Aburul a fost folosit de foarte multă vreme pentru a furniza căldură clădirilor conectate la un sistem de încălzire public, cum ar fi cele găsite în campusurile universitare. Capacitatea de căldură ridicată, costul relativ redus de generare și ușurința transportului fac aburul o metodă eficientă de livrare a energiei termice într-o zonă mare, însă sistemele de distribuție a aburului necesită câteva considerații atente. Proiectarea, instalarea, operarea și întreținerea corectă pot reduce semnificativ riscul unei defecțiuni catastrofale. Îndepărtarea eficientă a condensului nu este doar cheia siguranței și fiabilității oricărui sistem de distribuție a aburului, dar maximizarea ratelor de recuperare poate contribui la scăderea costurilor operaționale.

Îndepărtarea condensului

Eliminarea condensului din rețeaua de distribuție a aburului este esențială pentru a menține un sistem de încălzire central sigur și eficient. Permiterea apei să intre în camerele mecanice ale clădirilor și să ajungă în spațiul cu abur al sistemelor schimbătoare de căldură va reduce transferul de căldură și poate duce la deteriorarea prematură a garniturilor de flanșă, a supapelor de control și a altor componente. Permiterea acumulării apei în rețeaua de distribuție a aburului poate duce și la apariția unor fenomene potențial periculoase, cunoscute sub numele de ”ciocan de apă” (sau ”lovitură de berbec”).

Două tipuri de ciocan de apă pot apărea într-un sistem de distribuție a aburului. Primul este un ciocan de apă cu flux de abur, care apare atunci când un ”dop” de apă aflat în mișcare lovește un obiect și se oprește brusc. Proiectarea sistemelor de conducte hidronice limitează de obicei viteza fluidului la aproximativ 10 metri pe secundă, în timp ce liniile de distribuție a aburului sunt deseori proiectate pentru viteze de până la 100 de metri pe secundă sau mai mult. Când condensul este lăsat să se adune în partea de jos a unei conducte de aburi, pot apărea ondulații sau „valuri” și, în cele din urmă, ”dopul” poate fi prins și transportat în aval la aceeași viteză cu aburul. Când balta de condens se lovește de o obstrucție precum o supapă sau un cot, energia cinetică a dopului este transformat în energie sub presiune și rezultatul poate varia de la un zgomot subtil și zgâlțâirea conductei, până la cazuri mai severe de rupere și scăpare de aburi sub tensiune.

Al doilea tip de ciocan cu apă este condus de condens, cunoscut și sub numele de ciocan cu abur. Ciocanul cu abur apare atunci când un buzunar de abur este înconjurat de condens relativ rece și se prăbușește într-o stare lichidă. Apa sub formă de abur ocupă de aproximativ 1.600 de ori mai mult volum decât o masă echivalentă sub formă de lichid, astfel că atunci când aburul se condensează în apă, acesta se micșorează considerabil și creează un vid. Vacuumul va trage apa din jur pentru a umple golul, creând o coliziune violentă. Aceste coliziuni se petrec aproape instantaneu și pot fi suficient de violente încât să provoace ruperea țevilor sau a supapelor și a altor componente.

Cheia pentru evitarea fiecăreia dintre aceste situații este îndepărtarea corectă a condensului, care se realizează cel mai eficient cu utilizarea capcanelor de abur și a procedurilor adecvate de pornire a sistemului.

Alegerea capcanelor de abur

Tipul de capcană selectat pentru orice sistem de distribuție a aburului trebuie să îndeplinească nu numai cerințele de presiune de alimentare și de încărcare, ci și cerințele pentru evacuarea aerului, răspunsul la schimbările de presiune și sarcină, rezistența la murdărie și rezistența la ”loviturile de berbec”. Există trei categorii principale de capcane cu aburi și fiecare dintre are atribute particulare care îl fac mai potrivit pentru anumite aplicații.

Prima categorie sunt capcanele mecanice. Acestea includ:

• Plutitor și termostatic: aceste capcane constau dintr-o bilă fixată pe o pârghie și un cap de supapă. Condensul intră în capcană și ridică plutitorul până când nivelul lichidului scoate supapa de pe scaunul său pentru a permite descărcarea. Un orificiu de ventilație acționat termostatic va ventila automat aerul care se acumulează în interiorul carcasei.

Avantaje – capacități excelente de îndepărtare a aerului la pornire și în timpul funcționării normale.

Dezavantaje – limitat la sistemele de presiune mai scăzută, în general mai puțin de 30 PSIG.

