Instalar un separador en la tubería de vapor permite separar el condensado (gotas de agua) que arrastra el vapor y enviar a los equipos un vapor con un título elevado, lo que contribuye a reducir el calentamiento irregular y los defectos de producto. El título del vapor es un indicador que expresa la proporción entre el «vapor gaseoso» y las «gotas de agua líquida» contenidas en el vapor; cuanto menos gotas de agua y más seco sea el vapor, más se acerca a 1,0. El separador es el equipo que sirve para mantener alto ese título en la entrada del equipo. Se emplea en numerosas instalaciones de vapor como uno de los factores que influyen en la estabilidad del calentamiento y en la eficiencia del intercambio térmico.
Puntos clave de este artículo
- El separador separa el condensado del vapor y suministra a los equipos un vapor con título elevado
- Un vapor de bajo título tiende a ser una de las causas de la disminución de la eficiencia del intercambio térmico y del calentamiento irregular
- La posición de instalación, el diámetro y la combinación con la purga condicionan su eficacia
Cómo contribuye el separador a mejorar la calidad
El título del vapor y la influencia del condensado en el vapor
En las tuberías de vapor, debido a la condensación por disipación de calor o a las variaciones de carga, entre otros factores, una parte del vapor puede volver a convertirse en gotas de agua (condensado). Un vapor que contiene mucho condensado ve reducido su título y, aun a la misma presión, tiende a disminuir la cantidad de calor latente que realmente se transmite.
Entre los efectos que el condensado presente en el vapor produce sobre el calentamiento cabe señalar los siguientes: se forma una película de agua sobre la superficie de transferencia de calor que dificulta la transmisión del calor, y la cantidad de condensado que entra en el equipo varía con el tiempo, con lo que resulta difícil mantener un calentamiento estable. Como consecuencia, esto puede dar lugar a fenómenos como una variación parcial de la temperatura del objeto que se calienta o un retraso en el arranque. Dado que el calentamiento irregular no depende únicamente del estado del vapor, sino que en él intervienen varios factores como el diseño de transferencia térmica del equipo y las condiciones de operación, es adecuado considerar la gestión del título como uno de sus elementos importantes.
El separador cambia bruscamente la dirección del flujo de vapor en su interior y, aprovechando la diferencia de inercia, separa las gotas de agua más pesadas de la corriente principal de vapor. El condensado separado se recoge en la parte inferior y se descarga fuera del sistema a través de una purga de vapor. De este modo, resulta más fácil asegurar un vapor con título elevado en la entrada del equipo.
Criterios sobre la posición de instalación y la combinación
Para obtener el efecto del separador, lo habitual es colocarlo lo más cerca posible del equipo cuyo título se desea aumentar, aguas arriba de este. Si queda demasiado alejado del equipo, en la tubería posterior a la separación puede volver a generarse condensado y el título puede disminuir.
Además, es necesario descargar de forma segura el condensado separado por el separador. En muchos casos, la parte inferior dispone de un espacio para acumular temporalmente el condensado y de una sección que recibe las incrustaciones y la suciedad; a este punto se conecta una purga de vapor adecuada. Si la descarga se estanca, el condensado acumulado vuelve a ser arrastrado hacia el lado del vapor y el agua que tanto costó separar acaba entrando en el equipo, por lo que conviene planificarlo incluyendo la selección y el mantenimiento de la purga.
Puntos a tener en cuenta
Se parte de la premisa de que el separador debe seleccionarse de forma adecuada para el diámetro y las condiciones de presión. Una selección sobredimensionada o subdimensionada afecta a la pérdida de carga y al rendimiento de separación. En sistemas donde la entrada de aire (gases no condensables) supone un problema, puede ser necesaria otra medida como el purgado de aire, y el separador por sí solo no resuelve todos los problemas de calidad. Es importante juzgar de forma integral teniendo en cuenta la presión de operación, el caudal y las variaciones de carga reales.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿A qué se refiere el título del vapor?
A1. Es un indicador que expresa la proporción en masa entre el vapor gaseoso y las gotas de agua líquida contenidas en el vapor. Cuantas menos gotas de agua, más se acerca el valor a 1,0. Cuanto más seco es el vapor, más estable cabe esperar que sea el calentamiento.
Q2. ¿Cuál es la diferencia entre un separador y una purga de vapor?
A2. El separador es un equipo que separa las gotas de agua del vapor dentro del flujo. La purga es una válvula que descarga fuera del sistema el condensado acumulado. Ambos tienen funciones distintas y lo habitual es utilizarlos combinados.
Q3. ¿Dónde conviene instalarlo?
A3. Lo básico es colocarlo aguas arriba del equipo cuyo título se desea aumentar, en una posición lo más cercana posible. Si queda alejado, en la tubería posterior a la separación puede volver a generarse condensado y el efecto puede reducirse.
Q4. ¿Con instalarlo se resuelve necesariamente el calentamiento irregular?
A4. No puede afirmarse de forma general. En el calentamiento irregular intervienen varios factores como el diseño de transferencia térmica y las condiciones de operación. La mejora del título es una medida eficaz, pero es necesario comprobarlo en el conjunto del sistema.
Q5. ¿Cómo se determina el diámetro?
A5. Se selecciona teniendo en cuenta la presión de operación, el caudal y la pérdida de carga admisible, entre otros factores. Ajustarlo únicamente al tamaño de la tubería puede resultar sobredimensionado o subdimensionado, por lo que conviene ordenar las condiciones antes de decidir.
Q6. ¿Qué hay que tener en cuenta en el mantenimiento?
A6. Es importante comprobar el funcionamiento de la purga que descarga el condensado separado. Si la descarga se estanca, el agua acumulada vuelve al lado del vapor y puede provocar una disminución del título. Como referencia, conviene realizar inspecciones periódicas.
Resumen
El separador es un equipo que separa el condensado del vapor y suministra a los equipos un vapor con título elevado, contribuyendo a la estabilidad del calentamiento y al mantenimiento de la eficiencia del intercambio térmico. Para aprovechar plenamente su efecto es imprescindible estudiar la posición de instalación, el diámetro y la combinación con la purga de vapor de acuerdo con las condiciones de operación.
Si tiene alguna dificultad como «quiero delimitar la causa del calentamiento irregular o de las variaciones de temperatura», «no puedo decidir hasta qué punto elevar el título en la entrada del equipo», «no sé qué diámetro o tipo es adecuado para la presión de operación y el caudal» o «quiero seleccionar un equipo equivalente a un separador ya instalado», utilice el servicio de consulta técnica y de selección de Yoshitake. Le ayudaremos a elegir el modelo más adecuado ordenando las condiciones de operación.