INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAS DERIVADAS DEL ETILENO S.A. DE C.V. PROYECTO Estudio sobre estado y funcionamiento de un sistema de trampeo (Trampas de Vapor). ALUMNO César Augusto Escandón González. Coatzacoalcos Veracruz México Índice INTRODUCCION 3 PROYECTO TÉCNICO 4 Objetivo General: 4 Objetivos Específicos: 4 CAPITULO 1 5 ESTUDIO DE LA ORGANIZACIÓN. 5 UBICACIÓN FÍSICA DENTRO DE LA CIUDAD (CROQUIS): 6 JUSTIFICACION DEL PROYECTO 13 CAPITULO 2 14 FUNDAMENTOS TEÓRICOS. 14 Eliminación del Condensado 14 TRAMPAS MECANICAS 15 Trampa de Vapor de Balde Invertido 15 Trampa de Vapor de tipo Termodinámico 17 Trampa de Vapor Mecánica tipo Boya 20 Trampa de vapor mecánica de tipo flotador libre 23 CAPITULO 3 25 SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE TRAMPAS DE VAPOR. 25 CAPITULO 4 28 DIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN DE LAS TRAMPAS DE VAPOR 28 CAPITULO 5 32 ANÁLISIS DE RESULTADOS 32 Evaluación de imagen termográfica de una trampa de vapor con funcionamiento correcto. 34 Evaluación de imagen termográfica de una trampa de vapor que ha fallado. 35 Conclusiones y Recomendaciones 42 CAPITULO 6 43 FICHAS DE INSPECCION DE SISTEMA DE TRAMPEO 43 ANEXO 1 45 NORMAS GENERALES DE INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR. 45 ANEXO 2 51 CAMARA TERMOGRAFICA FLUKE Ti400 51 ANEXO 3 59 ARREGLOS DE TUBERÍA Y TRAMPEO PARA DRENADO DE CONDENSADO 59 BIBLIOGRAFIA 67 INTRODUCCION El proyecto descrito a continuación fue realizado con fines de presentación para IDESA (Industrias Derivadas del Etileno). El formato de residencias profesionales establece que debe realizarse un proyecto técnico la cual es el último requisito en el plan de estudios de Ingeniería Química, en el grado de Licenciatura. El proyecto técnico consiste en un estudio sobre las trampas de vapor que existen dentro de la Unidad Industrial, buscando cuantificar problemas de desperdicio y proponer soluciones a los problemas técnicos del sistema existente de vapor. PROYECTO TÉCNICO Objetivo General: Determinar las fugas existentes, estado y funcionamiento dentro de las trampas de vapor, con el fin de calcular la perdida de energía y la determinación de la cantidad de condensado al calentar los diferentes compuestos que llegan a UIC. Objetivos Específicos: Evaluar el estado actual de las trampas de vapor. Estimar la magnitud económica del desperdicio en las líneas de vapor. Proponer las mejoras necesarias para corregir el problema de desperdicio. Diseño de una ficha de inspección y su periodicidad, para el mantenimiento preventivo de las trampas de vapor. CAPITULO 1 ESTUDIO DE LA ORGANIZACIÓN. INDUSTRIAS DERIVADOS DEL ETILENO S.A. (IDESA): Uno de los mayores grupos empresariales de México, ofrece desde hace más de 50 años productos y servicios que forman parte de nuestra vida diaria. Está integrado por cuatro áreas de negocio —Petroquímica, Distribución, Logística y Negocios de Aplicación— con amplia presencia en la República Mexicana y alcance internacional. GIRO DE LA EMPRESA: Es una empresa de clase mundial que ofrece productos petroquímicos selectos y de alta calidad, la cual mantiene un estricto control de su producción para satisfacer las necesidades de sus clientes, es por eso que esta empresa es muy competitiva en el giro “Petroquímica”, porque se dedica a la producción de etilenglicoles; son derivados del óxido de etileno, estas son usadas en diversas aplicaciones a nivel industrial, principalmente como materia prima en la manufactura de fibras poliésteres, resina de polietilentereftalato (PET), líquidos automotrices y otros productos químicos. También se dedica a la producción de las etanolaminas, que también son derivados del óxido de etileno y amoníaco. Pueden ser usadas en diferentes aplicaciones como surfactantes, agroquímicos, aditivos para concreto, en la purificación de gas natural, así como inhibidores de corrosión y control de PH, entre otras. DIRECCIÓN DE LA EMPRESA: Industrias Derivadas del Etileno S.A. de C.V. es una de las unidades industriales situadas en la Ciudad de Coatzacoalcos del Estado de Veracruz, se encuentra en el km. 4.2. Blvd. a Rabón Grande S/N parque industrial Petroquímica Morelos, C.P. 96400, como se muestra en la figura 1 y 2. UBICACIÓN FÍSICA DENTRO DE LA CIUDAD (CROQUIS): Figura 1. Imagen de IDESA dentro de la Ciudad de Coatzacoalcos. UBICACIÓN DE LA EMPRESA EN EL ESTADO DE VERACRUZ. Figura 2. Ubicación de IDESA en el Estado de Veracruz. ANTECEDENTES DE LA EMPRESA GRUPO IDESA surgió de la visión de un grupo de inversionistas cuyo objetivo fue el establecer una empresa acorde con las necesidades del país y así fortalecer la industria petroquímica. Durante más de medio siglo ha sido uno de los pioneros en este sector clave para el desarrollo del país. Con los años, ha sabido diversificarse para extender su alcance y robustecer su presencia en el mercado. En 1956 nace Grupo IDESA S.A. de C.V. con la fundación de Síntesis Orgánicas, S.A. de C.V. (SOSA), estableciéndose una planta de transformación en Tlalnepantla (inmediaciones de la Ciudad de México) para la producción de Anhídrido Ftálico. En 1963, de acuerdo al propósito manifiesto de abastecer nuevos productos petroquímicos básicos, se constituye Industrias Derivadas del Etileno, S.A. de C.V. (IDESA). En 1966 se funda la tercera empresa: Derivados Maléicos, S.A. de C.V. (DMSA) para producir Anhídrido Maléico. Con el fin de sustituir importaciones y abastecer el mercado doméstico, Síntesis Orgánicas muda sus operaciones productivas a nuevas instalaciones cercanas a la ciudad de Puebla, formando el primer complejo industrial de Grupo IDESA. En 1969 IDESA arranca Industrias Derivadas del Etileno en Puebla, para producir etanolaminas, glicoles etilénicos y glicoles propilénicos. En el año de 1972, se pone en Marcha Derivados Maleicos en la Unidad Industrial de Puebla para la producción de anhídrido Maleico En 1974 se anuncia la creación de una nueva compañía, Glicoles Mexicanos, S.A. de C.V. (GLIMEX), en sociedad con el gobierno mexicano a través de Nafinsa y Somex. En 1975 inicia la construcción de las plantas de Glimex y POLIDESA. En 1979 comienza actividades el complejo petroquímico ubicado en Apizaco, Tlaxcala, conocido como Unidad Industrial Tlaxcala. GLIMEX arranca su producción de glicoles etilénicos en las instalaciones del estado de Tlaxcala, marcando el inicio de una nueva etapa en la compañía con la adaptación y desarrollo de tecnología por los propios expertos del Grupo, siendo aplicadas en la producción y en la construcción de nuevas plantas. Se pone en marcha, también en la Unidad Industrial Tlaxcala, Poliestireno y Derivados S.A. de C.V. (POLIDESA), empresa creada como resultado de una coinversión con el gobierno federal para la producción de poliestireno. En el año de 1980, como consecuencia de la investigación y desarrollo tecnológico propios, IDESA amplía la capacidad instalada de la planta de Etanolaminas en la Unidad Industrial Puebla. En 1981 se formaliza como necesidad estratégica y administrativa la creación de Grupo IDESA, S.A. de C.V., compañía tenedora de acciones (Holding), cuyo propósito consiste en coordinar, consolidar e integrar funciones financieras, fiscales y de planeación estratégica de las empresas, así como promover nuevas inversiones. En 1983 se crea Desarrollo Corporativo IDESA, S.A. de C.V. (DECORPI) con oficinas generales ubicadas en el Distrito federal, para fortalecer e integrar los recursos humanos del Grupo. En 1986,con una visión exportadora Síntesis Orgánicas S.A. de C.V- (SOSA) inaugura una nueva planta para la producción de anhídrido ftálico en la Unidad Industrial d Tlaxcala En 1987, Grupo IDESA adquiere del gobierno la totalidad de la participación accionaria de POLIDESA y Glimex. En 1988 POLIDESA duplica su capacidad gracias al desarrollo de tecnología propia. En el año de 1995, POLIDESA inicia en Tlaxcala la producción de poliestireno expansible (EPS). En 1997 inician operaciones de IDESA en la unidad industrial Coatzacoalcos, con la producción de etilenglicoles y etanolaminas. En 1999, se lleva a cabo la fusión de GLIMEX e IDESA. En el 2005 se crea NOVIDESA, S.A. de C.V., como resultado de una coinversión entre GRUPO IDESA y NOVA ChemicalsCorporation, con el objetivo de incursionar en el mercado mexicano del Poliestireno Expansible (EPS), mejorar la tecnología existente, dar un alto valor agregado en aplicaciones para la construcción empaque, así como para fortalecer el mercado de resinas de poliestireno en México. En el año 2006 se crea el Centro de Desarrollo Tecnológico IDESA, S.A. de C.V. (CDTI) con objetivo de centralizar el conocimiento de todas las Unidades Industriales del Grupo, así como coordinar y llevar a cabo la investigación y desarrollo de nuevos productos y