Generacin de Vapor

Universidad Nacional de TrujilloSEGUNDA ESPECIALIDAD EN:

GESTION DE LA CALIDAD EINOCUIDAD ALIMENTARIA

Edgar Benites

Trujillo 18 de Abril de 2015

Definicin de Vapor

Vapor es el estado gaseoso delagua, es invisible a cualquierpresin, no tiene sabor ni olor.

Para qu es usado el Vapor?

El Vapor es usado para transferir grandes cantidades deEnerga Calrifica,

de una manera prctica y econmica.

Por qu Vapor? Como dijimos anteriormente, Vapor es un medio

eficiente para transferir energa calorfica, yaque tiene un alto contenido de ello.

Vapor es fcil de distribuir y controlar. Proviene del agua, la cual es todava

relativamente abundante en el planeta. Tenemos amplio conocimiento del Vapor. Hemos desarrollado los equipos y experiencia

necesarios en el diseo e instalacin desistemas de vapor para muchas aplicaciones.

Cmo se Crea el Vapor Vapor se crea aadiendo Energa en

forma de Calor, al Agua.

Calor se expresa en unidades de KJ BTU.

4.19 KJ es la cantidad de Energanecesaria para elevar 1C la temperaturade 1 Kg de Agua.

Cmo se Crea el Vapor ?

La Energa en forma de Calor requerida para crear vaportiene dos formas:Calor Sensible [hf]Calor Latente [hfg]

Calor Sensible o Entalpa deLquido

Calor Sensible [hf] es la cantidad deEnerga requerida para elevar latemperatura del agua de 0C a sutemperatura actual.

Calor Sensible [hf] eleva la temperaturadel agua y puede medirse con untermmetro.

Aadiendo Calor Sensible

Presin Atmosfrica

419

0

100

200

300

400

500KJoules

1 Kg. de Agua a 0C + 419 KJ de Calor Sensible= 1 Kg. de Agua Saturada a 100C

Calor Latente o Entalpa deEvaporacin

Calor Latente es la cantidad de Energarequerida para lograr el cambio de estadofsico de una sustancia sin que existavariacin de temperatura.

Al aadir Calor Latente no se incrementala temperatura lquido saturado y vaportienen la misma temperatura a un presindada.

Aadiendo Calor Latente

Presin Atmosfrica

1 Kg. de Agua Saturada a 100C + 2,257 KJ deCALOR LATENTE = 1Kg. de Vapor Saturado Seco

a 100C con un CALOR TOTAL de 2,676 KJ.

KJ

0500

1,0001,5002,0002,5003,000 2,676

2,257

419

Qu efecto tiene la presinsobre Calor Sensible y Calor

LatenteAl Incrementar la Presin:

Aumenta la cantidad de Calor SensibleDisminuye la cantidad de Calor Latente

Cul es el Efecto en la Presin?

0300600900

1,2001,5001,8002,1002,4002,7003,000

CalorLatenteKJ/Kgm

CalorSensibleKJ/Kgm

0 barg1 barg4 barg

Qu otro efecto tiene lapresin?

Qu otro efecto tiene lapresin?

Al Incrementar la Presin: Disminuye el Volumen Especfico

Volumen Especfico del Vapor1.67

0.88

0.370.24

m3/ Kgm

0 barg1 barg4 barg7 barg

Qu otro efecto tiene lapresin?

Qu otro efecto tiene lapresin?

Al Incrementar la Presin: Aumenta la Temperatura del Vapor

Temperaura del VaporC

100 120152 170

0 barg1 barg4 barg7 barg

Cal

orLa

tent

e

Cal

orSe

nsib

le

Volu

men

Espe

cfic

o

Pres

in

de V

apor

Tem

pera

tura

Vapo

r

Efecto de la PresinEfecto de la Presin

Propiedades del Vapor SaturadoPropiedades del Vapor Saturado

Tablas del Vapor

Las Tablas de las PropiedadesTermodinmicas del Vapor nospermite identificar fcilmente

sus propiedades, a una presino temperatura dada.

Las Tablas de las PropiedadesTermodinmicas del Vapor nospermite identificar fcilmente

sus propiedades, a una presino temperatura dada.

Ejemplos:Vapor a 250.33 oF tiene presin de 15.3 Lb/Pulg2, con 945.3 Btus/lb de Calor LatenteVapor a 5.3 Lb/Pulg2 tiene temperatura de 227.96F, con 196.16 Btu/lb de Calor Sensible

Calderos o Generadores deVapor

En ellos se efecta le transferencia de calor(calor entregado Qe) desde la fuentecaliente, constituida en este caso por losgases de combustin generados en el hogar(o en otra mquina*), al fluido de trabajo(vapor de agua).

Son entonces, esencialmenteintercambiadores de calor de superficie, porlo cual en ellos la transferencia de calordebe efectuarse con el mejor rendimientoposible, compatible con los costos de lainstalacin.

