- 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.