Generacin de vapor Diferencia entre Gas y Vapor Gas: se define a un gas como el estado de agregacin de la materia en que esta no tiene una forma determinada a causa de la libre movilidad de sus molculas sino que llena completamente cualquier espacio en que se site. Tericamente cualquier sustancia puede transformarse en un gas a una temperatura suficientemente alta [algunas sustancias pueden descomponerse antes de llegar al estado gaseoso]. Vapor: si bien tiene el mismo estado de agregacin del gas, se diferencia de este que al ser comprimido isotrmicamente, al llegar a una presin determinada [Presin de saturacin y que depende de la sustancia y de la temperatura a la cual se realiza la compresin] comienza a licuar, pasando al estado lquido.Si un gas es comprimido isotrmicamente, este nunca llega a pasar al estado lquido [an a presiones altas], que es lo que lo diferencia de un vapor. Hay que tener en cuenta que cualquier compresin de un gas va acompaado por un aumento de su energa interna, es decir aumenta la temperatura, por lo que si la compresin se realiza a temperatura constante, permanentemente se debe extraer calor del sistema.Si tanto el gas y vapor tienen el mismo estado de agregacin cundo es un vapor y cuando es un gas?. Cada sustancia, susceptible de poder ser llevada al estado gaseoso, tiene lo que se denomina temperatura crtica [depende de cada sustancia] para la cual si la sustancia en cuestin est por debajo de esa temperatura, es factible de condensar comprimindola en forma isotrmica, por lo que es un vapor. Si la temperatura de la sustancia es superior a sus temperatura crtica, esta no podr ser condensada en una compresin isotrmica, por ms que se aumente su presin, por lo que es un gas.Usos del Vapor El uso del vapor, est presente en diversos sectores industriales y comerciales, principalmente en generacin de potencia y calefaccin. Dentro de las propiedades del vapor, se encuentra la limpieza, inodoro, inspido y estril, adems de ser de fcil distribucin y poseer un alto contenido energtico.Tipos de Vapor Vapor seco: llamado tambin vapor saturado seco, es un vapor que ha sido evaporado completamente, es decir, no contiene partculas de agua. En la prctica, el vapor a menudo arranca pequeas partculas de agua, con lo que ya no se puede considerar como vapor saturado seco, sin embargo es importante que el vapor utilizado para procesos o calefaccin sea lo ms seco posible, por esto se utilizan separadores y trampas de vapor. Vapor saturado: este tipo de vapor es vapor a temperatura de ebullicin del agua. Es el vapor que se desprende cuando el lquido hierve. Se obtiene en calderas de vapor. Este vapor se utiliza en diversos procesos industriales, como tambin en procesos hospitalarios. Vapor hmedo: tambin llamado como vapor sobresaturado, es un vapor que contiene agua condensada, casi siempre en forma de pequeas gotas [niebla]. Estas gotas de agua no transportan entalpa especfica de evaporacin, hay una reduccin en relacin con la entalpa especfica del vapor a una presin determinada. El volumen del vapor hmedo es, por lo tanto, menos que el del vapor saturado seco. Son las gotas en suspensin las que hacen visible al vapor. Vapor recalentado: si la transferencia de calor contina despus de que se ha evaporado toda el agua, la temperatura del vapor seguir aumentando y se denomina vapor recalentado, entendiendo como tal, al vapor que se encuentra a cualquier temperatura por encima de la del vapor saturado a la presin correspondiente. Entalpa: expresa la cantidad de energa que un sistema intercambia con su entorno.

Conductividad Trmica Propiedad fsica de los materiales que valora la capacidad de conducir el calor a travs de ellos. El valor de la conductividad vara en funcin de la temperatura a la que se encuentra la sustancia. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, en algunos materiales como la fibra de vidrio es muy baja [aislante trmico] Tambin este concepto se aplica a la transferencia de energa trmica mediante contacto. Ley de Fourier = ( ) Donde: Q/t: Transmisin de calor. K: coeficiente de transmisin de calor. A: rea.Tc: Temperatura caliente. Tf : Temperatura fra. dx: Espesor.

