ANEJO 5: INSTALACIÓN DE VAPOR

ANEJO 5:
INSTALACIÓN DE VAPOR
ANEJO 5: INSTALACIÓN DE VAPOR.
1. Consumo de vapor.
2. Caldera de vapor.
2.1. Instalación de agua para la caldera.
2.2. Instalación de fuel-oil.
Ana Belén Díaz Aranda
Instalación de vapor
1.- Instalación de vapor.
Para la instalación de vapor se ha tenido en cuenta el Reglamento de Aparatos a Presión
(RAP) editado por el Ministerio de Industria y Energía.
1.1.- Consumo de vapor.
El consumo de vapor de la maquinaria que se utiliza en el proceso productivo, ha sido
facilitado por los fabricantes de las mismas en función de las características del producto a
procesar, de su flujo másico, del incremento de temperatura que debe experimentar en cada
proceso, y de las características propias de cada equipo. Teniendo en cuenta lo anteriormente
expuesto, se ha realizado la siguiente tabla:
Tabla 5.1:
Consumo previsto de vapor.
CONSUMO
PREVISTO
DE
VAPOR
PRESIÓN DE
CONSUMO UNITARIO
TRABAJO (kg/cm2)
(kg/h)
TANQUE DE MEZCLA Nº 1
1’5
250
TANQUE DE MEZCLA Nº 2
1’5
250
COCEDORA 1ª ETAPA
1’5
500
COCEDORA 2ª ETAPA
1’5
60
TÚNEL DE ENFRIAMIENTO
2’5
425
LAVADORA DE TARROS
2’5
700
DENOMINACIÓN
CONSUMO TOTAL
2.185
Para cubrir la demanda de vapor, que supondría una posible ampliación de la producción,
etc. Se ha considerado un coeficiente de mayoración del 25% sobre la demanda inicialmente
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prevista. Así mismo, y con objeto de tener en cuenta posibles fugas eventuales, se ha aplicado
un coeficiente de mayoración estimado en el 15% del vapor generado. Por tanto en el
supuesto de una ampliación del 25% sobre la demanda inicialmente prevista, y teniendo en
cuenta las pérdidas de vapor por las distintas causas anteriormente indicadas, la cantidad de
vapor que se debe producir es igual a:
2.185
kg
kg
x 1’25 x 1’15 ≈ 3.141
h
h
Teniendo en cuenta el resultado anterior, se ha instalado una caldera automática con
capacidad de producción de 4.000 kg/h (valor comercial más próximo) y una presión de
trabajo de 8 kg/cm2.
1.2.- Caldera de vapor.
Se trata de una caldera pirotubular de tipo horizontal monobloc, de tres pasos de humo y
hogar totalmente refrigerado por agua.
La categoría según el Reglamento de aparatos a presión, en el artículo nº 7 del capítulo
IV, es “B”. Los aparatos de dicha categoría deben cumplir:
10 < V x P ≤ 600
donde:
V= volumen en m3 de agua a nivel medio.
P= presión en kg/cm2 efectiva máxima de servicio.
Datos:
V= 7’122 m3
P= 8 kp/cm2
7’122 m3 x 8 kp/cm2 = 56’89
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Por lo cual, al estar dentro de dichos límites queda comprobada que la categoría de esta
caldera es de tipo “B”.
Otros datos de la caldera son:
- Potencia térmica útil = 2.790 kw
- Consumo de combustible de fuel-oil = 274 kg/h
1.2.1.- Instalación de agua para la caldera.
- Agua de reposición de la caldera.
El consumo de agua de reposición, es igual a la suma del consumo de vapor
correspondiente al túnel de enfriamiento y a la lavadora de tarros (vapor que no se recuperará
en forma de condensado), más la debida a fugas eventuales, etc., que se han estimado en su
conjunto en un 15% más, del vapor que se genere.
El consumo máximo de vapor, tiene lugar adoptando la hipótesis de una posible
ampliación de la producción y a otros factores. Tal y como se ha fijado anteriormente, el
consumo que supondría esta hipótesis, se ha estimado en un 25% sobre el consumo de vapor
previsto. Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, la cantidad de agua que hay que
reponer es igual a:
kg
kg 

