UNAM

FACULTAD DE INGENIERIA

PROCESOS DE BOMBEO Y COMPRESION DE

HIDROCARBUROS

APLICACIONES DEL VAPOR EN LA INDUSTRIA

PETROLERA

INTEGRANTES:

Daz Hernndez Julieta

Hernndez Saldaa Cesar David

Ramrez Martnez Pablo Miguel

Cristbal Sosa Jess

APLICAIONES DEL VAPOR EN LA INDUSTRIA

PETROLERA

INTRODUCCIN

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA PARA GENERAR VAPOR

El agua de alimentacin que va a la caldera es almacenada en un tanque o cmara de agua

(nombre que se le da al espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera) con capacidad

suficiente para atender la demanda de la caldera, as una vlvula de control de nivel mantiene

el tanque con agua, a su vez una bomba de alta presin empuja el agua hacia adentro de la

caldera por medio de tuberas (tubos), al tiempo que, se da la combustin en el horno u hogar,

esta es visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama, el quemador es

controlado automticamente para pasar solamente el combustible necesario (el combustible

puede ser solid, liquido o gaseoso, dentro de los ms conocidos se encuentran el carbn, el

combustleo, y el gas), la flama o calor es dirigida y distribuida a las superficies de

calentamiento o tuberas donde la energa trmica liberada en el proceso de combustin se

transmite al agua contenida en los tubos (en algunos casos el agua fluye a travs de los tubos y

el calor es aplicado por fuera a este diseo se le conoce como Acuotubular, en otros casos los

tubos estn sumergidos en el agua y el calor pasa por el interior de los tubos a este diseo se

le conoce como Pirotubular, estos dos diseos de calderas son los ms utilizados) donde por

medio de los procesos de radiacin, conduccin y conveccin el agua se transforma en vapor,

dicho vapor es conducido por tuberas a los puntos de uso o puede ser colectado en cmaras

para su distribucin; en la parte superior de la caldera se encuentra una chimenea la cual

conduce hacia afuera los humos o gases de la combustin; en el fondo de la caldera se

encuentra una vlvula de salida llamada purga de fondo por donde salen del sistema la mayora

de polvos, lodos y otras sustancias no deseadas que son purgadas de la caldera.

La importancia de las Vlvulas en la Cadena de Valor de PEMEX.

Las vlvulas representan una parte considerable de la inversin total, ya sea si se est

construyendo o ampliando una lnea de conduccin, estacin de bombeo o estacin de

compresin o bien en plantas industriales. La importancia que representan las vlvulas en el

sistema de transporte de hidrocarburos, queda definida por el hecho que es considerada como

uno de los componentes ms destacado dentro de las instalaciones; debido a que

frecuentemente los productos transportados son txicos y altamente inflamables, para ello

debemos lograr un control total sobre nuestra produccin, as como la seguridad de las

instalaciones, la del personal que labora en ellas, y la de gente ajena que se encuentra habitando

en zonas aledaas a los ductos o estaciones.

En produccin y transporte de hidrocarburos, los lquidos y gases, estn definidos por

complejas composiciones qumicas en ocasiones abrasivas, y las condiciones de flujo que los

rige, van acompaadas de una fuerte variacin de presin y temperatura, as como de slidos

arrastrados por el flujo. Las vlvulas debern cumplir con ciertos objetivos generales con los

cuales cubrir cualquier necesidad operativa de flujo; las funciones que norman el perfil

fundamental de operacin son las siguientes: inicio y paro del flujo, estrangulamiento,

prevencin de contraflujo, regulacin de presin y alivio de presin.

Inicio y paro del flujo

Este es el servicio ms comn para el que las vlvulas fueron diseadas. La vlvula ideal es

aquella que permite al fluido moverse a travs de ella, con muy poca restriccin al flujo y con

una cada de presin mnima, cuando la vlvula est totalmente abierta, adems de

proporcionar un sello impermeable a cuando est completamente cerrada.

