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MÉTODOS DECALEFACCIÓN DE
CAÑERÍAS Y AISLAMIENTOTÉRMICO
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Métodos de Calefacción deCañerías
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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.
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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
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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.
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Cavitación
• Es el fenómenoconsistente en lavaporización del
fluido circulante, atemperaturas muyinferiores a la depunto de ebullicióndel mismo encondicionesnormales depresión.
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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.
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Sistemas de Calefaccionado
• Tubos de calefacción
externos paralelos.
• Caños de
calefaccionamientoexteriores enespiral.
• Tubo de calefacción
interno.
Externos Interno
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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.
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Tubos de calefacción externos paralelos
V E N T A J A S
• Bajo costo inicial.
•
Facilidad de mantenimiento.
• Imposibilidad de contaminación
entre ambos fluidos.
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Tubos de calefacción externos paralelos
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.
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Tubos de calefacción externos paralelos
MÁSUSADO
Debido a susimpleinstalación yeconomía.
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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.
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Caños de calefaccionamiento exterioresen espiral
Encomparacióncon el sistema
de calefacciónmediantetubosexternosparalelos,
éste es máseficiente y
menoseconómico.
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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.
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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.
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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.
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Calefaccionado por medio detubos exteriores paralelos
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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
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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”)
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Gráfico para el cálculo de caños decalefaccionamiento
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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
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2. Disposición de los tubos de calefacción
Horizontal Vertical
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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.
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Válvula Globo
• Reguladora
• Accionamiento frecuente
• Apreciable caída depresión
•
Sentido de flujodeterminado
• Costo económico elevado
T d V
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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
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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.
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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.
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Aislamiento Térmico
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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
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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.
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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
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Estructura de los materiales
aislantes
• Granular
•
Fibrosa• Celular
•
Reflectante• Mixta
M t i l ú t
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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.
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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.
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Aislamiento de Tuberías
Método de
aplicacióndel
aislamiento rígido.
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Aislamiento de Tuberías
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.
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Aislamiento de Tuberías
Aislamient
o plásticode una
brida.
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Aislamiento de Tuberías
Cobertura
en chapametálica
desmontable para una
brida.
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Aislamiento de Tuberías
Caja en
chapametálica
para unaválvula.
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Aislamiento de Tuberías
Aislamiento
plástico deuna válvula
de paso.
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Aislamiento de Tuberías
Aplicación
deaislamiento
rígido auna junta
de
expansiónde fuelle.
Aislamiento de una tubería
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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.
Aislamiento de una tubería
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Aislamiento de una tubería
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.
Aislamiento de una tubería
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Aislamiento de una tubería
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.
Aislamiento de Tuberías
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Aislamiento de Tuberías
Calefaccionadas
Empleandoaislamiento
rígido.
Aislamiento de Tuberías
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Aislamiento de Tuberías
Calefaccionadas
Empleandoaislamiento
plástico.
Aislamiento de Tuberías
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Aislamiento de Tuberías
Calefaccionadas
Empleandoaislamientoseccionado
.
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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.
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Tubo Acodado
Aislamientode codo de
tubería.
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Tubo Acodado
Aislamientoplástico de
un codo
provisto debridas.
Protección mecánica del aislamiento
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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
Protección mecánica del aislamiento
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Protección mecánica del aislamiento
mediante chapa metálica
Camisa de
chapa
metálicaalrededor
de un codoen ángulo
recto.
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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.
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Espesor de la Aislación
Espesor calculado por motivos
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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.
Espesor calculado por motivos
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Espesor calculado por motivos
económicos
1. Costo de laspérdidas de calor.
2. Costo amortizadoanual delaislamiento.
3. Costo total.
Espesor calculado por motivos de
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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.