purga dores

5/21/2018 Purga Dores

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GU

IAD

ER

EFERE

NCIAT

ECNICA

Purga de vapor y

Eliminacin de aire

INICIO


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1

Indice

Introduccin 6

Por qu purgadores? 7

Qu exigimos de un purgador? 8

Eliminacin de aire 8

Extraccin del condensado 8

Rendimiento trmico 8

Fiabilidad 9

Revaporizado 10

Cmo funcionan los purgadores 11

Tipos de purgadores 11

Purgadores termostticos 12

Purgador de expansin lquida 12

Ventajas del purgador de expansin lquida 14

Inconvenientes del purgador de expansin lquida 14

Purgador de presin equilibrada 15

Ventajas del purgador de presin equilibrada 17

Inconvenientes del purgador de presin equilibrada 17

Purgador bimetlico 18

Ventajas del purgador bimetlico 22

Inconvenientes del purgador bimetlico 23

Purgadores mecnicos 24

Purgador de boya cerrada 24

Ventajas del purgador de boya cerrada 25

Inconvenientes del purgador de boya cerrada 25

Purgador de cubeta invertida 26

Ventajas del purgador de cubeta invertida 27

Inconvenientes del purgador de cubeta invertida 27

Salir


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Purgadores termodinmicos 28

Ventajas de los purgadores termodinmicos 29

Inconvenientes de los purgadores termodinmicos 30

Purgadores de impulso 31

Ventajas de los purgadores de impulso 31

Inconvenientes de los purgadores de impulso 32

Purgadores de laberinto 32

Ventajas de los purgadores de laberinto 32

Inconvenientes de los purgadores de laberinto 32

Placa orificio 33

Beneficios reivindicados de la placa de orificio 34

Seleccin y aplicacin 38

Consideraciones 38

Golpes de ariete 38

Suciedad 39

Filtros 41

Bloqueo por vapor 42

Difusores 44

Drenaje en vaco 45Drenaje de procesos controlados por temperatura con purgadores 46

Seleccin de purgadores 47

Equipos de cocina 48

Marmitas de doble fondo 48

Marmitas basculantes 48

Marmitas fijas 48

Hornos a vapor y placas calientes 49

Traslado y almacenamiento de petrleo 50

Tanques de almacenamiento 50

Intercambiadores de lnea 52

Intercambiadores de flujo de saliente 52

Lneas de acompaamiento 52

Tuberas encamisadas 54

Equipos para hospitales 55

Autoclaves y esterilizadores 55


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Secadores industriales 56

Secadores por aire caliente 56

Serpentines 57

Tnel de secado con serpentn 58

Cilindros secadores 59

Mquinas multicilndricas 61

Calandras verticales 62

Equipo de lavanderas 63

Mquinas para planchar prendas 63

Mquinas de planchar en continuo 64

Secadores rotativos 65

Mquinas de limpieza en seco 65

Prensas 66

Prensas de platos mltiples (conexin en paralelo) 66

Prensas de platos mltiples (conexin en serie) 67

Prensas para vulcanizacin 68

Equipos de procesos industriales 69

Calderetas fijas 69

Calderetas basculantes 70

Autoclaves con inyeccin directa de vapor 71

Autoclaves con camisa de vapor 73

Mesas calientes 74

Alambiques para cerveza 75

Evaporadores 76

Autoclaves de vulcanizacin 77

Calefaccin de locales 78

Intercambiadores de calor con drenaje a presin atmosfrica 78Intercambiadores de calor con drenaje a presin positiva 79

Paneles y tubos radiantes 80

Radiadores 80

Convectores de tiro forzado 81

Aerotermos y bateras calefactoras 82

Serpentines suspendidos 84


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Tuberas de vapor 85

Tuberas de vapor 85

Tramos horizontales 85

Dimensiones del pozo de goteo 86

Separadores 86

Drenaje del colector de vapor 87

Final de lnea 87

Eliminacin del aire 88

Ramales a equipos 88

Depsitos y recipientes 89

Depsitos (descarga de condensados por elevacin) 89

Depsitos (descarga de condensados por gravedad) 90

Depsitos pequeos de agua caliente 91

Comprobacin de purgadores 92

Mtodos tradicionales y actuales 92

Mantenimiento de purgadores 94

Mantenimiento sistemtico 94

Sustitucin de interiores 94

Sustitucin de purgadores 96

Eliminacin de aire 97

Que hace el aire? 97

Aire en el sistema 99

Indicaciones de aire 99

Eliminacin del aire 100

Seleccin de la ubicacin del eliminador 101

Lneas principales de vapor saturado 103

Lneas principales de vapor recalentado 103Calderetas de doble fondo 103

Cilindros rotativos 103

Unidades de eliminacin de aire 104

By-pass de purgadores 105

Eliminacin de aire agrupada 105

Eliminacin de grandes caudales 105

Eliminacin de aire a travs de purgadores 107

Rompedores de vaco 107


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Prdidas de energa en purgadores 108

Purgadores termostticos 108

Purgadores mecnicos 109

Purgadores termodinmicos 109

Comparaciones 110

Normativas Europeas e Internacionales relacionadas con purgadores 111

Tablas de vapor 112

Tablas de conversin 114


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A travs de toda la historia del uso del vapor, Spirax Sarco haestado siempre en la delantera para mejorar la eficiencia de la

planta de vapor. Desde 1935, la gama de productos Spirax Sarco haaumentado considerablemente y actualmente esta implantada anivel mundial en muchos tipos de planta que usan vapor. Hoy enda, hay muy pocos procesos que no dependen del vapor paraproporcionar un producto final.

El purgador es una parte esencial de cualquier sistema de vapor. Esel enlace importante entre el usuario del vapor y el retorno decondensado, que retiene el vapor pero elimina el condensado, ascomo el aire y otros gases incondensables.

Aunque es tentador considerar los purgadores aisladamente, es su

efecto en el sistema de vapor como un conjunto que es importante:Llega la planta rpidamente a la temperatura o es lenta derespuesta, con un rendimiento menor de lo que se podra esperar?

Est el sistema libre de perturbaciones, o la purga inadecuadapermite golpes de ariete, corrosin, fugas y costes demantenimiento ms altos de los necesarios?

Tiene el diseo del sistema un efecto negativo en la vida yeficacia del purgador?

Es cierto que en muchos casos, a pesar de que se seleccione unpurgador inadecuado para una aplicacin concreta, parece que nose observan efectos dainos. Algunas veces los purgadores estnincluso completamente cerrados. El drenaje incompleto decondensado de algn punto de una tubera de vapor significa que elresto es transportado hacia el siguiente punto. Esto podrarepresentar un problema si el siguiente punto de drenaje tambinestuviese cerrado.

Slo el ingeniero sagaz sabr reconocer que el deterioro de lasvlvulas de control, las fugas y la reduccin del rendimiento de la

planta, son fcilmente remediados prestando la atencin adecuadaa la purga del vapor. Los purgadores no son excepcin a la reglageneral de que cualquier mecanismo puede eventualmentedeteriorarse. Cuando los purgadores fallan y permanecen abiertos,una cierta cantidad de vapor pasa al sistema de condensado,aunque a menudo la cantidad es menor de la que podra esperarse.Afortunadamente se dispone de medios para una rpida deteccinde cualquier fallo.

Esta gua, y otras que la acompaan, suministran informacin tcnicay aconsejan sobre productos y en qu aplicaciones y sistemas sepueden utilizar. Esta informacin est respaldada por ms de 60

aos de experiencia, y refleja el compromiso que tiene Spirax Sarcocon todos aquellos que deseen buscar consejos tcnicos imparcialesen el campo de la ingeniera de vapor.

Introduccin


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Por qu purgadores?

'El deber de un purgador es descargar condensado sinpermitir el escape de vapor vivo'

(Lionel Northcroft - alrededor del ao 1934)Ningn sistema de vapor est completo sin ese componente tancrucial 'el purgador'. Es el enlace ms importante del circuito decondensado ya que esta pieza vital es la que conecta la lnea devapor con el retorno de condensado.

Un purgador literalmente 'purga' el condensado (adems delaire y otros gases no condensables) fuera del sistema,permitiendo al vapor vivo que alcance su destino y haga sutrabajo lo ms eficientemente y economicamente posible.

La cantidad de condensado que tiene que manejar un purgadorpuede variar considerablemente. Puede que tenga que descargarcondensado a temperatura de vapor, es decir, tan pronto comose ha formado en el espacio del vapor, o puede que tenga quedescargar por debajo de la temperatura de vapor, desprendiendoalgo de su 'calor sensible' en el proceso.

Las presiones a las que tienen que trabajar los purgadorespueden ser cualquiera entre vaco y ms de cien bar. Paraajustarse a esta variedad de condiciones hay muchos tiposdiferentes, cada uno con sus ventajas y sus inconvenientes. La

experiencia nos muestra que los purgadores funcionan conmayor eficacia cuando se igualan sus caractersticas con las dela aplicacin. Es fundamental que se seleccione el purgadorcorrecto para llevar a cabo una funcin determinada bajo unascondiciones determinadas. Puede que al principio las condicionesno sean muy obvias. Pueden haber variaciones de presiones detrabajo, suministro o contrapresin. Pueden estar sujetas atemperaturas extremas o incluso a golpes de ariete. Pueden sersensibles a la corrosin o a la suciedad. Cualesquiera que seanlas condiciones, es importante hacer una seleccin correcta delpurgador para tener un sistema ms eficaz.

Se dar cuenta que un solo tipo de purgador no puede ser laseleccin correcta para todas las aplicaciones


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Rendimiento trmico

Eliminacin de aire En la puesta en marcha el purgador debe ser capaz de descargaraire. Hasta que el aire sea desplazado, el vapor no puede entrar

en su espacio propio y el calentamiento se hace lento. Lasprdidas fijas aumentan y la eficiencia de la planta disminuye.Eliminadores de aire con solo esta funcin pueden ser necesariosen grandes o muy crticos espacios del vapor, pero en la mayorade los casos el aire sistema es descargado a travs de lospurgadores. Aqu los purgadores termostticos tienen una claraventaja sobre otros tipos ya que estn totalmente abiertos en lapuesta en marcha. Los purgadores de boya cerrada queincorporan eliminadores termostticos de aire son especialmentetiles mientras muchos purgadores termodinmicos son bastantecapaces de manejar cantidades moderadas de aire. El pequeoorificio de sangrado del purgador de cubeta invertida o la placaorificio generalmente aportan una pobre capacidad de eliminacindel aire.

