Métodos de calefacción de cañerías y Aislamiento térmico

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MÉTODOS DECALEFACCIÓN DE

CAÑERÍAS Y AISLAMIENTOTÉRMICO



Métodos de Calefacción deCañerías



Finalidad de la Calefacción

El calefaccionado de cañerías se realiza cuando senecesita:

1. Mantener los líquidos de alta viscosidad en

condiciones de circulación.

2. Mantener dentro de ciertos límites de temperaturasa líquidos de servicios, por exigencias del proceso.

3. El precalentamiento de cañerías es el único métodoen funcionamiento para licuar los depósitos sólidosque se hayan formado en el interior de las cañeríascuando el sistema está fuera de servicio.



Métodos para elCalefaccionado

• Vapor

sobrecalentado osaturado.• De baja a media

presión.• Más usado.

• Preferentemente cuandoen la instalación secuenta con abundanteagua de desperdicio.

• Utilizada cuando se

trabaja en rangos detemperaturassensiblemente inferiores alos 100°C.

Vapor Agua Caliente



Agua Caliente

I N C O

N V E N I E N

T E S

• No puede trabajar a temperaturasmuy elevadas.

•

Requiere de un sistema de suministroa cierta altura para permitir la librecirculación o de un equipo de bombeo.

• El equipo de bombeo obliga a trabajarcon temperaturas bajas debido a losinconvenientes de cavitación queprovoca el vapor de agua.



Cavitación

• Es el fenómenoconsistente en lavaporización del

fluido circulante, atemperaturas muyinferiores a la depunto de ebullicióndel mismo encondicionesnormales depresión.



Agua Caliente

V E N T A J A S

• Requiere menores secciones decañerías.

• Se puede recuperar la totalidad delfluido circulante.

• Se mezcla fácilmente con productosque elevan su temperatura deebullición.



Sistemas de Calefaccionado

• Tubos de calefacción

externos paralelos.

• Caños de

calefaccionamientoexteriores enespiral.

• Tubo de calefacción

interno.

Externos Interno



Tubos de calefacción externos paralelos

• El calefaccionado se realiza por uno o más cañosde vapor, paralelos, de pequeño diámetro ycolocados externamente al caño principal.

• Para temperaturas de vapor hasta 260°C y paradiámetros hasta ½ ”, los caños de calefacción songeneralmente de cobre recocido sin costura. Aunque también pueden utilizarse caños dealuminio trafilados.Para temperaturas mayores y diámetrossuperiores se usan caños de acero al carbono.




V E N T A J A S

• Bajo costo inicial.

•

Facilidad de mantenimiento.

• Imposibilidad de contaminación

entre ambos fluidos.




I N C O

N V E N I E N

T E S

• Calefacción irregular y de difícilcontrol.

• Calefaccionamiento inicial muylento, aunque esto se puedemejorar colocando en el espacio

entre los caños, cementosespeciales de alto coeficiente detransferencia de calor.




MÁSUSADO

Debido a susimpleinstalación yeconomía.



Caños de calefaccionamiento exterioresen espiral

• Este sistema es utilizado con frecuencia encalefaccionado de cañerías que requieren unaporte térmico más intenso o para aquellos

accesorios de formatos irregulares.

• Es característico que cada ramal pueda

abarcar una longitud de cañería de 2 a 3metros como máximo.



Caños de calefaccionamiento exterioresen espiral

Encomparacióncon el sistema

de calefacciónmediantetubosexternosparalelos,

éste es máseficiente y

menoseconómico.



Tubo de calefacción interno

• Es utilizado en cañerías de gran diámetro. Enestos casos sucede que el sistema decalefacción exterior pierde eficiencia debido a

la falta de contacto íntimo entre ambosfluidos, y también al gran caudal de fluido acalefaccionar.



Tubo de calefacción interno

V E N T A J A S

• Mayor superficie de transferencia.

•

Incremento de la transferencia decalor.

• Aumento de la eficiencia delsistema.



Tubo de calefacción internos

I N C O

N V E N I E N

T E S

• Complejidad en la instalación.

•

Costo elevado en la construccióndel sistema.



