Informe Generadores de Vapor - Evaporadores

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LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I

PRACTICA: GENERADOR DE VAPOR - EVAPORADOR INTEGRANTES:  Carrión Horna Karen.  Cipriano Osorio Yessenia.  Garcia Grados Alonso.  León Culquichicon Karina.  Ravello Riveros Jefferson.  Zari Luna Gilmer.

CICLO: V CURSO: Laboratorio De Operaciones Unitarias I PROFESOR: ING. Esquerre Pereyra Paul Henry

19/07/18 TRUJILLO-PERU

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RESUMEN

La práctica realizada de evaporación, consta de los siguientes dispositivos: evaporador, bomba, caldero. Se hizo uso de una solución homogénea de agua azucarada al 5% para lograr una mayor concentración es necesario conocer la eficiencia de nuestro equipo (evaporador) Se realizó un balance de materia y energía para la planta, teniendo en cuenta las entradas y salidas del sistema.

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I.-INTRODUCCION

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1.1.-PROBLEMÁTICA: ¿Cómo opera la planta de operación con evaporador y condensador?

1.2.-FUNDAMENTACION TEORICA El termino de generador de vapor está siendo utilizado en la actualidad para reemplazar la denominación de caldera, e indica al conjunto de equipos compuestos por : horno (u hogar), cámaras de agua(o evaporador), quemadores, sobrecalentadores, recalentadores, economizador y precalentador de aire. Las calderas son dispositivos de ingeniería diseñados para generar vapor saturado (vapor a punto de condensarse) debido a una transferencia de calor, proveniente de la transformación de la energía química del combustible mediante la combustión,  en energía utilizable (calor), y transferirla al fluido de trabajo (agua en estado líquido), el cual la absorbe y cambia de fase (se convierte en vapor). El término de caldera ha sido por mucho tiempo utilizado y los dos términos se usan indistintamente. Es común la confusión entre los términos de caldera y generador de vapor, pero la diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado

(vapor

seco)

y

el

otro

genera

vapor

saturado

(vapor

húmedo).La producción de vapor a partir la combustión de combustibles fósiles se utiliza en todo tipo de industrias de transformación de materias primas y en las centrales termoeléctricas. Clasificación:

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Entre la clasificación de las calderas se puede catalogar: 

Por la naturaleza del servicio pueden ser: Fija, portátil, locomotora o marina.



Por el tipo de combustible: Calderas de carbón, de combustibles líquidos, de combustibles gaseosos, mixtos y de combustibles especiales (residuos, licor negro, cáscaras de frutos).



Por el tiro: Tiro natural o tiro forzado (con hogar en sobrepresión, en depresión o en equilibrio).



Por los sistemas de apoyo: Calderas apoyadas y calderas suspendidas.



Por la transmisión de calor: Calderas de convección, calderas de radiación, calderas de radiación - Convección.



Por la disposición de los fluidos: Calderas de tubos de agua (acuotubulares o generadores de vapor) y



calderas de tubos de humos (pirotubulares).

La caldera de vapor pirotubular generalmente tienen un hogar integral (denominado caja de fuego) limitado por superficies enfriadas por agua. Las horizontales con ho gar integral se utilizan en instalaciones de calefacción a baja presión.  Estas calderas, diseñadas especialmente para el aprovechamiento de gases de recuperación, presenta las siguientes características: El cuerpo de la caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

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Características del generador de vapor o caldera acuotubular

El generador de vapor que se tomará como base para este trabajo es el perteneciente a la unidad Nº 1 la central termoeléctrica Planta Centro. Que es una caldera acuotubular fija, de combustible gaseoso, de tiro forzado con el hogar en sobrepresión, suspendida mediantes grandes vigas I, con transmisión de calor a través de convección y radiación, de tipo acuotubular, es de tubo hervidor de tipo radiante, de colector de vapor único (tipo "el paso"), que es conocida mundialmente como una caldera de circulación natural de gran capacidad. Su función es generar vapor sobrecalentado y está compuesta en su interior por: Un economizador, un tambor separador o domo, el evaporador, un sobrecalentador seccionado, un recalentador y un precalentador de aire. El corte longitudinal de este generador de vapor junto a sus principales equipos, es construido con el software SCADA MOVICOM.X2 para una mejor comprensión del recorrido de los fluidos de sus principales sistemas que conforman dicho dispositivo. Principales sistemas del generador de vapor

Debido a la extensa gama de sistema que conforman un generador de vapor, a continuación se describen solo tres sistemas o circuitos con sus respectivos equipos, que están involucrados en este trabajo, que son: Circuito de aire de combustión, circuito de gases de combustión y circuito de agua-vapor. Componentes Principales. 

Ebullidor Tubular. Es donde ocurre el proceso de ebullición del agua o disolvente producto del calor transmitido por el vapor latente. Por lo general está constituido

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por un haz de tubos por donde circula la solución a concentrar y una carcasa por la cual circula el vapor latente. 

Separador líquido-vapor. Es donde la mezcla líquido-vapor proveniente del ebullidor es separada, obteniendo el líquido concentrado y la fase de vapor. El separador fue diseñado para evitar el arrastre de líquido concentrado en la corriente de vapor.