Una vez eliminado elaire, el purgador debe eliminar condensadopero no el vapor. Escapes de vapor en este punto implican unproceso poco eficiente y no es econmico. As que el purgadorha de dejar pasar el condensado mientras que atrapa al vapor.Si la velocidad de traspaso de calor es crtica en el proceso, seha de descargar el condensado inmediatamente y a latemperatura de vapor. Una de las causa principales de una

eficacia reducida en una planta de vapor es el anegamiento queaparece por haber selecionado un purgador inadecuado.

Una vez considerado el requisito bsico de eliminacin de aire ycondensado, se debe prestar atencin al rendimiento trmico.Esto simplemente significa valorar cuanto calor es aprovechablede un peso dado de vapor utilizado y como el purgador hapodido influenciar en este resultado. Sobre esta base el purgadortermosttico puede parecer que sea la mejor eleccin. Estospurgadores retienen el condensado hasta que se enfre por

debajo de la temperatura de saturacin. Procurando que el calorquede en la misma planta, en el espacio que est siendocalentado o en los procesos, este es un ahorro real en consumode vapor. Realmente, se tiende a descargar el condensado ala temperatura ms baja posible, pero en la mayora deaplicaciones precisan que se retire el condensado a latemperatura de vapor. Esto requiere un purgador con unaspropiedades de trabajo diferentes a las del tipo termosttico,que normalmente caeran en el grupo de purgadores del tipomecnico o termodinmicos.

Extraccin decondensado

Qu exigimos de unpurgador?


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Cuando se escoge un purgador lo primero que hay que considerares la necesidad del proceso. Esto le har elegir una familia de

purgadores. La manera en que el proceso est conectado alsistema de vapor y condensado le har elegir el tipo de purgadorque trabajar mejor bajo esas circunstancias. Una vez se hayaescogido, es preciso dimensionar el purgador. Esto estardeterminado por las condiciones del sistema y los parmetrosdel proceso tales como:

Presiones mximas de vapor y condensado.

Presiones de trabajo de vapor y condensado.

Temperaturas y caudales.

Si el proceso est controlado por temperatura.

Estos parmetros se discutirn ms adelante en esta gua..

Se ha dicho que buen purgado de vapor significa ausencia deproblemas. Indudablemente, la fiabilidad es una cuestinimportante. Significa la posibilidad de trabajar en condicionesnormales con el mnimo de atencin.

Las condiciones normales son habitualmente predecibles si sepiensa en ellas:

La corrosin debida al estado del condensado. Puede ser

contrarrestada utilizando materiales especiales de construcciny un buen acondicionamiento del agua de alimentacin.

El golpe de ariete, frecuentemente debido a una elevacindespus del purgador, puede ser vigilado en la fase de diseoy, si no se elimina, puede significar un peligro innecesariopara purgadores que de otra manera, seran fiables.(Ver 'Seleccin y aplicacin', pginas 38 y 39).

La suciedad acumulada en un sistema donde los arrastres dela caldera, o la suciedad de la tubera, interfieren en elfuncionamiento del purgador.

(Ver 'Seleccin y aplicacin', pginas 38 y 39).Sin olvidar los otros factores, el primer requerimiento es laadecuada eliminacin de aire y condensado. Esto supone unaclara comprensin de cmo funcionan los purgadores.

Fiabilidad


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Aunque normalmente no se considera para la eleccin depurgador, un efecto que causa el condensado caliente cuando

pasa de un sistema a alta presin a una presin inferior es elrevaporizado, que a menudo confunde sobre el estado delpurgador al que lo ve. El revaporizado no ha de confundirse conel vapor vivo cuando se est analizando el estado de un purgador.

Considere la entalpa de condensado recin formado a presin ytemperatura de vapor (se pueden obtener de las tablas devapor, pginas 112 y 113). Por ejemplo, con una presin de 7bar r, el condensado contendr 721 kJ/kg a una temperaturade 170,5C. Si este condensado se descarga a la atmsfera,solo existir como agua a 100C, con 419 kJ/kg de entalpa deagua saturada. El contenido de la entalpa excedente de 721 -

419 es decir 302 kJ/kg, revaporizar un porcentaje de agua,produciendo una cantidad de vapor a presin atmosfrica.

El vapor a baja presin producido se le llama 'revaporizado'. Lacantidad de revaporizado liberado bajo las condicionesmencionadas anteriormente se calculan de la siguiente manera:

Revaporizado producido Exceso entalpa kJ/kga baja presin

=Entalpa Especfica de evaporacin

a presin inferior

= 302,0 kJ/kg2 257,0 kJ/kg

= 0,134 kg de vapor por kg decondensado

Si el purgador descargase a la atmsfera 500 kg/h de condensadoa 7 bar r, la cantidad de revaporizado que se generara sera500 x 0,134 = 67 kg/h. Equivalente a aproximadamente 107 kWde prdida de energa.

Esto representa una cantidad substancial de energa provechosa,que muy a menudo se pierde del circuito de vapor y condensado,y ofrece una oportunidad sencilla de aumentar la eficacia delsistema con su uso.

Este tema se trata en profundidad en la gua de referenciatcnica TR-GCM-05, 'Condensado y recuperacin derevaporizado'.

Revaporizado


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Para poder profundizar en la seleccin de purgadores, en lasllamadas prdidas o incluso en el mantenimiento, es esencial

conocer cmo funcionan los purgadores. Hay tres tipos bsicos,clasificados por International Standard ISO 6704:1984.

Termosttico (funciona con cambios de temperatura)La temperatura del vapor saturado est establecida por supresin. En el proceso, donde se produce el intercambio, elvapor, cede su entalpa de evaporacin, produciendo condensadoa la temperatura del vapor.Cualquier prdida de calor posteriorsignifica que la temperatura de este condensado disminuye. Unpurgador termosttico capta la temperatura y posiciona la vlvulaen relacin al asiento para descargar el condensado.

Mecnico (funciona por cambios de densidad del fluido)ste basa su funcionamiento en la diferencia de densidad entreel vapor y el condensado. Estos purgadores se dividen en doscategoras, 'purgador de boya cerrada' y 'purgador de cubetainvertida'. En el purgador de boya cerrada esta sube en presenciade condensado para abrir una vlvula. En el de cubeta invertidaesta flota cuando el vapor alcanza el purgador y cierra unavlvula. Ambos son esencialmente mecnicos en su mtodode funcionamiento.

Termodinmico (funciona por cambios de dinmica en el fluido)El funcionamiento de los purgadores termodinmicos dependeen parte en la formacin de revaporizado del condensado. Estegrupo incluye los purgadores termodinmicos, de disco, deimpulso y laberinto y tambin la simple placa orificio que no sepuede realmente definir como mecnico ya que se tratasencillamente de un orificio de un diametro determinado quepasar una cantidad determinada de condensado. Todos se basanen que el condensado caliente, descargado a presin, puederevaporizar para dar una mezcla de vapor y agua.

Vale la pena considerar todos estos tipos con ms detalle.

Cmo funcionan lospurgadores

Tipos de purgador


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Purgadores termos-tticos de expansin

lquida

Fig. 1 Purgador de expansin lquida

AjusteElementoVlvulaAsiento

Entrada decondensado

Salida de condensado

Este es uno de los purgadores termostticos ms simples, semuestra en la Figura 1. Un elemento relleno de aceite se expande

cuando se calienta para cerrar la vlvula en su asiento. El ajustepermite alterar la temperatura de descarga del purgador entre60C y 100C, que hace que sea ideal para la eliminacin degrandes cantidades de aire y condensado fro a la puesta enmarcha.

La temperatura del vapor vara segn la presin y la Figura 2muestra la curva de saturacin del vapor, junto con la lnea derespuesta de temperatura fija (X - X) del purgador de expansinlquida.

Fig. 2 Respuesta de un purgador de expansin lquida X - X

Lnea de respuesta

de temperatura fija

Curva desaturation

Temperatura T

Presin P

Xdt1

P2P1

90C X

dt2

Purgadores termostticos


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Fig. 3 Instalacin de un purgador de expansin lquida

A una presin P1, el condensado solo habr de enfriar unapequea cantidad (t1), y el purgado sera aceptable. De todos

modos, si la presin aumenta a P2entonces el condensado hade enfriarse ms (t2) antes de pasar por el purgador, y portanto comienza el anegamiento. Debido a esta caracterstica dedescarga a temperatura fija, el purgador de expansin lquida sepodr utilizar como un 'purgador de drenaje de parada'. En estecaso, su salida ha de estar hacia arriba, tal y como se muestraen la Figura 3, para que el elemento relleno de aceite estconstantemente inmerso, y se dirija a un drenaje abierto pordebajo del cuerpo a un lugar seguro. Como solo puede descargarentre 60C - 100C, necesita que se instale conjuntamente conun purgador 'normal' que estar conectado a la lnea de retornode condensado.

Condensado a la lneade retorno

Lnea de vapor

Condensado aldesage


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Ventajas del purgadorde expansin lquida

Inconvenientes delpurgador de

expansin lquida

Se puede ajustar a los purgadores de expansin lquida paraque descarguen a temperaturas muy bajas, dando una

excelente prestacin de 'drenaje fro'.Como un purgador de presin equilibrada, el purgador deexpansin lquida est abierto del todo cuando est fro,proporcionando una buena descarga de aire y una capacidadde condensado mxima con suministros de 'puesta en marcha'.

Se puede usar el purgador de expansin lquida como unpurgador de puesta en marcha en una lnea de vaporrecalentado a baja presin en la que durante periodos largosde enfriamiento se produce anegamiento. Puede soportarvibraciones y golpes de ariete.

El condensado corrosivo puede destruir al tubo flexible delelemento.

Ya que el purgador de expansin lquida descarga condensadoa temperaturas de 100C o menos, no se puede utilizar enaplicaciones que requieren una retirada inmediata delcondensado.

Si est expuesto a heladas, el purgador de expansin lquiday sus tuberas debern estar bien aisladas.

El purgador de expansin lquida generalmente no es unasolucin por si solo para el drenaje, normalmente se requiereotro purgador que trabaje en paralelo. De todos modos sepuede utilizar donde el caudal de puesta en marcha no esmuy grande como drenaje de serpentines de calentamientode pequeos depsitos (como muestra la Figura 85, pg. 91),


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Purgador de presinequilibrada

El purgador de presin equilibrada, Fig. 4, representa una granmejora en el rendimiento comparada con el purgador de

expansin lquida. Como sugiere su nombre 'equilibrada' parahacer frente a las variaciones de presin (y por tanto detemperatura). Funciona con una cpsula que contiene unapequea cantidad de un lquido especial con una temperaturade ebullicin algo inferior a la del agua. En las condiciones frasdel arranque, la cpsula est en posicin de reposo. La vlvulaest abierta, permitiendo la salida del aire libremente. Estacaracterstica de estos purgadores explica porque estn tanbien adaptadas para venteo.