Estrangulamiento

Tambin es conocido como regulacin de flujo, esta operacin se lleva a cabo, provocando

una restriccin al flujo, por cada cambio de direccin del flujo o por una combinacin de

ambos. El estrangulamiento es usualmente logrado empleando vlvulas de globo, de ngulo,

de aguja. Macho o de bola. Las vlvulas de globo y aguja que tienen disco generalmente

permiten controlar ms estrechamente la regulacin de flujo.

Prevencin del contraflujo

Esto significa prevenir el flujo inverso en la tubera, esta es una funcin singular de las vlvulas

Check o de retencin, que permiten el paso del lquido en un solo sentido, mantenindose

abierta para el paso de fluido, pero si ste se regresa, automticamente empuja el disco de la

vlvula generando un sello hermtico evitando as el contraflujo.

Regulacin de presin

En cualquier tipo de sistema la llegada de presin deber ser regulada o reducida a una presin

de servicio, estas vlvulas reguladoras de presin estn instaladas sobre la lnea. No solamente

estas vlvulas hacen que reduzca la presin sino que tambin la mantienen a un nivel estndar

de operacin.

Alivio de presin

Esta funcin tiene mucha aplicacin tanto en lneas de conduccin as como en estaciones. Las

presiones excesivas pueden causar severos daos en el sistema de produccin y para prevenir

esto, se colocan vlvulas de seguridad-alivio.

El uso de vlvulas en pozos de petrleo

En la superficie o submarinos, los rboles de navidad tienen una gran variedad de

configuraciones de vlvulas y combinaciones de las instrucciones o vlvulas accionadas

(hidrulico o neumtico).Ejemplos: se identifican en la API especificaciones 6A y 17D.Un

rbol de superficie de base se compone de dos o tres vlvulas manuales (en general, las vlvulas

de compuerta por sus caractersticas de flujo, es decir, baja restriccin para el flujo de fluido

cuando est completamente abierta).

Un rbol de superficie sofisticado tendr por lo menos cuatro o cinco vlvulas, normalmente

dispuestos en un patrn de tipo cruz (de ah la resistencia de la palabra "rbol de Navidad").

Las dos vlvulas inferiores se llaman las vlvulas maestras (superior e inferior respectivamente).

Las Vlvulas maestras estn normalmente en la posicin completamente abierta y nunca se

abren o se cierran cuando el ducto est fluyendo (excepto en una emergencia) para prevenir

la erosin de las superficies de la vlvula de sellado. La vlvula maestra inferior normalmente

se opera manualmente, mientras que la vlvula maestra superior es a menudo de

accionamiento hidrulico, permitiendo que sea utilizado como un medio de cierre remoto en

el ducto en caso de emergencia. Una vlvula ala se utiliza normalmente para cerrar el ducto

cuando fluye, preservando as las vlvulas maestras de cierre positivo para su mantenimiento.

Las vlvulas hidrulicas de alas operadas generalmente se construyen a prueba de fallas, lo que

significa que requieren presin hidrulica activa para permanecer abiertas. Esta caracterstica

significa que si falla el control de fluido, se apagar automticamente sin intervencin del

operador.

INYECCIN DE VAPOR

INTRODUCCIN

Los mtodos trmicos de recobro mejorado engloban la inyeccin de vapor, agua caliente y

la combustin in situ, siendo la inyeccin de vapor el mtodo ms utilizado a nivel mundial y

el que mayor factor de recobro reporta. Existen dos aplicaciones de esta tecnologa:

Inyeccin alternada o cclica e inyeccin continua.

