El documento trata sobre los sistemas de generación, distribución y aplicación de vapor en la industria. Explica los principios básicos del vapor, el circuito típico de vapor que incluye la caldera, la distribución y el retorno del condensado. También describe los diferentes tipos de calderas, su equipamiento para el funcionamiento, seguridad y eficiencia, así como el tratamiento del agua y las purgas necesarias para producir vapor limpio y seco.

1. INSTALACIONES DE VAPOR
EII
1
El vapor en la Industria

2. Objetivo
Trasladar ideas generales y básicas para
facilitar un mejor conocimiento del vapor y
los sistemas de generación, distribución y
aplicación, para que los técnicos
responsables del diseño, montaje,
operación y mantenimiento puedan
obtener mejoras en la producción y en la
eficiencia energética.
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3. Temas
Principios básicos del vapor
Circuito de vapor
Equipamiento sala de calderas
Distribución del vapor
Equipos de proceso
Retorno del condensado
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4. ¿Qué es el vapor?
 Es un fluido utilizado para
proporcionar fuerza motriz y
energía calorífica
 Es el medio natural más
eficiente de transferencia de
calor en la industria
 El vapor es incoloro, inodoro y
estéril.
4

5. ¿Qué es el vapor?
5
Aplicando calor:
El hielo pasa a líquido
La temperatura del
líquido aumenta
El líquido se convierte
en gas (vapor saturado)
Aplicando más calor se
obtiene vapor sobrecalentado
Centraremos la atención en las
fases líquido / gas y en el
cambio de una a la otra.
El agua puede estar en tres
estados:
✓ Sólido
✓ Líquido
✓ Gas (vapor)

6. ¿Cómo se obtiene el vapor?
 Si se añade calor al agua,
su temperatura aumenta
hasta alcanzar un valor
llamado temperatura de
saturación
 Un nuevo aporte de
energía hará que el agua
hierva y se convierta en
vapor.
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6

7. ¿Cómo se obtiene el vapor?
 La evaporación requiere
una cantidad importante
de energía y mientras se
está produciendo, el agua
y el vapor formado tienen
la misma temperatura
 Cuando el vapor libera
esta energía se convierte
en agua, sin cambio de
temperatura.
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7

8. ¿Para qué se usa el vapor?
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8
Agua + Calor = Vapor
Vapor - Calor = Agua
El vapor es un transportador energía.
Después de utilizarse como fuerza motriz, se descubrió que
el vapor también era muy eficaz como medio de
transferencia de energía calorífica

9. ¿Dónde se usa el vapor?
 En la actualidad se usa como fuerza motriz en la
producción de energía eléctrica (turbinas)
 Como medio de transferencia de calor existen
multitud de industrias:
 Petroquímica, Química, Farmacéutica, Metalúrgica,
Naval, Textil, Papelera, Cervecera, Tabacalera,
Alimentación, Bebidas, Caucho, Servicios, etc
 En procesos muy diversos:
 Calentar, evaporar, fundir, esterilizar, secar, humidificar,
cocinar, lavar, planchar, vacío, etc.
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10. ¿Porqué se usa el vapor?
 Para su producción se utiliza agua:
 Abundante, Barata, Fácil de obtener
 Es muy controlable:
 A cada presión le corresponde una temperatura, una
energía específica, un volumen específico
 Transporta cantidades de energía elevadas por
unidad de masa:
 Menor superficie de intercambio en los procesos y menor
cantidad de fluido usado
 Es estéril y de fácil distribución y control.
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11. Tablas del vapor
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ENTALPIA ESPECIFICA
Presión
manomé-
trica (bar)
Temp.
ºC
Agua
kJ / kg
Evaporación
kJ / kg
Total
kJ / kg
Volumen
específico
m3 / kg
0
1
2
3
4
5
6
7
100
120.42
133.69
143.75
151.96
158.92
165.04
170.5
419
506
562
605
641
671
697
721
2257
2201
2163
2133
2108
2086
2066
2048
2676
2707
2725
2738
2749
2757
2763
2769
1.673
0.881
0.603
0.461
0.374
0.315
0.272
0.24
Presión
absoluta
bar
1
2
3
4
5
6
7
8

12. Calidad del vapor
 Vapor Saturado
 No contiene gotas de agua líquida
 Vapor Húmedo
 Contiene gotas de agua
 Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor
 Vapor Sobrecalentado
 Temperatura por encima del vapor saturado
 Se utiliza habitualmente para turbinas
Es importante que el vapor utilizado para procesos sea lo
más seco posible
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13. Condensación del vapor y
Transferencia de calor
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13
Cuando el vapor
condensa cede calor
(entalpía de
evaporación)
• En un recipiente con un producto calentado con vapor a
través de un serpentín, el vapor condensa cediendo su
entalpía de evaporación a la pared metálica del serpentín,
el cual la transfiere al producto
• A medida que el vapor condensa, se forma agua que
debe ser drenada.