Segn va entrando condensado al purgador de presinequilibrada, se transfiere calor al lquido del interior de la cpsula.El lquido que la llena empieza a hervir antes de que el vaporllegue al purgador. La presin de vapor dentro de la cpsulahace que se expanda y cierra la vlvula. Cuando el condensadodentro del purgador se enfra, el vapor de dentro de la cpsula

condensa y la cpsula se contrae, abriendo la vlvula ydescargando el condensado hasta que de nuevo se aproxima ala temperatura de vapor y comienza de nuevo el ciclo (Figura 5).

Fig.4 Purgador de presin equilibrada con cpsula reemplazable

Fig. 5 Funcionamiento de la cpsula del purgador de presin equilibrada

Abierto

Vlvulaabierta

Cerrado

RellenoVaporizado


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Fig. 7 Disposicin tpica de la cpsula de presin equilibrada.

Fig. 6 Respuesta tpica de un purgador de presin equilibrada Y-Y

Y

Temperatura TY

Presin P

Curva de saturacin

Curva derespuesta


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Ventajas de lospurgadores de

presin equilibrada

Inconvenientes delos purgadores de

presin equilibrada

El diferencial de temperatura a la que funciona el purgadordepende de la concentracin del relleno de la cpsula. El elementotiene paredes finas que permiten una respuesta rpida a cambiosde presin o de temperatura. El resultado es la lnea de respuestaque se muestra en la Figura 6.

Los elementos anteriores fabricados con materiales no ferrososeran susceptibles a daos por los golpes de ariete. La introduccinde elementos de acero inoxidable mejor la situacin. La Figura7 nos muestra los componentes de un purgador de presinequilibrada moderno con una gran resistencia a los golpes deariete, recalentamiento y corrosin.

Son pequeos, ligeros y tienen una gran capacidad para sutamao. La vlvula est completamente abierta en el arranque,

permitiendo la descarga de aire y otros gases no condensablesy permitiendo la mxima eliminacin del condensado cuandoel suministro est al mximo.

Es poco probable que se hiele este tipo de purgador trabajandoexpuesto a la intemperie (a menos que aumente el condensadodespus del purgador, que permitira el retorno de agua yanegar el purgador cuando el vapor est parado).

El purgador de presin equilibrada moderno se ajustaautomaticamente a las variaciones de temperatura de vaporhasta su presin mxima de trabajo. Tambin tolera hasta

70C de recalentamiento.El mantenimiento del purgador es sencillo. La cpsula y elasiento se retiran con facilidad, y los recambios se puedenmontar en pocos minutos sin retirar el purgador de la lnea.

Los modelos antiguos de purgador tenan elementos flexiblesque eran susceptibles a los golpes de ariete o condensadocorrosivo. Las cpsulas soldadas de acero inoxidable que seintrodujeron ms tarde toleran mejor tales condiciones.

Los modelos antiguos de purgador no podan trabajar convapor recalentado. El exceso de temperatura crea una presindentro del elemento que no se equilibra con la presin que lerodea. Esto causa unos daos irreparables al elemento. Detodos modos, los elementos encapsulados modernos, es decirFiguras 4, 5 y 7, son capaces de manejar condiciones derecalentamiento.

Como otros purgadores termostticos, el purgador de presinequilibrada no abre hasta que la temperatura caiga por debajode la temperatura del vapor (el valor exacto de la cada detemperatura lo determina el fluido del relleno del elemento).Esto es una desventaja clara si el purgador escogido no es eladecuado para una aplicacin en la que no se tolera

anegamiento. Por ejemplo: tubera principal de drenaje,traceado crtico.


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Fig. 9 Respuesta tpica de un purgador con un nico elemento bimetlico

Temperatura T

Presin P

Curva de saturacin

P1

Lnea de respuesta

Purgador bimetlico

Fig. 8 Elemento sencillo bimetlico

Como su nombre indica, un purgador bimetlico se fabricasoldando dos tiras de dos metales diferentes en un solo elemento

que se desva cuando se calienta, (Figura 8).

Calor

Hay dos puntos importantes en este elemento sencillo. Primero,el funcionamiento de un purgador sera a una temperaturadeterminada, esto puede que no satisfaga los requerimientos deun sistema de vapor con presiones y temperaturas que varan.Segundo, debido a que la fuerza que ejerce una sola tirabimetlica es pequea, se necesitara una masa grande peroentonces sera lenta en reaccionar a los cambios de temperaturaen el sistema.


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El rendimiento de cualquier purgador est relacionado con surespuesta a la relacin presin / temperatura de la curva de

vapor saturado. La respuesta ideal seguira de cerca la curva ymuy poco por debajo de ella. Un elemento bimetlico sencillotendra la tendencia a reaccionar a los cambios de temperaturadel condensado de una manera lineal.

La Figura 9 nos muestra la caracterstica lnea de comoreaccionara un elemento bimetlico en relacin a una curva desaturacin de vapor. Segn aumenta la presin por encima deP1, aumentar la diferencia entre la temperatura de saturacinde vapor y la temperatura de trabajo del purgador. Esto causaramas anegamiento con un aumento de la presin del sistema,demostrando que el purgador es incapaz de responder a los

cambios de presin.Tambin hay que ver que a presiones inferiores a P1, latemperatura de trabajo del purgador est por encima de latemperatura de saturacin. Esto significara que el purgadorsoplara vapor vivo a esas bajas presiones. Se podra ajustar elpurgador cuando se fabrica para que esta parte de la curva desaturacin permanezca siempre por encima de la lnea de trabajo.De todos modos, debido a la accin lineal del elemento, ladiferencia entre los dos aumentara an mas con el aumento depresin del sistema, produciendo una anegacin aun mayor.

Francamente, esta no es una operacin satisfactoria para unpurgador, y los fabricantes han realizado varios intentos paramejorar la situacin. Algunos usan una combinacin de dosgrupos diferentes bimetlicos, uno encima del otro, para poderfuncionar a diferentes temperaturas (Figura 10).

Fig. 10 Funcionamiento de un purgador bimetlico con un elemento doble

Abierto Cerrado


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El resultado ser una lnea de respuesta partida similar a la quese muestra en la Figura 11. Es una mejora comparado con la

Figura 9, pero an no llega a seguir la curva de saturacin. Unconjunto bimetlico da la respuesta de P1a P2. A temperaturasmas altas un segundo conjunto bimetlico da la respuesta de P 2a P3. Se ve claramente que aunque es mejor que el diseoanterior, sigue siendo insatisfactorio en trminos de seguir lacurva de saturacin.

Un diseo con mas xito es el de elemento de brazos mltiplesque nos muestra la Fig. 12, que nos indica como tres brazos dediferentes longitudes funcionan a diferentes temperaturas, cadabrazo da mas fuerza para cerrar el orificio del purgador segnva aumentando la temperatura del condensado.

Fig. 11 Respuesta tpica de un elemento de dos brazos Z - Z

Lnea de respuesta delpurgador

Curva de saturacin

Temperatura T

P2P1

Presin P

Z

Z

P3


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Fig. 13 Respuesta tpica de un elemento de brazos mltiples

Este tiene el efecto de ir aadiendo fuerza en tres pasos progresivospara cerrar el orificio. En la Figura 13, entre P1y P2, solo un par debrazos opuestos se tocan y producen la fuerza de cierre. Entre P2y P3, dos pares de brazos opuestos se tocan y producen mayorfuerza de cierre. Entre P3y P4, los tres brazos opuestos se tocanproduciendo la mayor fuerza de cierre. El enfriamiento produce elefecto contrario, y el orificio del purgador se abre en orden inverso.Este tipo de diseo proporciona una buena respuesta en relacincon la curva de saturacin (Figura 13).

1

Fig. 12 Elementos de brazos mltiples de la gama de purgadores bimetlicos Spirax Sarco SM

1 + 2

1 + 2 + 3

P2P1

Temperatura T

P4P3

1 1 + 2 1 + 2 + 3

Presin P

Curva de saturacin


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Ventajas delpurgador bimetlico

Los purgadores bimetlicos suelen ser compactos, peropueden tener una gran capacidad de condensado.

La vlvula esta completamente abierta cuando el purgadorest fro, proporcionando una buena capacidad de venteo ydescarga mxima de condensado en la puesta en marcha.

Como el condensado tiende a drenar libremente por la salida,este tipo de purgador no se hiela cuando trabaja a laintemperie. Los cuerpos de algunos purgadores bimetlicoshan sido diseados para no se daen aunque se hielen.

Los purgadores bimetlicos pueden aguantar los golpes deariete, condensado corrosivo y altas presiones de vapor.

El elemento bimetlico puede trabajar dentro de un rangoamplio de presiones de vapor sin tener que cambiar el tamaodel orificio de la vlvula.

Si la vlvula est aguas abajo del asiento, puede funcionarcomo vlvula de retencin y as ayuda a prevenir un flujo ensentido contrario en el purgador.

Como el condensado se descarga a diferentes temperaturas,mas bajas que la temperatura de saturacin, se puede

transmitir algo de la entalpa de agua saturada a la planta,siempre y cuando se tolere el anegamiento en el espacio-vapor. As se extrae la mxima energa del condensadoantes de drenarlo al desage.

El mantenimiento de estos purgadores tiene muy pocasdificultades, ya que las partes internas se pueden retirar sindesmontar el purgador de la lnea.

Los purgadores bimetlicos no tienen una respuesta rpida acambios de suministro o de presin porque el elementoreacciona lentamente.


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Fig. 14 Purgador bimetlico con tramo de enfriamiento

Lnea de vapor

Pozo degoteo Tramo de enfriamiento

Conjunto de purgador bimetlico

Lnea de retorno de condensado

Como se descarga el condensado a una temperatura inferiora la del vapor, se anegar el espacio-vapor al menos que se

instale el purgador al extremo de un tramo de enfriamiento,normalmente de 2 - 3 m de tubera sin aislamiento. Lospurgadores bimetlicos no se deben instalar en plantas deprocesos en los que la eliminacin inmediata del condensadosea imprescindible para que se obtenga el mximorendimiento. Esto ocurre por ejemplo en las plantas controladaspor temperatura.

