La caldera es una máquina generada por la ingeniería , que fue diseñada para producir vapor.
Este vapor se forma a través de la transferencia de calor a presión constante , en el cual el fluido entra o es originalmente un liquido que luego se calienta y cambia de fase.
Es un recipiente que debe soportar presiones, por lo cual es construido con acero laminado.
Las calderas son muy utilizadas en la industria:
De esterilización (Hospitales y Comedores)
Generación de electricidad (Termoeléctricas)
Para calentamiento de Fluidos
Tipos de calderas
Acuotubulantes: aquellas en que el fluido se mueve por los tubos durante el calentamiento . Son las mas utilizadas en las centrales termoeléctricas. Pirotubulantes: el fluido en estado liquido esta en un recipiente atravesado por tubos a través de los cuales pasan gases a altas temperaturas . El agua liquida se evapora al contacto con los tubos calientes.
El alternador es un mecanismo que se encarga de transformar la energía mecánica en energía eléctrica (la cual es alterna). Es por ello que resulta necesario utilizar un dispositivo que regule el voltaje, además de un rectificador, debido a que la corriente que usan muchos sistemas es continua y se obtiene desde una batería o acumulador.
Partes de un alternador.
Antes de saber cómo funciona un alternador,es necesario mencionar las partes que lo componen:
Rotor (Inductor):Esta es la parte móvil del alternador, la cual recibe corriente desde un regulador, debido a que está formado por un electro-imán. La corriente la recibe mediante unos anillos rozantes que están situados en el eje.
Polea:La polea recibe la fuerza mecánica mediante una correa. Esta polea se une con el eje del alternador y mueve el rotor que yace en su interior.
Regulador:Mantiene la tensión máxima de salida del alternador (14,5 voltios), además de que regula los amperios que requieren la batería.
Rectificador de diodos:El rectificador se encarga de convertir la corriente de salida del alternador (corriente alterna) en corriente continua.
Estátor (inducido):Se trata de la parte fija en el que se encuentra el bobinado de 3 fases. Puede estar constituido en triángulo o en estrella.
Rodamientos:Son piezas mecánicas que permiten un correcto movimiento de las piezas. Tienen bolillas dentro, engrasadas, que permiten el movimiento y que justamente haya la menor fricción posible. Una pieza que está conectada a otra por un rodamiento va a girar sin problemas y con la menor fricción/desgaste posible.
Funcionamiento.
En este mecanismo tenemos piezas que intermedian el movimiento (la polea transmite los movimientos, los rodamientos permiten que ese movimiento sea con la menor fricción posible para que no se pierda energía en el camino) y tenemos piezas que aportan a la sincronización del funcionamiento (el regulador para evitar sobrecargas o reducciones de corriente) y el rectificador de diosos (que está a la salida de este proceso).
Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.
Los alternadores están creados, siguiendo el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable, durante un determinado tiempo se va a inducir una tensión eléctrica o fuerza electromotriz, cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa (ley de Faraday).
Un alternador de corriente alterna funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía. En el mundo se utilizan alternadores con una frecuencia de 50 Hz (Europa,.. ) o 60 Hz (Brasil, Estados Unidos, ...), es decir, que cambia su polaridad 50 o 60 veces por segundo.
Si el alternador, se utiliza para suministrar energía a la red, su velocidad de rotación se mantiene constante y por lo tanto la frecuencia f de la red. Su relación fundamental es:
Donde n representa la velocidad en R.P.M. y p el número de pares de polos.
Entre los diferentes tipos de generadores síncronos existen los de tipo trifásico, que son los utilizados cuando se necesita proveer de energía eléctrica para uso domiciliario e industrial.
Características constructivas
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor (no confundir con inductor o bobina, pues en la figura las bobinas actúan como inducido), que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético. 1
Inductor
El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la fuerza mecánica de rotación.
Para tener una idea más completa de lo que son los inductores, diremos que básicamente están formados por un metal ferromagnético sobre el que se dispone un devanado, generalmente de alambre de cobre esmaltado para producir un campo magnético, o un imán fijo en los más elementales.
Inducido
El inducido o estátor es donde se encuentran unos cuantos pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por un bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.
La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, resulte variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.
