- Evaporadores
- Secadores
- ¿Que es un atemperador?
- ¿Qué es una trampa de vapor?
- ¿Que es la muerte térmica?
- ¿Qué es un golpe de ariete?
- Diseño de líneas de vapor
- Tipos de calderas
- Bibliografía
El calor húmedo en la forma de vapor saturado bajo presión, es el medio más confiable conocido, para la destrucción de todas las formas de vida microbial. El poder destructor de microbios está compuesto de dos factores, los cuales son ambos esenciales: humedad y calor. El vapor atmosférico (que fluye) no tiene valor para la esterilización quirúrgica. También el agua hervida no es microbicida adecuado y su uso no debe de ser recomendado cuando hay vapor bajo presión disponible. El vapor saturado tiene algunas características, las cuales se convierten en ventajas, estas son:
• Calentamiento y penetración rápida de los textiles o telas.
• La destrucción de las esporas bacteriales más resistentes en un breve intervalo de exposición.
• El control fácil de la calidad y letalidad para los materiales y suministros.
• No deja residuo tóxico en los materiales después del proceso de esterilización.
• Es el agente esterilizador más económico.
Una limitante de este método de esterilización es que no puede ser aplicado a materiales o sustancias impermeables al vapor.
Hoy en cada hospital moderno, se encuentran una variedad de esterilizadores a partir de vapor (autoclaves); entre estos están los que poseen un generador de vapor propio o también llamados autoclaves eléctricos, y los que dependen de una caldera independiente para el suministro del vapor, también llamados autoclaves a vapor.
Cada uno realiza un servicio vital de protección del paciente y es empleado contra la infección, pero todos funcionan basándose en ciertos principios fundamentales relacionados con el uso del vapor como agente esterilizador. En los esterilizadores a vapor, la temperatura mínima de esterilización es de 121°C (250 °F), para obtener esa temperatura el vapor debe estar sometido a una presión de 21 PSI.
Evaporadores.
Definición.-Evaporación es una operación de la Ingeniería Química, que consiste en separar parcialmente el solvente de un la solución formada por un soluto no volátil, calentando la solución hasta su temperatura de ebullición.
Su objetivo es concentrar soluciones, evaporando parte del solvente: generalmente lo que se evapora es vapor de agua saturada, el cual al condensarse en una superficie metálica, transmite su calor latente a través de la pared metálica que separa el vapor de calentamiento de la solución que se esta concentrando.
Secadores.
No es nuevo el conocimiento del vapor sobrecalentado como una mejor alternativa para el secado. Hausbrand en 1912 presentó el concepto de secado por convección con vapor sobrecalentado y especificó un secador en su forma más simple. Se ha hecho investigación sobre secado con vapor con secadores de lecho flujo por lotes, lechos fluidizados, neumático, spray e impregnación. Sin embargo la aceptación de esta tecnología no se abre camino fácilmente por la falta de conocimiento acerca del uso del vapor sobrecalentado y los equipos necesarios para manipularlo.
¿Que es un Atemperador?
Atemperador es un preciso controlador de temperatura de agua o aceite hasta 300 °C, para el calentamiento y/o enfriamiento de moldes en procesos de plastificación:
Moldes de inyección (plásticos técnicos)
Termoformado
Calandras, etc.
Calienta y enfría: La función primaria de un atemperador es la de mantener una temperatura determinada en la carga térmica (molde, calandra, etc.), para lo cual debe usualmente generar calor. Si el proceso alguna vez se "pasa" de temperatura, el atemperador habilitará un circuito de agua fría al cual debe estar conectado el equipo para bajar la temperatura.
Un atemperador calienta el agua por medio de un juego de resistencias, Para enfriar, se provee con uno de 2 sistemas distintos de enfriamiento.
1) Enfriamiento del agua del circuito por intercambiador. Posee un intercambiador que permite transferir el calor del agua del sistema a otra agua -de enfriamiento-, proveniente de una fuente "fría" como una torre o un aeroenfriador.
2) Enfriamiento del agua del circuito por intercambio directo, en cuyo caso, agua proveniente de una fuente "fría" se mezcla con el agua del circuito del proceso. Aquí el agua "fría" debe ser de buena calidad ya que estará en contacto con las partes del proceso. Por esto se recomienda que provenga de aeroenfriador, no de torre.
¿Qué es una trampa de Vapor?
El significado literal de una trampa de vapor es, por supuesto, algo que atrapa vapor. Estas llegaron a ser llamadas así porque son utilizadas en aplicaciones donde solamente el condensado es descargado en los espacios llenos con vapor, con posibles fugas de pequeñas cantidades de vapor.
Una "trampa" es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminología de válvulas JIS B 0100:
"Nombre genérico para una válvula autónoma que automáticamente descarga condensado de equipos, tubería, etc."
Las trampas son un tipo de válvula automática.
