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INTERSEMESTRAL
NOMBRE: FRANCISCO XAVIER GUZMN MENDOZA
MATRICULA: 430090724
MATERIA: INSTALACIONES ESPECIALES
TAREA: CALDERAS
PROFESOR: ING. EDUARDO GARCA MCPHERSON
FECHA: 22-JUNIO-2015
INDICE
ndice2
Introduccin3
Calderas4
Vapor Saturado4Aplicaciones del vapor saturado4Maneras de
calentar con vapor saturado5Ventajas de usar vapor saturado para
calentamiento5
Clasificacin de Calderas5De tubos de humo6De tubos de Agua9
Clasificacin segn su presin de trabajo12
Cmo quitar y evitar el sarro?12
Habitacin para Calderas15
NOM para Caleras15
Combustibles16
Vlvulas de Seguridad17Tipos de vlvulas17
Dilatacin Lineal20Ejemplo23
Omega de dilatacin24Lazos de expansin24Ejemplo26
Drenar aire condensado26
Asilamiento trmico27
Conclusin28
Bibliografa29
INTRODUCCIN
En este proyecto conoceremos todos los datos necesarios para
conocer las calderas que generan vapor, veremos como actan antes
las variantes naturales.
Se conocern los tipos de calderas que existe, asi como su estilo
de funcionamiento y tanto sus ventajas, desventajas y
caractersticas de cada una de las principales calderas.
Las clasificaremos por su manera de trabajar y bajo que
esfuerzos trabajan, asi como tambin aprenderemos todo lo necesario
para crear una habitacin apta para que una caldera pueda trabajar
con las medidas de seguridad necesarias, sacadas de la NOM, la cual
tambin se encuentra aqu, en grandes rasgos.
Se aprendern el tipo de dilatacin lineal, desde saber que es,
hasta para que nos sirve y como funciona.
Aprenderemos las formulas para la correcta eleccin de las
calderas, para sus tubos y sobretodo para el proceso de
dilatacin.
QU SON LAS CALDERAS?
Una caldera es un dispositivo que est diseado para generar vapor
saturado. Este vapor saturado se genera a travs de una
transferencia de energa (en forma de calor) en la cual el fluido,
originalmente en estado lquido, se calienta y cambia de estado. La
transferencia de calor se efecta mediante un proceso de combustin
que ocurre en el interior de la caldera, elevando progresivamente
su presin y temperatura. La presin, como se indic al inicio, no
puede aumentar de manera desmesurada, ya que debe permanecer
constante por lo que se controla mediante el escape de gases de
combustin, y la salida del vapor formado.
Debido a que la presin del vapor generado dentro de las calderas
es muy grande, estas estn construidas con metales altamente
resistentes a presiones altas, como el acero laminado.
Las calderas se clasifican por su diseo en pirotubulares o
acuatubulares. Sin embargo, pueden ser clasificadas desde otros
aspectos, que incluyen, por el tipo de materiales de que estn
construidos, por su aplicacin, por la forma de toma de aire, por el
tipo de combustible que utilizan, por la presin con que operan o
por el fluido portador de calor que emplean.
Es comn la confusin entre caldera y generador de vapor, pero su
diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.(Va:
http://www.monografias.com/trabajos97/calderos-tipos/calderos-tipos2.shtml#mantenimia)VAPOR
SATURADO
El "vapor saturado" es vapor a la temperatura de ebullicin del
lquido. Es el vapor que se desprende cuando el liquido hierve. Se
presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y
el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto
ocurre cuando el rango de vaporizacin del agua es igual al rango de
condensacin.
