{"id":628,"date":"2021-12-22T20:25:18","date_gmt":"2021-12-22T20:25:18","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=628"},"modified":"2022-02-08T20:25:00","modified_gmt":"2022-02-08T20:25:00","slug":"clase-digital-10-principios-de-generadores-de-vapor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-10-principios-de-generadores-de-vapor\/","title":{"rendered":"Clase digital 10. Principios de generadores de vapor"},"content":{"rendered":"\n\n\n<div class=\"wp-block-cover\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-630\" alt=\"\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920.jpg\" style=\"object-position:71% 0%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"71% 0%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1920\" height=\"1304\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-630\" alt=\"\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920.jpg\" style=\"object-position:71% 0%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"71% 0%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920.jpg 1920w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920-300x204.jpg 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920-1024x695.jpg 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920-768x522.jpg 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2021\/11\/infrastructure-gdd24378d9_1920-1536x1043.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1920px) 100vw, 1920px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Principios de generadores de vapor<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Hola!<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Qu\u00e9 gusto saber de ti! Sigue siendo un placer contar con tu asistencia en esta unidad de aprendizaje, espero que tu \u00e1nimo no decaiga pues est\u00e1s avanzando con pasos seguros en \u00e9l, por lo tanto, te invito a la clase diez con el t\u00edtulo Principio de generadores de vapor de la unidad de aprendizaje <strong>Centrales El\u00e9ctricas<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En esta clase se ver\u00e1n los conceptos del generador de vapor el cu\u00e1l esta\u0301 siendo utilizado en la actualidad para reemplazar la denominacio\u0301n de caldera, e indica al conjunto de equipos compuestos por: horno, ca\u0301maras de agua (o evaporador), quemadores, sobrecalentadores, recalentadores, economizador y precalentador de aire. Las calderas son dispositivos de ingenieri\u0301a disen\u0303ados para generar vapor saturado (vapor a punto de condensarse) debido a una transferencia de calor, proveniente de la transformacio\u0301n de la energi\u0301a qui\u0301mica del combustible mediante la combustio\u0301n, en energi\u0301a utilizable (calor), y transferirla al fluido de trabajo (agua en estado li\u0301quido), el cual la absorbe y cambia de fase (se convierte en vapor). El te\u0301rmino de caldera ha sido por mucho tiempo utilizado y los dos te\u0301rminos se usan indistintamente. La produccio\u0301n de vapor a partir de la combustio\u0301n de combustibles fo\u0301siles se utiliza en todo tipo de industrias de transformacio\u0301n de materias primas y en las centrales termoele\u0301ctricas.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En relaci\u00f3n con lo anterior, te invito a continuar con la clase. \u00a1\u00c1nimo!<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">A la combinacio\u0301n de una caldera y un sobrecalentador se le conoce como <strong>generador de vapor<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Una caldera es un recipiente meta\u0301lico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la accio\u0301n del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presio\u0301n mayor que la atmosfe\u0301rica. El principio ba\u0301sico de funcionamiento de las calderas consiste en una ca\u0301mara donde se produce la combustio\u0301n, con la ayuda del aire comburente y a trave\u0301s de una superficie de intercambio se realiza la transferencia de calor.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"componentes-principales\">Componentes principales<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La estructura de una caldera dependera\u0301 del tipo o forma de generacio\u0301n, no obstante se pueden resaltar los siguientes componentes como esenciales:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Chimenea<\/strong>: Es una pequen\u0303a parte sobresaliente que sirve como conductor de liberacio\u0301n. A trave\u0301s de ella se libera el vapor, el humo o los gases de combustio\u0301n cuando se realiza la interaccio\u0301n de fluidos.<\/li><li><strong>Quemador<\/strong>: Se trata de una pieza principal que sirve para llevar a cabo la combustio\u0301n.