Laboratorio de Plantas Generadoras de Vapor

Reporte #1 “Diagrama de la planta generadora de vapor del laboratorio”

Mauro Javier Gaona MartínezMatricula: 1518096Hora: N225 de Agosto del 2015 Imparte la materia: M.C. Raymundo Said Zamora Pequeño

Marco Teórico

El término “caldera” se aplica a un dispositivo para generar vapor para fuerza, procesos industriales o calefacción; o agua caliente para calefacción o para uso general.

Por razones de sencillez de comprensión, a la caldera se le considera como un productor de vapor en términos generales. Sin embargo muchas calderas diseñadas para vapor se pueden convertir en calentadores de agua. Las calderas son diseñadas para transmitir el calor procedente de una fuente externa (generalmente combustión de algún combustible), a un fluido contenido dentro de la misma. Debido a razones de economía, el calor debe ser generado y suministrado con un mínimo de pérdidas.

Como combustible, es común utilizar, debido a las normas mexicanas Gas natural, aunque antes se utilizaba diesel pesado (chapo), en algunas destilerías de tequila se utiliza el agave, en Venezuela se utiliza la caña, solo algunos ejemplos.

En la actualidad, la planta de vapor moderna se compone de una serie de elementos cuidadosamente diseñados sobre bases técnicas y ejecutaos por obreros especializados. En la actualidad estos equipos se fabrican bajo normas relativamente exactas y medidas uniformes.

Imagen 1.1.- En esta imagen observamos el esquema de una caldera simple, que utiliza carbón como combustible

Controlar los niveles de gas en los sistemas de agua de alimentación de plantas de energía y calderas es fundamental para el funcionamiento de la planta. Es importante extraer tanto el CO2 como el O2 del agua. Ambos gases son corrosivos y pueden tener un impacto negativo en el rendimiento de la caldera, corroyendo los metales que toman contacto con el agua de alimentación de la caldera. 

El desairiador es un elemento utilizado para el tratamiento de aguas de calderas. Su cometido es el de eliminar los gases disueltos en el agua de alimentación de la caldera. Uno de los gases más problemáticos que se encuentra disuelto en el agua de alimentación es el oxígeno causante potencial de corrosión por picadura.

El desaireador también elimina gran parte del CO2 disuelto previniendo de la formación del corrosivo ácido carbónico. La desaireación del agua de alimentación no elimina por completo los gases disueltos por lo que después de este proceso debe llevarse a cabo un proceso químico para eliminar las trazas. Las trazas de O2 y CO2 son igualmente peligrosas por lo que el tratamiento químico posterior sigue siendo obligado.

Para llevar a cabo la desaireación se aprovecha la propiedad que la solubilidad del agua en distintos gases decrece con el aumento de temperatura, por lo que el proceso debe contar con el calentamiento del agua de admisión. Cerca del 98% del punto de saturación gaseosa del agua el CO2 y el O2 se separan prácticamente por completo del agua.  El agua se calienta mediante vapor de la propia caldera.Los desaireadores pueden estar diseñados principalmente de tres maneras:

Desaireadores de bandejas: El agua de alimentación de la caldera se hace circular por bandejas de rebose de forma gravitacional mientras intercambia calor con el vapor.

Desaireadores de spray o de atomización: El agua de alimentación de la caldera se atomiza y entra en contacto con el vapor.

Desaireadores mixtos: Son una mezcla de los dos tipos anteriores hacen circular el agua atomizada por bandejas de rebose mientras intercambia calor con el vapor.

Los gases se separan del agua y se ventean por la parte superior del desaireador. El agua cae en cascada hasta la parte inferior del depósito. Mediante una bomba el agua se recoge del depósito del desaireador y se envía al tanque de agua de alimentación de calderas.

Los desaireadores pueden estar dispuestos de manera vertical u horizontal según convenga. Son equipos que permiten reducir los tratamientos químicos del agua. El agua de alimentación de la caldera aumenta también de temperatura en el desaireador lo que es beneficioso para la eficiencia del equipo y para reducir los impactos térmicos a la entrada a la caldera.

Los cambiadores de calor son aparatos destinados a la transferencia de calor de un medio (gas o líquido) a otro. En un cambiador de calor, el calor se transfiere principalmente por conducción y convección, aunque en algunos casos también se transfiere por radiación en los gases. Los fluidos se deben mantener en movimiento para que la diferencia de temperatura sea constante. La pared que separa los fluidos constituye el área de transferencia de calor y es la parte “activa”.

El cambiador de calor es casi siempre un componente de un proceso y su función es uno de los pasos de dicho proceso, por lo que su diseño está sujeto siempre a las limitaciones que este implica. La función que desempeña un cambiador varía, por lo que puede ser: enfriador, condensador, evaporador, calentador, cambiador, trim cooler, etc.

A continuación en la imagen 1.2 podemos observar un cambiador de calor tipo AEU

Imagen 1.2.- Cambiador de calor tipo AEU

Un sistema de tanque de purgas está diseñado para manejar de manera segura las descargas de purgas de calderas además las purgas de las cámaras de control de nivel y los niveles visuales de agua. Otros drenajes de alta presión, por ejemplo en el primer punto de purga en una línea principal de vapor, pueden descargar dentro de este recipiente.

En todo el mundo se recomienda instalar tanques de purga ya que son más seguros y baratos que un pozo de purgas

Los suavizadores tienen la finalidad de remover dureza del agua. Esto quiere decir que el calcio y el magnesio, que producen la dureza, serán removidos casi por completo del agua que se va a tratar. Esto es necesario para evitar la corrosión interna de los accesorios de la caldera, que por lo regular son afectados por estas partículas, que a alta temperatura son dañinas para el material base (por lo regular acero)

Imagen 1.3.- Tubos afectados por sarro y oxidación interna

Separador líquido-vapor este componente se encarga de separar las gotas de agua líquida con los gases aún calientes, esto se hace antes de alimentar la caldera.

Las torres de enfriamiento es una instalación que extrae calor del agua mediante evaporación o conducción, tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de aire seco y frío que circula por el mismo aparato.

En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeración.

En la imagen 1.4 podemos ver un diagrama de una torre de enfriamiento

Imagen 1.4.- Diagrama de una torre de enfriamiento.

Desarrollo de la práctica

A continuación se observará el diagrama de la caldera del laboratorio

Conclusiones

En una caldera es importante que cada elemento que la componen funcionen correctamente para evitar imprevistos como daños en el equipo o hacia la persona, hay que tomar en cuenta que se trabaja con altas temperaturas y una fuga de esta puede provocar severas quemaduras, que pueden llegar a ser mortales.

Se observaron diferentes equipos medidores de presión y temperatura, esto para monitorear el correcto funcionamiento de la caldera, en el caso de la presión es importante mantener la adecuada esto para no explotar el sistema de tuberías.

Bibliografía

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2.- M. Arévalo Miqueas, V. López Erasmo, “Rediseño de los enfriadores de la planta girbotol del complejo procesador de gas Poza Rica” Vol.12, 2002, pp. 28-29.

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8.-http://es.slideshare.net/CarlosAlbertoZiga/uso-de-equipo-auxiliar-calderas-torres-de-enfriamiento-serpentines-de-calentamiento-enfriamiento-y-recalentamiento (Fecha de consulta: 23/08/15)