Una pregunta común que toda persona involucrada con los sistemas de vapor debe abordar en algún momento es cuál es la presión de vapor correcta para la aplicación. Seleccionar una presión de vapor superior a la requerida para una aplicación de proceso dará como resultado una serie de efectos negativos. Las altas presiones de vapor tienen una temperatura de vapor más alta, pero la negativa; es una energía utilizable (latente) más baja. Esto es a menudo un hecho pasado por alto en el mundo de “cuanta más presión de vapor mejor”.
Una revisión de las tablas de vapor nos muestra que a medida que aumentamos la presión del vapor, la energía o calor latente disminuye y aumenta la energía o calor sensible.
Las aplicaciones típicas del proceso de vapor utilizan solo la energía latente en el vapor. La energía sensible se elimina del sistema con el condensado. Por el contrario, se debe seleccionar la presión y temperatura de vapor efectiva más baja que permita el éxito del proceso operativo.
El uso de la presión de vapor efectiva más baja para lograr el objetivo del proceso dará como resultado lo siguiente:
- Menor consumo de vapor.
- Menor expansión térmica de los componentes.
- Disminuya el volumen de vapor flash, particularmente al descargar la trampa.
- Mejor control de la temperatura, debido a la proximidad más cercana al disipador de calor del proceso.
- Mayor vida útil del equipo.
Desafortunadamente, la historia ha demostrado que la planta de proceso de vapor acepta la recomendación de los fabricantes de equipos de vapor para designar la presión de vapor requerida. En la práctica real, la planta usuaria debe designar la presión del vapor al fabricante del equipo.
Otro enfoque fallido es proporcionar al fabricante del equipo de proceso la presión de vapor operativo de la caldera. En la ubicación del proceso de aplicación en la planta; la presión de vapor no será la misma que la presión de funcionamiento de la caldera, debido a las caídas de presión de la línea de vapor y otros dispositivos restrictivos, como las válvulas en la línea de vapor. Un control de vapor requerirá una caída de presión para lograr el flujo. Una válvula de control de vapor de baja caída de presión es muy grande y costosa. Una válvula de control de vapor sobredimensionada será difícil o imposible de controlar en una aplicación de vapor. Por lo tanto, seleccionar válvulas para superar una mala selección del punto de operación en la caldera no es una solución.
Elegir un punto de ajuste de presión de vapor que sea demasiado alto dará como resultado las siguientes condiciones negativas:
- Mayor costo de energía para producir el vapor.
- Operación de servicio más severa para todos los componentes de vapor
- Mayor expansión térmica
- Alto volumen de vapor flash
- Problemas de control de temperatura
- Menor vida operativa del equipo.
- Mayores pérdidas térmicas superficiales a la atmósfera.
Los fabricantes generalmente pueden proporcionar equipos de proceso que pueden operar a cualquier presión con una excepción, la más baja o presión mínima límite. El mejor límite de presión de vapor o el más correcto es la presión de vapor razonable más baja que se puede utilizar y cumple con las especificaciones del proceso. Comprender y seleccionar la presión de vapor correcta mejorará la aplicación del proceso de vapor.
Presión de vapor correcta para aplicaciones de baja temperatura
Las aplicaciones que siempre deben usar vapor a baja presión (menos de 15 psi) son las siguientes aplicaciones de calentamiento:
- Calentar agua
- Calentadores de equipos
- Calefacción de espacios
- Serpentines de vapor para calefacción de confort.
No hay ninguna ventaja para usar vapor a alta presión para estas aplicaciones. Por lo tanto, siempre suministre circuitos de calefacción generales con presiones de vapor inferiores a 15 psi.
Presión de vapor correcta para aplicaciones de alta temperatura de proceso
Las aplicaciones de proceso generalmente requieren altas temperaturas de proceso, por lo tanto, se necesitan presiones de vapor más altas para cumplir con los requisitos del proceso. ¿Cómo se encuentra la presión de vapor correcta?
A continuación, un ejemplo de los pasos a seguir para encontrar la presión de vapor correcta:
- Suponga que un proceso requiere temperaturas de 280 °F
- Revise las tablas de vapor y encuentre 280 °F
- La presión equivalente de "vapor" a 280 °F es de 35 psi
- Agregue 45 psi a la presión requerida. En este caso, 45 psi + 35 psi = presión de vapor de 80 psi. Presión de vapor de 80 psi que se proporciona al fabricante del equipo para el diseño de la transferencia de calor del proceso.
80 psi será la presión después de la válvula de control de vapor o la presión de vapor que se puede entregar al proceso.
Conclusión: Seleccione siempre la presión de vapor correcta para cada aplicación, lo que dará como resultado un rendimiento óptimo del equipo de proceso y garantizará la fiabilidad del sistema.
Extracto tomado y traducido del Steam Systems Best Practices de Swagelok, documento No. 15