Calefaccionado por medio detubos exteriores paralelos



1. Número-Diámetro-Longitud de tubos

Estos parámetros dependen de:

• Diámetro del caño a calefaccionar• Temperatura del vapor a emplear• Naturaleza del líquido a ser calefaccionado• Naturaleza del servicio•

Aislamiento térmico• Condiciones del medio ambiente• Material de las cañerías



1. Número-Diámetro-Longitud de tubos

Diámetro del caño decalefaccionamiento

Longitudes máximas admisibles

1/4” 30 m. (tubos de 6”) a 300m. (tubos de 2”) 3/8” 30 m. (tubos de 8”) a 300m. (tubos de 3”)

1/2” 100 m. (tubos de 12”) a 500m. (tubos de 2”)

3/4” 50 m. (tubos de 12”) a 500m. (tubos de 3”)



Gráfico para el cálculo de caños decalefaccionamiento



2. Disposición de los tubos de calefacción

• Deben estar

preferentemente enla parte inferior,para una mejorprotección

mecánica.

• Deben estar

simétricamente dispuestos y demanera deobstaculizar lo

menos posible lossoportes yestructuras

Horizontal Vertical



2. Disposición de los tubos de calefacción

Horizontal Vertical



3. Alimentación de vapor y descarga de condesado

• Cada tubo debe tener una válvula de bloqueoindependiente (Válvula Globo) en el punto dealimentación y también una trampa de vapor

independiente para recoger el condensado.

• Como la cantidad de condensado es siemprepequeña, se usan trampas de vapor de baja

capacidad, ya sean termodinámicas o deimpulsos.

• Éste condensado no se recupera.



Válvula Globo

• Reguladora

• Accionamiento frecuente

• Apreciable caída depresión

•

Sentido de flujodeterminado

• Costo económico elevado

T d V



Trampa de VaporTermodinámica

• Compacta y liviana

• Construida en sutotalidad de acero

inoxidable

• Gran resistencia algolpe de ariete

• Una sola pieza móvil

• Buena resistencia a lacorrosión



Consideraciones importantes

• El tubo de vapor debe ser preferentementedescendente de tal forma que el condensadocorra por gravedad a los purgadores.

• Debe haber un número mínimo de uniones yaccesorios en lo posible para permitir eldesmontaje de los elementos de la cañería.

• Se debe dejar curvas de expansión para absorberlas dilataciones diferenciales de ambas cañerías.



Consideraciones importantes

• El calefaccionamiento de válvulas y accesorios seconsigue enrollando por fuera de los mismos en formazigzagueante el tubo de calefaccionamiento y enespiral uno o más tubos de cobre de

calefaccionamiento.

• Para mejorar la eficiencia de calentamiento puedeusarse cementos especiales con alto coeficiente detransferencia de calor.

• La fijación de los tubos de calefaccionamiento se hacepor medio de cinta de acero inoxidable o alambregordo.



Aislamiento Térmico



Finalidad de la Aislación

La aislación térmica tiene por objeto reducir elintercambio de calor con el medio ambiente o

viceversa.De ésta manera se originan dos tipos básicos deaislante:

• Aislantes para líneas calientes• Aislantes para líneas frías



Motivos de aplicación

• Motivo económico: las pérdidas de calor o de fríosignifican una pérdida económica de energía.

•

Motivo de servicio: cuando es necesario, porexigencia de la naturaleza del proceso o delservicio, mantener la temperatura.

•

Motivo de protección personal: las normas exigenaislaciones en cañerías frías o calientes cuandoéstas se encuentran a temperaturas peligrosas oen zonas de tránsito personal.



Sistemas de colocación de aislación

• Todas las líneas

frías.• Mayoría de las líneas

calientes.

• Líneas de gran

diámetro.• Temperaturas

elevadas.•

Además protege alcaño de los efectosmecánicos del calor.

Externa Interna

E d l i l



Estructura de los materiales

aislantes

• Granular

•

Fibrosa• Celular

•

Reflectante• Mixta

M t i l ú t



Materiales comúnmenteutilizados

• Un material muy utilizado en cañerías calientes es elhidrosilicato de calcio.

• La lana mineral silica en hilos es un material muyflexible capaz de absorber grandes dilataciones de lacañería pero es muy costoso y de manipulaciónpeligrosa.

• La lana de vidrio es otro material muy liviano yflexible pero de manipulación peligrosa.

• Para cañerías de bajas temperaturas es muy utilizado

el poliestireno expandido.• El corcho es un material de buena resistencia al

impacto y a las vibraciones.• El amianto suele ser utilizado para recubrir otros

materiales aislantes.



