Cálculo y diseño de un generador de vapor, para servir a una demanda de calor equivalente a 600 Hp de caldero a un proceso que necesita calor a 350°F.

Abstract

El vapor de agua es considerado como la mejor herramienta de la industria. Sus posibilidades son muy grandes y por ello es utilizado vastamente en todo tipo de instalaciones, desde pequeñas como para calefacción, cocinas y lavanderías, en las que se usa el vapor a bajas presiones y temperaturas, hasta las inmensamente grandes, en las que encontramos valor a muy altas temperaturas y presiones; como sucede en las centrales termoeléctricas. La flexibilidad de esta herramienta se debe a que conocemos todas sus propiedades, las cuales las encontramos clasificadas y ordenadas de acuerdo a las diferentes condiciones en las llamadas "Tablas de Vapor”. A pesar de la gran diferencia que hay entre cada instalación, en cuanto a presiones y temperaturas del vapor, existe algo común entre todas ellas, y es que el vapor se produce siempre, en lo que se ha dado por llamar “GENERADORES DE VAPOR” más comúnmente conocidos, como “calderos”. Hay generadores de vapor de muchos tipos y su clasificación puede ser hecha desde varios puntos de vista. De todas ellas hay una que generaliza más que las otras, y es la que divide los generadores de vapor en dos grandes tipos: pirotubulares, cuando los gases calientes se hacen pasar dentro de unos tubos, y cámara de combustión, los cuales calientan el agua en la que están completamente sumergidos, convirtiéndola en vapor. El otro tipo es el que corresponde a los acuotubulares, en donde el agua se hace pasar dentro de los tubos, y los gases calientes pasan por fuera de los tubos. El generador que se va a diseñar a continuación corresponde al tipo pirotubular, y como base para el diseño se han tomado las especificaciones y datos dados en el enunciado del Segundo Cuaderno de Trabajo, del curso de Termodinámica II, del año 1965. Todos estos datos y especificaciones aparecen más adelante, en la llamada hoja, de "Datos de Diseño”. En el desarrollo de este diseño se han usado tanto conceptos teóricos como prácticos o determinados por la experiencia de los fabricantes. Los conceptos teóricos han sido extraídos de libros, manuales, compendios, etc., cuya relación aparece al final de esta tesis, en la hoja de “Bibliografía”. Los conceptos prácticos han sido extraídos de catálogos y revistas de fabricantes, y se nombran cada vez que se hace una referencia a ellos en el transcurso de este trabajo. Es de notar que algunos conceptos teóricos han sido tomados de los apuntes de clase, dictadas por el profesor del curso ya mencionado, Ing. Roberto Heredia, por el autor de esta tesis. Debo mencionar también, que el diseño está basado únicamente en los requerimientos termodinámicos, salvo algunas excepciones como el diseño de partes estructurales, basados en requerimientos mecánicos. Tampoco se han tomado en cuenta las necesidades de tipo económico.