EVAPORADORES

El evaporador del circuito frigorfico es un intercambiador trmico que tiene por funcin enfriar y deshumidificar el aire que lo atraviesa Para ello absorbe calor del aire, producindose dos fenmenos fsicos: el aire se enfra y el vapor de agua presente en este aire se condensa en las aletas del evaporador el fluido se evapora y se recalienta. Se conoce por evaporador al intercambiador de calor que genera la transferencia de energa trmica contenida en el medio ambiente hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporacin. Este medio puede ser aire o agua.Estos intercambiadores de calor se encuentran al interior de neveras, refrigeradores domsticos, cmaras de refrigeracin industrial, vitrinas comerciales para alimentos y un sinfn de aplicaciones en procesos para la industria de alimentos, as como en procesos qumicos. De igual manera, tambin se encuentran al interior una diversa gama de equipos de aire acondicionado. Es debido a esto que el evaporador tiene un diseo, tamao y capacidad particular conforme la aplicacin y carga trmica.PrincipioEn los sistemas frigorficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de lquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energa interna notablemente superior debido al aumento de su entalpa, cumplindose as el fenmeno de refrigeracin.El flujo de refrigerante en estado lquido es controlado por un dispositivo o vlvula de expansin la cual genera una abrupta cada de presin en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansin directa, esta vlvula despide una fina mezcla de lquido y vapor a baja presin y temperatura. Debido a las propiedades termodinmicas de los gases refrigerantes, esta cada de presin est asociada a un cambio de estado y, lo que es ms importante an, al descenso en la temperatura del mismo.De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformndolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente ser disipado en otro intercambiador de calor del sistema de refrigeracin por compresin conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a lquido.

TIPOS DE EVAPORADOR Y SUS PARTES

Evaporador de calandria

Evaporadores Aleteados

Evaporador de serpentn aleteado y conveccin forzada para baja temperatura, sin bandeja de condensados.

Evaporador de serpentn aleteado al interior de equipo de aire acondicionado tipo Split.

Funcionamiento El esquema presenta un evaporador a expansin directa, supongamos: Fluido R 404A

En punto 1, el lquido frigorfico llega a la vlvula de expansin termosttica En punto 2, el lquido se expansiona gracias a la vlvula de expansin. Una parte del lquido est evaporizndose. Entre 2 y 3, la mezcla (lquido, vapor) avanza en el evaporador absorbiendo el calor. Hay cada vez ms gas que lquido. La presin y la temperatura son constates. En punto 3, la ltima molcula est, ya evaporada. En este punto tenemos 100% vapor. Entre 3 y 4, los vapores estn todava en contacto con el aire enfriado, sus temperaturas aumentan. La presin se mantiene constante. En el punto 4, los vapores estn sobrecalentados.

CONDENSADORESEs un elemento intercambiador trmico, en cual se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase lquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesin de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. La condensacin se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta ltima suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeracin, en un ro o la mar). La condensacin sirve para condensar el vapor, despus de realizar un trabajo termodinmico p.ej. una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de fro en un circuito frigorfico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obtenindose lquido subenfriado en el caso del aire acondicionado.El condensador termodinmico es utilizado muchas veces en la industria de la refrigeracin, el aire acondicionado o en la industria naval y en la produccin de energa elctrica, en centrales trmicas o nucleares.Adopta diferentes formas segn el fluido y el medio. En el caso de un sistema fluido/aire, est compuesto por un tubo de dimetro constante que curva 180 cada cierta longitud y unas lminas, generalmente de aluminio, entre las que circula el aire.La funcin del condensador es transformar en su interior el gas refrigerante comprimido en el compresor en lquido refrigerante. En el interior del condensador el gas refrigerante pierde el calor que absorbi durante el proceso de su evaporacin desde el espacio a enfriar, as como tambin hace entrega del calor absorbido durante su circulacin a travs de la lnea de retorno al compresor y el calor absorbido durante el fenmeno de compresin en el interior del compresor.Debido a esta entrega o prdida de calor y a la elevada presin a que se lo somete, el gas se condensa y constituye una fuente de agente refrigerante en estado lquido en condiciones de ser entregado repetidamente en el interior de un equipo de refrigeracin, produciendo en consecuencia el efecto de enfriamiento buscado. El agente refrigerante en estado gaseoso y a temperaturas superiores a la del ambiente, llega al condensador desde la descarga del compresor. Al producirse el contacto del gas refrigerante con las paredes del condensador que se halla a una temperatura muy inferior a la del gas, comienza este a perder calor que pasa al ambiente provocndose la condensacin del gas.En el caso de una mquina frigorfica, el condensador tiene por objetivo la disipacin del calor absorbido en el evaporador y de la energa del compresor. El refrigerante que circula por su interior pasa de estado gaseoso a lquido.Las condiciones en el interior del condensador son de saturacin, es decir, est a la presin de saturacin correspondiente a la temperatura de condensacin del vapor. Esta presin es siempre inferior a la atmosfrica, es decir, se puede hablar de vaco.

