Calderas

Accesorios en el circuito de vapor

Hay varios accesorios que deben instalarse en las calderas de vapor, todos con el objetivo de mejorar: Funcionamiento. Eficacia. Seguridad. Uno de los accesorios importantes de la caldera es la válvula de Seguridad. Su función es proteger el cuerpo de la caldera de sobrepresión y evitar que explosione. La normativa BS 6759 (ISO4126) trata de las válvulas de seguridad en calderas de vapor, y BS2790 (8.1) trata de a las especificaciones del diseño y fabricación de calderas pirotubulares pi rotubulares de construcción soldada. Hay muchos tipos diferentes de válvulas de seguridad instaladas en la planta de la caldera, todas deben cumplir el siguiente criterio: 

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La(s) válvula(s) de seguridad deberá(n) dar salida a un caudal de vapor equivalente a la potencia térmica de la caldera. El rango de capacidad de descarga total de la(s) válvula(s) de seguridad debe estar dentro del 110% de la presión de diseño de la caldera. El orificio que conecta una válvula de seguridad a una caldera debe ser como mínimo de 20 mm. La tara máxima de la válvula de seguridad será la presión máxima permisible de trabajo de la caldera. Debe haber un margen adecuado entre la presión normal de trabajo de la caldera y la tara de la válvula de seguridad.

Una caldera de vapor debe tener instalada una válvula de interrupción (también conocida como válvula de salida de vapor). Esta aísla la caldera de vapor y su presión del proceso o la planta. Generalmente es una válvula de globo en ángulo del modelo de husillo.

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La válvula de interrupción no se diseña como una válvula para proporcionar más o menos vapor, debe abrirse o cerrarse totalmente. Siempre debe abrirse lentamente para evitar aumentos repentinos de presión aguas abajo y los golpes de ariete. En aplicaciones de varias calderas debe instalarse una válvula de aislamiento adicional en serie con la válvula de salida de vapor. Ésta es, generalmente, una válvula del globo de husillo, del tipo de retención que previene que una caldera presurice a otra. Alternativamente, algunas empresas prefieren usar una válvula globo de husillo con una válvula de retención de disco intercalada entre las bridas de las dos válvulas de aislamiento. La válvula de retención (como la de las Figuras 20 y 21), se instalan en la tubería del agua de alimentación de la caldera entre la bomba de alimentación y la caldera. Una válvula de aislamiento para la alimentación a la caldera se instala en el cuerpo de la caldera.







La válvula de retención contiene un resorte que mantiene la válvula cerrada cuando no hay presión en la caldera aunque el tanque de alimentación tenga un nivel elevado, además previene que la caldera se inunde por la presión estática del agua de alimentación. Bajo condiciones normales de vapor, la válvula de retención funciona de una manera convencional para detener flujo del retorno de la caldera que entra en la línea de alimentación cuando la bomba de alimentación se para. Cuando la bomba de alimentación se pone en marcha, su presión vence al resorte para alimentar la caldera.

Las calderas deben tener como mínimo una válvula de purga de fondo, en un lugar cercano al que pueda que se acumule el sedimento o lodo. Estas válvulas deben accionarse con una llave y están diseñadas de tal manera que es imposible sacar la llave ll ave con la válvula abierta. Ahora están disponibles válvulas de purga de fondo automáticas que se controlan por temporizadores incorporados en los controles electrónicos que aseguran que una sola caldera puede purgarse a la vez. Las Figuras 22 y 23 muestran válvulas típicas de purga de fondo.







Todas las calderas deben tener como mínimo un indicador de presión. El tipo usual es un







El dial debe tener como mínimo 150 mm de diámetro y ser del tipo de tubo de bourdon, debe tener marcado la presión de trabajo normal (indicado por una línea roja en el dial) y la presión / diseño de trabajo máximo permisible (indicado por una línea morada en el dial). Los manómetros, normalmente, se conectan al espacio vapor de la caldera por un tubo sifón en R que está lleno de vapor condensado para proteger el mecanismo del dial de altas temperaturas. Se pueden instalar manómetros en otros recipientes a presión como tanques de purga de fondo, normalmente tendrán diales más pequeños como muestra la Figura 24.