procesos para fortalecer el desarrollo de tecnología. En año 2007 inicia la incursión en la distribución de productos químicos, por lo cual adquiere Negociación Alvi, empresa de gran prestigio en ese sector. En el año 2010 Egon Meyer, distribuidora de productos químicos y fabricante de plastificantes, solventes, resinal, pinturas arquitectónicas, tintas y esmaltes, se integra al Grupo para fortalecer las actividades de distribución. Braskem e IDESA firman un contrato de largo plazo con Petróleos Mexicanos (PEMEX) para llevar a cabo el proyecto de Etileno XXI. En el año 2011, para continuar con el fortalecimiento de la división de distribución se crea ALVEG Distribución Química S.A. de C.V. resultado de la fusión de Negociación Alvi y Egon Meyer, ALVEG consolida y fortalece así su relación con clientes y proveedores, además de incrementar su catálogo de productos. Se adquiere Petramin S.A. de C.V., empresa dedicada ala producción de alquilaminas desde 1983, con el objetivo de fortalecer al Grupo mediante la cobertura del mercado de especialidades. Se reorganiza el Grupo en cuatro divisiones: Petroquímica, Distribución, Logística y Negocios de aplicación, más la participación en el proyecto Etileno XXI. Y en el año 2012 Excellence Sea and Landlogistics (ESLL) inaugura instalaciones marítimas en Veracruz habilitadas para el almacenaje y maniobra de fluidos. MISION Proporcionar soluciones innovadoras para el desarrollo de la industria en beneficio de la sociedad. VISION Somos un Grupo Mexicano sustentable y diversificado con presencia internacional. Proporcionamos productos y servicios con altos estándares de calidad e innovación en beneficio de la sociedad, siendo la primera opción para nuestros clientes, colaboradores, socios y accionistas. POLITICAS DE LA EMPRESA Política De Sistema De Administración De Responsabilidad Integral (SARI) es compromiso de grupo IDESA, atender las necesidades de sus empleados y trabajadores para garantizar un ambiente laboral sano, seguro y eficiente, así como contribuir con la seguridad de la sociedad cercana a nuestras instalaciones y el cuidado del medio ambiente, suscribiendo acuerdos voluntarios al cumplimiento de la normatividad para alcanzar la convivencia en armonía entre todas las partes involucradas. Por lo mismo, nos interesa trascender directamente a través de nuestra empresa, de la seguridad en nuestros procesos y de los productos que fabricamos, con la participación de nuestros clientes y proveedores y con nuestras acciones mediante esquemas de prevención, contribuyendo a la sociedad y la conservación del medio ambiente. Política De Calidad En El Servicio Al Cliente La Orientación al cliente es uno de los valores de Grupo IDESA, siendo nuestra prioridad atender sus necesidades o requisitos y trabajar conjuntamente con ellos para desarrollar mejores productos, eficientar procesos y disminuir costos, implementando soluciones innovadoras con un enfoque hacia la mejora continua. Con lo anterior GRUPO IDESA asegura la constante calidad, disponibilidad y entrega oportuna de sus productos, ofreciendo un mayor valor agregado. Caracterización del área en que participo. El área en que participo dentro de la empresa, es el departamento de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC), que se encuentra ubicado en el área de oficinas generales. Esta es la oficina central es donde se lleva a cabo la planificación de todos los trabajos de mantenimiento a los diferentes equipos que están en la planta de proceso, es decir, están encargados cada uno de los especialistas de diferentes áreas del mantenimiento como la parte mecánica, eléctrica e instrumentación y también el encargo de la parte de producción, todos ellos supervisados por el jefe de departamento de MCC. Organigrama En la figura 3 se muestra el organigrama de jerarquización de cómo se encuentra constituida la empresa Industrias Derivadas del Etileno S.A. de C.V., Unidad Industrial Coatzacoalcos. Unidad industrial Coatzacoalcos. Gerente de Planta Secretaria Superintendente Administrativo Superintendente de Mantenimiento Superintendente de Producción Supervisor de Recursos Humanos Jefe Control de Calidad Jefe de Seguridad Supervisor de Sistemas Jefe Servicios Auxiliares Figura 3. Organigrama de la empresa. JUSTIFICACION DEL PROYECTO Este proyecto nace de la necesidad de cuantificar sus problemas de desperdicio de vapor y de proponer una solución técnica a esa ineficiencia. Dicho proyecto debe realizarse al margen de ciertos parámetros, los cuales se explican a continuación. Los equipos que están siendo objeto de estudio no pueden ser detenidos con el fin de realizar mediciones de ningún tipo. Cualquier dato que se requiera deberá tomarse con el equipo funcionando. O en dado caso esperar al paro de planta anual que se realiza en la empresa en los meses de Julio-Septiembre. En la medida de lo posible, la solución planteada deberá utilizar únicamente los recursos existentes en la empresa. La solución planteada debe ir orientada a que el sistema sea automatizado, es decir, tratar de evitar algún diseño que requiera presencia de personal adicional al que ya se encuentra en el plantel. Las calderas, los tanques, los intercambiadores de calor, el aislante, y las tuberías ya se encuentran seleccionados y operando, por lo que cualquier solución debe amoldarse a los sistemas existentes. Con base en las premisas anteriores, se desempeñó el proyecto técnico. CAPITULO 2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS. Eliminación del Condensado Para la eliminación del condensado se emplean las trampas de vapor. Básicamente, una trampa de vapor es un dispositivo que retiene el vapor pero separa el agua condensada así como el aire y otros gases. La trampa de vapor es una válvula que realiza las siguientes funciones: Drenar el condensado formado. Eliminar el aire y los gases incondensables. Eliminar cualquier suciedad presente en el vapor y/o los condensados. No permitir el escape de vapor. Las hay de tres tipos principalmente: Trampas Mecánicas Trampas Termostáticas Trampas Termodinámicas Las trampas mecánicas son aquéllas que funcionan detectando las diferencias de densidad que existen entre el vapor y el condensado. Entre ellas, se pueden señalar las trampas combinadas de flotador termostáticas y las trampas de cubeta invertida. Las trampas termostáticas son aquéllas que funcionan detectando la diferencia de temperatura entre el vapor y los condensados que se han enfriado. Son de tipo bimetálico. Las trampas termodinámicas son en realidad unas válvulas cíclicas. El tipo y tamaño de la trampa de vapor es vital para la eliminación eficiente y adecuada del condensado. Se recomienda consultar las guías de selección de trampas para la obtención de la correcta información antes de proceder a la adquisición de estos componentes. La mayoría de los problemas en los sistemas de vapor, se originan por fallas en el sistema de drenaje. Las fallas más comunes son: No usar trampas de vapor. Usar una trampa de tamaño inadecuado. Usar un tipo de trampa no adecuado. No utilizar un sistema de distribución de vapor adecuado. (Anexo N° 1). TRAMPAS MECANICAS Trampa de Vapor de Balde Invertido La trampa de vapor con balde invertido y sumergido es una trampa mecánica que opera basada en la diferencia de densidades entre el vapor y el agua. El vapor que entra al balde invertido y sumergido causa que éste flote y que cierre la válvula de descarga. El condensado que entra a la trampa, paulatinamente comienza a llenar de líquido el cuerpo de la trampa, lo que ocasiona que no exista vapor que mantenga el balde a flote, por lo que éste se hunde y así se abre la válvula de descarga para dejar salir al condensado. A diferencia de otras trampas mecánicas, la de balde invertido también ventea continuamente el aire y el bióxido de carbono, a la temperatura del vapor. En la figura 4 se ilustra el funcionamiento de la trampa de vapor de balde invertido. En (i) el balde invertido cuelga, por acción de la gravedad, y hace que la válvula baje, separándola de su asiento, por lo que queda abierta. El condensado fluye desde la parte inferior del balde llenando el cuerpo de la trampa, hasta que llega a salir por la salida de la trampa. En (ii) la llegada de vapor provoca que el balde comience a flotar, lo que causa que se eleve y coloque la válvula de nuevo en su asiento, lo que hace que se cierre el orificio de salida. En (ii) el aire que llega a la trampa cuando comienza a funcionar el sistema (arranque de la caldera), también ocasiona que el balde flote y cierre la válvula. El orifico de purga es esencial para permitir que el aire escape hacia la parte superior de la válvula para una eventual descarga, a través de la válvula. El orificio y la presión diferencial son pequeños, por