Maneras de calentar con vapor saturado
a) Vapor directo:Inyeccin directa del vapor al material. Se
emplea en lugares donde el condensado no es problema.
b) Vapor indirecto:Se realiza por medio de chaquetas,
serpentines intercambiadores.Transmite calor por las paredes del
recipiente al fluido paredes, maquinas.El vapor y el condensado no
entran en contacto con el material a calentar.Aplicaciones del
vapor saturadoEl vapor de agua generado por un caldero tiene
mltiples aplicaciones, dependiendo de su presin, temperatura y
caudal son:
1. Calentamiento de maquinaria y equipos del proceso.2.
Generacin de fuerza motriz mecnica, por mquinas de vapor.3.
Generacin de fuerza motriz mecnica por turbinas.4. Generacin de
energa elctrica por turbinas.5. Otros usos menores.
Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento
El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran
fuente de calor, particularmente a temperaturas de 100 C y mas
elevadas. Algunas de estas son:PropiedadVentaja
Calentamiento equilibrado a travs de la transferencia de calor
latente y RapidezMejora la productividad y la calidad del
producto
La presin puede controlar la temperaturaLa temperatura puede
establecerse rpida y precisamente
Elevado coeficiente de transferencia de calorArea de
transferencia de calor requerida es menor, permitiendo la reduccin
del costo inicial del equipo
Se origina del aguaLimpio, seguro y de bajo costo
CLASIFICACIN DE CALDERAS
Las calderas pueden clasificarse basndose en algunas de las
caractersticas siguientes: uso, presin, materiales de que estn
construidas, contenido, forma y posicin de los tubos, sistema del
fogn, clase de combustible, fluido utilizado, sistema de
circulacin, posicin y tipo del hogar, forma general, etc.Si nos
referimos a la clasificacin de acuerdo al tipo de diseo,
encontraremos dos grandes tipos de calderas:
Calderas de tubos de humo (Pirotubulares) Calderas de tubos de
agua (Acuotubulares)Calderas de tubos de humo (Pirotubulares)
Se caracterizan porque la llama de la combustin se forma dentro
de cada hogar cilndrico de la caldera, pasando los humos generados
por el interior de los tubos de los pasos siguientes (normalmente
dos), para ser conducidos a la chimenea de evacuacin. De ello, su
otro nombre de calderas de tubos de humo.
En estas calderas, tanto los hogares, como los tubos de humo
estn en el interior de la virola, completamente rodeados de agua.
Para generar vapor, se regula el nivel medio del agua en su
interior, de forma que vari dentro de una banda prevista, sirviendo
su cmara superior de separador del vapor generado, desde donde sale
al consumo por la tabuladora de salida.
(Va:
http://www.monografias.com/trabajos97/calderos-tipos/calderos-tipos2.shtml#mantenimia)
Caractersticas Generales
- Se construyen en tamaos de hasta 18000lbm/hora de vapor.
- El Calor circula por dentro de los tubos y el fluido fro,
agua, por fuera de ellos. El calor es transferido por medio de los
humos o gas de la combustin.
- Los tubos van sumergidos en el agua
- La caldera de baja presin esta limitada a 15psig de presin de
vapor.
- La caldera de vapor para generar fuerza puede operar a una
presin de 300Psig y una capacidad de 50000Lbm/hora de vapor de
agua.- El diseo de una caldera tubos de humo se basa principalmente
en el hogar y en los pasos de los gases a travs de los tubos.
- Usan como fluido termodinmico el agua y el aceite trmico.
- Las calderas pueden ser de tubos continuos o de tubos de
retorno de acuerdo con la direccin del flujo de gases.
- Pueden tener un hogar interno o estar dotadas de un fogn
externo.
- Su operacin con la nueva tecnologa les permite operar
automticamente.
- El espacio comprendido arriba del nivel agua es llamado cmara
de vapor.
- La caldera puede ser de uno, dos y ocasionalmente hasta de
cuatro retornos.
Ventajas
- Almacenan gran cantidad de agua.
- Producen gran cantidad de vapor.
- Permiten efectos de fluctuaciones en la demanda de vapor.
- Su costo instalada es relativamente bajo y considerablemente
menor que la correspondiente caldera acuotubular de domo.
- Son perfectamente adaptables a la produccin estandarizada.