+ 700  x 1’25 x 1’15 ≈ 1.617 kg/h
 425
h
h 

El agua que hay que aportar para compensar el vapor no recuperado, debido a pérdidas y
a elementos consumidores en los que el vapor no se recupera en forma de condensado, es de
unos 1.620 litros/hora. Lo que supone, a lo largo de una jornada laboral de 8 horas, un
consumo de agua de 12.960 litros.
Se ha instalado para ello un depósito de 15 m3 de agua.
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- Características del agua de reposición de la caldera.
Un aspecto de fundamental importancia, es el referente a la calidad del agua de
alimentación de la caldera.
El agua de alimentación de la caldera, según se indica en el Art. 20 de la Instr. MIE-AP1
del RAP, deberá tener una calidad igual a la descrita en la norma UNE 9-075. Teniendo en
cuenta que la presión de trabajo de la caldera será de 8kg/cm2, los límites máximos
recomendados de salinidad total, sílice, sólidos en suspensión y cloruros es, según la referida
norma, los siguientes:
Tabla 5.2:
Límites máximos recomendados de salinidad total, sílice, sólidos en suspensión y
cloruros del agua de alimentación de la caldera.
Salinidad total en
Contenido en sílice
Sólidos en
Contenido en
CO3Ca (mg/l)
(mg/l)
suspensión (mg/l)
cloruros(mg/l)
3.500
100
300
2.000
- Tratamientos.
a) Descalcificación.
Con objeto de asegurar que el agua de alimentación de la caldera posea unos valores de
sales disueltas inferiores a los indicados en el apartado anterior, y teniendo en cuenta las
características del agua de alimentación y las recomendaciones del fabricante de la caldera, se
somete al agua de alimentación a un proceso de ablandamiento mediante un Grupo
Descalcificador a base de resina catiónica.
En el Grupo Descalcificador se retendrán todos los cationes de los sulfatos y cloruros,
cambiándolos por sodio. La regeneración de la resina se realiza mediante sal común.
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Teniendo en cuenta que la acidez (pH) del agua de alimentación de la caldera determina
la velocidad de ataque de las superficies de calefacción, y que el contenido de oxígeno, fija el
alcance de este ataque; se procede, al acondicionamiento del pH y a la eliminación del
oxígeno del agua de salida del Grupo Descalcificador.
b) Acondicionamiento del ph.
El acondicionamiento del pH se efectúa mediante la adición de hidracina al agua de
alimentación de la caldera. El valor del pH viene limitado por el material de los tubos de la
caldera con objeto de evitar la corrosión intergranular caústica. Por tanto el valor del pH, y en
consecuencia la cantidad de hidracina que habrá que adicionar al agua, será un dato que se
determinará con el fabricante de la caldera.
Con la utilización de hidracina, para acondicionar el pH del agua de alimentación, se
tendrán como ventajas adicionales el no aumentar la salinidad del agua, y conseguir que toda
la red de condensados se recubra de una capa de magnetita que impedirá la oxidación
posterior de las tuberías que formen dicha red.
c) Desgasificación.
Esta operación se realiza mediante un desgasificador, que es un dispositivo mecánico
empleado para liberar los gases contenidos en el agua de alimentación (aire, oxígeno,
anhídrido carbónico y otros gases).
Su funcionamiento consiste en dividir el agua de alimentación en finas gotas,
calentándolas a continuación para transformarlas en vapor dentro del desgasificador, y separar
el aire, anhídrido carbónico y otros gases del vapor a medida que éste se va condensando. En
los desgasificadores el fluido calorífico acostumbra a ser el vapor, a presiones comprendidas
entre valores altos hasta otros inferiores a la presión atmosférica.
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Un calentador de agua de alimentación del tipo abierto o de contacto directo puede
desempeñar la función de desgasificador con tal que el agua se caliente a una temperatura
suficientemente alta para que se desprendan los gases contenidos en ella, los cuales se hacen
salir por el purgador del calentador.
Los desgasificadores más modernos son calentadores de agua de alimentación del tipo de
contacto directo. Estos aparatos pueden construirse para producir agua con contenidos muy
bajos de oxígeno y otros gases.
La distinción entre un desgasificador propiamente tal y un calentador de agua de
alimentación del tipo de contacto directo, que actúe de desgasificador, está en el bajo
contenido de oxígeno del agua producido por este último.
Los equipos desgasificadores del agua de alimentación de las centrales térmicas pueden
ser del tipo de bandeja y del tipo de atomización. Algunas veces se desgasifican aguas muy
corrosivas sometiéndolas en frío a presiones absolutas muy bajas.
1.2.2.- Instalación de fuel-oil.
- Consumo diario.
Según los datos facilitados por el fabricante, el consumo de fuel-oil de la caldera
funcionando al régimen máximo de 4.000 kg de vapor/hora, es de 274 kg/h. Teniendo en
cuenta que el funcionamiento de la planta se ha fijado en ocho horas al día, el consumo diario
asciende a:
274 kg/h x 8 h/día =2.192 kg/día
- Capacidad del depósito de almacenamiento.
Se ha instalado un depósito para el almacenamiento de fuel-oil, con capacidad suficiente
para una semanas de funcionamiento de la planta.
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Teniendo en cuenta que en una semana existen cinco días laborables, la cantidad de
combustible a almacenar es igual a:
2.192 kg/día x 5 días = 10.960 kg
y considerando que la densidad media de fuel-oil es de 0’95 kg/litro, el volumen de almacenar
asciende a:
10.960 kg
= 11.536’84 litros
0'95 kg / l
Por lo que se ha instalado un depósito de 12.000 litros de capacidad.
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