Aumentar el recobro de crudo mediante la reduccin de la saturacin de petrleo

residual

Mejorar la movilidad del crudo mediante la reduccin de su viscosidad

Aumentar la permeabilidad relativa del petrleo

Generar una alta eficiencia de barrido de fluidos

Provee un mecanismo de empuje por gas debido al frente de vapor que se desplaza y

lleva al crudo hacia los pozos productores

EJEMPLOS

Texas Parcela de Wilson y

Swain

19931-1932 235 das

California, EUA Campo Kern River 1960-1965

Indonesia Campo Duri 1975

Venezuela Campo Mene Grande 1956

Estados Unidos: 86 proyectos

Venezuela: 38 proyectos

China: 18 proyectos

Canad: 16 proyectos

Indonesia: 3 proyectos

Otros: 28 proyectos

INYECCIN CONTINUA DE VAPOR

Proceso por el cual se suministra energa trmica al yacimiento de manera continua a travs

de cierto nmero de pozos (inyectores), mientras es producido a travs de otros pozos

adyacentes (productores).

El generador de vapor provee vapor cuya presin est entre 2000 a 2500 [lb/in2

] libras por

pulgada cuadrada, con calidad de entre 80 y 85%.

Arreglos

Definidos por las figuras geomtricas formadas entre los pozos inyectores y productores

1. De empuje en lnea directa (rectangulares)

2. De empuje en lneas alternadas de pozos

3. De cuatro o siete pozos (tringulo equiltero)

4. De cinco o nueve pozos (cuadrado)

5. Irregulares

Criterios favorables o no de la inyeccin de vapor

En la actualidad se conocen varios proyectos exitosos, muchos de los cuales fueron

inicialmente de inyeccin cclica que luego se convirtieron en inyeccin continua en vista de

mejores perspectivas de recuperacin; 6 a 15% de recuperacin por I.A.V versus 40-50% al

60% de recuperacin por I.C.V.

INYECCIN CCLICA O ALTERNADA DE VAPOR

Mtodo de inyeccin de vapor mediante el uso de pozo bifuncional (inyeccin/produccin)

Se puede implementar en pozos verticales y horizontales y es ampliamente difundido.

Etapa de Produccin

Consiste en iniciar la produccinAltos cortes de agua inicialmente. Disminucin de

viscosidad del fluido

Etapa de Remojo

Consiste en mantener el pozo cerrado Su tiempo depende de la presin de yacimiento

Etapa de Inyeccin de Vapor

Tarda entre 2-3 semanas Busca el mximo radio de calentamiento

Los procesos de inyeccin continua de vapor a diferencia de la estimulacin con vapor, se

caracterizan por presentar mayores factores de recobro de aceite. Este comportamiento se

debe principalmente a que el volumen de la formacin que es afectado por el proceso de

calentamiento, es mayor en el proceso continuo. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la

inyeccin continua de vapor es una tcnica empleada para la recuperacin de crudos de alta

viscosidad y es muy probable que al inicio del proyecto se tengan problemas de baja

inyectividad de vapor en la zona de inters. Con el objetivo de mejorar la inyectividad inicial

del vapor es muy comn antes de empezar la inyeccin continua de vapor, realizar varios ciclos

de estimulacin.

COGENERACIN DE VAPOR-ENERGA ELCTRICA

TURBINAS DE VAPOR

Las turbinas de vapor son mquinas trmicas que aprovechan la energa trmica del vapor

para transformarla en energa cintica til para el accionamiento de equipos mecnicos tales

como compresores, bombas, generadores elctricos, entre otros; stas son usadas sobre todo

en instalaciones terrestres en las cuales se generan cantidades importantes de vapor de

diferentes calidades y que se puede aprovechar en las turbinas de vapor.

Las turbinas de vapor son una de las tecnologas ms verstiles y antiguas acopladas a un

generador o maquinaria mecnica. A diferencia de los motores de combustin interna y las

turbinas de gas, utilizados en los sistemas de cogeneracin, en donde el calor es un

subproducto de la generacin de electricidad, las turbinas de vapor normalmente generan

electricidad como un subproducto del calor (vapor).

