PRESENTACIÓN .............................................................................................................................................................. 11
PARTE I
Generación y distribución de energía
1. RECURSOS ENERGÉTICOS Y COMBUSTIÓN ........................................................................................ 15
Objetivos ................................................................................................................................................................... 15
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 16
Glosario ...................................................................................................................................................................... 16
1.1. Tipos de recursos energéticos ..................................................................................................... 17
1.1.1. Energías alternativas ............................................................................................................... 17
1.1.2. Energías convencionales ...................................................................................................... 18
1.2. Combustión .............................................................................................................................................. 19
1.3. Tipos de combustión .......................................................................................................................... 20
1.3.1. Exceso de aire .......................................................................................................................... 21
1.4. Control de la combustión ............................................................................................................... 23
1.4.1. Contaminantes de la combustión ..................................................................................... 23
1.4.2. Base seca y base húmeda .................................................................................................... 24
1.4.3. Análisis de los gases de emisión o gases chimenea ................................................. 26
1.5. Combustibles industriales ................................................................................................................ 29
1.5.1. Potencia calorífica de un combustible ........................................................................... 30
1.5.2. Temperatura de la combustión ......................................................................................... 31
1.5.3. Otras características de los combustibles .................................................................... 31
Resumen .................................................................................................................................................................... 32
6 Generación y recuperación de energía
Índice
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 33
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 34
2. GENERACIÓN DE VAPOR ................................................................................................................................ 37
Objetivos ................................................................................................................................................................... 37
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 38
Glosario ...................................................................................................................................................................... 38
2.1. Vapor de agua ........................................................................................................................................ 39
2.2. Fundamento físico ................................................................................................................................ 39
2.2.1. Calor y temperatura ................................................................................................................ 39
2.2.2. Calor específico ....................................................................................................................... 40
2.2.3. Calor sensible, calor latente y calor total ....................................................................... 40
2.2.4. Tipos de entalpía .................................................................................................................... 41
2.2.5. Presión vapor ............................................................................................................................ 41
2.2.6. Balance de energías ............................................................................................................... 44
2.3. Tipos de vapor ........................................................................................................................................ 45
2.4. Redes de distribución de vapor .................................................................................................. 46
2.4.1. Revaporización ........................................................................................................................ 47
2.5. Circuito de condensados ................................................................................................................ 48
2.5.1. Purgadores termostáticos ..................................................................................................... 50
2.5.2. Purgadores mecánicos .......................................................................................................... 51
2.5.3. Purgadores termodinámicos ............................................................................................... 53
2.5.4. Instalación de purgadores ................................................................................................... 54
2.6. Golpes de ariete ................................................................................................................................... 54
2.7. Separadores de gotas ....................................................................................................................... 55
Resumen .................................................................................................................................................................... 56
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 56
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 57
3. CALDERAS ................................................................................................................................................................ 59
Objetivos ................................................................................................................................................................... 59
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 60
Glosario ...................................................................................................................................................................... 60
3.1. Introducción ............................................................................................................................................ 61
3.2. Tipos de caleras ..................................................................................................................................... 61
3.3. Calderas pirotubulares ...................................................................................................................... 62
3.4. Calderas acuotubulares .................................................................................................................... 64
3.4.1. Circuito agua-vapor ................................................................................................................ 65
3.4.2. Circuito aire-humos ................................................................................................................ 66
3.4.3. Circuito combustible ............................................................................................................. 66
3.5. Purgas ........................................................................................................................................................... 68
3.6. Comparativa entre calderas pirotubulares y acuotubulares ..................................... 70
3.7. Reglamento de los equipos a presión .................................................................................... 70
3.8. Control de calderas ............................................................................................................................. 71
3.8.1. Control del circuito agua-vapor ........................................................................................ 71
3.8.2. Control del circuito aire-humos ......................................................................................... 72
3.8.3. Control del circuito combustible ..................................................................................... 73
3.9. Puesta en marcha y parada de calderas ................................................................................ 73
Generación y recuperación de energía 7
Índice
3.10. Problemas más usuales en las calderas ................................................................................... 74
3.11. Rendimiento de una caldera ......................................................................................................... 75
Resumen .................................................................................................................................................................... 76
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 77
Práctica 1 .................................................................................................................................................................. 78
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 79
4. HORNOS ................................................................................................................................................................... 81
Objetivos ................................................................................................................................................................... 81
Mapa conceptual ................................................................................................................................................ 82
Glosario ...................................................................................................................................................................... 82
4.1. Introducción ............................................................................................................................................ 83
