Instalación

Consideraciones de diseño del sistema, instalación y mantenimiento para medidores de flujo de vapor, incluyendo el uso de filtros, separadores y enderezadores de flujo, junto con disposiciones de tuberías. Incluye una lista de verificación útil para seleccionar el tipo correcto de medidor de flujo para una aplicación.

Instalación

El fabricante siempre debe proporcionar datos de instalación con el producto ya que esto establecerá requisitos específicos como las longitudes mínimas de tubería sin obstáculos a proporcionar aguas arriba y aguas abajo del medidor de flujo. Es usual que el proveedor del medidor de flujo pueda ofrecer asesoramiento y transmitir recomendaciones respecto a los requisitos de instalación de su medidor de flujo particular. Las estadísticas muestran que más de un tercio de los problemas de medidores de flujo se deben a una instalación deficiente. Ningún medidor de flujo de vapor, por bueno que sea su diseño y completa su fabricación, puede funcionar si se presta poca atención a su instalación y disposición del sistema de vapor. Calidad del vapor Vapor seco El vapor siempre debe proporcionarse en la condición más seca posible en el punto de medición.

El Módulo 4.4 ya ha demostrado que el vapor húmedo causará imprecisiones y puede dañar físicamente algunos tipos de medidores de flujo.

Un método simple pero efectivo de secar vapor húmedo es instalar un separador aguas arriba del medidor de flujo.

La humedad arrastrada impacta en las placas deflectoras y las gotas pesadas caen al fondo y se drenan a través de un juego de trampa de vapor correctamente dimensionado y seleccionado. Las pruebas independientes muestran que es posible lograr una fracción de sequedad del 99% en un amplio rango de flujos mediante el uso de un separador de alta eficiencia como se muestra en la Figura 4.5.1.

El separador tiene otro beneficio importante: Los pistones de agua que impactan en cualquier medidor de flujo de vapor (es decir, golpe de ariete) pueden causar severos daños mecánicos. Instalar un separador antes de un medidor de flujo de vapor reducirá la presión de impacto resultante de los pistones de agua hasta en un 90%, proporcionando una protección considerable a cualquier dispositivo costoso de medición de flujo.

El separador con su trampa de drenaje asegura una remoción eficiente del condensado antes del medidor de flujo.

Pero cualquier punto bajo donde la línea principal de vapor suba a un nivel más alto también debe tener puntos de trampa de drenaje adecuadamente dimensionados y correctamente seleccionados.

También vale la pena asegurar que el aire y otros gases arrastrados se remuevan instalando un purgador de aire en la línea de vapor.

El separador mostrado en la Figura 4.5.1 tiene una conexión superior adecuada para un purgador de aire automático que ayudará a remover gases no condensables antes de la estación de medición de flujo. La Figura 4.5.2 ilustra una combinación de punto de trampa de drenaje y estación de venteo al final de una línea principal de vapor. Vapor limpio Un filtro de tubería (Figura 4.5.3) debe instalarse antes del medidor de flujo. Esto removerá cualquier pieza grande de incrustación, virutas u otros desechos de la tubería, que de otro modo dañarían el dispositivo primario. El dispositivo de filtro interno debe limpiarse periódicamente, particularmente durante el arranque inicial de una nueva instalación.

Como con cualquier filtro de tubería de vapor, el filtro debe instalarse con el cuerpo horizontal para evitar crear una acumulación de condensado y por tanto una reducción en el área de cribado (Figura 4.5.4). Mantenimiento Se debe considerar la provisión de válvulas a ambos lados del medidor de flujo con fines de aislamiento, ya que la inspección, el mantenimiento y quizás incluso la ‘remoción para calibración’ a veces serán necesarias. Tales válvulas deben ser del tipo completamente abierto o completamente cerrado, que presentan la menor resistencia al flujo, como válvulas de bola de paso completo. Además, una derivación con válvula, o una pieza de reposición para actuar como reemplazo temporal si el medidor de flujo se remueve de la tubería, resolverá el problema de interrumpir el suministro de vapor durante los procedimientos de mantenimiento. Tanto la tubería como el medidor de flujo deben estar adecuadamente soportados y correctamente alineados con una ligera caída hacia el último punto de drenaje antes del medidor de flujo. La tubería también debe estar debidamente y efectivamente aislada para minimizar las pérdidas por radiación y mayor condensación. Recomendaciones de instalación

