Energía Térmica

Indice
1.
Introducción
2. Vapor Saturado
3. Análisis para selección de
calderas

1.
Introducción

La energía térmica es la forma de
energía que interviene en los fenómenos caloríficos. Cuando dos cuerpos a
diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente
comunica energía al frío; el tipo de energía
que se cede de un cuerpo a otro como consecuencia de una
diferencia de temperaturas es precisamente la energía
térmica.

Según el enfoque característico de la teoría
cinético-molecular, la energía térmica de un
cuerpo es la energía resultante de sumar todas las
energías mecánicas asociadas a los movimientos de
las diferentes partículas que lo componen. Se trata de una
magnitud que no se puede medir en términos absolutos, pero
es posible, sin embargo, determinar sus variaciones. La cantidad
de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en
contacto con otro a diferente temperatura
recibe el nombre de calor. El calor constituye, por tanto, una
medida de la energía térmica puesta en juego en los
fenómenos caloríficos.

Un símil hidráulico permite aclarar las
diferencias entre los conceptos de temperatura, calor y
energía térmica. Se dispone de dos recipientes
cilíndricos de igual altura situados en una mesa
horizontal, la superficie de cuyas bases están en la
relación de uno a diez. Se trata de un vaso y de una
probeta. Si se llena completamente de agua la
probeta y el vaso sólo hasta la mitad, debido a su
distinta capacidad, el primer recipiente contendrá cinco
veces menos agua que el segundo. A pesar de ello, si se
conectaran entre sí mediante un tubo de goma, el agua
fluiría de la probeta al vaso y no al revés. La
transferencia de agua de un recipiente al otro se ha llevado a
cabo en virtud no del volumen
almacenado, sino del nivel alcanzado por el agua en cada uno de
ellos antes de comunicarlos.

En el caso de los fenómenos caloríficos la
transferencia de energía térmica se produce de un
modo semejante, puesto que ésta se cede no del cuerpo que
almacena más energía térmica al cuerpo que
almacena menos, sino del de mayor al de menor temperatura. La
temperatura puede ser asimilada por tanto al nivel de
energía térmica, y el calor puede ser comparado con
la cantidad de agua que un recipiente cede al otro al
comunicarlos entre sí.

La interpretación, desde el punto de vista de la
teoría cinética, puede facilitarse si se comparan
las moléculas de los cuerpos con bolas en movimiento.
Cuando dos cuerpos se ponen en contacto se produce una
cesión de energía a nivel molecular. El cuerpo de
mayor temperatura poseerá moléculas con mayor
energía cinética que podrán ceder a las del
cuerpo de menor temperatura, del mismo modo que una bola
rápida que choca con una lenta la acelera; este
tránsito de energía mecánica microscópica, cuyo efecto
conjunto es el calor, se mantendrá en tanto
aquéllas no se igualen.
Termoeléctricas de Combustibles Fósiles: Producen
electricidad
mediante la energía calorífica generada por la
combustión de diesel, carbón,
gas natural,
combustóleo y otros aceites pesados.

Un ejemplo interesante es el de una planta generadora de
energía, la energía química almacenada en
el combustible, se transforma por combustión en
energía térmica. La energía térmica
cambia el agua líquida a vapor. La energía del
vapor es transformada en parte en energía mecánica
en la turbina. Esta energía mecánica se transforma
en energía
eléctrica en el generador de corriente
alterna. Esta última es transferida por los cables
eléctricos en varios puntos en donde se usan para
diferentes transformaciones. Nuestro entorno está basado
económicamente en el suministro eléctrico y
está vinculado a la transferencia y transformación
de la energía, en la cual sin duda juega un papel clave en
la transformación a otras formas previa a su
generación y transferencia generalmente a distancias
considerables.

Los procesos
detallados de la digestión de alimentos es un
asunto complicado, pero se realiza una transformación de
la energía química localizada en los alimentos a
energía térmica para mantener el cuerpo caliente y
ene energía mecánica para que el cuerpo realice
trabajo moviendo las diferentes partes del mismo como un todo.
Hay también alguna transformación en energía
eléctrica y otros tipos de energía química
que permiten establecer comunicación entre las diferentes partes
del cuerpo y facilita la función
del sistema nervioso.
Aquí de nuevo se involucra transferencia y
transformación. Todos los procesos biológicos a
través del dominio de los
seres vivientes pueden ser interpretados en términos del
concepto de
energía.

Los vientos y los huracanes constituyen otro ejemplo de
la transformación de energía térmica
comunicada a la atmósfera a
través de energía mecánica; los movimientos
resultantes son amplificados por la transferencia de
energía mecánica de la tierra en
rotación. La energía también juega un papel
característico en los terremotos.
Cuando una masa de rocas se desliza
a lo largo de una falla, la energía potencial es
transformada en energía cinética o energía
de movimiento, la cual produce cambios en las vecindades. La
energía puede llegar a producir graves destrucciones cerca
de la superficie y cerca de la fuente. Este fenómeno puede
ser detectado a grandes distancias de la fuente por medio de
instrumentos sensibles denominados sismógrafos. La
propagación por ondas es un
ejemplo muy importante de transferencia de energía, lo
mismo que la luz y el sonido.