Aislamiento de Tuberías

1. Fijar los trozos a la tubería

Las uniones o juntas longitudinales deben

colocarse arriba y debajode la tubería, pero en donde se precisen doscapas de aislamiento las juntas de la capa

superior no deben coincidir con las situadas enla capa de abajo.




Método de

aplicacióndel

aislamiento rígido.




2. Prevenir la contracciónSi los trozos de aislamiento se acoplan sobreuna tubería caliente, debe tenerse en cuenta la

contracción que se produce cuando la tubería seenfría.

3. Interrumpir el aislamiento cerca de las bridasEl aislamiento debe interrumpirse cerca de lasbridas y achaflanarlo para permitir la extracción delos tornillos.




Aislamient

o plásticode una

brida.




Cobertura

en chapametálica

desmontable para una

brida.




Caja en

chapametálica

para unaválvula.




Aislamiento

plástico deuna válvula

de paso.




Aplicación

deaislamiento

rígido auna junta

de

expansiónde fuelle.

Aislamiento de una tubería




calefaccionada

1. Cubrimiento de la tubería y del caño de calefaccióncon tela metálica o cinta

Debe enrollarse una tela metálica hexagonalgalvanizada de ½” por 0,9mm alrededor de la

tubería y el caño de calefacción, las cuales debentratarse como una única tubería prescindiendo del

aislamiento que vaya a aplicarse.Como enrollamiento puede utilizarse cinta de cobreo aluminio, esto mejora la transferencia térmica.





calefaccionada

2. Aplicación de trozos o secciones de tubo rígido sobrela tubería y el caño de calefaccionamiento enrollados.

Esto puede hacerse de dos formas, la tubería principaly el caño de calefaccionamiento pueden englobarse juntos con un diámetro lo suficiente grande como para

que incluya a ambas tuberías, o bien puede formarse elaislamiento partiendo de trozos y placas.





calefaccionada

3. Utilización, como una variante de 1 y 2, deaislamiento flexible o plástico

Si se emplea aislamiento plástico sobre las tuberíasenrolladas con tela metálica, debe tenerse laprecaución de evitar que no pase nada de materiala través de la tela. Para esta finalidad debeutilizarse una tela tirante.





Calefaccionadas

Empleandoaislamiento

rígido.





Calefaccionadas

Empleandoaislamiento

plástico.





Calefaccionadas

Empleandoaislamientoseccionado

.



Tubos acodados y en T

Normalmente estas partes deben aislarse con el mismomaterial que se utiliza para el resto de la tubería.

Existen en el mercado trozos rígidos (moldeados) y se los

sostienen en su sitio con alambre de hierro galvanizado.Si no se dispone de trozos moldeados para los codos,pueden cortarse segmentos de trozos rectos y preparar codosbiselados para que se adapten al radio de la curvatura de la

tubería. Todos los espacios o huecos deben llenarse conaislamiento plástico.

Es conveniente la banda flexible para el enrollado bien

apretado de codos y T en tuberías de pequeño diámetro.



Tubo Acodado

Aislamientode codo de

tubería.



Tubo Acodado

Aislamientoplástico de

un codo

provisto debridas.

Protección mecánica del aislamiento




mediante chapa metálica

Diámetro de tubería (cm) Grosor (cm)

Inferiores a 10 0.06

Entre 10 y 50 0.07

Superiores a 50 0.08





mediante chapa metálica

Camisa de

chapa

metálicaalrededor

de un codoen ángulo

recto.



Espesor de la Aislación

Raramente se calcula el espesor debido a ladificultad de obtener datos numéricos

fidedignos.

En la mayoría de los casos se usan tablas con

valores medios a temperatura ambiente de 25°Cy velocidad del viento nula.



Espesor de la Aislación

Espesor calculado por motivos




económicos

El espesor ideal resultará de la comparación delos costos de aislación y los costos de energíaperdida.

Se traza un gráfico donde:1. Costo anual de energía perdida.2. Costo amortizado anual de aislamiento.





económicos

1. Costo de laspérdidas de calor.

2. Costo amortizadoanual delaislamiento.

3. Costo total.

Espesor calculado por motivos de



Espesor calculado por motivos de

servicio

Para que una determinada temperatura seamantenida en el fluido, es necesario que lacantidad de calor o de frío perdida a través de la

aislación, sea exactamente equivalente a alacantidad de calor o de frío introducido por elfluido en movimiento.



FIN

Métodos de calefacción de cañerías y Aislamiento térmico

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