El purgador bimetlico se puede bloquear por la suciedad detuberas debido a las bajas velocidades de circulacin.

Si el purgador bimetlico ha de descargar con unacontrapresin significante, el condensado se habr de enfriar

a una temperatura inferior a la que normalmente se requiereantes de que la vlvula se abra. Una contrapresin de un50% puede causar una bajada de temperatura en la descargade hasta 50C. Puede que se tenga que incrementar lalongitud del tramo de enfriamiento, tal y como indica la Figura14.

El revaporizado que se produce cuando se descargacondensado de una presin alta a una mas baja aumentar lacontrapresin en la lnea de condensado. El tramo deenfriamiento permite que se enfre el condensado, asproduciendo menos revaporizado en la lnea de condensado

y ayudando a reducir la contrapresin.

Inconvenientes delpurgador bimetlico


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Como los dems purgadores mecnicos, el purgador de boyacerrada detecta la diferencia de densidad entre el vapor y el

condensado. En el caso del purgador que se muestra en laFigura 15, el condensado que llega al purgador hace que la boyasuba, separando la vlvula de su asiento y soltando elcondensado. Como se puede ver, la vlvula est siempreinundada y nunca pasar por ella ni agua ni aire, as que en losantiguos purgadores de este tipo se eliminaba el aire manualmentepor una llave de paso en la parte superior del cuerpo. Lospurgadores modernos usan un eliminador termosttico del airecomo muestra la Figura 16. Esto permite que el aire que hay alprincipio se elimine mientras maneja el condensado.

Fig. 15 Purgador de boya con eliminador de aire manual

Fig. 16 Purgador de boya con eliminador de aire termosttico

Eliminador deaire manual

Purgador de boyacerrada

Capsula depresinequilibrada

Purgadores mecnicos

El eliminador de aire usa la misma cpsula de presin equilibradaque el purgador termosttico, y se encuentra en el espacio devapor por encima del nivel del condensado. Despus de eliminarel aire que hay al inicio, permanecer cerrado hasta que seacumule aire u otros gases y estohar que se abra de nuevo. Eleliminador de aire termosttico aumenta la capacidad de

condensado en una puesta en marcha fra.En el pasado, el eliminador de aire era un punto dbil cuando enel sistema haban golpes de ariete. Incluso se poda daar laboya si los golpes de ariete eran fuertes. Ahora, en los purgadoresde boya modernos, el eliminador de aire termosttico es unacpsula de acero inoxidable compacta y muy resistente, adems,con las nuevas tcnicas de soldadura que se usan en las boyascerradas hacen que el purgador de boya-termosttico sea muyresistente y fiable en situaciones de golpes de ariete.

En muchos sentidos el purgador de boya-termosttico es lo mas

cercano al purgador ideal. Manejar y descargar con facilidadel condensado segn se va formando, sin tener en cuenta loscambios de presin del vapor.


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Inconvenientes delpurgador de boya

cerrada

Ventajas delpurgador de boya

cerrada

Descarga continuamente el condensado a temperatura devapor. Esto hace que sea el purgador mas adecuado cuando

la cantidad de transferencia de calor sea alta para el reasuperficie disponible.

Son capaces de manejar por igual cargas pesadas y ligerasde condensado y no les afectan las fluctuaciones bruscas depresin o caudal.

Mientras que tenga un eliminador de aire instalado, el purgadorpuede descargar bien el aire.

Tiene una capacidad grande por su tamao.

Las versiones con dispositivo eliminador de bloqueo por vaporson las nicas apropiadas para usar donde pueda ocurrirbloqueo por vapor.

Resistente a los golpes de ariete.

Aunque son menos susceptibles a las heladas que el purgadorde boya invertida, se pueden daar con heladas severas y elcuerpo ha de tener buen revestimiento aislante y / ocomplementado con un purgador de drenaje termosttico sise ha de instalar a la intemperie.

Se requieren diferentes mecanismos internos para trabajaren diferentes rangos de presin.


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Purgador de cubetainvertida

El purgador de cubeta invertida se muestra en la Figura 17.Como su nombre implica la parte que trabaja es una cubetainvertida unida por una palanca a una vlvula. Una parte esencialdel purgador es un pequeo orificio de venteo en la partesuperior de la cubeta. La Figura 17 nos muestra cmo funciona.En (i) la cubeta cuelga haciendo que la vlvula se separe delasiento. El condensado fluye por debajo de la cubeta, llenandoel cuerpo y saliendo por la salida de vaciado. En (ii) la entradade vapor hace que la boya flote, sube y cierra la vlvula. En (iii)el purgador permanece cerrado hasta que el vapor en la cubetase haya condensado o haya salido por el orificio de venteo a laparte superior del cuerpo del purgador. Entonces, se hundirhaciendo que la vlvula se retire de su asiento. El condensadoacumulado sale y el ciclo se repite.

En (ii), el aire que entra en el purgador en la puesta en marchatambin harn que la cubeta ascienda y cierre la vlvula. Elorificio de venteo es imprescindible para permitir que el aireescape a la parte superior del cuerpo del purgador para sudescarga por el asiento de la vlvula principal. El orificio y eldiferencial de presin son tan pequeos que hacen que elpurgador sea relativamente lento descargando aire. Tambin hade pasar, y por tanto gastar, un poco de vapor para que la

vlvula funcione una vez que se haya librado del aire. Un orificiode venteo montado en el exterior del purgador reducir lostiempos de puesta en marcha.

Fig. 17 Funcionamiento de un purgador de cubeta invertida

(i)

(ii)

(iii)


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Hay purgadores de cubeta invertida para soportar altaspresiones.

Como purgador de boya-termosttico, tiene buena toleranciaa los golpes de ariete.

Puede usarse con vapor recalentado instalando una vlvulade retencin en la entrada.

El pequeo orificio el parte superior de la cubeta solo permitela descarga de aire muy lentamente. El orificio no se puedeagrandar, ya que durante el funcionamiento normal pasaravapor a demasiada velocidad.

Siempre tiene que haber suficiente agua en el cuerpo delpurgador para que haga de sello alrededor de la cubeta. Si elpurgador pierde el sello de vapor, puede soplar vapor por lavlvula de salida. Esto puede ocurrir en las aplicaciones quetengan una cada repentina de presin, haciendo que algo delcondensado en el cuerpo se revaporice. La cubeta perder suflotabilidad y se hundir, permitiendo que el vapor vivo soplepor el orificio del purgador. Solamente si entra al purgador lacantidad suficiente de vapor se podr formar de nuevo el sellode agua, y prevenir que se malgaste el vapor.

Si se instala un purgador de cubeta invertida en una aplicacinen la que se puede esperar fluctuaciones de presin, se ha demontar una vlvula de retencin en la lnea de entrada delantedel purgador. El vapor y el agua circularn libremente en ladireccin indicada, mientras que el retorno sera imposible yaque empujara la vlvula de retencin contra su asiento.

El exceso de temperatura del vapor recalentado puede hacerque un purgador de cubeta invertida pierda su sello de agua.Bajo estas condiciones se considerara esencial una vlvulade retencin delante del purgador. Algunos purgadores de

cubeta invertida de Spirax Sarco se fabrican con una vlvulade retencin integrada como estndar.

El purgador de cubeta invertida expuesto a la intemperie y encondiciones bajo cero puede helarse. Como con otros tiposde purgadores mecnicos, esto se puede superar con unbuen revestimiento aislante si las condiciones no sondemasiado severas. Si se esperan condiciones ambientalesque bajen mucho de cero grados celsius, entonces habraque considerar un modelo de purgador mas resistente. En elcaso de drenaje de la lnea principal, un purgadortermodinmico sera la mejor eleccin.

Inconvenientes delpurgador de cubeta

invertida

Ventajas delpurgador de cubeta

invertida


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Este es un purgador extremadamente robusto con unfuncionamiento sencillo. Cuando se libera condensado calientea presin, produce revaporizado que se mueve a altas

velocidades. Como nos muestra la Figura 18, el purgador constade un cuerpo con una cara de cierre plana con una entrada en elcentro y tres orificios de salida perifricos (se muestran dos). Lanica parte mvil es el disco encima de la cara de cierre planadentro de la cmara de control o tapa. La Figura 19 nos muestrasu funcionamiento:

Fig. 18 Purgador termodinmico

Fig. 19 Funcionamiento de un purgador termodinmico

(i) (ii)

(iii) (iv)

Purgadores termodinmicos


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Ventajas delpurgador

termodinmico

En la puesta en marcha, la presin de entrada eleva el disco y elcondensado fro y el aire son descargados inmediatamente del

aro interno, bajo el disco, y sale por los tres orificios perifricos(i).

El condensado caliente circulando a travs del paso de entradaentra en la cmara debajo del disco y la presin bajadesprendiendo revaporizado. La alta velocidad crea un rea demenor presin debajo del disco y lo acerca al asiento (ii).

Al mismo tiempo se produce un aumento de presin producidopor el revaporizado en la cmara sobre el disco que le obliga acerrar venciendo la presin del condensado hasta que se asientaen los anillos interno y externo. En este punto la presin encimadel disco iguala a la de debajo en aro interior. De todos modos,

la parte superior del disco tiene una fuerza mayor que la inferiorya que tiene mas superficie sujeta a estas presiones.

Finalmente, la presin en la cmara superior disminuir porcondensacin del revaporizado y el disco vuelve a levantarse yel ciclo se repite (iv).

El ritmo operativo depende de la temperatura del vapor y lascondiciones ambientales. La mayor parte de los purgadorespermanecen cerrados entre 20 y 40 segundos. Si estospurgadores abren con demasiada frecuencia, debido quizs auna ubicacin fra o con viento, el ritmo de apertura se puede

relentizar simplemente montando una tapa de aislamiento. Estasse suministran como estndar en los purgadores de alta presin.

Los purgadores termodinmicos pueden operar dentro detoda su gama de trabajo sin ajustes ni cambio de vlvula.

Son compactos, sencillos, ligeros y para el tamao que tienen,poseen una gran capacidad de manejo de condensado.

Este tipo de purgador se puede usar con vapor a alta presiny vapor recalentado y no le afecta los golpes de ariete nivibraciones. Ofrece una gran resistencia a la corrosin debidoa su fabricacin enteramente en acero inoxidable.

No se daan con las heladas y es poco probable que sehielen si se instalan con el disco en plano vertical y descargandolibremente a la atmsfera. El funcionamiento en esta posicinpuede hacer que se desgaste el borde del disco, acortando lavida del producto.

Como el disco es la nica parte mvil, se puede realizar elmantenimiento de una manera sencilla sin tener que retirar elpurgador de la lnea.

