Clase 18 09-11-2021 (Tuberias de Vapor (2) )

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA E.P.. INGENIE E.P I NGENIERÍA RÍA AGROINDUS AGROINDUSTRIAL TRIAL

Diseño de Plantas Agroindustriales (AI-545) Clase 18: DE VAPOR INSTALACIONES INST ALACIONES DE TUBERÍAS VAPOR (2) (2) Ing. Jorge Málaga Juárez

 

Sistema de distribución de tuberías de vapor El sistema de distribución de vapor es un enlace importante entre la fuente generadora del vapor y el usuario. La fuente generadora del vapor puede ser una caldera o una planta de cogeneración. Esta, debe proporcionar propor cionar vapor de buena calidad calidad en las condici condiciones ones de caudal y presió presión n requer requeridas idas,, y debe realizarlo realizarlo con las mínimas pérdidas de calor y atenciones de mantenimiento.

 

Distribución de tuberías de vapor

 

Instalación de salida de tubería de vapor de una caldera

Ejemplo de instalación de una línea de vapor principal y tres líneas secundarias

Figura de como dimensionar la línea común de retor no de condensado  

Criterios para el diseño de un circuito de vapor Para seleccionar la presión de trabajo, debe tenerse en cuenta lo siguiente: •

  Presión requerida en el punto de utilización.

•

  Caída de presión a lo largo largo de la tubería debida a la resistencia al paso del fluido. fluido.

•

  Pérdidas de calor en la tubería.

El vapor a alta presión ocupa menos volumen por kilogramo que el vapor a baja presión. Por tanto, si el vapor se genera en la caldera a una presión muy superior a la requerida por su aplicación, y se distribuye a esta presión superior, el tamaño de las tuberías de distribución será mucho menor para cualquier caudal. La generación y distribución de vapor a una presión elevada tendrá las siguientes ventajas: •

•

•

  Se req requie uieren ren tuberías tuberías de dis distri tribuc bución ión de vap vapor or de men menor or diá diámet metro ro.. Al tener una superfic superficie ie de intercambio menor, las pérdidas de calor (energía) serán menores.   Menor coste de las líneas de distribución, distribución, en materiales como tuberías, bridas, soportes, soportes, y mano de obra.   Menor coste del aislamiento.

 

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•

  Vapor más seco en el punto de utilización, debido al efecto de aumento aumento de fracción seca que tiene lugar en cualquier reducción de presión.   La capacidad de almacenamiento almacenamiento térmico de la caldera aumenta y ayuda ayuda a soportar de forma forma más eficiente las fluctuaciones de carga, reduciendo el riesgo de arrastres de agua y de impurezas con el vapor a condiciones máximas.

Al elevar la presión del vapor, los costes serán más altos también, pues ello requiere más combustible. Siempre es prudente comparar los costes que representa elevar la presión del vapor a la máxima presión necesaria (quizás la máxima presión del equipo), con cada uno de los beneficios potenciales mencionados anteriormente.

   

Métodos para el diseño de tuberías de vapor El cálculo de diseño de tuberías de vapor se puede realizar de 3 diferentes maneras:

1. Por me medi dioo de la lass ec ecua uaci cion ones es ma mate temá máti tica cas: s: -

Diseño Diseñ o de diáme diámetro tro de tuberí tuberías as de vapor consid considerando erando la velocid velocidad. ad.

-

Diseño Diseñ o de diáme diámetro tro de tuberí tuberías as de vapor por caídas caídas de presión. presión.

2. P or me medi dio de no nomo mogr gram as:: de vapor por medio de nomogramas según el fabricante, se puede Diseño deodiámetro deamas tuberías tomar como referencia el DESIGN OF FLUID SYSTEMS- HOOCK UPS-Spirax Sarco.

3. Por me meddio de un so soft ftw war are: e: Existen diferentes software de cálculo para el diseño de tuberías en un sistema de vapor, uno de ellos es el Software SE-1 de TLV, los cuales han ha n condensado los modelos matemáticos de cálculo manual. https://www.tlv.com/global/LA/calculator/steam-pi /global/LA/calculator/steam-pipe-sizing-by-velocity pe-sizing-by-velocity.html .html

 

1. Por medio de las ecuaciones matemáticas: •

Diámetro 1era base: criterio económico (lo más fácil, lo usual)

 

1. Por medio de las ecuaciones matemáticas: •

Diámetro 2da base: Uso de velocidades adecuadas, más usado para regímenes turbulentos.

Tipo de flujo Agua, salmuera o sustancias orgánicas Vapores P = 20 psi Vapores P > 100 psi Aire P = 25 psi  –  50  50 psi •

Espesor

3  –  10 50  –  100  100 100  –  200  200 50 - 100

 

1. Por medio de las ecuaciones matemáticas: •

Longitud Por medición directa. Por medición en una maqueta.

•

Dibujo Dibujo técnico (símbolos convencionales), planos AutoCAD, otros.

•

Identificación Para todas las líneas de tubería.

 

2. Por medio de nomogramas

(turbulento)   (viscoso)

   

3. Por med ediio de un so soft ftw war are: e: https://www.tlv.com/global/LA/calculator/steam-pipe-sizing-by-velocity .html /global/LA/calculator/steam-pipe-sizing-by-velocity.html

 

Cálculo de tuberías de vapor Para cumplir con las especificaciones que se requiere re quiere en la planta se necesita ne cesita conocer las siguientes reglas prácticas: 1. Cuando no se tiene la presión de cada equipo como dato, se considera una caída de presión que varía entre 1 –  2  2 lb/pulg2 por cada 100 pies de longitud desde el caldero hasta el punto de presión. 2. En la línea prin principal cipal se considera un 10% más de consumo de vapor en el equipo esto para el efecto de cálculo en las tuberías. 3. La longitud equivalente de las tuberías es igual a la longitud real de las tuberías más un 10% de la misma. 4. La velocidad máxima recomendable del vapor en el interior de una tubería debe estar entre el rango de 100   –  110 pies/s, en caso que por cálculos salga mayor, se deberá elegir una tubería de mayor diámetro.

 

Ejercicio Calcular el diámetro adecuado de la siguiente red de tuberías de vapor.

 

Tramoo 0 - 1 Tram

 

Gracias por su atención