Que esté frío el purgador de calor o que exista un evidente clapeteo de la válvula de control son dos de los síntomas de la interrupción del flujo en sistemas de vapor. Pero además de estos dos aspectos, también también pueden observarse, efectos como la fluctuación de la temperatura de salida o golpes de ariete.
Cuando nos referimos a que uno de los síntomas de la interrupción del flujo en sistemas de vapor es observar un evidente enfriamiento del purgador de vapor, queremos decir que el purgador está notablemente más frío que la temperatura de la tubería de vapor de entrada al intercambiador de calor, mientras que, el clapeteo de la válvula de control ocurre por estar propensa a oscilacilaciones (hunting) entre las posiciones abierta y cerrada.
Para entrar en detalles acerca de todos los síntomas de la interrupción del flujo en sistemas de vapor, veamos de cerca uno por uno:
- La temperatura del fluido secundario que sale del intercambiador de calor es menos precisa de lo previsto o necesario.
- Se produce una estratificación de la temperatura en el lado de salida del intercambiador de calor, que será más evidente en baterías calefactoras y aerotermos.
Por ejemplo, podrá detectarse casi con seguridad en la batería calefactora que se ilustra en la figura anterior, el diseño permite acceder a la superficie del intercambiador de calor, a menudo mediante un panel o puerta de acceso en el lado de los conductos.
Si se produce interrupción del flujo, la parte superior de la batería más cerca de la entrada de vapor estará muy caliente, mientras que la parte inferior estará menos caliente o incluso fría y el purgador estará templado o frío. La temperatura del aire que sale por la parte superior de la batería será visiblemente superior que la del aire que sale por la parte inferior.
- El intercambiador de calor emite ruidos y golpeteos de manera continua o intermitente. En ocasiones, estos ruidos están asociados con golpes de ariete más grave que pueden causar daños físicos en el intercambiador de calor y en cualquier equipo conectado con él. El vapor caliente que se condensa anegando el intercambiador provoca el golpe de ariete y los consiguientes ruidos, especialmente cuando el nivel de anegamiento varía con los cambios en la carga.
- En las aplicaciones de proceso, el resultado de uno o varios de los síntomas anteriores puede ser un producto de calidad deficiente o poco fiable.
- Aumento de la corrosión. El condensado anegado se enfría a temperaturas muy inferiores a la temperatura del vapor en la entrada del espacio vapor. El dióxido de carbono y el oxígeno se disuelven mucho más fácilmente en el agua fría.
- El dióxido de carbono es un subproducto común de un tratamiento incorrecto del agua de la caldera y es arrastrado hasta el intercambiador de calor con el vapor. Cuando se disuelve en el agua, forma ácido carbónico que causa la corrosión.
El oxígeno está presente en el agua bruta y, si no se elimina por completo mediante el proceso de tratamiento del agua, también será arrastrado con el vapor. Su presencia en el agua, en especial en el agua fría donde se disuelve fácilmente, agrava también la corrosión.
La tasa de corrosión aumenta notablemente cuando están presentes ambos gases. El grado de corrosión dependerá del material del intercambiador de calor. El cobre, el acero al carbono y el acero inoxidable presentan efectos diferentes.
- Otro de los sSíntomas de la interrupción del flujo en sistemas de vapor es el estrés mecánico. El vapor caliente en la parte superior del espacio vapor provocará que el intercambiador de calor se expanda ahí, mientras que el agua fría en la parte inferior del espacio vapor tiene el efecto contrario. Esta expansión/contracción desigual puede provocar estrés mecánico en la estructura del intercambiador de calor, en particular en las uniones expandidas o soldadas de intercambiadores de calor de «placas», de «tubos» y baterías calefactoras.
El resultado más común es la fuga de calor en el entorno en los primeros, o en el flujo de aire secundario en estas últimas. La tensión tiende a empeorar si el nivel de anegación varía continuamente, en especial si varía con rapidez. El nivel de anegación variará con los cambios de carga y, como resultado, la válvula de control y el purgador de vapor tendrán dificultades para mantener un control estable.
Cabe señalar que los intercambiadores de calor de placas diseñados correctamente con juntas apropiadas para vapor será muy resistente a estas tensiones. El efecto último de la interrupción del flujo es un aumento del mantenimiento y una reducción de la vida útil del intercambiador de calor y los equipos asociados, lo que aumenta los costes de funcionamiento generales.
Asimismo, existen instalaciones para evitar la interrupción del flujo en sistemas de vapor así como otras alternativas para evitar la interrupción del flujo del vapor industrial que puedes poner en marcha de manera práctica.
¿Los síntomas de la interrupción del flujo en sistemas de vapor ocurre en todos los intercambiadores de calor?
No. Las condiciones deben ser tales que exista siempre suficiente presión positiva aguas arriba del purgador de vapor para eliminar el condensado a fin de que no pueda producirse la interrupción del flujo.
Por regla general, cuanto mayor sea la temperatura del secundaria por encima de 100 °C, y cuanto más estable sea la carga de funcionamiento (en especial si está cerca de la potencia máxima del intercambiador de calor), menos probable será que se produzca la interrupción del flujo en intercambiadores para vapor.
No obstante, cada aplicación es única y deberá estudiarse de forma específica. La única forma de determinar la dinámica de la instalación es trazar las temperaturas de la aplicación en un diagrama o realizar un cálculo matemático. Esto se explica como “eliminación de condensado de los intercambiadores de calor”.
Algunas aplicaciones pueden parecer funcionar con un cierto grado de anegamiento y presentar pocos efectos de golpe de ariete. Suelen ser aplicaciones con carga constante o cuando la carga cambia solo ligeramente y muy despacio, y/o aplicaciones que utilizan intercambiadores de calor muy robustos.
Uno de estos ejemplos serían grandes serpentines de calentamiento resistentes a la corrosión en el interior de tanques de almacenamiento colocados correctamente para tener una inclinación hacia los puntos de purga.
Incluso en aplicaciones de este tipo, si la instalación se diseña o corrige para eliminar la interrupción del flujo, prácticamente se garantiza un mejor funcionamiento, mayor fiabilidad y menores costes de ciclo de vida.
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¿Cómo se produce la interrupción del flujo en instalaciones de vapor?
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