Fundamentos Basicos De La Generacion De Vapor

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FUNDAMENTOS BASICOS DE LA GENERACION DE VAPOR

1.- INTRODUCCIÓN:

El vapor es usado en la industria por lo conveniente y económico que resulta como fuente de energía y calor, necesarios para una gran variedad de procesos industriales.

En algunos casos el vapor generado es llevado a los puntos de consumo para utilizar su fuerza, y en otros casos para utilizar su calor.

Antes de estudiar en detalle los equipos generadores de vapor, y las disposiciones legales sobre su instalación, mantención y operación, conviene conocer el proceso físico de generación de] vapor y los diferentes conceptos involucrados al mismo, tales como: calor, presión, temperatura, cambio de estados de los fluidos etc....

2.- TEORIA BASICA DE GENERACION DEL VAPOR

Si en un depósito abierto, como el de figura Nº 1,se coloca una cierta cantidad de agua y se le aplica calor, éste se transmite al agua a través de las paredes del depósito.

Si se está a la presión atmosférica normal, la temperatura del agua sufrirá un cambio hasta llegar a los 100º C o 212 ºF., según las escala en que se efectúe la lectura. A esta temperatura el agua hervirá y comenzará a producir vapor por un proceso de ebullición del agua.

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La temperatura de 1 gr de agua permanecerá a 100º C o 212 ºF, todo el tiempo que el depósito permanezca abierto, aunque a sus paredes se le aplique más calor, pero el agua continuará transformándose en vapor.

Ahora bien, si el depósito está cerrado, como en la figura Nº 2, y el vapor no sale, la presión en el interior del depósito aumentará. Al haber mayor presión aumentará también la temperatura.

Por lo tanto se puede afirmar lo siguiente:

“MIENTRAS MÁS ALTA ES LA PRESIÓN, EL AGUA HIERVE A MAYOR TEMPERATURA”

Mientras más se calienta el agua, más subirá la temperatura y la presión. Por otra parte en el proceso de transformación de los gases, cuando se quita el calor al vapor, este se enfría y se condensa, es decir, vuelve a su estado de líquido.

Como puede apreciarse, en el proceso de generación de generación del vapor intervienen varios elementos:

 Calor

 Temperatura

 Presión.

A continuación se analizan en forma separada cada uno de estos conceptos.

3.- CALOR

El calor es una forma de energía. Todos los cuerpos están formados por moléculas, las que siempre están en movimiento. El calor es justamente esto:

“LA MANIFESTACIÓN DEL MOVIMIENTO DE LAS MOLÉCULAS DE LOS CUERPOS”

Mientras más rápido se muevan las moléculas de un cuerpo, más caliente estará el cuerpo.

3.1. EFECTOS DEL CALOR

Se dijo que el calor es una forma de energía, es decir, tiene capacidad para producir un efecto. Los efectos más conocidos del calor son:

 Cambios de estados físico:

- Funde los cuerpos sólidos.

- Evapora los líquidos.

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 Cambios de volumen:

- Dilata los cuerpos sólidos, los líquidos y los gases.

 Cambia el color de los cuerpos.

3.2. TRANSMISIÓN DEL CALOR

Todo cuerpo capaz de calentar a otro es considerado como una fuente de calor: Par que un cuerpo caliente a otro es necesario que le transmita o traspase su calor.

El calor puede ser transmitido de tres formas:

 Por Conducción.

 Por Radiación.

 Por convección.

FORMA DE TRANSMISIÓN DEL CALOR

EJEMPLO

Por conducción; es la propagación del calor en los cuerpos sólidos. Puede se de un extremo a otro de un cuerpo a través del mismo, o bien, de un cuerpo caliente a otro más frío, estando en contacto, figura 3.

Por radiación; es la transmisión del calor en forma de ondas, sin necesidad de un medio material que lo transmita, figura 4.

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Por convección; es una forma de transmisión del calor que se presenta en los líquidos y gases por la formación de corriente ascendentes producidas por la diferencia de temperatura, figura 5.

“EL CALOR SE TRANSMITE DE UN CUERPO A OTRO CUANDO ENTRE AMBOS HAY UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURA Y SE TRANSMITE DESDE EL CUERPO MAYOR TEMPERTURA, HASTA LOGRAR ALCANZAR EL EQUILIBRIO TÉRMICO”

3.3. CONDUCTIBILIDAD TERMICA

“ES LA FACILIDAD CON QUE UNA SUSTANCIA TRANSMITE EL CALOR, O SE DEJA ATRAVESAR POR EL”

La conductibilidad térmica varía de una sustancia a otra. Así por ejemplo, un trozo de metal transmite mejor el calor que la porcelana o el asbesto.

Para una misma sustancia, la conductibilidad térmica también varía según su temperatura y humedad.

3.4. MEDICION DEL CALOR

Hay dos cosas que se pueden medir del calor, cuales son:

 La cantidad de calor.

 La temperatura

Como ambas cosas a menudo se confunden, en ejemplo de la figura 6, se puede apreciar la diferencia:

Los cuerpos “A” y “B” (Fig. 6) son de la misma sustancia, pero el volumen y masa de “A” es el doble que el de “B”. Si ambos están a la misma temperatura,

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tienen el mismo grado de calor, pero “A” tiene el doble de cantidad de calor que B.

Para una mejor comprensión, los conceptos de cantidad de calor y grado de calor, a continuación se explicarán en forma separada.

4.- CANTIDAD DE CALOR

Es la cantidad de energía que contiene un cuerpo o sustancia. La cantidad de calor se mide en “CALORÍAS” por unidad de masa. Lo que puede ser cuantificado tanto en los sistemas de medidas Métrico Decimal o en el sistema de medida Ingles, donde las unidades de medición son diferentes.

“UNA CALORÍA ES LA CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA SUBIR EN 1º C, LA TEMPERATURA DE 1KG. DE AGUA”

A esta unidad de medida también se le llama caloría grande CAL o Kilo caloría. Existe además la caloría chica cal o caloría gramo, es mil veces más chica que la caloría grande.

“ EN EL SISTEMA DE MEDIDAS INGLÉS, PARA MEDIR CANTIDADES DE CALOR SE USA LA UNIDAD BTU, QUE ES IGUAL A LA CANTIDAD DE CALOR QUE SE DEBE APLICAR A UNA LIBRA DE AGUA PARA SUBIR SU TEMPERATURA EN 1º F”..

1 Kcal = 3,968 BTU

1 BTU = 0,252 Kcal

1 Kcal = 1.000 cal.

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Para calentar el agua y transformarla en vapor, se necesita calor. Según lo cual se tiene:

4.1. CALOR SENSIBLE

Es la cantidad de calor necesaria para calentar un Kg. de agua desde 0º a 100º C. Como una Caloría alcanza para subir en 1º C la temperatura de un litro de agua, el calor sensible para el agua a la presión atmosférica normal es de 100 Calorías.

4.2. CALOR LATENTE

Es la cantidad de calor necesaria para convertir un Kg. de agua

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