Son necesarias las trampas de vapor cuándo se usa vapor para calentamiento; El vapor es un gas que es formado cuando el agua está a altas temperaturas y bajo altas presiones, pero cuando su trabajo está hecho (= ha entregado su calor latente) el vapor se condensa y se convierte en condensado. En otras palabras, El condensado no tiene la capacidad de hacer el trabajo que realiza el vapor. Es por ello que, ya sea en tuberías que transportan vapor ó en un intercambiador de calor, el condensado debe ser objeto de una eliminación rápida.
Figura 1.- La Razón por la que son Necesarias las Trampas de Vapor (Ejemplo: Hervidores Enchaquetados)
¿Que es la muerte térmica?
Una de las leyes más importantes de la ciencia es la Segunda Ley de la Termodinámica. Su importancia para la comprensión del universo es tal que el escritor Charles Percy Snow dijo que aquellos que no la conocieran eran tan incultos como quienes no hubiesen leído en su vida ninguna obra de Shakespeare.
La Segunda Ley no es más que una observación cotidiana elevada al rango de ley fundamental: el calor pasa de los cuerpos calientes a los fríos. Esta, en apariencia, inofensiva ley tiene como consecuencia la llamada muerte térmica, un estado final del universo predicho por primera vez por el alemán Hermann von Helmholtz en 1854 y avanzado por William Thomson dos años antes.
Dicho de manera sencilla: el destino final del universo es una situación donde la temperatura será la misma en todos los lugares. En estas condiciones toda la energía del universo estará en forma degradada, inútil, y el destino de toda forma de vida es la muerte sin posibilidad alguna de redención.
¿Qué es un golpe de ariete?
Se llama golpe de ariete a una modificación de la presión en una conducción debida a la variación del estado dinámico del líquido.
En las paradas de las bombas, en el cierre de las válvulas, etc., se produce esta variación de la velocidad de la circulación del líquido conducido en la tubería.
La presión máxima que soporta la tubería, (positiva o negativa), será la suma o resta del incremento del valor del golpe de ariete a la presión estática de dicha conducción.
La fuerza de inercia del líquido en estado dinámico en la conducción, origina tras el cierre de válvulas, unas depresiones y presiones debidas al movimiento ondulatorio de la columna líquida, hasta que se produzca el paro de toda la masa líquida. Las depresiones o sobre presiones empiezan en un máximo al cierre de válvulas o parada del motor, disminuyendo hasta el final, en que desaparecerán, quedando la conducción en régimen estático.
En el valor del golpe de ariete influirán varios factores, tales como la velocidad del tiempo de parada, que a su vez que a su vez puede ser el cierre de la válvula de compuerta o el paro del motor. Otros factores serían: la velocidad del agua dentro de la conducción, el diámetro de la tubería, etc. etc.
Para evitar este incremento del golpe de ariete o sobrepresión creada, se instalarán varios elementos como: Válvulas de retención, calderines de aire, chimeneas de equilibrio, válvulas antiariete, etc.
El primer efecto de la parada o modificación de la velocidad del líquido, originará una depresión (o caída de presión en la conducción, salvándose con la instalación de una ventosa en el tramo más cercano a la válvula de compuerta accionada, comunicándose de esta forma el líquido de la conducción con el exterior, no llegando nunca a ser la presión de la tubería mayor que la atmosférica.
Esta depresión se debe calcular pues puede ocasionar un golpe de ariete negativo (Nunca utilizaremos tuberías de PVC o PE de 4 atm. de timbraje, pues la depresión interior cuando sea mayor de 0,45 atm deformará esta tubería y ocasionará roturas).
En cualquier conducción, tanto en elevación como en descenso, se deberá calcular el golpe de ariete y evitarlo o neutralizarlo, evitándose roturas en conducciones, daños en grupos de bombeo e incluso posibles accidentes en el personal de servicio.
Normalmente dentro de las instalaciones de riego por aspersión o riegos localizados, no se producen estos "golpes" al estar en comunicación el agua con el aire exterior a través de los aspersores o goteros (aunque no se anula totalmente, lo que se asegura es que el valor que puede alcanzar no superará la suma de las pérdidas de carga y la presión disponible en los aspersores)
Diseño de Líneas de Vapor.
Una línea de vapor debe tener siempre una cierta pendiente en la dirección de avance del vapor. Así se garantiza que el condensado fluirá hacia el próximo purgador de vapor y se contribuye a mantener el vapor seco y a evitar los golpes de ariete.
Debe evitarse que el vapor circule por conducciones "subiendo" por una pendiente, pues ello haría que el condensado circulara en dirección opuesta a la del vapor. Así se favorecería la mezcla de vapor y condensado con lo que, en vez de eliminar el condensado, el vapor se humedece y pierde capacidad de calentamiento. Si el conducto debe ser vertical es necesario sobredimensionarlo.
Ello permite que el condensado circule en "contracorriente" del vapor sin que se produzca los problemas anteriores.
Los pulsadores de vapor y los puntos de drenado del condensado deben situarse en el fondo del tramo vertical, para asegurar que el condensado pueda eliminarse debidamente.
En las condiciones de vapor no deben emplearse reducciones concéntricas, pues dificultan el desplazamiento del condensado actuando como un dique. La acumulación de condensado así producida puede dar lugar a golpes de ariete, como veremos más adelante. Si es necesario efectuar una reducción para montar válvulas de control o reductoras, deben emplearse reducciones excéntricas.
