GENERADORES DE VAPOR EN LA INDUSTRIA AZUCARERA

Definiciones Caldera: es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presión mayor que la atmosférica. Generador de vapor: Se llama así al conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. En la práctica se habla de “calderas” refiriéndose a todo el conjunto o “generador de vapor”. Por tal razón, en adelante, usaremos indistintamente ambos términos. Objetivos Las calderas o generadores de vapor son dispositivos cuyo objetivo es: a) Generar agua caliente para calefacción y uso general. b) Generar vapor para plantas de fuerza, procesos industriales o calefacción. Partes de un generador de vapor • Quemadores • Hornos • Paredes de agua • Domo • Sobrecalentadores • Economizador • Calentador de aire • Ventilador de tiro forzado • Ventiladores de tiro inducido • Bomba de alimentación Funcionamiento del generador de vapor El agua se impulsa al generador de vapor mediante la bomba de alimentación, la que la hace circular de forma forzada por el economizador; éste es un equipo formado por bancadas de tubos interconectados mediante colectores o cabezales, por dentro de los tubos circula el agua y por fuera los gases calientes. La función del economizador es calentar el agua, generalmente hasta una temperatura inferior a la de saturación correspondiente a la presión a la que se encuentra el agua; esto se hace con el objetivo de que el agua no entre fría al domo y evitar contracciones que pueden provocar rotura. El agua entra al domo después de salir del economizador; en él se produce la separación del vapor y el agua, el agua que entra al domo sale de éste por los tubos llamados descendentes que alimentan los colectores inferiores de las paredes de agua; éstos son tubos que cubren la mayor parte de la superficie interior del horno, por los tubos circula el aire y por y por fuera están los gases calientes y las llamas, éstas transfieren a los tubos una gran cantidad de calor por radiación y por convección; se forma entonces en el interior del de los tubos una mezcla de de vapor y agua que asciende por la pared de tubos producto a la disminución de su densidad. Las paredes de agua tienen colectores en su parte superior, a través de los cuales se descarga la mezcla agua-vapor al domo. En el domo, el vapor se separa del agua acumulándose en la parte superior de donde es extraído para ir a los sobrecalentadotes, los sobrecalentadores de vapor tienen la función de hacer que el vapor adquiera una temperatura superior a la de saturación, correspondiente a la presión a que se encuentran, para que salga del generador con mayor entalpía. El agua que no pasó a vapor va de nuevo a los tubos descendentes y se repite el ciclo. Tipos de combustibles Sólidos • Bagazo • Carbón • Madera • Turba Líquidos • Derivados del petróleo • Alcohol Gaseoso • Gas natural • Gas artificial TIPOS DE CALDERAS CALDERAS PIROTUBULARES Se denominan pirotubulares por ser los gases calientes procedentes de la combustión de un combustible, los que circulan por el interior de tubos cuyo exterior esta bañado por el agua de la caldera. El combustible se quema en un hogar, en donde tiene lugar la transmisión de calor por radiación, y los gases resultantes, se les hace circular a través de los tubos que constituyen el haz tubular de la caldera, y donde tiene lugar el intercambio de calor por conducción y convección. Según sea una o varias las veces que los gases pasan a través del haz tubular, se tienen las calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos, en cada uno de ellos, los humos solo atraviesan un determinado numero de tubos, cosa que se logra mediante las denominadas cámaras de humos. Una vez realizado el intercambio térmico, los humos son expulsados al exterior a través de la chimenea. CALDERAS ACUOTUBULARES. En estas calderas, al contrario de lo que ocurre en las pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos que conforman un circuito cerrado a través del calderín o calderines que constituye la superficie de intercambio de calor de la caldera. Adicionalmente, pueden estar dotadas de otros elementos de intercambio de calor, como pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador, etc.Estas calderas, constan de un hogar configurado por tubos de agua, tubos y refractario, o solamente refractario, en el cual se produce la combustión del combustible y constituyendo la zona de radiación de la caldera. Desde dicho hogar, los gases calientes resultantes de la combustión son conducidos a través del circuito de la caldera, configurado este por paneles de tubos y constituyendo la zona de convección de la caldera. Finalmente, los gases son enviados a la atmósfera a través de la chimenea. ZONAS DE LAS CALDERAS En toda caldera se distinguen dos zonas importantes: a) Zona de liberación de calor u hogar o cámara de combustión: Es el lugar donde se quema el combustible. Puede ser interior o exterior con respecto al recipiente metálico. b) Zona de tubos: Es la zona donde los productos de la combustión (gases o humos) transfieren calor al agua principalmente por convección (gases - agua). Está constituida por tubos dentro de los cuales pueden circular los humos o el agua. 4 EL BAGAZO COMO COMBUSTIBLE En todo ingenio azucarero es importante la producción de vapor debido a que se lo utiliza en la generación eléctrica y en la producción de azúcar. Por lo que es indispensable el uso de calderas que proporcione un flujo de vapor a presión y temperatura constantes. Existen dos tipos principales de calderas: acuotubulares y pirotubulares. La diferencia radica en que en el primer tipo el agua va por dentro de los tubos del domo de la caldera y el fuego va por fuera, en el segundo tipo sucede lo contrario el agua se encuentra por afuera y el fuego ingresa por los tubos; las calderas mas usadas en ingenios azucareros son la acutubulares. A nivel de ingenios azucareros se manejan distintas presiones de vapor de operación para calderas, por ejemplo, 300 y 600 PSI. En el caso de calderas con una presión de 300 PSI, 340 ºC, el flujo de vapor que proporcionan depende del diseño y tamaño. Están constituidas por los siguientes elementos: Domo: es el sitio donde se almacena el agua que ingresa a la caldera y es aquí donde el agua cambia de estado de liquido a vapor sobresaturado este vapor se caracteriza por no tener humedad para evitar problemas de operación en las turbinas de vapor. Se debe mantener un nivel constante en el mismo para una buena operación. Economizador: es el sitio donde se realiza el intercambio de calor entre el agua que ingresa a la caldera y los gases de salida de combustión, de manera que el agua gane energía calórica antes de ingresar al domo. Hogar: es el lugar donde se realiza la combustión; aquí ingresa el combustible, Bagazo o bunker, el cual produce el calor necesario para producir el vapor a las condiciones antes mencionadas. Alimentadores de combustible: el combustible puede ser alimentado mediante tolvas alimentadoras en el caso de bagazo, o mediante una válvula de ingreso si se trata del bunker. Ventilador de tiro Inducido: es el dispositivo que extrae los gases de la combustión de la caldera para ser expulsados a través de una chimenea, cumple una función importante de mantener una depresión constante en el hogar para mejorar la extracción de los gases de la combustión. Válvula de seguridad: esta válvula actúa en casos de emergencia cuando por algún motivo se eleva la presión del domo hasta un valor que pone en peligro la operación de la caldera en ese momento esa válvula se abre para enviar el vapor a la atmósfera, por lo general actúa cuando la presión llega a 1.5 veces la presión nominal. Bomba de lavado de Gases: son las encargadas de bombear agua hacia las chimeneas y mediante un sistema de esparción atrapar la ceniza que provienen de la combustión de tal forma que se minimiza el impacto ambiental por la quema del bagazo. Parrilla giratoria: es un sistema que se utiliza para evacuar los residuos de la combustión que se efectúa en Hogar. Las calderas con parámetros de operación superiores, es decir, temperatura de vapor 380 ºC y presión de vapor 600 psi, tienen un principio de operación similar a las anteriores y sus partes principales son parecidas, difieren en ciertos aspectos de diseño ya que por operar a una mayor presión requieren ser mas eficientes en la combustión por lo que adicionalmente tienen los siguientes elementos: Sopladores de Hollín: es un sistema que se utiliza para desprender el hollín generado por la combustión que se adhiere en las paredes del domo y del hogar; se trabaja con aire a presión y su ciclo de soplado es diario. Ventilador aire Neumático: Tiene como finalidad soplar aire al Hogar para esparcir el combustible (Bagazo) y formar un torbellino evitando que este caiga sobre las parrillas amontonándose y mejorando así significativamente la combustión. Válvula de Partida: cumple dos funciones la primera cuando arranca la caldera antes de entrar en línea con el despacho, esta válvula se abre enviando el vapor a la atmosfera para así controlar la elevación de la presión del domo hasta llegar al valor nominal, la segunda cumple la función de seguridad en caso de que haya una sobrepresión en el domo; alrededor de 750 PSI ésta se abre automáticamente para aliviar esta presión y evitar rupturas en las tuberías del domo o inclusive explosión de la caldera. La elevación de la presión en una caldera permite tener mayor eficiencia en el proceso puesto que los turbogeneradores trabajan mejor y producen mayor energía eléctrica a una presión de 600 psi. TOMADO DE: http://www.sigweb.cl/p13.php?cod=21

