Diseño de una caldera y/o generador de vapor

[Xavier]

Apreciado ex-bmx:

Menuda preguntita....No entiendo lo del modelamiento matemático para el diseño de una caldera...

Veamos, te interesas por una caldera acuotubular (de tubos de agua) o pirotubular (de tubos de fuego). Conceptos totalmente diferentes .

En las acuotubulares el fuego o calor pasa por el exterior de los tubos vaporizadores por donde circula el agua, o bien por convección, o bien por circulacion forzada mediante bomba. (poco volumen de agua, rapida producción de vapor.
En las pirotubulares, el fuego pasa por el interior del hogar y tubos vaporizadores,(Calderas cilindricas o escocesas, locomotoras etc.) con mucha masa de agua y lenta puesta en marcha.

Lo que no entiendo es lo de los tres pasos (¿?)

Para el cálculo o diseño de cualquiera que sea el tipo de caldera, no creo que sea este foro el lugar que te pueda resolver el problema.
Necesitaras fijar la producción de vapor (presión y temperatura), tipo de combustible así como determinar el modelo exacto que deseas. (Scott, Field, AAlborg, Yarrow,Lamont Foster Weeler, etc etc). Necesitarás aplicar los principios de Mecánica,Termodinámica, Resistencia de materiales,combustibles,calorimetría, combustión, tiro, etc. y a menos que se cuele en este foro un ingeniero especialista, lo único qur te puedo recomendar es que te busques un tratado especifico del tema.

Aqui te podríamos indicar los tipos que se usan en modelismo naval (que son poquitos), y alguna referencia de calderas más sofisticadas,( los francese están muy puestos), así como las instalaciones y elementos básicos de una planta elemental de propulsión de un modelo de barco,

Aunque yo he estudiado y trabajado (hace ya muchos años) con calderas de varios tipos una cosa es conducirlas y otra proyectarlas o diseñarlas según calculos matemáticos.

Siento no poder darte más ayuda en este caso.

Salut,

Xavier

 

[LuisQ]

Apreciado ex-bmx:

Menuda preguntita....No entiendo lo del modelamiento matemático para el diseño de una caldera...

Veamos, te interesas por una caldera acuotubular (de tubos de agua) o pirotubular (de tubos de fuego). Conceptos totalmente diferentes .

En las acuotubulares el fuego o calor pasa por el exterior de los tubos vaporizadores por donde circula el agua, o bien por convección, o bien por circulacion forzada mediante bomba. (poco volumen de agua, rapida producción de vapor.
En las pirotubulares, el fuego pasa por el interior del hogar y tubos vaporizadores,(Calderas cilindricas o escocesas, locomotoras etc.) con mucha masa de agua y lenta puesta en marcha.

Lo que no entiendo es lo de los tres pasos (¿?)

Los pasos en una caldera son las veces que el aire caliente producido en el quemador atraviesa la masa de agua a calentar, considerando el propio hogar como primer paso. Así en una caldera de 3 pasos los tubos de calor atraviesan la masa de agua desde la tapa trasera ( camara de retorno de gases) hasta la delantera y vuelven desde esta hasta la trasera otra vez saliendo los humos por una chimenea colocada por tanto en la zona opuesta a la de entrada del calor. En los de 4 pasos hay una linea de tubos de calor más que en los de 3 pasos que vuelve a hacer pasar otra vez los gases a traves de la masa de agua desde la placa tubular trasera hasta la tapa delantera estando la chimenea de salida de humos justo en el mismo lado que la entrada del quemador.
Las calderas de 4 pasos son más eficientes desde el punto de vista de aprovechamiento energético o rendimiento pero más complicadas de mantenimiento.
Y estoy con Xavier, no creo que sea este el lugar donde pueda conseguir ayuda para su proyecto. Yo mismo, que sé muy poco en la práctica del funcionamiento de las calderas para modelismo y que estoy aprendiendo de Xavier, soy, como tú vas a ser, ingeniero industrial mecánico y en su día, en la escuela, hice mi proyecto de caldera, pero ni repajolera idea de eso que dices de usar un modelo matemático para diseñarla. Aunque supongo que tendrá que ver con los cambios de temperaturas que se van produciendo en los tubos de gases a medida que atraviesan la masa de agua así como los cambios también de la temperatura en los diferentes niveles de la masa de agua. Y también supongo que haciendo intervenir en el modelo diferente número y/o sección de tubos en cada paso. Lo anterior aplicado por supuesto a las pirotubulares. Y utilizando como variable objetivo la temperatura de salida de humos para un máximo rendimiento(temperatura de humos mínima pero sin que llegue a producir condensaciones que dañen la salida). No me enrollo más que al final ya se lo que pasa y tengo todo muy olvidado.

Yo te sugiero que te dirijas a uno o varios fabricantes que es donde más ayuda puedes conseguir para tu propósito.

 

[Xavier]

Luís, te aseguro que ni en mis cursos de la Escuela Oficial de Náutica, hasta la obtención del título de jefe de máquinas, ni en los barcos como maquinista, ni en tierra como técnico, he oido hablar de pasos en las calderas, tanto principales como auxiliares, de fuel o de gases de escape, aunque es posible que en la industria y mas modernamente (ya hace mas de 25 años que deje la MM.
Aplicando un razonamiento lógico esta podría ser una explicación para calderas de tubos de fuego, en los que en las calderas de llama en retorno existe un retorno de los gases desde la caja de fuegos hasta la caja de humos,y vice-versa, pero, ¿ cómo son los pasos en una caldera de tubos de agua ? (Yarrow, Field, Aalborg, Benson, Normand, Foster Weeler, La Mont, Babcox Wilcox, etc,etc.)
Si tienes información me gustaría poerme al dia..

Salut

Xavier

 

[LuisQ]

Adjunto algo de información aclaratoria, casi toda comercial, sobre algunas pirotubulares de 3 y 4 pasos. Donde mejor se ve gráficamente es en la direccuión de la primera. Voy a ver si tengo algo sobre las de tubos de agua y te lo adjunto si lo encuentro.

En pirotubulares de 3 y 4 pasos
De Johnston Boiler Company
http://www.johnstonboiler.com/Products/brochure_espanol.pdf

Artículo genérico sobre pirotubulares de 3 pasos
http://www.utbb.edu.mx/gaceta/frame-articulos_6.html

Aquí de Babkock con 3 imagenes
http://www.babcock-wanson.es/hi/calderas_pirotubulares_gama.htm

Algo de Cerney
http://www.cerney.es/pubDetalleParrafo.aspx?idParrafo=4

 

[LuisQ]

En este artículo:

http://www.fi.uba.ar/materias/6720/unidad11.PDF

pudes ver en la página 2 un esquema de funcionamiento de una acuotubular de 2 pasos. Extrapolando el esquema es fácil imaginar como sería una de más pasos.