<\/li><li><strong>Hogar<\/strong>: La funcio\u0301n de este compartimiento es contener al quemador para producir el calor interno. En su interior se generan gases calientes como consecuencia del combustible.<\/li><li><strong>Cuerpo de la caldera<\/strong>: Representa la estructura exterior en donde esta\u0301 contenido el hogar y los tubos de intercambio calo\u0301rico, y tiene un aislamiento interior y exterior para evitar pe\u0301rdidas de calor y quemaduras al personal. Tambie\u0301n cuenta con tapas y registros para permitir el acceso para mantenimiento.<\/li><li><strong>Tubos de Intercambio<\/strong>: Estos conductores son los encargados de trasladar el flujo de calor entre el agua y los gases. Tambie\u0301n originan las burbujas de vapor.<\/li><li><strong>Control de Nivel de Agua<\/strong>: Verifica que el nivel del agua dentro de la caldera sea un nivel seguro para que e\u0301sta encienda. Durante la operacio\u0301n, vigila y corrige errores; si baja el nivel, envi\u0301a una sen\u0303al a la bomba de alimentacio\u0301n para que arranque e inyecte ma\u0301s agua, si continu\u0301a bajando, por seguridad envi\u0301a otra sen\u0303al al quemador para que se apague y no permite que se encienda hasta tener un nivel seguro; y en caso de que suba el nivel del agua, envi\u0301a una sen\u0303al para que se pare la bomba.<\/li><li><strong>Bomba de Inyeccio\u0301n de Agua<\/strong>: Al bajar el agua del nivel mi\u0301nimo de operacio\u0301n, recibe la sen\u0303al del control de agua y arranca, tomando agua del tanque de condensado e introducie\u0301ndola a la caldera; en cambio, cuando sobrepasa un nivel de seguridad prefijado, tambie\u0301n se apaga para no exceder el nivel de operacio\u0301n y ahogar la caldera.<\/li><li><strong>Sistema de Aire<\/strong>: Este sistema es el elemento primordial para mantener una combustio\u0301n. Debe ser regulado de acuerdo al consumo de vapor y en proporcio\u0301n adecuada al combustible, para mantener la flama con una combustio\u0301n no contaminante y econo\u0301mica. Comprende la malla del ventilador, el ventilador y las varillas de ajuste para el modutrol (modulador de entrada el aire).<\/li><li><strong>Sistema de Combustible<\/strong>: Este sistema mantiene la alimentacio\u0301n de combustible (Liquido o Carbo\u0301n) adecuada para la combustio\u0301n que se realiza en el hogar de la caldera. Comprende tuberi\u0301as, filtros, y\/o bomba de combustible y va\u0301lvula solenoide.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"clasificacion-de-los-generadores-de-vapor\">Clasificaci\u00f3n de los generadores de vapor<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Existen varias caracteri\u0301sticas que dan lugar a varias agrupaciones de las calderas que pueden ser:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por naturaleza de servicio:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Fija<\/li><li>Porta\u0301til<\/li><li>Locomotora<\/li><li>Marina<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por el tipo de combustible:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Carbo\u0301n<\/li><li>Combustibles li\u0301quidos<\/li><li>Combustibles gaseosos<\/li><li>Combustibles mixtos (Residuos, Licor Negro, Cascaras de Frutos)<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por el tiro:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Tiro natural<\/strong>. No requiere de sistemas de ventilacio\u0301n adicional para evacuar los gases de combustio\u0301n.<\/li><li><strong>Tiro forzado<\/strong>. Dispone de un ventilador integrado que garantiza una correcta evacuacio\u0301n de los gases quemados.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por los sistemas de apoyo:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Calderas apoyadas<\/li><li>Calderas suspendidas<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por la transmisio\u0301n de calor:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Calderas de conveccio\u0301n<\/strong>. Es la transferencia de Energi\u0301a entre una superficie so\u0301lida y un fluido gaseoso o li\u0301quido, es causada por el movimiento y agitacio\u0301n del fluido.<\/li><li><strong>Calderas de radiacio\u0301n<\/strong>. Es la transferencia directa de calor en forma de Energi\u0301a radiante, este tipo de energi\u0301a es emitida por la materia en forma de ondas electromagne\u0301ticas o fotones.<\/li><li><strong>Calderas de conduccio\u0301n<\/strong>. Es la transferencia de Energi\u0301a desde un punto de un material hacia otro del mismo o un material contiguo.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Por la disposicio\u0301n de fluidos:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>Calderas de tubos de agua<\/strong>. Acuotubulares, El agua circula por dentro de los tubos, mientras que los gases circulan por el exterior.