Termodinamica Reconocimiento Del Curso

• CALDERAS Y SUS EQUIPOS AUXILIARES.

Una caldera es un componente de un sistema más amplio (Ciclo de Agua-Vapor-Condensados) y como tal, su correcto funcionamiento depende de otros componentes secundarios.

En la caldera se elevan altas temperaturas, un par de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado.

Por otra parte los equipos auxiliares se refieren a los equipos que complementan las calderas según las necesidades; Estos son colocados en el cuerpo de la caldera para vigilar y controlar el buen funcionamiento de la caldera.

Normalmente son llamados equipos auxiliares para caldera:

Bomba de alimentación de agua a caldera:

• Se recomienda seleccionar una bomba centrífuga, multipasos, con interiores de acero inoxidable de alta eficiencia, para calderas de 30 HP (C.C.) en adelante. Para calderas más pequeñas se recomienda utilizar una bomba tipo turbina.

• Existen en el mercado bombas (GOULDS modelo eSV, GRUNDFOS modelo CR, etc.) que cumplen con los requisitos antes expuestos, y que adicionalmente se pueden reparar en línea sin tener que desmontar la bomba. Intercambiando los KITS de repuesto, que se pueden tener en almacén, nos evita el tener una segunda bomba instalada, en stand-by.

Tanque de condensados o de areador atmosférico:

• El tanque de condensados debe tener la capacidad en agua de almacenamiento, para poder alimentar a una caldera durante 20 minutos. (Si comparten dos o tres calderas, el mismo tanque, se debe aplicar el mismo principio, multiplicando por las calderas en operación simultáneas con el mismo tanque).

• Si se va a operar en forma eficiente, con un alto porcentaje de retorno de condensados, es conveniente solicitar desde el proyecto un tanque de condensados de mayor capacidad, que nos permita almacenar y recibir sin problemas, grandes cantidades de condensados en un corto tiempo. (Crecer un tanque de condensados en fábrica es fácil y económico; crecer un tanque de condensados que ya se encuentre operando, es difícil, costoso y latoso. Más vale prevenir en el proyecto). Se recomienda en estos casos, solicitar un tanque de condensados con una capacidad de 20 a 25% mayor.

• Cuando su proceso, no contemple un porcentaje (aunque sea pequeño) de retorno de condensados, será necesario solicitar la instalación de un sistema de precalentamiento con vapor, que al mismo tiempo opera como deareador atmosférico (eliminando el 99% del oxígeno del agua de alimentación de la caldera).

• La altura del tanque de condensados va en función de la altura requerida por la bomba de alimentación de agua, para que ésta no cavite.

Cabezal de vapor:

• Cuando el sistema cuenta con 2 ó más calderas, es conveniente instalar un cabezal de vapor. El cabezal de vapor es un tubo amplio, con tapas CAP, donde se centralizan las entradas de vapor de dos o más calderas, con sus respectivas salidas a los diferentes procesos. En el cabezal de vapor, se deberán instalar válvulas de vapor.

• El cabezal deberá tener una conexión superior para un manómetro, una conexión inferior para desagüe y una conexión inferior para un filtro y una trampa de condensados.

Suavizador de Agua:

• El suavizador de agua es un equipo fundamental para cualquier caldera ya que remueve la dureza del agua que entrará a la caldera y evita incrustaciones (ver Tratamiento de Aguas) que reducen la vida útil de la caldera e invalidan la garantía de la misma.

• Se pueden utilizar plantas de tratamiento de agua por desmineralización o por ósmosis inversa en conjunto con el suavizador de agua o para remplazarlo.

OTROS QUE FORMAN PARTE DE LOS EQUIPOS AUXILIARES SON:

• Manómetro: Nos proporciona la presión interior del trabajo de la caldera.

• Nivelometro: Columna de vidrio que nos permite mirar de una manera indirecta el nivel del agua dentro de la caldera.

• Válvula de seguridad: Dispositivo que permite escapar el vapor cuando la presión está arriba de la establecida.

• Tapón fusible: Tubo en forma de bastón o de sombrilla relleno de un metal de bajo punto de función, que al calentarse se funde dejando escapar el vapor para aliviar la presión de la caldera.

• Sopladores: Son dispositivos mecánicos utilizados durante el funcionamiento, para la limpieza de las deposiciones de ceniza del lado de humos de la caldera (escoria y polvo), de forma periódica.

• Sistema de manipulación de ceniza: Retira y acondiciona la ceniza de la combustión.