14. Barreras en la transferencia
de calor
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14
Pared
metálica
Capas de
suciedad Producto
Producto
a
calentar
Vapor
AireCondensado

15. Eliminación de agua y aire en el vapor
 Solución a los problemas de agua y aire:
 Purgadores
 Eliminadores
 Son válvulas automáticas que abren en presencia
de agua o aire y cierran con vapor
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Purgador
Eliminador aire
Marmita
Purgador
Eliminador aire
Final tubería

16. Circuito típico de vapor
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16
Caldera
Marmita
Bomba.
Tanque alimentación
Alimentación
agua
Condensado
Condensado
Vapor
Vapor
Depósito con
serpentín
Intercambiador
Aportación
agua

17. Instalaciones de vapor
 El vapor debe estar disponible en el punto de uso
satisfaciendo los siguientes factores:
 Cantidad suficiente
 Presión y temperatura correcta
 Libre de aire y gases incondensables
 Limpio
 Seco.
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18. Calderas de vapor
 La caldera es el equipo
que convierte agua en
vapor aplicando calor
 De su correcta elección y
equipamiento depende
en buena parte el
rendimiento total del
sistema
 Hay dos tipos de calderas,
según la disposición de los
fluidos:
 Pirotubulares
 Acuotubulares.
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19. VaInGe-r_307
19

20. COMBUSTIBLE
 Combustible es cualquier material capaz de liberar
energía en forma de calor cuando reacciona con
el oxígeno, habitualmente el contenido en el aire,
transformando su estructura química. Supone la
liberación de una energía de su forma potencial a
una forma utilizable (por ser una reacción química,
se conoce como energía química).
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20

21. Propiedades generales de los combustibles
 Poder calorífico
Es la cantidad de energía (calor) desprendida por
una unidad de combustible en su combustión
completa para unas condiciones determinadas
de presión y temperatura de los productos que
reaccionan y de los productos resultantes.
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22. Calderas pirotubulares
 Calor por el interior
de los tubos
 Agua por el exterior
de los tubos
 Para presiones
máximas de 20 bar
y consumos hasta
30 T/h
 Son económicas, de
alto rendimiento y
fácil mantenimiento.
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2º paso (tubos)
1º paso (horno)
Vapor
Gases de
combustión
Cámara de evaporación
Quemador

23. Calderas acuotubulares
 Calor por el exterior
de los tubos
 Agua por el interior de
los tubos
 Son más seguras
 Se usan normalmente
para presiones altas.
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Calor
Agua
Vapor
Domo inferior
Domo superior

24. Equipamiento calderas
 Los objetivos del equipamiento
de
una caldera son:
 Funcionamiento
 Seguridad
 Eficiencia.
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25. Equipamiento por
funcionamiento
Sistema control nivel
de agua
Bomba alimentación
agua
Quemador
combustible
Presostatos
Válvulas interrupción,
Manómetros, etc.
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25

26. Control de nivel todo / nada
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26
Sonda
LP10-3
Controlador
LC1000
Bomba agua
alimentación

27. Control de nivel modulante
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27
Bomba agua
alimentación
Válvula con
actuador eléctrico
Sonda capacitiva
LP20 / PA20
Recircu-
lación
Controlador
LC2200

28. Equipamiento por seguridad
 Indicadores de nivel
 Alarmas de nivel
 Válvulas de seguridad
 Válvulas de retención
alimentación agua
 Presostato
 Normativas de
construcción y
ubicación.
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29. Indicadores de nivel
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29
Nivel agua normal
(control
modulante)
Alarma de nivel alto
Paro bomba o válvula alim. cerrada
Marcha bomba o válvula alim. abierta
1ª Alarma de nivel bajo
2ª Alarma de nivel bajo

