INGENIERÍA DE PROCESO

 

HOLA:

Excavadora - Bagger 288

La Bagger 288.

Diseñada y producida entre 1973 a 1978 por el conglomerado alemán ThyssenKrupp, este criatura cuesta 100 millones de dólares y es la excavadora más grande y potente de nuestro planeta.

KING KONG

La Bagger enciende sus motores para la industria minera y su función principal es crear tremendas fosas en el suelo para la explotación de materia prima, como el carbón. Para conseguirlo, su parte superior puede rotar 360 grados, esto le permite formar tremendos hoyos circulares perfectos. Es operado por cinco personas, puede extraer 240 mil toneladas de roca y tierra por día, y su esparcidor de descarga se extiende a los largo de 207 metros.

Transportarla es una oda a la paciencia, en primera instancia, quien se aviente tremenda chamba tiene la opción de separarlo en cuatro partes, pero así cuesta una lana (8 millones de billetes verdes). Si la distancia lo permite se la llevan en una sola pieza, y como sólo puede ir en línea recta, determinan un trayecto antes de su partida para crear las condiciones necesarias de su desplazamiento, es decir, colocan toneladas de arena sobre la superficie para ofrecerle un suelo bien lisito. Actualmente existe una flotilla de 21 Baggers distribuidas por toda Europa, Medio Oriente y Asia.

Tardaría cuatro meses en recorrer la carretera México-Monterrey

ALGUNOS DATOS

Peso: 45,000 toneladas

Altura: 95m

Longitud: 214m

Velocidad promedio: 0.6 Km/h

Velocidad de excavación: 10m por minuto

Chasis central: 46m de largo

Bandas de desplazamiento: 3.8m de ancho

Diámetro de cabeza excavadora: 21.6m (18 cubetas)

La locomotora a vapor más rápida

La locomotora Mallard Nº 4468 es una locomotora a vapor clase A4 de las líneas férreas London and North Eastern Railway de Inglaterra. Fue construida en los talleres de Doncaster, Inglaterra en 1938 siendo su tipo 4-6-2 (Pacific). A pesar de ser típica dentro de su categoría, es relevante desde el punto de vista histórico por poseer el récord de velocidad para locomotoras a vapor.

La Mallard fue diseñada como locomotora para trenes expresos por Sir Nigel Gresley, su forma aerodinámica probada en túnel de viento estaba capacitada para alcanzar velocidades sobre los 160 km/h. La Mallard estuvo en servicio hasta 1963 después de haber recorrido 2.4 millones de km.

En la década del 80, la locomotora fue restaurada y puesta en estado operativo, pero ha sido operada en contadas ocasiones, actualmente pertenece a la colección del National Railway Museum en York, Reino Unido.

La locomotora mide aproximadamente 21m de largo y pesa 165 toneladas incluido el tender, está pintada de azul típico del LNER con ruedas en rojo y llantas en color acero.

Récord

La Mallard posee el récord oficial de velocidad para una locomotora a vapor de 202.58 km/h. El récord fue obtenido el día 3 de julio de 1938, en un trayecto de la East Coast Main Line en una pendiente en leve bajada, rompiendo el récord de la locomotora alemana DRG Clase 05 Nº2 en 1936 de 200.4 km/h.

La locomotora era el vehículo perfecto para el emprendimiento; fue diseñada para trabajar a velocidades sostenidas de 160 km/h, debido a: una de las pocas con sistema de doble chimenea para mejorar la salida de los gases a alta velocidad, diseño de tres cilindros para aumentar la estabilidad y ruedas tractoras de 2.032 m de diámetro para obtener las máxima velocidad posible en su época. Además la Mallard tenía 5 meses de uso por lo que ya estaba suficientemente usada pero no desgastada en sus partes mecánicas.

El récord fue alcanzada en un tramo de vía en gradiente descendiente en Stoke Bank, el tren estaba formado por la locomotora, seis vagones y un vagón dinamómetro en la cola, el vagón dinamómetro es un vagón adaptado con instrumentos para medir diferentes parámetros. En este caso los instrumentos registraron un velocidad momentánea máxima de 203 km/h.

La locomotora a vapor con mayor capacidad de arrastre

La Big Boy es una de las más representativas y mejor preservadas de las locomotoras de vapor en Estados Unidos, debido a su legendaria reputación y a ser una de las últimas en ser retirada del servicio, en 1959. Ocho de las 25 todavía existen.

A menudo se afirma que la Big Boy fue la locomotora de vapor más grande jamás construida. Sin embargo, esto es muy debatido. Por ejemplo: peso, largo, potencia y tracción son categorías en las que una locomotora puede ser calificada, y en cada una de ellas encontramos una "más grande" que la Big Boy. Sin embargo, en el rendimiento general y confiabilidad, entre todos los "fierros pesados", la Big Boy era insuperable.^{[cita requerida]}

Sin el ténder, la Big Boy fue la locomotora más larga, aunque su caldera, de menor diámetro, encaja dentro de la caldera de una H-8 Allegheny. La H-8 Allegheny era también algo más pesada que la Big Boy, con 547.500 kg.