• Capcane cu găleată inversată: o găleată inversată este înconjurată de apă, care o face să plutească. Funcționarea acestei capcane necesită întotdeauna umplerea corpului cu apă pentru a fi amorsată. Găleata este fixată pe o pârghie și o supapă care funcționează atunci când modificările de flotabilitate determină căderea găleții, trăgând capul supapei din locașul său și descărcând aerul acumulat sau condensul în exces.

Avantaje – capacitate excelentă de a rezista la presiuni mari.

Dezavantaje – Capacitate limitată de a descărca aer sau alte gaze ne-condensabile. Poate să se piardă și să se deschidă odată cu scăderea rapidă a presiunii din cauza schimbărilor bruște de sarcină.

Cea de-a doua categorie este reprezentată de capcanele termostatice. Capcanele bimetalice sunt cele mai frecvente tipuri de capcane termostatice utilizate. Această capcană este formată din benzi sau discuri realizate din două tipuri diferite de metal cu coeficienți diferiți de expansiune termică. Acest lucru înseamnă că cele două materiale diferite se vor extinde în mod diferit la o anumită temperatură, determinând îndoirea sau arcuirea discului, care poate fi folosit pentru a deschide sau închide o supapă.

Avantaje – Abilitatea de a rezista la ciocanul de apă și de a descărca cantități mari de condens în raport cu dimensiunea sa fizică. Poate descărca bine aerul și gazele ne-condensabile, dar s-ar putea închide înainte de eliberarea tuturor gazelor.

Dezavantaje – Deoarece funcționează cu mult sub punctul de saturație, va exista întotdeauna o rezervă de condens în amonte de capcană. Aceste capcane funcționează în funcție de temperatură, astfel încât timpul de răspuns este foarte lent, ceea ce poate provoca scurgerea aburului. De asemenea, sunt foarte susceptibile la murdărirea mecanismului de supapă.

A treia categorie sunt capcanele termodinamice. Majoritatea capcanelor termodinamice funcționează cu un disc plutitor liber, care este forțat în sus și în jos de modificările de presiune cauzate de intermiterea aburului pe partea de descărcare a capcanei. Este un model ciclic și, deoarece este închis de aburul creat din condensul fierbinte, există o cantitate mică de sub-răcire și rezervă de condens în sistem. Atunci când se utilizează capcane termodinamice este necesar un picior de picurare corespunzător.

Avantaje – capacitate excelentă de a rezista ciocanului de apă și de a opera constant pe întregul său interval de presiune.

Dezavantaje – Nu poate fi acționat la presiuni scăzute (~ 5 PSIG și mai puțin) sau în condiții de contrapresiune foarte mare (aproximativ 80% din presiunea aburului). Poate fi vulnerabil la apariția murdăriei între disc și scaun.

Proceduri de pornire

Capcanele cu abur pentru un sistem de distribuție a aburului trebuie să fie dimensionate pentru a gestiona profilul de presiune și sarcină pe care îl vor vedea în condiții normale și de vârf, dar trebuie acordată atenție și la încărcările de pornire. Aceasta va depinde de metoda de pornire folosită pentru a aduce sistemul la temperatură și presiune completă. Cele două metode utilizate cel mai des sunt pornirea supravegheată și pornirea automată.

În cazul pornirii supravegheate, la fiecare picior de picurare se instalează o scurgere manuală și deschisă în atmosferă, ocolind capcana cu abur. Când aburul este introdus pentru prima dată pe liniile principale reci, acesta va fi la o presiune relativ mică și o mare parte din energia termică a aburului va fi folosită pentru încălzirea conductelor, creând o cantitate mare de condens. Pe măsură ce temperatura și presiunea în rețeaua de abur cresc, supapele manuale sunt închise și capcanele de abur pot fi lăsate să funcționeze în condiții normale. În acest caz, capcanele trebuie să fie dimensionate numai pentru condiții de funcționare, deoarece excesul de condens generat în timpul încălzirii este evacuat manual din sistem.

Această procedură este utilizată cel mai adesea în sisteme mari de încălzire, în care pornirea este rară.

Pornirea automată este utilizată în general pentru sisteme mai mici, unde cazanul este aprins și adus la presiunea necesară cu robinetele de distribuție deschise. În aceste cazuri, rețelele de abur și ramificațiile conductelor ajung la temperatura și presiunea necesară fără supraveghere, iar capcanele de abur sunt bazate pe descărcarea condensului generat în timpul încălzirii.

Această metodă este folosită în mod obișnuit în instalațiile de procesare foarte mici, care sunt utilizare frecvent, cum ar fi curățătorii uscate care se închid noaptea și sunt repornite în fiecare dimineață. Nu este obișnuit și nici nu se recomandă utilizarea unei astfel de metode de pornire pentru un sistem de distribuție mare și complicat.

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here