Caldero o Generador de vapor

El esquema funcional se puede sintetizar de lasiguiente manera:

Como sistema, se deben considerar las prdidas,que en general se pueden considerar: Prdidas por los gases de escape (Mximo de 13%) Evaporacin del agua formada en la combustin (Hasta

4%) Prdidas por deficiencias en el rendimiento de

combustin (Hasta 0,2%) Prdidas por radiacin, fugas de calor en general

(Hasta 2,5%)

Clasificacin de los Calderos

CLASIFICACION DE LOSCALDEROS

a ) Por la disposicin de los fluidos- De tubos de agua (acuotubulares)- De tubos de humo (pirotubulares)

b) Por la circulacin de agua- Circulacin natural-Circulacin asistida- Circulacin forzada

CLASIFICACION DE LOSCALDEROS

c) Por el mecanismo de transmisor de calor- De conveccin- De radiacin- De radiacin y conveccin

d) Por el combustible empleado- De carbn mineral-De combustible lquido- De combustible gaseoso-Nucleares

CLASIFICACION DE LOSCALDEROS

Por la presin de trabajo:-Subcrtico- De baja presin p< 20 Kg /cm2- De alta presin p> 64 Kg/ cm2

Supercrtico Por el tiro:

Tiro natural Tiro forzado Tiro inducido

CalderoPirotubular

Caldero pirotubularLos gases de combustin circulan por dentro de lostubos, y el agua los rodea por fuera

Adems de los elementos de instrumentacin elemental como manmetro ypresostato (PI y PS respectivamente), debe considerarse los siguienteselementos:

Control de nivel Vlvula de seguridad Vlvulas de salida y purga

Este tipo de generadores, por su diseo no admiten presiones de trabajoelevadas, ms all de las dos o tres atmsferas; son de construccin sencilla ydisponen de moderada superficie de intercambio, por lo que no se utilizan paraelevadas producciones de vapor.

Su rendimiento global esperado a lo largo de su vida til no supera el 65% en elmejor de los casos.

Son en compensacin, muy econmicos en costo y de instalacin sencilla, porlo que su utilizacin actual primordial es para calefaccin y produccin de vaporpara usos industriales.

Caldero pirotubular

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares:

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares:

Son aquellas en que los gases y humos provenientes de lacombustin pasan por tubos que se encuentran sumergidos en elagua.

Ventajas: Menor costo inicial debido a su simplicidad de diseo. Mayor flexibilidad de operacin Menores exigencias de pureza en el agua de alimentacin.

Inconvenientes: Mayor tiempo para subir presin y entrar en funcionamiento. No son empleables para altas presiones

CalderoAcuotubular

Caldero acuatubularSon aquellos en los que el agua o vapor circula por dentrode los tubos. El esquema funcional es el siguiente:

Caldero acuotubular

Caldero acuatubular

A los efectos de fijarconceptos, se puedever una vista generaldel armado de unacaldera de 120 T/h, detipo convencional,

Calderas Acuotubulares:

Calderas Acuotubulares:

Son aquellas en que los gases y humos provenientes dela combustin rodean tubos por cuyo interior circula agua.

Ventajas:Pueden ser puestas en marcha rpidamente.Son pequeas y eficientes.Trabajan a 30 o mas atm.

Inconvenientes:Mayor constoDebe ser alimentadas con agua de gran pureza.

CALDERAS DE VAPORIZACIN INSTANTNEA

Existe una variedad delas anteriores calderas,denominadas devaporizacin instantnea,cuya representacinesquemtica podra serla de un tubo calentadopor una llama, en el queel agua entra por unextremo y sale en formade vapor por el otro.

Componentes Principales

Conjunto del Quemador: prender el equipo, estedispositivo hace que se produzca una chispa entrelos electrodos originada por el alto voltaje queproduce un transformador, se enciende el piloto, seabre el paso de combustible y de aire para queencienda la flama, y una vez que la fotoceldaverifica lo anterior, se mantiene en funcionamiento.El conjunto del quemador comprende las boquillas,los electrodos, la fotocelda y el can quemador.

Control de nivel del agua: Verifica que el nivel del aguadentro de la caldera sea un nivel seguro para que staencienda. Durante la operacin, vigila y corrige errores; sibaja el nivel, enva una seal a la bomba de alimentacinpara que arranque e inyecte ms agua, si contina bajando,por seguridad enva otra seal al quemador para que seapague y no permite que se encienda hasta tener un nivelseguro; y en caso de que suba el nivel del agua, enva unaseal para que se pare la bomba. El sistema de control denivel del agua comprende del cristal de nivel visual, grifos deprueba del cristal de nivel, columna de nivel y control de nivelde agua

Bomba de inyeccinde agua: Al bajar elagua del nivel mnimode operacin, recibe laseal del control deagua y arranca,tomando agua deltanque de condensado eintroducindola a lacaldera; en cambio,cuando sobrepasa unnivel de seguridadprefijado, tambin seapaga para no excederel nivel de operacin yahogar la caldera.

Cuerpo de la caldera: En el interior de la caldera seencuentra el hogar (espacio donde se lleva a cabo lacombustin) y los tubos, donde se lleva a cabo elcalentamiento del agua, ya sea interior oexteriormente, y tiene un aislamiento interior y exteriorpara evitar prdidas de calor y quemaduras alpersonal. Tambin cuenta con tapas y registros parapermitir el acceso para darle mantenimiento.Comprende de tubos, material refractario, mamparas(no siempre), empaques.

Sistema de combustible: Este sistema mantiene la alimentacinde combustible adecuada para la combustin que se realiza en elhogar de la caldera. Comprende tuberas, filtros, bomba decombustible y vlvula solenoide.

Sistema de aire: Este sistema es el elemento primordial paramantener una combustin. Debe ser regulado de acuerdo alconsumo de vapor y en proporcin adecuada al combustible, paramantener la flama con una combustin no contaminante yeconmica. Comprende la malla del ventilador, el ventilador y lasvarillas de ajuste para el modulador de entrada del aire.

Controles elctricos: El programador es el cerebro de lacaldera, ya que se encarga de efectuar la secuencia adecuadadel encendido y apagado del equipo. En este sistema existenauxiliares de arranque y paro por presin (presostato), a partir deuna presin establecida. Enva una seal para modular la flama,variando la entrada de aire a travs del modulador de entrada delaire. Comprende del control programador, presostato, control denivel de agua, modulador de entrada del aire y alarma.