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La temperatura del vapor NO determina el grado de sequedad (calidad) del mismo

AMS Steam Technology • feb 27, 2020

Durante las auditorías de vapor que realizamos constantemente, son muchos los clientes que nos dicen:

Mi termómetro marca la temperatura de saturación del vapor a la presión que estoy trabajando (según tabla). No tenemos problemas de arrastres de agua, ¡Nuestro vapor es 100% saturado seco!

Decir que nuestro vapor es 100% seco porqué la temperatura se corresponde a la presión del vapor saturado, según tabla, es del todo incorrecto.

Cuando el vapor se condensa y cambia de fase (de gas a líquido), siempre y cuando la presión se mantenga constante, el condensado tendrá la misma temperatura que el vapor porqué solo se desprende su calor latente, conservando su calor sensible. Por este motivo esta agua se conoce como “agua saturada”.

Es muy importante tener en cuenta este aspecto, ya que la temperatura del vapor no determina el grado de sequedad (calidad) del mismo. Veámoslo con un ejemplo:

Imaginemos un proceso industrial el cual consume 500 Kg/h de vapor a una presión de 3 bar(g). El vapor de este proceso está compuesto por un 70% de vapor saturado seco y un 30% de agua saturada. Como hemos visto, el termómetro de dicho proceso indicará una temperatura de 143ºC.

Imaginemos ahora el mismo proceso industrial, con las mismas condiciones (500 Kg/h a 3 bar(g)), pero esta vez nuestro vapor es 100% saturado seco. El termómetro, en estas condiciones, también indicará una temperatura de 143ºC.

Entonces, ¿Dónde reside la diferencia, entre el primer caso y el segundo? La diferencia reside en la transferencia térmica, es decir, el calor del cual disponemos en cada caso. A mayor porcentaje de agua presente en el vapor, menor será la transferencia térmica.

¿Porqué? Porqué la Energía del vapor saturado seco (Entalpía específica) es 4,5 veces superior a la del agua saturada. A continuación calcularemos la Energía total de ambos casos:

Antes de proceder con los cálculos debemos conocer la Entalpía especifica tanto del Vapor saturado como del Agua saturada a la presión de 3 bar(g):

Entalpía especifica Vapor Saturado (Hg) = 2.738,21 kJ/Kg

Entalpía especifica Agua Saturada (Hf) = 605,23 kJ/Kg

Caso 1 – 70% Vapor saturado seco + 30% Agua saturada
En este caso, de los 500 Kg/h de vapor, el 70% se encuentra en forma de vapor saturado seco y el otro 30% en forma de agua saturada. Para determinar la Energía (Entalpía) total debemos calcular la Entalpía del Vapor saturado y del agua saturada que, sumándolas, resultarán en la Entalpía (energía) total de la cual disponemos.

Entalpía Vapor Saturado: 500 Kg/h x 0.70 x 2.738,21 kJ/Kg = 958.373,50 kJ/h

Entalpía Agua Saturada: 500 Kg/h x 0.30 x 605,23 kJ/Kg = 90.784,50 kJ/h

Entalpía total = 1.049.158 kJ/h



Caso 2 – 100% Vapor saturado seco, 0% Agua saturada
En este caso, de los 500 Kg/h de vapor, el 100% se encuentra en forma de vapor saturado seco, es decir, no existe agua saturada en forma líquida. Para determinar la Energía (Entalpía) total debemos calcular la Entalpía del Vapor saturado y del agua saturada que, sumándolas, resultarán en la Entalpía (energía) total de la cual disponemos. En este caso la Entalpía del agua saturada será 0.

Entalpía Vapor Saturado: 500 Kg/h x 1 x 2.738,21 kJ/Kg = 1.369.105 kJ/h

Entapía Agua Saturada: 500 Kg/h x 0 x 605,23 kJ/Kg = 0 kJ/h

Entalpía total = 1.369.105 kJ/h

Como se puede apreciar, aunque el termómetro en ambos casos indique 143ºC, cuando nuestro vapor es 100% saturado seco disponemos de 319.947 kJ/h más, o lo que es lo mismo, en el otro caso estamos perdiendo 319.947 kJ cada hora.

Por favor, no confundamos temperatura con calidad de vapor, la calidad del vapor se mide con su grado de sequedad, o lo que es lo mismo, con el porcentaje de agua presente en el vapor lo cual determinará su transferencia térmica.