Unidades Centmetros a metros: x / 100 [m] Celsius a Kelvin: x + 273,15 [K] Celsius a Fahrenheit: (x * 9/5) + 32 [F] rea Triangulo: (b * h)/2 Cilindro: 2 * PI * r * h Crculo: 2 * PI * r

Calor Forma de energa, sus unidades de medidas con el Joule [J] y la Calora [cal] [1 cal = 4,186 J]. Calora: es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a un gramo de agua para variar su temperatura en 1C. El calor posee una equivalencia en energa mecnica? La energa no se crea ni se destruye, slo se transforma. La energa mecnica puede convertirse en calor a travs del rozamiento, y el trabajo mecnico para producir una calora se conoce como equivalente mecnico del calor. A una calora le corresponden 4,186 J.Caldera El Decreto N48/1984 define Caldera como un recipiente metlico en el que se genera vapor a presin mediante la accin del calor. Caldera es un recipiente metlico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la accin del calor a una temperatura superior a la ambiental y presin mayor que la atmosfrica. Generador de vapor Se denomina as al conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios.

Objetivos Las calderas o generadores de vapor son dispositivos cuyo objetivo es: Generar agua caliente para calefaccin y uso general. Generar vapor para platas de fuerza, procesos industriales o calefaccin. Funcionamiento Basan su funcionamiento mediante la transferencia de calor, producido generalmente al quemarse un combustible, el que se le entrega al agua contenida o que circula dentro de un recipiente metlico.Funcionamiento En toda caldera se distinguen dos zonas importantes: 1. Zona de liberacin de calor [hogar o cmara de combustin] Es el lugar donde se quema el combustible. Puede ser interior o exterior con respecto al recipiente metlico. 2. Zona de tubos Es la zona donde los productos de la combustin [gases o humos] transfieren calor al agua principalmente por conveccin. Est constituida por tubos dentro de los cuales pueden circular los humos o el agua.

Clasificacin Posicin: 1.- Horizontales. 2.- Verticales. Instalacin: 1.- Fija o estacionaria. 2.- Mviles o porttiles. Ubicacin del hogar: 1.- Interior. 2.-Exterior.Circulacin de los gases: 1.- Recorrido simple [de un paso]. 2.- Retorno simple [de dos pasos]. 3.- Retorno doble [de tres pasos]. Forma de calefaccin: 1.- Cilndrica sencilla de hogar exterior. 2.- Con un tubo hogar. 3.- Con dos tubos hogares. 4.- Con tubos Galloway [calderas horizontales o verticales]. 5.- Con tubos mltiples de humo. 6.- Con tubos mltiples de agua. 7.- Con tubos mltiples de agua y tubos mltiples de humo.

Generacin de vapor Medicin de Calor El instrumento utilizado para medie Calor, se denomina Calormetro. Este equipo determina la cantidad de calor suministrada o recibida por un cuerpo. Presin Es la fuerza que se aplica sobre una superficie. = Pa = N/m2 Existen diversos tipos de presin: Absoluta. Atmosfrica o baromtrica. Manomtrica o relativa. Presin Absoluta [Barmetro] Presin real que se ejerce sobre un punto dado. P . Absoluta = P . atmosfrica + P . relativa Presin Atmosfrica [Barmetro Aneroide] Es el peso ejercido por el aire en cualquier punto de la atmsfera. Esta presin vara de acuerdo a la altitud, a mayor altitud menor presin atmosfrica. Presin Manomtrica [Manmetro] Es la diferencia entre la presin absoluta y la atmosfrica. En otras palabras es la diferencia entre la presin al interior de un recipiente y la presin atmosfrica al exterior del recipiente.