Las partes ms significativas de un condensador son: Cuello. Es el elemento de unin con el escape de la turbina de vapor. Tiene una parte ms estrecha que se une al escape de la turbina de vapor bien directamente mediante soldadura o bien a travs de una junta de expansin metlica o de goma que absorbe los esfuerzos originados por las dilataciones y el empuje de la presin atmosfrica exterior. La parte ms ancha va soldada a la carcasa del condensador. Carcasa o cuerpo. Es la parte ms voluminosa que constituye el cuerpo propiamente dicho del condensador y que alberga los paquetes de tubos y las placas. Suele ser de acero al carbono. Cajas de agua. Colector a la entrada y a la salida del agua de refrigeracin (agua de circulacin) con el objeto de que sta se reparta de forma uniforme por todos los tubos de intercambio. Suelen ser de acero al carbono con un recubrimiento de proteccin contra la corrosin que vara desde la pintura tipo epoxy (para el agua de ro) hasta el engomado (para el agua de mar). Suelen ir atornillados al cuerpo del condensador. Tubos. Son los elementos de intercambio trmico entre el agua y el vapor. Su disposicin es perpendicular al eje de la turbina. Suelen ser de acero inoxidable (agua de ro) y titanio (agua de mar). Placas de tubos. Son dos placas perforadas que soportan los dos extremos de los tubos. Constituyen la pared de separacin fsica entre la zona del agua de las cajas de agua y la zona de vapor del interior de la carcasa. Suelen ser de acero al carbono con un recubrimiento (cladding) de titanio en la cara exterior cuando el fluido de refrigeracin es agua de mar. La estanqueidad entre los extremos de los tubos y las placas de tubos se consigue mediante el aborcardado de los extremos de los tubos y mediante una soldadura de sellado. Placas soporte. Placas perforadas situadas en el interior de la carcasa y atravesadas perpendicularmente por los tubos. Su misin es alinear y soportar los tubos, as como impedir que stos vibren debido a su gran longitud. Su nmero depende de la longitud de los tubos. Suelen ser de acero al carbono. Pozo caliente. Depsito situado en la parte inferior del cuerpo que recoge y acumula el agua que resulta de la condensacin del vapor. Tiene una cierta capacidad de reserva y contribuye al control de niveles del ciclo. De este depsito aspiran la bombas de extraccin de condensado. Zona de enfriamiento de aire. Zona situada en el interior de los paquetes de tubos, protegida de la circulacin de vapor mediante unas chapas para conseguir condiciones de subenfriamiento. De esta manera, el aire disuelto en el vapor se separa del mismo y mediante un sistema de extraccin de aire puede ser sacado al exterior. Sistema de extraccin de aire. Dispositivos basados en eyector que emplean vapor como fluido motriz o bombas de vaco de anillo lquido. Su misin, en ambos casos, es succionar y extraer el aire del interior del condensador para mantener el vaco. Estos dispositivos aspiran de la zona de enfriamiento de aire.Tipos de condensadores para mquinas frigorficasLos tipos de condensadores ms utilizados en una mquina frigorfica son los siguientes: Tubos y aletas. Se utilizan cuando se disipa el calor a una corriente de aire. De placas. Se utilizan cuando se disipa el calor a una corriente de agua.

