Generacion De Calor

TEMA: GENERACION DE CALOR: CALDERAS

INTRODUCCIÓN

Las calderas de vapor son unos aparatos en los que se hace hervir agua para producir vapor. El calor necesario para caldear y vaporizar el agua pude ser suministrado por un hogar, por gases calientes recuperados a la salida de otro aparato industrial (horno, por ejemplo), por el fluido refrigerador de una pila atómica, por irradiación solar o por una corriente eléctrica. Cuando el calor es suministrado por en líquido caliente o por vapor que se condensa, se suelen emplear otras denominaciones, tales como vaporizador y transformador de vapor. El sinónimo generador de vapor se emplea de preferencia cuando se habla de calderas de una cierta importancia. Si la caldera propiamente dicha está conectada a otros, de los cuales unos calientan el agua (recalentadores de agua, economizadores) o el aire de combustión (precalentador de aire), y otros recalientan el vapor (recalentadores), suele denominarse el conjunto grupo evaporador, y la parte del grupo en que se produce la evaporación se llama vaporizador o haz vaporizador. Los aparatos que quitan su vapor al fluido refrigerador de un reactor nuclear (pila atómica), si bien constituyen verdaderos evaporadores o calderas en sentido amplio de la palabra, se denominan normalmente intercambiadores. Durante su funcionamiento, la caldera propiamente dicha está sometida interiormente a la presión de equilibrio del agua y de su vapor a la temperatura alcanzada. Los otros elementos del grupo recorridos por el agua o el vapor, a partir de la bomba de alimentación (economizador, recalentador), están sometidos casi a la misma presión, pero la temperatura del fluido puede ser inferior o superior a la ebullición.

La primera mención de la idea de utilizar vapor para obtener energía aparece en La neumática, del inventor y matemático griego Herón de Alejandría, en el siglo I. Allí describió su eolípila, una turbina de vapor que consistía en una caldera conectada mediante dos tubos a los polos de una esfera hueca que podía girar libremente. La esfera estaba equipada con dos boquillas biseladas por donde salía vapor que producía la rotación de la esfera. Se han encontrado otras referencias en trabajos de la edad media y del renacimiento, pero no parece que se hayan construido dispositivos prácticos hasta que el arquitecto e inventor italiano Giovanni Branca diseñó una caldera que expulsaba vapor, el cual empujaba unas paletas que sobresalían de una rueda, haciéndola girar.

La primera máquina de vapor, construida por el ingeniero inglés Thomas Savery en 1698, consistía en dos recipientes de cobre que se llenaban alternativamente del vapor de una caldera. La máquina de Savery se utilizaba para extraer agua de las minas, como la desarrollada en 1705 por el inventor británico Thomas Newcomen.

DEFINICIÓN DE CALDERA

Aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de energía térmica, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

Las calderas pueden clasificarse atendiendo a varios criterios:

Atendiendo a las necesidades energéticas del proceso:

- Calderas de agua caliente

- Calderas de agua sobrecalentada

- Calderas de vapor saturado

- Calderas de vapor sobrecalentado

- Calderas de fluido térmico

Atendiendo a la posición relativa entre el fluido a calentar y los gases de combustión:

- Calderas Pirotubulares: Los humos calientes circulan por el interior de los tubos sumergidos en el fluido.

- Calderas Acuotubulares: El fluido circula por el interior de los tubos

sumergidos en una masa de humos.

CALDERAS DE VAPOR

Una caldera o generador de vapor es un equipo que consta de diferentes ele-mentos destinados a la producción de vapor de agua o de cualquier otra clase de vapor a partir de su fase líquida. Estos elementos son el hogar o cámara de combustión, la caldera, los sobrecalentadores de vapor, el economizador y el calentador de aire.

En el hogar, se produce la combustión de un combustible. La caldera es un intercambiador de calor en el que los gases de la combustión ca¬lientan la fase líquida hasta su transformación en vapor. El sobrecalentador calienta el vapor saturado por encima de su temperatura de saturación y, opcionalmente, el economizador precalien¬ta el agua de alimentación de la caldera. En ciertas instalaciones de va¬por, algunos calentadores se encargan de recalentar el vapor de extracción de las turbinas. Finalmente, el calentador de aire calienta el aire necesario para la combustión.

ESQUEMA DE UNA CALDERA ELEMENTAL

DIAGRAMA BASICO DE UN CALDERO

PARTES FUNDAMENTALES DE UN CALDERO

Los elementos principales considerados son:

- Hogar de combustión

- Banco de convección

- Sobrecalentador primario y secundario

- Atemperador

- Economizador

- Precalentador de agua

- Calderín de vapor y calderín de agua

- Conductos y tuberías

- Chimenea

- Ventilador

CLASIFICACIÓN FUNDAMENTAL DE LOS CALDEROS

Los calderos se clasifican fundamentalmente por el sitio o espacio destinado para los gases de combustión y para el agua de trabajo:

ACUATUBULARES.

Son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida, y gran capacidad de generación.

• Flujo máximo: 270000 Kg/H (vapor)

• Presión máxima: 200 Kg/cm2

PIROTUBULARES.

En este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula gases a alta temperatura producto de un proceso de combustión.

• Flujo máximo: 18200 Kg/H (vapor)

• Presión máxima: 18 Kg/cm2

• Temperatura máxima: 250 oC

PROCESOS UNITARIOS APLICADOS EN LA GENERACIÓN DE VAPOR

COMBUSTION.

Proceso en el cual un comburente se transforma en energía calórica la cual al transferirse al agua permite la evaporación.

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