¿Cómo funciona una caldera?
Por
medio de tuberías una bomba de alta presión empuja el agua hacia adentro de la
caldera la cual es almacenada en un tanque o cámara de agua, una válvula de control de nivel mantiene el
tanque con agua.
Al tiempo que, se da la combustión en el horno
u hogar, esta es visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama,
el quemador es controlado automáticamente para pasar solamente el combustible
necesario (el combustible puede ser solidó, liquido o gaseoso; dentro de los más
conocidos se encuentran el carbón, el combustóleo, y el gas), el calor es
dirigido y distribuido a las superficies de calentamiento o tuberías donde la
energía térmica liberada en el proceso de combustión se transmite al agua
contenida en los tubos (en algunos casos el agua fluye a través de los tubos y
el calor es aplicado por fuera a este diseño se le conoce como Acuotubular, en
otros casos los tubos están sumergidos en el agua y el calor pasa por el
interior de los tubos a este diseño se le conoce como Pirotubular, estos dos
diseños de calderas son los más utilizados) donde por medio de los procesos de
radiación, conducción y convección el agua se transforma en vapor, dicho vapor
es conducido por tuberías a los puntos de uso o puede ser colectado en cámaras
para su distribución; en la parte superior de la caldera se encuentra una
chimenea la cual conduce hacia afuera los humos o gases de la combustión; en el
fondo de la caldera se encuentra una válvula de salida llamada purga de fondo
por donde salen del sistema la mayoría de polvos, lodos y otras sustancias no
deseadas que son purgadas de la caldera.
En conjunto en la caldera existen múltiples controles de seguridad para aliviar la presión si esta se incrementa mucho, para apagar la flama si el nivel del agua es demasiado bajo o para automatizar el control del nivel del agua.
En conjunto en la caldera existen múltiples controles de seguridad para aliviar la presión si esta se incrementa mucho, para apagar la flama si el nivel del agua es demasiado bajo o para automatizar el control del nivel del agua.
¿Cómo se
comportan las propiedades de estado?
En la
caldera la presión de entrada es igual a la presión de salida, mientras que la
temperatura es mayor en la salida que en la entrada.
El agua entra como liquido comprimido o
saturado y en sale como vapor saturado o sobrecalentado.
Ecuación
de continuidad:
Primera
Ley de la termodinámica para la caldera:
Funcionamiento de una caldera
El siguiente vídeo presenta una aplicación interesante de la caldera, en las termoeléctricas.
¿Cómo funciona una
turbina de vapor?
En la turbina, un
chorro de vapor de agua a elevada presión y temperatura, se hace incidir de
manera adecuada sobre una hélice con
álabes de sección apropiada. Durante el paso del vapor entre los álabes de la hélice, este se expande y enfría
entregando la energía y empujando los
álabes para hacer girar la hélice colocada sobre el eje de salida de la
turbina.
El vapor de salida de
la hélice de la turbina, aún posee energía suficiente para entregar trabajo,
por lo que una turbina real tiene múltiples etapas, con hélices cada vez de
mayor tamaño donde se extrae esa energía sobrante y así aumentar notablemente
el rendimiento.
El dibujo a continuación representa una turbina de varias
etapas:
¿Cómo se comportan
las propiedades de estado en la turbina de vapor?
Si tiene varias
salidas, la presión de entrada es mucho mayor que las presiones de las salidas.
De igual forma la temperatura de entrada es mayor que las temperaturas de
salida.
A la turbina de vapor entra vapor sobrecalentado, y sale
mezcla saturada (en la última salida), en caso de que haya más de una salida,
en la que se encuentre de primero saldrá vapor sobrecalentado o saturado.
Ecuación de continuidad:
Primera Ley de la
termodinámica para la turbina de vapor:
Funcionamiento de una turbina de vapor
Existen diferentes tipos de compresor, con la misma finalidad
pero con distinto funcionamiento, está el compresor de pistón, de tornillo
rotativo, paletas rotativas, entre otros. Explicare cómo funciona el compresor
de pistón.
Este tipo de
compresor mueve un pistón hacia delante en un cilindro mediante una varilla de
conexión y un cigüeñal. Si sólo se usa un lado del pistón para la compresión,
se describe como una acción única. Si se utilizan ambos lados del pistón, las
partes superior e inferior, es de doble acción.
La versatilidad de
los compresores de pistón no tiene límites. Permite comprimir tanto aire como
gases, con muy pocas modificaciones. El compresor de pistón es el único diseño
capaz de comprimir aire y gas a altas presiones, como las aplicaciones de aire
respirable.
La configuración de un compresor de pistón puede ser de un único
cilindro para baja presión/bajo volumen, hasta una configuración de varias
etapas capaz de comprimir a muy altas presiones. En estos compresores, el aire
se comprime por etapas, aumentando la presión antes de entrar en la siguiente
etapa para comprimir aire incluso a alta presión.
¿Cómo se comportan
las propiedades termodinámicas en un compresor?
La presión de salida es mayor que la de entrada, lo mismo
ocurre con La temperatura. Debe entrar vapor saturado o sobrecalentado y salir
vapor sobrecalentado.
Ecuación de
continuidad
Primera ley de la termodinámica para
el compresor:
La siguiente imagen es un ejemplo de un compresor de pistón
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