Todas las calderas tienen como mínimo un indicador de nivel de agua, pero las de más de 145 kg/h deben tener dos indicadores.







sobrecalentamiento. Alrededor de ellos deben instalarse protectores que no deben impedir la visibilidad del nivel del agua. La figura 25 nos muestra un indicador de nivel típico. Los indicadores de nivel son propensos a daños por la corrosión de los químicos en el agua de la caldera, y erosión durante la purga de fondo, especialmente en el lado del vapor. Cualquier señal de corrosión o erosión nos obliga a cambiar el cristal. Para comprobar un indicador de nivel, debe seguirse el siguiente procedimiento; 1. Cerrar el grifo de agua y abrir el grifo de purga durante aprox. 5 segundos. 2. Cerrar el grifo de purga y abrir la llave del agua - el agua deberá volver rápidamente a su nivel del funcionamiento normal, si esto no ocurriera, entonces podría haber un obstáculo en el grifo de agua y debe remediarse lo más pronto posible. 3. Cerrar el grifo de vapor y abrir el grifo de purga durante aproximadamente 5 segundos. 4. Cerrar el grifo de purga y abrir la llave de vapor, Si el agua no vuelve a su nivel rápidamente, podría haber un obstáculo en el grifo de vapor y debe remediarse lo más pronto posible. El operador autorizado debe comprobar sistemáticamente los indicadores de nivel por lo menos una vez al día llevando la protección necesaria en la cara y las manos para protegerle de quemaduras en caso de la rotura del cristal. cri stal. Todas las manetas del indicador de nivel deben apuntar hacia abajo cuando está trabajando. La protección del indicador de nivel debe mantenerse limpia. Cuando se está limpiando la protección debe cerrarse Temporalmente el indicador de nivel. Asegúrese de que hay un nivel de agua satisfactorio antes de cerrar el indicador de nivel y tener cuidado de no tocar o golpear el cristal. Después de limpiar y cuando se ha colocado la protección, el indicador de nivel debe comprobarse y los grifos puestos en la posición correcta.









El indicador de nivel debe renovarse completamente en cada revisión anual. La falta de mantenimiento puede producir endureciendo de la estopada que bloquea los grifos. Si se dobla o se distorsiona una maneta de un grifo, hay que asegurarse de que el grifo está totalmente abierto. Los accesorios dañados deben renovarse o repararse inmediatamente. Los cristales suelen perder transparencia debido a las condiciones del agua, también se desgastan por la corrosión. Por consiguiente, los cristales deben renovarse regularmente. Se debe disponer de cristales y estopadas de recambio. Recuerde: Si los pasos de vapor están estrangulados nos puede dar un falso nivel alto de agua en la caja de nivel. Después de que se ha comprobado el indicador, i ndicador, todavía puede indicar un falso nivel alto de agua. Si los pasos de agua están estrangulados nos puede dar un falso nivel de agua alto o bajo en la caja de nivel. Después de que se ha comprobado el indicador, permanecerá vacío durante un tiempo a menos que el verdadero nivel de agua este peligrosamente alto. Al comprobar las conexiones de vapor de la caja c aja de nivel, deben cerrarse los grifos de conexión a la tubería de agua del indicador de nivel. Al comprobar las conexiones de vapor del indicador de nivel, deben cerrarse los grifos de conexión a la tubería de agua del indicador de nivel. Las cámaras de control de nivel están en la parte externa de la caldera y sirven para instalar los controles o alarmas de nivel como muestra la Figura 26. El funcionamiento de los controles o alarmas de nivel se verifica diariamente cuando se usa la válvula de purga secuencial. Con el volante girado totalmente en sentido contrario a las agujas de reloj, la válvula estará en la posición de ‘funcionamiento normal’, y un asiento

trasero cierra la conexión del desagüe. El dial del volante puede ser similar al mostrado en la Figura 27. Algunos volantes no tienen dial, dependen del mecanismo del volante para un funcionamiento correcto.







Hay sistemas del control de nivel que proporcionan un grado mayor de seguridad que los mencionados anteriormente. Los sensores se instalan directamente dentro del cuerpo de la caldera y proporcionan una función de supervisión de la integridad del sistema. Debido a que están instalados internamente, no están sujetos a los procedimientos de purga de fondo de las cámaras externas. El funcionamiento del sistema se comprueba con una prueba de evaporación. Las fundas de protección se instalan para amortiguar el nivel de agua alrededor del sensor.







cubrir las superficies de intercambio de calor. El aire también puede dar lugar a corrosión en el sistema de condensado, si no se elimina adecuadamente. El aire puede purgarse del espacio de vapor simplemente usando una válvula manual, normalmente quedaría abierto hasta que el manómetro marque una presión aproximada de 0,5 bar. Una alternativa al grifo es un eliminador de aire de presión equilibrada que no sólo libera al operador de la caldera de la tarea de purgar aire manualmente (y asegura que realmente se realiza), también es mucho más preciso y eliminará los gases que se pueden acumular en la caldera. En la Figura 29 se muestran unos eliminadores de aire.

Cuando se para una caldera, el vapor en el espacio vapor se condensa produciendo un vacío.