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1. Asegurar que toda la tubería esté adecuadamente soportada y correctamente alineada. - Esto prevenirá la inundación durante los períodos de parada y posibles problemas en el ‘arranque’.
2. Dimensionar el medidor de flujo por capacidad más que por tamaño de línea. - Donde sea necesaria una reducción del tamaño de tubería, usar reductores excéntricos.
3. Tener cuidado de observar la dirección correcta del flujo. - Una flecha en el cuerpo del medidor de flujo debe mostrar esto.
4. Es aconsejable instalar una válvula de retención aguas abajo del transductor. - Esto evitará posibles daños por flujo inverso.
5. No acoplar estrechamente el medidor de flujo inmediatamente aguas abajo de una válvula reductora de presión. - Este comentario es particularmente relevante para controladores de presión de auto-accionamiento pilotados con una banda proporcional estrecha; estos pueden causar oscilaciones de presión llevando a imprecisiones y/o posible daño de la unidad primaria. Como regla general, un control de presión de auto-accionamiento debe estar al menos 10, y preferiblemente 25 diámetros de tubería aguas arriba del medidor de flujo.
6. No instalar el medidor de flujo aguas abajo de una válvula de corte parcialmente abierta. - Esto puede llevar a vórtices, lo que puede llevar a imprecisiones.
7. Un separador siempre debe instalarse aguas arriba del medidor de flujo. - Esto removerá la humedad arrastrada del vapor. Se requiere vapor seco para una medición precisa del flujo de vapor. También proporcionará cierto grado de protección contra daños por impacto de golpe de ariete. El separador debe drenarse usando una trampa de vapor termostática de flotador.
8. Un filtro de tamaño completo de línea con malla 100 de acero inoxidable debe instalarse. - Esto prevendrá que la suciedad y la incrustación lleguen al transductor. Esto es especialmente aconsejable en sistemas viejos o sucios donde haya suciedad o corrosión.
9. Asegurar que las caras de las juntas no sobresalgan en la tubería.
10. Una válvula de corte sellada por fuelle puede instalarse aguas arriba del medidor de flujo.
11. Se deben proporcionar longitudes recomendadas de tubería clara y sin obstáculos aguas arriba y aguas abajo del medidor de flujo. X + Y se conoce como el ‘tramo del medidor de flujo’ (Figura 4.5.5). La cuestión de dejar suficiente longitud de tubería clara y sin obstáculos aguas arriba y aguas abajo del medidor de flujo es muy importante. Esto es para prevenir el riesgo de vórtices, que pueden ser producidos por curvaturas y válvulas parcialmente abiertas. Algunos tipos de medidores de flujo son más susceptibles a los vórtices que otros. Algunos fabricantes recomiendan el uso de enderezadores de flujo para remover los vórtices (Figura 4.5.6). Sin embargo, es preferible hacer todo lo posible para prevenir el riesgo de vórtices proporcionando un tramo adecuado de medidor de flujo ya que los enderezadores de flujo en sistemas de vapor pueden arrastrar agua superficial. Puede incluso ser preferible seleccionar un medidor de flujo de vapor que sea menos susceptible a los efectos de los vórtices. El dimensionamiento correcto del medidor de flujo también es esencial y la mayoría de los fabricantes recomendarán caudales máximos y mínimos para cada tamaño de medidor de flujo.

Si el medidor de flujo a usar es más pequeño que la tubería en la que se instalará, las reducciones en el tamaño de tubería deben lograrse usando reductores excéntricos (Figura 4.5.7). Esto prevendrá la acumulación de condensado en un punto bajo - como sería el resultado si se usaran reductores concéntricos. La reducción en el tamaño de tubería debe lograrse en el punto más cercano al medidor de flujo consistente con mantener el tramo de medidor de flujo requerido.

Consideraciones de diseño del sistema Adoptar un enfoque estructurado para la medición de flujo de vapor ayudará a asegurar que:

• Los objetivos de diseño se logren.
• No se omita ningún elemento del diseño.
• Los beneficios se maximicen.
• El desembolso financiero se minimice. Hay dos elementos principales para tal enfoque:

1. Consideración del sistema de suministro de vapor existente. El planificador debe identificar cualquier cambio futuro en la planta o proceso que pueda afectar la instalación de medidores de flujo de vapor, y debe considerar si la instalación de medidores de flujo puede actuar como catalizador de tales cambios. Las alteraciones al sistema, por ejemplo, pueden involucrar sellado de secciones redundantes de líneas principales de vapor, redirigir tuberías, o generalmente mejorar la condición de la disposición de tuberías y/o aislamiento.
2. Identificación del objetivo de instalar medición de flujo de vapor. Típicamente, uno o más de los siguientes criterios de diseño estarán claramente definidos:

• Proporcionar información para propósitos contables, como asignación departamental de costos.
• Facilitar la transferencia de custodia, por ejemplo donde una estación central vende vapor a un rango de clientes.
• Facilitar políticas de Monitoreo y Establecimiento de Objetivos (M y T) y observar tendencias.
• Determinar y monitorear la utilización y eficiencia energética. Cada uno de los criterios anteriores impone diferentes limitaciones en el diseño del sistema de medición de flujo de vapor. Si la medición de flujo se va a usar para propósitos contables o transferencia de custodia, será necesario instalar un número suficiente de medidores de flujo para que el consumo se asigne a cada uno de los centros de costos. Además, si el producto que se vende es energía y no vapor, también se deberán instalar medidores de flujo en las líneas de retorno de condensado, ya que esta agua caliente tendrá un valor térmico. Para ambas aplicaciones, se requerirá el más alto estándar posible de medición de flujo, particularmente con respecto a precisión, relación de turndown y repetibilidad.

