CONCEPTOS BASICOS APLICABLES EN CALDERAS.
El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas, para evaporar disoluciones químicas, para procesos de calentamiento, para mover turbinas, máquinas y bombas, para realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la industria.
El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe una necesidad de calor y energía al mismo tiempo y el vapor es la manera mas adecuada y económica de transportar grandes cantidades de calor y energía.
El vapor es fácil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este recipiente es una caldera o un generador de vapor.
Aunada con la producción de vapor, como es lógico se encuentran íntimamente ligados una serie de principios y cambios fundamentales, los cuales se explican en forma practica a continuación.
ENERGIA.-
La energía es inherente en la materia. Por energía indicamos algo que aparece en muchas formas, las cuales se relacionan entre sí, por el hecho de que se pueden hacer la conversión de una forma de energía a otra. El termino general de energía no es definible, pero si se puede definir con precisión las diversas formas en que aparece.
La energía solo tiene magnitud (y sentido), por lo tanto es una cantidad escalar. La energía de un sistema de cuerpos es simplemente la suma de las energías (con sus sentidos) en cada uno de ellos. O sea que la energía total de un solo sistemas es la suma de las magnitudes (con sus sentidos o signos) de las diversas formas de energía (cinética, mecánica, química, térmica, etc.).
La materia esta compuesta de un agregado de moléculas que sé esta moviendo continuamente, pero al azar. Como las moléculas tienen masa, tienen energía cinética interna, la energía cinética interna total, se origina principalmente por: el movimiento de traslación de las moléculas; el movimiento de rotación de las moléculas y un movimiento de vibración de los átomos dentro de las moléculas.
Además de la energía cinética interna, las sustancias tienen una energía potencial interna, cuyo cambio resulta de una fuerza de atracción entre las moléculas que cambian de posición unas respecto a otras.
La suma de estas energías se llama energía interna, que es la energía almacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad y configuración de sus moléculas y de las vibraciones dentro de ellas. Nos referimos a esta energía como energía molecular o térmica.
CALOR.-
El calor es energía en transición (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia de temperatura entre los cuerpos o sistemas.
Es una forma de energía que causa un cambio físico en la sustancia que es calentada. Sólidos, tales como metales, cuando son calentados inicialmente, se expanden y aumentan su temperatura, hasta cambiar al estado liquido.
Los líquidos cuando son calentados, vaporizan y el vapor producido al entrar en contacto con una superficie de menos temperatura se condensa, entregando a dicha superficie el calor con la cual había logrado su vaporización.
CALOR LATENTE.-
Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio de estado físico de una sustancia sin que existan variaciones en su temperatura.
CALOR SENSIBLE.-
Es el calor que produce una elevación de temperatura en un cuerpo.
TRANSMISION DE CALOR.-
Es el flujo de calor a través de un cuerpo de temperatura más alta, hacia un cuerpo de menos temperatura.
La transmisión del calor puede ser por conducción o radiación ó por ambas.
CONDUCCION.-
Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos en los que existe una diferencia de temperatura.
RADIACION.-
Es la transmisión del calor a través de un cuerpo a algún otro por medio de ondas de calor, las cuales radian a través del cuerpo con mayor temperatura al otro con menor temperatura, sin tomar en cuenta el calentamiento del medio entre ellos.
¿QUÉ ES EL VAPOR?
Vapor es una fase intermedia entre la liquida y la de gas. Los vapores tienen características semejantes a los gases, puesto que llenan por completo los recipientes que los contienen, pero no siguen las leyes de los gases perfectos.
El vapor de agua es un "Transportador de energía térmica" que tiene las siguientes ventajas:
1°- Se produce con agua, la cual es relativamente abundante y barata.
2°- Es limpio y no tiene sabor ni olor.
3°- Por sus propiedades termodinámicas, su control es relativamente sencillo.
4°- Es una de las formas más económicas de transporte de calor ya que su capacidad de transporte de calor por unidad de peso es muy alta.
5°- Entrega su calor a una temperatura constante.
6°- En muchos casos, después de que se ha utilizado su calor, se vuelve a calentar pudiendo usarse varias veces.
VAPORIZACION.-
Es el cambio de un cuerpo de la fase sólida o líquida a la fase de vapor.
EVAPORACION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar exclusivamente en la superficie libre del líquido.
EJEMPLO: La evaporación del agua en el mar o en cualquier superficie libre del líquido. La evaporación puede tener lugar a cualquier temperatura del líquido.