Las Big Boys estaban específicamente diseñadas para cubrir la necesidad de arrastrar trenes de 3.300 Tm en las largas pendientes de 1,14% de las Motañas Wasatch en Utah. Hasta ese momento, era necesario usar locomotoras auxiliares. Acoplar y luego quitar las locomotoras auxiliares hacía lento el movimiento de los trenes. Para que una locomotora sea exitosa en esta tarea, tenía que ser más rápida y potente que las locomotoras compuestas 2-8-8-0 y 2-8-8-2 que la Union Pacific ("UP") probó luego de la Primera Guerra Mundial. Para evitar cambios de locomotora, la nueva clase debía poder arrastar largos trenes a una velocidad sostenida de 97 km/h, una vez pasadas las montañas. Para el final de la carrera de las 4000 (a fines de la década de 1950) se comprobó que aún podía arrastrar más de su tonelaje nominal de 3.300 Tm. Se incrementaron el peso de los trenes hasta el punto de poder arrastrar 4.000 Tm en la pendiente Wasatch, sin asistencia.

La locomotora Big Boy era articulada por el sistema Mallet, pero usaba simple expansión en lugar de expansión doble, a diferencia del diseño Mallet original.

Las Big Boys fueron diseñadas para ser estables a 130 km/h, y construidas con un amplio margen de seguridad y confiabilidad, ya que normalmente se operaban muy por debajo de esa velocidad en el servicio de transporte de mercancías. La potencia óptima se alcanzaba a alrededor de 56 km/h; y la tracción óptima a 16 km/h. Pocas locomotoras articuladas de la época eran capaces de alcanzar esas velocidades, como las Challenger 4-6-6-4 de Union Pacific. En muchos aspectos, la Big Boy podía ser considerada como una Challenger más grande, más pesada y más potente.

En total, 25 Big Boys fueron construidas, en dos lotes de diez y uno de cinco locomotoras. Todas eran alimentadas con carbón, con grandes hogares para quemar el carbón de baja calidad de Wyoming, de las minas propiedad del ferrocarril. Una locomotora, la Nº 4005, fue experimentalmente convertida para quemar petróleo. Al contrario de lo experimentado con las tipo Challenger, este cambio no fue exitoso, y la locomotora fue pronto reconvertida a carbón. La razón de este fracaso fue el uso de un quemador simple, por lo que, en el gran hogar de la Big Boy, producía calor insuficiente y desigual. Se desconoce por qué no se emplearon quemadores múltiples, aunque con la diselización en su apogeo después de 1945, la compañía probablemente perdió interés en posteriores desarrollos del vapor.

Las Big Boys prestaron un importante servicio en la Segunda Guerra Mundial, especialmente debido a que era fácil de operar e incluso los principiante podían hacer un buen trabajo. Debido a que muchos hombres nuevos que exceptuados del servicios de combate fueron contratados por las vías férreas para reemplazar a los tripulantes que habían ido a la guerra, esto resultó ventajoso. Durante la guerra, cuando los agentes alemanes informaron que los estadounidenses tenían locomotoras de vapor gigantes que podían mover trenes enormes repletos de material de guerra vital sobre las montañas a altas velocidades, sus informes fueron rechazados y calificados como "imposibles". Sus prestaciones para mover enormes cantidades de material de guerra durante la Segunda Guerra Mundial ha sido repetidamente reconocida, y la Big Boy es siempre reconocida por haber hecho una enorme contribución al esfuerzo de guerra.^{[cita requerida]}

Los incrementos del precio del carbón y de la mano de obra en la posguerra y la eficiencia de las diésel-eléctricas y de las turbinas de gas, anunciaron una vida limitada para las Big Boys, pero fueron de las últimas locomotoras de vapor en salir de servicio. El último tren arrastrado por una Big Boy fue en julio de 1959; y la última en funcionar fue el 21 de julio temprano por la mañana. Muchas fueron almacendas en estado operacional hasta 1961, y cuatro se mantuvieron en condiciones de funcionamiento en Green River, Wyoming hasta 1962. Sus funciones fueron gradualmente asumidas por las locomotoras diésel y de turbina.

Turbina de vapor

Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. Las turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el Ciclo Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, típicamente, es aprovechada por un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estator también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina.

El término turbina de vapor es muy utilizado para referirse a una máquina motora la cual cuenta con un conjuntos de turbinas para transformar la energía del vapor, también al conjunto del rodete y los álabes directores.

Caldera de vapor

Las Calderas o Generadores de vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria.

Hasta principios del siglo XIX se usaron calderas para teñir ropas, producir vapor para limpieza, etc., hasta que Papin creó una pequeña caldera llamada "marmita". Se usó vapor para intentar mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse ésta dejaba de producir trabajo útil.

