Sinopsis

Este libro es de aplicación en las instalaciones con colectores solares y se utiliza en los tubos de estas instalaciones para su mayor eficiencia en el calentamiento o transmisión de la energía solar. La transmisión de calor mediante líquido diferente del agua (aceite térmico) en la Industria, lleva consigo la utilización cada vez en mayor número por los Ingenieros, Proyectistas y Técnicos de instalaciones transmisoras de calor, entendiendo como tal la unidad en que el líquido portador calentado en un generador térmico se conduce, en circulación forzada o natural, hacia los puntos de consumo, cediendo el calor y retornando a la caldera para ser calentado de nuevo. El calentamiento por altas temperaturas es muy difícil, por razones económicas e incluso prácticas, la utilización del vapor o agua sobrecalentada queda limitada por la alta presión y su límite de temperatura. Por ello la solución práctica de este problema la ha facilitado el empleo de aceites térmicos, los cuales pueden alcanzar temperaturas muy superiores y sin el cambio de estado y con tensiones de vapor muy bajas. La idea básica para la realización de esta obra ha sido la experiencia profesional del autor en diversas empresas y ha elaborado una guía para el uso adecuado de los aceites térmicos, mediante la orientación en la selección y dimensionamiento del sistema y el conocimiento y técnicas de instalación y mantenimiento que se deben seguir en su utilización. Finalmente, se han dedicado capítulos especiales para consulta con las tablas más importantes, con indicaciones y datos prácticos muy interesantes. En definitiva, se han reunido datos y conocimientos de gran interés, presentados de forma clara y fácilmente comprensible para todo el sector profesional de las instalaciones.

Índice

CAPÍTULO I. 1. Fluido caloportador, aceite térmico. 2. Proceso de calentamiento. a) Calentamiento directo. b) Calentamiento indirecto. 3. Qué es un sistema de aceite térmico. 3.1. Calentador de aceite térmico y las ventajas de su uso. 3.1.1. Ventajas del aceite térmico. 3.1.2. Desventajas del aceite térmico. 3.1.3. Control del aceite térmico. 4. Aceites térmicos, propiedades y limitaciones. a) Aceites térmicos de grado medicinal. b) Aceites térmicos de limpieza. c) Aceites térmicos de calentamiento. 4.1. Medios de transmisión de calor, estructura de la presentación. 4.2. Propiedades que deben cumplir los aceites térmicos. a) Elevada estabilidad térmica. b) Resistencia a la oxidación. c) Coeficiente de transferencia térmica. d) Vida útil del aceite térmico. e) Calentamiento y enfriamiento en un solo equipo. f) Aceite térmico (Transferencia térmica). 5. Listado, aceites térmicos más usados en la industria.

CAPÍTULO II. 6. Caldera de aceite térmico, diseño del sistema. 6.1. Tipo de caldera de aceite térmico. a) Caldera de aceite térmico con quemador, combustible líquido o gaseoso. b) Caldera de aceite térmico, calentamiento mediante resistencias eléctricas. c) Caldera de aceite térmico para combustible sólido o gases calientes (No detallado en este libro). 6.2. Componentes. 6.3. Caldera de aceite térmico. 6.4. Diferencial térmico. 6.5. Descripción de una caldera de aceite térmico. 6.6. Denominación componentes. 7. Elementos de seguridad y automatismos. 8. Definiciones. 8.1. Instalación transmisora del calor. 8.2. Temperatura de película del aceite. 8.3. Temperatura del líquido. a) Temperatura del aceite térmico o de masa. b) Temperatura de salida. c) Temperatura de retorno. 8.4. Presión de servicio. 9. Aplicaciones típicas.

CAPÍTULO III. 10. Diseño de una instalación de aceite térmico. 10.1. Requerimientos energéticos. 10.2. Configuración del serpentín. 10.3. Volumen cámara de combustión. 10.4. Parámetros temperatura de película del aceite térmico. 10.5. Superficie de calefacción.10.6. Temperatura de proceso. 10.7. Presión del sistema. (Caldera parada y fría). 10.8. Presiones de funcionamiento. 10.9. Complementos del circuito. 10.10. Control de circulación. 10.11. Control de combustión. 10.12. Depósito de expansión. 10.13. Depósito central. 10.14. Expansionador / dilatador / desaireador. 10.15. Proyecto de utilización. 10.16. Fabricación bajo normas. 10.17 Mantenimiento de la caldera de aceite térmico. 10.18. Factores que intervienen en la vida de la caldera de aceite. 11. Gases de escape, chimenea. 11.1. Construcción y cálculo. 11.2. El tiro y su cálculo. 11.3. Tiro natural. 11.4. Tiro artificial. 11.5. Altura efectiva de la chimenea. 11.6. Cálculo concentración de contaminantes. 11.7. Cálculo altura real de la chimenea. 12. Diseño y construcción. 12.1. Materiales, construcción y fabricación. a) Tuberías. b)Uniones soldadas. c) Uniones roscadas. d) Uniones con bridas. e) Elementos de cierre. f) Elementos móviles. g) Bombas. 13. Aislamiento térmico. 13.1. Pérdida de calor, en tuberías de acero sin aislar. 13.2 Ejercicios sobre el capítulo III.