EBULLICION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en el seno mismo del líquido. Ejemplo: la ebullición de un recipiente abierto que contenga agua; la ebullición del agua en el interior de una caldera.
La ebullición de un líquido tiene lugar a una temperatura, cuyo valor depende de la presión a que está el líquido; mientras mayor sea está, mayor será aquella.
CONDENSACION.-
Es el cambio de vapor (fase gaseosa) a líquido con una transferencia de calor del vapor a la superficie de condensación.
Los vapores saturados. Son aquéllos que tienen una temperatura igual a la de ebullición (correspondiente a la presión a que está el vapor) y constan únicamente de la fase de vapor.
Un vapor húmedo tiene al mismo tiempo la fase líquida y la fase de vapor. Su temperatura es igual a la de ebullición. Para definirlo se hace necesario dar su presión o su temperatura y su calidad.
La calidad de un vapor húmedo es la relación del peso del fluido que está en la fase vapor y el peso total del fluido.
Los vapores sobrecalentados tienen una temperatura superior a la temperatura de ebullición y en ellos está presente solamente la fase vapor.
Para definir un vapor sobrecalentado hay que indicar su presión y su temperatura o bien su sobrecalentamiento.
El sobrecalentamiento de un vapor es la diferencia entre su temperatura y la temperatura de ebullición correspondiente a su presión.
Un líquido saturado consta solamente de la fase líquida y está a su temperatura de ebullición, Basta la presión o la temperatura para definirlo.
PRESION.-
Es la fuerza ejercida por el fluido en la unidad de superficie de la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en kg/cm2, lbs/plg2, bars, etc.
Los manómetros miden la presión relativa, es decir, la presión arriba de la presión atmosférica. Para obtener la presión absoluta hay que sumar a la lectura del manómetro la presión atmosférica, en el lugar del experimento, la cual se mide con un barómetro. Las tablas y gráficas de vapores se refieren a la presión absoluta.
PRESION ABSOLUTA.-
Es la presión que resulta de la adición de la presión manométrica y la presión atmosférica.
PRESION DE VACIO.-
Si la presión absoluta es menor que la atmosférica, a la lectura manométrica se le llama presión de vacío o vacío.
CAIDA DE PRESION.-
Es la diferencia de presión entre dos puntos, causada por la resistencia a la fricción y condensación en una línea de tubería.
El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas, para evaporar disoluciones químicas, para procesos de calentamiento, para mover turbinas, máquinas y bombas, para realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la industria.
El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe una necesidad de calor y energía al mismo tiempo y el vapor es la manera mas adecuada y económica de transportar grandes cantidades de calor y energía.
El vapor es fácil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este recipiente es una caldera o un generador de vapor.
Aunada con la producción de vapor, como es lógico se encuentran íntimamente ligados una serie de principios y cambios fundamentales, los cuales se explican en forma practica a continuación.
ENERGIA.-
La energía es inherente en la materia. Por energía indicamos algo que aparece en muchas formas, las cuales se relacionan entre sí, por el hecho de que se pueden hacer la conversión de una forma de energía a otra. El termino general de energía no es definible, pero si se puede definir con precisión las diversas formas en que aparece.
La energía solo tiene magnitud (y sentido), por lo tanto es una cantidad escalar. La energía de un sistema de cuerpos es simplemente la suma de las energías (con sus sentidos) en cada uno de ellos. O sea que la energía total de un solo sistemas es la suma de las magnitudes (con sus sentidos o signos) de las diversas formas de energía (cinética, mecánica, química, térmica, etc.).
La materia esta compuesta de un agregado de moléculas que sé esta moviendo continuamente, pero al azar. Como las moléculas tienen masa, tienen energía cinética interna, la energía cinética interna total, se origina principalmente por: el movimiento de traslación de las moléculas; el movimiento de rotación de las moléculas y un movimiento de vibración de los átomos dentro de las moléculas.
Además de la energía cinética interna, las sustancias tienen una energía potencial interna, cuyo cambio resulta de una fuerza de atracción entre las moléculas que cambian de posición unas respecto a otras.
La suma de estas energías se llama energía interna, que es la energía almacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad y configuración de sus moléculas y de las vibraciones dentro de ellas. Nos referimos a esta energía como energía molecular o térmica.
CALOR.-
El calor es energía en transición (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia de temperatura entre los cuerpos o sistemas.
Es una forma de energía que causa un cambio físico en la sustancia que es calentada. Sólidos, tales como metales, cuando son calentados inicialmente, se expanden y aumentan su temperatura, hasta cambiar al estado liquido.