30. Alarmas de nivel
 Las alarmas de nivel detectan niveles bajo o alto y
paran la caldera. Existen dos tipos:
Alarmas de nivel estándar:
 Para sala de calderas con vigilancia continua
Alarmas de nivel de alta seguridad:
 Con auto verificación
 Para sala de calderas sin vigilancia continua.
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31. Equipamiento por eficiencia
 Tratamiento del agua de
alimentación
 Control purgas de
caldera
 Recuperación de calor
en las purgas
 Control de la combustión
 Recuperación de calor
en los humos de
combustión.
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32. Tanque de alimentación - eficaz
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32
Retorno de
condensados
a Caldera
Sistema de
recirculación
Agua de
aportación
Revaporizado
de las
purgas
Cabezal
mezclador y
desaireador
Venteo
Control de nivel
Control de
temperatura
Tanque alimentación

33. Producción de vapor
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33
Vapor limpio y seco
Agua de
alimentación
con impurezas Acumulación
de impurezas
en la caldera
Eliminación
de impurezas.

34. Producción de vapor
(ejemplo)
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34
Agua alimentación con:
250 ppm = 0,25 gr / litro
Producción vapor: 10.000 kg / h
Acumulación de impurezas:
1 Hora: 0,25 x 10.000 = 2,5 kg
10 Horas: 2,5 x 10 = 25 kg
100 Horas:2,5 x 100 = 250 kg
PURGANDO
¿Cómo evitarlo?
¿Cuanto?
¿Cómo?

35. ¿Cuanto purgar? (ejemplo)
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35
Agua alimentación con:
250 ppm = 0,25 gr/litro
Producción vapor:
10.000 kg/h
Valor de sales recomendado:
Entre 2000 y 4000 ppm
(dependiendo de la caldera)
ppm(entrada) x Producción 250 x 10.000
Cantidad purga = = =909 kg/h
ppm (deseado) – ppm (entrada) 3000 – 250
· Pérdidas de energía
+ Purga · Pérdidas de agua
· Pérdidas de tratamiento
· Aumento de sales
– Purga · Aumento de espumas
· Arrastres de agua con vapor

36. ¿Cómo purgar la caldera?
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36
Sonda
conductiva
Controlador
Válvula control
purga
Enfriador de muestras.
Sistema Automático de Control de Sales

37. Purga de fondos temporizada
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37
Válvula con actuador
neumático Temporizador

38. Problemas básicos planteados en el interior
de las calderas de vapor
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38
Los principales problemas que pueden aparecer en la utilización de las calderas
de vapor vienen motivados por los siguientes procesos:
• Incrustaciones.
• Corrosiones.
• Arrastres.
• Depósitos.

39. Agua con el vapor
 Las calderas producen arrastres de agua con el vapor por:
 Producción a baja presión
 Demanda excesiva
 Nivel de agua alto
 Formación de espuma por alta concentración de sales.
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40. Principales impurezas contenidas en el
agua de aportación
 calcio y magnesio (ca, mg)
 materias en suspensión o coloidades
 Sulfatos (SO4)
 Hierro y cobre (fe y cu)
 materia orgánica y aceites
 Alcalinidad (TA y TAC)
 Total de sólidos disueltos (TDS)
 Cloruros (Cl-)
 Sílice (sio2)
 Oxígeno disuelto (o2)
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40

41. Tratamiento del agua
 Para luchar contra los inconvenientes reseñados en los
apartados anteriores, deben acometerse intervenciones
en los distintos puntos del proceso, en concreto:
• Tratar el agua de aportación para eliminar aquellos
elementos químicos del agua que son perjudiciales.
• Tratamiento interno del agua de caldera.
• Tratamiento de los condensados que son conducidos de
retorno a las calderas.
• Control de las purgas para eliminar precipitados e iones en
la caldera.
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41

42. Tratamiento físico-químico del
agua de aportación
 Los diferentes tipos de tratamiento generalmente
utilizados, en función de los resultados que se
pretenden obtener sobre el agua de aportación son
los siguientes:
• Clarificación.
• Desendurecimiento.
• Descarbonatación.
• Desmineralización.
• Desgasificación.
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42