lo que la trampa es relativamente lenta para evacuar aire. Al mismo tiempo, cierta cantidad de vapor debe ser usado (y por tanto desperdiciado) para que la trampa pueda funcionar una vez que el aire ha sido evacuado. Figura 4. Funcionamiento de una trampa de vapor de balde invertido Trampa de Vapor de tipo Termodinámico La trampa de vapor termodinámica es una trampa muy robusta, que tiene un modo de operación muy sencillo. Su rango de aplicación es muy amplio, y comúnmente su valor económico es inferior al de otras trampas para aplicaciones semejantes. Su funcionamiento se puede apreciar en la figura 4 En (i) al aumentar la temperatura en el equipo, la presión en el espacio de vapor aumenta y empieza a empujar el condensado más rápidamente a través de la trampa. El condensado también llega a una temperatura mayor y al bajar su presión, pasando a través de la trampa, parte se reevaporiza y al ocupar el vapor un mayor volumen que el condensado, ayuda a que la velocidad aumente. En (ii) va aumentando la temperatura del condensado lo que ocasiona que se forme más reevaporizado (vapor flash), aumentando de esta forma más y más la velocidad del flujo en la parte inferior del disco, esto ocasiona que la presión estática disminuya, por consiguiente el disco empieza a bajar hacia los anillos del asiento. Pero a medida que el disco baja, el flujo disminuye, lo que causa una reducción de la velocidad y la presión estática comienza a aumentar, ésto podría ocasionar que el disco se vuelva a elevar, pero es en este momento que la cámara de control comienza a actuar, donde el mismo vapor atrapado en esta cámara ejerce presión hacia abajo, venciendo la presión de entrada que está actuando en un área muy pequeña en el centro del disco (diferencia de área entre el anillo interno y el externo) y obliga a éste a bajar sobre su asiento. En (iii), al enfriarse el vapor que se encuentra en la cámara de control, la presión que actúa en la parte superior del disco disminuye hasta que ya no es lo suficientemente fuerte como para mantener el disco presionado hacia abajo, y en (iv) el disco se levanta y la trampa vuelve a descargar condensado nuevamente. La trampa se abre debido a las pérdidas térmicas del casquete superior y se cierra debido a la acción dinámica del vapor reevaporizado. Es por esta razón que su nombre es trampa termodinámica. Figura 5. Esquema de funcionamiento de una trampa de vapor termodinámica. La construcción de una trampa de vapor termodinámica es muy sencilla, debido a que cuenta con muy pocas partes. Principalmente, está compuesta por el cuerpo de la trampa, el disco, y la tapa rosca superior. Algunos modelos cuentan con un insotub, el cual es un cobertor para la tapa rosca. Dicho protector actúa como aislante, para que la temperatura del medio ambiente no interfiera con la temperatura de la cámara de control. Otros modelos también vienen equipados con filtro interno reemplazable. En la figura 6 se muestra un corte lateral de una trampa de vapor de tipo termodinámico. Puede apreciarse que cuenta con un filtro interno, y este modelo en particular no cuenta con insotub. Figura 6. Corte lateral de una trampa de vapor termodinámica. Trampa de Vapor Mecánica tipo Boya La trampa de vapor mecánica de tipo boya opera bajo el principio de diferencia de densidad que existe entre el condensado y el vapor. En este tipo de trampas, la válvula siempre se encuentra inundada, así que ni el vapor ni el aire pueden ser evacuados. Ésta era la razón por la cual en las primeras trampas de este tipo, se instalaron venteadores de aire manuales en la parte superior de la trampa. Las trampas modernas usan un sistema termostático para remover el aire de la trampa. Esto le permite a la trampa sacar el aire que se encuentra al principio del ciclo, mientras sigue manejando el condensado. Una vez evacuado el aire inicial, se mantiene cerrado hasta que aire, u otros gases no condensables se acumulen en la trampa, lo que causa que se abra de nuevo, debido a la diferencia de temperatura que hay entre estos gases y el vapor. La ventila de aire termostática ofrece un gran beneficio al incrementar significativamente la capacidad de purga de condensado al inicio del ciclo de vapor. Figura 7. Al arranque, la baja presión en el sistema forza al aire a salir por el venteador termostático. Después del venteo del aire, usualmente se tiene una gran cantidad de condensado que eleva al flotador y abre la válvula principal. El aire sigue siendo descargado por el venteador. Figura 8. Cuando el vapor llega a la trampa, el venteador termostático se cierra al responder a la temperatura más alta. El condensado sigue fluyendo a través de la válvula principal, la cual se abre deacuerdo a la posición del flotador. La abertura de la válvula es suficiente para descargar el condensado con la misma rapidez que llega. Figura 9. Cuando se ha acumulado aire en la trampa, la temperatura cae por debajo de la temperatura de vapor saturado. En ese momento el venteador térmico tiene una presión balanceada, se abre y el aire se descarga. Figuras 7,8 y 9 Funcionamiento de una trampa mecánica de boya. En las figuras 10 y 11 pueden observarse ejemplos de trampas de vapor tipo mecánico de boya. Figura 10. Trampa de vapor mecánica de tipo boya. Figura 11. Corte lateral de una trampa de vapor de tipo flotador de boya Trampa de vapor mecánica de tipo flotador libre Este tipo de trampa es similar a la de flotador con palanca (boya), sin embargo a diferencia de ella no existe nada que sujete el flotador y por tanto la única parte en movimiento es el flotador. El asiento del flotador (orificio) debe ser tratado térmicamente, lo que incrementa su dureza. Adicionalmente se elabora en acero inoxidable. En la figura 12 se muestra un esquema de funcionamiento de una trampa de vapor tipo mecánica de flotador libre. Como puede apreciarse, no dispone de una palanca que regule el movimiento de la boya, sino que ésta se mueve libremente con el condensado. Figura 12. Trampa de vapor mecánica de tipo flotador libre. Cuando el sistema de vapor empieza a funcionar, el aire es introducido en la trampa, la cual gracias al elemento termostático o venteo de aire permite expulsarlo libremente a la atmósfera. Luego llega el condensado frío ocasionando que el flotador se suspenda y logre desalojarlo igualmente. En la figura 13 se puede apreciar una fotografía de una trampa de vapor de flotador libre. Figura 13. Trampa de vapor de tipo balde invertido. CAPITULO 3 SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE TRAMPAS DE VAPOR. El tamaño necesario de una trampa de vapor para una aplicación dada, puede ser determinado en tres etapas. Primera etapa: Obtener la información necesaria. Calcule o estime la carga máxima de condensado en libras por hora. Si el equipo opera con diferentes presiones de vapor, debe tomarse en cuenta la carga máxima de condensado a la presión mínima del vapor. Presión a la entrada de la trampa. Esta puede ser mucho menor que la presión en las tuberías principales de vapor, ya que se tienen de por medio reguladores de temperatura, reductores de presión, filtros, y equipo de transferencia de vapor. (Sistema de distribución de vapor, Anexo 3) Contra-presión, contra la cual debe operar la trampa. Esta contra-presión también incluye la carga hidrostática de los condensados ejercida en el sentido contrario. Segunda etapa: Aplique un factor de seguridad. La relación entre la capacidad de descarga máxima de la trampa de vapor y la carga de condensado esperada debe manejarse con un factor de seguridad. El factor de seguridad es influenciado por: Características de operación de la trampa. Exactitud de la carga de condensado estimada o calculada. Condiciones de presión a la entrada y salida de la trampa. Si la carga de condensado y las condiciones de presión pueden ser determinadas con precisión el factor de seguridad puede ser contenido a un mínimo y evitar el sobre-dimensionamiento de las trampas. FACTORES DE SEGURIDAD Drenado de líneas. 