Fundamentos Operacionales y Control de Sistemas de Vapor Industrial
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La Planta de Vapor: Pilar de la Mecanización Industrial
La **planta de vapor** constituyó el medio fundamental sobre el que se desarrolló el mecanismo industrial durante el siglo XIX. Su relevancia se mantuvo hasta eventos significativos como la crisis de 1974.
Estructura Fundamental de las Calderas
En las calderas se distinguen claramente dos zonas operacionales principales:
- El **juego de la combustión**.
- El **sistema de agua**.
1. Juego de la Combustión
Esta zona se encarga de la mezcla de combustible y aire, generando la **alta temperatura** necesaria para la combustión. Los gases resultantes atraviesan componentes clave como:
- Vaporizador.
- Sobrecalentadores de vapor.
- Economizador.
- Precalentador.
2. Sistema de Agua
El objetivo principal es calentar el agua. Este proceso se inicia en el **economizador**, donde el agua absorbe el calor producido en la combustión a través de la superficie de calefacción, pasando por el temporizador y el colector.
Prueba y Control de Calderas
El **control de estanqueidad** y la detección de pérdidas son cruciales. Para ello, se realiza frecuentemente la **prueba de presión hidráulica**.
Procedimiento de Prueba: Al realizarse, es imperativo eliminar toda posible bolsa de aire para asegurar que la caldera quede completamente llena de agua.
Instrumentación de Medición de Presión
Los instrumentos empleados para medir la presión en la planta de vapor son conocidos como **manómetros metálicos** o **manómetros de Bourdon**.
El principio del manómetro de Bourdon consiste en:
- Un **tubo de sección elíptica**.
- Un extremo del tubo está **fijo** para la admisión de fluidos.
- El otro extremo del tubo está **cerrado y libre**.
La calibración de los manómetros metálicos se realiza por comparación con un **manómetro patrón**.
Nota sobre unidades de medida:
- Una libra es igual a 0,453 kilogramos.
- Una pulgada es igual a 2,54 cm.
Composición y Tratamiento del Agua y el Vapor
Propiedades del Agua y su pH
Se denomina **agua neutra** a aquella cuyo **pH es igual a 7**.
- Si el pH es **mayor a 7**, el agua es **alcalina**.
- Si el pH es **menor a 7**, el agua es **ácida**.
Para reducir la presencia de **elementos férricos**, es necesario aumentar la alcalinidad de los productos químicos utilizados.
Aguas Duras e Incrustaciones
Las **aguas duras** son aquellas que contienen **magnesio y calcio**. Estas causan **incrustaciones** porque, al aumentar la temperatura, estos minerales se vuelven insolubles.
Los **sólidos en suspensión** pueden ser eliminados mediante **filtración**.
Los **sólidos disueltos** tienen el efecto secundario de incrementar la **conductividad** del agua.
Factores que Afectan la Temperatura del Vapor Recalentado
El descenso de la temperatura del **vapor recalentado** puede deberse a varias causas:
- Una **temperatura del agua más alta** de lo normal.
- El **mantenimiento bajo del volumen de aire** inyectado para la combustión.
- Cuando la **presión de vapor es baja**, se intenta compensar con una mayor cantidad de vapor.
Riesgos Asociados a la Presión
En la caldera con una presión de trabajo superior a **60 kilogramos por centímetro cuadrado**, el contaminante más peligroso que acompaña al vapor es el **sílice**. Cuando la presión es menor a esta cifra señalada, el sílice no se vaporiza.