- Son eficientes de 79% a 85%.- La caldera escocesa es econmica
en su costo inicial, ocupa un mnimo de material refractario y su
instalacin es sencilla.
- Fciles de transportar
- Necesitan relativamente poca rea para su instalacin.
- Las calderas escocesas pueden ser operadas bien con aguas
contaminadas.
Desventajas
- Su arranque en fro es demasiado lento para alcanzar la presin
de trabajo.
- Su posibilidad de sobrecalentamiento es limitado y depende del
tipo de caldera.
- Con el aumento de la demanda de vapor, la temperatura de los
gases se eleva rpidamente.
- No se utilizan para el accionamiento de turbinas.
- El tamao de la caja del hogar no puede ser ampliado.- Su
operacin se torna crtica al operar con sobrecarga de ms del
40%.
- Su mantenimiento interior es dificultoso.
- No son empleables para altas presiones (operan de 0-300
PSIG).
(Va:
http://www.monografias.com/trabajos97/calderos-tipos/calderos-tipos2.shtml#mantenimia)
Caldera de tubo de agua (acuotubulares)
Debido a los grandes inconvenientes de las calderas
pirotubulares se construyen este otro tipo de calderas. Las
calderas acuotubulares se caracterizan porque la llama de los
quemadores se forma dentro de un recinto formado por paredes
tubulares en todo su entorno, que configuran la llamada cmara de
combustin (hogar), pasando los humos generados por el interior de
los pasos siguientes, cuyos sucesivos recintos estn tambin formados
por paredes tubulares en su mayora.
La cualidad que diferencia a estas calderas es, que todos los
tubos que integran su cuerpo estn llenos de agua o, al menos,
llenos de mezcla agua-vapor en los tubos hervidores, en los que se
transforma parte de agua en vapor cuando generan vapor como fluido
final de consumo.
Caractersticas Generales
- El fluido, agua, circula por el interior de los tubos y por el
exterior los gases producto de la combustin. - Los tubos que
manejan agua y vapor, o tubos descendentes son de acero al carbono
- Estas calderas por lo general son de construccin vertical - Estas
calderas requieren de agua de alimentacin con un tratamiento qumico
exhaustivo. - Estas calderas pueden ser de circulacin natural o
forzada. - Las de circulacin forzada supercrticas no utilizan bomba
de recirculacin, y operan con presiones de diseos cercanas o por
encima del punto crtico. - Utilizan calentadores de aire que es el
ltimo dispositivo en recuperar calor de la caldera y se localiza en
la chimenea. - Utilizan precipitadores a la salida de los humo. -
Algunas son de tiro inducido, tiro forzado y de tiro equilibrado o
balanceado. Ventajas - Son de horno propio interior ubicado lejos
de la zona de evaporacin - Son de gran volumen y altura - Admiten
gran cantidad de aire en su hogar - La combustin se puede controlar
- Son de alto rendimiento y produccin de alta presin, apta para
generacin de energa elctrica. - Menor tiempo para levantar presin.
- Entre ms alta es la caldera ms se aprovecha la energa calrica de
los gases de combustin - Mayor flexibilidad para variaciones de
consumo, debido a la pequea cantidad de agua que contienen - Puede
quemar combustible lquido, gaseoso, slido y biomsico. - Producen un
vapor seco por lo que en el sistema de transmisin de calor existe
un mayor aprovechamiento. (Va:
http://html.rincondelvago.com/calderas-o-generadores-de-vapor.html)
Desventajas - Es de difcil realizar mantenimiento por lo
incomodo el acceso a la zona de conveccin. - Mantenimiento ms
costoso. - El coeficiente de evaporacin est estrechamente limitado
por la circulacin interna. - Para su instalacin requieren de una
extensa rea de terreno.