2 a 1 Intercambiadores de Calor Instantáneo 2 a 1 Calentadores de agua a vapor 3 a 1 Evaporadores 4 a 1 Cilindros Rotativos 8 a 1 Estos factores de seguridad dependen también de: La aplicación. En algunas aplicaciones hay trabajos de calentamiento de aire en grandes cantidades, y cargas intermitentes muy superiores al régimen medio de condensación. Una pierna colectora de diámetro mayor puede solucionar, en parte, el problema, pero puede ser necesario utilizar un alto factor de seguridad. El tipo de trampa elegido. Las trampas termodinámicas, de flotador y termostáticas, y de expansión líquida, que responden inmediatamente a la presencia de condensado, permiten factores de seguridad tan bajos como 1,25 a 1,0. Las trampas de balde invertido y de presión equilibrada, que deben esperar a que el vapor pase a través de un pequeño orificio en un balde o que el condensado se enfríe, requieren un mayor factor de seguridad. Tercera etapa: Seleccionar el tipo de trampa. La selección del tipo adecuado de trampa para una aplicación dada es muy importante. Utilice las tablas de capacidad de los fabricantes para elegir el tamaño de la trampa. Asegúrese que las tablas de capacidad estén basadas en condiciones reales de operación con condensado caliente y no con agua fría. Es importante respetar el factor de seguridad, pero no sobredimensionar las trampas de vapor. Las trampas de vapor son, ocasionalmente, sub-capacitadas, pero más a menudo son sobre-dimensionadas. En algunas plantas, la capacidad combinada de las trampas, debido al sobre-dimensionamiento, es de 10 a 15 veces el consumo total de vapor de la planta. Dejando a un lado la inversión inútil en la compra, las trampas sobre-dimensionadas pueden ser una fuente de dificultades. Al seleccionar trampas de vapor, debe tenerse en cuenta lo siguiente: Algunas trampas, tales como la cubeta invertida y las termostáticas de presión equilibrada darán una menor eficiencia térmica. Las trampas que tienen una descarga intermitente, pueden descargar simultáneamente con otras trampas regímenes de flujo extremadamente altos, produciendo contrapresiones anormales. Las trampas sobre-dimensionadas con descarga intermitente pueden producir regímenes de flujo repentinos que contribuirán a golpes de ariete. CAPITULO 4 DIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN DE LAS TRAMPAS DE VAPOR Básicamente, una trampa que falla deja soplar vapor o no permite descargar condensado. Si el inconveniente radica en un soplo de vapor, hay que asegurarse que es realmente un chorro de vapor y no revaporizado. Esto puede ser bastante difícil de reconocer en aplicaciones de alta presión, en las que se produce una gran cantidad de revaporizado (vapor flash). Hay que tener presente que el revaporizado tiende a estar presente en cantidad proporcional al condensado que está pasando, o sea que cuando haya sólo un goteo de condensado habrá poco vapor y cuando haya una gran cantidad de condensado, vendrá acompañado de una cantidad proporcional de vapor flash, suponiendo que por ningún motivo el condensado sea sub-enfriado. Un soplo de vapor genuino tiende a ser mucho más evidente a medida que disminuye la cantidad de condensado. Si se está en la duda, debe realizarse un ensayo cuidadoso soplando el condensado y el vapor dentro de una cantidad grande de agua fría, a una temperatura medida, tomando nota del aumento del peso y la temperatura. Pero teniendo en cuenta que este proceso es bastante complicado y no muy cómodo de realizar durante el trabajo diario de mantenimiento, cuando hay alguna duda es generalmente más rápido desarmar la parte operativa de la trampa para examinarla. La causa más común de soplo de vapor es la obstrucción de la válvula por suciedad. Si el problema radica en que no pasa condensado, antes que nada controle que no haya ninguna válvula cerrada, ningún filtro bloqueado y que haya condensado presente. También es necesario cerciorarse de que las trampas estén colocadas en la posición correcta. El material en esta sección es bastante útil para localizar y corregir casi cualquier problema en las trampas de vapor. Varios de los problemas que se mencionan son problemas en el sistema, en vez de problemas con las trampas. Siempre que falle una trampa, y no exista una razón aparente para esa falla, se debe observar cuidadosamente la descarga de la trampa. Esta es una tarea sencilla si es que la trampa se ha instalado con una salida para pruebas; si éste no es el caso entonces será necesario desconectar la tubería de salida para observar la descarga. Trampa Fría y Sin Descarga Si la trampa no está descargando ningún condensado, entonces: La presión puede ser demasiado alta. Se especificó la presión incorrecta para su elección. La presión se elevó sin haber instalado un orificio más pequeño. La válvula reguladora no funciona correctamente. Lectura baja en el manómetro para la presión de la caldera. El orificio se ha hecho más grande debido al desgaste normal. No llega condensado o vapor a la trampa. El filtro ubicado antes de la trampa está tapado. Fugas en la tubería de entrada a la trampa. Tubería o codos tapados. Mecanismo desgastado o defectuoso. Se debe de reparar o reemplazar lo que sea necesario. Cuerpo de la trampa está lleno de suciedad. Se debe de instalar un filtro, o se debe de remover la suciedad en donde se está generando. Trampa Caliente y Sin Descarga. No está llegando condensado a la trampa. La trampa se instaló más arriba que una válvula bypass con fuga. El tubo del drenaje por sifón en un tanque está roto o dañado. Vacío en el serpentín del calentador de agua evita el drenaje. Debe instalarse un rompedor de vacío entre el intercambiador de calor y la trampa. Pérdida de Vapor. Si la trampa está dejando escapar vapor vivo, se puede deber a cualquiera de los siguientes problemas: Válvula no cierra en su asiento. Pedazo de óxido incrustado en el orificio. Partes desgastadas. Trampas de Balde Invertido pierden su ciclo. Si la trampa está descargando vapor vivo, ciérrese la válvula de entrada por unos minutos. Vuélvase a abrir gradualmente. Si la trampa recupera su ciclo de operación entonces muy probablemente la trampa no tiene ningún problema. Típicamente la pérdida del ciclo en una trampa se debe a cambios frecuentes y repentinos en la presión de vapor. En estos casos se recomienda la instalación de una válvula check. Cuando sea posible se debe instalar la trampa muy por debajo del punto de drenado. Para trampas de tipo flotador y termostático, los elementos termostáticos pueden tener problemas al cerrar. Flujo Continuo. Si una trampa de Balde Invertido (BI) o una de disco está descargando continuamente, o si una trampa de flotador o termostática descarga a su máxima capacidad, se debe revisar lo siguiente: Trampa demasiado pequeña. Una trampa más grande, o adicionales, se pueden instalar en paralelo. Trampas para altas presiones se pueden estar utilizando en aplicaciones a baja presión. Instálese un mecanismo interno del tamaño adecuado. Agua en condiciones anormales. La caldera, al estar formando espuma o al estar sobrecargada, lanza grandes cantidades de agua en las tuberías del vapor. Se debe instalar un separador o se deben corregir las condiciones del agua de alimentación a la caldera. Calentamiento Lento Cuando la trampa está operando de manera correcta pero la unidad no calienta de forma adecuada, entonces: Las trampas pueden ser demasiado pequeñas para la aplicación dada, aun cuando parezca que están descargando el condensado de manera eficiente. Se deben de probar trampas de un tamaño más grande. La trampa tiene capacidad insuficiente para lidiar con el aire presente, o el aire puede no estar llegando hasta la trampa. En ambos casos se debe usar un venteador de aire adicional. Problemas Misteriosos o Imaginarios. Si la trampa está funcionando de manera satisfactoria cuando descarga a la atmósfera, pero se tienen problemas cuando su descarga se conecta a una tubería de retorno, se debe revisar lo siguiente: La contrapresión puede estar disminuyendo la capacidad de la trampa. La tubería de retorno es demasiado pequeña (Trampa Caliente). Otras trampas están descargando vapor (Trampa Caliente). El venteador atmosférico en el receptor del condensado está tapado (Trampa fría o caliente). La tubería de retorno está obstruida (Trampa Caliente). Vacío excesivo en la tubería de retorno (Trampa Fría). Si se tiene la impresión de que se está escapando vapor cada vez que la trampa descarga, recuerde que el condensado caliente genera vapor flash al ser descargado a una presión menor, pero generalmente se condensa más rápido en la tubería de retorno. CAPITULO 5 ANÁLISIS DE RESULTADOS Para asegurarse de que se cuenta con un sistema de vapor eficiente, es necesario conocer el estado de las trampas de vapor. Esta labor se puede volver muy tediosa, ya que en una instalación de vapor grande, como la existente en IDESA, hay muchas trampas de vapor, de diferentes tipos y tamaños. Para efectuar un estudio que pueda proveer la magnitud exacta del desperdicio de vapor, se requiere conocer el costo económico que se necesita para producir el vapor que se usa en el plantel. El costo del vapor en IDESA es de $8,000 por cada Lb de vapor. Para la determinación de las pérdidas económicas, producto de orificios abiertos de trampas, se tomará para el estudio del costo en trampas termodinámicas un orifico de 0.17” y para las trampas de balde invertido un orificio de ½”. La presión promedio a la que están sometidas las trampas es de 9.5 bares (137,75 psig) y una presión