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La utilización del vapor en la Industria, lleva consigo el que cada vez en mayor número los Ingenieros, Proyectistas y Técnicos instaladores se vean enfrentados en la utilización del vapor como elemento de calentamiento.
El vapor de agua es un servicio muy común en la industria, que se utiliza para proporcionar energía térmica a los procesos de transformación de materiales a productos, por lo que la eficiencia del sistema para generarlo, la distribución adecuada y el control de su consumo, tendrán un gran impacto en la eficiencia total de la planta.
La idea básica para la realización de esta obra ha sido principalmente debida a la conexión que durante años he tenido en la práctica con proyectos de Ingeniería e Instalaciones, pretendiendo aquí proporcionar al lector los conocimientos necesarios que para el proyecto de una instalación deben ser imprescindibles.
Especial atención y esfuerzo he dedicado a la finalidad de presentar todas las fórmulas y valores utilizados en forma de monogramas, diagramas y tablas lo más claras y sencillas posibles. Además, de una serie de problemas planteados y desarrollados como ejemplo de lo expuesto.
Finalmente, se han dedicado capítulos especiales de consulta con las tablas más importantes, indicaciones y datos prácticos que creo merecerán la atención del lector. Todos los datos y valores, en tanto no puedan ser considerados como “clásicos”, responden a mi opinión personal, Por ello no puedo pretender que sea un “libro de recetas“, este no existe, ni puede existir, pues cada instalación con sus condiciones especiales de trabajo, debe de ser tratada siempre individualmente.
Ha sido mi deseo el de presentar al gran círculo de colegas que en Ingenierías, Talleres, y Fábricas se enfrentan, día tras día con los problemas que representa los procesos de calentamiento por vapor, una obra clara y fácilmente comprensible. A todos ellos dedico cordialmente el presente trabajo.
Destacar que a lo largo de este libro se reconoce la contribución de muchos autores de libros y de artículos publicados en revistas técnicas, así como de fabricantes, de los que se han tomado muchos de los datos que figuran en las páginas de esta obra.
Para cualquier sugerencia, crítica constructiva e información sobre otros valores prácticos o experimentales, les quedo siempre agradecido a mis lectores.
José Solé Busquet (Autor del libro)
ÍNDICE COMPLETO DEL LIBRO:
INTRODUCCIÓN.
1ª PARTE. CONCEPTOS, DATOS Y COMPONENTES DEL VAPOR Y SU DISTRIBUCIÓN.
CAPÍTULO I. 1. Calor como servicio en la industria. 2. Mecánica del vapor. 2.1. Generalidades. 2.2. Gráfico de entropías. 2.3. Historia de la entropía. 2.4. Historia de la máquina de vapor. 2.5. Teoría general de las máquinas.2.6. Caldera de vapor. 2.7. Historia del vapor. 3. Descripción caldera de vapor. 3.1. Introducción. 3.2 Definición de una caldera. 3.3. Generador de vapor. 3.4. Clasificación de las calderas. 4. Calderas diversas. 4.1. Calderas con tubos múltiples de humo. 4.2. Calderas con tubos múltiples de agua Acuotubular. 5. Comportamiento de la caldera. 6. Agua caliente. 7. Agua sobrecalentada.
CAPÍTULO II. 8. Vapor en la industria. 9. ¿Qué es vapor? 9.1. Diagrama de fases (estado del vapor). 9.2. Terminología y unidades. 9.3. Calidad del vapor. 9.4. Resumen (glosario). 10. Ecuaciones de cálculo, para vapor saturado. 10.1. Ecuaciones de cálculo, tablas de vapor saturado. 11. Tablas de vapor saturado. 12. Ecuaciones de cálculo, para vapor sobrecalentado. 12.1. Ecuaciones de cálculo, tablas de vapor sobrecalentado.13. Tablas de vapor sobrecalentado. 14. Casos prácticos sobre el capítulo II.
