Unidad IV
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PRINCIPIOS DE TERMODINAMICA
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Un generador de vapor es una máquina o dispositivo de ingeniería, donde la energía química, se transforma en energía térmica. Generalmente es utilizado en las turbinas de vapor para generar vapor, habitualmente vapor de agua, con energía suficiente como para hacer funcionar una turbina en un ciclo de Rankine modificado.
Los generadores de vapor se diferencian de las calderas por ser mucho más grandes y complicados
Una caldera es una máquina térmica que aprovecha una fuente de calor para transferir su energía a un fluido.
Aunque dicho calor en general procede de la ignición de un combustible, puede ser suministrado por otros medios: energía eléctrica, energía nuclear, energía geotérmica, etc.
El calor es transferido internamente en la caldera hacia un fluido, comúnmente agua o en algunos casos aceite térmico para posteriormente ser aprovechado en procesos de potencia y/o calentamiento.
La calidad del agua de alimentación a la caldera repercute directamente sobre el buen funcionamiento de la misma, así como sobre la vida de muchas de las partes y piezas que forman el equipo del generador de vapor.
Para poder entender la importancia de la calidad del agua de alimentación de calderas, debemos conocer las características del agua, y las necesidades específicas que debe tener para ser usada en una caldera.
Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y elrodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generadorpara producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.
El término turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una máquina motora la cual cuenta con un conjuntos de turbinas para transformar la energía del vapor, también al conjunto del rodete y los álabes directores.
HRSG constará de cuatro componentes principales: el economizador , evaporador , Sobrecalentador precalentador y el agua. Los diferentes componentes se unen para cumplir con los requisitos de funcionamiento de la unidad. Vea la ilustración adjunta de un modular de Disposición General HRSG.
HRSG modulares pueden ser clasificados por un número de formas tales como dirección del flujo de los gases de escape o el número de niveles de presión. Basado en el flujo de gases de escape, HRSG se clasifican en los tipos verticales y horizontales. En HRSG de tipo horizontal, el gas emitido fluye horizontalmente sobre los tubos verticales, mientras que en el HRSG de tipo vertical, el flujo de los gases de escape verticalmente sobre tubos horizontales. Con base en los niveles de presión, HRSG se pueden clasificar en una sola presión y la presión de varios. HRSG de presión individuales sólo tienen un tambor de vapor y el vapor se genera en un solo nivel de presión, mientras que la presión de múltiples HRSG emplean dos (doble presión) o tres (triple presión) tambores de vapor. Como tal, HRSG de presión triples constan de tres secciones: un LP (baja presión) sección, una sección (presión intermedia) recalentar / IP, y una sección de HP (alta presión). Cada sección tiene un tambor de vapor y un evaporador sección donde el agua se convierte en vapor. Este vapor pasa entonces a través de sobrecalentadores para elevar la temperatura y la presión más allá de la saturación de punto.
Los motores de dos tiempos, son motores de pistón, a diferencia del de cuatro tiempos; las cuatro estapas del ciclo de trabajo se realizan en solo una vuelta del cigueñal.
Estos motores pueden ser tanto Diesel como de gasolina, siendo este último el mas común.
Los motores de dos tiempos de gasolina, generalmente son de carter seco, es decir, no tienen lubricante acumulado en ninguna parte, y encuentran su mayor campo de aplicación en las pequeñas potencias: motocicletas, máquinas manuales a gasolina (sopladores, fumigadoras, motosierras etc.), y en los pequeños motores de aeromodelismo y similares.
En general su rendimiento térmico es menor que el de los motores de cuatro tiempos.
Veamos como es el principio de trabajo de estos motores.
Durante la carrera ascendente del pistón, se comprime la mezcla de aire y gasolina, previamente introducida en el cilindro. Al mismo tiempo y debido al movimiento del pistón, se produce vacío en el carter del motor, obligando a entrar mezcla nueva de aire y gasolina procedente del carburador, por un conducto provisto de un válvula de apertura por la propia succión. De manera entonces, que durante esta carrera ascendente se producen dos atapas del ciclo de trabajo, es decir:
1.- Compresión por encima del pistón
2.- Admisión por debajo de este
Una vez que el pistón llega al punto muerto superior, tendremos la mezcla completamente comprimida, y lista para la aparición de la chispa en la bujía, y además, el carter o carcasa del motor lleno con mezcla fresca procedente del carburador.
Como en todo motor de gasolina, en ese momento se produce el salto de la chispa en la bujía y se inflama la mezcla, produciendo la carrera descendente del pistón y generando trabajo.
Cuando el pistón realiza su carrera de descenso, impulsado por la fuerza de los gases de la combustión, y estos han perdido ya suficiente energía, el propio pistón descubre un agujero lateral conocido como lumbrera, que comunica al exterior. La presión remanente aun en los gases, hace que estos escapen del cilindro.
Al mismo tiempo, el movimiento descendente del pistón, comprime la mezcla fresca de aire y gasolina del carter (la válvula se ha cerrado) elevando allí la presión.
Con el consecuente movimiento descendente, el pistón termina por descubrir otra lumbrera inferior, que comunica con el carter, y permite la entrada de la mezcla fresca comprimida al interior del cilindro, para comenzar un nuevo ciclo de compresión-admisión.