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Verificar que las válvulas de: Purga alta de columna de agua, Entrada de agua al tanque de alimentación de la caldera, Entrada de agua al Caldera a través de la bomba de Alimentación, estén abiertas. Revisar el nivel del agua de la caldera, abriendo completamente las válvulas de Purga de limpieza de vidrio de nivel, Purga de baja columna de nivel de agua, Purga media de la columna de nivel de agua y Purga de fondo de la columna de agua; luego proceder a cerrar todas las válvulas. Comprobar el nivel del condensado en el tanque, limpiando el cristal y purgando el tanque. Proceder al encendido de la caldera y mantenerlo durante 10 minutos en fuego bajo, luego parar durante 3 minutos, repítase esta operación hasta obtener 50 libras de presión, momento en el cual se efectuará el procedimiento de purga, luego se dejará funcionando el Caldera hasta que llegue a la presión de trabajo. Pase el interruptor a fuego alto. Abrir lentamente la válvula principal de salida de vapor y luego purgar la línea de vapor. Todos los días al apagar la caldera, cierre la válvula de salida de vapor deje en automático el switch de la bomba de alimentación. No se debe permitir fugas de vapor por llaves, registros, etc., por lo que hay que corregir estas anomalías en el menor tiempo posible. En caso de cualquier anormalidad debe ser reportada al Jefe de Mantenimiento. No se debe permitir que la caldera tenga aceite en su interior, porque causará el aflojamiento de los tubos de fuego. De existir aceite en el cristal del nivel de agua; deberá pararse la caldera, esperar su enfriamiento y vaciarla completamente, después de abrir la llave de purga de aire en la parte superior (en calderas no equipadas con rompedor de vacío) enjuáguese la caldera hasta eliminar el aceit e. Después de apagar el Caldera en el día deberá efectuarse inmediatamente la purga.

Pruebas de calderas







lenta y progresiva aumentándola uniformemente, sin exceder el valor fijado para la presión de prueba que debe resistir. Enseguida, se revisará la caldera para comprobar la existencia o ausencia de filtraciones o deformaciones en sus planchas. Se considerará que la caldera ha resistido la prueba hidráulica en forma satisfactoria cuando no haya filtración ni deformación de las planchas. Posteriormente se bajará la presión también en forma lenta y uniforme. 

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Prueba con vapor Después de cada prueba hidráulica se realizará una prueba con vapor en la cual la válvula de seguridad se regulará a una presión de abertura que no exceda más de 6% sobre la presión máxima de trabajo de la caldera. Prueba de acumulación La prueba de acumulación se realizará con la caldera funcionando a su máxima capacidad y con la válvula de consumo de vapor cerrada. En estas condiciones la válvula de seguridad deberá ser capaz de evacuar la totalidad del vapor sin sobrepasar en un 10% la presión máxima de trabajo del generador de vapor. Pruebas especiales Sin perjuicio de las l as pruebas prescritas en los artículos anteriores la autoridad sanitaria podrá solicitar que los generadores de vapor sean sometidos a pruebas especiales no destructivas, con el objeto de determinar calidad de planchas y soldaduras en calderas muy usadas o muy antiguas o en aquellas en que se hayan producido deformaciones o recalentamiento. Sistema de seguridad

Toda caldera de vapor debe estar provisto de una válvula automática de seguridad para evitar que la presión sobrepase el nivel normal de trabajo establecido. VALVULA DE SEGURIDAD La válvula de seguridad es para desahogar el vapor que









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interior de la caldera, de tal manera que el nivel de agua en el tubo es representativo del nivel del agua en la caldera. La oscilación del nivel del agua alrededor de su nivel de trabajo es característica de la operación normal del nivel. Si el nivel no oscila esto indica que las conexiones están obstruidas. De estas consideraciones se desprende la importancia de mantener el nivel y sus conexiones libres de sedimentos a incrustaciones que perturben el libre flujo del agua produciendo indicaciones erróneas del nivel del agua en la caldera. MANOMETROS. Aparatos destinados a medir la presión de la caldera sobre el nivel de la presión atmosférica. Los manómetros se deben instalar de manera que se encuentren aislados de calor radiante y en sitio visible. El tubo de conexión estará fijado directamente a la cámara de vapor debiendo ir provisto de un sifón, para que el agua condensada en el sifón sea la que actué sobre el aparato evitando el rápido deterioro del mismo por la acción directa del vapor. 9 La escala de la presión máxima de trabajo será no menor de 5 atmósferas (75 lbs/pulg2) más que la presión de trabajo. ALARMA. El sistema de alarma funciona cuando el nivel del agua está demasiado bajo para llamar la atención del operador que debe rectificar la condición de funcionamiento. ENCENDIDO POR PRESION DE AIRE. Formado por un interruptor ajustable de mercurio activado en este caso por la presión del aire de combustión, y de igual forma en caso de falla de presión interrumpe la operación de la caldera. REGULADOR DE PRESION DE VAPOR. Interruptor I nterruptor ajustable ajustable de mercurio activado por