Clasificacin segn su presin de trabajo Baja presin : de 0 - 2.5
Kg./cm2 Media presin : de 2.5 - 10 Kg./cm2 Alta presin : de 10 -
220 Kg./cm2 Supercrticas : mas de 220 Kg./cm2.
Como eliminar o prevenir el sarro en las calderas?Los solidos
disueltos y suspendidos que pueda contener el agua sedimentan y
precipitan parcialmente cuando el agua se evapora.La mayora de los
slidos suspendidos se concentran y son removidos en las purgas que
regularmente se realizan en la caldera. Parte de los slidos
disueltos tambin altamente concentrados fluyen en la purga. Esta
purga debe efectuarse precisamente para mantener en equilibrio los
slidos en la caldera ya que cuando parte del agua se evapora deja
los slidos disueltos que le acompaan y se acumulan en la
caldera.PurgaLos purgadores van en la parte ms baja de la caldera y
algunas veces tambin en el cuerpo cilndrico; se utilizan para sacar
una cierta cantidad de agua con el fin de extraer de la caldera los
lodos, sedimentos y espumas. Las impurezas de las grandes
cantidades de agua vaporizada se van precipitando constantemente.
En ocasiones se emplea un purgado (por el fondo ) continuo, por
medio de un tubo pequeo, para sacar las impurezas a medida que se
precipitan. No obstante, cuando se sigue este procedimiento, los
purgadores grandes hay que abrirlos de vez en cuando para sacar
completamente los lodos acumulados.Proceso de purgado:- Enchufar
una manguera en el extremo del tubo de purga.- Llevar el otro
extremo de la manguera a un recipiente colocado en un lugar
accesible y ventilado.- Girar 14 de vuelta la tuerca del extremo
del tubo de purga.- Abrir 14 de vuelta la vlvula de paso y
comprobar que sale nuestro fluido.- Controlar el flujo de salida de
aceite mediante la vlvula de paso, para que la purga se haga
lentamente. - Cuando cese de salir el fluido, cerrar la vlvula de
paso.- Retirar la manguera- Apretar la tuerca del extremo del
tubo.Se pueden agregar qumicos para mantener calcio y magnesio en
suspensin o para formar con estos elementos precipitados menos
firmes y difciles de remover. Los fosfatos cumplen con esta funcin
ya que el fosfato de calcio es mas insoluble que el carbonato de
calcio y precipita preferentemente, pero este precipitado de
fosfato de calcio es mucho mas fcil de remover que la caliza
formada al precipitar el calcio como carbonato. Ablandamiento del
AguaEl ablandamiento o suavizacin del agua es como se ha descrito
en el capitulo correspondiente consiste en el intercambio de calcio
y magnesio presente en las aguas naturales, por iones sodio.Cuando
se emplea agua blanda en las calderas las sales que se concentran
son de naturaleza no incrustante ya que con el tratamiento con
resinas en ciclo sodio ca y mg se reemplazan por sodio y las sales
formadas salen expulsadas en la purga de la caldera sin que ocurra
la precipitacin.Osmosis InversaOtra forma de evitar la formacin de
sarro en las calderas es removiendo completamente las sales por
osmosis inversa, del agua que se emplea como agua de alimentacin a
las calderas y en este caso no solo se remueven las sales
incrustantes sino todas ellas y las purgas en las calderas se
reducen al mnimo y obviamente no se presenta la incrustacin.(Va:
http://html.rincondelvago.com/calderas-o-generadores-de-vapor.html)
Habitacin para calderas.El reglamento tambin define las
caractersticas mnimas que debe poseer el lugar donde se instala el
generador de vapor o caldera:- Si el generador de vapor tiene una
superficie de calefaccin igual o superior a 5 m2 y cuya presin de
trabajo exceda a 2.5 Kg. /cm2, se instalar en un recinto especfico
para su utilizacin.- Esta sala ser de material incombustible y
estar cubierta de techo liviano.- No podr ubicarse la caldera sobre
construccin destinada a habitacin o lugar de trabajo.- La distancia
mnima entre la caldera y las paredes del recinto ser de un metro,
esta misma distancia debe respetarse entre la caldera y cualquier
otro equipo o instalacin.- Esta sala deber tener dos puertas o ms,
en direcciones diferentes, stas se deben mantener en todo momento
despejadas y debern permanecer sin llave mientras las calderas estn
funcionando.1. Debe tener Ventilacion2. Debe estar hecho con
materiales resistentes a un incendio y materiales aislantes de
ruido.3. Drenaje4. Altura de Piso a techo min 5 metros5. Amplitud
1.50 m o mas del perimetro del generador6. Luz de Emergencia 200
Luxes (Nom- STPS-2008)7. Piso muy solido o base especial.