PARTES DE UN CONDENSADOR

Funcionamiento de un condensador a aire forzado El esquema representa un condenador a aire forzado:

La instalacin que utiliza este condensador es de R 404A.Punto A: Los vapores sobrecalentados entran en el condensador Entre A y B: Los vapores son descalentados para alcanzar la temperatura de condensacin. Punto B: La molcula del 404A est en estado lquido (Mezcla con vapores saturados), es el principio de la condensacin. Entre B y C: Es el punto de cambio de estado (condensacin). Cada vez hay menos vapor saturado y ms lquido. Punto C: La ltima molcula de vapor R 404 A est en estado lquido. Ya no existe gas. Es el final de la condensacin. Entre C y D: Con la ayuda del aire que circula ligeramente a travs del condensador subenfriamos el lquido y la temperatura se mantiene constante. Punto D: A la salida del condensador todo el refrigerante est en el estado lquido y ste est subenfriado.

Condensador Evaporativo.

VLVULAS DE EXPANSINLa temperatura del evaporador puede ser controlada mediante la regulacin del flujo y la presin del refrigerante dentro del mismo. Existen muchos dispositivos creados para tal fin, a continuacin se presentarn los que se encuentran ms comnmente: Vlvula de expansin trmica: Otro regulador de presin muy comn es la vlvula de expansin trmica, o TXV. ste tipo de vlvula mide tanto la temperatura como la presin, y es muy eficiente regulando el flujo de refrigerante que entra al evaporador. Existen diversos tipos de TXV; pero, a pesar de ser muy eficientes, tienen ciertas desventajas con respecto al sistema de tubo orificio, pues al igual que el tubo orificio se pueden obstruir con las impurezas del refrigerante, pero adems poseen pequeas partes mviles que se pueden atascar y tener un mal funcionamiento debido a la corrosin. Vlvula de expansin termosttica: Es el elemento que asegura la alimentacin automtica del fluido frigorfico a la evaporadora, para poder llenar sta de lquido segn las necesidades calorficas.

Vlvulas de expansin de tubo: van situadas en el tubo de entrada del evaporador y adems porque en su interior llevan un tubito calibrado segn necesidades a travs del cual pasa siempre la misma cantidad de gas lquido. El tipo de paso viene dado por el color del plstico que forma su cuerpo. Blanco, Naranja, Rojo, Verde, Negro.

COMPRESORESUn compresor o bomba es una mquina trmica de fluido que est construida para aumentar la presin de una sustancia y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. sta energa es adquirida por el fluido en forma de energa cintica y presin (energa de flujo). Esto se realiza a travs de un intercambio de energa entre la mquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por l convirtindose en energa de flujo, aumentando su presin y energa cintica impulsndola a fluir. Su fluido de trabajo es compresible, por ello sufren un cambio apreciable de densidad y, generalmente, tambin de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presin, densidad o temperatura de manera considerable. Al igual que las bombas, los compresores tambin desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son mquinas hidrulicas, stos son mquinas trmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, tambin de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presin, densidad o temperatura de manera considerable. El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeracin: en primer lugar succiona le vapor refrigerante y reduce la presin en el evaporador a un punto en el que puede ser mantenida la temperatura de evaporacin deseada. En segundo lugar, el compresor eleva la presin del vapor refrigerante a un nivel lo suficientemente alto, de modo que la temperatura de saturacin sea superior a la temperatura del medio enfriante disponible para la condensacin del vapor refrigerante.Se utiliza principalmente en aires acondicionados. Funcionamiento y partes de un CompresorCuando el pistn se mueve hacia abajo en la carrera de succin se reduce la presin en el cilindro. Y cuando la presin del cilindro es menor que el de la lnea de succin del compresor la diferencia de presin motiva la apertura de las vlvulas de succin y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro.Cuando el pistn alcanza el fin de su carrera de succin e inicia la subida (carrera de compresin), se crea una presin en el cilindro forzando el cierre de la vlvulas de succin. La presin en el cilindro continua elevndose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presin en el cilindro es mayor a la presin existente en la lnea de descarga del compresor, las vlvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubera de descarga y al condensador. Cuando el pistn inicia su carrera hacia abajo la reduccin de la presin permite que se cierren la vlvulas de descarga, dada la elevada presin del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo.El compresor cumple la misin de, aspirndolo, comprimir el gas refrigerante e imprimir la circulacin de este en el circuito frigorfico. El compresor puede ser de muchos tipos diferentes como se ver ms adelante, pero de momento nos centraremos en el compresor alternativo y con sus partes descritas en la figura siguiente:

El Compresor se compone de las siguientes partes: Un Cilindro ( eje, pistones y cmara). Un Conjunto de Tapas (trasera y delantera). Un Conjunto de Vlvulas (exteriores de conexin, e interiores de lengeta y platos de vlvula). Arandelas de gomas y Empacaduras. Conjunto de sellos (eje y tapa). Conjunto de Embrague (bobina, rotor, placa de arrastre). El compresor mantiene sufuncionamiento hasta que la temperatura del sistema alcanza el nivel deseado, desactivndose mediante una seal recibida del termostato. Cuando la temperatura aumenta nuevamente, el termostato vuelve a accionar el compresor.

TURBINASTurbina es el nombre genrico que se da a la mayora de las turbomquinas motoras. stas son mquinas de fluido, a travs de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega su energa a travs de un rodete con paletas o labes.Es un motor rotativo que convierte en energa mecnica la energa de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje para proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico o una hlice.Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotacin.Tipos de turbinasLas turbinas, por ser turbomquinas, pueden clasificarse de acuerdo a los criterios expuestos en aquel artculo. Pero en el lenguaje comn de las turbinas suele hablarse de dos subgrupos principales:Turbinas hidrulicas: Son aqullas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio de densidad considerable a travs de su paso por el rodete o por el estator; stas son generalmente las turbinas de agua, que son las ms comunes, pero igual se pueden modelar como turbinas hidrulicas a los molinos de viento o aerogeneradores.Dentro de este gnero suele hablarse de: Turbinas de accin: Son aquellas en que el fluido no sufre ningn cambio de presin a travs de su paso por el rodete. Turbinas de reaccin: Son aquellas en que el fluido s sufre un cambio de presin considerable a travs de su paso por el rodete. Turbinas trmicas: Son aqullas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a travs de su paso por la mquina.Estas se suelen clasificar en dos subconjuntos distintos debido a sus diferencias fundamentales de diseo: Turbinas a vapor: su fluido de trabajo puede sufrir un cambio de fase durante su paso por el rodete; este es el caso de las turbinas a mercurio, que fueron populares en algn momento, y el de las turbinas a vapor de agua, que son las ms comunes. Turbinas a gas: En este tipo de turbinas no se espera un cambio de fase del fluido durante su paso por el rodete.Tambin al hablar de turbinas trmicas, suele hablarse de los siguientes subgrupos: Turbinas a accin: en este tipo de turbinas el salto entlpico ocurre slo en el estator, dndose la transferencia de energa slo por accin del cambio de velocidad del fluido. Turbinas a reaccin: el salto entlpico se realiza tanto en el rodete como en el estator, o posiblemente, slo en rotor.TURTUT

