República Bolivariana de Venezuela Ministerio para el Poder Popular de la Educación Superior Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe Cabimas Edo. – Zulia
Integrante: Flores R. Jessica C. C.I: 18.342.026 Cabimas; Junio 2014
Introducción Existen gran variedad de equipos en los buques y embarcaciones que se encargan de los procesos de calefacción dentro del mismo, estos equipos son los generadores de vapor o calderas que se usan para generar la energía que se necesita para la operaciones que se realizan en él. Estos generadores de vapor trabajan por medio del ciclo ranking el cual utiliza el agua como medio de trabajo, estas aguas son tratadas para eliminar la impurezas que puedan afectar el sistema de a planta. Seguidamente se estará explicando el proceso que se lleva a cabo en las operaciones de los sistemas y equipos antes mencionados.
GENERADORES DE VAPOR El termino de generador de vapor o caldera se aplica normalmente a un dispositivo que genera vapor para producir energía, para propósitos o procesos de calentamiento. Las calderas se diseñan para transmitir calor de una fuente externa de combustión a un fluido (agua) contenido dentro de ella.
CICLO RANKING Es el ciclo que comúnmente se emplea en todas las plantas generadoras de potencia con vapor. Este ciclo se concibe como un recurso para emplear las características del agua como fluido de trabajo y manejar el cambio de fase entre el líquido y el vapor. Consiste en calentar agua en una caldera hasta evaporarla y elevar la presión del vapor, que se hace incidir sobre los álabes de una turbina, donde pierde presión produciendo energía cinética. Prosigue el ciclo hacia un condensador donde el fluido se licúa, para posteriormente introducirlo en una bomba que de nuevo aumentará la presión, y ser de nuevo introducido en la caldera.
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DE LAS CALDERAS. Para el funcionamiento de las calderas y la producción de vapor estas deben tener una serie de circuitos unos para el combustible que se quema en los hogares (caso de las calderas que queman fuel) y otro para la circulación y aprovechamiento del agua de las calderas.
Circuito de combustible El combustible, generalmente fuel, se almacena en tanques dotados de circuitos de serpentines de vapor, instalados para evitar que su viscosidad sea muy alta y facilitar que el combustible circule bien por las líneas de alimentación de combustible lo que además hace que las bombas de circulación de dicho combustible no tengan que trabajar demasiado forzadas y puedan sufrir averías. Los tubos de vapor que alimentan a los serpentines de calefacción de tanques al igual que los tubos que conducen el combustible van en todo su recorrido hasta la entrada a dichos serpentines y desde la salida de combustible de los tanques hacia bombas y calderas, forrados con material termoaislante para evitar pérdidas de calor poniendo en el caso de las líneas de combustible, si por razones de distribución de líneas el recorrido es largo, un calentador intermedio. Para el caso del carbón decir que las carboneras están en la misma sala de calderas y las puertas de extracción de las carboneras al lado de las puertas de los hogares. Para carbón en polvo el sistema guarda cierta similitud con el de fuel con la particularidad de que la circulación se hacía con ayuda de aire a presión y de que no es necesario ningún tipo de calefacción. No obstante comentar que este sistema se usaba para calderas de combustible mixto y que por diferentes razones no fue muy extendido. El vapor llega al Tanque de Combustible a través de la Línea y Válvulas de vapor recorriendo el tanque de combustible por el Serpentín instalado en el piso del
Tanque de Combustible (en algunos casos cuando el tanque es muy grande el serpentin hace un recorrido más largo por mamparos y pisos del tanque)el combustible es aspirado por la Bomba de combustible desde la Aspiración e impelido hacia el Quemador de la caldera y quemado en el Hogar El circuito es más complejo pues además tiene filtros para evitar que las impurezas contenidas en el combustible cieguen los difusores del quemador, también puede tener calentadores para conservar el combustible a una temperatura adecuada para su circulación y combustión, un circuito de retorno del combustible sobrante, etc.
Circuitos de agua. Circuito abierto: Fue el primer circuito utilizado en las instalaciones de vapor en las que además se utilizó el condensador como unidad independiente. El vapor sale de la caldera hacia las Turbinas o máquinas y de estás sale hacia el Condensador (líneas rojas). Al Condensador llegaba el vapor de las máquinas alternativas o turbinas y el agua condensada dentro de él junto con el aire (líneas azul) es extraida por una bomba de aire alternativa que la envía a traves de unos filtros hacia una cisterna de donde aspirada por la bomba de alimentación pasa a la caldera el calentador que vemos en el dibujo (paso previo a la entrada del agua en la caldera que puede ir antes o después de la bomba de alimentación, para calentar el agua se utiliza o puede utilizar el vapor de exhaustación de máquinas auxiliares (líneas naranja). El
vapor no condensado salía del condensador y podía regresar a él o ser utilizado para otros servicios como calefacción.
Circuito de alimentación semicerrado: En éste tipo de circuitos las bombas de aire son sustituidas por bombas centrífugas de extracción y eyectores de aire lo que tiene la ventaja de que al aspirar aire y agua por separado se evita un primer aireamiento del agua (como recordaremos es conveniente suprimir la mayor cantidad de aire del circuito para evitar que al ponerse en contacto con las superficies metálicas de la Caldera se produzcan corrosiones en la misma). Por otra parte la Bomba de extracción (1) descarga directamente a la aspiración de la Bomba de alimentación (2) suprimiendo el paso a través de la Cisterna que situada a una cierta altura por encima del circuito pasa a ser un tanque de compensación que absorbe las fluctuaciones del circuito por diferencia entre las cantidades de agua descargadas por la bomba de extracción y las aspiradas por la de alimentación (un sistema con cierto parecido es el del vaso de expansión del circuito de refrigeración de un coche que recibe el "exceso de agua" producido por la presión en el circuito o proporciona agua en caso de fugas en el mismo).
CALDERAS MARINAS Se define a una Caldera Marina como una caldera de media presión, que se utiliza a bordo de buques propulsados por motores Diesel, y que tienen por objeto prestar servicios de calefacción y en algunos casos generar energía eléctrica. Debido a que en los buques mercantes existen servicios que requieren de calefacción permanente, es que las plantas generadoras de vapor abordo constan
de, una caldera de puerto con quemadores de combustible líquido, más una caldera de gases, que funciona en navegación con el calor remanente de los gases de escape del motor propulsor.
ACCESORIOS DE LAS CALDERAS Los accesorios son todos aquellos elementos necesarios que permiten controlar y que el equipo cumpla con un buen funcionamiento entre ellos se pueden mencionar:
Quemadores vaso de expansión termostatos (de funcionamiento y de seguridad) válvula de seguridad llaves de paso y regulación
Entre los accesorios más comunes son los que siguen:
tubos de nivel manómetros termómetros analizadores de gases grupo de presión de combustible línea de alimentación de gas (regulador de presión) quemadores para combustibles líquidos y gaseosos quemadores mecánicos para combustibles sólidos
elementos manuales registros o tapas de limpieza válvulas de purga estaque de retención de purgas escabiadores deshollinadores (en las de combustible sólido)
CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS DE CALDERA Las aguas pueden considerarse según la composición de sales minerales presentes como se indica a continuación:
Aguas Duras:Importante presencia de compuestos de calcio y magnesio, poco solubles, principales responsables de la formación de depósitos e incrustaciones.
Aguas Blandas: Su composición principal está dada por sales minerales de gran solubilidad.
Aguas Neutras: Componen su formación una alta concentración de sulfatos y cloruros que no aportan al agua tendencias ácidas o alcalinas, o sea que no alteran sensiblemente el valor del pH.
Aguas Alcalinas: La forman las que tienen importantes cantidades de carbonatos y bicarbonatos de calcio, magnesio y sodio, las que proporcionan al agua la reacción alcalina elevando en consecuencia el valor del pH presente.
TRATAMIENTO DE AGUA Son todos los procedimientos a los que se somete el agua que será utilizada, los cuales se ejecutan con el propósito de garantizar un funcionamiento eficaz en operación de la planta. Las razones por las cuales las aguas de alimentación que sirven a las plantas son diferentemente tratadas tienen que ver con el origen de los reservorios a utilizar, esto se debe a su vez a las variaciones que hay entre los elementos que compongan el agua y los efectos que estos producen dentro del sistema de la planta, la alimentación de agua de las calderas constituye uno de los principales problemas de operación por lo que el agua de repuesto proviene de fuentes naturales de superficie o pozos profundos: en ninguno de los casos se encuentra en estado puro.
TURBINAS 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 el rodete, 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.
EVAPORADORES Se conoce por evaporador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. Durante el proceso de evaporación, el fluido pasa del estado líquido al gaseoso. Los evaporadores se encuentran en todos los sistemas de refrigeración como neveras, equipos de aire acondicionado y cámaras frigoríficas. Su diseño, tamaño y capacidad depende de la aplicación y carga térmica de cada uso.
Conclusión Las calderas o generadores de vapor como también se les es conocido permiten crear energía para los sistemas operativos del buque tales como los sistemas de calefacción del mismo. Para que este se de el proceso que se lleva a cabo es el ciclo ranking el cual utiliza el agua como fluido de trabajo para manejar los cambios de fase que se presentan de vapor y líquido. Estas aguas son previamente tratadas para quitarles las impurezas y así evitar que afecten el proceso de la planta, debido a que estas pueden sufrir contaminaciones antes de entrar en contacto con la caldera.
