GENERADORES DE VAPOR VAPOR Y ACCESORIOS •
Calderas o generadores de vapor :
Son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria. Las calderas tienen como antecedente la Eolipila de Herón (120 a..!. Hasta principios del siglo "#" se usaron calderas para te$ir ropas, producir vapor para limpieza, etc., %asta que &apin creó una peque$a caldera llamada 'marmita'. e usó vapor para intentar mover la primera m)quina %omónima, la cual no *uncionaba *uncionaba durante muc%o tiempo tiempo +a que utilizaba vapor %medo %medo (de ba-a temperatura! + al calentarse sta de-aba de producir traba-o til. Luego de otra e/periencias, ames att att completó una m)quina a vapor de vapor de *uncionamiento continuo, que usó en su propia *)brica, +a que era un industrial ingls mu+ conocido.
Caldera tipo loco!vil
Dentro de los di*erentes tipos de calderas se %an construido calderas para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes tanto de carga como de pasa-eros. emos una caldera multi3%umotubular con %az de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El %umo, es decir los gases de combustión caliente, pasan por el interior de los tubos cediendo su calor al agua que rodea a esos tubos. La entrada de %ombre, que se ve abierta, es la base de la c%imenea, es decir la ca-a de %umos + en la parte superior se encuentra la salida de vapor.
Caldera tipo loco!vil
Para medir la potencia de la caldera, + como dato anecdótico, att att recurrió a medir la potencia promedio de muc%os caballos, caballos, + obtuvo unos 44.000 libras3pie5minuto libras3pie5minuto o sea 660 libras3pie5seg., libras3pie5seg., valor que denominó HORSE PO"ER , potencia de un caballo. &osteriormente, &osteriormente, al trans*erirlo al sistema mtrico de unidades, daba algo m)s de 78 9gm5seg. &ero, la :*icina #nternacional de &esos + ;edidas de &arís, resolvió redondear ese valor a 76 m)s *)cil de simpli*icar, simpli*icar, llam)ndolo 'aballo apor' apor' en %omena-e a att.
Las calderas acuotubulares (el agua est) dentro de los tubos! eran usadas en centrales elctricas + otras instalaciones industriales, logrando con un menor di)metro + dimensiones totales una presión de traba-o ma+or, ma+or, para accionar accionar las m)quinas a vapor de principios de siglo.
Caldera ac#ot#$#lar de Corn%all
En estas calderas, los tubos longitudinales interiores se emplean para aumentar la super*icie de cale*acción, + est)n inclinados para que el vapor a ma+or temperatura al salir por la parte m)s alta, provoque un ingreso natural del agua m)s *ría por la parte m)s ba-a. :riginalmente estaban dise$adas para quemar combustible sólido.
Vista &rontal
Se conoce como vapor de agua al *luído aeri*orme o gaseoso que resulta de la vaporización del agua. La producción del vapor de agua depende de la correspondencia que e/ista entre dos de l as características *undamentales del estado gaseoso, que son la presión + la temperatura. < cualquier temperatura, por ba-a que esta sea, se puede vaporizar agua, con tal que se disminu+a convenientemente la presión a que se encuentre sometido dic%o líquido, + tambin a cualquier presión puede ser vaporizada el agua, con tal que se aumente convenientemente su temperatura.
El Laboratorio de ;)quinas =rmicas de la Escuela #ndustrial :==: >?<@E tiene dos calderas de esta clase, gemelas, marca teinmAller, desde 1B14, siendo el primer Laboratorio para pr)cticas con alumnos de sudamrica. Estas calderas mi/tas o intermedias, tienen tubos adosados a ca-as, inclinados sobre el %ogar + un colector cilíndrico grande encima, llamado domo o cuerpo cilíndrico, en donde se produce la separación del agua + el vapor.
Caldera ac#ot#$#lar de Stein'ller
La producción de vapor de estas calderas es de unos 1600 9g5%ora cada una, a una presión de rgimen de 14 atm. absolutas + 400 C de temperatura. Desde su construcción estaban preparadas para quemar carbón, pero en el a$o 1B67 el &ro*. Lorenzo Lambrusc%ini con la a+uda de sus alumnos, le incorporó sopladores + quemadores para combustibles líquidos.
En general los tubos son la parte principal de la caldera, + dos o tres accesorios llamados colectores, en donde se ubican las v)lvulas de seguridad, termómetros, tomas de vapor, entrada de agua, etc. A lo largo de los ltimos 60 a$os, el concepto sobre el que se basa el pro+ecto de los generadores de vapor, %a su*rido cambios *undamentales como consecuencia de las innumerables investigaciones que permitieron conocer los procesos de la combustión, transmisión del calor, circulación del agua + de la mezcla agua3vapor + del acondicionamiento del agua de alimentación.
