Separadores y su Papel en Sistemas de Vapor

En varios procesos usuarios de vapor, es esencial que el vapor se distribuya lo mas seco posible. Sin embargo, a menos que sea sobrecalentado, todo el vapor de la planta presenta humedad tan pronto como deja la caldera continua perdiendo calor y se condensa conforme viaja a través del sistema. Instalando trampas de vapor se puede remover el condensado que viaja en la parte inferior de las tuberías, pero no pueden remover la humedad entrañada en el flujo de vapor, lo que significa que no se puede proveer de vapor seco solo con el uso de trampas de vapor.

Adicionalmente, en velocidades de flujo tan bajas como a 10 m/s, los cambios direccionales y diferenciales de presión pueden ocasionar que alguna parte del condensado que fluye en la parte inferior de la tubería se entrañe en el flujo de vapor. El remover este condensado entrañado conforme viaja a una velocidad de hasta 30 m/s es una tarea que deberá ser realizada por un separador.

Ejemplos del Condensado Entrañándose en el Vapor

Mecanismos de Separación

Existen cuatro principios básicos de diseño a considerar con respecto a los mecanismos de separación: independiente mecánicamente, velocidad de flujo obtenida, cambios direccionales, y colisión. Se puede obtener mayor eficiencia de separación mediante el uso de varias de estas técnicas en lugar de tan solo una.

Por ejemplo, el separador que se muestra en la parte inferior utiliza reflectores para generar los cambios direccionales y así remover un porcentaje de humedad. Sin embargo, la velocidad podría ser insuficiente para obtener una separación de mayor eficiencia, y la mayoría de la humedad podría permanecer dentro del flujo de vapor.

Otro método es el de utilizar la fuerza centrifuga, tomando como ventaja la diferencia en gravedades especificas del liquido y gas para así poderlos separar. En este caso, el vapor se canaliza en un flujo tipo espiral, ocasionando así que las gotas de condensado mas pesadas se expulsen fuera del flujo y sean dirigidas a la pared interior del separador. Posteriormente la gravedad hace efecto sobre el condensado y este cae en el fondo del separador en donde se tiene instalada una trampa de vapor para descargarlo.

El método por fuerza centrifuga utilizado en los separadores TLV incorpora los cuatro principios de separación para obtener así una eficiencia de separación de hasta 98%.

Como se Utilizan los Separadores

Un uso común de los separadores es para suministrar vapor seco para aplicaciones de calentamiento con vapor directo como lo son la vulcanización del caucho, planchas alimentadas por vapor, o procesos de cocción. Otras aplicaciones podrían aplicar atomización, procesos de catalizado, o procesos de curado de carne. En estos tipos de sistemas, el separador se instala inmediatamente frente al equipo usuario de vapor para garantizar la intercepción del condensado entrañado previo a que el vapor se utilice.

A parte de la aplicación de calentamiento directo con vapor, se pueden incluir otras aplicaciones las cuales se mejoran de manera significativa por el uso de separadores como lo son los eyectores operados por vapor, turbinas, e intercambiadores utilizados para generar vapor sobrecalentado.

Conjuntamente con la mejora de la calidad de vapor, existen beneficios adicionales que los separadores pueden proveer; al remover el exceso de liquido de la línea de vapor, de igual manera los separadores contribuyen en la reducción de golpe de ariete y la erosión ocasionada por la alta velocidad de las gotas de condensado.

Separadores en Sistemas de Aire Comprimido

El uso de los separadores no solo se limita a los sistemas de vapor. En los sistemas de aire comprimido, el condensado se forma cuando la temperatura del aire cae por debajo del punto de roció. Las gotas de agua resultantes se pueden convertir en condensado entrañado en el flujo de aire y conducir a la reducida eficiencia del sistema así como a otras complicaciones. Los sistemas de soplado de aire y pistolas de roció son solo dos ejemplos de aplicaciones que requieren del suministro de aire seco.

Mientras los separadores para vapor se usan en conjunto con una trampa de vapor, los separadores de aire deberán de usarse con una trampa de aire adecuada. Aparte de este punto, el mecanismo de separación utilizando fuerza centrifuga es esencialmente tan efectivo con aire como lo es con vapor.

Seleccionando un Separador

El desempeño de un separador podría reducir si se encontrara con flujo o velocidad de masa mayor a las que esta diseñado manejar. Es preferible que en lugar de seleccionar un solo separador basado solo en la compatibilidad de tamaño con la tubería existente, es importante el considerar todos los factores que podrían afectar su desempeño para obtener los mejores resultados. Asegúrese siempre de revisar que la perdida de presión y la velocidad del flujo estén siempre dentro de los rangos aceptables.

Lo separadores pueden venir en modelos con o sin trampa de vapor integrada. En el caso de que la trampa de vapor no este incluida, se deberá instalar una trampa de vapor por separado.

Dependiendo de la ubicación del equipo y de como se utilizara el equipo, la carga de condensado dentro del separador pudiera volverse bastante grande. Si no es posible el uso de un modelo de separador con trampa integrada, será necesario el dimensionar de manera correcta una trampa de vapor por separado que pueda manejar la carga de condensado.

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