NOM para CalderasTiene como finalidad establecer los requisitos
de seguridad para prevenir los riesgos en los centros de trabajo en
el funcionamiento de los recipientes sujetos a presin, recipientes
criognicos y generadores de vapor o calderas en los centros de
trabajo.
Para los generadores de vapor o calderas clasificados en las
categoras II y III.
1. Prohibir la colocacin de vlvulas de cierre entre el equipo y
los dispositivos de relevo de presin.
2. Verificar que el sistema de arranque y control de combustin
se encuentre en buen estado para realizar el barrido de gases,
previo al arranque, paro normal o en caso de una falla.
3. Tratndose de generadores de vapor o calderas, adems se debern
aplicar pruebas de funcionamiento,segn aplique, para:
a) El paro de seguridad por:b) El paro de seguridad y alarma
por:
1) Alta temperatura del fluido de trabajo;1) Alto y/o bajo nivel
de agua, y
2) Alta presin de vapor;2) Falla de flama o combustin
3) Alta y/o baja temperatura de combustible;
4) Alta y/o baja presin de combustible;
5) Alta temperatura en chimenea, y
6) Emisiones de gases fuera de especificacin
COMBUSTIBLECombustible: Llamamos combustible a toda sustancia
capaz de arder, es decir, aquella que es capazde combinarse
rpidamente con oxgeno con un desprendimiento de calor ms o menos
interno.Los combustibles mas usuales para las calderas
son:Combustleo: Mas econmico y de mayor rendimiento. Aun as es el
que necesita mas atencin ya que necesita ser precalentado a una
temperatura de 115a y 120apara poder quemarse.Diesel: resulta el
mas caro en costo y en cuanto a rendimiento pues es necesario
quemar 4 veces mas cantidad que con el combustleo.El gas Natural:
es el combustible mas limpio por excelencia. Su costo es igual al
de combustleo y no produce contaminacin atmosfrica. Su uso esta
limitado a solo aquellos esos lugares en donde ya estn tendidas las
redes de distribucin interna.El Gas l.p : Su costo es mas elevado
que el gas natural y por otra parte hay que almacenarlo en tanques
exteriores, por lo que aumenta el ndice de inseguridadCombustibles
solidos : como el carbono, el aserrn, el bagazo de la caa, basura;
etc. solo se utilizan en calderas de muy baja eficiencia
trmica.Quemador: ingresar combustible y aire a la cmara de
combustin de una manera que asegure una combustin segura y
eficiente mientras la caldera se encuentra en plena capacidad. El
cometido principal de Un quemador es que el combustible atomizado
se inyecte en el punto idneo para que se mezcle
ntimamenteconelcomburente,quesedebeinyectarsiemprecircundndoloy
perfectamente equilibradoChispa o Ignicin: en las calderas modernas
por medio de un alto voltaje que proporciona un transformador a
travs de unos electrodos que estn cerca de la boquilla de la
flama.Agua: dentro de una caldera tiene dos funciones muy
importantes: convertirse en calor y refrigerante del metal. El agua
se alimenta ala caldera por medio de una bomba. Esta agua
convertida en vapor sale de la caldera por la parte superior y por
el fondo se le extraen las purgas. El agua sebe estar debidamente
tratada o suavizada de lo contaruo deja en su paso dentro de la
caldera incristacion o sarro blanco que se va adhiriendo a los
tubos, hogar y Cuerpo. (Va:
http://www2.owenscorning.com/worldwide/mexico/pdfs/vitroform_plus.pdfVALVULAS
DE SEGURIDADLas vlvulas de seguridad se tratan de los dispositivos
