Calderas navales

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Introduccion

En el presente trabajo se hablara sobre las capacidades y dinámica de una caldera y también sobre la potencia de una caldera

Dinámica de una caldera.

El proceso funcional de una caldera son los siguientes:

• Combustión del combustible: Es necesario un espacio cerrado llamado fogón. En éste el combustible, el cual puede ser carbón, petróleo, u otro material adecuado, es combinado con oxígeno en forma de aire y quemado, entregando su calor de combustión.

• Trasmisión de calor del combustible al agua: El calor de la combustión del combustible es transmitido, por el proceso que será explicado en los párrafos siguientes, a través de las paredes de la caldera al agua, la cual absorbe este calor y de este modo es evaporada.

• Circulación del Agua: Para ayudar a la transmisión del calor a través de los espacios de calor, es necesario, circular el agua proporcionando una continua alimentación de esta, para reemplazar el vapor extraído. El suministro de agua de alimentación, como es llamado el fluir de este líquido, es hecho por medio de bombas y cañerías de alimentación.

• Circulación del Vapor: Esta es también en gran parte una función del diseño de los espacios generadores. La salida de vapor de la caldera por cañerías que lo conducen a las maquinas, son completamente por medio de un sistema de cañerías internas y válvulas exteriores, una adecuada circulación del vapor es esencial, lo que se consigue por medio de una eficiente distribución del calor a través de los espacios generados.

Capacidad de una caldera

A una caldera se le asocian generalmente dos tipos de capacidades:

• Capacidad Real: Tiene relación con la cantidad y contenido de calor de vapor y se mide kg de vapor/tiempo.

• Capacidad Nominal: Tiene relación con su área y superficie de calentamiento o superficie de calefacción (De calero o de caldeo).

 PROCESO DE TRANSMISIÓN DE CALOR EN LAS CALDERAS

El calor transmitido por la combustión del combustible en el fogón de la caldera al agua y vapor en los espacios generadores, envuelve los tres procesos descritos en el párrafo anterior. Cuando el combustible es quemado en el fogón, este es llenado con gases calientes de la combustión. Estos gases tienen triple acción, como sigue:

• Radiación: Los gases de la combustión emiten ondas de calor radiante, las cuales son proyectadas en todas direcciones y absorbidas por las superficies expuestas a ellas. Estas superficies son  (1) paredes y piso del fogón los cuales  reflejan el calor a las superficies de calentamiento (por ej. las  superficies de las calderas que están en contacto con el agua y el vapor, las cuales se denominarán más tarde, para simplicidad, como “superficies de calentamiento o de calefacción”), y (2) las superficie de calentamiento por sí mismas, las cuales también reciben calor por radiación directa de los gases calientes de la combustión.  Desde que la intensidad de calor transmitido por radiación es proporcional a la cuarta potencia de la diferencia de temperaturas absolutas entre el cuerpo que irradia y el que recibe, y desde que esas temperaturas varían ligeramente con los cambios en la cantidad de combustible quemado en el fogón, el calor radiante es transmitido  con una intensidad prácticamente constante con respecto al aumento o disminución de la intensidad de combustión del combustible.

• Convección: Los gases calientes del fogón, después de transmitir parte de su calor a las superficies de calentamiento (directa o indirectamente) por radiación, sube por convección a las partes altas de la caldera, donde ellos pasan a través de superficies adicionales entregando otra parte de calor por contacto directo. Debe hacerse notar que el calor transmitido en esta forma de los gases calientes a las superficies con los cuales los gases están en contacto es por conducción, para distinguirlo del flujo de gases calientes sobre esas superficies por convección.  La intensidad de calor transmitido por estos procesos combinados es proporcional a la diferencia de temperaturas entre los gases y la superficie que recibe, y a la velocidad con que fluyen los gases hacia las superficies; esto es, mientras mayor es la diferencia de temperatura y velocidad, mayor será la intensidad de calor transmitido.  También existe una cantidad limitada de calor transmitido de los gases calientes a las superficies de calentamiento cuando estos pasan sobre ella.

• Conducción: La transmisión del calor de los gases calientes del lado del fuego al del agua y vapor en el lado opuesto de la superficie de calentamiento está  representado en la figura 1.  El calor pasa del gas al agua encontrando una serie de resistencias termales.  Suponiendo que la temperatura del gas es 1500°F., y la del agua es 225°F., el flujo de calor se realiza como sigue:

1)  Como los gases pasan sobre las superficies de calentamiento, se forman remolinos, y esta superficie turbulenta el calor es transmitido por una mezcla mecánica o convección, y también por conducción interna de las moléculas a una capa de gases que separa los remolinos de una película de flux u hollín la que está estagnada o se mueve lentamente.

2)  De esta capa de gases, primero, el calor es transmitido por conducción, y una ligera cantidad por convección, a través de la película de gas a la superficie de la lámina de hollín y otras materias sólidas las cuales se forman sobre la superficie de calentamiento.

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