Instalaciones Térmicas

 Final Diciembre 2014 2do llamado

1. Las calderas diseñadas para combustibles sólidos (leña - carbón en trozos) pg 407-414

1. Queman en parrillas, con alimentación de aire a través de los quemadores.

1. Falso, no se usa parrilla y quemador a la vez una o la otra. Quemadores para combustibles sólidos pulverizados, liquidos o gaseosos. Parrillas para leña, carbón en trozos, residuos, etc

1. Queman en parrillas que pueden ser móviles, con vertido continuo de cenizas al cenicero.

1. Verdadero, parrillas móviles con vertido continuo o parrillas volcables

1. Queman en parrillas, con al menos parte del aire que ingresa por debajo.

1. Verdadero, aire principal entra por abajo. Puede o no haber entradas de aire por otros lugares

1. Queman en parrillas que, en las versiones más actuales, son de “lecho fluidizado”.

1. Falso. Lecho fluidizado es solamente para residuos de combustibles sólidos de pequeños tamaños, la idea es que queden flotando cómo un fluido y se quemen

1. Queman en parrillas, que pueden ser fijas, en ese caso la descarga de cenizas se efectúa por barrido con aire comprimido.

1. Falso, se descargan volcando la parrilla

• Quemadores: introducen combustible gaseoso, líquido o sólido pulverizado, pueden estar diseñados para un único o varios combustibles
• Parrillas: queman combustible sólido fraccionado o bruto

• puede estar en la parte inferior
• puede ser volcable, se vuelcan cenizas y brasas a cenicero, se acumulan y vacían en alguna estación por porta inferior
• carbón se renueva ingresando por puerta
• aire entra por una porta delantera inferior, tmb puede entrar por porta inferior si no hay cenizas/brasas acumuladas
• tienen placa que desvía llama uniformemente en hogar
• hogar pequeño puede tener alimentación manual por palas y rastrillo; hogar grande alimentación automática con paletas rotantes, fraccionamiento de combustible
• carga puede ser continuo o intermitente, continuo: sistemas de parrillas que se van moviendo como cadena sin-fin, combustible se quema a medida que avanza hasta que llega al final como ceniza y cae en el cenicero, el cenicero es otra cinta de movimiento continuo que lo saca de la caldera y descarga en cenicero general, inconveniente es que si combustible de tamaño disparejo puede no quemarse del todo y caen brasas al cenicero (combustion incompleta mecanica)

• quemadores: del quemador sale carbón pulverizado, una corriente de aire lo transporta al interior del hogar por medio de una lanza, el sistema de paletas que rodea al quemador esta orientado al sesgo para generar remolinos en el aire primario (mejor mezcla), anillo de material refractario rodea al quemador lanza y paletas para estabilizar llama, por el resto de la sección dentro del anillo entra el aire secundario para la combustión

• frente de llama: distancia entre boca del quemador y comienzo de llama, si es corta se quema la lanza si es larga llama inestable y se apaga
• lanzas de gas natural entre 6-8 puede haber más
• lanza de fuel oil o gas oil tiene dos caños de entrada, una para alimentar combustible y otra para inyección de vapor o aire comprimido para pulverizar combustible
• llama piloto: para arrancar, resistencia eléctrica que se pone incandescente
• quemador dual: puede quemar gas natural y gas oil (o fuel oil), puede ser alternando combustibles o ambos a la vez
• se busca eliminar nitrógeno usando oxígeno en vez de aire o evitar puntos calientes (usando varios mecheros distribuidos) para que no se oxide nitrógeno y se forme NOx
• sistemas de lechos fluidizados: para quemar residuos sólidos, carbón, o combustibles con mucha humedad de manera controlada; se inyecta aire desde abajo para que combustible quede flotando como fluido, logra buen mezclado por lo que se puede trabajar con temperaturas más bajas (750-900) y evitar oxidación de nitrógeno
• para reducir emisión de azufre: introducir en la composición de la base piedra caliza o dolomitas que absorben anhídrido sulfúrico

1. En líneas de suministro de vapor saturado:

1. Cuando se sobrecalienta un poco el vapor para compensar la disipación térmica, se puede prescindir de poner trampas

1. Falso

1. En las condiciones de (a), igualmente se deben poner trampas, para que trabajen en las puestas en marcha.

1. Verdadero

1. Es conveniente poner los filtros horizontales para facilitar inspección/mantenimiento

1. Falso

1. Es conveniente poner los filtros horizontales pero no por las razones expuestas en (c)

1. Verdadero, la razón es para las partículas filtradas no se acumulen donde se encuentra el filtro vertical sino que se distribuyan, esto evita que cuando la planta pare se junte mucho condensado en alguna parte. Cuando se pone marcha esto puede generar golpe de ariete

