Instalaciones de vapor

Instalaciones de vapor

1. Descripción general

2. componentes de una instalación

        2.1 turbina (alta y baja presión)

        2.2 caldera

        2.3 Condensadores

        2.4 bombas de presión

        2.5 válvulas

        2.6 intercambiadores de vapor

3. Eficiencias y rendimientos de instalaciones de vapor
4. Ejemplo de instalación de vapor para sacar energía: Rankine

        4.1 proceso

        4.2 Variables

        4.3 Mejoras del ciclo Rankine

                4.3.1 Sobrecalentamiento en la entrada de la turbina

        4.4 Extracción de vapor

1. Descripción general

        una instalación es una conexión o unión de piezas o bien el conjunto de aparatos, conductos u otros elementos destinados a complementar las condiciones de servicio tanto en una habitabilidad como en una fabrica o empresa.

En nuestro caso vamos a hablar acerca de las instalaciones de vapor, para ello debemos saber que:

• Es un fluido utilizado para proporcionar fuerza

motriz y energía calorífica

• Es el medio natural más usado y eficiente de

transferencia de calor en la industria

• Cuando el vapor condensa es capaz de liberar una

cantidad muy importante de energía, sin cambio de

temperatura.

• El vapor es muy controlable, estéril y de fácil

distribución

• Es importante que en su producción y distribución

se adopten las medidas necesarias para obtener la

máxima eficiencia, tanto en el rendimiento

energético como en el uso y mantenimiento de las

instalaciones.

En una instalación se debe cumplir que el vapor este en una cantidad suficiente, con una presión y temperatura adecuada, que sea un vapor limpio, seco y libre de aire.

Tenemos varios tipos de vapor según su calidad:

• Vapor Saturado

- No contiene gotas de agua líquida

• Vapor Húmedo

- Contiene gotas de agua

- Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor

- Es importante que el vapor utilizado para procesos sea lo

más seco posible

• Vapor Sobrecalentado

- Temperatura por encima del vapor saturado

- Se utiliza habitualmente para turbinas.

2.1 Turbinas de vapor

Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

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2.2 Caldera

La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase.

Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas 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 a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:

• Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de las centrales termoeléctricas

[pic 2]

2.3 Condensadores de vapor

        La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar). La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico p.ej. una turbina de vapor

        La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. Por tanto, su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua).

2.4 Bomba de presión

        La Bomba inyectora es un dispositivo capaz de elevar la presión de un fluido

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[pic 3]

2.5 válvulas

        Una válvula es un elemento mecánico que se emplea para regular, permitir o impedir el paso de un fluido a través de una instalación industrial o máquina de cualquier tipo.

        Existen muchos tipos de válvulas para distintos usos y se pueden encontrar de una gran variedad de materiales según el uso que se les quiera dar

[pic 4]

2.6 intercambiadores de vapor

        Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

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