CAPÍTULO III.15. Prescripciones generales para tuberías. 15. 1. Materiales (Tuberías). 15.2. Diámetro de la tubería. 15.3. Instalación de tuberías. 15.4. Diseño de instalación. 15.2. Diámetro de la tubería. 15.3. Instalación de tuberías. 15.4. Diseño de instalación. 16. Tuberías vapor / condensados. 16.1. Selección del tubo normalizado, Normativa DIN. 16.2. Selección del tubo normalizado, Normativa ANSI. 16.3. Aislamiento térmico de las tuberías. 16.4. Pérdida de calor en tuberías de acero sin aislar. 17. Características del fluido. 17.1. Densidad del agua. 17.2. Viscosidad dinámica del agua. 17.3. Viscosidad dinámica del vapor de agua. 18. Pérdida de carga. 18.1. Pérdida de carga por rozamiento. 18.2. Pérdida de carga por accesorios. 18.3. Régimen laminar y turbulento. 18.4. Número de Reynolds (Re). 19. Diagrama de MOODY. 20. Dimensionado, tuberías con vapor. 21. Dimensionado, tuberías con agua caliente y sobrecalentada. 22. Tipo de válvulas. 22.1. Válvulas de bola. 22.2. Válvulas de globo. 22.3. Válvulas reductoras de presión para vapor. 22.4. Cálculo de válvulas. 23. Casos prácticos sobre el capítulo III.
CAPÍTULO IV. 24. Eliminación del condensado. 24.1. Retorno de condensado. 24.2. Vaporización instantánea (revaporizado). 25. Sistema de purga de condensado. 25.1. Sistema de purgas limpias. 25.2. Sistema de purgas sucias. 26. Línea de retorno de condensado. 27. Casos prácticos sobre el capítulo IV.
CAPÍTULO V. 28. A título de ejemplo, se presentan esquemas de instalación de calderas y sus complementos. 28.1. Esquema de instalación caldera de vapor (Sobrecalentador vapor en salida de gases 3er paso). 28.2. Esquema de instalación caldera de vapor (Sobrecalentador vapor en salida de gases Hogar). 28.3. Esquema de instalación caldera de vapor (Sobrecalentador vapor en salida de gases 2º paso). 28.4. Esquema de instalación caldera de agua sobrecalentada y sus complementos. 29. Símbolos de los aparatos e instrumentación. 30. Golpe de ariete. 30.1. Cálculo del golpe de ariete. 30.2. Consecuencias. 30.3. Dispositivos para controlar el golpe de ariete. 30.4. Casos en los que se pueden producir el fenómeno. 31. Cavitación. 31.1. Introducción. 32. Problemas en la instalación de tuberías. 32.1. Problemas en tuberías de vapor. 32.2. Problemas en tuberías de condensados. 33. Símbolos empleados (1ª parte). 34. Bibliografía (1ª parte).
2ª PARTE. SOLUCIÓN EN LA DISTRIBUCIÓN DE VAPOR POR EFECTO DE LA DILATACIÓN DE TUBERÍAS.
CAPÍTULO I. 1. Historia y desarrollo de los compensadores de dilatación. 1.1. Formas naturales. 1.2. Liras. 1.3. Juntas deslizantes empaquetadas. 1.4. Chapas embutidas soldadas. 1.5. Fuelles de metales comunes. 1.6. Fuelles de acero inoxidable. 2. Dilatación de los cuerpos. 2.1. Generalidades. 2.2. Dilataciones. 2.3. Dilatación lineal. 2.4. Fuerzas de dilatación. 2.5. Ejemplos. 3. Dilatación según material. Gráficas.
CAPÍTULO II. 4. Curvado de tubos. 4.1. Experiencia del fabricante. 4.2. Curvado en frío. 4.3. Curvado en caliente. 5. Construcción. 5.1. Curvado, tubos de acero. 5.2. Curvado en forma de liras, tubos de acero. 6. Cálculo, desarrollo tubería curvada. 6.1. Curvado simple. 6.2. Curvado doble. 6.3. Curvado doble (radios iguales). 6.4. Curvado doble (radios desiguales). 6.5. Longitud de un arco. 6.6. Problemas. 7. Momentos de fuerza. 7.1. Introducción. 7.2. Objetivo. 7.3. Momento de una fuerza. 7.4. Momento resultante. 7.5. Principio de momentos. 7.6. Par de fuerzas.
