vapor seco<\/a><\/strong>, con valores estimados de sequedad del 99.7% al 99.9%.<\/p>\n\n\n\nHay varios requisitos clave para lograr una alta sequedad, como un atrapamiento adecuado, un alto porcentaje de purgadores en \u00abbuen\u00bb estado y operaci\u00f3n dentro del rango requerido especificado para un separador en cuanto a flujo, velocidad y presi\u00f3n. Sin embargo, cuando est\u00e1 dise\u00f1ado e instalado correctamente, la separaci\u00f3n puede mejorar significativamente la confiabilidad operativa del equipo. Es importante entender que la eliminaci\u00f3n de humedad no aumenta la eficiencia energ\u00e9tica, sino que mejora la transferencia de calor y la confiabilidad del equipo.<\/p>\n\n\n\n
La sequedad final del vapor, despu\u00e9s de la eliminaci\u00f3n de humedad, se puede calcular usando la Ecuaci\u00f3n (2):De=Do\/[1\u2212S(1\u2212Do)](2)D<\/em>e\u200b=D<\/em>o\u200b\/[1\u2212S<\/em>(1\u2212D<\/em>o\u200b)](2)<\/p>\n\n\n\nDonde: De=D<\/em>e\u200b= Sequedad del vapor despu\u00e9s de la separaci\u00f3n, %%, Do=D<\/em>o\u200b= Sequedad del vapor antes de la separaci\u00f3n, %%, S=S<\/em>= Separaci\u00f3n de humedad, %%<\/p>\n\n\n\nSeparaci\u00f3n mec\u00e1nica<\/h2>\n\n\n\n Las piernas de recolecci\u00f3n y sus purgadores eliminan el condensado que ya se ha desprendido del vapor que fluye. Una forma \u00fatil de eliminar el condensado que a\u00fan est\u00e1 arrastrado en el flujo de vapor es instalar separaci\u00f3n mec\u00e1nica. Hay cuatro caracter\u00edsticas clave del dise\u00f1o del separador: impedimentos f\u00edsicos, impacto, velocidad de flujo y cambios de direcci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Los impedimentos f\u00edsicos pueden consistir en crestas, paredes o deflectores. El impacto puede verse favorecido al incluir superficies rugosas, la velocidad del flujo se puede aumentar al impulsar el vapor a trav\u00e9s de peque\u00f1as aberturas e incorporar un dise\u00f1o cicl\u00f3nico, y los cambios de direcci\u00f3n deben torcer e idealmente invertir la trayectoria del flujo [7].<\/p>\n\n\n\n
En la Figura 6 se muestra un ejemplo de un separador de vapor de alta velocidad que incorpora estas cuatro caracter\u00edsticas y sus interacciones para lograr una separaci\u00f3n eficiente.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 6. Los separadores cicl\u00f3nicos de alta velocidad pueden eliminar hasta el 98% de la humedad del vapor, siempre que la velocidad del flujo y el porcentaje de humedad est\u00e9n dentro de las especificaciones operativas requeridas del separador.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nAlgunas consideraciones importantes al seleccionar separadores y lograr la eficiencia de separaci\u00f3n incluyen el caudal de vapor, su velocidad (para asegurar que el flujo se mantenga dentro del rango requerido para que el separador cumpla con las especificaciones), la carga de condensado esperada a descargar (para seleccionar el purgador para drenar el condensado) y la ca\u00edda de presi\u00f3n m\u00e1xima permitida. Seleccionar un separador con una ca\u00edda de presi\u00f3n m\u00ednima es especialmente importante para mantener la presi\u00f3n del vapor y su temperatura correspondiente. Reducir la temperatura innecesariamente puede disminuir la cantidad de calor que fluye hacia ciertos procesos, por lo que es clave minimizar la ca\u00edda de presi\u00f3n a trav\u00e9s de los separadores para mantener la temperatura m\u00e1s alta que pueda impulsar el calor hacia un proceso.<\/p>\n\n\n\n
La importancia de los separadores<\/h2>\n\n\n\n Una vez que los sistemas tienen el condensado drenado adecuadamente a trav\u00e9s de purgadores, el uso de separadores puede tener un impacto profundamente positivo en varios equipos.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 7. Las turbinas de vapor son cruciales para las operaciones de la planta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nTurbinas.<\/strong> Las turbinas pueden ser de una o m\u00faltiples etapas (Figura 7). Independientemente del n\u00famero de etapas, es importante usar vapor libre de masas de agua o gotas. A menudo, la calidad del vapor que impulsa las turbinas es menos que ideal, con el resultado de que las operaciones de la planta pueden abrir derivaciones o v\u00e1lvulas de purga, creando una zona de niebla (Figura 8). Incluso cuando se implementan tales medidas, las turbinas pueden experimentar problemas con las v\u00e1lvulas de disparo y estrangulaci\u00f3n, plaqueo, erosi\u00f3n o da\u00f1o severo a los \u00e1labes.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 8. El soplado de vapor en las \u00e1reas de las turbinas puede evitarse cuando se utiliza una calidad de vapor mejorada<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nLos problemas causados por el condensado generalmente se clasifican en las siguientes dos causas:<\/p>\n\n\n\n