1. En las plantas terrestres que usan turbinas de gas para mover generadores (no entran el caso de los ciclos combinados)

1. Las turbinas de gas trabajan siempre con el ciclo regenerativo.

1. Falso, en ciclos nunca se usa ya que los gases de combustión se usan para el ciclo de la turbina de vapor

1. Las turbinas de gas trabajan siempre con camaras de combustion multiples (“tipo aeronáutico”)

1. Falso, puede ser una o más. Solamente en aviones se trabaja con cámaras múltiples por un tema de mantenimiento

1. El ciclo regenerativo se usa únicamente en centrales de ciclo combinado, nunca se aplica en los casos previstos en esta pregunta

1. Falso, en instalaciones terrestres se usa mucho, en ciclos nunca se usa ya que los gases de combustión se usan para el ciclo de la turbina de vapor

1. Las turbinas de gas deben contar con un sistema auxiliar para poder arrancar, para suministrar aire precomprimido o mover el compresor propio de alguna manera

1. Verdadero

1. No necesitan sistema auxiliar como se dice en (d) si se puede iniciar la combustión a presión atmosférica (tal como se da en la cámara de combustión cuando la turbina está parada)

1. Falso, siempre necesitan sistema auxiliar

pg 589-591

Ciclo regenerativo de Brayton

• aumentar rendimiento
• sobrecalentamiento del aire que sale del compresor con entalpía de gases de combustión que salen de la turbina, se hace esto antes de que el aire entre a la cámara de combustión (se ahorra combustible)
• requiere intercambiador de calor de gran superficie ya que los coeficientes de convección de los fluidos son bajos, por esta razón: se emplea solamente en instalaciones terrestres y alguna aplicacion a bordo
• accesorios grandes, se pierde la ventaja de turbina/planta chica
• para el arranque de la turbina de gas se usan motores eléctricos o generadores sincrónicos, aire comprimido o una turbina de vapor que tiene otro generador de vapor, la caldera de puerto por ejemplo (dsp el vapor se genera a partir de la caldera de recuperación que usa los gases de combustión de la turbina de gas)
• regenerador: intercambiador tubular similar a un precalentador de aire, requieren sistema de lavado para sacar hollín
• filtros: prevenir entrada de agua (de lluvia por ejemplo) y polvos para evitar corrosión y erosión

pg 581-584

• cámara de combustión

• se mezcla aire y combustible, se inflama con mechero o piloto
• puede ser una cámara única ubicada alrededor de la turbina como un anillo o pueden instalarse varias cámaras de forma aproximada a un cigarillo (como en las turbinas de aviación)

• quemadores: pulverización por presión con retorno
• compresor utiliza el 75% de la energía producida
• turbina debe resistir altas temperaturas
• alta relación potencia/peso (pueden ser compactas)
• pueden haber una o varias turbinas (y compresores) y uno o varios ejes
• avión turbohélice y turbinas para generadores eléctricos terrestres requieren dos turbinas y dos ejes
• turboventilador: aumenta empuje, se manda aire sin comprimir hasta la tobera final, este aire puede usarse (o no) para refrigerar la/s cámara/s de combustión, las paletas de la primera fila del ventilador son filosas para cortar cualquier animal que vuele hacia el ventilador

1. En las centrales modernas de ciclo combinado: pg 613-630

1. La turbina de vapor se construye de reacción (salvo el primer escalonamiento, Curtis) para lograr el máximo rendimiento, tanto en la alta, media y baja presión

1. Verdadero

1. La turbina de vapor de media presión se construye también de doble flujo, como la de baja presión.

1. Falso, solamente la de baja presión es de doble flujo (o no), esto se debe a que la de baja presión tiene que ser de mayor tamaño ya que el volumen del vapor es muy grande, también se aprovecha para equilibrar las fuerzas de empuje

1. La turbina de vapor siempre entra en servicio después de la de gas, porque al principio el vapor se usa para el arranque de la turbina de gas

1. Falso, entra en servicio dsp pero porque los gases de combustión de la turbina de gas se usan para generar el vapor de la turbina de vapor, la turbina de vapor se puede usar para arranque de la de gas si existe una caldera auxiliar para generar el vapor requerido para accionar la turbina de vapor

1. La turbina de vapor siempre entra en servicio después de la de gas, por razones estructurales, mecánicas, y ademas porque al principio no se dispone de vapor