Los principales componentes de un sistema caldera/turbina de vapor son:

Bomba

CalderaTurbinaCondensador

Principio de funcionamiento / componentes

El ciclo termodinmico bajo el cual opera una turbina de vapor se denomina Ciclo de Rankine. En este ciclo, el agua es bombeada a una presin media alta, dependiendo del tamao de la unidad y la temperatura a la que el vapor ser eventualmente calentado. Posteriormente, el agua se calienta hasta su temperatura de ebullicin y usualmente es sobrecalentada por encima de esa misma temperatura. El vapor presurizado se expande a una presin menor en una turbina de etapas mltiples y posteriormente se canaliza a un condensador que opera al vaco, o bien, a un sistema de distribucin que entrega el vapor para su uso en una aplicacin industrial o comercial. Finalmente, el condensado es recirculado a travs de una bomba para la continuacin del ciclo.

Ciclo de trabajo / termodinmico

Los tipos principales de turbinas de vapor utilizados para la generacin de electricidad son:

Turbina de condensacin

Turbina de contrapresinTurbina de extraccin

Clasificacin/ modo de operacin

De 100 kW a 250 MWTamao

Gas natural, carbn, combustleo, biomasa, residuos slidos municipales.Combustibles

Tecnologa probadaGrandes capacidadesAmplia flexibilidad en el uso de combustiblesMenor impacto ambiental (dependiendo del combustible utilizado)

Larga vida til

Ventajas

Eficiencia elctrica limitadaCostos de operacin altos para aplicaciones en pequea escala

Desventajas

COGENERACIN

La cogeneracin se define como la produccin simultnea de calor til y electricidad a partir de

un mismo combustible o fuente de energa primaria. Estos combustibles pueden ser de origen

fsil (por ejemplo, gas natural, combustleo, etc.), renovable (por ejemplo, residuos agrcolas y

forestales, biogs, etc.) o incluso hidrgeno.

El principio fundamental de la cogeneracin es la recuperacin del calor residual producto de la

combustin en una planta generadora de electricidad, el cual, de otra forma, hubiera sido

liberado en el medio ambiente, desperdiciando con ello una parte importante de la energa

todava disponible. Esta energa, en la mayora de los casos, puede ser todava utilizada en

diversos usos finales como calefaccin de espacios, calentamiento de agua, as como otros

procesos trmicos o de refrigeracin que se encuentren cercanos a la planta de cogeneracin.

Solo por el hecho de aprovechar el calor residual, proveniente de la planta generadora de

electricidad, en otras aplicaciones trmicas, un proceso de cogeneracin usualmente convierte

75 80% del combustible en energa til, mientras que las plantas ms modernas alcanzan hasta 90% o ms. De aqu surge la importancia de la cogeneracin en el contexto de una poltica de

ahorro y uso eficiente de la energa, ya que a nivel mundial la eficiencia promedio en el caso de

plantas de generacin tradicionales a base de combustibles fsiles es de 35-37%, mientras que

en las de ciclo combinado se alcanzan eficiencias de poco ms del 50%.

Comparacin del aprovechamiento de la energa primaria entre un sistema tradicional de

generacin de electricidad y un sistema de cogeneracin

POTENCIAL DE COGENERACIN EN MXICO

El estudio realizado por la CONUEE y la GIZ en 2009, muestra que el potencial total

nacional de cogeneracin se encuentra dividido en tres sectores importantes: azucarero, de

Pemex y de la industria en general. Dicho estudio distingue entre el potencia mximo

terico, el potencial tcnicamente y econmicamente factible, as como el potencial mximo

con excedentes. Por lo tanto, el potencial nacional mximo, y que es econmicamente

factible de explotar, considerando excedentes al SEN, se calcul en 10,164 MW.

Sin embargo, para realizar el estimado de los beneficios derivados de la cogeneracin, se

parte de la premisa de que no es posible desarrollar todo el potencial de cogeneracin, por

lo que se consideraron cuatro escenarios presentados en la tabla siguiente.

Estos escenarios consideran un potencial nacional de cogeneracin que podra desarrollarse

en Mxico desde un mnimo de 849 MW a un mximo de 8,457 MW para los sectores

estudiados. El desarrollo de este potencial nacional depender de la eliminacin de barreras,

as como de la creacin de incentivos y de la motivacin del sector industrial para realizarlo.