\nEl condensado en la l\u00ednea de vapor que alimenta la turbina no se dren\u00f3 adecuadamente a trav\u00e9s de purgadores que funcionaban correctamente [8, 9]. Esto puede mitigarse implementando procedimientos para mantener los purgadores en la l\u00ednea de distribuci\u00f3n que suministra vapor a la turbina, y verificando el dise\u00f1o general de drenaje para asegurarse de que las ubicaciones donde se acumula agua antes, en o despu\u00e9s de la turbina tengan purgadores instalados que funcionen bien.<\/li>\n\n\n\n El vapor de suministro tiene cantidades significativas de humedad arrastrada. No solo el agua que golpea un \u00e1labe a alta velocidad crea erosi\u00f3n, sino que tambi\u00e9n est\u00e1 la din\u00e1mica de que el \u00e1labe gira a alta velocidad. A medida que el vapor se lanza hacia afuera, la aceleraci\u00f3n crea una ca\u00edda en la presi\u00f3n est\u00e1tica localizada, lo que hace que las gotas de agua arrastradas se evaporen. Esta acci\u00f3n crea \u00abp\u00e9rdida de humedad\u00bb (trabajo negativo [10]), aumenta la erosi\u00f3n, y cualquier precipitado en el condensado se separar\u00e1 del vapor y puede depositarse en los \u00e1labes. La separaci\u00f3n mec\u00e1nica ofrece un excelente medio para reducir o eliminar la humedad arrastrada en el suministro de vapor. Las turbinas que experimentan lavados frecuentes deben tener los sistemas de atrapamiento y separaci\u00f3n de vapor revisados para un buen dise\u00f1o y operaci\u00f3n para mitigar la frecuencia.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\nAdem\u00e1s, \u00abLos resultados de muchas pruebas indican que la eficiencia de una etapa de [turbina] se reduce aproximadamente un 1% por cada 1% de humedad presente en el vapor\u00bb [10].<\/p>\n\n\n\n
Esto no implica un beneficio de eficiencia energ\u00e9tica, ya que a\u00fan se debe crear la misma cantidad de energ\u00eda en la caldera. Sin embargo, se eliminan las gotas de humedad que pueden causar interrupciones por arrastre o vaporizaci\u00f3n instant\u00e1nea, permitiendo que la turbina opere con una eficiencia \u00f3ptima.<\/p>\n\n\n\n
Cuando la l\u00ednea de distribuci\u00f3n de vapor que alimenta la turbina est\u00e1 drenada adecuadamente, y cuando el vapor se toma desde la parte superior de la l\u00ednea de distribuci\u00f3n, entonces un dise\u00f1o combinado de drenaje y separaci\u00f3n puede parecerse al ejemplo mostrado en la Figura 9. Tenga en cuenta que despu\u00e9s de la separaci\u00f3n inicial, se drena la v\u00e1lvula de disparo y estrangulaci\u00f3n, as\u00ed como la(s) carcasa(s) de la turbina y el tubo ascendente de salida.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 9. Una instalaci\u00f3n de turbina con suministro de vapor drenado y separado adecuadamente promueve una operaci\u00f3n confiable.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nNo siempre existen piernas de recolecci\u00f3n suficientes y sus purgadores en la l\u00ednea de distribuci\u00f3n que suministra vapor a la turbina. Esto puede crear problemas importantes en unidades de operaci\u00f3n, como un craqueador catal\u00edtico fluido (FCC). Una pierna de recolecci\u00f3n de gran tama\u00f1o (botella de recolecci\u00f3n de condensado o CCB) y la instalaci\u00f3n de un purgador pueden proporcionar cierta mitigaci\u00f3n de masas de agua, a lo que deber\u00eda seguir un separador mec\u00e1nico de alta velocidad para eliminar la humedad arrastrada (Figura 10) [9].<\/p>\n\n\n\nFIGURA 10. El vapor de mala calidad para una unidad de FCC puede requerir medidas extraordinarias<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nVapor de sello seg\u00fan API 682 Plan 62.