Teoría de Vapor 1. Fundamentos de Vapor Que es el Vapor de Agua? Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua Tipos de vapor de Agua Vapor Flash Cómo Leer una Tabla de Vapor 2. Control del vapor Problemas con el control de la temperatura Control de la presión del vapor Comparación de calefacción por vapor y por agua caliente Fundamentos del vapor al vacío Sistemas de calentamiento por vapor al vacío ¿Qué es la refrigeración al vacío? 3. Calentamiento con Vapor Calentando con Vapor Transferencia de Calor del Vapor Coeficiente total de transferencia de calor Que es el Vapor al Vacio? 4. Teoría Básica de Trampas de Vapor ¿Qué es una Trampa de Vapor? La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1 La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2 Cómo trabajan las trampas Mecánicas: Una mirada a su mecanismo y méritos Cómo Trabaja una Trampa de Disco: Una Mirada a su Mecanismo y sus Méritos Cómo funcionan las trampas de vapor termostáticas de tipo bimetálico: Una mirada a sus mecanismos y ventajas 5. Selección de Trampas de Vapor Selección de Trampas de Vapor: Cómo la Aplicación Afecta la Selección Selección de Trampas de Vapor: Entendiendo las Especificaciones Selección de Trampas de Vapor: Factor de Seguridad y Costo de Ciclo de Vida Trampas y Orificios #1 Trampas y Orificios #2 Fundición VS. Forjado? Aplicaciones de diferentes tipos de trampas de vapor 6. Problemas de Trampeo Se Encuentra Fugando Vapor Vivo mi Trampa? Precauciones de la Trampa de Control de Temperatura Orientación en la Instalación de la Trampa Contrapresión en las Trampas Doble Trampeo Trampeo en grupo Bloqueo por Vapor Bloqueo por Aire 7. Sistema de Gerenciamiento de Trampas de Vapor Introducción al Gerenciamiento de Trampas de Vapor El Costo de las Pérdidas de Vapor Una Guía para la Inspección de Trampas de Vapor 8. Golpe de Ariete Golpe de Ariete: Que es? Golpe de Ariete: El Mecanismo Golpe de Ariete: Locacion y Causa Golpe de Ariete: En Líneas de Distribución de Vapor Golpe de Ariete: En Equipos Golpe de Ariete: En Tubería de Transporte de Condensado Golpe de Ariete: Conclusión Mitigación del golpe de ariete intermitente en la tubería vertical de retorno de condensado 9. Mitigación de riesgos Steam System Optimization and Risk Mitigation 10. Calidad de Vapor Vapor Húmedo vs. Vapor Seco: La Importancia del Porcentaje de Sequedad Separadores y su Papel en Sistemas de Vapor Vapor Limpio y Puro Problemas de Temperatura Ocasionados por el Aire Removiendo el Aire de Equipos Usuarios de Vapor Venteos de Aire para Vapor 11. Distribución de Vapor Las Mejores Practicas para la Remoción de Condensado en Líneas Principales de Vapor Recomendaciones para instalación de Trampas de Vapor en Cabezales Principales Erosión en Tuberías de Vapor y Condensado La Corrosión en Tuberías 12. Recuperación de Condensado Introducción a la Recuperación de Condensado Retorno de Condensado y Cuándo Usar Bombas de Condensado Recuperación de Condensado: Sistemas Venteados vs. Presurizados Tubería de Recuperación de Condensado Que es el Stall? Métodos para Prevenir el Stall Cavitación en Bombas de Condensado 13. Eficiencia Energética Aislamiento de Trampas Compresor de Vapor ¿Por qué ahorrar energía? Estrategias de Gestión para el Ahorro de Energía Recuperación de nubes de vapor y calor residual Recuperación de Calor Residual Consejos para Ahorro de Energía en Calderas Consejos de ahorro de energía para líneas de vapor Consejos de ahorro de energía en equipos usuarios de vapor. Prevenir las fugas de vapor 14. Aire Comprimimdo Removiendo el Condensado del Aire Comprimido Previniendo el bloqueo en Trampas de Aire Consejos de ahorro de energía en compresores de aire 15. Otras Válvulas Tipos de Válvulas y Sus Aplicaciones Válvulas de Bypass Beneficios de la Instalación de la Válvula Check Válvulas Reductoras de Presión para Vapor