Termodinamica vapores 3


PROCESO
Una vez comentados los aspectos más relevantes de la red de transmisión de vapor desde la sala de calderas hasta los puntos de consumo, veamos algunas características comunes a los distintos procesos. En principio sólo nos ocuparemos de estos aspectos comunes puesto que es prácticamente imposible describir con detalle los distintos procesos.
Veremos sucesivamente:
Derivación devapor de la línea principal al proceso con reducción de presión.
Regulación de temperatura.
Transferencia de calor con la necesaria eliminación de aire y condensado.
Aspectos relativos a la instalación y funcionamiento de los sistemas de drenaje.

SUMINISTRO DE VAPOR AL PROCESO - REDUCCION DE PRESIÓN
Ya se ha visto en una figura anterior que el vapor debe ser tomado de la parte superior de latubería de distribución para evitar el arrastre de condensado.
Además, con el fin de suministrar vapor lo más seco posible, es conveniente instalar un separador de gotas antes de que el vapor llegue al proceso. Este separador es imprescindible cuando, como ocurre con frecuencia, se debe reducir la presión del vapor antes de ser utilizado.
Recordemos que la distribución de vapor se efectúa aalta presión y que cuanto menor sea la presión en el proceso - evidentemente compatible con la temperatura necesaria en el mismo - mayor es la cantidad de calor latente aprovechable y, por tanto, mayores los ahorros de energía.
Veámoslo con un ejemplo:
Se trata de calcular las ptas. /año de ahorro cuando se utiliza vapor a 3,5 y 1,5 bar en lugar de utilizarlo a 9 bar para calentar 100 l/min deagua de 10ºC a 65ºC.
En primer lugar veamos las calorías necesarias por hora
Q = m.1.t = 100. 60 . 1 . 55 = 330.000 kcal/h =
= 330 . 4186 kjoul/ h =
= 1381380 kjoul/h
kg de vapor necesarios =
Para ser conservadores vamos a suponer que es posible utilizar revaporizado a 2 kg.
La cantidad que se forma es el 9%, es decir se reaprovechan y se vuelven a mandar a caldera 623 kg de aguaque supondremos a 100ºC.
Con vapor a 3,5 bar:
kg de vapor necesarios
Se recupera un 3% de revaporizado, es decir
Y se retornan 628 kg de agua a 100ºC.
Con vapor a 1,5 bar:

kg de vapor necesarios =
Puesto que no hay recuperación de revaporizado se devuelven 633 kg/h de condensado a 100_C.
Suponiendo que no se produjesen pérdidas en el aprovechamiento del revaporizado estaríamos encondiciones muy similares en los tres casos y la inversión inicial sería inferior a mayor presión puesto que hacía falta menor superficie de intercambio.
Ahora bien, en muchos casos este aprovechamiento no sólo no es posible sino que la recuperación se hace a presión atmosférica y se tira el revaporizado con lo cual, en lugar de representar un ahorro representa una pérdida neta, puesto que serecupera menos condensado.
Otra ventaja que presenta la reducción de presión consiste en la mejora de la calidad del vapor que se produce en una expansión adiabática puesto que al pasar de una presión alta, con contenido energético total superior, a una presión inferior, el exceso de energía se utiliza en evaporar las gotas de agua en suspensión mejorando el título del vapor o provocando un ciertogrado de recalentamiento. Supongamos que partimos de vapor saturado seco a 10 kg/cm2 . Su entalpía es de 2781,7 kJ/kg. Al expansionar a 2 kg/cm2 la entalpía debe permanecer constante pero al ser la del vapor saturado de 2725,5 kJ/kg hay un exceso de 56,2 kJ/kg que se emplea en recalentar el vapor alrededor de 20ºC.
Ahora bien, si partimos de vapor con título 0,95, lo cual se ajusta más a larealidad, su entalpía es de
Calor sensible + 0,95 calor latente
781,6 kJ/kg + 0,95. 2000,1 kJ/kg = 2681,7 kJ/kg

La nueva situación será tal que:
2681,7 kJ/kg = 562,2 + x . 2163,3 kJ/kg
x = 0,98

A continuación veremos dos tipos de válvulas reductoras de presión, las de acción directa y las pilotadas.

Válvulas de acción directa
En la figura se puede ver una de estas válvulas....