Como un ejemplo de la propagación por ondas es el
caso de la energía transferida, que se recibe en
cantidades relativamente grandes del sol a través de las
ondas emitidas por este cuerpo caliente y luminoso, el cual es
responsable por la existencia y mantenimiento
de la vida en la tierra.

Cual es el origen de toda esta energía procedente
de la superficie solar que entrega energía a una tasa
aproximadamente de 4 x 1023 kilovatios. Este ha sido un problema
muy interesante para los astrólogos y físicos.
Solamente en tiempos recientes se ha encontrado una respuesta
plausible a este interrogante. La fuente de energía
solar no es una transformación tan simple de la
energía química en calor como cuando se quema
carbón, ahora se considera que existe una
transformación de masa en energía a través
de la creación de núcleos de helio a partir de
hidrógeno, es un proceso
termonuclear, base de la bomba de hidrógeno.

Ahora la gente es más consciente del papel de la
energía en la vida humana y en sus actividades. Ello se ha
logrado a través de los medio de comunicación que
informan sobre la velocidad de
transformación de la energía lo cual determina la
disminución de los recursos
energéticos los cuales son finitos. La tecnología moderna
está diseñando continuamente equipos y nuevas
formas de transferir y transformar la energía para obtener
los requerimientos de una sociedad que
aspira cada vez más a una mejor y mayor calidad de
vida esta forma de transformación de la energía
a ritmos muy rápidos a partir de combustibles
fósiles y de la construcción de plantas, las
cuales no solamente disminuye las reservas de combustibles sino
que también interfieren con el ambiente,
generando procesos de alteración. El rápido
incremento de la población mundial produce mayores
requerimientos de energía.

Podría objetarse en la transferencia y
transformación de la energía es de importancia
vital y que si ello no fuera así se pasaría por
muchas dificultades. Pero entonces ¿cuál es el
significado real de la energía y de qué manera se
mide? Por ejemplo el agua se mide en galones o en litros. Si para
los requerimientos domésticos se usa energía
eléctrica hay un aparato que mide el número de
revoluciones del dial. El aparato es un medidor de watio-hora. Lo
usa la compañía eléctrica para facturar el
uso de la electricidad, sería más correcto
energía eléctrica.

2. Vapor
Saturado

Vapor saturado: vapor a la temperatura de
ebullición del líquido.
Mezclas vapor
líquido: calidad = %
vapor
Vapor sobrecalentado: vapor de agua a una temperatura mayor que
la del punto de ebullición.

Uso Del Vapor Saturado
La esterilización con vapor saturado es el método
universal más utilizado, aplicable a todos aquellos
artículos que pueden soportar el calor y la humedad.
Para conseguir una perfecta relación entre la temperatura
de esterilización y la presión
del vapor saturado, hay que eliminar eficazmente el aire del interior
del autoclave

Vapor saturado:
es el método más efectivo y de menor costo para
esterilizar la mayoría de los objetos de uso
hospitalario.
El autoclave tiene la ventaja de producir un elevamiento de la
temperatura en forma rápida, con cortos tiempos de
esterilización y no dejar residuos tóxicos en el
material.

La presencia de materia
orgánica o suciedad en el material interfiere con la
acción del vapor caliente por lo que, si el material
está sucio, después del proceso, no se puede
garantizar su esterilidad. Los microorganismos son eliminados por
desnaturalización de las proteínas,
proceso que es acelerado por la presencia de agua como en la
mayoría de las reacciones
químicas. Se logran temperaturas de
134ªC.

Ciclo Térmico De La Caldera
En el ciclo térmico como puede observarse en esta simple
figura, se producen las distintas transformaciones y
transferencia de la energía. El proceso químico de
la combustión en la caldera produce energía, parte
de la cual es cedida al agua que esta circulando elevando su
temperatura al punto de ebullición, el vapor presurizado y
caliente incide sobre los alabes de la turbina, la que se
pondrá en movimiento rotacional junto con el rotor del
generador produciendo energía eléctrica.

3. Análisis para selección
de calderas

El riesgo principal
de los aparatos a presión es la liberación brusca
de presión. Para poder ser
utilizados deben reunir una serie de características
técnicas y de seguridad
requeridas en las disposiciones legales que les son de
aplicación, lo que permitirá su
homologación, con la acreditación y sellado
pertinente.

Al margen de las características constructivas de
los equipos, los usuarios de los aparatos a presión, para
los que es de aplicación el reglamento de aparatos a
presión, deberán llevar un libro registro, visado
y sellado por la correspondiente autoridad
competente, en el que deben figurar todos los aparatos
instalados, indicándose en el mismo:
características, procedencia, suministrador, instalador,
fecha en la que se autorizó la instalación y fecha
de la primera prueba y de las pruebas
periódicas, así como las inspecciones no oficiales
y reparaciones efectuadas con detalle de las mismas. No se
incluyen en el libro las botellas y botellones de GLP u otros
gases,
sifones, extintores y aparatos análogos, de venta normal en
el comercio.