-Escenario "Mnimo": Bajo este escenario, PEMEX desarrollara sus proyectos para satisfacer

requerimientos internos, sin excedentes al SEN; los ingenios no desarrollaran su potencial;

as como el desarrollo en la industria se hara sin excedentes en diez (10) por ciento de su

potencial mximo.

-Escenario "Bajo": Al igual que en el escenario anterior, se asume que PEMEX desarrollara

sus proyectos para satisfacer requerimientos internos, sin excedentes al SEN; los Ingenios no

desarrollaran su potencial, as como el desarrollo en la industria se hara sin excedentes,

pero explotando veinticinco (25) por ciento del su potencial mximo.

-Escenario "Medio": En este escenario se estima un desarrollo en la industria de sesenta por

ciento (60) de su potencial mximo, mientras que los ingenios desarrollaran treinta por

ciento (30) de su potencial. Por otro lado, se asume que PEMEX desarrollara su potencial

planeado de 3,100 MW.

-Escenario "Mximo": Por ltimo, este escenario asume que el desarrollo en la industria sera

de ochenta por ciento (80) de su potencial mximo; los ingenios y PEMEX desarrollaran su

potencial en cincuenta por ciento (50) y 3,100 MW, respectivamente.

VENETAJAS Y BENEFICIOS

Ventajas de la Cogeneracin.

Los sistemas de cogeneracin se pueden implementar prcticamente en cualquier

escala.

Pueden instalarse en el mismo sitio en donde se requiere aprovechar la energa o

muy cerca de l.

Sus usos van desde aplicaciones utilitarias/ industriales hasta aplicaciones en pequea

escala para su uso en edificaciones.

Beneficios de la Cogeneracin.

Reduce las emisiones de CO2 asociadas a la quema de combustibles fsiles para la

generacin de electricidad, as como de otros contaminantes que son dainos para la

salud del ser humano y del medio ambiente.

Menor consumo de agua comparado con la operacin de una planta convencional.

Aumenta la seguridad energtica nacional, especialmente si se utilizan, de forma

sustentable, fuentes renovables como los residuos forestales de la biomasa.

Contribuyen a mejorar la competitividad de una empresa o negocio, como resultado

de la reduccin de costos en la factura elctrica y/o por el consumo de combustibles.

Generacin de empleos calificados.

Al tratarse de esquemas de generacin distribuida, la cogeneracin permite la

reduccin de prdidas asociadas a la red de transmisin y distribucin.

Permiten posponer o sustituir la nueva capacidad de generacin, as como la

reduccin de la inversin para ampliar la red nacional de transmisin en redes y

subestaciones.

Reduce los problemas de congestin en las redes de transmisin.

Contribuyen a la estabilidad y confiabilidad del sistema elctrico, brindando control

de voltaje, capacidad de reserva durante contingencias y capacidad de arranque en

fro.

CICLOS SUPERIOR E INFERIOR

De acuerdo con el orden de produccin de electricidad y energa trmica, los sistemas de

cogeneracin pueden clasificarse en: sistemas superiores y sistemas inferiores.

En los sistemas superiores, la generacin de energa elctrica constituye el producto primario

de la combustin. El calor residual existente en los gases de escape se aprovecha en el

proceso productivo (por ejemplo, en una turbina de gas, o el vapor de extraccin o escape en

el caso de una turbina de vapor). Estos sistemas se utilizan ampliamente en diversos procesos

industriales, tales como los utilizados en la industria de la celulosa y papel, qumica, textil,

cervecera, azucarera, agroindustria, alimentos, as como otras que requieren vapor o agua

caliente para realizar tales procesos.

Es importante resaltar que en esencia la nica diferencia entre un proceso de cogeneracin

del tipo superior y uno de ciclo combinado es precisamente que en ste ltimo la descarga

de gases de combustin se utiliza para generar vapor y nuevamente producir potencia, pero

sin aprovechar el calor remanente en algn proceso til.

Por otro lado, los sistemas inferiores generan la electricidad a partir de la energa trmica no

utilizada en los procesos industriales, como los gases calientes de escape de hornos o los

gases combustibles. Estos sistemas tienen su principal aplicacin en la industria del cemento,

del acero, del vidrio y en algunas industrias petroqumicas y qumicas.

El aprovechamiento de la energa trmica de gases calientes de escape de hornos, secadores

o equipos de fuego directo puede ser una fuente importante de recuperacin de calor

residual ya que en procesos no optimizados se pueden emitir gases de combustin con

temperaturas de 300 a 1200 C y volmenes mucho mayores a los que emiten los

generadores de vapor, por tener excesos de aire considerables.

REFINACIN

PROCESOS

1 destilacin atmosfrica y destilacin al vaco

2 desasfaltacin

3 refinacin con disolvente

4 desceracin o desparafinacin con disolvente

5 exudacin de parafina

6 proceso trmico continuo (thremofor) con utilizacin de arcilla

7 tratamiento con cido-arcilla

8 oxidacin de asfalto

9 descomposicin trmica (Craking - Craqueo)

10 descomposicin trmica cataltica fluida (Craqueo Cataltico)

11 reforma cataltica

12 extraccin de azufre

DESTILACIN ATMOSFRICA Y DESTILACIN AL VACO

El primer paso en cualquier refinera es la separacin del crudo en varias fracciones mediante

el proceso de destilacin. La destilacin de petrleo crudo es un proceso fundamental en el

refinamiento del petrleo y la industria petroqumica. Casi la totalidad de las refineras en el

mundo llevan a cabo el proceso de destilacin del petrleo en dos equipos o unidades, los

cuales son comnmente conocidos como la torre atmosfrica y la torre de vaco.

Una unidad de destilacin de crudo (CDU) consiste en una torre de pre-flasheo (PF) la cual

es opcional, seguida de una unidad de destilacin atmosfrica (ADU) y una unidad de

destilacin al vaco (VDU). Los productos tpicos de un sistema de destilacin son el Gas

Licuado de Petrleo (GLP), Nafta Ligera, Media y Pesada, Queroseno, Diesel, Gasleo,

Gasleo Ligero de Vaco, Gasleo Pesado de Vaco y Residuo de Vaco.

Una vez que el petrleo ha pasado a travs del desalador y ha sido despojado de la mayor parte

de agua, sales inorgnicas e impurezas que contiene; ste es conducido a la columna de pre-

flash, para retirar los compuestos voltiles presentes antes de que la mezcla de crudo entre al

horno. Los componentes voltiles retirados en la unidad de pre-flash son conducidos a la

corriente de salida del horno o son introducidos directamente a la torre de destilacin

atmosfrica. La mezcla lquida que sale de la torre de pre-flash es conducida al horno donde

se le proporciona calor, lo cual provoca una vaporizacin parcial del petrleo. En stas

condiciones, el petrleo es conducido a la primera columna de destilacin la cual opera a

presin atmosfrica y es comnmente llamada torre atmosfrica.

Dentro de la torre atmosfrica, el petrleo es separado en diferentes fracciones algunas de las

cuales son comercializadas directamente y otras son sometidas a otros procesos dentro de la

refinera. El producto de fondo de la torre atmosfrica, el cual consiste bsicamente en

hidrocarburos de cadena larga, es conducido a la torre de destilacin al vaco. En sta torre

se separan otras fracciones de petrleo, aprovechando el hecho de que al disminuir la

presin disminuye tambin el punto de ebullicin de los lquidos, que de otra forma no se

pudieran haber separado debido a que si se le suministra demasiado calor para intentar

vaporizarlas, stas pueden descomponerse.

La unidad donde se lleva a cabo es una enorme columna que puede medir unos 60 metros de

altura. En ella entra el crudo libre de agua y otras impurezas, como sales, que se eliminan

previamente, y se calienta a una temperatura de hasta 370 grados.

En esta fase se separan distintas fracciones que forman el crudo, cada una con un rango de

puntos de ebullicin diferente. Por eso, segn la temperatura, ascienden ms o menos. Los

compuestos con menor punto de ebullicin, los ms ligeros, se evaporan y ascienden por la

columna. A medida que suben, la temperatura de la columna disminuye, por lo que algunos

compuestos se condensan, y el lquido resultante desciende por la torre.

El calor suministrado en el horno no es suficiente para lograr una vaporizacin completa de la

mayor parte de los compuestos del petrleo. Es por esto que usualmente las torres de

destilacin atmosfrica cuentan con un rehervidor, aunque actualmente se est

implementando el uso de vapor sobrecalentado el cual es alimentado por el fondo de la torre.

La destilacin atmosfrica, tambin conocida como destilacin primaria o topping se realiza a

presin atmosfrica y a no ms de 450 C. En la parte superior de la torre se obtienen gases

etano, propano y butano, mientras que debajo se logran fracciones con punto de ebullicin

ms elevado, como nafta, querosene, gas oil liviano y gas oil pesado. En el fondo queda una

fraccin ms pesada, llamada crudo reducido, a la que si se pretende extraer an ms

destilados, hay que someterla a presin reducida, ya que si se aumenta la temperatura del

proceso, generara craqueo trmico o ruptura de molculas.

El efecto del vapor de agua es tal que reduce la presin parcial de la fase de hidrocarburo,

haciendo que los componentes con una menor temperatura de ebullicin pasen de la fase

lquida a la fase de gas.

Arrastre de vapor en la columna

El vapor sobrecalentado se inyecta en la parte inferior de la columna de destilacin atmosfrica

con el fin de eliminar los componentes con puntos de ebullicin menor. El efecto del vapor

de agua es tal que reduce la presin parcial de la fase de hidrocarburo, haciendo que los

componentes con una menor temperatura de ebullicin pasen de la fase lquida a la fase de

gas. Un caudal tpico para estas inyecciones es 2% en peso, en relacin con la velocidad de

flujo de residuo atmosfrico que sale de la parte inferior de la columna. Un caudal demasiado

bajo tiende a dejar una parte del destilado ligero en los residuos del fondo, mientras que una

tasa demasiado alta puede causar que el destilado superior pueda estar contaminado con trazas

de producto pesado.

PROPIEDADES DEL VAPOR

Si es agua es calentada mas por sobre su punto de ebullicin, esta se convierte en vapor, o agua en

estado gaseoso. Sin embargo, no todo el vapor es el mismo. Las propiedades del vapor varan de gran

forma dependiendo de la presin y la temperatura la cual esta sujeto.

Los resultados del vapor saturado (seco) cuando el agua es calentada al punto de ebullicin (calor

sensible) y despus evaporada con calor adicional (calor latente). Si este vapor es posteriormente

calentado por arriba del punto de saturacin, se convierte en vapor sobrecalentado (calor sensible).

VAPOR SATURADO

Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento

El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran fuente de calor, particularmente a

temperaturas de 100 C (212F) y mas elevadas. Algunas de estas son:

Propiedad Ventaja

Calentamiento equilibrado a travs de la

transferencia de calor latente y Rapidez Mejora la productividad y la calidad del producto

La presin puede controlar la temperatura La temperatura puede establecerse rpida y

precisamente

Elevado coeficiente de transferencia de calor Area de transferencia de calor requerida es menor,

permitiendo la reduccin del costo inicial del equipo

Se origina del agua Limpio, seguro y de bajo costo

TIPS

Habiendo dicho esto, es necesario tener presente lo siguiente cuando se calienta con vapor saturado:

La eficiencia de calentamiento se puede ver reducida si se usa un vapor diferente al vapor seco para

los procesos de calentamiento. Contrario a la percepcin comn, virtualmente no todo el vapor

generado en una caldera es vapor seco, si no vapor hmedo, el cual contiene algunas molculas de

agua no vaporizadas.

La perdida de calor por radiacin ocasiona que una parte del vapor se condense. Por lo tanto el

vapor hmedo generado se vuelve aun mas hmedo, y tambin se forma mas condensado, el cual

debe ser removido al instalar trampas de vapor en las locaciones apropiadas.