4.2. Partes de un horno ............................................................................................................................. 84
4.2.1. Quemadores ............................................................................................................................. 84
4.2.2. Hogar ........................................................................................................................................... 87
4.2.3. Refractario .................................................................................................................................. 87
4.2.4. Tubos de radiación y convección .................................................................................... 88
4.2.5. Chimenea .................................................................................................................................... 88
4.2.6. Precalentadores de aire ........................................................................................................ 91
4.2.7. Tipos de caja ............................................................................................................................. 92
4.3. Rendimiento de un horno .............................................................................................................. 94
4.4. Puesta en marcha de un horno ................................................................................................... 94
4.5. Parada de un horno ............................................................................................................................ 96
4.6. Mantenimiento de un horno ......................................................................................................... 96
4.6.1. Quemadores ............................................................................................................................. 96
4.6.2. Tubos de radiación ................................................................................................................ 97
4.6.3. Hogar ........................................................................................................................................... 97
4.6.4. Chimenea .................................................................................................................................... 98
4.6.5. Eliminación del coque .......................................................................................................... 98
Resumen .................................................................................................................................................................... 99
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 99
Práctica 2 .................................................................................................................................................................. 100
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 100
5. TURBINAS ................................................................................................................................................................. 103
Objetivos ................................................................................................................................................................... 103
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 104
Glosario ...................................................................................................................................................................... 104
5.1. Introducción ............................................................................................................................................ 105
5.2. Turbina de vapor ................................................................................................................................... 105
5.2.1. Tipos de turbinas de vapor ................................................................................................. 106
5.2.2. Partes de una turbina de vapor ......................................................................................... 107
5.3. Ciclo Rankine ........................................................................................................................................... 110
5.3.1. Rendimiento del ciclo Rankine ideal ............................................................................... 110
5.3.2. Ciclo Rankine con recalentamiento .................................................................................. 113
5.3.3. Ciclo Rankine con regeneración ........................................................................................ 115
5.4. Turbinas de gas ...................................................................................................................................... 116
5.4.1. Tipos de turbina de gas ........................................................................................................ 118
8 Generación y recuperación de energía
Índice
5.5. Ciclo Brayton ............................................................................................................................................ 118
5.5.1. Rendimiento ciclo Brayton .................................................................................................. 119
Resumen .................................................................................................................................................................... 121
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 121
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 124
6. COGENERACIÓN .................................................................................................................................................. 127
Objetivos ................................................................................................................................................................... 127
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 128
Glosario ...................................................................................................................................................................... 128
6.1. Introducción ............................................................................................................................................ 129
6.2. Características de una planta de cogeneración ............................................................... 129
6.3. Partes de una planta de cogeneración .................................................................................. 130
6.4. Tipos de plantas de cogeneración ............................................................................................ 131
6.4.1. Ciclo con turbina de gas y caldera de recuperación ............................................... 132
6.4.2. Ciclo con turbina de vapor ................................................................................................. 133
6.4.3. Ciclo con motor alternativo ................................................................................................. 134
6.4.4. Ciclo combinado .................................................................................................................... 135
6.5. Trigeneración ........................................................................................................................................... 136
Resumen .................................................................................................................................................................... 137
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 137
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 138
PARTE II
Transmisión de calor
7. TRANSMISIÓN DE CALOR .............................................................................................................................. 143
Objetivos ................................................................................................................................................................... 143
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 144
Glosario ...................................................................................................................................................................... 144
7.1. Transmisión de calor ........................................................................................................................... 145
7.2. Mecanismos de la transmisión de calor ................................................................................. 145
7.2.1. Transmisión por conducción .............................................................................................. 145
7.2.2. Transmisión por convección ............................................................................................... 151
7.2.3. Transmisión por radiación .................................................................................................... 155
Resumen .................................................................................................................................................................... 159
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 159
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 161
8. INTERCAMBIADORES DE CALOR ................................................................................................................ 163
Objetivos ................................................................................................................................................................... 163
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 164
Glosario ...................................................................................................................................................................... 164
8.1. Intercambiador de calor .................................................................................................................. 164
8.2. Concéntricos o de doble tubo .................................................................................................... 166
Generación y recuperación de energía 9
Índice
8.3. Multitubulares ......................................................................................................................................... 167
8.3.1. Clasificación intercambiadores multitubulares ............................................................ 169
8.4. De placas .................................................................................................................................................... 170
8.5. En espiral .................................................................................................................................................... 171