atmosférica de 0,887 bares (12,86 psi). El costo económico por concepto de fuga de vapor por orificio abierto en trampas es de: Costo 0,17” = 175,81 lb / hr * $8,000 pesos / lb = $1, 406,480 pesos / hr Costo ½” = 1,520.85 lb / hr * $8,000 pesos / lb = 12, 166,878 pesos / hr Los valores encontrados anteriormente representan el gasto de vapor que se fuga por cada trampa que trabaja de forma incorrecta. Resultados gráficos mediante la intervención de una cámara termográfica. Para poder determinar si una trampa de vapor está funcionando correctamente, pueden emplearse dos métodos principalmente: la medición de temperatura, y el uso de equipos de ultrasonido. En el caso de IDESA se utilizó el primer método, mediante una cámara termográfica. Como regla general, se puede afirmar que la temperatura en la entrada de la trampa no puede ser igual a la temperatura de la salida de la trampa. Existen condiciones en donde la temperatura de entrada y salida puede llegar a ser muy parecida, pero en las condiciones en que opera el sistema de vapor en IDESA, esa situación no es probable que suceda. Este sencillo sistema de detección de fallas permite que sea muy fácil determinar el estado de las trampas de vapor. Para obtener las fotos termográficas, se usa una cámara Ti300. Dicha cámara puede apreciarse en la figura 14. (ANEXO 2, DATOS DE LA CAMARA TERMOGRAFICA: FLUKE) Figura 14.- Cámara termográfica fluke. Evaluación de imagen termográfica de una trampa de vapor con funcionamiento correcto. En la figura 15 se puede apreciar una trampa termodinámica que funciona correctamente. A la izquierda de la imagen térmica se puede apreciar la escala que identifica la temperatura de cada color de la fotografía. Puede apreciarse que existe una diferencia de temperatura grande entre la tubería de entrada de vapor (color rojo) y la tubería de salida (color verde). Existen aproximadamente 50 grados Celsius de diferencia entre el vapor vivo y el condensado. Esta fotografía puede tomarse como referencia para el estudio del funcionamiento de las trampas de vapor. Figura 15. Trampa en buen funcionamiento. Evaluación de imagen termográfica de una trampa de vapor que ha fallado. En la figura 16 puede apreciarse una trampa de vapor termodinámica que ha fallado, quedado en posición cerrada. Esto se puede determinar al observar que existe vapor vivo en la tubería de suministro de vapor (color rojo encendido) y que la tubería que conecta la trampa de vapor con la tubería de suministro, se encuentra a una temperatura muy inferior a la de la tubería de suministro, cuando deberían estar a la misma temperatura (mismo color). Esto quiere decir que esa tubería se encuentra saturada con condensado, ya que la trampa (señalada con una línea punteada de color rojo) no lo puede evacuar.Cuando la trampa de vapor falla de esta forma, entorpece la eficiencia del sistema al cual está conectada. Por lo que con frecuencia puede apreciarse que se requiere más vapor para efectuar el mismo trabajo. Figura 16. Trampa de Vapor que ha fallado quedando en posición abierta. En la figura 17 puede apreciarse una trampa de vapor termodinámica que ha fallado, quedado en posición abierta. Como se puede apreciar en la fotografía, la entrada y la salida de la trampa de vapor se encuentran a la misma temperatura, y es la temperatura del vapor vivo. Este problema representa el mayor desperdicio posible que puede causar una trampa de vapor. Cabe mencionar que la trampa que sale en esa fotografía, tiene la descarga a una tubería de retorno de condensados. Por lo que es difícil encontrar el daño. Si el condensado fuera descargado a la atmósfera, a pesar de que representaría una pérdida de energía constante, sería fácil diagnosticar el daño. Lo ideal es tener una válvula de “by pass” que permita, momentáneamente, desviar el condensado de la tubería de retorno de condensado a la atmósfera, para poder verificar periódicamente el estado de la trampa. La trampa que sale en la fotografía, no dispone de dicho sistema. Figura 17. Trampa de flotador libre, bloqueada en posición abierta. Además de las anomalías anteriores, existen problemas adicionales, los cuales afortunadamente pueden evitarse. Es necesario poner ciertos accesorios para asegurar que la transferencia de calor al proceso de calentamiento (tanques) sea lo más eficiente posible. Debe implementarse una pierna colectora de condensado antes de que el vapor entre a cada tanque. Esto con el fin de que el vapor entre lo más seco posible a los intercambiadores de calor que se encuentran en el interior de los tanques. También es necesario instalar un sistema que se encargue de remover el aire de la tubería. Las trampas de vapor de tipo balde invertido pueden evacuar aire de la tubería, pero si el aire es mucho, no es una manera eficiente de evacuar dicho gas. Es necesario poner un desaireador a la entrada de vapor al tanque, debido a que el aire tiene efectos negativos drásticos en la transferencia de calor, y por consiguiente en la eficiencia y el costo global del proceso. Es forzoso recalcar que el costo de un proceso que utilice vapor está irrevocablemente ligado a la manera cómo el calor se transfiere desde el vapor hasta la sustancia a calentar. Lo que suceda en esta transmisión afecta al rendimiento global más que cualquier otro factor. La parte central de la figura 16 es la superficie calefactora que impide que el vapor entre en contacto directo con el material a calentar. A su derecha se encuentra una capa de suciedad o de producto quemado pegado a la superficie de transmisión. Más a la derecha se puede encontrar una parte de producto quieta que no facilita la transmisión. Por esto es interesante agitar siempre que se pueda para minimizar o eliminar esta capa. La de suciedad se puede eliminar mediante limpieza mecánica siempre que sea necesario. Figura 18. Capas de diferentes materiales que interfieren en la transferencia de calor. A continuación, entre el vapor y la superficie divisoria hay otras dos películas. Una es de agua, mala conductora del calor y la otra de aire, aún peor. De hecho es el gran enemigo de la transmisión correcta de calor. Estas dos películas deben eliminarse tan rápida y completamente como sea posible. Si no se hace así, el rendimiento será siempre pobre. Para dar una idea exacta de lo que sucede en el proceso de calentamiento, la película de agua es entre 60 y 70 veces más resistente a la transferencia de calor que la pared de hierro o de acero y entre 500 y 600 veces más resistente que el cobre. El efecto de la película de aire es aún más drástico. De hecho, el aire es más de 1500 veces más resistente a la transmisión térmica que el hierro o el acero y no menos de 13.000 veces más resistente que el cobre. Esto significa que una película de aire de sólo 0,025 mm de espesor ofrece la misma resistencia a la transferencia de calor que una placa de cobre de 33 cm de espesor. Al hablar de la red de distribución ya se ha insistido en la necesidad de eliminar el aire. Ahora bien; no puede conseguirse una eliminación al 100%, y además en el propio proceso se pueden producir entradas de aire y el vapor puede llevar incondensables disueltos que se liberan al condensar. El aire está presente en las tuberías de suministro de vapor y en los equipos que lo usan, desde la puesta en marcha, debido a que al enfriar la instalación se produce vacío y entrada de aire. Igualmente aunque el sistema hubiese sido llenado con vapor puro la última vez que se utilizó, el vapor condensa en la parada, y el aire entra al formarse el vacío. El aire también entra en el sistema disuelto con el agua de alimentación. El agua a 80 ºC puede disolver alrededor del 0,6% de su volumen de aire. La solubilidad del oxígeno es prácticamente el doble que la del nitrógeno, por tanto el "aire" que se disuelve en agua contiene aproximadamente una parte de oxígeno por dos de nitrógeno, en vez de la parte por cuatro del aire atmosférico. El dióxido de carbono es altamente soluble, aproximadamente 30 veces superior al oxígeno. El agua de alimentación y los condensados expuestos a la atmósfera pueden absorber estos gases. Cuando el agua es calentada en la caldera, los gases se mezclan con el vapor y son transportados al sistema de distribución. A menos que el agua sea totalmente desmineralizada y desgasificada, también contiene carbonato sódico disuelto, a veces procedente de la reacción de carbonato cálcico con las zeolitas sódicas que se usan para evitar la formación de incrustaciones en la caldera. El carbonato sódico puede disociarse en la caldera con desprendimientos de dióxido de carbono. En calderas de alta presión, el agua de alimentación pasa por un desaireador antes de ser bombeada a la caldera. Los mejores desaireadores pueden reducir el nivel de oxígeno a 