TURBINA DE VAPORUna turbina de vapor es una turbomquina motora, que transforma la energa de un flujo de vapor en energa mecnica a travs de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entindase el vapor) y el rodete, rgano principal de la turbina, que cuenta con palas o labes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energtico. En la turbina se transforma la energa interna del vapor en energa mecnica que, tpicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor est formado por ruedas de labes unidas al eje y que constituyen la parte mvil de la turbina. El estator tambin est formado por labes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.Elementos de una turbina de vaporLos elementos principales de una turbina de vapor son: Rotor. Es el elemento mvil del sistema. La energa desprendida por el vapor en la turbina se convierte en energa mecnica en este elemento.Dado que la turbina est dividida en un cierto nmero de escalonamientos, el rotor est compuesto por una serie de coronas de alabes, uno por cada escalonamiento de la turbina. Los alabes se encuentran unidos solidariamente al eje de la turbina movindose con l. Estator. El estator est constituido por la propia carcasa de la turbina. Al igual que el rotor, el estator est formado por una serie de coronas de alabes, correspondiendo cada una a una etapa o escalonamiento de la turbina. Toberas. El vapor es alimentado a la turbina a travs de estos elementos. Su labor es conseguir una correcta distribucin del vapor entrante/saliente al/desde el interior de la turbina.

Adems, tiene una serie de elementos estructurales, mecnicos y auxiliares, como son cojinetes, vlvulas de regulacin, sistema de lubricacin, sistema de refrigeracin, virador, sistema de control, sistema de extraccin de vahos, de aceite de control y sistema de sellado del vapor.Funcionamiento de la turbina de vapor El funcionamiento de la turbina de vapor se basa en el principio termodinmico que expresa que cuando el vapor se expande disminuye su temperatura y se reduce su energa interna. Esta reduccin de la energa interna se transforma en energa mecnica por la aceleracin de las partculas de vapor, lo que permite disponer directamente de una gran cantidad de energa. Cuando el vapor se expande, la reduccin de su energa interna en 400cal puede producir un aumento de la velocidad de las partculas a unos 2.900km/h. A estas velocidades la energa disponible es muy elevada, a pesar de que las partculas son extremadamente ligeras. Si bien estn diseadas de dos formas diferentes, las partes fundamentales de las turbinas de vapor son parecidas. Consisten en boquillas o chorros a travs de los que pasa el vapor en expansin, descendiendo la temperatura y ganando energa cintica, y palas sobre las que acta la presin de las partculas de vapor a alta velocidad. La disposicin de los chorros y las palas depende del tipo de turbina. Adems de estos dos componentes bsicos, las turbinas cuentan con ruedas o tambores sobre los que estn montadas las palas, un eje para las ruedas o los tambores, una carcasa exterior que retiene el vapor dentro de la zona de la turbina, y varios componentes adicionales como dispositivos de lubricacin y controladores.

El trabajo disponible en la turbina es igual a la diferencia de entalpia entre el vapor de entrada a la turbina y el de salida.

BOMBASDispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir lquidos y gases. En la mayora de ellas se toman medidas para evitar la cavitacin (formacin de un vaco), que reducira el flujo y daara la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se denomina dinmica de fluidos.Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energa a la corriente del fluido impulsndolo, desde un estado de baja presin esttica a otro de mayor presin. Estn compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energa es transmitida como energa mecnica a travs de un eje, para posteriormente convertirse en energa hidrulica. El fluido entra axialmente a travs del ojo del impulsor, pasando por los canales de ste y suministrndosele energa cintica mediante los labes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energa cintica adquirida para convertirse en presin esttica.Bomba Centrfuga: Una bomba centrfuga es una mquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o crter, o una cubierta o coraza. Se denominan as porque la cota de presin que crean es ampliamente atribuible a la accin centrfuga. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza de esta misma accin. As, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrfuga tiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras. En la figura 2 se muestra una bomba centrfuga.Funcionamiento: El flujo entra a la bomba a travs del centro o ojo del rodete y el fluido gana energa a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en direccin radial. Esta aceleracin produce un apreciable aumento de energa de presin y cintica, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el rea de flujo de tal manera que la energa cintica a la salida del rodete se convierte en cabeza de presin a la salida.