Luego de otras experiencias, James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido.

La máquina elemental de vapor fue inventada por Dionisio Papin en 1769 y desarrollada posteriormente por James Watt en 1776.

Inicialmente fueron empleadas como máquinas para accionar bombas de agua, de cilindros verticales. Ella fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continua en el nuestro.

Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas encontramos la baja velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por kW de potencia, necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura.

Dentro de los diferentes tipos de calderas se han construido calderas para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes tanto de carga como de pasajeros. Vemos una caldera multi-humotubular con haz de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El humo, es decir los gases de combustión caliente, pasan por el interior de los tubos cediendo su calor al agua que rodea a esos tubos.

Para medir la potencia de la caldera, y como dato anecdótico, Watt recurrió a medir la potencia promedio de muchos caballos, y obtuvo unos 33.000 libras-pie/minuto o sea 550 libras-pie/seg., valor que denominó HORSE POWER, potencia de un caballo.

Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kgm/seg. Pero, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París, resolvió redondear ese valor a 75 más fácil de simplificar, llamándolo "Caballo Vapor" en homenaje a Watt.

GENERALIDADES

Las calderas de vapor, básicamente constan de 2 partes principales:

Cámara de agua.

Recibe este nombre el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera.

El nivel de agua se fija en su fabricación, de tal manera que sobrepase en unos 15 cms. por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores.

Con esto, a toda caldera le corresponde una cierta capacidad de agua, lo cual forma la cámara de agua.

Según la razón que existe entre la capacidad de la cámara de agua y la superficie de calefacción, se distinguen calderas de gran volumen, mediano y pequeño volumen de agua.

Las calderas de gran volumen de agua son las más sencillas y de construcción antigua.

Se componen de uno a dos cilindros unidos entre sí y tienen una capacidad superior a 150 H de agua por cada m2 de superficie de calefacción.

Las calderas de mediano volumen de agua están provistas de varios tubos de humo y también de algunos tubos de agua, con lo cual aumenta la superficie de calefacción, sin aumentar el volumen total del agua.

Las calderas de pequeño volumen de agua están formadas por numerosos tubos de agua de pequeño diámetro, con los cuales se aumenta considerablemente la superficie de calefacción.

Como características importantes podemos considerar que las calderas de gran volumen de agua tienen la cualidad de mantener más o menos estable la presión del vapor y el nivel del agua, pero tienen el defecto de ser muy lentas en el encendido, y debido a su reducida superficie producen poco vapor. Son muy peligrosas en caso de explosión y poco económicas.

Por otro lado, la caldera de pequeño volumen de agua, por su gran superficie de calefacción, son muy rápidas en la producción de vapor, tienen muy buen rendimiento y producen grandes cantidades de vapor. Debido a esto requieren especial cuidado en la alimentación del agua y regulación del fuego, pues de faltarles alimentación, pueden secarse y quemarse en breves minutos.

Cámara de vapor.

Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, en ella debe separarse el vapor del agua que lleve una suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.

MOTORES MARINOS

Los motores Diesel desplazaron completamente a las turbinas de vapor en el siglo pasado. Salvo en grandes buques militares en los que también se emplean reactores nucleares para la propulsión, el Diesel es el gran rey.

Esto se debe a que el Diesel es muy fiable, más sencillo y más económico. Los grandes motores diesel de mercantes y grandes esloras funcionan a unas 100 revoluciones por minuto, pudiéndose sentir cada explosión en los cilindros. La lentitud de funcionamiento permite utilizar combustibles muy densos como el Fuel oil. El fuel pesado es un liquido oleaginoso y oscuro que hay que precalentar antes de inyectar para que disminuya su viscosidad. Tiene más poder energético y es dos veces más barato que el gasoil que utilizamos en los coches o embarcaciones de recreo. Al girar muy lentamente, el cigüeñal puede conectarse directamente con el eje de propulsión de la hélice evitando el uso de costosas reductoras que además generan pérdidas de potencia.

Para hacerlos más baratos y sobre todo fiables, por no tener, no llevan ni embrague ni inversora para la marcha atrás. Menos piezas, menos averías. Para arrancarlos es necesario inyectar aire a presión en los pistones de modo que todo el conjunto comience a girar. Para la marcha atrás hay que parar el motor cambiar un ajuste en los árboles de levas y darle arranque pero esta vez en sentido contrario. Toda la operativa puede llevar una decena de minutos!

Son enormes y pueden llegar a tener 100.000 caballos de potencia con 14 cilindros. 25 metros de longitud, 2500 toneladas de peso, lo cual hace que se tengan que enviar y montar pieza a pieza en el barco de destino. Estos grande monstruos consumen 13 metros cúbicos de Fuel por hora, es decir en cada 'pistonazo' explotan cerca de 200 centímetros cúbicos de combustible!