Aplicación
La principal aplicación del alternador es la de generar energía eléctrica de corriente alterna para entregar a la red eléctrica, aunque también, desde la invención de los rectificadores de silicio, son la principal fuente de energía eléctrica en todo tipo de vehículos como automóviles, aviones, barcos y trenes, reemplazando al dinamo por ser más eficiente y económico.
Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental de una central hidroeléctrica.
Clasificación
Por ser turbomáquinas siguen la misma clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al subgrupo de las turbomáquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbomáquinas motoras. En el lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las siguientes clasificaciones:
De acuerdo con el cambio de presión en el rodete o al grado de reacción
•Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.
•Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo sí sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete.
Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.
De acuerdo con el diseño del rodete
Esta clasificación es la más determinista, ya que entre las distintas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño, ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras partes de la turbomáquina distinta al rodete. Los tipos más importantes son:
•Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua pequeños y con grandes caudales. (Turbina de reacción)
•Turbina Hélice: tienen las válvulas regulables como las turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, el ángulo de sus palas es fijo. En lugar de la variación del ángulo, se puede cambiar la velocidad del rotor. Así, de la vista hidráulica se vuelve el mismo efecto como con la variación de palas.2
•Turbina Pelton: Son turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con caudales pequeños. (Turbina de acción)
•Turbina Francis: Son turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.
•Turbina Ossberger / Banki / Michell: La turbina OSSBERGER es una turbina de libre desviación, de admisión radial y parcial. Debido a su número específico de revoluciones cuenta entre las turbinas de régimen lento. El distribuidor imprime al chorro de agua una sección rectangular, y éste circula por la corona de paletas del rodete en forma de cilindro, primero desde fuera hacia dentro y, a continuación, después de haber pasado por el interior del rodete, desde dentro hacia fuera.
Es una turbina hidráulica de impulso diseñada para saltos de desnivel medio. El rodete de una Turgo se parece a un rodete Pelton partido por la mitad. Para la misma potencia, el rodete Turgo tiene la mitad del diámetro que el de un rodete Pelton y dobla la velocidad específica.
Turbina hidráulica y generador eléctrico, vista en corte.
Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Están creados siguiendo el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable, durante un determinado tiempo, se va a inducir una tensión eléctrica o fuerza electromotriz cuya polaridad depende del sentido del campo y el valor del flujo que lo atraviesa.
El generador o alternador síncrono cumple con las características de todo alterador, el cual mantiene su velocidad de rotación constante.
Entre los diferentes tipos de generadores síncronos existen los de tipo trifásico, que son los que nos interesan en este blog, comunes a la hora de generar energía eléctrica para uso domiciliario e industrial, así como también existen generadores monofásicos usados para ferrocarriles.
Basa su funcionamiento en la Ley de Faraday y la inducción electromagnética. Cuando un conductor eléctrico y un campo magnético se mueven de manera relativa uno respecto del otro, se induce en el conductor una diferencia de potencial.
Está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y de una parte fija o estator. En las máquinas actuales, se coloca un dispositivo interior giratorio conformado por un núcleo magnético y un conductor dispuesto en forma de espiras llamado rotor, y una parte externa fija denominado estator. Al rotor se le suministra una corriente continua para su excitación, la que genera un campo magnético.
Para conocer con mas detalle podemos ver el siguiente video:
El alternador es un dispositivo que transforma energía de movimiento o energía mecánica de rotación que le transfiere una turbina en energía eléctrica.
¿Cómo funciona?
El generador eléctrico está formado por una o más bobinas de hilos de cobre (enrollamientos de hilo de cobre en un núcleo) y por imanes que generan un campo magnético muy potente.
La relación entre estos elementos es la siguiente: las bobinas giran en el interior del campo magnético generado por los imanes, transformando esta energía mecánica de rotación en eléctrica.
La caldera, en la industria, es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor.1 Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase a vapor saturado.
Una caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.
La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas un set de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.
Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:
Esterilización : era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico; también en los comedores, con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas (antes se creyó que esta era una técnica de esterilización).
Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en la industria petrolera, donde el vapor es muy utilizado para calentar petróleos pesados y mejorar su fluidez.
Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de las centrales termoeléctricas.