Potencia y rendimiento de una calderaUna Caldera es una mquina diseada para generar vapor, a travs de transferencia de calor a presin constante. El fluido originalmente se encuentra en estado lquido y cambia su fase al aumentar su temperatura. Para seleccionar una Caldera se deben considerar los siguientes aspectos: Cantidad de vapor requerido. 1.- Tipo de vapor requerido. 2.- Presin.3.- Lugar de instalacin. 4.- Tipo de combustible a utilizar. El tamao de una caldera es determinado por su superficie de calefaccin, que es aquella parte de la caldera que por un lado est en contacto con el agua y por el otro con el fuego y gases calientes, se expresa en metros cuadrados. Muchas veces se designa la potencia de una caldera en hp [caballos de fuerza], lo cual es errneo, pues las calderas no tienen fuerza motriz sino vapor, el que podra ser utilizado por una mquina para generar fuerza motriz. La potencia de una caldera se expresa en cantidad de vapor generado por hora. A mayor superficie de calefaccin se tiene ms vapor y, por lo tanto, mayor potencia. La potencia se mide en kilogramo de vapor producido en una hora por metro cuadrado de superficie de calefaccin KVH/m2. En la potencia de las calderas tiene incidencia su diseo, construccin, instalacin y manejo. 1. - Calderas con dos hogares interiores 14 a 22 KVH/m2 2.- Caldera vertical 10 a 14 KVH/m2 3.- Caldera acuotubular parrilla plana 15 a 28 KVH/m2 4.- Caldera acuotubular de gran potencia 40 a 66 KVH/m2 5.- Caldera acuotubular de circulacin forzada 60 a 150 KVH/m2 En la produccin de vapor tiene importancia la clase de combustible utilizado, es frecuente medir la potencia de una caldera, expresando el calor total transmitido por la superficie de calefaccin en kilocaloras por hora Kcal/H. Se llama rendimiento al % de calor contenido en el combustible que se traspasa al vapor generado por la caldera, al quemar dicho combustible. Tambin se puede definir el rendimiento diciendo que es la relacin entre la energa [calor] contenida en el vapor y el calor contenido en el combustible que se quema. R = *100 Los factores que influyen en una caldera, considerando que un rendimiento de un 70% es el que se logra generalmente en la prctica, seran los siguientes: 1.- Combustin incompleta 9,8% 2.- Gases calientes de chimenea 14% 3.- Cenizas o escorias 2,85% 4.- Radiacin 3,35% 5.- Rendimiento de la caldera 70% Condiciones que influyen en un mejor rendimiento 1.Mejorando la combustin y sistema de quemar el combustible, su efecto visible ser menos material particulado saliendo por la chimenea. 2. Procurando que los gases que van a la chimenea flucten entre los 200 a 300C para no afectar el tiraje ni tener prdidas exageradas por los gases calientes. 3. Disminuyendo las prdidas por radiacin. Esto se logra aislando la caldera y las caeras conductoras de vapor o de agua caliente. 4. Utilizando economizadores y precalentadores de aire. 5. Mantener la caldera y los conductos de humo siempre limpios. 6. Haciendo buenos tratamientos al agua de alimentacin para evitar incrustaciones. Coeficiente de evaporacin o vaporizacin Es el vapor que se obtiene dividiendo la cantidad de kilos de vapor generados en una hora por el peso en kilos del combustible consumido en esa misma hora. Esto nos indica el nmero de kilos de vapor que produce cada kilo de combustible. Este factor es importante para conocer la cantidad de combustible y la forma de trabajo de una planta generadora de vapor. Es decir, cuanto mayor sea el rendimiento de una caldera y mejor sea la calidad del combustible y el sistema de combustin, mayor ser la cantidad de vapor generado por el combustible, es decir mayor ser su coeficiente de evaporacin. Combustin Es la reaccin qumica mediante la cual las sustancias combustibles reaccionan con el oxgeno, desarrollando luz y calor. Sustancias combustibles son todas las que al combinarse con el oxigeno del aire a ciertas temperaturas, se queman produciendo calor. A toda sustancia que se pueda quemar se llama combustible. Para que haya combustin, es necesario que exista un cuerpo que se queme llamado combustible, el oxigeno del aire que recibe el nombre de comburente y una fuente de calor que entregue la temperatura necesaria. Si uno de estos elementos falta, no puede haber combustin. Ahora s estn los tres elementos, la combustin puede ser incompleta si: 1.- El combustible es inadecuado o de mala calidad. 