TEMA 1: Generadores de Vapor. Definición Reseña Histórica Clasificación. Componentes Principales. Sistema de Protección, Medición y Seguridad.

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1 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.

2 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.

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4 Central termoeléctrica Planta Centro. Generador de vapor de la unidad Nº 1 Corte longitudinal del generador de vapor

5 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.

6 Reseña Histórica: Papin la mejoró en 1965, diseñando un horno y un generador de vapor.

7 Reseña Histórica: Newcomen, hizo las primeras mejoras en la máquina y luego mas tarde Smeaton mejoró el tamaño de los cilindros de esta máquina Generadores de Vapor

8 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.

9 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.

10 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.

11 Clasificación de los Generadores de vapor 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.

12 Clasificación de los Generadores de vapor 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.

13 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

14 Clasificación de los Generadores de vapor 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.

15 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.

16 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

17 Componentes principales de los Generadores de Vapor 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

18 Componentes principales de los Generadores de Vapor 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

19 Componentes principales de los Generadores de Vapor 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.

20 Componentes principales de los Generadores de Vapor SISTEMA DE TIRO: Tiro natural Generadores de Vapor Tiro forzado: Tipo axial (de hélice, de tubo axial, deflector axial.) De flujo radial o centrífugos De flujo mixto y de flujo transversal

21 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.