Las calderas se constru+en en una amplia variedad de tama$os, disposiciones, capacidades, presiones, + para aplicaciones mu+ variadas. La caldera de la izquierda tiene un %ogar con dos entradas para ingreso del combustible sólido, con los tubos %ervidores %orizontales + domo *rontal superior, con las v)lvulas de seguridad incorporadas. Es para una presión de unas 40 atm. + una temperatura de unos 00 C .
Caldera (elleville
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La de la derec%a, es del tipo %umotubular altamente re*orzada, con tubos sobrecalentadores en los mismos conductos de %umo, preparada para combustible líquido o gaseoso, + apliaciones navales.
Accesorios de generadores de vapor :
Caldera arina tipo Escocesa
Válvula de seguridad
La v)lvula de seguridad es un elementos obligatorio, impuesto por le+, que limita la presión m)/ima del vapor en la caldera. Si bien puede %aber varias colocadas en l a misma instalación, por lo menos una de ellas debe ser tipo 'a contrapeso'. El contrapeso se coloca a la distancia adecuada para que su 'momento est)tico' equivalga al momento de la *uerza e*ectuada por el vapor contra la v)lvula. i la *uerza e-ercida por la presión del vapor crea un momento ma+or que el contrapeso, entonces la v)lvula se abre, aliviando las *uerzas creadas por el vapor, internas en la instalación.
V)lv#la de seg#ridad
A la izquierda vemos una v)lvula de seguridad sumamente empleada, del tipo a resortes.
Medición de vacío y de altas presiones
Dada la diversidad de las presiones empleadas en las instalaciones de las calderas + de los circuitos de vapor, se emplean variados aparatos de medición. *no de los m)s empleados es el del tipo Fourdon, el cual posee un tubo de sección oval o aplastada (oblonga! + su per*il es de una *orma parecida a un signo de interrogación (G!. uando el vapor penetra en el t ubo su presión lo %ace enderezarce %asta que su resistencia el)stica (reacción! sea igual a la *uerza del vapor (acción!. El tubo debe ser de acero ino/idable, bronce *os*oroso, etc. El resorte antagónico est) al sólo e*ccto de evitar que el -uego mec)nico interno se re*le-e en molestas oscilaciones de la agu-a indicadora. Vac#!etro
Para ba-as presiones, es decir vacío, la disposición es similar, aunque lógicamente con otras resistencias mec)nicas.
+an!etro (o#rdon
Quemadores
El combustible en la caldera se introduce mediante dispositivos que reciben el nombre de quemadores. En ellos se mezcla el aire atmos*rico, en realidad el o/igeno que *orma parte del mismo, con el elemento que al quemarse producir) el calor, que calentar) al agua produciendo el vapor. Los %a+ de mu+ variados tipos, en *unción del tipo de combustible primario que quema la caldera. Los m)s complicados son los quemadores para carbón, +a que previamente debe ser pulverizado a e*ectos de acelerar el quemado. Los de gas son simples en su concepción, resultando en un buen quemado de gran limpieza. El que vemos a la derec%a, es un primitivo quemador de petróleo (no directamente, sino alguno de sus destilados!. ;ediante mariposas se logra la regulación del aire + de la cantidad de combustible, para producir la mezcla combustible óptima. uando el combustible es mu+ pesado, como por e-emplo el uel :il, debe ser precalentado antes, para ba-ar su viscosidad + *acilitar su
,#eador de petr!leo
atomización.
Condensador de superficie
*na vez que el vapor %a realizado su traba-o en la m)quina (+a sea alternativa o turbina! se lo %ace pasar por un elemento llamado 'condensador', el cual consiste en una gran cantidad de tubos %orizontales por los que circula agua *ría, con un mu+ pobre tratamiento, generalmente de un río, lago o mar vecinosI + por *uera de ellos, lamiendo los tubos, circula el vapor, que pierde temperatura, pierde volmen + se condensa, es decir vuelve a la *orma de agua, para luego continuar el ciclo + reingresar a la caldera. Es la *uente *ría de la instalación.
Condensador de s#per&icie
Varios son los ciudados que deben tenerse con el agua de re*rigeración, en especial por los posibles depósitos de crust)ceos que empeoran la conducción trmica del dispositivo.