<\/strong> El vapor de sello mantiene la presi\u00f3n en el sello de la bomba mientras proporciona enfriamiento, pero el vapor h\u00famedo puede causar una falla prematura del sello. Por lo tanto, no se debe permitir que la humedad entre y debe eliminarse de antemano. API 682 Plan 62 est\u00e1 destinado a prevenir el agua en el sello, pero com\u00fanmente se malinterpreta, resultando en una instalaci\u00f3n incorrecta. Una consideraci\u00f3n importante es asegurarse de que el suministro de vapor de sello tenga un purgador antes de la v\u00e1lvula reguladora de presi\u00f3n y que el purgador no descargue condensado en el sello mismo (Figura 12). Normalmente, las l\u00edneas de vapor de sello tienen un di\u00e1metro peque\u00f1o, pero si se suministra vapor h\u00famedo a m\u00faltiples bombas en un \u00e1rea compacta, la instalaci\u00f3n de un separador antes de ramificarse a las bombas individuales puede desprender el condensado y optimizar la calidad del vapor.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 11. Purgar el condensado del vapor de sellado antes de la v\u00e1lvula reguladora de presi\u00f3n (PRV)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nAntorchas.<\/strong> Las antorchas pueden experimentar una mir\u00edada de problemas, algunos de los cuales se muestran en la Figura 12. La causa de cada problema generalmente puede identificarse como masas de agua o humedad arrastrada en el suministro de vapor. Nuevamente, los esfuerzos de mitigaci\u00f3n son los mismos: drenar el condensado de la l\u00ednea de distribuci\u00f3n a la estaci\u00f3n de v\u00e1lvulas de control de la antorcha (y despu\u00e9s), y separar la humedad del suministro de vapor antes de la estaci\u00f3n de v\u00e1lvulas de control (y el medidor de vapor) (Figura 13).<\/p>\n\n\n\nLas mismas recomendaciones b\u00e1sicas se pueden hacer para todas las estaciones de v\u00e1lvulas de control de vapor porque el vapor que viaja a trav\u00e9s del conjunto del obturador de la v\u00e1lvula puede alcanzar velocidades incre\u00edblemente altas. Es importante eliminar el condensado y separar la humedad antes de la v\u00e1lvula. De lo contrario, la humedad puede erosionar la v\u00e1lvula y vaporizarse durante la ca\u00edda de presi\u00f3n a trav\u00e9s de la v\u00e1lvula, causando cavitaci\u00f3n, desgaste prematuro y p\u00e9rdida de control.<\/p>\n\n\n\n
Eyectores y sistemas de vac\u00edo.<\/strong> La situaci\u00f3n respecto a la calidad del vapor es similar para los eyectores utilizados en la eliminaci\u00f3n de vapor y sistemas de vac\u00edo de columnas. El vapor de alta velocidad viaja a trav\u00e9s del eyector a velocidades de 3,000-4,000 pies\/s [11], y la humedad arrastrada crea una erosi\u00f3n severa de la boquilla, el difusor y el codo de salida. \u00abSi hay humedad en el vapor, se debe usar un separador y un purgador para mejorar la calidad del vapor a mejor del 99.5%\u00bb [12, 13]. Adem\u00e1s, si una boquilla de eyector o la garganta del difusor se agranda solo un 7%, el vac\u00edo puede disminuir, volverse err\u00e1tico o romperse, y la temperatura de descarga se reduce, requiriendo el reemplazo del componente agrandado [14]. Una soluci\u00f3n es asegurarse de que el conjunto de suministro de vapor a cualquier sistema de vac\u00edo o eyector est\u00e9 aislado, tenga el condensado drenado adecuadamente y la humedad separada (Figura 14).<\/p>\n\n\n\nFIGURA 14. La separaci\u00f3n promueve la confiabilidad de alto vac\u00edo.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nCalderas de recuperaci\u00f3n de calor residual y sistemas de recuperaci\u00f3n de flash.<\/strong> Calentar con vapor saturado transmite calor m\u00e1s uniforme y proporciona el tiempo de calentamiento m\u00e1s corto. Esta es una consideraci\u00f3n clave no solo para el vapor h\u00famedo generado por calderas, sino tambi\u00e9n para el vapor que se produce o recupera de calderas\/generadores de calor residual, tambores de knock-out o sistemas de recuperaci\u00f3n de flash. La calidad del vapor de este tipo de equipo puede tener una humedad excepcional que debe separarse ya sea en el punto de producci\u00f3n o antes de la primera estaci\u00f3n de uso (Figura 15) [15].<\/p>\n\n\n\nFIGURA 15. Las calderas de calor residual, generadores de vapor e instalaciones de recuperaci\u00f3n de flash son ejemplos de equipos de alta humedad que pueden beneficiarse del uso de separadores de vapor.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nVapor desobrecalentado.