43. Distribución del vapor
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43
La distribución a alta presión tiene las siguientes ventajas:
✓ Tubería de vapor mas pequeña con menor pérdida de calor y coste de material
✓ En los procesos con presión mas baja, la reducción mejora la calidad del vapor
✓ La caldera tiene mayor rendimiento trabajando con presión alta.
Distribuidor vapor
Sistema de purga
Estación reductora presión
Vapor de caldera
Separador
Vapor alta presión
Eliminador
Aire

44. Dimensionado de tuberías
+ Coste
+ Pérdidas calor
+ Condensado
+ Velocidad
+ Caída de presión
+ Erosión.
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44
Sobredimensionada
Subdimensionada

45. ¿Cómo elegimos el tamaño?
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45
 Considerando: Velocidad y Caída de presión
 La velocidad del vapor no debe sobrepasar:
En líneas principales 25 a 35 m/seg
En derivaciones 20 a 25 m/seg.
 La caída de presión no debe superar un
determinado valor, para asegurar que el vapor llega
a los puntos de consumo con la presión necesaria
L
Caudal vapor
P1 P2

46. Selección del tipo de caldera
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46
Los parámetros principales que se han de tener en cuenta a la
hora de seleccionar
el tipo de caldera son los siguientes:
• Potencia útil (para las calderas de agua caliente, agua
sobrecalentada y fluido térmico) según el requerimiento
térmico de la instalación a la cual van a alimentar.
• Producción de vapor (para las calderas de vapor) según el
consumo de vapor necesario en el proceso.
• Presión de trabajo en continuo (para todos los tipos) de
acuerdo con la presión necesaria en el consumidor más
alejado del centro de producción.
• Temperatura de trabajo en continuo, según el requerimiento
constante de la instalación.

47. Drenaje de tuberías
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47
Vapor Separador
Válvula V.retención Purgador Detector fugas Filtro Válvula

48. Golpe de ariete
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48
Pandeo en la tubería
Bolsa de condensado
Vibraciones y ruidos
causados por
golpe de ariete
Condensado

49. Inclinación y drenaje de
tuberías
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49
 Las tuberías de vapor deben drenarse en :
 Puntos bajos
 Tramos rectos (cada 50 metros máximo)
 Finales de línea.
Vapor
Elevación
Puntos de drenaje
30 - 50m
Inclinación 1/250
Flujo vapor

50. Puntos de drenaje
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50
Correcto
Condensado
Pozo de goteo
Conjunto purgador
Sección
Sección
Conjunto purgador
Vapor
Vapor
Incorrecto.

51. Eliminación de aire
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51
Final línea de vapor
Purgador
termodinámico
Aire
Eliminador
termostático de aire
Condensado
Vapor

52. Reducción en líneas de
vapor
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52
Vapor
Vapor
Condensado
Correcto
Incorrecto

53. Filtros en alimentación de
vapor
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53
 Los filtros en las líneas de vapor, pueden ser una fuente
de problemas de golpes de ariete. Para evitarlos deben
montarse con la cesta en posición horizontal(inclinada).
Filtro
Válvula de control
Vapor

54. Conexión de las
derivaciones
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54
 La conexión de una
derivación por la parte
alta de la tubería
principal asegura un
vapor más seco en el
proceso.
✓ Correcto
 Incorrecto
Condensado
Condensado
Vapor Vapor

55. Drenaje de una derivación
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55
Válvula de
Interrupción
Conjunto de drenaje
Tubería principal
Vapo
r
• El condensado
se acumula
delante de la
válvula cerrada
y se introducirá
con el vapor
cuando abra
• Es conveniente
el drenaje en el
punto bajo de
la derivación.

56. Compensación de
dilataciones
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56
Lira
Se suele utilizar cuando se dispone de espacio
Debe montarse horizontal, en el mismo plano que la
tubería, para evitar puntos de acumulación de
condensado.

57. Compensación de
dilataciones
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57
Fuelle
 Se intercalan en la tubería ocupando poco espacio
 Deben estar perfectamente alineados con la tubería
y esta de estar bien anclada y guiada para que las
fuerzas laterales no las soporte el fuelle.