<\/li><li><strong>Calderas de tubos de humos<\/strong>. Pirotubulares, Los gases calientes circulan por dentro de los tubos y el agua circula por el exterior de estos.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"funcionamiento-del-generador-de-calor\">Funcionamiento del generador de calor<\/h3>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"principio-fundamental\">Principio Fundamental<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El agua es calentada hasta su punto de ebullicio\u0301n y se produce vapor, conforme se evapora el agua su nivel baja y habra\u0301 que suministrar agua para mantener un nivel dado.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El nivel del agua puede ser extremadamente sensible a cambios como un aumento en la demanda de vapor, el primer propo\u0301sito de los sistemas de control es mantener el nivel del agua dentro de los limites inferiores y superiores, si es demasiado bajo las superficies de calentamiento quedaran expuestas y la caldera se sobrecalentara, si es demasiado alto el agua podri\u0301a ser aspirada junto con el vapor resultando en una pobre calidad de vapor y arrastre (el disen\u0303o compacto de las calderas modernas implica que esta banda de operacio\u0301n sea muy angosta) por lo tanto un control preciso se ha vuelto imprescindible para una operacio\u0301n segura y eficiente.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"nivel-del-agua\">Nivel del agua<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para poder controlar el nivel del agua en una caldera debe ante todo poder medirse, aun con tasas bajas de generacio\u0301n de vapor cuando las condiciones son de lo ma\u0301s estable hay un movimiento considerable del agua y gran turbulencia, al hablar de un nivel de agua inmo\u0301vil es muy claro a lo que se refiere, sin embargo al hervir el agua burbujas de vapor comienzan a ocupar un cierto espacio dentro del agua ocasionando un aumento de nivel general aunque la cantidad de agua en si no ha cambiado, entre mas vigorosa se vuelve la ebullicio\u0301n ma\u0301s aumenta el nivel, la superficie esta\u0301 formada de grandes burbujas que se revientan, pero el espesor de esta capa de burbujas puede variar segu\u0301n las circunstancias.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los cristales de medicio\u0301n externos deben medir el nivel del agua en ebullicio\u0301n justo por debajo de la capa de burbujas donde la proporcio\u0301n de agua burbujas sea representativa del interior de la caldera y ese es el nivel que se ve a trave\u0301s del indicador de nivel.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"control-del-agua-de-alimentacion\">Control del agua de alimentaci\u00f3n<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">1. <strong>Control de nivel On\/Off<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Cuando el nivel del agua cae a un cierto punto la bomba de alimentacio\u0301n se enciende y llena la caldera hasta el nivel adecuado y asi\u0301 se repite el ciclo. Esto puede ser bastante sencillo de llevar a cabo pero interfiere con el equilibrio al interior de la caldera, al an\u0303adir agua a una temperatura menor, se suprime la tasa de ebullicio\u0301n, por consecuencia la generacio\u0301n de vapor disminuye y la tasa solo puede recuperarse hasta que el agua alcance de nuevo su punto de ebullicio\u0301n.<br><br>Estos efectos son reducidos con el precalentamiento del agua de alimentacio\u0301n, cuanto ma\u0301s alta la temperatura ma\u0301s ra\u0301pidamente se recupera la taza de ebullicio\u0301n. Una temperatura elevada del agua de alimentacio\u0301n tambie\u0301n reduce el consumo de secuestradores qui\u0301micos de oxi\u0301geno.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">2. <strong>Control modulado<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Se coloca una alimentacio\u0301n continua pero variable de agua precalentada para mantener la caldera en equilibrio, al suministrar cuidadosamente el caudal de agua de reposicio\u0301n para igualar los cambios en la demanda de vapor el nivel es mantenido en una posicio\u0301n \u00f3ptima con poca fluctuacio\u0301n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El resultado es un caudal de vapor constante y seguro y una caldera balanceada y lista para responder a demandas fluctuantes.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"operacion-a-baja-presion\">Operacio\u0301n a baja presio\u0301n<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En la operacio\u0301n a baja presio\u0301n la superficie es mucho ma\u0301s turbulenta salpicando agua hacia el punto de salida del vapor, la razo\u0301n de esto es que las burbujas de vapor son ma\u0301s grandes a baja presio\u0301n y al ser ma\u0301s grandes causan mayor turbulencia cuando se rompen en la superficie. Trabajar a baja presio\u0301n es obviamente menos estable y hay ma\u0301s probabilidad que gotitas de agua contaminen la calidad del vapor cuando el nivel del agua alcance su punto ma\u0301s alto. Si se requiere vapor de baja presio\u0301n se recomienda operar la caldera a su presio\u0301n de disen\u0303o y en el punto de aplicacio\u0301n bajarla con una va\u0301lvula reductora de presio\u0301n.