<\/strong> Un sistema desobrecalentador est\u00e1 dise\u00f1ado para que la humedad a\u00f1adida al vapor sobrecalentado reduzca la temperatura a 10 o 15 grados por encima de la saturaci\u00f3n para la presi\u00f3n de vapor entregada. Sin embargo, su sensor de temperatura puede estar ubicado en la parte superior de la tuber\u00eda, incapaz de determinar si la v\u00e1lvula est\u00e1 descargando demasiada agua, que fluye a lo largo del fondo de la tuber\u00eda. Adem\u00e1s, el sensor puede estar a solo unos pies de la v\u00e1lvula desobrecalentadora, lo que puede llevar a lecturas err\u00f3neas con flujo de vapor de alta velocidad. Como resultado, no es raro que el flujo desobrecalentador cree masas de agua, que pueden eliminarse mediante purgadores y separadores de vapor para un calentamiento y rendimiento del equipo \u00f3ptimo aguas abajo.<\/p>\n\n\n\nNota: Un desobrecalentador es un dispositivo que reduce la temperatura del vapor sobrecalentado inyectando agua fr\u00eda directamente en el flujo de vapor para bajarla a un nivel deseado.<\/em><\/p>\n\n\n\nSistemas en cascada de condensado a vapor.<\/strong> Cuando los dise\u00f1adores descargan condensado de una l\u00ednea de vapor de alta presi\u00f3n a la siguiente presi\u00f3n de vapor m\u00e1s baja, esto tiene el efecto perjudicial de aumentar la carga sobre los purgadores para manejar mayores cantidades de condensado desprendido. Adem\u00e1s, parte de ese condensado de alta presi\u00f3n se mezcla con el flujo de vapor de menor presi\u00f3n, aumentando as\u00ed la humedad del vapor ya h\u00famedo. En tales sistemas, la separaci\u00f3n mec\u00e1nica puede facilitar un calentamiento mejorado del equipo, el rendimiento general y la confiabilidad.<\/p>\n\n\n\nComentarios finales<\/h2>\n\n\n\n El vapor de planta est\u00e1 h\u00famedo, y su calidad sub\u00f3ptima afecta negativamente la producci\u00f3n confiable y la eficiencia en m\u00faltiples \u00e1reas. No es posible optimizar la producci\u00f3n con una calidad de vapor sub\u00f3ptima, pero afortunadamente puede ser relativamente f\u00e1cil mejorar este importante activo de calor.<\/p>\n\n\n\n
Las plantas deben establecer una prioridad de mantenimiento basada en la comprensi\u00f3n de que los purgadores juegan un papel esencial en la calidad del calor utilizado en el proceso de producci\u00f3n. Si se ignora la salud de los purgadores o se maneja de manera reactiva, el sistema de vapor puede no drenar el condensado adecuadamente, y esto puede conducir a problemas de golpe de ariete, as\u00ed como erosi\u00f3n y da\u00f1o catastr\u00f3fico al equipo. Tambi\u00e9n aumenta la humedad en el suministro de vapor, lo que a su vez dificulta las operaciones de calentamiento de procesos. Adem\u00e1s, determine qu\u00e9 equipos de calentamiento, turbinas y sistemas de eyectores de vac\u00edo pueden mejorarse mediante el uso de separadores mec\u00e1nicos para desprender la humedad del vapor h\u00famedo, llevando as\u00ed su calidad a niveles cercanos a la saturaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\nFIGURA 12. M\u00faltiples problemas en antorchas pueden mitigarse mediante un drenaje y operaci\u00f3n adecuados.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nFIGURA 13. Un dise\u00f1o adecuado promueve la confiabilidad de las v\u00e1lvulas de control.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\nLos propietarios que invierten en proyectos de capital pueden querer prestar mucha atenci\u00f3n al dise\u00f1o de nuevos sistemas para asegurar que se incluyan equipos de drenaje y separaci\u00f3n apropiados. A menudo es dif\u00edcil, si no relativamente imposible, corregir un sistema de vapor una vez que est\u00e1 operando con vapor de menor calidad, con el desafortunado resultado de que no se puede lograr la operaci\u00f3n de referencia esperada. Su vapor est\u00e1 h\u00famedo, pero no necesita permanecer sub\u00f3ptimo si implementa medidas adecuadas para mejorar su calidad.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Hoy hablaremos de la optimizaci\u00f3n de la calidad del vapor. La gesti\u00f3n inadecuada no solo reduce la eficiencia t\u00e9rmica, sino que provoca da\u00f1os<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":10096,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_et_pb_use_builder":"off","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","_uag_custom_page_level_css":"","footnotes":""},"categories":[30,41],"tags":[],"class_list":["post-10043","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticias","category-sin-categorizar"],"yoast_head":"\n
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