0,003 cm3 por litro de agua (una cantidad muy pequeña) y este oxígeno residual puede ser eliminado con tratamientos químicos. No obstante, tal cantidad de oxígeno puede ser acompañada de 0,006 cm3 de nitrógeno, que el tratamiento químico ignora. El mejor de los tratamientos físicos y químicos no impedirá que trazos de gas incondensables salgan de la caldera con el vapor. La entalpía disponible para transferencia de calor en la mezcla procede totalmente del vapor puesto que el aire no contribuye en absoluto. Cuando una unidad calentada con vapor se pone en servicio, el espacio destinado a vapor está lleno de aire. Al entrar el vapor, conduce aire hacia el punto de drenaje o hacia la zona opuesta a la entrada. Una parte del mismo llegará también a la superficie de transferencia donde permanecerá como una película cuando se vaya produciendo condensado. Esta película de aire es una barrera importante de transmisión de calor desde el vapor a la superficie de calefacción del equipo. Una película de aire de sólo un 1 mm de espesor puede ofrecer la misma resistencia al flujo de calor que una película de agua de 25 mm de espesor. No todo el aire que llega a los puntos de drenaje es descargado inmediatamente por los purgadores. Incluso en el caso de que sean de un tipo que pueda eliminar aire fácilmente, éste necesita un cierto tiempo para salir, y debe encontrar facilidades para alcanzar el punto de descarga. Parte del aire puede quedar retenido formando bolsas que, por el efecto aislante antes mencionado, representan puntos fríos en el proceso. Además del aire presente en el equipo antes de su arranque, sigue entrando más en el aparato junto con el vapor y se mezcla con él. Cuando el vapor condensa, el aire permanece y se deposita en las superficies de condensación. Puesto que el vapor fluye naturalmente hacia el punto más alejado de la entrada de vapor, es razonable esperar una concentración apreciable de aire en este extremo. Este efecto es importante puesto que el aire no sólo aísla sino que al no distribuirse uniformemente provoca puntos fríos. Sin embargo, cuando el vapor fluye a lo largo de una tubería o por la superficie de intercambio de un calefactor de cualquier tipo, las turbulencias que se producen provocan una mezcla del vapor y el aire presente. Así pues, el vapor y el aire en movimiento tienden a mezclarse; pero en condiciones estáticas, como las que se producen en recipientes cerrados de gran volumen, la condensación del vapor dejará libre el aire que tenderá a caer hacia la parte baja del espacio considerado. El aire es más pesado que el vapor en las mismas condiciones de temperatura y presión y, por tanto, una mezcla de aire y vapor es más pesada que el vapor solo. Con base en lo anterior se deduce que los puntos finales de las líneas de vapor deben ser drenados de aire, con el fin de que éste no llegue a los equipos de la planta. Además, en estos equipos se debe eliminar el aire en los "puntos remotos" es decir, en los puntos más alejados del de entrada de vapor. Donde se pueda elegir, el drenaje de aire se situará en la parte baja de la zona expuesta a la entrada de vapor, especialmente en los casos en que los purgadores no tengan gran capacidad de eliminación de aire. Trampas de vapor defectuosas En este apartado cabe mencionar que en la instalación de vapor, existe una gran cantidad de trampas redundantes, y trampas que no están en operación. Esto provoca que se puedan presentar muchas fallas ocultas. De manera adicional, cabe resaltar que actualmente no existe ningún control sobre el mantenimiento de las trampas de vapor, por lo que las trampas defectuosas que fueron detectadas en el proyecto, puede que estén funcionando apropiadamente para el momento en que se vaya a poner en ejecución el presente proyecto, debido a que actualmente las trampas se reemplazan sin llevar registro alguno. También existe la posibilidad de que la cantidad de trampas de vapor que están operando mal, aumente, una vez que se reanude el vapor en todas las tuberías. La manera de cuantificar el desperdicio de vapor en las trampas, es diferente para cada trampa, debido a que es raro encontrarse con una trampa que quedó bloqueada en posición totalmente abierta, ya que es fácil detectar su mal funcionamiento; pero en contraste, puede que las trampas presenten fugas de vapor considerables, pero no se cambien porque se subestima el problema o la magnitud económica de esa falla. Conclusiones y Recomendaciones Como fruto del análisis de la situación de las trampas de vapor, se ha llegado a las siguientes conclusiones y recomendaciones: Es necesario disminuir la presión de vapor cuando ingresa a los tanques de, de 9,5 a 5 bar. Esto con la finalidad de que las trampas actuales puedan seguirse usando. Se recomienda poner piernas colectoras de condensado antes de que el vapor entre al proceso de calentamiento. Se recomienda poner desaireadores antes de las trampas de vapor, con el fin de evacuar el aire lo más rápidamente posible. Es necesario poner filtros antes de toda trampa de vapor, con el fin de evitar daños y desperdicios de vapor. Hay que poner medidores de presión en la tubería de retorno de condensados, para verificar si los valores de cambio de presión (diferencia entre la presión de entrada y la salida de la trampa) se encuentran en los intervalos establecidos por el fabricante. Es necesario cuantificar la cantidad de condensado que retorna a la caldera, con la finalidad de monitorear periódicamente el estado global de las trampas. CAPITULO 6 FICHAS DE INSPECCION DE SISTEMA DE TRAMPEO ANEXO 1 NORMAS GENERALES DE INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR. Instalación Se deberá instalar un filtro aguas arriba de toda trampa de vapor, para proteger el obturador y asiento de suciedad e incrustaciones. Instalar válvulas de aislamiento de paso total aguas arriba y aguas abajo de la trampa para facilitar el mantenimiento. La trampa debe instalarse por debajo del punto que se desea drenar con el cuerpo en vertical de modo que el balde suba y baje verticalmente. En aplicaciones de vapor recalentado se debe instalar una válvula de retención en la entrada de la trampa. El purgador debe instalarse con el flotador y palanca en un plano horizontal respecto al flujo tal como indica la flecha del cuerpo. Nota: Se puede comprobar si el purgador está orientado correctamente leyendo la escritura del cuerpo, tapa y placa de características. El purgador debe montarse por debajo de la salida del sistema de vapor, precedido de un codo. Si no se puede colocar un codo, existe la posibilidad (en condiciones de poca carga) de que el vapor fluya por encima del condensado en el fondo de la tubería y alcance al purgador. Los purgadores de boya cerrada deberán montarse lo más cerca de la salida del equipo que se ha de drenar, sino existe la posibilidad que se produzca un bloqueo por vapor. El bloqueo por vapor ocurre cuando la tubería entre la salida de condensado y el purgador se llena de vapor e impide que el condensado llegue al purgador. Es muy parecido al bloqueo por aire en sistemas de agua. La aplicación más común donde existe el riesgo de bloqueo por vapor son los cilindros rotativos y otras aplicaciones en las que el condensado se elimina por medio de un tubo o sifón. El bloqueo por vapor se puede evitar fácilmente montando el purgador con una combinación de eliminador de aire termostático y un dispositivo antibloqueo por vapor (SLR). Establezca la situación correcta de la instalación y la dirección de flujo. El ajuste de una trampa con SLR montado se consigue girando el tornillo en sentido contrario a las agujas del reloj para aumentar el flujo, y en sentido de las agujas del reloj para reducir el flujo. Cuando se trata de drenar una aplicación de cilindro de alta velocidad, se necesita una gran cantidad de vapor soplado para asistir a la salida de condensado del cilindro por el tubo sifón. En estos casos el SLR no puede manejar estas cantidades tan grandes y se necesitará un bypass externo con una válvula ajustable de aguja. Montar siempre una válvula de retención aguas abajo de cualquier purgador que descargue a líneas de retorno de condensado con una contrapresión. Generalmente no lo causa una elevación en la línea de condensado. La válvula de retención evitará que se inunde el espacio vapor cuando disminuya la presión de entrada o se corte el suministro de vapor. Compruebe los materiales, valores máximos de presión y temperatura. Si el límite operativo máximo del producto es inferior al del sistema en el que se va a instalar, asegure que se incluya un dispositivo de seguridad en el sistema para evitar una sobre-presión. Asegurarse de dejar el espacio necesario para retirar la tapa del cuerpo para el mantenimiento. Si la escritura se