Coeficiente total de transferencia de calor Contenidos: El coeficiente total de transferencia de calor, o valor U, se refiere a qué tan bien se conduce el calor a través de una serie de medios resistentes. Sus unidades son W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]. Vapor vs Agua caliente El siguiente artículo muestra cómo calcular y comparar el valor U para la transferencia de calor del vapor y del agua caliente a través de diferentes tipos de medios, incluyendo coeficientes de película y el material real de pared. El coeficiente total de transferencia de calor está influenciado por el espesor y la conductividad térmica de los materiales a través de los cuales se transfiere el calor. Cuanto más grande el coeficiente, más fácil se transfiere el calor desde su fuente hacia el producto que está siendo calentado. En un intercambiador de calor, la relación entre el coeficiente total de transferencia de calor (U) y la tasa de transferencia de calor (Q) puede ser demostrada mediante la siguiente ecuación: donde, Q = tasa de transferencia de calor, W = J/s [btu/hr]A = área de la superficie de transferencia de calor, m2 [ft2]U = coeficiente total de transferencia de calor, W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]ΔTLM = diferencia de temperatura media logarítmica, °C [°F] A partir de esta ecuación, puede observarse que el valor de U es directamente proporcional a Q, la tasa de transferencia de calor. Suponiendo que la superficie de transferencia de calor y la diferencia de temperatura permanecen sin modificación, cuanto más grande el valor de U, más grande es la tasa de transferencia de calor. En otras palabras, esto significa que para un determinado intercambiador de calor y producto, un valor U más alto puede acortar los tiempos por lote y aumentar la producción/ingresos. Calcular el valor U Hay varias ecuaciones que se pueden usar para determinar el valor U, una de ellas es: donde, h = coeficiente de transferencia de calor por convección, W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]L = espesor de pared, m [ft]λ = conductividad térmica, W/(m°C) [Btu/(hr-ft°F)] Transferencia de calor a través de una pared de metal Por ejemplo, en el caso del calentamiento de agua, la transferencia de calor ocurre básicamente desde el fluido 1 (fuente de calor) a través de un sólido conductor (pared metálica) hacia el fluido 2 (agua, el producto que será calentado). Sin embargo, también debe considerarse la resistencia de película. Por este motivo, el coeficiente de transferencia de calor por convección (h), a veces llamado coeficiente de película, se incluye cuando se calcula la transferencia de calor entre un fluido y una pared conductiva. Además, en ciertas aplicaciones especiales como en los procesos de calentamiento en procesos farmacéuticos o biotecnológicos, esa transferencia de calor puede ocurrir a través de varias capas de materiales. En esos casos, la ecuación de arriba puede adaptarse incorporando cada capa de espesor sólido (L) dividido por su conductividad térmica (λ). Para facilitar los cálculos del ejemplo que se da a continuación, los siguientes valores pueden usarse como referencia para los coeficientes de transferencia de calor por convección: Fluido Coeficiente de transferencia de calor por convección (h) Agua alrededor de 1000 W/(m2 °C) [176 Btu/(hr-ft2 °F)] Agua caliente 1000 – 6000 W/(m2 °C) [176 - 1057 Btu/(hr-ft2 °F)] Vapor 6000 – 15000 W/(m2 °C) [1057 - 2641 Btu/(hr-ft2 °F)] Ejemplo donde se compara el efecto sobre U de las diferentes fuentes de calor; vapor o agua caliente. Dos tanques enchaquetados de acero al carbono (λ = 50 W/(m °C) [28.9 Btu/(hr-ft °F)]) con una pared interna de 15 mm [0.049 ft] de espesor, se usan para calentar agua. Uno utiliza agua caliente como fuente de calor, mientras que el otro utiliza vapor. Suponiendo que los coeficientes