Presión
Sobrepresión y presión absoluta
En la tecnología de calderas de vapor, es habitual indicar todas las presiones como sobrepresión relativa a una presión atmosférica de 1 bar. En estos puntos se utiliza la unidad [bar] o [barg].
Por lo tanto, la sobrepresión se convierte en presión absoluta de la siguiente manera:
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Temperatura y presión normales y temperatura y presión estándar Temperatura y presión normales (según DIN 1343): Temperatura y presión estándar (IUPAC): Temperatura y presión ambiente estándar (IUPAC): |
Presión media de funcionamiento
La presión de funcionamiento de un sistema de calderas no es un valor constante, sino que fluctúa en torno a la presión de funcionamiento media pavg. La razón de ello es que la presión de funcionamiento en la caldera de vapor se emplea como variable de entrada para la regulación de salida del sistema de calderas de vapor y, por lo tanto, fluctúa en un rango de aproximadamente ±10 % de la presión de funcionamiento media utilizada como valor de consigna.
Ilustración de la curva de presión a lo largo del tiempo (control de caldera BCO)
Para determinar la presión media de funcionamiento pavg necesaria deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
- Nivel de presión/temperatura requerido en los consumidores de vapor
Para definir la presión de funcionamiento media pavg, debe determinarse el nivel de presión o temperatura necesario de los consumidores de vapor. El nivel de presión máximo pmax,C de los consumidores debe utilizarse para diseñar la presión media de funcionamiento del sistema de calderas de vapor.
El nivel de presión requerido de los consumidores a una temperatura de calentamiento conocida puede determinarse a partir de la tabla de vapor relacionando la presión de ebullición con la temperatura.
- Pérdidas de presión
También, deben tenerse en cuenta las pérdidas de presión en la tubería de vapor entre la caldera de vapor y el consumidor, las pérdidas de presión de las válvulas en la tubería de vapor y las pérdidas de presión de cualquier estación reductora de presión existente
Info sobre Pérdida de carga
Si los niveles de presión de los consumidores están muy alejados (> 3 bar) o si se requiere una presión de vapor constante con un margen de fluctuación menor que el que puede realizar el control de potencia de la caldera de vapor, la presión de vapor en los consumidores debe ajustarse mediante estaciones reductoras de presión entre las calderas de vapor y los consumidores. Los circuitos de control para la regulación de la carga en la caldera de vapor y la regulación de la presión en el consumidor se separan instalando estaciones reductoras de presión.
Ajuste y modificación de la presión media de funcionamiento
La presión media de funcionamiento pavg del sistema de caldera de vapor puede ajustarse en la unidad de control del armario de control de la caldera durante la puesta en servicio y el funcionamiento del sistema o especificarse mediante el sistema de automatización.
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Márgenes de seguridad durante el diseño En este punto del proceso de diseño, se aconseja trabajar sin márgenes de seguridad para reflejar las condiciones de funcionamiento reales. Si las presiones medias de funcionamiento especificadas son demasiado altas, esto puede provocar, entre otras cosas, que las válvulas y tuberías de vapor se dimensionen demasiado pequeñas debido a la mayor densidad del vapor saturado. Deben tenerse en cuenta márgenes de seguridad para la presión en el diseño, puede hacerse al definir la presión de funcionamiento máxima admisible. |
Presión de funcionamiento reducida
Por razones de eficiencia energética, la presión de funcionamiento no debe ajustarse a un valor superior al necesario. Una aplicación típica para reducir la presión de funcionamiento puede llevarse a cabo durante el fin de semana, esto permite reducir las pérdidas por radiación de la caldera.
Sin embargo, no se debe reducir la presión de funcionamiento. Si la presión de funcionamiento se reduce demasiado, puede tener los siguientes efectos negativos:
- Puede producirse cavitación en las bombas si la estrangulación es insuficiente.
- Las bombas pueden funcionar en un rango inestable del mapa característico.
- Las bombas pueden funcionar con una eficiencia inferior.
Las altas velocidades del vapor derivadas de la reducción de la densidad también pueden tener efectos negativos:
- Erosión en válvulas y codos
- Ruidos de flujo fuertes
- Aumento de la tasa de arrastre de gotas de la caldera de vapo
Por tanto, la presión de servicio mínima admisible se limita a la mitad de la presión de servicio configurada como ajuste predeterminado.
La presión media mínima de funcionamiento de un sistema de calderas de vapor de alta presión no debe ser inferior a 5 bar, puesto que las válvulas de alimentación de vapor y las tuberías de vapor deben dimensionarse muy grandes debido al mayor volumen específico del vapor a una presión más baja.
Presión de funcionamiento máxima admisible
La presión de funcionamiento máxima admisible de una caldera es la sobrepresión que resulta de la construcción y la resistencia de los materiales utilizados.
Esta información figura en la placa de datos del fabricante de la caldera, en la documentación facilitada y en los documentos de aceptación. El exceso de presión debe limitarse mediante una válvula de seguridad en la caldera de vapor. La válvula de seguridad se abre cuando se alcanza la presión máxima admisible para impedir que la presión en el envolvente de la caldera siga aumentando. Una vez que la válvula de seguridad ha reaccionado, vuelve a cerrarse cuando la presión en la caldera se ha reducido
Para que la válvula de seguridad funcione de forma fiable, la válvula no responda ni empiece a tener fugas durante el funcionamiento, las presiones en la caldera de vapor se gradúan de la siguiente manera.