ve o está legible entonces el purgador está instalado correctamente. Si el purgador descarga a la atmósfera, que sea a un lugar seguro, el fluido de descarga puede estar a una temperatura de 100 °C (212 °F). Mantenimiento general Antes de efectuar cualquier mantenimiento de la trampa, se deberá aislar (usando válvulas de aislamiento independientes) y dejar que la presión se normalice y dejar enfriar antes de abrir. Al volver a montar asegurar que las caras de unión están limpias. TRAMPA TERMODINÁMICA Para sustituir el disco: Desenroscar la tapa usando una llave fija, no usar llaves que pueden deformar la tapa. Si las caras de asiento del disco y del cuerpo están sólo ligeramente desgastadas, pueden rectificarse puliéndolas individualmente sobre una superficie plana tal como una placa para probar superficies planas. Un movimiento en figura de ocho y aplicando un poco de compuesto para esmerilar dan los mejores resultados. Si el desgaste es demasiado grande para ser rectificado por simple pulido, las caras de asentamiento del cuerpo pueden ser esmeriladas y pulidas y el disco sustituido por uno nuevo. La cantidad total de metal eliminado no debe ser mayor de 0,25 mm (0,01"). Al montar, colocar el disco con la cara ranurada en contacto con el asiento del cuerpo. Roscar la tapa lubricando la rosca con Disulfuro de Molibdeno. En la figura 3.6 se puede apreciar un despiece de la trampa de vapor termodinámica. 1 Cuerpo de la trampa 2 Casquete superior 3 Disco 4 Filtro 5 Tapón del filtro   6 Empaque 7 Insotub Figura 19. Despiece de trampa termodinámica equipada con filtro interno. TRAMPA BALDE INVERTIDO En caso de inspección o recambio del balde o mecanismo: Sacar la cubeta de la palanca, quitar el pasador y sacar el conjunto. Desenroscar los dos tornillos de la válvula y sacar el pivote palanca. Sacar el asiento. Asegurarse de que las caras del asiento estén limpias, montar la junta de asiento y apriete. Montar el soporte pivote palanca y ensamblar la nueva palanca. 1 Cuerpo de la trampa 2 Tuercas 3 Tapa de filtro 4 Empaque 5 Filtro 6 Empaque 7 Balde invertido 8 Sello de la válvula y mecanismo de acople con el balde 9 Asiento de la válvula interna. 10 Tornillos de sujeción de la válvula interna 11 Mecanismo de oscilación de la válvula interna. 12 Tornillos de ensamble de la trama. 13 Tapa de la válvula 14 Tapón de limpieza del mecanismo de la válvula interna Figura 20. Despiece de trampa de vapor de Balde Invertido con filtro interno. 1 Tapa de la trampa 2 Tornillos. 3 Cuerpo de la trampa 4 Balde invertido. 5 Eje de oscilación de la Válvula interna. 6 Empaque 7 Asiento de la válvula interna. 8 Acople del balde invertido con la válvula interna. 9 Tapón superior. 10 Filtro, 11 Tapón del filtro. Figura 21. Corte longitudinal de una trampa de vapor de tipo balde invertido equipada con filtro interno Trampas Mecánicas de flotador (libre o palanca) Para el mantenimiento de este tipo de trampas hay que efectuar un despiece total, y efectuar los siguientes pasos: Inspeccionar detalladamente las piezas que constituyen el mecanismo interno de la trampa. Efectuar una limpieza total, usando líquido removedor de óxido, a la cabeza de la válvula y su asiento, las partes del sistema de venteo y al mecanismo de articulación. Figura 22. Despiece de una trampa de vapor mecánica tipo boya. ANEXO 2 CAMARA TERMOGRAFICA FLUKE Ti400 Características. Detecte los problemas y comuníquelos con más rapidez con la tecnología IR-Fusion® de Fluke con modo AutoBlend™ Comunicación más rápida con transferencia inalámbrica de imágenes directamente a su PC, Apple® iPhone® o iPad® Aplicación Fluke Connect™. Véala. Guárdela. Compártala. Todos los datos, en el terreno Interfaz sencilla de manejo con una sola mano Pantalla táctil capacitiva de alta resolución, de 640x480 reforzada para navegación rápida por menú Capture imágenes digitales adicionales para mostrar la ubicación u otros detalles del sitio con el sistema de anotación IR-PhotoNotes™ Opciones más avanzadas de visualización de resultados para obtener la información pormenorizada por medio de la transmisión de vídeo hacia la computadora o monitor de alta definición (USB y HDMI) La grabación y anotación de voz proporciona información adicional almacenada junto con el archivo de imagen Lentes intercambiables opcionales para obtener una mayor flexibilidad en otras aplicaciones Baterías recargables inteligentes y extraíbles con pantalla LED para mostrar los niveles de carga y ofrecer una flexibilidad de uso excepcional Cámara digital de prestaciones industriales de 5 megapíxeles para ofrecer una calidad de imagen de alta definición Incluye software de análisis e informes para aplicaciones SmartView® y SmartView Mobile Especificaciones. Especificaciones detalladas Temperatura Rango de medida de temperatura (no calibrada por debajo de -10 °C) -20 °C a +1.200 °C  (-4 °F a +2.192 °F) Precisión de medida de temperatura ± 2 °C o 2 % (a 25 °C nominales, la mayor de ambas) Corrección de emisividad en pantalla Sí (por número y tabla) Compensación de la temperatura reflejada de fondo en pantalla Sí Corrección de transmisión en pantalla Sí Rendimiento de formación de imágenes Frecuencia de captura de imágenes Velocidad de actualización de 9 Hz o de 60 Hz según la variación de modelo Tipo de detector Matriz de plano focal, microbolómetro no refrigerado, 320 x 240 píxeles Sensibilidad térmica (NETD) ≤ 0,05 °C a 30 °C temp. objetivo (50 mK) Píxeles totales 76,800 Banda espectral infrarroja 7,5 μm a 14 μm (onda larga) Cámara de luz visible Rendimiento industrial de 5,0 megapíxeles Tipo de lente estándar para infrarrojos Campo de visión 24 ° x 17 ° Resolución espacial (IFOV) 1,31 mrad Distancia mínima de enfoque 15 cm (aprox. 6 pulg.) Lente opcional tipo teleobjetivo para infrarrojo Campo de visión 12 ° x 9 ° Resolución espacial (IFOV) 0,65 mrad Distancia mínima de enfoque 45 cm (aprox. 18 pulg.) Lente opcional tipo gran angular para infrarrojo Campo de visión 46 ° x 34 ° Resolución espacial (IFOV) 2,62 mrad Distancia mínima de enfoque 15 cm (aprox. 6 pulg.) Mecanismo de enfoque Sistema de enfoque automático LaserSharp™ Sí Enfoque manual avanzado Sí Presentación de la imagen Paletas Estándar Hierro, azul-rojo, alto contraste, ámbar, ámbar invertido, metal caliente, escala de grises, escala de grises invertida Ultra Contrast™ Hierro ultra, azul-rojo ultra, alto contraste ultra, ámbar ultra, ámbar invertido ultra, metal caliente ultra, escala de grises ultra, escala de grises invertida ultra Nivel y amplitud Ajuste automático y ajuste manual del nivel y de la amplitud Cambio automático rápido entre el modo manual y el automático Sí Reajuste rápido y automático de la amplitud en modo manual Sí Amplitud mínima (en modo manual) 2 °C (3,6 °F) Amplitud mínima (en modo automático) 3,0 °C (5,4 °F) Información sobre IR-Fusion® Recuadro (PIP) Sí Pantalla totalmente Infrarroja Sí Modo AutoBlend™ Sí Alarmas de color (alarmas de temperatura) Alta temperatura, baja temperatura e isoterma (seleccionable por el usuario) Captura de imágenes y almacenamiento de datos Mecanismo de captura, revisión y almacenamiento de imágenes Captura, revisión y almacenamiento de imágenes con una sola mano Medio de almacenamiento Tarjeta de memoria micro SD, memoria flash integrada, capacidad de almacenamiento en USB, descarga directa por medio de conexión USB a computadora Formatos del archivo No radiométricos (.bmp) o (.jpeg) o completamente radiométricos (.is2) No se requiere software de análisis para los archivos no radiométricos (.bmp y .jpg) Formatos de archivos exportables con el software SmartView® BMP, DIB, GIF, JPE, JFIF, JPEG, JPG, PNG, TIF y TIFF Revisión de la memoria Vista de imágenes en miniatura para desplazarse y seleccionar la imagen deseada Otras características de productividad y ahorro de tiempo Anotación de voz Hasta 60 segundos de tiempo de grabación por imagen; reproducción de sonido en la propia cámara IR-PhotoNotes™ Sí Conectividad Wi-Fi Sí, a PC, iPhone®, iPad®, WiFi y LAN* Anotación de texto* Sí Grabación de video* Estándar y radiométrica Transmisión de video De USB a PC y de HDMI a una pantalla compatible HDMI Compatible con Fluke Connect™ Sí Captura automática (temperatura e intervalo)* Sí Control y funcionamiento remoto (para aplicaciones especiales y avanzadas) Sí Especificaciones generales Temperatura de trabajo De -10 °C a +50 °C (de 14 °F a 122 °F) Temperatura de almacenamiento -20 °C a +50 °C (-4 °F a 122 °F) sin baterías Humedad relativa 10% a 95% sin condensación Pantalla táctil resistente (capacitiva) 8,9 cm (3,5 pulg.) diagonal, horizontal, a color VGA (640 x 480) con retroiluminación Controles y ajustes Escala de temperatura seleccionable por el usuario (°C/°F) Selección de idioma Ajuste de fecha/hora Selección de emisividad