1. Verdadero, principalmente por razones estructurales y mecánicas y ademas porque al principio no se dispone de vapor a menos que haya fuente externa por ejemplo caldera de puerto; las turbinas de vapor requieren más tiempo para poner en marcha porque hay que precalentarlas lentamente para evitar fuertes dilataciones termicas y rupturas

1. Si hubiera vapor, podria arrancar al mismo tiempo ambas turbinas (vapor y gas) (por ejemplo, si hubiera otra turbina de gas ya generando vapor)

1. verdadero, si hay una caldera auxiliar para obtener vapor y precalentar turbina de vapor en conjunto con la de gas se podria; esto se hace algunas veces para reducir los tiempos de puesta en marcha

• turbina de gas: puesta en marcha rápido, bajo rendimiento, alta relación pot/peso, accesorios grandes para variantes
• gases de combustión: 540-650 grados, fuente de pérdidas, generar vapor para turbina de vapor
• combinación turbina de gas y vapor pueden accionar diferentes generadores eléctricos o el mismo
• buques militares usan turbina de gas sola, en buques mercantes el combinado, usar gas oil en turbina de gas es antieconómico y fuel oil genera ataques a los materiales
• cogeneración: generar vapor para procesos y no potencia, se puede vender
• 2x2+1: dos turbinas de gas dos calderas de recuperación y una turbina de vapor

• variantes: una caldera o una turbina de gas en vez de dos

• limitación: temperatura de gases de combustión es baja respecto caldera convencional

• pitchpoint: punto conflictivo done curva de enfriamiento de gases intersecta con la curva de vapor en la parte izquierda de la campana, refleja posible insuficiencia para lograr vaporización
• es adecuado para turbinas de media potencia y si es de alta potencia trabajar con presiones de no más de 125 bar

• variante: generar vapor a alta media y baja presión (2 o 3 domos), los caudales se van sumando, se logran rendimientos del 58%, este rendimiento se logra si la turbina de gas corre con gas natural y solo excepcionalmente con gas oil sino resultara antieconómico
• otras variantes son 2x1 o 1x1
• si agua es escasa o circuito cerrado se usan torres de enfriamiento
• puede usarse o no recalentamiento, sin recalentamiento menos eficiente pero más barato
• en caldera no hay combustión entonces no hay hogar ni precalentador de aire, casi no hay radiación gaseosa, prácticamente todo es convectivo, generalmente no hay quemadores pero puede existir para elevar temp de gases
• todos los tubos son aletados (eficiencia más importante que costo), como combustible es gas natural no contiene azufre y mínimamente hollín, si se usa gas oil se usan sopladores de hollín o se alternan los combustibles y los gases limpios barren el hollín
• variante: no usar domo de separación con el fin de acelerar puesta en marcha, domo hace más lenta la puesta en marcha por gran espesor y la necesidad de evitar grandes gradientes térmicos que provocan fisuras, sin domo no hay separación líquido vapor por lo que se trabaja con circuitos supercríticos (problema es alcanzar alta temp y presión)

• otra opción es usar domo más chico para pre separación nomas

• se usan calderas auxiliares para precalentar turbina de vapor y acelerar puesta en marcha en conjunto con la de gas
• con arranque rápido hay que tener cuidado con gases de combustión entrando rápido y generando una ebullición muy energética aumentando en nivel de agua en el domo generando burbujas y arrastre lo que puede generar depositos de sales en sobrecalentador

1. En plantas de vapor (termicas, convencionales) el purgado de las calderas:

1. Siempre se aprovecha para recuperar algo de vapor (por revaporizado)

1. Falso

1. Siempre se aprovecha para recuperar el agua, para reincorporarla al circuito de alimentación

1. Falso

1. En muchos casos, pero no siempre, se recupera algo de vapor (por revaporizado)

1. Verdadero

1. En muchas casos, pero no siempre, se recupera el agua para el circuito de alimentación

1. Falso

1. El agua de alimentación para calderas humotubulares o acuotubulares de tipo “D” o similar:

1. Debe ser agua destilada, en lo posible

1. Falso, no hace falta y si se destila el agua se debe agregar las sales blandas sino por temas de ph pueden dañar a la caldera

1. Puede ser agua sin tratar, siempre y cuando sea dulce (no de mar) y limpia (lagos por ejemplo), sin perjuicios para la caldera

1. Falso, tiene que estar tratada, puede ser de mar (pero en ese caso se debe destilar para sacar las sales duras y agregar las sales blandas)