Figura 3. Principio de funcionamiento de una bomba centrfugaPARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA: Carcasa. Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la funcin de convertir la energa de velocidad impartida al lquido por el impulsor en energa de presin. Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un aumento gradual del rea. Impulsores. Es el corazn de la bomba centrfuga. Recibe el lquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba. Anillos de desgaste. Cumplen la funcin de ser un elemento fcil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando as la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. Estoperas, empaques y sellos. la funcin de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del lquido bombeado a travs del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba. Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrfuga, transmitiendo adems el movimiento que imparte la flecha del motor. Cojinetes. Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relacin con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba. Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.

CALDERASUna caldera es una maquina o dispositivo de ingeniera que est diseado para generar vapor saturado. ste vapor se genera a travs de una transferencia de calor a presin constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.Segn la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presin en donde el calor procedente de cualquier fuente de energa se transforma en energa utilizable, a travs de un medio de transporte en fase lquida o vapor.Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Adems son recipientes a presin, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como: Esterilizacin (tindarizacin), es comn encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos mdicos, tambin en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos as como para la elaboracin de alimentos en marmitas. Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado. Generar electricidad a travs de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoelctricas.Es comn la confusin entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.Una central termoelctrica de tipo vapor es una instalacin industrial en la que la energa qumica del combustible se transforma en energa calorfica para producir vapor, este se conduce a la turbina donde su energa cintica se convierte en energa mecnica, la que se transmite al generador, para producir energa elctrica. Para que se cumpla este proceso es necesario el uso de una caldera, la cual es la que dar origen al vapor de agua, y as este tendr la potencia para mover las turbinas.Funcionamiento Funcionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente al quemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un recipiente metlico. Las calderas de vapor, bsicamente constan de 2 partes principales: Cmara de agua: Recibe este nombre el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera. El nivel de agua se fija en su fabricacin, de tal manera que sobrepase en unos 15 cms por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores. Con esto, a toda caldera le corresponde una cierta capacidad de agua, lo cual forma la cmara de agua. Cmara de vapor. Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, en ella debe separarse el vapor del agua que lleve una suspensin. Cuanto ms variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cmara, de manera que aumente tambin la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.

COMPONENTES DE UNA CALDERA

Esquema de una caldera simple, que utiliza carbn como combustible.

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VLVULAS DE EXPANSIN

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SISTEMA CENTRAL DE ENFRIAMIENTOSistema de enfriamientoCuando el motor de combustin funciona, solo una parte de la energa calorfica del combustible se convierte en trabajo mecnico a la salida del cigeal, el resto se pierde en calor. Una parte del calor perdido sale en los gases de escape pero otra se transfiere a las paredes del cilindro, a la culata o tapa y a los pistones, por lo que la temperatura de trabajo de estas piezas se incrementa notablemente y ser necesario refrigerarlos para mantener este incremento dentro de lmites seguros que no los afecten. Adems las prdidas por rozamiento calientan las piezas en movimiento, especialmente las rpidas, como cojinetes de biela y puntos de apoyo del cigeal.Para refrigerar las piezas involucradas se usan dos vas: El aceite lubricante para las piezas en movimiento y la cabeza de los pistones. Un sistema especialmente construido que usa un fluido en movimiento para refrigerar camisas de cilindros y culata. Este fluido puede ser aire, o lquido.La funcin refrigerante del aceite lubricante se tratar cuando se describa el sistema de lubricacin, ahora nos ocuparemos del sistema de enfriamiento por fluido.Componentes del sistemaCon el conocimiento previo podemos ahora ver cules son los componentes bsicos de un sistema de enfriamiento.Enfriamiento por lquido