Los líquidos cuando son calentados, vaporizan y el vapor producido al entrar en contacto con una superficie de menos temperatura se condensa, entregando a dicha superficie el calor con la cual había logrado su vaporización.
CALOR LATENTE.-
Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio de estado físico de una sustancia sin que existan variaciones en su temperatura.
CALOR SENSIBLE.-
Es el calor que produce una elevación de temperatura en un cuerpo.
TRANSMISION DE CALOR.-
Es el flujo de calor a través de un cuerpo de temperatura más alta, hacia un cuerpo de menos temperatura.
La transmisión del calor puede ser por conducción o radiación ó por ambas.
CONDUCCION.-
Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos en los que existe una diferencia de temperatura.
RADIACION.-
Es la transmisión del calor a través de un cuerpo a algún otro por medio de ondas de calor, las cuales radian a través del cuerpo con mayor temperatura al otro con menor temperatura, sin tomar en cuenta el calentamiento del medio entre ellos.
¿QUÉ ES EL VAPOR?
Vapor es una fase intermedia entre la liquida y la de gas. Los vapores tienen características semejantes a los gases, puesto que llenan por completo los recipientes que los contienen, pero no siguen las leyes de los gases perfectos.
El vapor de agua es un "Transportador de energía térmica" que tiene las siguientes ventajas:
1°- Se produce con agua, la cual es relativamente abundante y barata.
2°- Es limpio y no tiene sabor ni olor.
3°- Por sus propiedades termodinámicas, su control es relativamente sencillo.
4°- Es una de las formas más económicas de transporte de calor ya que su capacidad de transporte de calor por unidad de peso es muy alta.
5°- Entrega su calor a una temperatura constante.
6°- En muchos casos, después de que se ha utilizado su calor, se vuelve a calentar pudiendo usarse varias veces.
VAPORIZACION.-
Es el cambio de un cuerpo de la fase sólida o líquida a la fase de vapor.
EVAPORACION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar exclusivamente en la superficie libre del líquido.
EJEMPLO: La evaporación del agua en el mar o en cualquier superficie libre del líquido. La evaporación puede tener lugar a cualquier temperatura del líquido.
EBULLICION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en el seno mismo del líquido. Ejemplo: la ebullición de un recipiente abierto que contenga agua; la ebullición del agua en el interior de una caldera.
La ebullición de un líquido tiene lugar a una temperatura, cuyo valor depende de la presión a que está el líquido; mientras mayor sea está, mayor será aquella.
CONDENSACION.-
Es el cambio de vapor (fase gaseosa) a líquido con una transferencia de calor del vapor a la superficie de condensación.
Los vapores saturados. Son aquéllos que tienen una temperatura igual a la de ebullición (correspondiente a la presión a que está el vapor) y constan únicamente de la fase de vapor.
Un vapor húmedo tiene al mismo tiempo la fase líquida y la fase de vapor. Su temperatura es igual a la de ebullición. Para definirlo se hace necesario dar su presión o su temperatura y su calidad.
La calidad de un vapor húmedo es la relación del peso del fluido que está en la fase vapor y el peso total del fluido.
Los vapores sobrecalentados tienen una temperatura superior a la temperatura de ebullición y en ellos está presente solamente la fase vapor.
Para definir un vapor sobrecalentado hay que indicar su presión y su temperatura o bien su sobrecalentamiento.
El sobrecalentamiento de un vapor es la diferencia entre su temperatura y la temperatura de ebullición correspondiente a su presión.
Un líquido saturado consta solamente de la fase líquida y está a su temperatura de ebullición, Basta la presión o la temperatura para definirlo.
PRESION.-
Es la fuerza ejercida por el fluido en la unidad de superficie de la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en kg/cm2, lbs/plg2, bars, etc.
Los manómetros miden la presión relativa, es decir, la presión arriba de la presión atmosférica. Para obtener la presión absoluta hay que sumar a la lectura del manómetro la presión atmosférica, en el lugar del experimento, la cual se mide con un barómetro. Las tablas y gráficas de vapores se refieren a la presión absoluta.
PRESION ABSOLUTA.-
Es la presión que resulta de la adición de la presión manométrica y la presión atmosférica.
PRESION DE VACIO.-
Si la presión absoluta es menor que la atmosférica, a la lectura manométrica se le llama presión de vacío o vacío.
CAIDA DE PRESION.-
Es la diferencia de presión entre dos puntos, causada por la resistencia a la fricción y condensación en una línea de tubería.
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