CAPÍTULO IV. 14. Construcción sistema de transferencia de calor. 14.1. Transferencia de calor por convección libre. 14.2. Transferencia de calor por convección natural.14.3. Transferencia de calor por convección forzada. 14.4. Símbolos convencionales, diseño de tuberías.14.5. Símbolos de instrumentación en un proceso simple. 14.6. Símbolos convencionales.14.7. Medio de transferencia de calor en el generador de calor y el Consumidor.14.8. Sistema de circulación forzada con bomba, Equipo básico.14.9. Estructura del sistema.14.10. Esquema con los dispositivos de seguridad. 15. Situación bomba de circulación. 15.1. Bomba en el avance. 15.2. Bomba en el retorno. 15.3. Bomba en doble circuito. 15.4. Detalle depósito de paso y equilibrio. 15.5. Distribución del caudal. (Tubo/Depósito de paso). 16. Depósito expansión y sistema de funcionamiento expansión. 16.1. Caldera parada y fría.16.2. Caldera en funcionamiento y a temperatura de trabajo. 16.3. Sobrepresión en el depósito de expansión mediante gas. 17. Bombas en paralelo, avance a consumo. 18. Bombas en paralelo, retorno a calderas de consumo. 19. Bombas en paralelo, primaria y bomba secundaria a consumo.

CAPÍTULO V. 20. Construcción, sistema de transferencia de calor a consumidor. 20.1. Esquema calentamiento, sin válvula de tres vías. 20.2 Control con válvula de tres vías. 20.3. Control con válvula de tres vías y circuito secundario. 20.4. Control con válvula de tres vías circuito principal y sub circuito secundario de enfriamiento con válvula de cierre. 20.5. Control circuito principal equilibrado, con válvula de tres vías y bomba en circuito secundario. 21. Esquemas circuito caldera aceite térmico. 21.1. Esquema caldera con bomba en el avance. 21.2. Esquema caldera con bomba en el retorno del consumidor. 21.3. Esquema caldera con bombas en doble circuito. 21.4. Grupo automático para el llenado/vaciado de la instalación. 21.5. Depósito de expansión con Nitrógeno. 21.6. Bomba con refrigeración por agua. 21.7. Denominación de componentes. 22. Conexión depósito de expansión. 23. Cálculo tuberías. 23.1. Densidad y caudal volumétrico. 23.2. Caudal volumétrico. 23.3. Selección del material. 23.4. Caudal de circulación, carga térmica. 23.5. Distribución de la velocidad laminar y turbulenta. 23.6. Número de Re. 23.7. Régimen laminar y turbulento. a) Flujo laminar. b) Flujo turbulento. 23.8. Diagrama de MOODY. 23.9. Pérdida de carga. 23.10. Pérdidas de carga por accesorios. 23.11. Pérdida de carga filtros con tamiz. 24. Cálculo tuberías de conducción de aceite térmico. 25. Volumen de dilatación según capacidad del sistema. 26. Símbolos empleados capítulo V. 27. Ejercicios sobre el capítulo V.

CAPÍTULO VI. 28. Calderas eléctricas de aceite térmico. 28.1. Calderas de aceite térmico. 28.2. Sistema de calentamiento. 28.3 Densidad de calentamiento. 28.4. Campo de aplicación. 28.5. Materiales. 29. Caldera auxiliar, aceite térmico para termosolares. 29.1. Calderas de aceite térmico auxiliares. 29.2. Futuro de la termosolar: Plantas Híbridas. 29.3. Principio básico de funcionamiento de una Planta Termosolar.

CAPÍTULO VII. 30. Bomba centrífuga. 30.1. Altura de impulsión. 30.2. Altura de aspiración. 30.3. Cavitación. 30.4. Disminución de la presión atmosférica en función de la altitud sobre el nivel del mar. 30.5. NPSH Requerido. 30.6. Altura de aspiración disponible en un sistema de bombeo. 30.7. Altura mínima de aspiración geométrica. 30.8. Altura manométrica total. 31. Instalación bombas de aceite térmico. 32. Cálculo de válvulas. 32.1. Tipos de válvulas. 32.2. Válvulas de globo. 32.3. Válvulas manuales. 32.4. Válvulas automáticas. 33. Golpe de ariete. 33.1. Cálculo del golpe de ariete. 33.2. Consecuencias. 33.3. Dispositivos para controlar el golpe de ariete. 33.4. Casos en los que se pueden producir el fenómeno. 34. Prescripciones generales para tubería. 34.1. Materiales (tuberías). 34.2. Diámetro de la tubería. 34.3 Instalación de tuberías. 34.4. Diseño de la instalación. 35. Tablas técnicas de instalación. 35.1. Tubería. 35.2. Válvulas. 35.3. Bridas PN16. 35.4. Bridas PN40. 35.5. Juntas planas. 35.6. Tornillos hexagonales con tuerca. 35.7. Curvas 90º-3D/5D.