ms importantes en una caldera, y pueden tratarse de la ltima
defensa contra una explosin por sobrepresin.Dispositivos de alivio
de presin: diseado para aliviar la presin o abrir en caso necesario
para evitar una subida interna de presin de una vasija.Vlvula de
alivio de presin: actuara por la presin interior y evitara sobre
presin en el servicio de liquidoVlvula de seguridad: dispositivo de
alivio de presin actuado por la presin ajustada, se puede utilizar
para servicio de alivio de la presin de aire.Vlvula de alivio de
presin pilotadas por presin: dispositivos de alivio donde el
dispositivo principal esta actuando y controlado por un
disparador.TIPO DE VALVULASVlvulas de purga:Son necesarias unas
conexiones a orificios de purga en la parte inferior de las
calderas para:1. Eliminar y Evacuar lodos y otros restos.2.
Permitir una bajada de Nivel de H2O si se ha elevado con exceso3.
Como medida de renovacin del agua de las calderas para mantener una
baja concentracin de solidos.Puede que estas funciones deban
realizarse de emergencia por lo que estas deben de estar diseadas
para una presin 25% mayor de la admisible en la caldera, y en caso
de que la presin exceda 7 Kg/cm2 se deber usar solo 2 vlvulas.
Vlvula reguladora de presin:Se usan para suministrar vapor a
presin constante menor que la de alimentacin. Tiene distintas
aplicaciones como suministro de agua de alimentacin a baja presin,
instalaciones auxiliares o recalentadas de fuel-oil.
Vlvula anti retorno:Se utilizan a veces como vlvula de corte. Su
funcin es tan importante como las vlvulas de seguridad de disparo
en las calderas puesto que evitan el retroceso desde el colector.
Lo que provocara un fallo de caldera.Estn disponibles en modelos de
paso recto, en ngulo y de globo, las cuales se utilizan unas a
otras segn la presin de trabajo.
Vlvula de compuertas:Pueden ser de dos tipos, las de tuerca y
compuerta interna de tipo de tornillo y espiga sobresaliente. Este
tipo de vlvulas son las mejores para servicios que requieren o que
estn completamente abiertas o cerradas, no son muy buenas cuando se
requiere una regulacin.Estas vlvulas de compuerta trabajan sobre el
principio de cua, por lo que no ofrece remanso y evita as que se
detenga sedimentos. Estas vlvulas son buenas para usarse para
drenajes de columnas de agua.Este tipo de vlvulas pueden sufrir
fcilmente desgaste, pero tiene la ventaja que son fcilmente
desmontables por lo que se podran sustituir fcilmente las piezas
desgastadas.Vlvula termostticaEstn dotadas de un regulador de mando
que, interviniendo automticamente a la apertura de la vlvula,
mantiene constante, en el valor establecido, la temperatura
ambiente del cuarto en donde se han instalado. De esta manera se
previenen aumentos de temperatura, con un sensible ahorro de
energa.El dispositivo de mando de la vlvula termosttica es un
regulador proporcional de temperatura.(Va:
http://www2.owenscorning.com/worldwide/mexico/pdfs/vitroform_plus.pdf
DILATACIN LINEALQU ES?La dilatacin es un efecto natural muy
conocido y que ocurre cuando las dimensiones de los cuerpos
aumentan en presencia de la elevacin de la temperatura, cuando este
fenmeno ocurre, despus de cierto tiempo y que la temperatura vuelve
a su estado original o normal, todo cuerpo dilatado vuelve a su
estado inicial.
POR QU OCURRE?