Los operadores encargados de vigilar, supervisar,
conducir y mantener los aparatos a presión deben estar
adecuadamente instruidos en el manejo de los equipos y ser
conscientes de los riesgos que puede
ocasionar una falsa maniobra o un mal mantenimiento. En el caso
de calderas de
PxV>50 (P en kg/cm2 y V en m3), el Reglamento de aparatos a
presión exige que los operadores dispongan de
acreditación que garantice un adecuado nivel de
conocimientos.

El Reglamento de aparatos a presión, mediante sus
ITC determina, para cada aparato, las prescripciones de seguridad
que deberán cumplir, así como las
características de los emplazamientos o salas donde
estén instalados, en función de su
categoría.

Calderas
Caldera.-Es todo aparato a presión en donde el calor
procedente de cualquier fuente de energía se transforma en
utilizable, en forma de calorías, a través de un
medio de transporte en
fase líquida o vapor.
Caldera de vapor.-Es toda caldera en la que el medio de
transporte es vapor de agua.
Caldera de agua caliente.-Es toda caldera en la que el medio de
transporte es agua a temperatura inferior a 110°.
Caldera de agua sobrecalentada.-Es toda caldera en la que el
medio de transporte es agua a temperatura superior a
110°.
Calderas de nivel definido.-Son aquéllas calderas que
disponen de un determinado plano de separación de las
fases líquida y vapor, dentro de unos límites
previamente establecidos.
Calderas sin nivel definido.-Son aquéllas calderas en las
que no haya un plano determinado de separación entre las
fases líquida y vapor.
Calderas automáticas.-Son aquellas calderas que realizan
su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de acción
manual alguna,
salvo en su puesta inicial en servicio o en
caso de haber actuado un órgano de seguridad de corte de
aportación calorífica. Asimismo se
considerarán como automáticas las calderas que
realizan su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de una
acción manual, salvo para cada puesta en marcha de su
sistema de
aportación calorífica después de que
éste haya sufrido un paro ocasionado por la acción
de alguno de sus órganos de seguridad o de
regulación.
Calderas manuales.-Se
considerará como manual cualquier caldera cuyo
funcionamiento difiera del de las anteriormente definidas como
automáticas.

Factor de seguridad

1. Válvulas de seguridad-Todas las válvulas
   de seguridad que se instalen en las calderas de esta
   Instrucción serán de sistema de resorte y
   estarán provistas de mecanismos de apertura manual y
   regulación precintable, debiéndose cumplir la
   condición de que la elevación de la
   válvula deberá ser ayudada por la presión
   del vapor evacuado. No se permitirá el uso de
   válvulas de seguridad de peso directo ni de palanca con
   contrapeso.

Las válvulas de seguridad cumplirán las
disposiciones constructivas y de calidad recogidas en la norma
UNE 9-100.
Toda caldera de vapor saturado llevará como mínimo
dos válvulas de seguridad independientes, las cuales
deberán precintarse a una presión que no exceda en
un 10 por 100 a la de servicio, sin sobrepasar en ningún
caso la de diseño.
No obstante, las calderas de la clase C podrán llevar una
sola válvula, que deberá estar precintada a la
presión de diseño como máximo.

1. Válvulas del circuito de agua de alimentación.-La
   tubería de alimentación de agua desde la bomba
   dispondrá de dos válvulas de retención;
   una de estas válvulas se situará muy cerca de la
   caldera y la otra se colocará a la salida de la bomba.
   La válvula de retención situada junto a la
   caldera llevará, entre está y dicha
   válvula, una válvula de interrupción que
   pueda aislar e incomunicar la caldera de la tubería de
   alimentación; estas dos válvulas podrán
   ser sustituidas por una válvula mixta de
   interrupción y retención. Si existe un
   economizador incorporado a la caldera de vapor, estas
   válvulas se montarán a la entrada del
   economizador.

Todas las válvulas deberán estar
protegidas contra la acción de los fluidos calientes y se
instalarán en sitio y forma tales que puedan ser
accionadas fácilmente por el personal
encargado.

Partes integrantes de la caldera

Tratamiento Para Calderas 
En relación a tratamientos de agua para calderas, se ha
estudiado ampliamente en el desarrollo de
compuestos inorgánicos tales como: fosfatos, sulfitos,
aminas, etc., sin embargo todos estos compuestos se comportan
exclusivamente como preventivos, esto significa que cuando una
caldera ya se encuentra incrustada, estos productos
evitarán que dicha incrustación continúe
creciendo, pero la incrustación formada no sufrirá
disminución alguna (al contrario, tiende a aumentar cuando
existen errores en la dosificación) por tanto la
desincrustación se deberá realizar manualmente o
por medio de recirculación de ácidos
teniendo este último los riesgos correspondientes y en
ambas opciones se tendrá que parar el funcionamiento del
equipo.

Autor:

Lucas