Condensado el cual es mas pesado caer del flujo de vapor y puede ser removido a travs de piernas

de condensado y trampas de vapor. Sin embargo, el vapor hmedo que es arrastrado reducir la

eficiencia de calentamiento, y deber ser removido por medio de estaciones de separacin en el

punto de uso o en la distribucin.

El vapor que incurre en perdidas de presin debido a exceso de friccin en la tubera, etc., podra

resultar tambin en su correspondiente perdida en temperatura.

VAPOR HMEDO

Esta es la forma mas comn da vapor que se pueda experimentar en plantas. Cuando el

vapor se genera utilizando una caldera, generalmente contiene humedad proveniente de las

partculas de agua no vaporizadas las cuales son arrastradas hacia las lneas de distribucin de

vapor. Incluso las mejores calderas pueden descargar vapor conteniendo de un 3% a un 5%

de humedad. Al momento en el que el agua se aproxima a un estado de saturacin y

comienza a evaporarse, normalmente, una pequea porcin de agua generalmente en la

forma de gotas, es arrastrada en el flujo de vapor y arrastrada a los puntos de distribucin.

Este uno de los puntos claves del porque la separacin es usada para remover el condensado

de la lnea de distribucin.

VAPOR SOBRECALENTADO

El vapor sobrecalentado se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado o hmedo

para alcanzar un punto mayor al de saturacin. Esto quiere decir que es un vapor que

contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presin.

El vapor sobrecalentado es usado principalmente para el movimiento-impulso de

aplicaciones como lo son las turbinas, y normalmente no es usado para las aplicaciones de

transferencia de calor.

VENAJAS DE USAR VAPOR SOBRECALENTADO PARA IMPULSAR TURBINAS:

Para mantener la sequedad del vapor impulsados, para los que su rendimiento se ve afectado

por la presencia de condensado

Para mejorar la eficiencia trmica y capacidad laboral , ej. Para lograr mayores cambios en el volumen

especifico del estado sobrecalentado a menores presiones, incluso a vaco.

Es ventajoso tanto como para suministro as como para la descarga de vapor mientras que se

encuentre en el estado de sobrecalentamiento ya que el condensado no se generara dentro del equipo

impulsado por vapor durante una operacin normal, minimizando as el riesgo a daos ocasionados

por la erosin o la erosin acido carbnica. Adems, como la eficiencia trmica terica de la turbina

es calculada del valor de la entalpa a la entrada y a la salida de la turbina, incrementando el grado de

sobrecalentamiento as como la presin incrementa la entalpa a la entrada de la turbina, y es por lo

tanto efectiva al mejorar la eficiencia trmica.

Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento:

Propiedad Desventaja

Bajo coeficiente de

transferencia de calor

Reduce la productividad

Se requiere un superficie mayor para la transferencia de calor

Temperatura variable aun a

una presin constante

El vapor sobrecalentado requiere mantener una velocidad elevada,

de lo contrario la temperatura disminuir ya que se perder el calor

del sistema

Calor sensible utilizado para la

transferencia de calor

Las cadas de temperatura pueden tener un impacto negativo en la

calidad del producto

La temperatura podra ser

extremadamente elevada

Se podran requerir materiales mas fuertes para la construccin de

equipos, requiriendo un mayor costo inicial.

Por estas y otras razones, se prefiere al vapor saturado por sobre el vapor sobrecalentado como

medio de calentamiento en intercambiadores de calor y otros equipos de transferencia de calor. Por

otro lado, desde el punto de vista de usarlo como fuente de calor para un calentamiento directo como

un gas de alta temperatura, tiene algunas ventajas por sobre el aire caliente como que puede ser usado

como fuente de calentamiento bajo las condiciones de libre de oxigeno. De igual manera se realizan

investigaciones para el uso de vapor sobrecalentado en aplicaciones de industrias procesadoras de

alimentos tales como el cocimiento y el secado.