Si bien la dilatacin es un fenmeno natural pero con una
determinada explicacin, y esto se basa desde su origen, es decir;
todo lo que ocupa un lugar en el espacio tiene masa y a su vez esta
formada por un conjunto de tomos.
Al conservar esa estructura, los tomos al elevarse la
temperatura tienden a separarse a cierta distancia unos a otros,
eso ocasiona que el slido aumente de tamao, es decir: que se
dilate.
Ecuaciones
Al analizar el fenmeno, establezcamos que una barra de aluminio
est en condiciones iniciales, es decir, a temperatura inicial, y
longitud inicial.
Entonces:
Entonces, una variacin de temperatura produce una dilatacin.
Los cientficos empezaron a medir distintas barras con diferente
material para ver el comportamiento que tenan al someterse a
diferentes cambios de temperatura, entonces se dieron cuenta que la
dilatacin, depende de la longitud inicial y del aumento de
temperatura, siendo proporcional a ambos, es decir.
----- Ecuacin principal
Esto quiere decir que, esa ecuacin nos permite calcular la
dilatacin de cualquier dimensin lineal.
La diferencia de longitud, entra la final y la inicial est dada
por la ecuacin:
Reemplazando este valor en nuestra ecuacin principalAhora esto
nos queda.
Despejando la longitud final.
Factorizando el segundo miembro
Recordar tambin que;
Es decir, la temperatura final menos la temperatura inicial, nos
da la diferencial de temperatura.
En la frmula tambin observamos una letra del alfabeto griego,
alfa
Esa constante de proporcionalidad, la reemplazaremos por
cualquier coeficiente de dilatacin lineal, es decir; el aluminio,
el cobre, el vidrio comn tienen distintas constantes de dilatacin,
pues no todos alcanzan la misma longitud al dilatarse, algunos ms
que otros, y otros menos.
(Va:
http://www.fisimat.com.mx/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetrica-ejercicios-resueltos/#comment-324
EJEMPLO
Los rieles de una va de tren de acero, tienen 1500 m de longitud
. Qu longitud tendr cuando la temperatura aumente de 24C a 45C?
Datos: > Longitud Inicial > Longitud Final > La vamos a
encontrar > Temperatura Inicial > Temperatura Final >
Coeficiente de dilatacin lineal del Acero.
Lo nico que haremos ser sustituir nuestros datos, en la frmula
final.
Pero antes de sustituir, debemos saber cual es el valor de la
diferencial de temperatura, para poder meterla en la frmula, esa
diferencial es la resta de la temperatura ms alta, con la
temperatura ms baja.Ahora si, a sustituir en la frmula.
Si observamos, las vas del tren se han dilatado solo .3465
metros, es decir 346.5 milmetros, muy poco, pero significativo para
la distancia entre las juntas de riel.OMEGA DE DILATACIN
Es una construccin recomendada solo hasta DN 250 mm. Esta
conformada con tubo cintrado en caliente resultando muy elstica. Su
costo es muy elevado y actualmente es una construccin en
desuso.
El clculo de estos elementos resulta complejo, derivado de los
ejemplos para sistemas auto compensados. No obstante lo cual se ha
simplificado en grficas de las cuales adjuntamos algunos de los
tipos ms frecuentes.
LAZOS DE EXPANSIN
Lazos de expansin: este formato puede ser fabricado a partir de
tramos de caera y codos soldados en sus extremos. En general ocupan
bastante espacio, pero la ventaja es su bajo mantenimiento. Existen
diversos mtodos para su clculo ya sean analticos grficos o mediante
anlisis de tensiones.
Considerando una geometra de las proporciones indicadas en la
Figura 1 se debe calcular el valor del aumento de longitud debido
al efecto trmico. el cual se puede obtener a partir de una
ecuacin.