El chasquido audible al abrir y cerrar hace muy fcil su

comprobacin.


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Inconvenientes delpurgador

termodinmico

Los purgadores termodinmicos no trabajan muy bien conpresiones diferenciales muy bajas, ya que la velocidad de flujo

a travs de parte inferior del disco disminuye demasiado paraproducir la baja presin. Estn sujetos a una presin deentrada mnima (tpicamente 0,25 bar r) pero pueden aguantaruna contrapresin del 80 % de la presin de entrada.

Pueden descargar grandes cantidades de aire en las puestasen marcha si la presin de entrada crece lentamente. Pero,un crecimiento rpido de presin har que el aire a altasvelocidades cierre el purgador de la misma manera que elvapor, y se bloquea. En este caso se puede montar uneliminador de aire termosttico en paralelo al purgador. Lospurgadores termostticos modernos pueden incorporar undisco que previene que se acumule la presin del aire en laparte superior del disco y permite que se escape, (Figura 20).

La descarga del purgador puede producir ruido y este factorpuede impedir el uso de un purgador termosttico en algunoslugares. Si esto ocurriese, se puede montar un difusor quereducira considerablemente el ruido de descarga.

No sobredimensionar estos purgadores ya que puede aumentarsu ritmo de ciclo y un desgaste prematuro. Las aplicacionesde drenaje de la lnea principal suelen requerir las versiones

de baja capacidad, siempre y cuando estn bien colocadoslos pozos de goteo.

Fig. 20 Disco eliminador de aire


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La Figura 21 muestra un purgador de impulsos, est formadopor un pistn hueco A y un disco de pistn B que trabaja dentro

de un pistn C que hace de gua. En la puesta en marcha, lavlvula principal descansa en el asiento D dejando un paso paraque fluya por espacio entre pistn y el cilindro y el orificio E en laparte superior del pistn. Al aumentar el flujo de aire y condensadoactuarn en el disco del pistn B y elevarn la vlvula principalde su asiento para incrementar el flujo. Un poco de condensadotambin pasar por el espacio entre pistn y el disco, a travsde E hacia la salida del purgador.

Ventajas del purgadorde impulso

Cuando la temperatura del condensado se acerca a la del vapor,parte se revaporiza al pasar por el hueco. Aunque se purga porel orificio E, crea una presin intermedia sobre el pistn, quehace que se coloque la vlvula principal para su encuentro conla carga. Se puede ajustar el purgador moviendo la posicin delpistn C en relacin con el asiento pero una importantecontrapresin afecta al purgador. Tiene una capacidadconsiderable, teniendo en cuenta su tamao pequeo. Por otrolado, el purgador no puede cerrar completamente y dejar pasarvapor vivo con cargas muy bajas. Pero el problema principal esel espacio tan pequeo entre el pistn y el cilindro. Le afectamucho la suciedad que se encuentra normalmente en el sistemade vapor. El uso de este tipo es mnimo as que ya no semencionar en las siguientes secciones.

Los purgadores de impulso por el tamao que tienen poseenuna importante capacidad de manejo de condensado.

Trabajan en una gama amplia de presiones sin tener quecambiar el tamao de la vlvula y se pueden usar con vapor aalta presin y recalentado.

Tienen buena capacidad de venteo y no se bloquean por aire.

Fig. 21 Purgador de impulso

B

C

D

A

E

Purgador de impulsos

Entrada del condensado Salida del condensado


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impulso

Purgadores delaberinto

Ventajas de lospurgadores de laberinto

Los purgadores de impulso no se pueden cerrar del todo ysoplarn vapor con cargas ligeras.

Les afecta mucho la suciedad que entra en el cuerpo debidoal espacio tan pequeo entre pistn y cilindro.

Pueden vibrar con cargas ligeras causando ruido, golpes deariete incluso daos a la misma vlvula.

No trabajan cuando hay una contrapresin que excede el40% de la presin de entrada.

La Figura 22 nos muestra un modelo sencillo de purgador delaberinto. Consta de una serie de deflectores que se puedenajustar con un volante. El condensado caliente pierde presin alpasar entre entre el primer deflector y el cuerpo del purgador yparte se convierte en revaporizado. El espacio alrededor delsiguiente deflector tiene que hacer frente a un aumento devolumen del condensado caliente y evita el escape de vaporvivo. Los deflectores se pueden mover adentro o afuera usandoel volante que hace que varen su posicin en relacin con elcuerpo.


laberinto

Este tipo de purgador es pequeo comparado con su capacidadde descarga y no presenta averas al no tener partes mviles.

El purgador de laberinto debe ser ajustado manualmentecuando hay variaciones importantes de presin del vapor o dela carga del condensado. Si el ajuste no es el adecuado a las

condiciones de operacin, se puede producir prdida de vaporo anegamiento por el condensado (parecido a una placaorificio).

Fig. 22 Purgador de laberinto

Entrada decondensado

Salida decondensado


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Hay que mencionar la placa orificio, considerada por los quedefienden su uso antes que los purgadores automticos como la

panacea a todos los males. Viene disfrazada de muchas maneraspero al fin y al cabo se trata tan solo de un orificio que deja pasarfluido con una carga predeterminada. Desafortunadamente, susexpectaciones superan sus capacidades y el ingeniero profesionalentiende bien las razones.

Las normas internacionales ISO 6704: 1982 definen claramenteel purgador como "una vlvula que drena automaticamente elcondensado de un espacio-vapor mientras retiene el vapor vivo...."Continua, refirindose a las placas orificio, diciendo ".... o, sifuese necesario, permitiendo el flujo de vapor a un ritmopredeterminado."

Con tal de no dejar pasar el vapor vivo por estos dispositivos(esto no dara crdito a los argumentos de venta), tienden avenderlas subdimensionadas. Esto insina que son grandesahorradores de energa, pero en realidad, obstruyen la retiradade condensado del proceso. Esto tiene un efecto triple:

Reduccin de la eficacia del proceso e incremento general delos gastos de funcionamiento.

Crea golpes de ariete e introduce una situacin de peligroinnecesaria.

Crea corrosin en el espacio-vapor.Estos sntomas son despectivos (incluso, a menudo, peligrosos)para una teora y prctica de buena ingeniera y las afirmacionesque formulan los que defienden celosamente su uso siemprepueden ser cotrarrestados por un razonamiento tcnico bsico.

Superficialmente, estos dispositivos parecen requerir muy pocoscuidados una vez instalados y parecen ser de uso muyinteresante. Tcnicas de venta citarn casos de ahorrosinmediatos despus de instalar y especialmente cuandosustituyen a los purgadores convencionales. Entonces,deberamos estudiar en detalle estas afirmaciones. Las siguientesson afirmaciones que se usan a menudo para captar aldesprevenido.

Placa orificio


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Beneficiosreivindicados de la

placa orificio

Durabilidad. Ya que no hay nada que se pueda desgastar, laltima vez que se toca es en la instalacin.

La verdad es que todas las piezas expuestas al flujo de condensadose desgastarn, incluso las fabricadas con acero inoxidableaustentico 304. Debido a las caractersticas del condensado, sedebera usar un acero inoxidable de grado mas alto con unascaractersticas contra desgastes mayores. Mas de 60 aos deexperiencia en purgadores da a los purgadores de boya de SpiraxSarco, con un acero inoxidable martenstico de grado 431 en lavlvula y asiento, una resistencia mayor al desgaste.

A un mismo tamao, una placa orificio siempre tendr un orificio desalida menor que un purgador. Se puede pensar que esto significa

una mayor velocidad a travs de la placa orificio, que segn elfabricante le da unas caractersticas de autolimpiante. La verdades que la velocidad depende nicamente en las presiones deentrada y de salida. Con caudales bajos de condensado, donde lapresin de vapor puede bajar, el orificio es tan pequeo(normalmente 0,5 mm de dimetro) que se obtura.

Es imprescindible el uso de filtros delante de estos dispositivos, y amenudo se venden con ellos. Pero, mientras que los filtros sonexcelentes para atrapar las partculas no solubles pero son menoseficientes reteniendo slidos disueltos de arrastres de la caldera,que tienden a formar un depsito de lodos en el orificio.

Flexible (a). Trabajan en el rango completo de condicionesoperativas.

Esto es verdad. Aunque, nopara el mismo tamao de orificio. Losfabricantes admiten a menudo que tienen diferentes tamaos deorificio para poder satisfacer todas funciones. Esto es debido a quecada tamao de orificio solo puede satisfacer un rango concreto depresin / caudal.

Si cambia la presin / caudal, la placa orificio puede hacer frente aun porcentaje de cambio pequeo por encima o por debajo de una

carga concreta, no puede manejar un cambio grande. En otraspalabras, si la carga es superior que el rango seleccionado, laplaca de orificio ser incapaz de pasar el condensado y el procesose anegar. Entonces se reivindica sus habilidades de ahorro devapor.

Contrariamente, si la carga cae por debajo del rango seleccionado,la placa orificio drena la cantidad menor de condensado que seforma y al mismo tiempo deja pasar vapor vivo. Por esta razn, sesubdimensionan deliberadamente, ya que los suministradoresprefieren que se anegue el proceso antes que dejar pasar vapor,con tal de minimizar la prdida de vapor y as justificar el ahorro

energtico. Lamentablemente, el anegamiento de cualquier procesode vapor reduce la eficacia trmica, causa golpes de ariete ycorrosin.


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El suministro de vapor puede variar de cero a varias veces lascondiciones de carga de trabajo. Las leyes de fsica no se

pueden adaptar a estos cambios en dinmica trmica y fludricacon un orificio de tamao fijo que no se puede cerrar.

Flexible (b). No les afecta el vapor recalentado.Es verdad. Tienen la misma resistencia al vapor recalentado quecualquier otra pieza del mismo material. No obstante, el vaporrecalentado produce muy poco condensado, excepto cuando secalienta al arranque, en ese momento, el dispositivo de retiradade condensado ha de ser capaz de manejar grandes cantidadesde condensado. El proyectista puede elegir entre:

1. Dimensionar el orificio para condiciones de arranque.

Esto significara un orificio grande para poder desalojar conrapidez. Desgraciadamente, un orificio grande est sobredimen-sionado para la condiciones de trabajo y dejar paso al vaporrevaporizado - nunca se podr recomendar!

2. Dimensionar el orificio para condiciones de trabajo.Esto significara que el orificio est subdimensionado paramanejar grandes cantidades de condensado en el arranque, yse anegar la tubera principal de vapor. Habra que tomar encuenta los peligros asociados con las tuberas de vapor maldrenadas. Hay que recalcar los aspectos de seguridad,

especialmente sobre vapor recalentado en contacto concondensado sub-saturado.