RECORDATORIO URGENTE

Buenas noches chicos. Ya culmino la Semana Santa, nos espera mucho trabajo duro pero enriquecedor en esta asignatura. Les quiero recordar que hasta este momento NO HE RECIBIDO NINGUNA actividad virtual, asi que tienen hasta el dia martes 2 de Abril de 2013 a las 9pm para enviar, de lo contrario se quedaran sin un valioso 2% correspondiente a la asignatura. Cumplan queridos estudiantes que yo tambien cumplire!!!

Actv. virtual 1.

Dedicale el tiempo necesario a tus estudios estimado estudiante, y te pido hoy que leas esta valiosa historia EL CUENTO DEL ESFUERZO -¿Puedes decirme cuánto pesa un copo de nieve? –le preguntó un colibrí a una paloma. -Nada –fue la respuesta. -Si eso es lo que piensas, que no pesa nada, te voy a contar una historia: El otro día me posé en la rama de un pino, cerca de su tronco. Hacía frío y comenzó a nevar mansamente. No era una de esas ventiscas terribles que azotan los árboles y los retuercen dolorosamente. Nevaba como un sueño, sin violencia, sin heridas. Como no tenía nada que hacer, empecé a contar los copos que caían sobre la rama. Había contado exactamente 3.741.902 copos, cuando cayó el siguiente -sin peso alguno, como tú dices- y quebró la rama. Dicho esto, el colibrí levantó el vuelo.

Les doy la bienvenida a mis estudiantes del 6to semestre de ING. del Azúcar recordandoles la importancia de que los contenidos impartidos son fijados solo mediante la practica. Mucho exito en esta asignatura.