<\/p>\n\n\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"aumento-de-demanda\">Aumento de demanda<\/h4>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">1. <strong>Dentro de la capacidad de la caldera<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Cuando la demanda de vapor aumenta, la caldera tardara un poco en aumentar su generacio\u0301n para igualar la nueva<br>demanda, sin embargo durante ese periodo de tiempo la demanda sobrepasa la cantidad de vapor que la caldera puede producir y como resultado se crea una cai\u0301da de presio\u0301n en el sistema de vapor. Cuando hay una cai\u0301da de presio\u0301n se produce vapor flash (agua convertida esponta\u0301neamente en vapor sin aporte de calor) el cual consume agua de manera descontrolada. Este feno\u0301meno es comu\u0301n cuando la caldera sufre un aumento en la demanda de vapor, por esto el aumento en la demanda debe hacerse gradualmente para un mejor control.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">2. <strong>Fuera de la capacidad de la caldera<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Este aumento ocasiona problemas de golpe de ariete y nivel bajo de agua en la caldera, de hecho es comu\u0301n que la caldera se apague al accionarse la alarma de bajo nivel.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El agua es aspirada hacia la toma de vapor, al sostener la sobredemanda el nivel turbulento de burbujas sigue subiendo, nada de esto es visible en el indicador de nivel externo ya que este esta\u0301 mostrando agua casi libre de burbujas mientras que el agua en la parte superior de la caldera consiste casi principalmente de burbujas de vapor. Los niveles mostrados comienzan a caer conforme el agua se vaporiza continuamente en el intento de la caldera por satisfacer la demanda excesiva, eventualmente la alarma de bajo nivel apagara el quemador y el agua llena de burbujas baja ra\u0301pidamente dejando en evidencia la cantidad restante de agua en la caldera dejando en expuesta su estructura.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Te invito a ver el siguiente recurso en apoyo a tu aprendizaje:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Tema 10 turbinas de vapor\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/Eg_dPjf4hT8?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En resumen, es importante conocer los distintos dispositivos que conforman a la caldera, ya que estos y sus diversas configuraciones son encargadas de darle sus caracteri\u0301sticas distintivas a la generacio\u0301n de vapor y por ende su maleabilidad para su uso en la industria. A pesar de que el principio de generacio\u0301n del vapor es sencillo, la operacio\u0301n de una caldera para la generacio\u0301n de este es ma\u0301s complicada de lo que parece, hay que tener un amplio conocimiento de las distintas protecciones y las acciones a las que hay que recurrir en caso de que cada una se accione.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Hemos concluido la clase y como puedes notar has aprendido mucho durante el trayecto del curso \u00a1Muchas felicidades! Te invito a repasar los temas y conceptos revisados y la realizaci\u00f3n de las consignas para que se pueda alcanzar el aprendizaje esperado en esta clase. Te encuentro en tu siguiente clase.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"fuentes-de-informacion\">Fuentes de informaci\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Klempner, G., &amp; Kerszenbaum, I. (2008). <em>Handbook of Large turbo-generators, operation and maintenance<\/em>. (2a ed.). Wiley-IEEE Press.<\/li><li>Nag. P. K. (2002). <em>Power Plant Engineering<\/em>. (2a ed.).Tata McGraw Hill Education.<\/li><li>Drbal, L., Westra, K., &amp; Boston, P. (Eds). (1996). <em>Power Plant Engineering.<\/em> Springer EE. UU.<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n \u00a1Hola! \u00a1Qu\u00e9 gusto saber de ti! Sigue siendo un placer contar con tu asistencia en esta unidad de aprendizaje, espero que tu \u00e1nimo no decaiga pues est\u00e1s avanzando con pasos seguros en \u00e9l, por lo tanto, te invito a la clase diez con el t\u00edtulo Principio de generadores de vapor de la unidad de &#8230; <a title=\"Clase digital 10. Principios de generadores de vapor\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-10-principios-de-generadores-de-vapor\/\" aria-label=\"Leer m\u00e1s sobre Clase digital 10. 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