En los últimos años la industria nacional ha tenido un crecimiento considerable. Pero este, ha venido acompañado de una serie de informalidades que originan implementaciones de infraestructura bastante desordenada y sin la asesoría del personal calificado, tal como el incorrecto dimensionamiento de tuberías.
Esto se observa en el sistema de distribución de vapor industrial, el cual, en su mayoría, no ha tenido un diseño previo o ingeniería para su instalación. En muchos de los casos no se han considerado el comportamiento del vapor y otras variables que pueden ser afectadas.
¿Qué es el dimensionamiento de tuberías de vapor?
Es el proceso técnico de calcular el diámetro adecuado de las tuberías utilizadas en sistemas de distribución de vapor industrial. Un correcto dimensionamiento asegura un flujo eficiente, minimizando pérdidas de presión, garantizando la seguridad y optimizando el rendimiento energético. Este proceso considera factores relevantes como la presión, temperatura, velocidad del vapor y la demanda del sistema, evitando problemas como condensación excesiva o fugas.
Otro de los errores que se pueden encontrar en el diseño de instalaciones de tuberías de vapor, tenemos 2 casos: Sobredimensionamiento o Subdimensionamiento.
El sobredimensionamiento se refiere a la situación en la que el dimensionamiento de tuberías es superior al que debería ser, mientras que el subdimensionamiento es al contrario.
A continuación, presentaremos las consecuencias de cada uno de estas fallas del dimensionamiento de tuberías de vapor y potenciales soluciones para realizar una correcta medición.
Efectos del Sobredimensionamiento de las tuberías:
- Las tuberías serán más caras de lo necesario.
- Se formará un mayor volumen de condensado a causa de las mayores pérdidas de calor.
- La calidad de vapor y posterior entrega de calor será más pobre, debido al mayor volumen de condensado que se forma.
- Los costes de instalación serán mayores.
En un ejemplo particular, el costo de instalar una tubería de 3” resultó un 44% más caro que el costo de una de 2”, cuya capacidad hubiese sido la adecuada. El calor perdido por la tubería aislada de 3” fue un 21% mayor del que se hubiera perdido en la de 2”. Las partes no aisladas hubieran perdido un 50% más de calor en la línea de 3” que en la de 2”, esto se debe a la mayor superficie de transferencia de calor disponible.
En el segundo caso, subdimensionar causará que:
- La velocidad del vapor y la caída de presión sean mayores, generando una presión inferior a la que se requiere en el punto de utilización.
- El volumen de vapor será insuficiente en el punto de utilización.
- Exista un mayor riesgo de erosión, golpe de ariete y ruidos, a causa del aumento de velocidad.
Para evitar estos casos, se recomienda tener una manera correcta de realizar el dimensionamiento de tuberías de vapor. Estas se pueden dimensionar bajo características como la velocidad del fluido mediante el siguiente procedimiento:
Necesitaremos estos datos de entrada
A partir de esta información, se puede calcular la sección de la tubería.
Esta fórmula puede despejarse para obtener el diámetro de la tubería a utilizar.
De esta manera obtendremos el valor del diámetro de tubería en metros y seleccionaremos la tubería a instalar de acuerdo al valor comercial más próximo.
Como consideración para el cálculo del dimensionamiento de tuberías de vapor por el método de velocidad se puede tener en cuenta las siguientes velocidades asumidas:
TABLA – Recomendación de velocidades en tuberías
Aquí dejamos el enlace de una calculadora con aproximaciones de las dimensiones adecuadas para una tubería según ciertas características como longitud de la tubería, grado, rango de flujo de fluído y otros.
De requerir mayor información al respecto no dude en contactarse con nosotros.
En IPS INGENIEROS estamos atentos a su requerimiento para el desarrollo del sistema de distribución de vapor de su planta y así detectar oportunidades de mejora.