Por AMS Steam Technology 22 oct, 2020
Si alguna vez has sufrido alguno de estos problemas, es muy probable que el efecto Stall haya aparecido en tu instalación: • Ruptura de intercambiadores • Golpe de Ariete • Temperaturas de Calentamiento Desiguales ¿Qué es el efecto Stall? El Stall ocurre cuando la presión diferencial necesaria a través de un purgador de vapor se vuelve negativa, ocasionando que el condensado no sea descargado por el purgador y este se acumule dentro del intercambiador de calor. Los purgadores de vapor no tienen la capacidad para descargar el condensado por si solos, sino que el condensado es descargado mediante la diferencia de presiones entre la presión a la entrada y la presión de salida del purgador. La presión de entrada del purgador , por lo tanto, debe ser superior a la presión de salida para permitir la descarga apropiada del condensado. Existen varios factores que pueden interferir en la presión diferencial de un purgador. Uno de ellos, por ejemplo, es el uso de una válvula de control, que puede originar una reversión en la presión diferencial de operación del purgador. Normalmente, los intercambiadores de calor son diseñados para alcanzar la carga máxima. El área de transferencia de calor de un intercambiador de calor es fija y no se puede cambiar, pero la carga puede fluctuar dependiendo de las condiciones de operación. Por ejemplo, si el flujo de aire en un calentador de aire caliente se reduce, la única manera de mantener la temperatura actual del aire caliente es reduciendo la temperatura (presión) del vapor, que se utiliza como la fuente de calor. Si la apertura de la válvula de control se encuentra más cerrada, la presión dentro del intercambiador de calor sufrirá una caída. Como resultado, caerá la presión a la entrada del purgador y puede que esta sea menor a la presión en la salida, por lo que el condensado no será descargado, si no que se almacenara dentro del equipo. Aun que el condensado que está almacenado puede ser eliminado al restaurar la presión de entrada del purgador, aun se pueden presentar problemas durante el tiempo que le tome recuperarse a la presión de entrada y poder descargar el condensado. Cuando el vapor entra en contacto con el condensado acumulado y se condensa instantáneamente , debido a la diferencia de temperatura, es muy probable que ocurran golpes de ariete. En equipos como intercambiadores tubulares o de placas, el impacto de los golpes de ariete puede causar ruptura de los tubos y placas interiores.
Por AMS Steam Technology 21 sept, 2020
El golpe de ariete en la tubería de recuperación de condensado normalmente es ocasionado debido a la interacción de el condensado de baja temperatura y el vapor de alta temperatura. Generalmente este se forma de la presencia dual del condensado y el vapor flash en la tubería. En la mayoría de instalaciones de vapor, es muy común escuchar un “golpeteo” constante en el depósito de retorno de condensados pero, ¿es normal este ruido? En tanques atmosféricos de recuperación de condensado, es muy común que se forme vapor flash al descargar condensado a alta temperatura, el cual entra en contacto con el condensado de baja temperatura dentro del depósito. Si el salto térmico no es muy elevado las bolsas de vapor que se generan son pequeñas, por lo que el vapor se condensará rápidamente y escucharemos impactos pequeños y cíclicos a gran velocidad conocidos como “golpeteo”. Por lo tanto, es completamente normal escuchar este famoso “golpeteo”. No obstante, existen soluciones para minimizar este ruido como por ejemplo realizar pequeños agujeros en el tubo de descarga de condensado o instalar un silenciador en el extremo del tubo de descarga. Al realizar esto, conseguimos que el vapor forme pequeñas burbujas que se mezclan con el condensado.
Por AMS Steam Technology 06 sept, 2020
¿Por qué instalar una Bomba de Condesado Mecánica en lugar de una Bomba de Condensado Eléctrica (Centrífuga)? La fiabilidad es el objetivo principal para seleccionar una PMP (pressure motive pump) de tipo mecánica en lugar de las bombas de condensado eléctricas. Las bombas eléctricas requieren un sello mecánico para evitar la fuga del líquido ya que el líquido que se bombea actúa como lubricante, por lo que las caras del sello mecánico pueden girar libremente una contra la otra, mientras el líquido permanezca relativamente frío, el sello mecánico puede durar muchos años. Sin embargo, el condensado caliente puede convertirse en vapor entre las caras del sello y provocar una falla. Una bomba centrífuga crea una zona de baja presión en el ojo del impulsor, el condensado caliente puede convertirse en vapor en la zona de baja presión, causando cavitación y erosión del impulsor y carcaza de la bomba como consecuencia.
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El vapor ha sido una valiosa fuente de energía desde la revolución industrial. Al contrario de lo que la gente cree, el vapor sigue siendo una de las formas más eficientes y convenientes de distribuir energía térmica de alta calidad ; sin embargo, si las instalaciones de vapor no se mantienen adecuadamente, pueden incurrir en gastos energéticos elevados, pueden ser ineficientes y poco seguras. Con los ciclos interminables de desperdicio de vapor, la mayoría de las empresas no se dan cuenta de que las pruebas y el mantenimiento adecuados de los purgadores de vapor pueden reducir sus facturas de combustible en un 10-30%. De forma muy resumida, a medida que el vapor viaja a través de las tuberías y puntos de consumo, pierde energía y se condensa. Es muy importante que este condensado sea eliminado sin fugas de vapor vivo para mantener la planta en plena eficiencia. "Alrededor del 10% de las trampas de vapor fallan cada año debido al desgaste de las piezas mecánicas" Para obtener la máxima eficiencia de la planta, los purgadores de vapor deben revisarse de manera adecuada y regular. Para una planta la cual trabaja las 24 horas del día los 365 días del año, es recomentable realizar una auditoría cada 6 meses. Para las demás indústrias, las cuales paran su actividad en fines de semana o de vez en cuando, es recomendable realizar una auditoría al año. Si quieres reducir tu consumo energético al mismo tiempo que incrementas la eficiencia de tu instalación de vapor, no dudes en ponerte en contacto con nosotros.
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A menudo, muchos de nuestros clientes nos comentan que algunas de sus válvulas de seguridad disparan antes de lo esperado. Sin embargo, tras inspeccionar y revisar las válvulas, comprobamos que no están abriendo antes de tiempo, sino existe un concepto erróneo sobre la presión de disparo (tarado) de la válvula.
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Cliente: Indústria Quimica Objetivo: Reducir el consumo energético y mejorar el rendimiento global de la planta Resultados: Ahorro energético anual de 120.000€, retorno de la inversión en menos de 6 meses
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Todos sabemos que cualquier fuga de vapor representa un gasto energético pero, ¿sabemos realmente cuanto cuestan las fugas de vapor? Generalmente, existen dos tipos de fugas de vapor: - Fugas en purgadores de vapor - Fugas en equipos y tuberías (orificios) En este artículo explicamos como calcular cuanto cuesta una fuga de vapor, sea del tipo que sea. Empezamos por las fugas en los purgadores de vapor. La fórmula que debemos utilizar para calcular el coste de una fuga de vapor es la siguiente:
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