Generalidades de vapor y calorímetros

Generalidades de vapor y calorímetros

Objetivos:

1. Describir los elementos que constituyen a los generadores de vapor (GV)

2. Definir el concepto de superficie de calefacción.

3. Calcular la capacidad y eficiencia de un GV, así como sus gastos de combustible y vapor.

4. Estudiar brevemente la naturaleza del vapor, la importancia de humedad en el mismo y como se calcula.

Investigación.

El término de generador de vapor está siendo utilizado en la actualidad para reemplazar la denominación de caldera. Las calderas son dispositivos de ingeniería diseñados para generar vapor saturado (vapor a punto de condensarse) debido a una transferencia de calor, proveniente de la transformación de la energía química del combustible mediante la combustión, en energía utilizable (calor), y transferirla al fluido de trabajo (agua en estado líquido), el cual la absorbe y cambia de fase (se convierte en vapor). El término de caldera ha sido por mucho tiempo utilizado y los dos términos se usan indistintamente. Es común la confusión entre los términos de caldera y generador de vapor, pero la diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado (vapor seco) y el otro genera vapor saturado (vapor húmedo).La producción de vapor a partir la combustión de combustibles fósiles se utiliza en todo tipo de industrias de transformación de materias primas y en las centrales termoeléctricas.

Partes principales que componen una caldera:

1.- HOGAR: Fogón o caja de fuego y corresponde a la parte en que se quema el combustible. Se divide en puerta del hogar y cenicero.

Las calderas pueden instalarse con Hogares para combustibles sólidos, líquidos o gaseosos, todo dependerá del proyecto del equipo y de la selección del combustible a utilizar.

2.- Emparrillado: tiene por objeto servir de sostén al lecho de combustible y permitir el paso del aire para la combustión.

3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que descanse en una estructura metálica que va a continuación de la parrilla.

4.- Conductos de humo: es aquella parte de la caldera por donde circulan los humos o los gases calientes que se han producido en la combustión.

5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de la caldera que desempeña la función de caja colectora de los humos después de haber pasado por todos los conductos antes de salir por la chimenea.

6.- Chimenea: sirve para dar la salida a los gases de la combustión, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al vecindario.

También para producir el tiro necesario para que la combustión se efectuara en buenas condiciones y en modo continuo.

7.- Mampostería: Construcción de ladrillos refractarios y ladrillos comunes que tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al exterior.

8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que está ocupada por el agua y tiene como límite inferior un cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca el agua durante su funcionamiento.

9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivel superior del agua (volumen ocupado por el vapor considerando el nivel máximo admisible de agua).

10.- Cámara de alimentación de agua: Es el espacio comprendido entre los niveles máximos y mínimos del agua.

11.- Tapas de registro de inspección o lavado: tapas que tienen por objeto permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan acumulado y que no hayan salido por las purgas.

12.- Puertas de hombre: puertas cuya tamaño es suficiente para permitir el paso de un hombre para inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es necesario (pueden tener una o más puertas de hombre según su tamaño y del equipo)

Entre la clasificación de las calderas se puede catalogar:

- Por la naturaleza del servicio pueden ser: Fija, portátil, locomotora o marina.

- Por el tipo de combustible: Calderas de carbón, de combustibles líquidos, de combustibles gaseosos, mixtos y de combustibles especiales (residuos, licor negro, cáscaras de frutos).

- Por el tiro: Tiro natural o tiro forzado (con hogar en sobrepresión, en depresión o en equilibrio).

- Por los sistemas de apoyo: Calderas apoyadas y calderas suspendidas.

- Por la transmisión de calor: Calderas de convección, calderas de radiación, calderas de radiación-

Convección.

- Por la disposición de los fluidos: Calderas de tubos de agua (acuotubulares o generadores de vapor) y calderas de tubos de humos (pirotubulares).

La caldera de vapor pirotubular generalmente tienen un hogar integral (denominado caja de fuego) limitado por superficies enfriadas por agua. Las horizontales con hogar integral se utilizan en instalaciones de calefacción a baja presión. Estas calderas, diseñadas especialmente para el aprovechamiento de gases de recuperación, presenta las siguientes características: El cuerpo de la caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

Sistemas que componen a un generador de vapor.

Sistema de alimentación de agua.

La necesidad de circular agua dentro de la caldera, es debido a la mala conductividad del agua para el calor, que solo por contacto lo adquieren los distintos puntos de su masa.

Al encender una caldera empiezan a formarse burbujas de vapor en la parte del líquido en contacto con la superficie de caldeo, mientras las más distantes aun permanecen frías, estableciéndose diferencia de temperaturas de más de 80°C.

Las burbujas de vapor que, por su menor densidad, se desprenden de las planchas caldeadas, tienden a elevarse; pero al ponerse en contacto inmediato con el liquido a menor temperatura, le ceden su calor y se condensan; el hueco que han dejado estas burbujas, al elevarse, son ocupadas por parte del liquido frío de las regiones superiores, que por su mayor

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