1. Es necesario que salvo excepción se trate de agua dulce filtrada, para eliminar impurezas, y con un tratamiento especial para eliminar todas las sales

1. Falso, sales duras no puede haber, sales blandas si, no tiene que ser dulce

1. Los mismo que en “c” pero no eliminando todos sino solo algunas sales

1. Falso? tiene que ser agua dulce?

1. Puede usarse cualquier tipo de agua, siempre y cuando esté bien filtrada, sin perjuicio para la caldera

1. Falso, no puede tener sales duras

1. Cuando se utiliza carbón mineral combustible, se encuentra que: pg 393-397

1. Los lignitos son carbones con buen poder calorífico, pero duros y difíciles de pulverizar.

1. Falso, bajo poder calorífico , blandos

1. Las antracitas son carbones con buen poder calorífico, pero duros y difíciles de pulverizar

1. Verdadero

1. Los semi-lignitos son los más comunes (por la abundancia de menas) y son razonablemente blandos, por lo que admiten pulverización

1. Falso, semi-lignitos no existen, lignitos son de pobre calidad por eso no se sub dividen en más categorías

1. Las semi-antracitas son relativamente fáciles de pulverizar, pero tienen muy bajo poder calorífico

1. Falso, difíciles de pulverizar, alto poder calorífico

• Comb sol más importante es carbón mineral en segundo plano leña y residuos (bagazo, semillas, coque)
• Menor poder calorífico que hidrocarburos, más baratos, mayor disponibilidad, aprovechamiento de residuos, más peligrosos por polvo que desprende (mezcla explosiva con aire)
• Carbon mineral

• antracita: mayor % de carbono (84-96%), pocos componentes volátiles  y humedad, llama azul, corta sin humo, duro, difícil de pulverizar
• semiantracita: carbono 74-83 %, más blando, quema mas facil, llama amarilla, poco humo, poco abundante
• semibituminoso: carbono (65-83 %), poder calorifico mas alto, quema facil, poco humo
• bituminoso: llama larga amarilla, mucho humo, muy abundante, muchos volátiles, coquificable, apto para siderurgias
• sub-bituminoso: muchos volátiles, carbono 42-47 %, mucha humedad (11-23 %)
• lignito: carbono (37-42 %), muchos volátiles (20-34 %), más humedad (23-43%) mucho humo cenizas, más blando
• humedad aumenta peso y baja poder calorífico
• problemas: humedad, cenizas, azufre

• Celulósicos: quebracho (mucha brasa poca llama), eucalipto, sauce, lena, menor poder calorífico (2500-4000 kcal/kg, si estan secos entre 4430-4750 kcal/kg), muchas cenizas,

1. En las calderas acuotubulares llamadas radiantes, de circulación natural, a diferencia de las de tipo “D”, todos los tubos hervidores y los colectores inferiores “cuelgan” del domo de vapor (superior), que actúa como una viga, sosteniendo el conjunto.

1. Falso, los tubos hervidores y colectores inferiores no cuelgan del domo superior,  las tipo D son autoportante, los tubos convectivos soportante domo superior y transmite carga al bastidor; en las radiantes cuelga todo del pórtico?
2. sí hay circulación natural hay domo para separar y líquido, sí es circulación forzada no hay domo porque se trabaja con presiones supercríticas dónde no se diferencia vapor y líquido
3. existieron variantes de calderas radiantes con tubos hervidores convectivos pero no se usan

1. La acumulacion de hollin en las serpentinas convectivas (sobrecalentadores, recalentadores, economizadores), ademas de otros perjuicios traen como consecuencia un sobrecalentamiento del material, con lo cual pueden “reventar” los tubos.

1. Falso, no trae sobrecalentamiento de material, trae mala transmisión de calor y posibilidad de incendio y aumenta temp y se prende el hollín

1. En muchas industrias emplean calderas humotubulares en paralelo. Esto es posible, pero solamente cuando son idénticas, o si siendo de diferente fabricante, tienen la misma carga (producción horaria de vapor)

1. Falso, hay instalaciones con calderas humotubulares en paralelo (acuotubulares tmb?), pero no tienen que ser idénticas ni tener la misma carga
2. pg 84: pueden haber calderas en paralelo, varios tanques

Examen Final Diciembre 2014 2do llamado

1. En calderas acuotubulares radiantes, que queman combustibles liquidos o gaseosos:

1. Los tubos del piso del hogar, que son por lo general horizontal, e cubren con elementos refractarios/aislantes

1. Verdadero (página 98, “la parte horizontal o con poca pendiente va recubierta con una capa de ladrillos refractarios para evitar que se quemen…”)

1. Los precalentadores de aire se ubican aguas abajo, según el camino de los gases, que el economizador

1. Verdadero. Los precalentadores usan los gases más fríos al final

1. Los sopladores de hollín son generalmente retráctiles

1. Verdadero, pueden ser fijos o retráctiles, se prefieren retractiles para que duren más ya que se pueden retraer y evitar exposición prolongada

1. Los quemadores van instalados en varios niveles, y tienen cajas de aire comunes, no individuales

1. Verdadero, caja y ventilador común

1. Los quemadores van instalados en varios niveles, y tienen cajas de aire individuales

1. Falso, en calderas chicas cada quemador tiene caja y ventilador propio

1. Cuando se queman combustibles liquidos (FO o GO) o gas natural, se tiene que

1. el poder calorífico del fo/go es más alto que el de gas natural

1. Falso (el poder calorífico se mide en kcal/kg)

1. El poder calorífico del FO/GO es más bajo que el del gas natural

1. Verdadero

1. El gas natural necesita menor exceso de aire

1. Verdadero, comb líquido requiere más exceso y sólidos aún más

1. Todos requieren el mismo exceso de aire, lo que varía es la cantidad de aire estequiométrica

1. Falso, el exceso de aire depende del tipo de combustible y forma de quemarlo, la cantidad de aire estequiométrico tmb varia

1. Los combustibles liquidos necesitan inyeccion de agua (ademas del vapor/aire comprimido) cuando se usa pulverización asistida

1. Falso, se requiere combustible y un fluido auxiliar como vapor o aire comprimido

Combustión-combustible pg 381

• reaccion exotermica con oxígeno

• mucho tiempo: oxidación
• poco tiempo combustión
• muy poco tiempo y espacio confinado: explosión

• 3 elementos: combustible, comburente (O2) y temperatura
• poder calorífico: calor liberado en combustión por unidad de masa

• superior e inferior: depende si se cuenta o no el calor latente del vapor formado en la combustión

• combustible: fuente termica; celulosico, carbón mineral, hidrocarburos (liquidos o gaseosos)
• hidrocarburos gaseosos: carbón, hidrógeno, quizá oxígeno y contaminantes como azufre y vanadio, fuel oil tiene más contaminantes
• precios de más barato a más caro: gas natural, fuel oil, gas oil

• gas oil se usa en turbina de gas a falta de gas natural o en calderas pequeñas donde no se justifica uso de fuel oil
• gas natural: mezcla facil con aire, facil de transportar, limpio, sin azufre, no deja cenizas, disponible, barato; metano y sino gases licuados (propano y butano)

• hidrocarburos liquidos: destilados o residuales

• destilados: diesel oil, gas oil, naftas
• residual: fuel oil, generalmente se mezcla con diesel oil y se forma bunker c, 90/10, 70/30
• contienen parafinas, cenizas, azufre, vanadio, problemas de ataque a metales
• se transportan por cañerías, viscosidad cobra importancia
• viscosidad: absoluta o dinámica, y la cinematica; cinematica es dinámica/densidad; disminuye con aumento de temp

• gas oil y diesel oil no tienen problema para bombearlos a temp ambiente, fuel oil por lo que se debe precalentar (costo adicional)

• punto de inflamación (flash point): temperatura a la cual el combustible comienza a desprender vapores, si se le acerca una llama se enciende con destello pero no continua combustión, interesa que sea alto para que sea seguro su transporte
• punto de escurrimiento: temperatura a la cual el combustible empieza a fluir, condicionado por parafinas, equivalente a punto de solidificación de parafinas; interesa que sea bajo
• cenizas: ensayo de conradson y residuos carbonosos; cenizas son abrasivas y aislantes

• combustión: completa (dióxido de carbono), incompleta (monóxido, se pierde un tercio de energía y gas venenoso)

• aire teórico: kg de aire/kg de combustible mínimo necesario para combustión completa asumiendo mezcla perfecta entre aire y combustible
• exceso de aire: depende de tipo de combustible y forma de quemarlo
• combustible gaseoso: 1% de exceso de aire
• combustible líquido: entre 5-10% depende de forma de pulverizar y de tipo y tamaño de quemador
• combustible sólido: mucha dispersión, puede llegar a 40%
• exceso de aire: ineficiencia, no participa de proceso, se gastó energía para presurizarlo, absorbe energía y disminuye capacidad de transmisión del hogar
• si falta aire monóxido de carbono o carbono libre (hollín), hollín implica riesgo de incendio y problema ambiental
• temp altas provocan NOx
• azufre provoca ácido sulfúrico
• vanadio corroe, reduce espesor de los metales
• temperatura de llama: temperatura que se alcanza cuando se quema cierto combustible, depende del calor liberado en la combustión y del calor aportado por el aire de combustión (por eso se precalienta el aire), temp del hogar es bastante menor que está debido a la transferencia de calor al agua que rodea

sistemas de pulverización de combustibles liquidos pg 415

• pulverización por presión

• se eleva presión mediante una bomba
• consiste en una lanza dividido en el cuerpo de la lanza con un canal central por el cual llega el combustible y la cabeza de la lanza que tiene el orificio final por el cual sale el combustible pulverizado y la pastilla dentro de la cual está la cámara que recibe el combustible del canal, canales alabeados que pulverizan al combustible y le dan movimiento de rotación y una cámara que recibe el combustible pulverizado y en rotación antes de salir por el orificio
• fuel oil debe precalentarse a 120 grados para reducir viscosidad
• desventaja: rango de modulacion acotado, no es facil regular el flujo ya que si baja el caudal (estrangulando con una valvula) cae la presión y la pulverización empeora, esto se soluciona trabajando con varios quemadores que se van prendiendo o apagando según demanda
• pulverización por presión con retorno: permite regular el caudal en un rango amplio, se manda el caudal máximo con presión máxima para que haya buena pulverización pero a la par se usan canales de retornos si se desea utilizar menos combustible

• pulverización asistida

• dos etapas de pulverización, una pulverización por presión preliminar no tan fina y una pulverización final mediante la inyección de aire comprimido o vapor
• lanza tiene dos tubos, por uno entra el combustible, por el otro el fluido auxiliar
• el fluido auxiliar entra por tubos paralelos a la cámara donde se dirige el combustible pulverizado por presión en rotación y asiste en la pulverización aspirando mediante el efecto venturi

• pulverización por capa rotativa

• para calderas medianas y pequeñas 10-600 kg/h
• no requiere precalentamiento ni presiones alta, solamente temperatura razonable (80 grados para fuel oil) y una presión minima
• involucra un canal por el cual fluye el combustible, un eje hueco que rodea al canal y rota y una copa acoplada al eje y que tiene un tope que desvía al combustible que viene del canal hacia la cara interna de la copa, el combustible se adhiere por viscosidad y se va centrifugando y adelgazando por la divergencia de la superficie; a la salida de la copa aire primario incide sobre el combustible dispersandolo en pequeñas gotas
• alto costo de mantenimiento, bajo costo operativo (baja temp y presión), poco sensible a impurezas ya que no hay pequeños canales por donde debe pasar el combustible

1. En los intercambiadores de calor de placas:

1. Los tubos se mandrilan a las placas en frio
2. Los tubos se mandrilan a las placas precalentando para reducir tensiones residuales
3. Los tubos se mandrilan a las placas precalentando, pero para que pueda sellar bien
4. Los diafragmas dividen el interior del cuerpo en sectores (compartimentos) estancos (térmicos)
5. Las serpentinas se conectan a las placas, en los de dos o más pasos, por mandrilado o por soldadura

1. Las trampas de vapor se usan en los equipos consumidores:

1. A la entrada, para filtrar el vapor adecuadamente

1. Falso, a la salida

1. A la entrada, para separar el condensado, y en ese caso van en serie detras de la valvula interceptora

1. Falso, a la salida

1. A la salida para eliminar el vapor ya condensado, y que este no recircule por el equipo generando un contraflujo

1. Falso, la de retencion evita contraflujo

1. A la salida, para eliminar el vapor ya condensado, y que este no afecte la transmisión de calor en el equipo

1. Falso, se instalan a la salida pero retener el vapor y que condense todo antes de salir

1. Las calderas acuotubulares comunes, (llamadas de tipo “D” o similar), quemando combustibles liquidos

1. Todas se emplean para suministrar vapor para potencia, y por lo tanto poseen sobrecalentador

1. Falso, pueden tener sobrecalentador o no, el vapor puede ser para potencia o procesos

1. Dado que no son de tipo radiante, no necesitan los sopladores de hollín para las zonas convectivas, salvo excepción

1. Falso, necesitan

1. No siempre disponen de sobrecalentador, pero si lo tienen, este es convectivo (dentro del haz) o externo

1. Falso? puede estar ubicada en cualquier lugar, interno o externo, en zona radiante o convectiva

1. Como las presiones pueden ser moderadas o altas (30-80 bar) en esos casos los tubos van necesariamente soldados a los demás, o a los colectores (según corresponda)

1. Verdadero, pueden ir mandrilado hasta presiones de 60 bar, si supera 60 bar se suelda

1. Es poco frecuente que cuenten simultáneamente con economizador y con precalentador de aire (con los gases de combustión)

1. Verdadero, cómo hay presiones medios o altas es más frecuente que tengan una o la otra, en las caldera de gran tamaño, temp y presión si contienen todos los elementos; a medida que se trabaja con calderas de menor tamaño, temp y presión se utilizan menos elementos

1. En las calderas humotubulares, es frecuente que los hogares, cuando son cilíndricos, sean corrugados. Esto se hace principalmente por razones estructurales, aunque eventualmente puede influir en la transmisión de calor, y no al revés

1. Verdadero (pg 66)

1. En las turbinas de vapor usadas en instalaciones para producir energía eléctrica, la posibilidad de efectuar extracciones para aplicar el ciclo regenerativo está limitada a la turbina de baja presión, que es de condensación dado que descarga al condensador, porque las turbinas de alta y media presión, al ser de contrapresión (porque descargan a presiones mayores que la atmosférica) no admiten extracciones.

1. Falso, se pueden realizar extracciones tanto en turbinas de alta media o baja presión; los condensados de las extracciones de baja se dirigen al pozo del condensador y las que tienen suficiente presión al tanque de alimentación, esto evita instalar más bombas

Examen Parcial 2do cuatri 2014

1. Una caldera humotubular no tiene sobrecalentador porque:

1. Estructuralmente no admiten sobrecalentador por la alta presión con que estos trabajan

1. Falso, pueden tener o no sobrecalentador, pueden trabajar con bajas o altas presiones

1. Estructuralmente no admiten sobrecalentador porque por su diseno no había donde ponerlo

1. Falso

1. Funcionalmente, no se requiere para el circuito donde se la ubica, pero podria tenerlo si hiciera falta

1. Verdadero

1. La pregunta carece de sentido; todas las calderas humotubulares llevan sobrecalentador porque se usan en las centrales termicas

1. Los quemadores de copa rotativa se diseñaron para quemar:

1. carbón pulverizado

1. Falso

1. combustibles liquidos

1. Verdadero

1. combustibles líquido y/o sólidos

1. Falso

1. combustibles celulósicos finamente divididos (desechos de producción y/o domiciliarios)

1. Falso

1. Las llamadas “pastillas” son componentes de quemadores para combustibles liquidos

1. Verdadero

1. Los colectores inferiores en las calderas acuotubulares tienen válvulas de purga

1. Verdadero, hay purgas de superficie (espuma) y fondo (sales)

1. En calderas tipo “D” se aprovecha el domo inferior para instalar, la cañería de entrada y distribucion del agua de alimentación

1. Falso, entra por el domo superior para mejorar circulación de agua

1. En algunos casos, resulta posible que el condensado de un proceso tenga presión suficiente para reingresar a la caldera, pero en general se requiere de una bomba de alimentación (la pregunta es válida para circuitos industriales con una caldera)

1. Falso
2. pg 32: la bomba de alimentación principal, aquella que toma el agua del tanque de alimentación, es de rodetes o rotores múltiples porque la columna que deben desarrollar es muy alta para poder vencer la presión de la caldera
3. bomba de extracción de condensado y bomba de circulación de agua de refrigeración no deben vencer presiones altas pero suministran gastos másicos altos y por lo tanto son bombas de flujo semiaxial más que centrífugos con rodetes más aplanados

1. En la construcción de calderas humotubulares, las envueltas se construyen con aceros al carbono porque no estan en contacto con el fuego, pero los hogares, salvo excepción, se construyen con aceros de media o alta aleación para soportar las elevadas temperaturas del hogar

1. Falso, pg 65 envueltas son de acero dulce (acero al carbono), todo es con acero al carbono, el fuego no importa ya que el hogar está rodeado con agua, si el agua se encuentra a 180 grados la del acero del hogar estaría entre 210-230 y los tubos 195 grados

1. En intercambiadores de contracorriente se logran diferencias de temperatura más parejas que con los de flujo paralelo

1. Verdadero

1. Si una trampa de vapor pierde (sella mal) se pierde condensado junto con el vapor que debería circular en condiciones normales

1. Falso, se pierde vapor con el condensado

1. En plantas de vapor saturado para procesos, indique los factores que inciden o condicionan la elección del diámetro de las cañerías (para un caudal másico dado) y justifique

1. pérdidas por velocidad (pérdidas son proporcional al cuadrado de la velocidad), costo del material (diámetro más chico resulta más barato y compacto), superficie de calefacción (pérdida de temperatura) proporcional al diámetro

1. Una caldera suministra 16.500 kg/h de vapor saturado a 12bar(a). En la linea de distribucion hay varias trampas, que recogen un 4% del caudal suministrado y lo descargan a una línea de retorno que finalmente descarga a un depósito/tanque a 1,5 bar(a)

1. Identifique sobre el diagrama T-s adjunto los puntos representativos
2. Calcule la masa de vapor que puede obtenerse en el tanque, si es que puede obtenerse algo

Recuperatorio 2014 2do Cuatri

1. Los hogares de las calderas humotubulares se construyen con aceros especiales para alta temperatura, dado que hay fuego (llamas) en el interior

1. Falso, acero dulce (acero al carbono), el fuego no importa ya que el hogar está rodeado con agua, si el agua se encuentra a 180 grados la del acero del hogar estaría entre 210-230 y los tubos 195 grados

1. Las calderas humotubulares generalmente tienen menos elementos para separar el vapor de las gotitas de agua porque no presentan el problema de arrastre

1. Falso, tanto humotubulares y acuotubulares tienen problema de arrastre, acuotubulares más problema porque la separación es un domo que es un espacio más reducido, por ende el vapor y agua estan más cerca

1. Las calderas acuotubulares radiantes se denominan así porque los hogares reciben principalmente calor por radiación

1. Falso, tanto en radiante cómo en D los tubos del hogar reciben calor principalmente por radiación (un poco por convección), la denominación de caldera radiante es porque no hay tubos hervidores que reciban calor por convección (la zona convectiva no tiene tubos hervidores, solamente sobrecalentadores, recalentadores, etc)

1. Las calderas acuotubulares que se construyen “colgadas” debido a la gran longitud de los tubos del hogar, es porque la gran longitud es necesaria porque la presión de trabajo es alta

1. Se construyen colgadas por la longitud porque la presión es alta y se pierde efecto termosifón compensando con altura de columna, que tenga peso elevado es consecuencia

1. Las trampas de vapor que se instalan en las salidas de los equipos consumidores y las que se instalan en las lineas de distribucion tienen diferentes principios de funcionamiento (en un caso, a través de ellas circula condensado, y en el otro, a través de ellas circula vapor)

1. Verdadero, líneas de distribucion usan tipo flotador y en la salida de equipo se usan las termodinámica (porque son más chicas y resisten golpe de ariete mejor)

1. Se llama conductividad térmica a la capacidad de algunas sustancias de transmitir calor por convección

1. Falso, conducción

1. Las líneas de retorno de condensados, al igual que las de distribucion del vapor, se suelen aislar térmicamente para evitar el subenfriamiento del condensado (en las de vapor es para que no condense)

1. Verdadero, es para evitar subenfriamento y no gastar combustible para calentar agua

1. Los ruptores de vacío son, como las válvulas de seguridad, dispositivos que se instalan para asegurar la resistencia estructural de un elemento o equipo

1. Verdadero

1. Las válvulas de seguridad llamas de “gran alzada” son las que estan compuestas de una valvula piloto que abre una valvula principal

1. verdadero

1. Si en el sobrecalentador de una caldera acuotubular se instalan válvulas de seguridad (en los colectores), igualmente en el domo hay que instalarlas (dos)

1. Verdadero, siempre se instalan en todos los elementos con presión: domo, colectores, sobrecalentador, recalentador.

1. Describa cómo, y dónde, se deben instalan trampas de vapor en una línea de distribucion de vapor, que va desde una caldera humotubular hasta un edificio donde se encuentran los consumidores

1. cada tantos 30-50 metros para evitar golpe de ariete, con pendiente que desciende 40-50 mm cada 10 metros

1. En un país de medio oriente hay una planta que cuenta con una caldera que entrega vapor sobrecalentado a un turbogenerador. El condensador está refrigerado con un circuito cerrado de agua, y un sistema de torres de enfriamiento. Los parámetros se indican a continuación.

1. Encuentre la producción de electricidad del grupo en MW.
2. Que tipo de caldera diría usted que es, y en que se basó para justificar su razonamiento?

Datos:

vacío: -0,94 bar(r)

presión entrada a la turbina: 33 bar(r)

temp de entrada a la turbina: 370 grados

caudal másico: 60 t/h

extraccion (a 5 bar(r)): 16 t/h

rendimiento mecánico de turbina y alternador: 0,97

Recuperatorio 1er Cuatri 2015

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