58. Pérdidas energéticas en
tuberías de vapor
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58
Se ha considerado un coste del vapor de 12 euros (2000 ptas)/Tonelada
Ejemplo:
En 100 metros de tubería de 4” con presión 12 bar, el aislamiento supone
un ahorro anual de 16.200 euros (2.695.000 ptas).
Presión 8 bar Presión 12 bar
Tamaño
tubería
Sin aislamiento
Euros/metro x mes
Con aislamiento
(eficacia 80%)
Euros/metro x mes
Sin aislamiento
Euros/metro x mes
Con aislamiento
(eficacia 80%)
Euros/metro x mes
3/4" 3,43 0,69 4,51 0,90
1" 4,15 0,83 5,53 1,11
1.1/4" 5,11 1,02 6,73 1,35
1.1/2" 5,71 1,14 7,57 1,51
2" 7,03 1,41 9,32 1,86
2.1/2" 8,29 1,66 11,00 2,20
3" 9,92 1,98 12,92 2,58
4" 12,50 2,50 16,89 3,38

59. Reducción de presión
Se instalan válvulas reductoras por:
 Necesidad
 Presión de diseño del equipo inferior a la presión
disponible
 Eficacia
 Ahorro de energía si el proceso admite menor presión
 Mejora la calidad del vapor
 Aumenta la vida de los equipos.
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60. Instalación válvulas
reductoras
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Separador Válvula Filtro Manómetro Válvula Válvula Manómetro Válvula
interrupción reductora seguridad interrupción
Válvula Filtro Cámara Purgador Válvula
interrupción spiratec retención

61. Regulación de temperatura
 Muchos procesos industriales necesitan controlar
la temperatura
 La calidad de los productos depende, en muchos casos, de un control
riguroso de su temperatura
 Desde el punto de vista del ahorro de energía, la temperatura ideal es la
mínima admisible para el proceso
 Si el contenido de un tanque abierto está a 90 ºC
y el proceso permitiera una temperatura de 70 ºC, se podría conseguir un
ahorro energético del 30%.
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62. Selección de un sistema de
intercambio de calor
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Agua fría
Agua caliente
Vapor
Condensado
Purgador:
• Caudal condensado
• Presión entrada
• Presión salida.
Intercambiador:
• P. Vapor en intercambiador
• Caudal fluido a calentar
• Temperatura entrada
• Temperatura salida
Válvula:
• Caudal vapor
• Presión entrada
• Presión salida

63. Medición del caudal de
vapor
La principal razón para utilizar medidores de caudal es que:
“No se puede gestionar lo que no se puede medir”
Los medidores de caudal de vapor dan una información
vital sobre su uso y costes asociados que permite mejorar
la eficiencia en cuatro áreas:
 Eficiencia de la planta
 Distribución de cargas, puntas de consumo, etc
 Uso eficiente de la energía
 Resultados de medidas de ahorro energético, detección de fugas,
etc
 Control de procesos
 Confirmar si se ha suministrado suficiente vapor a la presión y
temperatura correcta, conocer puntas de consumo, etc
 Cálculo y atribución de costes
 Coste como materia prima, rendimiento por secciones, venta de
vapor.
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64. Tipos de medidores de
caudal
Placa Orificio
Vortex
Area variable
Medida de ángulo
Medida de fuerza
Medida de presión diferencial.
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65. Diferencias de características en los
medidores
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Precisión Rango Ejemplo
(caudal máx. /
mín.)
 Placa orificio +/- 3 % 4 : 1 1000 / 250 kg/h
 Vortex +/- 1 % 10 : 1 1000 / 100 kg/h
 Area variable +/- 2 % 25 : 1 1000 / 40 kg/h
(ángulo)
 Area variable +/- 2 % 50 : 1 1000 / 20 kg/h.
(fuerza)
 Area variable +/- 1 % 100 : 1 1000 / 10 kg/h
(p. diferencial)

66. Drenaje de condensado
 Cuando el vapor cede su calor latente o entalpía de
evaporación se convierte en condensado
 En los sistemas de vapor son necesarios elementos
que diferencien el estado gas (vapor)
y el líquido (condensado)
 A estos elementos se les llama purgadores de vapor
 El purgador es una válvula automática que cierra en
presencia de vapor y abre cuando le llega
condensado o aire.
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67. Tipos de purgadores
 Termostáticos
Actúan por temperatura. El condensado
debe enfriarse por debajo de la
temperatura del vapor
 Termostáticos de presión equilibrada
 Termostáticos bimetálicos
 Mecánicos
Actúan por diferencia de densidad entre
el vapor y el condensado
 Mecánicos de boya cerrada
 Mecánicos de cubeta invertida
 Termodinámicos
Actúan por diferencia de velocidad
entre vapor y condensado.
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69

