La calidad del vapor es la proporción de vapor saturado en una mezcla de condensado saturado (líquido) / vapor (vapor). Una calidad de vapor de 0 indica 100% líquido (condensado) mientras que una calidad de vapor de 100 indica 100% de vapor. Una (1) libra de vapor con 95% de vapor y 5% por ciento de arrastre de líquido tiene una calidad de vapor de 0.95.
Los valores necesarios para obtener una medida de la calidad del vapor son la temperatura, la presión y el contenido de líquido arrastrado.
Un alto porcentaje (88% o más) de los sistemas de vapor industriales utilizan vapor saturado para aplicaciones de proceso. El vapor saturado (es decir, el vapor saturado de energía) es completamente gaseoso y no contiene líquido.
La caldera utiliza energía química de una fuente de combustible para suministrar energía al agua contenida por ella. Dentro de la caldera, el líquido obtiene energía del proceso de combustión y cambia de estado a vapor saturado. El agua ingresa a la caldera en el punto A y el agua gana energía sensible (hf) hasta el punto B. El cambio de estado se referencia como el punto B en el gráfico. A medida que el vapor saturado adquiere más energía del proceso de combustión de la caldera, el vapor alcanza una alta calidad (moviéndose de izquierda a derecha) como se representa en el gráfico, los puntos B a C. El aumento de energía ganada por el vapor de los puntos C a D va hacia el sobrecalentamiento del vapor.
Existe una relación directamente proporcional entre temperatura y presión en vapor saturado. Es decir, a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la presión. Ilustrado por las “Líneas de presión constante” en el gráfico, se necesita energía más sensible (hf) para que el agua pase del punto A al punto B y se convierta en vapor.
Cuando el vapor ingresa al proceso, el nivel de energía va de derecha a izquierda a medida que el proceso absorbe la energía del vapor.
¿Por qué la calidad del vapor es importante?
Las técnicas de fabricación actuales para transferencia de calor, control y estándares están todas dedicadas a mejorar y proporcionar productos de la más alta calidad al mercado. Para lograr la más alta calidad, cada componente fabricado del producto final se inspecciona repetidamente y se mide su calidad para garantizar que cumpla con las expectativas del fabricante y del consumidor.
El vapor es una parte vital y crítica en la producción del producto final; por lo tanto, la calidad del vapor debe ser uno de los principales puntos medibles en la producción de un producto en las instalaciones de fabricación actuales. Todos los componentes de transferencia de calor (carcasa / tubo, placa / marco, placa / bobina, trazado, etc.) basan los cálculos de rendimiento en la calidad del vapor al 100%, a menos que el usuario final informe al fabricante que la calidad del vapor es inferior al 100%.
Desafortunadamente, la calidad del vapor generalmente no se monitorea de cerca y se supone que es 100% de calidad. Por lo tanto, los problemas que surgen de la mala calidad del vapor se atribuyen a algún otro elemento del sistema.
¿Cuáles son los efectos de la calidad del vapor?
La baja calidad del vapor afecta las operaciones del sistema de vapor de muchas formas.
- Reducción de la eficiencia de la transferencia de calor: el principal problema de la baja calidad del vapor es el efecto sobre el equipo y el proceso de transferencia de calor. En algunos casos, la baja calidad del vapor puede reducir la eficiencia de la transferencia de calor en más del 65%. El líquido arrastrado por el vapor tiene energía sensible (16% estimado - varía con la presión) que tiene una cantidad de energía significativamente menor que la energía latente del vapor de vapor (94%). Por lo tanto, se está suministrando menos energía utilizable al equipo de proceso de vapor. Además, el líquido adicional (vapor de baja calidad) se acumula en la superficie mojada del intercambiador de calor, lo que provoca una acumulación adicional de líquido que reduce la capacidad de transferencia de la energía latente del vapor al producto.
- Falla prematura de las válvulas: El líquido que pasa a través de las válvulas de control de vapor erosionará las partes internas de las válvulas y provocará una falla prematura.
- Fallas de componentes internos de la turbina: El líquido introducido con el vapor en una operación de turbina saturada reducirá la esperanza de vida de los componentes internos.
- Los sistemas para prevenir golpe de ariete generalmente no están diseñados para acomodar el líquido adicional en el vapor. El líquido adicional crea la posibilidad de que ocurra un golpe de ariete. El golpe de ariete es un problema de seguridad y puede causar fallas prematuras en el sistema de vapor.
¿Cómo se mide la calidad del vapor?
Se puede obtener una medición real de la calidad del vapor mediante el uso de un calorímetro de estrangulamiento y cálculos usando una serie de ecuaciones que desafortunadamente, la mayoría de las plantas industriales no tienen el lujo ni la capacidad de realizar.
Existen instrumentos como ciertos medidores de flujo multivariable que pueden determinar la calidad de vapor utilizando dispositivos especiales.
Siempre es buena idea que las plantas tengan conocimiento claro de la calidad de su vapor para optimizar su productividad y confiabilidad.