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DISPOSICION DE TOMAS DE VAPOR Y DE PURGA. El Caldera de vapor, deberá estar provisto de una válvula de cierre que permita aislarla de la tubería de salida de vapor, la cual debe estar colocada cerca del cuerpo de la caldera. Es necesario eliminar periódicamente, los sólidos en suspensión en el agua de la caldera, para evitar que su concentración alcance niveles muy elevados para el funcionamiento correcto de la unidad. Para dicho efecto se permite la salida periódica del agua de la caldera, operación que recibe el nombre de purga. Las purgas de fondo deben estar ubicadas en la parte más baja de la caldera, en sitios de fácil acceso. Se dispone, para la purga de fondo, de la válvula de cierre lento y otra de cierre rápido, colocadas en serie y lo más próximas al cuerpo de la caldera como sea posible, en calderas de más de 100 HP se debe colocar una 3ra. válvula. Para la purga de superficie del flotante y del cristal de nivel se dispone de una válvula de compuerta. Se debe instalar por separado todas las tuberías de purga, evitando en lo posible las curvas y formación de sifones obteniendo en los tramos horizontales una pendiente mínima de 2% hacia la descarga.

Limpieza y mantenimiento de las calderas En las industrias donde se utilizan util izan calderas, en realidad y apropiadamente dicho “Bienes de Equipo”, para preparar los fluidos calor portadores que serán utilizados en sus diferentes

procesos productivos, hay que tener en cuenta que su correcto funcionamiento interviene directamente en el objeto de la actividad fabril que se desarrolle en esas industrias. La







los indicadores ópticos de nivel, lodos, botellines de nivel, si los hubiese, y del colector de instrumentación donde van alojados los presostatos y manómetro. vigilancia de la temperatura de aportación de agua. Operaciones semanales: 

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Tomar y analizar muestras del agua contenida en el interior de la caldera: Salinidad, Dureza, pH, Contenido O2, Aspecto (incoloro, claro, sin substancias no disueltas o turbio). Como consecuencia de la analítica se ajustarán adecuadamente la temporización de purgas, la cantidad de aditivos a suministrar o corregir, etc. Comprobar el correcto funcionamiento de automatismos involucrados en la cadena de seguridades del conjunto caldera-quemador. limpiar filtros, fotocélula y electrodos de encendido del quemador en caso de utilizar combustibles líquidos. Proceder al cierre y apertura de todas las válvulas manuales que están asociadas a la caldera, comprobando que funcionan correctamente. Comprobar el correcto funcionamiento de termómetros, termostatos, manómetros y presostatos. Comprobar estanqueidad en aperturas de inspección que dan acceso al interior de la caldera.

Operaciones mensuales:







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Inspección en frío, caldera parada, procediendo a la apertura de todos los registros en el lado agua y gases. Proceder a la limpieza del lado agua eliminando incrustaciones y sedimentos. Prestar especial atención a los lugares donde se ubican la detección de nivel en calderas de vapor. Inspeccionar el estado de la caldera respecto a la aparición de corrosiones y evaluar si el tratamiento de agua que se ha aplicado es correcto o mejorable. En el lado de gases, proceder también a una limpieza exhaustiva, eliminando hollines. Comprobar el estado de los elementos de seguridad que actúan sobre la presión, temperatura y nivel. Sustituirlos en caso necesario. Comprobar el estado de las uniones soldadas entre tubos de humo y hogar con las placas delantera y trasera. Realizar una medición de espesores por ultrasonidos en las partes que conforman el cuerpo a presión de la caldera. Proceder a la sustitución de juntas de los registros o elementos desmontados, limpiando o rectificando los asientos en caso de ser necesario. Una vez realizadas las operaciones anteriores, proceder a una prueba de presión en frío. Posteriormente, realizar una prueba de funcionamiento con quemador en marcha, forzando el disparo y actuación de los equipos de seguridad. Cumplimentar el libro de Registro de usuario, anotando todas las actuaciones







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Costo de calefacción razonable. Excelente confort térmico, tanto con losa radiante como con radiadores. Se tienen menores exigencias de seguridad con respecto a los equipos de gas natural.

Desventajas 

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Además del espacio ocupado por la caldera se necesita un lugar a utilizar como depósito de combustible, con su peligro asociado. El combustible debe ser abastecido periódicamente. Se debe realizar un mantenimiento periódico de limpieza de tubos y del quemador. Deben contar con un adecuado sistema de seguridad. Se producen humos contaminantes y con mayores olores que con las calderas a gas. Se tiene una inversión inicial elevada debido al costo del equipo y a la instalación.

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