Las derivaciones para alimentar equipos consumidores de vapor deben efectuarse por parte superior de conducto principal, para evitar el arrastre de condensado y suciedad.
Cuando se pone en marcha un conductor de vapor, el aire que se encuentra en su interior es desplazado hacia la extremidad más alejada de la alimentación de vapor. Este aire debe eliminarse rápidamente para que no dificulte la entrada de vapor. Es posible que los pulsadores que se emplean no estén diseñados para eliminar ese aire, o bien que, aún siendo capaces de purgar aire, no pueden eliminarlo en la cantidad necesaria durante el arranque. Por eso es recomendable instalar en el extremo del conducto un pulsador específico para eliminar el aire, a fin de conseguir una rápida eliminación del mismo.
Los filtros deben instalarse con la malla filtrante situada en un plano horizontal. Debe evitarse por tanto que la malla quede por debajo de la tubería, pues este tipo de instalación contribuye a favorecer la formación de acumulaciones de condensado que pueden conducir a la aparición de golpes de ariete.
Cuando el vapor empieza a circular por una tubería fría ésta se calienta y se produce una expansión térmica. La dilatación producida puede ser importante si la conducción es larga y, por ello, debería ser tenida en cuenta introduciendo los elementos adecuados para absorber dicha expansión.
La dilatación suele compensarse mediante el empleo de liras o juntas de expansión. En el caso de las liras se recomienda instalarlas en posición horizontal, a fin de evitar acumulaciones de condensado que puedan dar lugar a golpes de ariete.
Tipos de calderas.
Aunque se pueden hacer muchas clasificaciones de calderas de acuerdo con diferentes criterios, se puede decir que hay dos tipos generales de calderas: las de pirotubulares (tubos de humo) y las acuotubulares (tubos de agua) y dentro de éstas últimas se diferenciará entre calderas con calderón agua-vapor y calderas de paso único. Adicionalmente, las calderas se pueden clasificar en alta y baja presión, de vapor saturado o sobrecalentado.
Las calderas pirotubulares son aquellas en las que los gases de la combustión circulan a través de tubos que están rodeados por agua. Muchas de las calderas pequeñas y medianas de la industria son de este tipo. Los gases de la combustión se enfrían a mediada que circulan por tubos, trasfiriendo su calor al agua. La transferencia de calor es función de la conductividad del tubo, de la diferencia de temperatura entre el agua y los gases, de la superficie de transferencia, del tiempo de contacto, etc.
Las calderas pirotubulares pueden diseñarse con diferentes pasos de los tubos de humos por el recipiente de agua. El hogar se considera el primer paso y cada conjunto de tubos en el mismo sentido un paso adicional. Las calderas pirotubulares suelen trabajar hasta unos 20 bares para unas producciones máximas de unas 20 Tm/hr.
Las calderas acuotuburales son aquellas en las que el agua circula por el interior de los tubos. Estos tubos están, generalmente conectados a dos calderines. El calderón superior de vapor, en el cual se produce la separación del vapor existente en el agua en circulación, y el inferior de agua, también conocido como calderón de lodos al depositarse éstos en é. En algunos casos este calderín inferior es sustituido por colectores, como es el caso de la caldera de recuperación.
Los tubos que unen ambos calderones se distribuyen de forma que una parte de ellos queda en el lado caliente de la caldera – zona de la caldera que está en contacto con los gases de la combustión – y otra en el lado frío. El agua de los tubos del lado caliente es parcialmente evaporada de forma que dicho vapor asciende hacia el calderín superior debido a la menor densidad de éste con respecto al agua. El agua de la parte fría circula del calderín superior al inferior debido a la mayor densidad del agua en esta zona, de forma que se produce una circulación natural de la masa de agua. Este tipo de calderas suelen operar hasta presiones de 100 bares en el caso de las calderas industriales y de 200 en el caso de calderas para centrales térmicas, con unas producciones de 500 Tm/hr y 4000 Tm/hr respectivamente.
Para presiones superiores a las indicadas, a partir de las cuales la circulación desciende rápidamente debido a que las densidades del agua y el vapor son similares, se utilizan calderas acuotubulares de caso único. En éstas calderas, la circulación es forzada por un sistema de bombeo que introduce el agua por un extremo y, tras ser calentada, sale en forma de vapor por el otro. Son capaces de trabajar hasta 350 bares de presión. Estas calderas son propias de centrales térmicas por lo que no nos detendremos en más particularidades sobre ellas.
BIBLIOGRAFÍA.
http://masabadell.wordpress.com/2008/11/26/muerte-termica/
http://html.rincondelvago.com/evaporador-de-circulacion-forzada.html
Autor:
Mireya
SEP SEIT DGET
INSTITUTO TECNOLOGICO DE JIQUILPAN
Trabajo de investigación bibliográfica de ingeniería de servicios
ALUMNA: MIREYA
JIQUILPAN, MICHOACAN A 13 de Abril del 2010.