• Los cortatiros, chimeneas y ventiladores: Proporcionan y controlan los flujos de aire y de humos que se requieren para una buena combustión

TURBINAS Y SUS EQUIPOS AUXILIARES

Una turbina de gas es una máquina térmica en la que se realiza la transformación de energía presente en un fluido en trabajo mecánico, por medio de la expansión de dicho fluido (gas de combustión o vapor).

En una turbina, en que no hay prácticamente pérdidas de calor al exterior, el trabajo obtenido procede de la diferencia de entalpía del fluido que pasa a través de ella:

La turbina se compone de tres partes principales:

-El cuerpo del rotor, que contiene las coronas giratorias de alabes. La carcasa, conteniendo las coronas fijas de toberas, Alabes.

Además, tiene una serie de elementos estructurales, mecánicos y auxiliares, como son cojinetes, válvulas de regulación, sistema de lubricación, sistema de refrigeración, virador, sistema de control, sistema de extracción de vahos, de aceite de control y sistema de sellado del vapor.

Algunos de los equipos auxiliares que forman parte de las turbinas son:

- Válvula de regulación: Regula el caudal de entrada a la turbina, siendo de los elementos más importantes de la turbina de vapor.

- Cojinete de empuje o axial: Impide el desplazamiento del rotor en la dirección del eje.

- Cojinetes de apoyo, de bancada o radiales: Sobre ellos gira el rotor, son elementos de desgaste que disminuye la fricción.

- Sistema de lubricación: Proporciona el fluido lubricante, generalmente aceite.

- Sistema de extracción de vahos: Depósito de aceite, suele estar a presión inferior a la atmosférica para facilitar la extracción de vapores de aceite y dificultar una posible fuga de aceite al exterior.

- Sistema de refrigeración de aceite: Dispone de unos intercambiadores que enfrían el aceite, de forma que el calor del aceite se evacua a la atmósfera, o agua-aceite, de forma que el calor se transfiere al circuito cerrado de refrigeración con agua de la planta

- Sistema de aceite de control: Gobierna la válvula de salida del grupo, que hace llegar al aceite hasta la válvula de regulación de entrada de vapor con la presión adecuada.

- Sistema de sellado de vapor: Con esto se consigue evitar que el vapor salga a la atmósfera y disminuyan la eficiencia térmica de la turbina.

COMPRESORES Y TURBOCOMPRESORES

Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación que usa dos turbinas para conseguir la compresión del aire.

El sistema utiliza parte de la energía de los gases de escape, que normalmente se perdería, para hacer girar a una primera turbina. Los gases procedentes de la combustión salen a gran velocidad por el tubo de escape, se encuentran con las paletas de la turbina y la hacen girar. Este movimiento de giro se transmite mediante un eje a una segunda turbina que hace la función de compresor, absorbiendo el aire del exterior y comprimiéndolo para inyectarlo en las cámaras de combustión. Por tanto, no existe ningún acoplamiento mecánico al motor, con lo que no tiene una pérdida de energía por arrastre.

Este dispositivo ha sido proyectado para aumentar la eficiencia total del motor. La energía para el accionamiento del turbocompresor se extrae de la energía desperdiciada en el gas de escape del motor,

Los Fluidos que intervienen en su funcionamiento: Aire, Gases o Vapor.

Durante el funcionamiento, el turbocompresor responde a las exigencias de carga del motor reaccionando al flujo de los gases de escape del motor. Al ir aumentando cl rendimiento del motor aumenta el flujo de los gases de escape y la velocidad y el rendimiento del conjunto rotatorio aumentan proporcionalmente mandando más aire al soplador del motor.

Componentes principales:

- Rueda de compresor, Alojamiento central que sirve para sostener el conjunto rotatorio, cojinetes.

- Difusor: frena el aire que fluye a gran velocidad, sin apenas pérdidas, para aumentar tanto la presión como la temperatura.

- Caja espiral: transforma la presión en velocidad.

BOMBAS DE PISTÓN A VAPOR

Primero que todo debemos tener claro que las bombas pistón son unidades rotativas, que disponen de conjuntos pistón-cilindro. Parte del mecanismo gira alrededor de un eje motor que crea un movimiento oscilante del pistón, haciendo que este aspira el fluido hacia el interior del cilindro en la carrera de expansión y expulsarlo en la carrera de compresión

La función de las bombas de pistón a vapor es utilizar el movimiento de vaivén de un perno del pistón para mover el fluido a través de un eje por medio de una cámara en forma

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