68. Purgador termostático de presión
equilibrada
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70
En la puesta en
marcha la cápsula
termostática está fría y
mantiene la válvula
abierta.
El condensado frío y
el aire son
descargados
inmediatamente.
•La cápsula se calienta
cuando la temperatura
del condensado se
acerca a la del vapor
•El líquido que la llena
hierve y la presión de
vapor resultante empuja
la válvula hacía el
asiento cerrando el paso
•Cuando el condensado
se enfría, el vapor de la
cápsula condensa y la
presión interna de la
misma cae
•La válvula abre,
descarga el condensado
y el ciclo se repite.
Cápsula termostática

69. Purgador termostático
bimetálico
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71
En la puesta en
marcha, el elemento
bimetálico está
relajado y la válvula
abierta.
El condensado frío y
el aire son
descargados
inmediatamente.
• Al fluir el condensado
caliente a través del
purgador, las láminas
se dilatan y empujan la
válvula contra el
asiento
• Cuando la temperatura
del condensado se
acerca a la del vapor la
válvula cierra.
• Cuando no hay flujo el
condensado se enfría,
el elemento se relaja, la
presión abre la válvula
y el ciclo se repite.
Elemento bimetálico

70. Purgador mecánico de
boya cerrada
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72
• En la puesta en
marcha, un
eliminador
termostático permite
salir el aire a través
de un by-pass de la
válvula principal.
• El condensado entra y hace
flotar la boya que unida a
una palanca abre la válvula,
permitiendo la salida
• El condensado caliente
cierra el eliminador de aire
• Cuando llega
vapor el flotador
baja y cierra el
orificio de salida
• El nivel de agua
queda por encima
de este orificio.
Eliminador termostático

71. Purgador mecánico de
cubeta invertida
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73
Orificio
venteo
•El condensado llega
al purgador y forma
un sello de agua
•El peso de la cubeta
mantiene la válvula
abierta y permite la
salida de condensado
• Cuando el vapor
entra eleva la
cubeta
• El mecanismo
de palanca se
desplaza y
cierra la válvula
• El vapor sale
de la cubeta
por un orificio.
• El peso de la
cubeta abre la
válvula y el
ciclo se repite
• El orificio de venteo
es pequeño y
elimina el aire
lentamente, puede
ser necesario un
eliminador de aire
separado.

72. Purgador termodinámico
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74
En la puesta en
marcha, la
presión entrante
levanta el disco
El condensado
frío y el aire salen
inmediatamente
• El condensado caliente
produce revaporizado
• La alta velocidad baja la
presión en el disco y lo acerca
al asiento
• Al mismo tiempo se produce
una presión, producida por el
revaporizado en la cámara
sobre el disco, que le obliga a
cerrar venciendo la presión
del condensado
• El disco cierra la entrada y
mantiene la cámara
superior presurizada
• La presión en la cámara
disminuye por
condensación del
revaporizado
• El disco se levanta cuando
vence la presión de
entrada y el ciclo se repite.
Disco

73. Selección de purgadores
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75
 Por aplicación
 Debe seleccionarse el purgador más adecuado para cada
aplicación.
 Esto puede ser muy amplio, pero como guía puede utilizarse
lo siguiente:
 Termostáticos (Purga de aire, Acompañamiento no crítico
de vapor, Equipos que pueden ser
inundados para poder aprovechar
calor sensible)
 Mecánicos (Procesos con control de temperatura)
 Termodinámicos (Drenaje de líneas de distribución de vapor,
Acompañamiento crítico de vapor)
 Por condiciones de trabajo
 Hay que tener en cuenta la Presión,Temperatura, Caudal de
condensado y Presión diferencial.

74. Selección según caudal y presión diferencial
 La capacidad de un
purgador depende de
la presión diferencial
 Un purgador
descargando a la
atmósfera, para el
cálculo de su
capacidad se tomará
como presión
diferencial la de
entrada
 Sin embargo si
descarga a una línea
presurizada, se tomará
la diferencia de
presiones entre la
entrada y la salida.
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76
Presión diferencial (bar
Condensado
(kg/h)

75. Montaje purgador de boya
cerrada
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77
Sentido de
circulación
del fluido
según flecha
en el cuerpo Posición con
flecha de placa
características
vertical y con la
punta hacia abajo