Área de circulación del medio de calentamiento vapor, electricidad, entre otros.

Factores considerar en el diseño 

Concentración en el líquido.

Por lo general, la alimentación líquida a un evapor ador es bastante diluida, por lo que su viscosidad, bastante baja, es similar a la del agua y se opera con coeficientes de transferencia de calor bastante altos. A medida que se verifica la evaporación, la solución se concentra y su viscosidad puede elevarse notablemente, causando una marcada disminución del coeficiente de transferencia de calor. Se requiere entonces una circulación o turbulencia adecuada para evitar que el coeficiente se reduzca demasiado.  

Solubilidad.

 A medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del soluto o sal, puede excederse el límite de solubilidad del material en solución y se formaran cristales. Esto limita la concentración máxima que puede obtenerse por evaporación de la solución. 

Sensibilidad térmica de los materiales.

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Muchos productos, en especial los alimentos y otros materiales biológicos, son se nsibles a la temperatura y se degradan cuando ésta sube o el calentamiento es muy prolongado. Entre ellos están los materiales farmacéuticos; productos alimenticios como leche, jugo de naranja y extractos vegetales; y materiales químicos orgánicos delicados. La cantidad de degradación está en función de la temperatura y del tiempo. 

Formación de espumas.

En algunos casos, los materiales constituidos por soluciones cáusticas, soluciones de alimentos como leche desnatada y algunas soluciones de á cidos grasos, forman espuma durante la ebullición. Esta espuma es arrastrada por el vapor que sale del evaporador y puede producir pérdidas de material. 

Presión y temperatura.

El punto de ebullición de la solución está relacionado con la presión del sistema. Cuanto más elevada sea la presión de operación del evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además, la temperatura de ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración del material disuelto por la acción de la evapora ción. Este fenómeno se llama elevación del punto de ebullición y se estudiara en la sección 8.4. Para mantener a un nivel bajo la temperatura de los materiales termosensibles suele ser necesario operar a presiones inferiores a 1 atm, esto es, al vacío. 

Formación de incrustaciones y materiales de construcción.

 Algunas soluciones depositan materiales solidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento. Estas incrustaciones se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de la solubilidad. El resultado es una reducción del

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coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga a limpiar el evaporador. La selección de los materiales de construcción del evaporador tiene importancia en la prevención de la corrosión. [Generadores

De

Vapor.(s.f.).Recuperado

de:

https://sites.google.com/site/maquinastermicasabelenda/generador-de-vapor] 

1.3.-OBJETIVOS: 

Estudiar la operación de la planta de operación.



Hacer el balance de materia y energía en el evaporador y condensador.

1.4.-JUSTIFICACION E IMPORTANCIA: Son unidades encargadas de suministrar la energía necesaria en forma de calor latente para llevar el fluido a su condición de saturación y posterior vaporización. Esto con la finalidad de que el componente más volátil pueda ser retirado en forma de vapor, dejando como resultado una solución más concentrada. Difiere de los generadores de vapor porque la fuente de energía es un vapor y lo que se evapora no necesariamente tiene que ser agua. Se conoce como evaporador, si se evapora agua; como vaporizador, si se evapora un producto que no es agua como: alcohol, éter, gasolina, etc. Entre los ejemplos típicos de procesos de evaporación están la concentración de soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio, glicerina, gomas, leche y jugo de naranja.

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La utilización de los generadores de vapor ha sido de gran importancia, por ejemplo, en las centrales nucleares, las cuales utilizan como combustible al uranio y al plomo, por mencionar solo algunos. Dentro del equipamiento de las centrales nucleares, podemos encontrar reactores, condensadores, turbinas, el genera dor eléctrico y, lo que nos ocupa, el generador de vapor. En cuanto al generador de vapor, su función dentro de las centrales es bien clara. Lo que allí sucede es que el combustible atraviesa una fisión nuclear y el elemento refrigerante se ocupa de la absorción de energía calorífica y del posterior transporte de ésta hacia el generador de vapor. El proceso continúa de la siguiente manera: dentro del generador de vapor, el refrigerante lo que hace es ceder su calor al agua, para luego convertir al agua en vapor. A pesar de que el uso de los generadores de vapor dentro de las centrales parece común, no siempre se contó con su presencia. A mediados de la década del ’50, las centrales tenían un solo generador de vapor y de características

bastante rudimentarias. Dicho generador contaba con tres partes definidas: un sobrecalentador, un economizador y, por supuesto, un evaporador.

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II.- MATERIALES Y METODOS:

2.1.-MATERIALES E INSTRUMENTOS:

2.2.-METODO:

2.3.-DISEÑO DEL MODULO:

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IV.-RECOMENDACIONES: 

La Solución concentrada debe estar homogenizada.



Tratar de ser lo más preciso posible en cuanto toma de datos se refiera.



Purgar siempre el vapor condensado.



Antes de encender el equipo, tener la solución lista.

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V.-REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS  [Generadores

De

Vapor.(s.f.).Recuperado

https://sites.google.com/site/maquinastermicasabelenda/generador-de-vapor]

de: