Guía de mangueras de vapor: Usos, tipos y mantenimiento

Las mangueras de vapor son mangueras de goma especiales diseñadas para transportar vapor hacia y desde varios puntos de un proceso. Estas mangueras se fabrican generalmente con caucho sintético de etileno propileno terpolímero (EPDM) debido a su excelente resistencia al calor, el agua, el vapor, los ácidos y álcalis, el ozono y la luz solar. Este artículo trata de los distintos tipos de mangueras de vapor, cómo seleccionarlas para las aplicaciones y las aplicaciones típicas para las que se utilizan. Obtenga más información sobre el uso de mangueras de vapor en nuestro artículo Recomendaciones para el uso de mangueras de vapor.

Índice de contenidos

• Tipos de vapor
• Tipos de mangueras de vapor
• Construcción de mangueras de vapor
• Cómo elegir una manguera de vapor
• Puntos de atención
• Aplicaciones comunes
• Preguntas frecuentes

Tipos de vapor

El vapor se clasifica en función de su temperatura, presión y contenido de humedad. Existen tres tipos de vapor: vapor seco, vapor húmedo y vapor sobrecalentado.

• Vapor seco: También conocido como vapor saturado, el vapor seco es cuando el vapor está a la temperatura más alta posible para una presión dada. Se utiliza en la generación de energía, la esterilización, el intercambio de calor y el procesado de alimentos. El vapor seco no contiene gotas de agua.
• Vapor húmedo: El vapor húmedo contiene gotitas de agua y tiene una temperatura y una presión inferiores a las del vapor seco. Este tipo de vapor es normal para sistemas de calefacción, humidificación y aplicaciones que no necesitan una alta calidad de vapor.
• Vapor sobrecalentado: Cuando se calienta por encima de la temperatura de saturación, el vapor se convierte en vapor sobrecalentado. Se utiliza en centrales eléctricas, turbinas de vapor y procesos industriales a alta temperatura debido a su capacidad para transferir calor sin condensarse.

Tipos de mangueras de vapor a presión

La norma ISO 6134 ha clasificado las mangueras de presión de vapor para transportar vapor saturado (seco) y condensado de agua caliente en dos tipos:

• Manguera de vapor de baja presión
  • La temperatura correspondiente: 164 °C (327,2 °F)
  • Presión máxima de trabajo: 6 bar (87 psi)
• Manguera de vapor de alta presión
  • La temperatura correspondiente: 210 °C (410 °F)
  • Presión máxima de trabajo: 18 bar (261,06 psi)

Estos dos tipos de mangueras se clasifican a su vez en mangueras con cubierta resistente al aceite o sin cubierta resistente al aceite.

Cubierta resistente al aceite

Las mangueras de vapor resistentes al aceite (Figura 2) sufren poca o ninguna degradación cuando se exponen al aceite.

• Temperatura de trabajo: Estas mangueras suelen estar diseñadas para soportar altas temperaturas de hasta 207 °C (406 °F) para vapor saturado y 232 °C (450 °F) para vapor sobrecalentado.
• Aplicaciones: Las mangueras de vapor con cubiertas resistentes al aceite se utilizan en plantas químicas, refinerías y fábricas de procesamiento en las que existe la posibilidad de que la manguera de vapor entre en contacto con aceite.

Cubierta no resistente al aceite

Las mangueras de vapor no resistentes al aceite son propensas a dañarse si se exponen a aceites.

• Temperatura de trabajo: Aunque la temperatura máxima de trabajo varía según el fabricante, las mangueras de vapor no resistentes al aceite suelen tener una temperatura máxima de trabajo más baja que las resistentes al aceite.
  • Esto es especialmente cierto en procesos expuestos a hidrocarburos, como lodos invertidos, lubricantes y limpiadores a base de gasóleo. Bajo tal exposición, estas cubiertas no resistentes al aceite se ablandan e hinchan, provocando su desgarro. Como resultado, la manguera queda expuesta a la humedad, iniciando la corrosión y perdiendo su capacidad de contener la presión.
• Vida útil: Las mangueras de vapor no resistentes al aceite tienen una vida útil más larga que las resistentes al aceite.
• Aplicaciones: Las mangueras de vapor no resistentes al aceite están diseñadas para aplicaciones generales como la hidratación y el calentamiento (de las que hablaremos más adelante en el artículo).

Construcción de mangueras de vapor

Las mangueras de vapor son adecuadas para transferir vapor a alta temperatura gracias a su construcción. Una manguera de vapor normal consta de tres partes: tubo (Figura 3 etiquetada A), capa de refuerzo (Figura 3 etiquetada B) y cubierta (Figura 3 etiquetada C).

• Tubo: El tubo es la capa más interna y suele estar compuesto de EPDM debido a su resistencia a las altas temperaturas y a los aditivos. Sin embargo, estos tubos no son resistentes a muchos productos químicos, como los derivados del petróleo. Para obtener más información sobre la resistencia química de los tubos de las mangueras de vapor, lea nuestro artículo sobre materiales de mangueras y tubos.
• Capa de refuerzo: La capa de refuerzo está compuesta por una o dos capas de alambre de acero trenzado o en espiral. Garantiza una estructura sólida, aumenta la presión máxima de funcionamiento de la manguera y ayuda a eliminar las cargas estáticas.
• Tapa: La cubierta está hecha de EPDM o clorobutilo y protege la manguera de la corrosión, el envejecimiento, el medio ambiente, los productos químicos y las altas temperaturas. La cubierta también protege contra daños mecánicos como reventones, grietas y exposición accidental a las llamas.

Cómo elegir una manguera de vapor

La selección de una manguera de vapor para una aplicación requiere una cuidadosa consideración. Los principales criterios de selección son:

• Dimensiones: Determine la longitud deseada y el diámetro interior/exterior requerido para la aplicación.
• Rango de funcionamiento: El tipo de vapor con el que se trabaje (seco, húmedo o sobrecalentado) determinará la elección de la manguera de vapor.
• Temperatura: Asegúrese de que la manguera de vapor puede soportar la temperatura máxima a la que estará expuesta.
• Presión: Asegúrese de que la manguera de vapor puede soportar la presión máxima y, si es necesario, una presión adicional. Normalmente, una manguera de vapor tiene un factor de seguridad incorporado (normalmente 10:1), pero esto no debe tenerse en cuenta a la hora de dimensionar una manguera. Nunca debe superarse la presión máxima de la manguera.
• Material: Asegúrese de que el material es resistente al calor, el agua y el vapor y no reacciona con el fluido o los productos químicos a los que estará expuesto.
• Otras condiciones de trabajo de la manguera: Seleccione siempre una manguera que se adapte a sus condiciones de trabajo:
  • Frecuencia de uso (si la manguera se utiliza de forma ocasional o continua)
  • Si la manguera requiere manipulación manual o no
  • La configuración de la manguera (si está doblada o recta) mientras trabaja bajo presión.
  • Condiciones de trabajo externas del lugar donde trabaja la manguera (compruebe la posibilidad de que se produzcan golpes mecánicos o se derramen productos químicos en las proximidades).

Puntos de atención

Trabajar con vapor puede ser peligroso y costoso. Sin embargo, como se verá más adelante, también es una fuerza motriz vital de muchos procesos industriales. Por lo tanto, debe prestarse especial atención a la hora de seleccionar, instalar y colocar las mangueras de vapor. Los siguientes puntos requieren atención para evitar daños, problemas y aumentar la vida útil de una manguera de vapor.

Vulcanización por vapor sobrecalentado

Debido a su alta temperatura y a su naturaleza seca, el vapor sobrecalentado puede endurecer la superficie interior de caucho de la manguera de vapor, lo que se conoce como vulcanización. La vulcanización reduce la vida útil del caucho. La figura 5 muestra la transformación del vapor saturado en vapor sobrecalentado. Un conducto de vapor a una presión de 18 bares y 210 °C contiene vapor saturado. Si el vapor se expande y su presión se reduce (pero la temperatura permanece constante o aumenta), como cuando el vapor pasa de repente por una manguera más grande o por la apertura repentina de una válvula de vapor, el vapor se sobrecalienta. Esta condición no dura mucho tiempo, pero el vapor sobrecalentado tiende a deteriorar el stock de tubos en una manguera de vapor ordinaria destinada a ser utilizada con vapor saturado. Esto hace que, a la larga, las mangueras de vapor fallen.