3. El orificio con un tamao entre los dos anteriores.Esta situacin no sirve satisfactoriamente ni a uno ni a otro, portanto compromete la seguridad por el rendimiento.

Fcil de especificar. A diferencia de la gama de purgadoresque se requieren para cubrir las diferentes aplicaciones quepuedan surgir en la planta de vapor, la placa de orificio fijasolo tiene un modelo.

Es verdad. De todos modos, cada unidad requerira una grancantidad de tamaos de orificios para cubrir el rango completo.Se necesitaran para mantener la carga dentro de la curvacorrecta. El dilema est en determinar la condicin de cargaptima para la que se dimension el orificio y solucionablepudiendo cambiar la unidad completa si la eleccin inicial fueincorrecta. A menudo, a las unidades se les proporcionanconexiones para esta necesidad.


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Ahorro de energa. Las salidas de condensado de orificiofijo pueden ahorrar energa reteniendo constantemente el

vapor del purgador.

Es verdad. Pero solo vale para un determinado rango de presin/ caudal, y siempre que se hubiese subdimensinado.

Por una razn u otra las condiciones de suministro en unaplanta varan considerablemente. Por ejemplo, en las refinerasde petrleo, debido a la variacin en prdida de calor de laplanta entera, el consumo de vapor aumenta cada vez quellueve, aunque la presin de vapor sea constante. Se deberadimensionar la placa orificio de desalojo de condensado en unda lluvioso o seco, en un da glido de invierno o en un dacaluroso de verano, o al arranque o para condiciones de trabajo?

Para garantizar el ahorro con una salida de condensado conorificio fijo, ha de estar subdimensionado para las peorescondiciones de plena carga. Con cargas menores, habrtendencia a que el condensado vuelva al sistema, nada deseablebajo el punto de vista de seguridad o aspecto trmico, debido alpeligro de golpes de ariete, transferencia de calor o corrosin.La eleccin principal es conservar energa y no la seguridad y elrendimiento.

Autorregulables. Las salidas de condensado con orificiofijo pueden manejar cambios de condiciones de carga sinnecesidad de un mecanismo automtico.

En sistemas con una presin constante como lneas de vapor oprocesos sin control en la entrada de vapor, si la carga decondensado cae fuera del rango del orificio debido a un cambiode suministro, la placa orificio tender a que el condensadovuelva a las lneas de vapor segn vaya incrementando elsuministro. Por el contrario, dejar pasar vapor cuando disminuyael suministro, por el mero hecho de que no se puede cerrar.

En los procesos con control de vapor en la entrada, la presindel vapor disminuye a presiones muy bajas bajo condiciones decarga baja. La capacidad del orificio disminuye debido a la faltade presin diferencial a travs de ella, pero el caudal decondensado puede seguir siendo bastante apreciable. Esinevitable que el condensado vuelva al sistema anegando elespacio vapor.


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Corrosin.Al haber un anegamiento constante, se producir un efecto a

largo plazo de corrosin.En una placa de orificio anegada por el condensado, no dejarpasar el vapor pero tampoco desacargar los gases nocondensables.

El oxgeno y el dixido de carbono retenidos en el espacio vaporse disolvern en el condensado que se enfra por debajo de latemperatura de saturacin. Este cocktail corrosivo puede estaratacando a los intercambiadores de calor, tuberas y accesorios,mientras la salida de la placa orificio muestra orgullosamente eldesalojo de condensado.

No es una buena prctica de ingeniera que el condensadopermanezca en la lnea de vapor o intercambiador de calor ysiempre se debera evitar.

La manera ms efectiva de conseguir un acercamiento prcticocon los intercambiadores de calor es asegurarse de que en lassalidas de condensado tengan instaladas purgadores de tipoboya-termosttico, que puedan trabajar automticamente paradrenar el condensado en el momento que se produce. Estopermitir que los gases no condensables alcancen el purgador

con facilidad y que se descarguen automticamente y sin peligropor un orificio de venteo.

Algunos fabricantes ofrecen unos periodos largos de garantaen los dispositivos de orificio fijo. Sera prudente recordar que elcoste que puede representar la prdida de un proceso o cambiarun intercambiador de calor debido a la corrosin o a los golpesde ariete, ser superior al coste de una salida de condensado deorificio fijo.


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Por definicin, el purgador debe atrapar o retener el vaporaunque no restringiendo el paso del condensado, aire y

gases no condensables.Ya se han perfilado los requerimientosbsicos de un buen purgado del vapor pero merece la penarecalcar que el rendimiento de la planta es de primordialimportancia. Los factores importantes en la seleccin de unpurgador comienzan con una base de una seleccin provisionalteniendo presente los requerimientos de presin, caudal decondensado y eliminacin de aire. Sin embargo, el diseo delsistema y las necesidades en el mantenimiento afectarn elrendimiento y la seleccin. Por favor refirase a lo siguiente:

El golpe de ariete es un sntoma de desorden dentro del sistemade vapor. Esto puede ser debido a un diseo pobre de lastuberas de vapor y condensado, el uso de un purgador errneoo con prdidas o la combinacin de estos factores. Es a menudoun ejercicio intil instalar el purgador correcto para una aplicacindonde el trazado del sistema no permitir que el purgadorfuncione correctamente. Es, igualmente, intil aplicar el trazadocorrecto y no tomar la consideracin adecuada al purgado. Laseccin de 'Seleccin de purgadores' tratar de equipararcorrectamente el purgador a la aplicacin y trazado. El tema deltrazado correcto del suministro de vapor lo encontrar, adems,en la gua de referencia tcnica, TR-GCM-03, 'Distribucin devapor'. Los sntomas de golpes de ariete se atribuyen a menudo,

al mal funcionamiento del purgador. Es ms probable que sea elcaso de un purgador defectuoso debido a los efectos de golpesde ariete. El fenmeno puede causarse por varias maneras,algunas de las cuales son:-

El condensado no se retira del camino del vapor de altavelocidad en la tubera.

El condensado no se retira de una aplicacin controlada portemperatura y donde el condensado ha de subir a la lnea deretorno.

El condensado no entra o pasa con facilidad en una tubera

de retorno subdimensionada debido a que est o (a) anegada,o (b) con sobrepresin por los efectos del vapor revaporizado.

Gracias al diseo y las tcnicas de fabricacin modernas, sepueden producir purgadores ms robustos que sus predecesores,permitiendo que el purgador dure ms bajo condiciones normales,y resistir mejor los efectos de sistema con una instalacin pobre.Sin embargo, a pesar de lo bien hecho que est un purgador, suinstalacin en un sistema con un diseo pobre, reducir suefectividad y su vida til.

Golpes de ariete

Consideraciones

Seleccin y aplicacin


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Si un purgador persiste fallando en un determinado sistema debido alos efectos de golpes de ariete, probablemente es un fallo del

trazado del sistema no del purgador. Primero hay que investigar eerradicar la verdadera causa del problema corrigiendo la insuficienciadel sistema o cambiar el purgador por uno ms robusto y adecuadoa las condiciones. La segunda eleccin puede ser un compromiso,pero nunca se podr recomendar como una solucin a largo plazo.La seguridad ha de ser lo ms importante y nunca se debecomprometer.

Dos aplicaciones importantes son el drenaje de la lnea de vapor ylos intercambiadores de calor controlados por temperatura.

Como regla general, las lneas de vapor deberan drenarse enintervalos regulares de 30 a 50 metros con pozos de goteodimensionados adecuadamente. La parte inferior de cualquier ha depurgarse tambin.

Los intercambiadores de vapor solo pueden trabajar efectivamentesi se permite al condensado drenar libremente del proceso. Si hayuna subida despus del purgador, habr siempre una tendencia alos golpes de ariete sea cual sea el purgador montado. En estasituacin al purgador le deber complementar un sistema activo dedrenaje como puede ser una unidad bomba / pugador. Este tema setocar ms extensamente en la gua de referencia tcnica, TR-

GCM-23, 'Drenaje de condensado en intercambiadores de calor'.Cuando se disea un nuevo sistema, es primordial que se consiga eltrazado correcto. Dar al usuario beneficios bajo los puntos de vistaeficiencia trmica y seguridad / legal.

La suciedad es otro factor importante que se debera considerar alseleccionar un purgador. Aunque el vapor se condensa en aguadestilada, a veces puede tener productos de tratamiento de lasaguas de caldera y minerales naturales que se encuentrannormalmente en el agua. Tambin hay que tomar en consideracinla suciedad creada durante la instalacin y la producida por corrosin.

Un purgador de descarga intermitente tiene menos probabilidadesde que le afecte la suciedad. Entre los purgadores termostticos espreferible el termosttico de presin equilibrada, aunque la vlvulagrande y plana asociada con algunos purgadores de diafragmapuede dar problemas.

El efecto de goteo de los purgadores bimetlicos, unido al sistemade un vstago que pasa por el asiento, hace que estos sean los mspropensos a fallar (debido a la friccin aadida) o bloquearse. Amenudo se dice que el elemento sensor se limpia con facilidad y quepresenta problemas por suciedad. De todos modos, esta no suele

ser el problema, sino en las partes ms relevantes, la vlvula y elasiento.

Suciedad


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Los purgadores de boya-termostticos, son bastante resistentesa la suciedad. Las vlvulas y los asientos estn sumergidos por

debajo del nivel del agua, que hace que estn protegidos de lasuciedad en la superficie del agua y la que se hunde al fondo delpurgador. Como ejemplo extremo, cuando se drenan lasautoclaves de tratamiento de cemento, la arena residual que seprecipita en el condensado se puede transportar sin problemasa travs de grandes purgadores termostticos de boya, debidoa la baja velocidad de flujo a travs un orificio relativamentegrande.

El purgador de cubeta invertida tiene un orificio de venteo en laboya. Si se tapona, puede causar un bloqueo por aire y serlento en reaccionar. En este caso, se debe retirar la suciedadque bloquea el orificio de venteo. Con un purgador de boyainvertida compacto, solo se podr desechar y reemplazar elpurgador.

Tambin, el purgador de impulsos es inadecuado paracondiciones de suciedad. El espacio tan pequeo entre el pistny cilindro es susceptible a flujos de alta velocidad y el pistn sebloquear frecuentemente en una posicin intermedia. El purgadorse convierte en un orificio fijo, que no se detectar sin unsistema sofisticado de deteccin.