(Va: CAERIAS Y RECIPIENTES DE PRESIN, JOSE LUIS OTEGUI, ESTEBAN
RUBERTIS, EUDEM, UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DE LA PLATA Figura
1
Luego teniendo en cuenta el dimetro de la caera se puede obtener
el ancho (W) del lazo de expansin por medio de la Figura 5.30.
Obteniendo de esta manera la geometra recomendada para el lazo de
expansin.
(Va: CAERIAS Y RECIPIENTES DE PRESIN, JOSE LUIS OTEGUI, ESTEBAN
RUBERTIS, EUDEM, UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DE LA PLATA)
EJEMPLO
Se dispone de una caera de 2 de 50 m de longitud, que opera en
un ciclo de temperaturas de 200C. Se desea conocer las dimensiones
recomendadas de un lazo de expansin.
En primer lugar se calcula la variacin de la longitud que tendr
la caera, para esto se utiliza la siguiente ecuacin, considerando
un coeficiente () de dilatacin del acero de 11x10-6 C-1
= 200C * 11x10-6 C-1 * 50 m = 0.11m
De este modo la variacin de longitud ser de 110 mm. Con este
valor y considerando un cao de 2 (50 mm). Se obtiene luego por
medio de la Figura 5.30 un ancho W de 1.0 m. por lo cual la
geometra final del lazo ser de:
H= 2mW= 1m
DRENAR CONDENSADO
Vlvula Termosttica: Es parecida a un termostato. Se abre y
cierra a determinadas temperaturas, establecidas de antemano, a fin
de mantener la temperatura uniforme deseada.
Pendiente en Tuberas:
Deben instalarse tuberas de manera que desciendan en la direccin
del flujo, con una pendiente no inferior a los 40 mm por cada 10 m
de tubera.
ASLAMIENTO TRMICOUnaislante trmicoes unmaterialusado en
laconstrucciny en laindustria, caracterizado por su altaresistencia
trmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios
que naturalmente tenderan a igualarse en temperatura, impidiendo
que el calor traspase los separadores del sistema que interesa
(como unaviviendao unanevera) con el ambiente que lo rodea.En
general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso del
calor, es decir, sonaislantes trmicos. La diferencia es que de los
que se trata tienen una resistencia muy grande, de modo, que
espesores pequeos de material presentan una resistencia suficiente
al uso que quiere drsele. El nombre ms correcto de estos
seraaislante trmico especfico. Se considera que son aislantes
trmicos especficos aquellos que tiene unaconductividad trmica, <
0,08 W/mC.Uno de los mejores aislantes trmicos es elvaco, en el que
el calor slo se trasmite porradiacin, pero debido a la gran
dificultad para obtener y mantener condiciones de vaco se emplea en
muy pocas ocasiones. En la prctica se utiliza
mayoritariamenteairecon bajahumedad, que impide el paso del calor
por conduccin, gracias a su bajaconductividad trmica, y por
radiacin, gracias a un bajo coeficiente de absorcin.
(Va:
http://www.envirotech-la.com/sites/default/files/RFolletoVitalizer.pdf)CONCLUSIN
En la realizacin de este informe sobre calderas y generadores de
vapor, hemos tomado el conocimiento de cmo opera esta
maquina/herramienta, sus funciones, clasificaciones, objetivos; y
adems hemos conocido todas las funciones que tienen.
Tambin conocimos como mediante algunos clculos podemos
determinar la dilatacin con la que cuentan algunos materiales al
momento de ser sometidos a bajas o altas temperaturas, es decir la
reaccin que tienen al exponerlos a estos cambios climticos.
Tambin se conoci todas las caractersticas con las que cuentan
las calderas y todas sus funciones para una correcta eleccin de
estas.
Esperando que con estas normas y sugerencias de seguridad, en un
futuro se logre llevar a cabo la realizacin de habitaciones para
calderas y que estas cumplan o estn dentro del rango que las normas
los indican.
BIBLIOGRAFA
http://www.fisimat.com.mx/dilatacion-lineal-superficial-y-volumetrica-ejercicios-resueltos/#comment-324
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