CAPÍTULO III. 8. Cálculo, compensadores conformados por tubería. 8.1. Liras rectangulares. 8.2. Liras rectangulares, codos a 90º, cálculos. 8.3. Momento de flexión. 8.4. Esfuerzo de flexión. 8.5. Resumen de cálculo, compensadores con codo 90º. 9. Liras de cuello de cisne. 9.1. Esfuerzo de flexión. 9.2. Resumen de cálculo, compensadores de cuello de cisne. 10. Liras de doble curva. 10.1 Esfuerzo de flexión. 10.2. Resumen de cálculo, compensadores de doble curva. 11. Liras rectangulares. 11.1. Esfuerzo longitudinal de flexión. 11.2. Resumen de cálculo, compensadores rectangulares.
CAPÍTULO IV. 12. Diseño de tuberías.12.1. Procedimientos de diseño de tuberías. 12.2. Normas de diseño. 12.3. Cargas de diseño para tuberías. 12.4. Peso. 13. Efectos de la expansión y contracción térmica. 13.1. Acciones del viento. 13.2. Vientos dominantes. 14. Soportación. 14.1. Consideraciones sobre soportes. 14.2. Guía general, ubicación de los soportes. 14.3. Flexibilidad en sistemas de tuberías. 14.4. Normas y códigos Internacionales. 14.5. Determinación de la distancia, apoyos de tubería (tubos sin soldadura). 14.6. Determinación de la distancia, apoyos de tubería (tubos roscados). 14.7. Dimensiones de la tubería. 14.8. Ejemplos de soportación.
CAPÍTULO V. 15. Compensadores de dilatación tipo fuelle.15.1. Fuelles. 15.2 . Material de fuelles. 15.3. Resistencia de un compensador de fuelle.15.4. Diferencial de presión. 15.5. Propiedades de los fuelles. 15.6. Compensadores axiales. 15.7. Compensadores articulados y angulares. 15.8. Compensadores laterales. 15.9. Compensadores de presión equilibrada. 15.10. Fuelles en el marcado. 15.11. Compensadores actuales disponibles. 15.12. Determinar la deformación de montaje. 16. Compensadores de dilatación no metálicos.
CAPÍTULO VI. 17. Configuraciones diversas, compensadores angulares. 17.1. Compensadores axiales. 17.2. Compensadores a doble articulación. 17.3. Compensadores de dos articulaciones (2z). 17.4. Compensadores de dos articulaciones (2s). 17.5. Compensadores de dos articulaciones (2k). 17.6. Sistema de tres articulaciones (3v). 17.7. Sistema de tres articulaciones (3kw). 17.8 Sistema de tres articulaciones (3z). 17.9. Sistema de tres articulaciones (3l). 17.10. Coeficiente de deformación, montaje en frío. 18. Bibliografía. (2ª parte).
ANEXOS. 1. Conversión de grados. 2. Unidades de medida (SI, Sistema Internacional). 3. Complementos. 4. Instrucción Técnica Complementaria ITC EP-1 Calderas. 5. Normas UNE.
La utilización del vapor en la Industria, lleva consigo el que cada vez en mayor número los Ingenieros, Proyectistas y Técnicos instaladores se vean enfrentados en la utilización del vapor como elemento de calentamiento.
El vapor de agua es un servicio muy común en la industria, que se utiliza para proporcionar energía térmica a los procesos de transformación de materiales a productos, por lo que la eficiencia del sistema para generarlo, la distribución adecuada y el control de su consumo, tendrán un gran impacto en la eficiencia total de la planta.
La idea básica para la realización de esta obra ha sido principalmente debida a la conexión que durante años ha tenido el autor en la práctica con proyectos de Ingeniería e Instalaciones, pretendiendo aquí proporcionar al lector los conocimientos necesarios que para el proyecto de una instalación deben ser imprescindibles.
Especial atención y esfuerzo se ha dedicado a la finalidad de presentar todas las fórmulas y valores utilizados en forma de monogramas, diagramas y tablas lo más claras y sencillas posibles. Además, de una serie de problemas planteados y desarrollados como ejemplo de lo expuesto.
Finalmente, se han dedicado capítulos especiales de consulta con las tablas más importantes, indicaciones y datos prácticos que son muy interesantes. Es el único libro específico editado en el mercado de libros técnicos, por lo que es imprescindible para técnicos, instaladores, ingenieros, arquitectos y proyectistas de este sector.