Las salidas de condensado de orificio fijo son las menosadecuadas para las situaciones de suciedad. El orificio es pequeoy se tapona a las pocas semanas de haberse instalado.Agrandando el orificio (como se hace a veces en desesperacin)destruye el concepto de dimensionado del orificio fijo. No sirvepara nada y en muchos casos solo retrasa el tiempo hasta quese vuelva a formar el tapn. A menudo se suministran y seinstalan con un filtro pero ha de ser extremadamente fino paraque sea efectivo. El resultado es que el problema se pase alfiltro, taponadose frecuentemente, necesitando limpiezas yparadas regulares.


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Estos dispositivos (Figura 23), frecuentemente, se olvidan en lossistemas de vapor, a menudo, para reducir los costes de

instalacin. La suciedad puede afectar a las vlvulas de control ya los purgadores. Es extremadamente fcil y econmico montarun filtro en una tubera, y el bajo coste de hacerlo dar beneficiosa travs de la vida de la instalacin. La suciedad se retiene, y elmantenimiento se reduce.La seleccin es sencilla. El material del filtro se selecciona segnel tipo de instalacin y la presin a la que se preve que trabaje.Se puede elegir entre varios tamaos de tamiz para diferentesgrados de retencin y proteccin, cuanto ms fino el tamiz,necesita limpieza ms a menudo. De todos modos, seguro quees ms fcil y barato que el mantenimiento de las vlvulas decontrol o purgadores.

Filtros

Fig. 23 Filtro tpico tipo Y (seccin transversal)

Direccindel flujo


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Bloqueo por vapor La posibilidad de bloqueo por vapor puede ser un factor decisivoen la seleccin de un purgador. Puede ocurrir cuando un purgador

est montado en un lugar lejano de la planta que se va a drenar.Puede agravarse cuando se elimina el condensado a travs deun sifn o tubo curvado. En la figura 24 nos muestra el problemade bloqueo de vapor en un cilindro secador al usar un tubo sifn.

Fig. 24 Bloqueo por vapor

(iii)

(i)

(ii)

Vapor entra enel tubo sifn

Condensadoen el tubosifn

Vapor bloqueadoen el tubo sifn


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En la figura 24 (i) la presin del vapor es insuficiente para elevar elcondensado por el tubo sifn y a travs del purgador. Figura 24 (ii)

nos muestra que pasa cuando el nivel de condensado en el fondodel cilindro cae por debajo del extremo del tubo sifn. El vaporentra en el tubo sifn y hace que el purgador (en este caso uno detipo de boya) se cierre.

A partir de este momento el purgador est 'bloqueado por vapor'.La prdida de calor del cilindro har que se forme ms condensadoque no podr llegar hasta el purgador. La figura 24 (iii) nosmuestra el cilindro anegndose que reducir la eficacia de secadodel cilindro y un incremento en la potencia necesaria para hacergirar el cilindro. En casos extremos, se puede llenar el cilindrohasta la lnea central y lo puede daar por sobrecarga mecnica.

Para aliviar este problema, se requiere un purgador con 'dispositivode bloqueo por vapor' (Figura 26). Consiste en una vlvula deaguja interna que permite sangrar el vapor bloqueado en el tubosifn. El purgador de boya es el nico tipo que permite estaprestacin y es una eleccin viable para los cilindros secadoresque soportan mucha carga. Esta vlvula abre lo suficiente paraevitar que se desperdicie el vapor y tiene una capacidad limitadapara eliminar aire. Los purgadores de este tipo, a menudo, sesuministran con una combinacin de eliminador de aire y dispositivoantibloqueo por vapor (Figura 26). El dispositivo manual antibloqueopor vapor funciona independientemente de la accin automtica

del eliminador de aire.Un purgador que se abra regularmente por el efecto de prdida decalor podr hacer frente a un bloqueo por vapor, no obstante, eldrenaje y la eficiencia de la planta ser errtico.

Fig. 25 Purgador de boya-termostticoestndar

Fig. 26 Purgador de boya-termosttico condispositivo anti bloqueo por vapor

Eliminador de aire

Dispopsitivoanti-bloqueopor vapor

Eliminador de aire


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Difusores En los purgadores que descargan a la atmsfera, se puede verla descarga de condensado caliente. Tambin habr una cierta

cantidad de revaporizado, relativa a la presin del condensado.Esto puede presentar un peligro para el que pase cerca, pero sepueden tomar medidas para minimizar este peligro suavizandola alta velocidad de descarga. Se puede conseguir instalando unsencillo difusor en el extremo de la tubera que disipar laenerga cintica de descarga. El resultado es una disminucinde la velocidad de descarga y del nivel de presin de sonido. Losniveles tpicos se pueden reducir hasta un 80 %.

Fig. 27 Difusor.


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Drenaje en vaco Requerimientos especiales. La eliminacin de condensado encondiciones de vaco puede producir ciertos problemas. Si se

utiliza un purgador normal, la salida ha de estar conectada a unafuente de vaco superior que la del espacio vapor para aseguraruna presin diferencial constante a travs del orificio paradescargar el condensado. Cuando esto no sea posible, se puedeutilizar una bomba accionada por presin para drenar elcondensado de la planta (Figura 28 y Figura 29).

Cuando no existe o hay poca elevacin, se recomienda unavlvula de retencin con asiento blando en la salida de la bombay un rompedor de vaco que hace de dispositivo anti-sifn cuandose drena a un nivel por debajo de la bomba.

La presin atmosfrica se puede utilizar como presin motrzcuando se drena a un nivel por debajo de la bomba (Figura 29),pero la vlvula de retencin ha de estar colocada en un sifn aun nivel inferior a la bomba para producir una altura de aperturamnima (dependiendo del tipo de vlvula de retencin) y un sellode agua.

Si la bomba drenase condensado de un sistema de gas al vaco,se puede utilizar aire comprimido o un gas inerte como fuerzamotrz de la bomba.

Fig. 28 Bomba drenando a una lnea deretorno en nivel alto

Espaciovaco

Lnea de retornoen un nivel alto

Sifncuando sedrena a laatmsfera

Bomba accionadapor presin

Presinmotrz

Espaciovaco

Presinatmosfrica

Fig. 29 Bomba drenando a una lnea deretorno en nivel bajo

Drenaje


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El purgador siempre ser una vlvula automtica que depende dela dinmica del sistema para proporcionar flujo. Por si solo nopuede proporcionar esta dinmica. Depende y reacciona a unos

factores externos, tales como la presin dinmica del vapor o laaltura de carga en la entrada del purgador. La presin en la salidaha de ser inferior a la de entrada para que el flujo sea en ladireccin correcta. El caudal a travs de cualquier purgador estpor tanto relacionado con su presin diferencial. Por tanto, elpurgador se puede considerar como un dispositivo reactivoa lapresin diferencial.

Tambin se pueden tener presiones diferenciales negativas atravs del purgador, que causar un flujo en sentido contrario.Cuando se instalan purgadores para desalojar condensado alneas de retorno comunes, se recomienda que se instalen vlvulasde retencin despus de cada purgador para evitar retorno bajocondiciones de presin negativa.

La condicin de presin diferencial cero o negativa a travs de unpurgador es bastante comn. Ocurre con frecuencia en procesoscontrolados por temperatura, por ejemplo, bateras calefactoras,intercambiadores de calor, marmitas, intercambiadores de calorde placas, en realidad cualquier proceso que posea un dispositivode control en el suministro de vapor. Puede ocurririndependientemente de la presin, y depende en parte de larelacin entre la presin del sistema de condensado y elpunto de ajuste de control.

La palabra 'interrupcin' describe bien esta condicin. Cuando sepreve o diagnostica, se requiere un medio activopara retirar elcondensado del intercambiador de calor como puede ser unabomba accionada por presin.

Este tema se trata ms a fondo en la gua de referencia tcnicaTR-GCM-23, 'Recuperacin de condensado en intercambiadoresde calor', y pginas 78 y 79 de este documento.

Drenaje de procesoscontrolados portemperatura con

purgadores

Fig. 30 Proceso controlado por temperatura

Vapor a2,6 bar r

Controlador

Vlvula decontrol

Sensor

Rompedorde vaco

Intercambiador decalor de tubos

Conjunto purgador

Flujo

Retorno

Condensado a 0 bar r

Condensado a lalnea de retorno


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Gama FT FT-C TD BPT SM No.8 Gama IB

Aplicacin (boya- (boya-termos- (Termodinmico) (Presin (Bimetlico) (Expansin (Cubeta

termosttico) ttico con SLR) equilibrada) lquida) invertida)

Equipos de cocina

Marmitas de doble fondo A B B1 BMarmitas basculantes B A2, 5

Marmitas fijas B A2, 5

Hornos A2, 5

Placas calientes B A2, 5

Traslado alm. de petrleo

Tanques de almacenamiento A B1

Calentadores en lnea A B1

Calentadores en salida A B1

Lneas de acompaamiento B A B2(solo no crticas) BTuberas encamisadas B1, 6 A5 B1

Equipos para hospitales

Autoclaves y esterilizadores B B A5

Secadores industriales

Serpentines A B1 BParrillas B1 A B1

Cilindros secadores B A B1

Tnel de secado A B1 B B1

Mquinas multicilndricas B A B1

Equipo de lavanderas

Mq. planchar prendas B B A6

Mq. planchar en continuo B A B1 B5

Mq. limpieza en seco A B1

Secadores rotativos A B

Prensas

Prensas de platos mltiples(conexin en paralelo) B A6

Prensas de platos mltiples

(conexin en serie) A1, 6 Prensas para vulcanizacin B B1 A B1

Equipos de procesos industriales

Calderetas fijas A B B1 BCalderetas basculantes B AAlambiques para cerveza A1 BAutoclaves con camisa A1 B1

Evaporadores A1 B B1

Mesas calientes B B6 A2

Autoclaves inyec. directa ATanques de almacenamiento A B1

Autoclaves vulcanizacin A B1 (solo camisa) B1

Calefaccin de locales

Intercambiadores de calor A4

Bateras calefactoras A4

Paneles y tubos radiantes A B1 B1 B1Radiadores B A BSerpentines suspendidos B A B1

Tuberas de vapor

Tramos horizontales B A BSeparadores A B BFinal de lnea B A1 B1

Drenaje de parada (proteccin de heladas) B3 B ADrenaje de calentadores A B6 B

Depsitos y recipientes

Depsitos(descarga por elevacin) B B A B

5 B

Depsitos(descarga por gravedad) A B

6 B5

Depsitos pequeos(hervido rpido) A B

5

Depsitos pequeos(hervido lento) B A

Seleccin de purgadores

A- Mejor eleccin, B - Alternativa aceptable. Ver comentarios en la parte inferior de la tabla.