76. Fugas de vapor en purgadores
Las fugas de vapor
en purgadores
causan
pérdidas de
energía
y problemas de
funcionamiento en
otros equipos
por aumento en la
contrapresión.
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78

77. Fugas de vapor en
purgadores (ejemplo)
 Considerando un purgador de 1/2” con un orificio de 4 mm,
trabajando con presión de 10 bar r y contrapresión de 2 bar r
W = D2 x P x 0,41 W = Fuga de vapor en Kg/h
D = Diámetro orificio en mm
P = Presión diferencial en bar
W = 16 x 8 x 0.41 = 52,48 kg/h
 Los purgadores que tienen fugas de vapor también descargan
condensado y no todos quedan abiertos totalmente, por lo cual
consideramos que pierden la cuarta parte del valor calculado:
52,48 : 4 = 13 kg/h
Pérdidas económicas anuales:
13 kg/h x 24 h/día x 350 días/año = 109.200 kg/h = 109 Ton/año
Con un coste de 12 euros/Ton. Vapor
109 Ton/año x 12 euros/Ton = 1.300 euros/año (216.000 ptas/año).
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78. Detección de fugas en
purgadores
 Por ultrasonidos
 Se requiere experiencia
 Puede utilizarse para detectar fugas en otros elementos
y otros fluidos
 Sistema Spiratec
 No se requiere experiencia
 Sólo utilizable en purgadores
 Necesita montar una cámara delante del purgador o
instalar purgadores que ya la incorporan
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80

79. Detección de fugas por
ultrasonidos
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81
Purgador
Sonda
Indicador de
ultrasonidos

80. Detección de fugas con
Spiratec (opciones)
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Purgador con cámara sensora independiente
Purgador con sensor incorporado
Control
automático R1C
Control
automático R16C
Indicador
manual

81. Recuperación del
condensado
 Es necesario recuperar el condensado por:
Por ahorro de energía
Alimentar una caldera de 10 bar, con agua a 80 ºC en lugar de 20 ºC supone
un ahorro de combustible del 9%
Por ahorro en tratamiento del agua de
alimentación a caldera
El condensado es agua pura si no se contamina en su recorrido. El porcentaje
de ahorro será el mismo que el de recuperación de condensado
Por ahorro del coste agua.
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82. Dimensionado de tuberías de
condensado
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15 mm 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm 65 mm 80 mm 100 mm
Pérd. carga
mbar por m Caudal condensado kg/h
0,5 123 286 538 1172 1787 3447 6949 10859 22154
0,8 * 160 370 695 1510 2300 4427 8972 13925 28350
1 180 418 785 1701 2590 4990 10115 15649 31879
2 265 611 1143 2472 3760 7221 14560 22589 45931
Caudal de agua en tuberías de acero:
• Las tuberías de condensado deben tener una sección que
permita llevar el condensado y el revaporizado que se forme. Si
van llenas de condensado se presurizan
• Una forma práctica de dimensionado consiste en considerar el
doble de caudal de condensado.

83. Contrapresión en los
purgadores
 La presión en la línea de condensados (Contrapresión
en los purgadores) es igual a:
Presión hidrostática (altura manométrica)
+
Resistencia por rozamiento al paso del fluido
 La capacidad de descarga de los purgadores
depende de la Presión Diferencial que es:
Presión entrada - Contrapresión
 Cuando no hay suficiente presión diferencial, no se
puede recuperar el condensado o ha de hacerse a
través de una bomba.
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84. Bombas de condensado
accionadas por vapor
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Flotador
Resorte
Entrada vapor
o aire
Escape
Válvula retención
entrada
condensado
Válvula retención
salida
condensado

85. Instalación bombas accionadas
por vapor
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Condensad
o de
purgadores
Condensado
a retorno
Atmósfera
Entrada
condensado
por gravedad
Vapor
Escape
.