CAPÍTULO VIII. 36. Dilatación del material. 36.1. Formas naturales. 36.2. Liras. 36.3. Juntas deslizantes empaquetadas. 36.4 . Chapas embutidas soldadas. 36.5. Fuelles de metales comunes. 36.6. Fuelle de acero inoxidable. 37. Dilatación de los cuerpos. 37.1. Dilataciones. 37.2. Dilatación lineal. 37.3. Fuerza de dilatación. 37.4. Ejemplos. 38. Expansión /contracción. 39. Dilataciones térmicas. 39.1. Diagramas de dilatación según aceros. a) Acero al Carbono. b) Acero Forjado. c) Acero al Cromo. d) Aceros inoxidables 12%Cr. e) Acero inoxidable 18%Cr8%Ni.

CAPÍTULO IX. 40. Curvado de tubos. 40.1. Experiencia del fabricante. 40.2. Curvado en frio. 40.3. Curvado en caliente. 41. Construcción. 41.1. Curvado, tubos de acero. 41.2. Curvado en forma de liras, tubo de acero. 42. Cálculo, desarrollo tubería curvada. 42.1. Curvado simple. 42.2. Curvado doble. 42.3. Curvado doble (Radios iguales). 42.4. Curvado doble (Radios desiguales). 42.5. Longitud de un arco. 42.6. Ejercicios sobre el capítulo VIII. 43. Liras de dilatación conformadas. 43.1. Cálculo liras rectangulares. a) Ejercicio, cálculo liras en “L”. b) Ejercicio, cálculo liras en “U”.

CAPÍTULO X. 44. Compensadores de dilatación tipo fuelle. 44.1. Fuelles. 44.2. Material de los fuelles. 44.3. Diferencial de presión. 44.4. Propiedades de los fuelles. 44.5. Compensadores axiales. 44.6. Compensadores articulados y angulares. 44.7. Compensadores laterales. 44.8. Compensadores de presión equilibrada. 44.9. Fuelles en el mercado. 44.10. Determinar la deformación de montaje. 44.11. Compensadores laterales, sistema de montaje.

CAPÍTULO XI. 45. Diseño sistema de tuberías. 45.1. Procedimiento de diseño de tuberías. 45.2. Normas de diseño. 45.3. Cargas de diseño para tuberías. 45.4. Peso. 46. Efectos de la expansión y contracción térmica. 46.1. Acciones del viento. 47. Soportación. 47.1. Diseño de soportes para tubería. a) Recopilación de información básica. b) Guías generales sobre ubicación de soportes. c) Estacionamiento de soportes. d) Cálculo movimientos térmicos de la tubería. e) Cálculo cargas de los soportes. f) Selección de los soportes. 47.2. Consideraciones sobre los soportes. 47.3. Guía general, ubicación de los soportes. 47.4. Flexibilidad en sistema de tuberías. 47.5. Normas y códigos internacionales. 47.6. Dimensiones de la tubería. 47.7. Ejemplo típico de soportación. 48. Equipos intercambio térmico, ejemplos de utilización. 48.1. Detalles de flujos y temperaturas. a)Calentamiento continúo. b) Calentamiento discontinuo. c) Temperaturas de calentamiento en sistema discontinuo. 49. Equipos de calentamiento. a)Reactor. b) Depósito. c) Baño. d) Sistema de calentamiento, para superficies de intercambio. 50. Calentamiento mediante intercambiadores de calor. a) Intercambiador cuerpo y haz tubular. b) Intercambiador cuerpo, haz tubular y compensador. c) Serpentín para calentamiento indirecto. d) Sistema mediante tubo encamisado. 51. Productor de vapor. a) Detalle productor de vapor. b) Esquema de montaje aceite/vapor/agua. 52. Calefacción agua caliente. a) Esquema instalación depósito acumulador. b) Depósito acumulador y esquema de instalación aceite. 53. Grado de eficiencia de una caldera de aceite térmico.

CAPÍTULO XII. 54. Bibliografía. 55. Anexos. a) Conversión de grados. b) Esquema de instalación fábrica, contrachapado de madera. c) Esquema, sistema de producción de vapor por intercambio. d) Esquema sistema de calentamiento baños. e) Instalación de la caldera de aceite térmico. 1. Caldera calentamiento recuperación, gases de proceso. 2. Caldera calentamiento eléctrico. f) Intercambiador de calor 2-2 aceite térmico/agua. Cálculo superficie de calefacción. 2. Diseño intercambiador de calor. g) Flujo interno en conducto circular, tuberías. h) Media logarítmica diferencia de temperatura (M.L.D.T.). i) Componentes de los sistemas de transferencia de calor. j) Fotos calderas. 56. Instrucciones técnicas complementarias ITC EP-1.