8.6. Aerorrefrigerantes ................................................................................................................................ 173
8.7. Compactos ................................................................................................................................................ 173
8.8. Capacidad de un intercambiador .............................................................................................. 174
8.9. Balance de energía en un intercambiador ........................................................................... 175
8.10. Eficacia de un intercambiador ..................................................................................................... 176
Resumen .................................................................................................................................................................... 178
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 178
Práctica 3 .................................................................................................................................................................. 180
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 181
9. TORRES DE REFRIGERACIÓN ........................................................................................................................ 183
Objetivos ................................................................................................................................................................... 183
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 184
Glosario ...................................................................................................................................................................... 184
9.1. Introducción ............................................................................................................................................ 185
9.2. Diagrama psicométrico ...................................................................................................................... 185
9.3. Principios de funcionamiento de las torres de refrigeración ................................... 187
9.3.1. Eficacia de una torre de refrigeración ............................................................................. 188
9.3.2. Pérdidas de agua en una torre de refrigeración .......................................................... 188
9.4. Tipos de torres de refrigeración ................................................................................................. 189
9.4.1. Torres de circuito abierto y cerrado ................................................................................ 190
9.4.2. Torres de circulación natural ............................................................................................... 191
9.4.3. Torres de circulación mecánica ......................................................................................... 192
9.5. Partes de una torre de refrigeración ........................................................................................ 193
9.6. Mantenimiento de una torre de refrigeración ................................................................... 195
9.7. Legionelosis .............................................................................................................................................. 196
9.7.1. Normativa sobre la legionela .............................................................................................. 196
Resumen .................................................................................................................................................................... 198
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 199
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 200
PARTE III
Tratamiento de aguas
10. TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES AFLUENTES ............................................................... 205
Objetivos ................................................................................................................................................................... 205
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 206
Glosario ...................................................................................................................................................................... 206
10.1. Clasificación de las aguas ................................................................................................................. 207
10.1.1. Usos industriales del agua ................................................................................................... 208
10.2. Parámetros fisicoquímicos del agua .......................................................................................... 208
10.3. Tratamientos de aguas afluentes industriales ..................................................................... 215
10.4. Tratamientos del agua de caldera .............................................................................................. 215
10.4.1. Control de las incrustaciones y depósitos .................................................................... 216
10.4.2. Control de la corrosión ......................................................................................................... 219
10 Generación y recuperación de energía
Índice
10.5. Índices de estabilidad del agua .................................................................................................. 221
10.6. Tratamientos de aguas de refrigeración ................................................................................. 224
10.6.1. Control microbiológico ........................................................................................................ 225
10.7. Tratamiento del agua del proceso de producción ......................................................... 226
10.7.1. Tratamientos de membrana ................................................................................................ 226
Resumen .................................................................................................................................................................... 229
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 229
Práctica 4 .................................................................................................................................................................. 230
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 232
11. TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES EFLUENTES ............................................................... 235
Objetivos ................................................................................................................................................................... 235
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 236
Glosario ...................................................................................................................................................................... 236
11.1. Aguas efluentes industriales .......................................................................................................... 237
11.2. Parámetros biológicos del agua .................................................................................................. 237
11.3. Tratamientos de aguas efluentes industriales ..................................................................... 238
11.3.1. Pretratamientos ......................................................................................................................... 240
11.3.2. Tratamientos primarios .......................................................................................................... 241
11.3.3. Tratamientos secundarios .................................................................................................... 241
11.3.4. Tratamientos terciarios ........................................................................................................... 243
Resumen .................................................................................................................................................................... 244
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 245
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 245
PARTE IV
Frío industrial
12. FRÍO INDUSTRIAL ................................................................................................................................................ 249
Objetivos ................................................................................................................................................................... 249
Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 250
Glosario ...................................................................................................................................................................... 250
12.1. Refrigeración o producción de frío industrial .................................................................... 251
12.2. Métodos de producción de frío ................................................................................................. 251
12.3. Métodos de producción de frío basados en la evaporación de un refrigerante .............................................................................................................................................................. 252
12.3.1. Fluidos refrigerantes ............................................................................................................... 252
12.4.. Métodos de producción de frío por evaporación en sistemas cerrados ........ 255
12.4.1. Sistemas de refrigeración por compresión ................................................................... 255
12.4.2.. Cálculos en los sistemas de producción de frío por compresión ...................... 260
12.4.3. Sistemas de refrigeración por eyección ........................................................................ 262
12.4.4. Cálculos en los sistemas de producción de frío por eyección ............................ 263
12.4.5. Sistemas de refrigeración por absorción ....................................................................... 263
12.5 Redes de distribución de frío ....................................................................................................... 268
Resumen .................................................................................................................................................................... 268
Ejercicios propuestos........................................................................................................................................ 269
Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 272