86. Drenaje de
intercambiadores de calor
 Un elevado número de procesos utiliza la
transferencia de calor del vapor a otro fluido,
utilizando intercambiadores de calor
 Cuando el vapor cede calor se forma condensado
que se drena a través de un purgador
 Suelen aparecer con frecuencia problemas de:
 Temperaturas inestables
 Corrosión excesiva
 Ruido y daños en los equipos por golpes de ariete
 La principal causa de estos problemas es el drenaje
deficiente del condensado.
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87. Funcionamiento Intercambiador
de calor (1)
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Temperatura salida baja
Válvula control
abre y aumenta P1
Si P1 > P2 y la
presión diferencial es
la suficiente para que
el purgador drene el
condensado, el
intercambiador
funcionará
correctamente
Intercambiador de calor
P2
P1
Purgador
Vapor
Fluido a
calentar

88. Funcionamiento Intercambiador
de calor (2)
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Temperatura salida aumenta
Válvula control va
cerrando y disminuye P1
Si P1 – P2 es
insuficiente para que el
purgador drene el
condensado se produce
“interrupción de flujo”
El intercambiador se
inundará y será la causa
de los problemas
indicados
Intercambiador de calor
P2
P1
Purgador
Vapor
Fluido a
calentar

89. Solución al problema de
inundación
Los problemas de inundación en sistemas de intercambio de calor se
resuelven con la instalación de un sistema bomba/purgador, accionado
por vapor
Cuando hay presión diferencial suficiente actúa como purgador y
cuando no la hay el mecanismo bomba permite la entrada de vapor,
que impulsa el condensado a la tubería de retorno.
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Válvula de
control
Bomba/purgador
Intercambiador
Vapor
Vapor
Aire

90. Resumen
 Principios básicos del vapor (tablas, calidad, transferencia)
 Barreras en la transferencia de calor (suciedad, agua, aire)
 Instalaciones (cantidad vapor, presión, limpio, seco y sin aire)
 Circuito típico de vapor (caldera, distribución vapor, procesos y
retorno condensados)
 Equipamiento caldera (funcionamiento, seguridad, eficiencia)
 Control de nivel (todo / nada, modulante)
 Alarmas de nivel (estándar y alta seguridad)
 Tanque de alimentación (asegurar mezcla correcta)
 Producción de vapor (limpio y seco, necesidad de purgar)
 Sistema automático de control de sales y purga de fondo
 Agua con el vapor (baja presión, valores altos de demanda,
nivel y sales).
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91. Resumen (cont.)
 Dimensionado tuberías vapor (velocidad y caída de presión)
 Drenaje de tuberías de vapor (evitar golpes de ariete)
 Reducción en líneas de vapor (mejor excéntricas)
 Montaje de filtros en vapor (tamiz horizontal)
 Conexión de las derivaciones (por la parte alta)
 Drenaje de las derivaciones antes de válvulas de control
 Compensación de dilataciones (liras y fuelles)
 Calorifugado de tuberías (ahorro y seguridad)
 Reducción de presión (calidad y posible ahorro)
 Equipo reductor de presión (instalación y dimensionado)
 Regulación de temperatura (calidad productos y ahorro).
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92. Resumen
 Intercambiadores de calor (selección sistema intercambio)
 Medición del caudal de vapor (eficiencia, control, costes)
 Características medidores de caudal (precisión, rango)
 Purgadores (termostáticos, mecánicos, termodinámicos)
 Selección de purgadores (aplicación, presión, temperatura,
caudal, presión diferencial)
 Detección de fugas (ultrasonidos, spiratec)
 Recuperación condensado (ahorro energía, tratamiento y agua)
 Dimensionado de tuberías de condensado
 Bombas de condensado accionadas por vapor
 Intercambiadores de calor (funcionamiento y solución al
problema de inundación).
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93. El grupo Spirax Sarco
 Fundado en 1910
 Tiene su central en Cheltenham (Inglaterra)
 4.000 personas en 40 compañías de 32 países
 12 plantas de fabricación y 31 centros de
formación
 Filial española en S. Feliu de Llobregat
(Barcelona), con oficinas en Madrid, Bilbao,
Valencia y representantes en 17 zonas
geográficas de todo el territorio español
 Proporciona conocimientos, servicios y
productos en todo el mundo para el control y
uso eficiente del vapor y otros fluidos industriales.
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94. El grupo Spirax Sarco
 Cursos de formación teórica y práctica
 Centro de formación en S. Feliu (Barcelona), con área de
entrenamiento (instalación de vapor) para realizar prácticas
 Asesoramiento técnico
 Estudios completos de instalaciones de vapor
 Revisiones periódicas de purgadores
 Servicio post-venta
 Amplia gama de productos fabricados bajo normas ISO-9001 /
ISO-9002.
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Conocimientos, Servicios y Productos
• Spirax Sarco ofrece:

95. El vapor en la Industria
FIN
Gracias por su atención