Compensación de la temperatura reflejada de fondo Corrección de la transmisión Punto caliente, frío y central de las imágenes seleccionables por el usuario Caja de medición expansible y contraíble con temperatura MÍN-PROM-MÁX Alarmas de color Ajuste de retroiluminación seleccionable por el usuario: información gráfica en pantalla seleccionable por el usuario Información gráfica en pantalla seleccionable por el usuario Software Incluye software de análisis e informes completo para aplicaciones SmartView® y SmartView Mobile Baterías Dos paquetes de baterías inteligentes recargables de iones de litio con pantalla LED de cinco segmentos que muestra el nivel de carga, todos los modelos Duración de la batería Más de cuatro horas de uso ininterrumpido por paquete de batería (supone el 50 % del brillo de la pantalla LCD y un uso promedio) Tiempo de carga de las baterías 2,5 horas para carga completa Carga de las baterías a la red de CA Cargador CA para dos baterías (de 110 V CA a 220 V CA, 50/60 Hz) (incluido), o carga dentro de la cámara. Adaptador de alimentación CA incluido. Adaptador de carga de automoción de 12 V opcional. Todos los modelos Funcionamiento con CA Funcionamiento CA con la fuente de alimentación incluida (de 110 V CA a 220 V CA, 50/60 Hz). Adaptador de alimentación CA incluido. Ahorro de energía Modos de apagado e hibernación seleccionables por el usuario Normativas de seguridad UL 61010-1:2012 CAN/CSA-C22.2 n.º 61010-1-12 IEC 61010-1 3.ª edición (2010) Compatibilidad electromagnética EN 61326-1:2006 IEC 61326-1:2005 C Tick IEC/EN 61326-1 FCC de EE. UU. CFR 47, parte 15, subparte B, clase B Vibraciones 0,03 g2/Hz (3,8 gramos), 2,5 g IEC 68-2-6 Impactos 25 g, IEC 68-2-29 Caída Diseñado para resistir caídas de 2 metros (6,5 pies) con la lente estándar Tamaño (L x An x Al) 27,7 x 12,2 x 16,7 cm (10,9 x 4,8 x 6,5 pulg.) Peso (batería incluida) 1,04 kg (2,3 lb) Grado de protección IP54 (protección contra polvo, entrada limitada; protección contra salpicaduras de agua desde cualquier dirección) Garantía Dos años (estándar), garantías ampliadas disponibles. Ciclo de calibración recomendado Dos años (suponiendo un funcionamiento y envejecimiento normales) Idiomas admitidos Checo, holandés, inglés, finlandés, francés, alemán, húngaro, italiano, japonés, coreano, polaco, portugués, ruso, chino simplificado, español, sueco, chino tradicional y turco Modelos, Accesorios y Precios. mbre del modelo Descripción FLK-Ti400 9 Hz La cámara termográfica Fluke Ti400 (9 Hz) incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía Juego de adaptadores internacionales (solo de 9 Hz) FLK-Ti400 60 Hz La cámara termográfica Fluke Ti400 (60 Hz) incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía FLK-Ti300 9 Hz La cámara termográfica Fluke Ti300 (9 Hz) incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía Juego de adaptadores internacionales (solo de 9 Hz) FLK-Ti300 60 Hz La cámara termográfica Fluke Ti300 (60 Hz) incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía FLK-Ti200 9 Hz La cámara termográfica Fluke Ti200 (9 Hz) Incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía Juego de adaptadores internacionales (solo de 9 Hz) FLK-Ti200 60 Hz La cámara termográfica Fluke Ti200 (60 Hz) incluye: Cámara termográfica con lente estándar para infrarrojos Fuente de alimentación CA y cargador de baterías (incluidos adaptadores para toma de corriente) Dos robustas baterías inteligentes de ión-litio Cable USB Cable de video HDMI Software SmartView® disponible a través de descarga gratuita Maletín de transporte rígido Bolsa de transporte blanda Correa de mano ajustable Tarjeta de registro de la garantía Thermal Imaging Accessories FLK-TRIPOD3 Base de montaje de trípode BOOK-ITP Introducción a los principios de la termografía FLK-LENS/WIDE2 Lente gran angular para infrarrojos FLK-LENS/TELE2 Lente teleobjetivo para infrarrojos (Aumento de 2X) FLK-TI-VISOR3 Protector antirreflejos de cámara infrarroja Adaptador para PC y software TARJETA FLK-FC-SD Tarjeta SD inalámbrica Fluke Connect Baterías, cargadores y adaptadores FLK-TI-SBC3B Cargador para baterías recargables de ión-litio Ti-SBP3. Para uso en los modelos Ti400, Ti300, Ti200, Ti125, Ti110, Ti105, Ti100, TiR125, TiR110, TiR105, Ti32, TIR32, Ti29, TiR29, Ti27 y TiR27. FLK-TI-SBP3 Paquete de batería adicional para las cámaras termográficas Ti400, Ti300, Ti200, Ti125, Ti110, Ti105, Ti100, TiR125, TiR110, TiR105, Ti32, Ti29 y Ti27. TI-CAR Cargador para automóvil TI-CAR Cargador para automóvil ANEXO 3 ARREGLOS DE TUBERÍA Y TRAMPEO PARA DRENADO DE CONDENSADO 1.- El objetivo principal en el Diseño de cualquier Sistema de Distribución de Vapor, es el proveer vapor SECO a usuarios. 2.- Un sistema perfecto de distribución de Vapor, requiere un aislamiento perfecto, trampas perfectas, así como un retorno de condensado perfecto, sin necesidad de mantenimientos. 3.- Velocidades Razonables de Diseño para Fluidos en Tuberías 4.- SISTEMA DE VAPOR DISTRIBUIDO. 4.1 Formación de Condensado. El aislamiento térmico puede disminuir la transferencia de calor de la tubería, pero no puede eliminarla por completo, ni tampoco puede prevenir la formación de condensado. El condensado formado debido a pérdidas de calor en tubería, es No Intencional e Inevitable. ¿Qué significa para su sistema de vapor, esa pérdida de calor no intencional? Significa que: La tubería está constantemente siendo llenada con agua (condensado). La Tubería está sujeta a Corrosión. ( CO2 + H2O H2CO3 ) Condensado Sub-Enfriado + CO2 = Ácido Carbónico La tubería está sujeta a golpe de ariete. En conclusión: 6,000 - 10,000 Pies/Min Vapor Saturado Aislamiento, Eficiencia Térmica < 75% De acuerdo con Sección I, Párrafo 118 (a) del Código Americano Estándar para Tuberías a Presión....Se debe de proveer puntos de drenado donde sea necesario para drenar el condensado de todas las secciones de tubería y equipo donde este se pueda juntar. ¿Cómo eliminamos condensado de las tuberías? Instalando Piernas Colectoras y Trampas de Vapor Dando Inclinación adecuada a la Tubería. Línea de Vapor 4.2 Dimensionamiento de piernas colectoras. Pierna Colectora Las piernas colectoras proveen espacio suficiente para capturar condensado y basura, y dirigir el condensado hacia la trampa de vapor. Pierna Colectora Trampa de Vapor Las piernas colectoras deben tener un diámetro y longitud adecuados. Dimensionamiento de Piernas Colectoras. El condenado puede ser succionado en piernas sub-dimensionadas en diámetro. 4.3 Arreglos Básicos de Tubería. 4.3.1Instalar Piernas Colectoras y Trampas: 4.3.1.1En manifolds o cabezales de distribución Hasta un 10% de la capacidad de producción de vapor puede ser acarreado como condensado. Hasta 4”: Mismo Diámetro que el Cabezal o Manifold Arriba de 4”: Diámetro dividido entre dos (2), pero nunca menor que cuatro Pulg. (4”) En puntos bajos o bolsillos, tanto en líneas principales y ramales. Sistemas de Distribución de Vapor Líneas Principales Ramales Puntos Naturales de Drenaje o Puntos Bajos: Cambios de Dirección Hacia Arriba Finales de Línea Antes de Juntas de Expansión u Omegas Antes de Válvulas Modulantes Separadores Full-size drip leg and dirt pocket are required 1) Pierna Colectora lo que pida el Separador 2) Bolsillo de Basura Requerido Válvula de Corte Separador de Húmedad para Vapor Trampeando Separadores – Utilizar Diámetro de Pierna Colectora igual a lo que pida el Separador Ramales / Líneas de Distribución Tomas de Vapor a Corta Distancia Inclinar ½” cada 0.3 Mts 3 Mts ó Menos Arreglos de tubería para tomas menores de 3 Mts. No se requiere trampa, a menos que no se pueda dar inclinación de ½” por cada 0.3 Mts. A lo largo de líneas principales, con o sin puntos naturales para drenado de tuberías de bastante longitud. Líneas Principales – Largas Distancias Cada 90 Mts. (Nunca más de 150 Mts), aún si no existiésen Puntos Naturales de Drenado Siempre antes de válvulas de control, reductoras, reguladoras de temperatura Líneas Principales o Ramales / Líneas de Distribución Reductora SIEMPRE trampear antes de Válvulas o Reductoras de Presión Recomendaciones. ¡Recuerde lo básico! -Dimensionar adecuadamente piernas colectoras. -Trampear cabezales o manifolds. -Trampear líneas principales y ramales en puntos naturales de drenaje y puntos bajos. -Trampear a lo largo de líneas principales, aún si no son puntos naturales. - Siempre antes de válvulas. BIBLIOGRAFIA http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html http://www.conuee.gob.mx/work/sites/CONAE/resources/LocalContent/3856/10/trampas_de_vapor_1_1.pdf http://www.cisvamex.com/productos/trampas-de-vapor/trampas-de-vapor.html http://www.armstronginternational.com/es/steam-traps-bimetallic http://www.fluke.com/fluke/mxes/Termografia/Fluke-Ti400.htm?PID=77090 64