2.- El aire es poco o insuficiente. 3.- La temperatura es baja. En general todos los combustibles estn constituidos por carbono [C], hidrgeno [H], azufre [S], nitrgeno [N], oxigeno [O], humedad y cenizas. Los distintos combustibles tienen estos elementos pero en diferentes proporciones, siendo el carbono el elemento fundamental, ya que mientras mayor sea la proporcin de carbono, el combustible al quemarse genera mayor calor. La combustin del carbono depende de la cantidad de oxigeno. Combustin completa Si la cantidad de oxigeno es suficiente, la combustin del carbono es completa y se obtiene dixido de carbono [CO2]. Se aprovecha en este caso la mayor cantidad de calor del combustible. Combustin incompleta Si el oxigeno que se entrega a la combustin es insuficiente, el combustible no se quema totalmente. En este caso se forma monxido de carbono [CO] y la cantidad de calor que se aprovecha es mucho menor. El CO no debe estar presente en la combustin, adems de representar un riesgo a la salud, significa que la combustin no es buena, lo que se manifiesta con gases oscuros en la chimenea. Se elimina el CO agregando aire secundario convirtindolo en CO2. La operacin con calderas, presenta muchos riesgos, siendo los principales: 1.- Explosin.2.- Quemaduras. 3.- Cadas de distinto nivel. 4.- Atrapamientos. 5.-Golpes. Riesgos de Explosin El principal riesgo que presentan las calderas son las explosiones. Estas se pueden clasificar en: Explosin fsica por rotura de partes a presin Se produce por la vaporizacin instantnea y la expansin brusca del agua contenida en la caldera, como efecto de la rotura producida en un elemento sometido a presin. Explosin qumica en el hogar Se produce por la combustin instantnea de los vapores del combustible acumulados en el hogar o por la reaccin del agua con sales fundidas. Estas explosiones se producen por diversos motivos: 1.- Una presin superior a la de diseo puede provocar una rotura de las partes a presin. Por ellos, hay que controlar los manmetros y utilizar los presostatos y las vlvulas de seguridad. 2.- Una temperatura superior a la de diseo tambin puede provocar una explosin, por la rotura de partes que se encuentran a presin. 3.- La falta de agua, la alta temperatura del fluido, incrustaciones, pueden aumentar la temperatura. 4.-La disminucin del espesor de las partes sometidas a presin, puede provocar la rotura de las mismas. Esta disminucin puede ser causada por la corrosin y/o erosin. Medidas preventivas 1.- Cerrar las vlvulas y detener el fuego cuando se produzca una ebullicin violenta del agua. 2.- Reducir la presin de vapor, dejar enfriar como mnimo la caldera durante 8 horas. 3.- Mantener en perfecto estado las calderas para evitar corrosiones. 4.- Para que el funcionamiento de las calderas sea seguro, debern estar dotadas con elementos de regulacin, control y seguridad. Los elementos de seguridad son: 1.- Indicador de presin [manmetro]. 2.- Indicador de temperatura. 3.- Indicador de nivel de fluido. 4.-Reguladores. 5.- Vlvula de seguridad. Al margen de las caractersticas de los equipos, los usuarios, debern llevar un libro de vida en el cual registraran cronolgicamente, todos los datos y observaciones acerca del funcionamiento, mantencin, reparacin, accidentes sufridos por el equipo, inspecciones y pruebas realizadas. Este registro debe ser visado por la correspondiente autoridad competente. En el deben figurar todos los aparatos instalados, indicndose en el mismo: 1.-Caractersticas. 2.- Procedencia. 3.- Suministrador. 4.- Instalador. 5.- Fecha en la que se autoriz la instalacin, fecha de la primera prueba y de las pruebas peridicas. 6.- Inspecciones no oficiales. 7.- Reparaciones efectuadas con detalle de las mismas. Los operadores son los encargados de: vigilar, supervisar, conducir y mantener los aparatos a presin, deben estar adecuadamente instruidos en el manejo de estos equipos. Este personal deber acreditar su idoneidad al Servicio de Salud, por medio de un certificado de competencia otorgado por el mismo organismo, el que tendr validez nacional. Para tal objeto se requiere haber aprobado un curso de especializacin o rendir un examen. El reglamento de calderas y generadores de vapor, para cada aparato, detalla las prescripciones de seguridad que debern cumplir, as como las caractersticas de los emplazamientos o salas donde estn instalados, en funcin de su categora.