universidad nacional experimental complejo … · existen varias características que dan lugar a...

ING. CARACCIOLO GÓMEZ. MSc

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

UNIDAD CURRICULAR: EQUIPOS MÁQUINAS E

INSTALACIONES INDUSTRIALES

TEMA 1: Generadores de Vapor.

•Definición

•Reseña Histórica

•Clasificación.

• Componentes Principales.

• Sistema de Protección, Medición y Seguridad.


Definición: Son unidades que se utilizan para colocar a disponibilidad de un fluido, el calor de un combustible (fuel-oil, carbón, gas) y todos los elementos necesarios para transferir tanto calor como sea comercialmente factible. Objetivo: Suministrar tanta energía al fluido de trabajo (agua), para la obtención de vapor. Accesorios de los Generadores de vapor: El generador de vapor, consiste de una caldera o hervidor, un hogar y puede incluir equipos de recuperación de calor como: Sobrecalentadores, Sistema de Tiro, Economizadores, Precalentadores de Aire, Sistema de refrigeración de agua por aire y agua por agua. Caldera o Hervidor: Área donde se transfiere calor al agua para transformarlo en vapor.

Generadores de Vapor



Central termoeléctrica Planta

Centro. Generador de vapor

de la unidad Nº 1

Corte longitudinal del

generador de vapor


Reseña Histórica:


La primera máquina de vapor fue inventada por Jerónimo de Ayanz y Beaumont, militar español que

registraron la primera patente en 1606

Fue Eduard Somerset, quien en 1663 atribuye su creación con el propósito de elevar agua a los pisos

superiores de su castillo.

A finales del siglo XVII fue la de Thomas Savery, le dio a su aplicación el achicar agua de las galerías

mineras.


Reseña Histórica:


Papin la mejoró en 1965,

diseñando un horno y un

generador de vapor.


Reseña Histórica:


Newcomen, hizo las primeras

mejoras en la máquina y luego mas

tarde Smeaton mejoró el

tamaño de los cilindros

de esta máquina


Reseña Histórica:


Primera máquina de vapor creada por James Watt en 1755, que tuvo aceptación en la industria mecánica,

metalúrgica, alimenticia, textil.

Creación de los buques de vapor para el transporte

Realizó estudios del vapor y su comportamiento, evaluación de propiedades.


Reseña Histórica:


Diseñó cámara de condensación independiente del generador, disminuyendo pérdidas de vapor en el cilindro.

Inventó el motor rotativo para

impulsar cualquier tipo de máquina.


Clasificación de los Generadores de vapor


Existen varias características que dan lugar a varias agrupaciones de las calderas, entre ellas están: a) En función relativa del fluido a calentar y los gases de combustión. Tubos de Humo o Pirotubulares. Tubos de agua o Acuotubulares. b) En función del número de pasos. De un paso de recorrido de los gases. De varios pasos.




c) Tipo de tiro Natural Forzado Enducido

d) En función de las necesidades energéticas del proceso: Calderas de agua caliente. Calderas de agua sobrecalentada. Calderas de vapor saturado. Calderas de vapor sobrecalentado. Calderas de fluido térmico.




Calderas de Tubos de Humo o Pirotubulares: En esta caldera circulan los gases calientes de la combustión a través de los tubos y el líquido del cual se desea obtener vapor circula en la parte exterior de los mismos.


Calderas de Tubos de Humo o Pirotubulares:


Tipos: Tubos Horizontales Tubos Verticales De Barco De Locomotora Compactas

Ventajas: Costos relativamente bajos. Ocupa poco espacio Facilidad de transporte

Desventajas: Lenta circulación Contenido de agua pequeño en relación a la producción de vapor. Debe operarse con precaución para evitar explosiones




Calderas de Tubo de agua o Acuotubulares: En esta caldera el líquido del cual se desea obtener vapor circula a través de una gran cantidad de tubos y rodeando a estos se encuentra los gases calientes de combustión.


Calderas de Tubo de agua o Acuotubulares:


Tipos: Tubos Rectos Tubos Doblados Tubos Rectos (Ventajas): Son simples, idénticos y fáciles de quitar Facilidad de mantenimiento por métodos mecánicos Mayor área de trasmisión de calor a una altura dada Puede tener varios tambores

Tubos Doblados(Ventajas) Mayor economía, en cuanto a fabricación, debido a soldaduras, aceros mejorados

y nuevas técnicas de fabricación. Mayor accesibilidad, para inspección, limpieza y mantenimiento. Adaptabilidad para operar a mayores tasas de evaporación y producir vapor más

seco.


Componentes principales de los Generadores de Vapor


Hogar: Área donde se quema el combustible y se generan los gases calientes de la combustión.

El hogar de una unidad generadora de vapor, tiene como finalidad proporcionar: •Un lugar para que funcione los quemadores y para alimentar el aire. •Un lugar para que se complete el proceso de combustión. •Los medios para utilizar la energía dentro del mismo. •Una salida para descargar los productos de la combustión. •El medio para eliminar los residuos




Las consideraciones principales que influyen en el diseño de un hogar: 1. La clase, condición, preparación y características del combustible. 2. Las propiedades de las cenizas o escorias que puedan formarse. 3. Las cargas normales, mínimas y máximas que se mantendrán y sus respectivas duraciones. 4. El tamaño y la relación del hogar respecto a la caldera. 5. El tipo de parrilla o quemadores a usarse y el método de encendido. 6. El coeficiente de exceso de aire que se desea usar. 7. El arrastre permisible de carbón en las cenizas volantes y los depósitos. 8. Los costos iniciales. 9. Los costos de operación




Sobrecalentador: Formado de tubos a través de los cuales se hace pasar vapor saturado, que sale del domo de vapor, para que se calienten con los gases de escape que pasan sobre su superficie.

Tipos de Sobrecalentadores: Separados: requieren de una mampostería especial, espacio adicional y atención frecuente. Integrales: se instalan dentro de la mampostería del generador de vapor, no requieren atención especial y son los que generalmente se usan en centrales termoeléctricas. Los sobrecalentadores integrales se dividen en dos grandes grupos: de convección y de radiación. • Por Convección • Por Radiación • Combinado o Compensado




ECONOMIZADOR Formado por tubos que se colocan en la trayectoria de los gases de escape y a través de los cuales se hace pasar el agua de alimentación que va hacia la caldera. El calor recuperado reduce la cantidad requerida de combustible para convertir el agua de alimentación en vapor, aumentando así la eficiencia de la unidad. PRECALENTADORES: Función: En tales aparatos el aire que se usa para la combustión se calienta por contacto con las paredes de tubos o láminas. El calor así devuelto al hogar reduce la cantidad de combustible quemado.




SISTEMA DE TIRO: Tiro natural Tiro forzado: • Tipo axial (de hélice, de tubo

axial, deflector axial.) • De flujo radial o centrífugos • De flujo mixto y de flujo

transversal


Sistema de seguridad en Generadores de Vapor


Válvula de seguridad: se abren para alcanzar cierta presión y evitar explosiones.

Nivel de agua: controla el paso del agua, evitando derrames.

Tapones de dispersión de agua y tapones de presión: estos actúan cuando la válvula de seguridad deja de funcionar, ellos se disparan automaticamente, liberando el agua acumulada y permitiendo la pérdida de presión.

Sistemas de medición y protección en Generadores de Vapor.

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