1. Con eliminador de aire en paralelo. 2. Con tubo de enfriamiento. Longitud mnima 1 m. 3. Usar elementos con temperatura fija de descarga.

4. Si el equipo est controlado por temperatura, puede necesitar una bomba purgador. 5. Con cpsula de temp. descarga prox. a vapor. 6. Con disco antibloqueo por aire.


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Equipos de cocinas

Marmitas dedoble fondo

Marmitasbasculantes

Aunque de construccin similar a las calderetas industriales noexiste la necesidad de calentamiento rpido y se usa normalmentevapor de baja presin. La carga de condensado sergeneralmente ms pequea. La eliminacin de condensado yaire no es tan crtica y por supuesto no es imprescindible colocar

eliminadores de aire.

La fig. 31 muestra un purgador termosttico de presin equilibradacon filtro instalado en una marmita basculante. Se ha instaladoun eliminador de aire de presin equilibrada que acelerar, porejemplo, el calentamiento de 140 litros de sopa en 20 minutos.Si es preciso conseguir una velocidad mxima de calentamientose puede incluso mejorar la velocidad instalando adems deleliminador un purgador de boya con dispositivo antibloqueo porvapor (FT-C).

El purgador ms adecuado es el termosttico de presinequilibrada. Para su funcionamiento correcto debe instalarse

dejando 1 m de tubera de enfriamiento (fig. 32). Normalmenteno se necesita un eliminador de aire para este tipo de caldereta.

Marmitasfijas

Fig. 31 Marmita basculante Fig. 32 Marmita fija

A- Mejor eleccin, B - Alternativa aceptable. 1(eliminador de aire en paralelo), 2(tub. enfriamiento de1 m), 5(cpsula 'prox. a vapor')Boya cerrada Boya cerrada

TermodinmicoPresin

BimetlicoExpansin Cubeta

Termosttico FT-C equilibrada lquida invertida

Marmitas de doble fondo A B B1 B

Marmitas basculantes B A 2, 5

Marmitas fijas B A 2, 5

Hornos A 2, 5

Placas calientes B A 2, 5

Eliminadorde aire


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La fig. 33 representa la disposicin ideal para la purga yeliminacin de aire en los hornos de coccin por vapor directo.

Hay dos caractersticas especiales, debe purgarse el colector deentrada de vapor, justo antes de la vlvula de entrada, pormedio de un purgador termosttico de presin equilibrada. Cadacompartimento debe ir provisto de un purgador similar el anterior,instalado sin filtro y directamente en el drenaje (para evitar queel condensado con grasa se solidifique al enfriarse). Lospurgadores y eliminadores de aire usados deben ir provistos deelemento termosttico especial para descargar a temperaturamuy cercana a la del vapor. Los hornos debern soplarse convapor despus de cada operacin de coccin.

Hornos a vapor yplacas calientes

Fig. 33 Horno a vapor

Conjunto purgador devapor de alimentacin

Cada compartimentopurgado individualmente

Eliminadorde aire

Eliminadorde aire

Fig. 34 Placa caliente

La figura 34 nos muestra una placa caliente de una cocina conun filtro Fig. 5 instalado junto a un purgador termosttico depresin equilibrada BPT13A, una combinacin ideal para estaaplicacin.

Entradade vapor

Condensado directamentea drenaje

Condensado de otrosprocesos

Condensado a un receptor con venteo


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Traslado y almacenamiento de petroleo

Tanques dealmacenamiento

El petrleo (crudo) y otras sustancias se almacenan en tanquescalentados por serpentines u otra forma de superficie deintercambio trmico para conseguir la temperatura necesariapara su bombeo. Posteriormente los intercambiadores de lneaelevarn la temperatura del fuel hasta la requerida por los

quemadores.Existen diversas formas de calentar estos grandes tanques.Pueden usarse serpentines con diversos tramos colocados en elfondo del tanque (fig. 35) o bien el sistema de bayoneta (fig. 36)consistente en una tubera de gran dimetro sellada en ambosextremos, donde introducimos vapor por un extremo medianteuna tubera interna y purgamos por el extremo opuesto.Hoy en da, el sistema ms usado es una serie deintercambiadores tipo parrilla situados en el interior del tanquecomo indica la Figura 37. Cada seccin deber purgarseindividualmente.

Los serpentines largos son susceptibles a los golpes de ariete,ya que inevitablemente el condensado se acumular, al menosque tenga una pendiente bien diseada con una cada constanteen la direccin del flujo de vapor. El purgador de boya-termostticomoderno puede resistir altos niveles de golpes de ariete, pero siestos sntomas fuesen extremos, se recomienda usar purgadoresde cubeta invertida. Puede que sea necesario revestir con aislantelos purgadores de cubeta invertida para evitar daos por heladas,el purgador de cubeta invertida puede necesitar un eliminadorde aire en paralelo para eliminar el aire del serpentn en lapuesta en marcha.

Fig. 35 Tanque de almacenamiento - serpentn

Entradade vapor

Condensado a drenaje

A- Mejor eleccin, B- Alternativa aceptable.1(eliminador de aire en paralelo), 2(tub. enfriamiento de1 m), 5(cpsula 'prox. a vapor'),6(disco elimin. aire) Boya cerrada Boya cerrada

TermodinmicoPresin



Tanques de almacenamiento A B1

Intercambiadores de lnea A B1

Intercambiadores flujo saliente A B1

Lneas de acompaamiento B A B2(solo no crtico) B

Tuberas encamisadas B1,6 A5 B1


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Entrada de vapor

Fig. 37 Tanque de petroleo con intercambiadores tipo parrilla

Distribuidor de vaporSeccin de calentamiento

Salida decondensado

Tanque

Salida de petroleo

Entrada de petroleo

Eliminador de aire

Fig. 38 Intercambiador de lnea de tres secciones


Condensado a drenaje

Entrada devapor

Entrada de vapor

Fig. 36 Tanque de almacenamiento - sistema de bayoneta


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Lneas deacompaamiento

Las tuberas de acompaamiento deben estar dispuestas de formaque tengan una pendiente constante en el sentido de circulacindel vapor y que la longitud de cada tramo no exceda los 25 m paralneas de 10mm y 50 m para dimetros mayores. Cada tramodebe purgarse individualmente por medio de purgador termosttico,como un MST21 (fig. 40), o un purgador termodinmico TD.

Cuando el traceado es simple, normalmente va por la parte inferiorde la tubera principal. Para salvar las bridas deber hacerse unalira horizontal que mantenga la pendiente continua.

Intercambiadores delnea

Intercambiadores deflujo saliente

Estos intercambiadores, ya sean en forma de efecto simple omltiple, deben tratarse como los de flujo saliente. Cada efecto

deber tener purga individual y como generalmente no se instalanal aire libre donde puede helar, la mejor eleccin ser un purgadorde boya-termosttico.

Este tipo de intercambiador es parecido a uno de haz de tubossituado en la pared del tanque para calentar el petrleo antes deser bombeado del tanque. Normalmente este tipo de intercambiadorlleva regulacin de temperatura. La fig. 39 ilustra la instalacin deun regulador de temperatura Spirax Sarco autoaccionado.

El purgador ms adecuado ser el de boya-termosttico. Si existela posibilidad de heladas, se podr drenar con un purgador

termosttico adicional. No se recomienda que el condensado seeleve por su propia presin a travs del purgador, ya que se puedeproducir anegamiento y golpes de ariete con cargas pequeas. Enestas condiciones puede que se requiera una bomba/purgador.

Tanque

Fig. 39 Intercambiador de flujo saliente

IntercambiadorSalida de condensado

Salida

de petroleo

Entrada de vapor



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Vapor

Tubera de petroleo

Fig. 40 Lnea de acompaamiento

Retorno decondensado oal suelo

Fig. 41 Aplicacin tpica de lnea de acompaamiento con manifolds de vapor y condensado

Vapor

Retorno decondensado

Condensado al sueloDrenaje al suelo atravs de un difusor

Manifold paravapor

Lnea de acompaamiento

Lnea de proceso

Manifold paracondensado

Purgador UTDcon conector

de tubera

Sistema de control

El traceado de las tuberas de petrleo no se considera comocrtico, y donde el condensado se descarga a tierra, se puedeutilizar un purgador bimetlico SM o un purgador termosttico depresin equilibrada TSS21 en el modo de descarga a temperaturaconstante, por tanto ahorrando energa y previniendo el antiestticorevaporizado. De todos modos si lo que se requiere es un traceadocrtico, se deber utilizar un purgador TD o BPT descargando atemperatura prxima a vapor. Para ms detalles ver Gua deReferencia Tcnica TR-GCM-02 'Vapor trace heating'.

La fig. 41 nos muestra un buen mtodo parta suministrar vapor ycondensado de numerosas lneas de trazado en lneas deprocesos usando manifolds de distribucin y de recogida, juntocon purgadores universales (UBP30) y conectores universalescon vlvulas de aislamiento integrales.

Purgadores


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Las tuberas encamisadas estn construidas, normalmente, en

tramos no inferiores a los 6 m. Idealmente cada tramo deberapurgarse individualmente por medio de un purgador termostticode presin equilibrada (fig. 42), o un purgador TD.

No obstante es prctica frecuente unir hasta 4 tramos, perodebemos tener en cuenta el conectar las camisas tanto por suparte superior (paso de vapor) como por su parte inferior (pasode condensado) (fig. 43). Hay que tener en cuenta que muchasde las tuberas encamisadas estn a la intemperie, los cuerposde acero de los purgadores TD y BPT no se daan por heladas.

Tuberasencamisadas

Fig. 42 Encamisado de vapor con purgador de presin equilibrada

Entrada de vapor

Salida decondensado

Camisa de vapor

Tubera de procesoFlujo del proceso

Fig. 43 Lneas de vapor y condensado entre camisas conectadas

Conexin de vapor

Conexin de condensado

Cuando la temperatura de un producto es crtica, por el peligrode que se solidifique, se coloca una camisa de vapor por toda la

tubera de proceso. Esta aplicacin se utiliza a menudo enplantas de azufre.

Entrada de vapor

Salida decondensado


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A- Mejor eleccin, B - Alternativa acceptable. 5(capsula 'prox. a vapor') Boya cerrada Boya cerrada

TermodinmicoPresin



Autoclaves y esterilizadores B B A5

Eq

purga dores

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