La Gaceta industrial (1885-08-10 00:00:00), página 4

CONDENSACIÓN DEL VAPOR EN LOS TUBOS.

El enfriamiento del vapor en los conductos depende de su temperatura, de la temperatura ambiente, del metal de los tubos, y de la naturaleza del medio en que se encuentran; y depende también de la eficacia del calorífugo empleado para la envuelta, así como de la manera de estar instalados los tubos.

Así, por ejemplo, un tubo de vapor colocado en el agua, da mayor condensación que si está en el aire, á igualdad de temperatura. El aire seco enfria menos que el húmedo, el aire en calma menos que el agitado, etc. A igualdad de superficie exterior, los diámetros pequeños producen mayor condensación que los grandes, y los tubos horizontales mayor que los verticales.

Hay que tener cuenta también de la naturaleza del metal y del estado de las superficies, pues la pérdida de calor depende á la vez de la conductibilidad de la materia y de las superficies. Un tubo de cobre pulimentado, por ejemplo, produce mayor pérdida de calor por conductibilidad que un tubo de hierro, pero es menor la pérdida por irradiación.

Cuando se introduce el vapor en un tubo frío, la condensación es muy abundante al principio, y va disminuyendo gradualmente hasta que toda la tubería ha tomado su temperatura normal, que es cuando la condensación se establece de una manera regular.

La temperatura normal no se alcanza sino al cabo de un tiempo que depende de la naturaleza de los tubos y de su envuelta: el metal se calienta con bastante rapidez á causa de su gran conductibilidad; pero las envueltas, por el contrario, se calientan mucho más lentamente, y tardan más á medida que son más eficaces.

El diagrama 2 demuestra que los tubos no revestidos, adquieren su temperatura normal al cabo de cinco á diez minutos, según sea la temperatura del aire exterior, al paso que los tubos bien envueltos necesitan para ello unos ochenta y cinco minutos. Las ordenadas representan en peso el agua de condensación recogida durante tiempos representados en minutos por las abscisas.

Como se ve, al examinar las curvas, la temperatura ambiente tiene una influencia sensible, y las diferencias son considerables según que los tubos estén ó no revestidos de una buena capa calorífuga.

El diagrama 3 pone de manifiesto la influencia de la presión ó temperatura del vapor en la condensación. Las curvas indican las cantidades de vapor condensado y de calorías perdidas por el enfriamiento de los conductos para presiones que varían de 0 á 20 kilogramos, y para tubos al desnudo lo mismo que para tubos bien envueltos.

De su examen se saca la conclusión de que para un gasto o salida igual de vapor, y por consiguiente, para tubos cuyo diámetro disminuye á medida que aumenta la presión, la condensación es menor para las altas que para las bajas presiones.

Según las indicaciones suministradas por las curvas, una tubería de 1.000 metros de longitud que tenga, como la que se empleó en las experiencias, 34 centímetros cuadrados de sección y 22 centímetros de circunferencia, no condensaría mas que \(0.600 \times 0.32 \times 1.000 = 132\) kilogramos de vapor por hora, ó sean \( \frac{132}{3.600} = 0.0366 \) por segundo, siendo la presión media de 6 kilogramos.

Para que el rendimiento de dicha tubería no fuera más que de 50 por 100, bastaría que la cantidad de vapor á su salida fuera de 0k,0366, lo que con una condensación igual daría á la entrada un gasto de 0k,0753 suministrado por el generador.

Si se supone una caída de presión de unas 2 atmósferas, se puede tomar por densidad del vapor 3k,86 á la entrada, á 2k,95 á la salida. Los gastos expresados en volúmenes serían

entonces \( \frac{0.0733}{3.87} = 0m^3,019 \) á la entrada y \( \frac{0.0366}{2.36} = 0m^3,012 \) á la salida.

Siendo la sección de 34 centímetros cuadrados, las velocidades correspondientes son \( \frac{0.049}{0.0034} = 5m,58 \) á la entrada y \( \frac{0.012}{0.0034} = 3m^5,63 \) á la salida.

Estas velocidades son evidentemente muy débiles, y pueden aumentar mucho dando una caída de presión suficiente; pues, por consiguiente, aumentar por este medio el rendimiento y la cantidad de vapor trasportado.

Espesor de las envueltas.—El espesor ó grueso á dar á las envueltas depende de la calidad del calorífugo y del interés que haya en cada caso en conservar el calor. Si sólo se considera el gasto que exige el revestimiento y la economía de vapor que con él se obtiene, es fácil darse cuenta del punto ó momento en que la capa calorífuga deja de ser ventajosa, pues para ello basta establecer la comparación entre el coste de la envuelta y el valor del vapor economizado.

Supongamos una envuelta de buena calidad que reduzca á 0 k,600 la cantidad de vapor condensado por hora y por metro cuadrado, y que el tubo no revestido produzca 4k,100 de agua de condensación. Si el vapor, gasto de combustible y otros resulta á 0,007 francos el kilo, el valor de 3k,500 economizados será de 0,0243 francos, y por consiguiente, después de 300 horas de circular el vapor en el tubo, se habrá amortizado una envuelta que costará 7 francos 38 c. por metro cuadrado. Si la envuelta hubiera costado doble, se hubieran necesitado 600 horas para su amortización.

La influencia del espesor de las envueltas varía según la calidad de los calorífugos. Los más malos pueden producir un resultado contraproducente, es decir, aumentar las pérdidas de calor en vez de reducirlas, siendo el aumento mayor á medida que aumente el espesor de la envuelta.

Para los buenos calorífugos, la primera capa es la que obra con más eficacia, pues la acción de las otras va disminuyendo á medida que aumenta el espesor de la envuelta, hasta el punto de que al llegar á cierto espesor, no hay ya interés en aumentarlo.

La curva de la figura 4 demuestra la influencia del espesor de una envuelta de buena calidad sobre los tubos de hierro, cuando el vapor tiene una presión de 6 kilogramos. Las ordenadas representan el número de calorías perdidas y las abscisas el grueso en milímetros de las envueltas correspondientes á las ordenadas.

Dicha curva pone perfectamente de manifiesto la disminución de la eficacia del calorífugo á medida que aumentan los espesores. Como se ve, la condensación que para el tubo desnudo da una pérdida de 2.000 calorías por metro cuadrado y por hora, no da más que

    4.450 calorías por 1 mil. de espesor de la envuelta

    4.180
    2

    4.015
    3

    900
    4

    812
    5

    593
    10