El la figura 1 se muestra un diagrama donde estn representados esquemticamente los componentes de un sistema de refrigeracin por lquido. Se ha supuesto un volumen que representa la zona caliente y de donde hay que extraer el calor.Observe que el sistema funciona como un ciclo cerrado donde el lquido refrigerante se recircula constantemente por una camisa que rodea la zona caliente para enfriarla.El lquido es movido por una bomba que se acciona desde el motor de manera que siempre que este funcione, la bomba hace circular el lquido al sistema, una vlvula de control de flujo cuya apertura depende de la temperatura, restringe el flujo de refrigerante en mayor o menor medida de acuerdo a esta, y as garantizar una temperatura termostatada en el agua que sale del motor y con ello su temperatura de trabajo. Esta vlvula se conoce como termostato.El refrigerante caliente procedente del motor se hace circular por un intercambiador de calor dotado de mltiples tubos con aletas, conocido como radiador, por el que se hace circular un flujo de aire externo representado con flechas azules para enfriarlo.Una hlice accionada elctricamente o bien desde el motor a travs de un embrague trmico induce el flujo de aire para el funcionamiento del intercambiador de calor.Por ltimo un sensor especial alimenta el indicador al conductor, que puede ser una seal luminosa de alarma o un aparato indicador de la temperatura o ambos. El aparato indicador de la temperatura generalmente es un termmetro de termo resistencia.Como el sistema est completamente lleno con agua y esta se dilata y contrae al calentarse y enfriarse, el sistema est provisto de una vlvula de seguridad de presin calibrada, que se abre y cierra por la propia presin. El trasiego del volumen sobrante se hace a un recipiente aparte que a la vez sirve de reserva. Esta vlvula no est representada en la figura y casi siempre es la propia tapa del radiador, y por donde adems, se llena todo el sistema con refrigerante.

En la figura 2 se muestra un esquema ms real del sistema de refrigeracin por lquido. Observe la existencia del tanque de reserva de refrigerante y como este est conectado al radiador a travs de un conducto donde la propia tapa del radiador opera como vlvula de apertura.

Enfriamiento por aire

El esquema de la figura 2 sirve para ilustrar un diagrama simplificado de un sistema de enfriamiento por aire que pudiera ser utilizado en un automvil.Una hlice radial movida desde el cigeal del motor a travs de una correa, est ubicada dentro de un cuerpo de forma adecuada para dirigir el flujo de aire hacia la camisa del cilindro que es la parte a refrigerar. El dimetro de la hlice as como la relacin de transmisin entre las poleas estn bien elaborados para garantizar la cantidad de aire necesario. La camisa del cilindro est dotada de aletas para aumentar la superficie de transferencia de calor con el aire y as mejorar el enfriamiento.Un termostato, que puede ser mecnico o electro-mecnico, regula la apertura de la compuerta de salida de acuerdo a la temperatura del aire procedente de la camisa para mantener el motor a la temperatura ptima.Este mecanismo es en cierto modo auto compensado, ya que a medida que crece la velocidad del motor y se producen ms ciclos de combustin, automticamente se genera ms aire de enfriamiento debido al propio aumento de la velocidad de rotacin de la hlice que est acoplada al cigeal.En la mayor parte de las aplicaciones la correa que mueve la hlice tambin mueve otros agregados del motor como el alternador, el fallo de la correa puede encender una alarma luminosa al conductor en caso de fallo debido a la falta de servicio de alguno de los otros agregados, y por lo tanto, en ocasiones el indicador de temperatura del motor no existe en el tablero.

El compresor:El compresor aspira el vapor del fluido que se forma en el evaporador y comprime dicho vapor hasta llevarlo a la presin de condensacin.

Vlvula expansin:Controla la distribucin del lquido dentro del evaporador para que ste pueda expansinarse . Controla el caudal de lquido, entrando en el evaporador de manera optimizada para permitir el llenado de lquido en el evaporador hasta producir el fro de manera correcta y ptima. Evita que el compresor tenga golpes de lquido.

Evaporador:Es el elemento que permite la absorcin de los calores que tenga alrededor por el fenmeno de absorcin de calor, es decir, cuando el lquido empieza a cambiarse de estdo lquido a gas.

Condensador:Recibe los gases sobrecalentados en alta presin, los enfra de tal manera hasta cambiar su estdo de gas a lquido (siempre en alta presin) a esta funcin se le llama condensacin.

Calderin:Es el compensador de lquido, segn pida la vlvula de expansin. (Veremos este tema ms adelante)