de transferencia de calor son: 1,000 W/m2 °C [176 Btu/(hr-ft2 °F)] para el agua que será calentada, 3000 W/m2 °C [528 Btu/(hr-ft2 °F)] para el agua caliente, y 10000 W/m2°C [1761 Btu/(hr-ft2 °F)] para el vapor, calculemos los valores de U para ambos procesos de calentamiento. Tanque enchaquetado de acero al carbono – Comparación de fuentes de calor; agua caliente vs vapor Agua caliente: Vapor: En este caso, el vapor provee una mejora del 17% sobre el valor de U calculado Ahora, imagine que la misma pared de transferencia del tanque también está revestida con vidrio de un espesor de 1 mm [0.0033 ft] (λ = 0.9 W/(m °C) [0.52 Btu/(hr-ft °F)]). Incluyendo estos valores en la ecuación del valor de U de arriba, se obtienen los siguientes resultados: Tanque enchaquetado con forro de vidrio – Comparación de fuentes de calor; agua caliente vs vapor Agua caliente: Vapor: En este caso con una resistencia adicional a la conductividad, el valor U es mejorado todavía, pero solo un 9%; y esto demuestra cómo un conductor térmico pobre como el vidrio puede interferir en gran medida en la transferencia de calor. Entonces, para ciertos equipos de intercambio de calor como tanques enchaquetados de acero al carbono, cambiando la fuente de calor de agua caliente hacia vapor, puede mejorar potencialmente el valor de U y significativamente la transferencia de calor si el material de la pared es altamente conductivo. Sin embargo, no se espera el mismo efecto dramático en casos donde se usa un intercambiador de calor con varias capas de pared, incluyendo capas de material que no son altamente conductivas (como tanques revestidos de vidrio). No obstante, algunos procesos pueden requerir determinado material de pared, como revestimiento de vidrio, para prevenir la reactividad con el producto. Aún así, la tasa de transferencia de calor puede ser mejorada, incluso en estos casos, cambiando la fuente de calor de agua caliente a vapor, para optimizar la producción. Comprensión avanzada Incrustaciones (fouling) Las incrustaciones en la superficie de la pared del material puede representar una barrera adicional a la transferencia de calor. Este problema puede ocurrir por múltiples razones, tanto del lado del medio de calentamiento como del lado del producto. Algunas causas pueden ser depósitos de partículas del lado del calentamiento y temperaturas excesivamente altas o bajas del lado del producto. Por ejemplo, la presión del vapor a veces es aumentada para crear la presión necesaria para empujar el condensado a través de la válvula de control de salida en un recipiente nivelador. Sin embargo, con un aumento de la presión dentro del intercambiador de calor, la temperatura del vapor aumenta como consecuencia, y este calor excesivo puede causar un aumento de incrustaciones del lado del producto. Inversamente, si se permite acumular el condensado dentro del equipo, las incrustaciones puede causarse del lado del calentamiento por los residuos ingresados en el condensado acumulado, y del lado del producto por bajas temperaturas que causan que el producto se endurezca sobre la superficie cuando la viscosidad requerida del producto no se mantiene. Las incrustaciones pueden agregarse a la ecuación de arriba, incluyendo la proporción de su espesor (LF) sobre su conductividad (λF), de la misma manera que se agregó el revestimiento de vidrio arriba, pero típicamente se incorpora y expresa como un factor de incrustación (fouling factor) para un intercambiador que ha estado "en servicio". Comúnmente, los cálculos para comparar la reducción en U son entre aquellos "limpios" y "en servicio". Transferencia de Calor del Vapor Que es el Vapor al Vacio? También en TLV.com Trampas de Vapor de Flotador Libre Para Uso en Process Seminarios de Entrenamiento en Vapor y Condensado Calculador para Ingeniería Boletín del Vapor: Archivo - Revista Email