El sistema también puede requerir medición de flujo de verificación para que el consumo pueda demostrarse correcto. Debe notarse que la confianza en cualquier sistema de monitoreo, una vez perdida, es muy difícil de restaurar. Un sistema también debe incluir medición de las pérdidas del sistema incurridas como resultado de suministrar vapor a una ubicación particular. Esto implica que las posiciones de los medidores de flujo deben ubicarse lo más cerca posible de la sala de calderas.

En aplicaciones de M y T y en la determinación de la eficiencia energética, el criterio importante de medición de flujo es la repetibilidad. El usuario estará más interesado en las tendencias de consumo que en los valores absolutos.

Determinación de los arreglos de medidores de flujo

Una vez que se ha determinado la disposición del sistema, y los datos requeridos para medir con precisión el consumo energético del sistema/planta han sido decididos, se puede contemplar el número y ubicación de los medidores de flujo requeridos. Esto requiere consideración del sitio en su conjunto incluyendo la línea principal de vapor desde la sala de calderas.

La Figura 4.5.8 muestra cuatro posibles disposiciones para el mismo sistema.

Los cuatro diagramas mostrados en la Figura 4.5.8 ilustran cómo la conexión de múltiples medidores de flujo de vapor puede afectar los resultados obtenidos y finalmente influir en el análisis de datos. Especificación de un medidor de flujo de vapor Algunos de los factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar un medidor de flujo de vapor incluyen: Rendimiento

• ****Precisión.
• Repetibilidad.
• Turndown.
• Caída de presión.
• Instalaciones de la unidad de visualización. Mantenimiento
• Fiabilidad.
• Necesidades de calibración.
• Requisito de repuestos o esquema de intercambio de servicio.
• Facilidad de mantenimiento. Costo
• Costo del medidor de flujo.
• Costo de instrumentos asociados.
• Costo de instalación.
• Costos totales de vida útil. Otros factores
• Reputación del fabricante.
• Soporte proporcionado por el fabricante.
• Requisitos de calibración inicial.
• Compensación de densidad.
• Capacidad de interfaz.
• Disponibilidad de equipo asociado.
• Calidad de la documentación e información proporcionada. Los puntos anteriores deben considerarse colectivamente. Por ejemplo, puede ser un error simplemente seleccionar un medidor de flujo por precisión cuando, a menudo, hay un equilibrio entre precisión y fiabilidad.

Los medidores de flujo más precisos son a menudo los más delicados y pueden sufrir mucho cuando se usan con vapor. Un enfoque más sensato será buscar una precisión razonable con buena repetibilidad y fiabilidad probada con vapor. Lista de verificación útil para ayudar en la selección de un medidor de flujo de vapor

Lo siguiente se ofrece para ayudar en la selección de un medidor de flujo de vapor y proporciona una lista de verificación útil y un recordatorio de las preguntas que deben plantearse:

• ¿Cuál es la aplicación? (Medidor de flujo de sala de calderas, medidor de flujo departamental, o medidor de flujo de planta.)
• ¿Cuál es el tamaño y configuración de la tubería?
• ¿Cuál es la presión y temperatura del vapor?
• ¿Cuál es el objetivo de la medición de flujo? (Asignación de costos, verificación de eficiencia de planta, monitoreo de esquema de ahorro energético.)
• ¿Qué se requiere que el medidor de flujo indique? (Caudal, cantidad, masa o volumen.)
• ¿Hay necesidad de medir caudales máximos, mínimos y/o promedio?
• ¿Qué precisión, repetibilidad y turndown se necesita?
• ¿Cuál es el presupuesto de compra permitido?
• ¿Cuánto de esto se asigna a costos de instalación y costos de equipo auxiliar?
• ¿Quién instalará el medidor de flujo?
• ¿Quién pondrá en servicio el medidor de flujo?
• ¿Quién mantendrá el medidor de flujo?
• ¿Hay necesidad de conectar el medidor de flujo con algún registrador local o sistema central de gestión energética?
• ¿El tamaño físico es una limitación?
• ¿Está diseñado el medidor de flujo para operar con vapor?
• ¿Se requieren otras características, como alarmas remotas en temporizadores? Una vez completada esta evaluación, se deben seguir los Pasos de la Figura 4.5.9 antes de hacer la selección final.