Popcorning

La capa interior de una manguera de vapor puede absorber agua o vapor de agua durante su uso. Una vez que la manguera se enfría, el vapor atrapado se condensa en agua dentro de la manguera de goma. Cuando la manguera se utiliza posteriormente, el agua atrapada se expande considerablemente, creando burbujas de aire en la pared interior. Como resultado, se forman ampollas en la pared interior, bloqueando y contaminando el vapor con trozos de goma. El daño así causado se denomina "popcorning".

Una de las medidas para evitar que las mangueras de vapor estallen es secarlas con un soplador después de cada uso. Pero lleva mucho tiempo y rara vez se hace, lo que aumenta el riesgo. Las mangueras de vapor con paredes interiores extruidas también pueden evitar este problema. Estas paredes interiores extruidas están hechas de caucho hermético al gas y no tienen costuras y son homogéneas. Así, el vapor de agua no puede penetrar en las paredes, lo que evita que se produzcan estallidos.

Incrustaciones oxidadas

Las incrustaciones de acero se colocan en las mangueras de vapor como práctica habitual. Debido a la porosidad de la pared interior de estas mangueras de goma, el vapor entra en contacto con las incrustaciones de acero, lo que provoca corrosión. Dado que la corrosión se produce bajo la superficie, el daño puede permanecer oculto, lo que puede tener consecuencias peligrosas. El debilitamiento y el agrietamiento crean vías de escape para el vapor sin previo aviso. En tal situación, si se aumenta la presión para mantener un flujo constante de vapor, aumenta el riesgo de que estalle una manguera, lo que puede ser peligroso.

Para evitarlo, se utilizan incrustaciones de acero galvanizado. Son resistentes a la oxidación, lo que aumenta la seguridad y la vida útil de la manguera de vapor. Otras ventajas de las incrustaciones de acero galvanizado son la reducción del coste que puede suponer la pérdida de vapor.

Aplicaciones comunes

El vapor se utiliza para diversas aplicaciones en una amplia gama de industrias. Según los requisitos, las mangueras de vapor se utilizan para canalizar el vapor seco, húmedo o sobrecalentado para estas aplicaciones. A continuación se comentan algunas de las aplicaciones industriales más comunes.

• Calefacción
  • Las fábricas de procesamiento de alimentos utilizan el vapor como fuente de calor y para los procesos de esterilización.
  • Las refinerías utilizan el vapor como fuente de calor para lubricar y aumentar el caudal en la limpieza de tanques y recipientes.
  • Los intercambiadores de calor de fluidos de proceso, los rehervidores, los reactores, los precalentadores de aire de combustión y otros equipos de transferencia de calor utilizan vapor saturado como fuente de calor.
• Turbina de vapor
  • Las turbinas de vapor (Figura 7) utilizan el vapor como fuerza motriz para aplicaciones de propulsión. Estas turbinas se utilizan en centrales termoeléctricas para generar electricidad.

• limpieza
  • Los sopladores de hollín, y otros limpiadores de vapor similares, utilizan vapor para una limpieza intensiva.
• Hidratación
  • La industria papelera y las fábricas de pellets utilizan el vapor como fuente de humedad y calor.
• Humidificación
  • Los humidificadores de vapor inyectan vapor saturado seco en espacios calentados por serpentines de HVAC, lo que reduce la humedad del aire. Esta inyección de vapor equilibra la humedad del espacio, proporcionando confort y control de infecciones.
• Atomización por vapor: La atomización por vapor separa mecánicamente el fluido mediante vapor. Los quemadores de gasóleo utilizan este proceso para maximizar la combustión y minimizar la producción de hollín.
• Fluido motriz
  • El vapor puede forzar el movimiento de otros fluidos en las tuberías.

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve una manguera de vapor?

Las mangueras de vapor transfieren vapor o agua caliente de un punto a otro. Muchos procesos utilizan esta transferencia para aplicaciones como la calefacción, la limpieza y la humidificación.

¿De qué están hechas las mangueras de vapor?

Es habitual que las mangueras de vapor sean de EPDM por su alta resistencia al calor y la presión. Muchas mangueras de vapor también tienen una incrustación de acero para proporcionar resistencia a la tracción.