déjalo:
- El sistema consiste en un tubo de acero al carbono de 150 mm.
- Presión del vapor 16 bar(g)
- La temperatura del vapor (Ts) — 201oC
- Entalpía de evaporación correspondiente a los parámetros anteriores hfg — 1933
- La temperatura del aire ambiente (Tamb) — 20oC
- La longitud del tubo será de 120 m
- Cp de acero es – 0.49 kj/kgo C
- Tiempo de calentamiento en minutos (t) 30
- Peso total de la tubería más bridas y accesorios en kg (W)
- La red de tuberías consiste en 10 pares de juntas bridadas PN-40 y dos válvulas de aislamiento
Tabla 1: Pesos típicos de tubos de acero, bridas y pernos, y válvulas de aislamiento en kg.
| Tamaño de la tubería (mm) | Tubo de Sch.40 kg/m | Peso de la brida por par | Válvula de aislamiento con brida PN40 | ||
| PN40 | ANSI150 | ANSI300 | |||
| 150 | 28.2 | 28.0 | 26.0 | 32 | 88 |
Para encontrar W, encontrar la masa de los diversos artículos principales de vapor de la Tabla 1
- Tubo principal de acero de 150 mm = 28,2 kg/m
- Bridas de 150 mm a PN-40 = 28 kg por par
- Válvula de cierre de 150 mm = 88 kg cada una
La tasa de condensación generada durante calentamiento el tiempo está dado por:
