VAPOR CURSO BÁSICO
M.C. e Ing. José Luciano Saucedo Silva FEB-2014
OBJETIVO
Dar a conocer al participante los principios básicos de la generación del vapor, aplicaciones, características, condensados, entre otros.
TEMARIO
I.
Definiciones B谩sicas
II.
Combustibles y Combusti贸n
III. Aplicaciones del Vapor
IV. Diagrama de Flujo (Generaci贸n del Vapor) V.
Recuperaci贸n de Condensados
I. DEFINICIONES BASICAS ¿ Qué es el Vapor ? La palabra vapor se refiere al gas que se produce cuando el agua se calienta a 100 °C al nivel del mar.
El vapor es un estado de la materia en el que las moléculas apenas interaccionan entre sí , adoptando la forma del recipiente que lo contiene y tendiendo a expandirse todo lo posible.
¿ Qué es una Caldera ? Una caldera es un recipiente con agua al cual se le aplica calor mediante una combustión para convertirla continuamente en el vapor requerido para otros conceptos.
Función de una Caldera •
Realizar una combustión para liberar energía en forma de calor.
• Producir vapor con determinadas presión y temperatura.
características de
Clasificacion de calderas
Clasificación de acuerdo a la presión de trabajo de la caldera a) Calderas de baja presión Calderas que producen vapor a baja presión, hasta unos 4 o 5 kg/cm2. Este rango de presiones es mas común en las calderas de agua caliente que en las calderas que generan vapor. b) Calderas de media presión Producen vapor hasta aproximadamente 20 kg/cm2. Generalmente vapor saturado, utilizadas en la industria en general.
c) Calderas de alta presión Asociadas a ciclos de potencia, trabajan con presiones de 20 kg/cm2 hasta presiones cercanas a la crítica
d) Calderas supercríticas. Son calderas que trabajan con presiones superiores a la crítica:
225,56 ata, 374,15ƒ C. Utilizadas en grandes plantas de generación de energía eléctrica, en EEUU y en algunos países de Europa, también hay algunas en Japón.
Clasificaci贸n de acuerdo a la producci贸n de vapor a) Calderas chicas Producen hasta 1 o 2 toneladas de vapor saturado por hora. b) Calderas medianas Producciones de hasta aproximadamente 20 toneladas de vapor por hora. Las calderas chicas y medianas casi en su totalidad son calderas humotubulares de baja y media presi贸n. c) Calderas grandes Calderas que producen desde 20 toneladas de vapor por hora,
siendo normal encontrar producciones de 500 y 600 toneladas por hora. Generalmente vapor sobrecalentado, siendo calderas acuotubulares.
CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA CIRCULACIÓN DEL AGUA DENTRO DE LA CALDERA ES UNA CLASIFICACIÓN QUE TIENE SENTIDO EN LAS CALDERAS ACUOTUBULARES, EN LAS HUMOTUBULARES LA CIRCULACIÓN DEL AGUA EN EL INTERIOR ES SIEMPRE POR CONVECCIÓN NATURAL. a) Circulación natural. La circulación del agua y de la mezcla agua-vapor ocurre naturalmente debido a la diferencia de densidades entre el agua más fría y la mezcla de agua- vapor (efecto sifón). Implica entonces tener un circuito cerrado por donde circula el agua y una diferencia de altura apreciable entre las partes altas y bajas del equipo.
Los generadores chicos, los de potencia mediana y una buena parte de los grandes generadores de vapor son de circulación natural.
b) CIRCULACIÓN ASISTIDA. En este caso la circulación natural en los tubos de la caldera es complementada por bombas instaladas en el circuito. En este caso también la caldera consiste en un circuito cerrado, pero permite construcciones más compactas incluso con tubos inclinados. Se utiliza en aquellos caso en que la diferencia entre las densidades
del fluído frío y del caliente no es demasiado grande, tipicamente para presiones superiores a los 140-160 bar. Brindan una respuesta mas rápida ante variaciones en la demanda
de vapor que los de circulación natural,
pero las bombas trabajan con agua caliente y a altas presiones, son mas costosas y requieren importantes mantenimientos. En general se debe instalar un sistema de respaldo para evitar la parada de toda la caldera por salida de servicio de la bomba.
c) Circulaci贸n forzada.
Este tipo de calderas tiene una concepci贸n distinta, se trata de un circuito abierto y no cerrado.
La bomba impulsa el agua a trav茅s de una primer superficie de intercambio donde se precalienta, luego pasa a un segundo intercambiador donde se vaporiza y luego, en algunos casos, pasa a un tercer intercambiador donde se sobrecalienta. A diferencia de las anteriores no hay una masa de
agua circulando sin vaporizarse, la bomba entrega toda el agua
que se vaporiza. No hace falta resaltar la importancia de la bomba en este dise単o, un paro de la bomba implica un paro de la caldera.
II. COMBUSTIBLES Y COMBUSTIÓN
Combustión En el campo de la generación de vapor, el calor utilizado es producido por la combustión del combustible, la cual puede definirse como una reacción química donde se combina el oxígeno del aire con el combustible, desprendiendo luz y calor.
Tipos de Combustibles El tipo de combustible que se utiliza en una Caldera para producir la combustión en el hogar puede ser: Gas Natural Diesel Combustóleo Carbón
III. APLICACIONES DEL VAPOR
Esterilización: El vapor puede ser utilizado directamente en recipientes, equipos y líneas, con la finalidad de realizar una esterilización de estos componentes, principalmente en las Industrias de Grado Alimenticio. Calentar otros fluidos: En nuestra industria se aplica el vapor para calentar agua que se utiliza en las Lavadoras y Pasteurizadores, para circuitos, también se usa para calentar equipos
Generar electricidad: En las Termoeléctricas es utilizado para transmitir energía y potencia a las Turbinas que están asociadas a los Generadores de Electricidad.
IV. DIAGRAMA DE FLUJO Almacenamiento de Combust贸leo
Vapor Generado
Gases de la Combusti贸n
Combustible para Combusti贸n
Aire para la Combusti贸n Caldera
Agua Suavizada y Condensados Recuperados
L铆neas de Suministro de Vapor
Equipos del Envasado
Trampas de Vapor CALDERA
Tanque de Condensados
Sistemas de Recuperaci贸n de Condensados
V. RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS
Los condensados calientes, que resultan del intercambio de calor, son sumamente valiosos y deben de regresar al tanque de condensados de la caldera.
El Costo de Operación de la caldera va en relación directa con la cantidad de condensados que regresamos a Fuerza Motríz, generando los siguientes beneficios:
V. RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS
• Recuperación de calor y de agua ya tratada. • Menor uso de suavizador y de químicos para el tratamiento de aguas.
• Menor porcentaje de purgas en la caldera. • Menor consumo de agua. • Mayor vida útil de la caldera. • Mayor eficiencia en el proceso. • Menores costos de operación.