Universidad Técnica Nacional Sede Central Ingeniería Electromecánica Curso: Equipos Auxiliares. Código: IEM-5!
Trabajo de Investigación: Calderas Acuotubulares. "om#re del docente Ing. $onald %orras Al&arado.
"om#re del estudiante: 'ra(ner Monto(a Montero. "o. de identi)icación: * +,* +*55
IlI Cuatrimestre A/o +!*
Índice General
Calderas Acuotubulares...................................................................................................................2 Principio de Funcionamiento...........................................................................................................3 Partes de una Caldera Acuotubular..................................................................................................5 Accesorios y Elementos Adicionales...............................................................................................8 Algunas Ventajas y Desentajas de las Calderas Acuotubulares...................................................!" Aplicaciones de las Calderas Acuotubulares.................................................................................!! #ibliogra$%a....................................................................................................................................!3
Índice de Figuras
Figura !. Caldera Acuotubular.........................................................................................................2 Figura 2. Caldera Acuotubular de &ambor 'ongitudinal.................................................................3 Figura 3. Es(uema de una caldera acuotubular...............................................................................) Figura ). Es(uema de una caldera de apor *Central &+rmica,.......................................................8 Figura 5. Partes de una Caldera Acuotubular................................................................................!" Figura -. Funcionamiento de una Central &+rmica.......................................................................!2
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Calderas Acuotubulares on a(uellas calderas en las (ue el $luido de trabajo se despla/a por tubos durante su calentamiento. on las m0s utili/adas en las centrales termoel+ctricas1 ya (ue permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generacin.
Figura !. Caldera Acuotubular *Fuente 4ttp666.absorsistem.comtecnologiacalderasdescripci7C37#3ndecalderasy generadoresdeapor ,
'as calderas acuotubulares son las empleadas casi e9clusiamente cuando interesa obtener eleadas presiones y rendimiento1 debido a (ue los es$uer/os desarrollados en los tubos por las altas presiones se traducen en es$uer/os de traccin en toda su e9tensin. 'a circulacin del agua1 en este tipo de caldera1 alcan/a elocidades considerables con lo (ue se consigue una transmisin e$iciente del calor y por consiguiente1 se elea la capacidad de produccin de apor.
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Principio de Funcionamiento El $uncionamiento de las calderas acuotubulares se basa principalmente en el principio de la trans$ormacin de apor y agua. En estas calderas1 los tubos longitudinales interiores se emplean para aumentar la super$icie de cale$accin1 y est0n inclinados para (ue el apor a mayor temperatura al salir por la parte m0s alta1 proo(ue un ingreso natural del agua m0s $r%a por la parte m0s baja.
Figura 2. Caldera Acuotubular de &ambor 'ongitudinal *Fuente 4ttp666.inpsasel.gob.emoo:ne6sPrensa:2;;.4tml,
'a caldera se compone de dos colectores o domos a los (ue an a conectar todos los tubos de la caldera1 con dos o m0s columnas de circulacin natural1 seg
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'os tubos de agua se unen y con$orman para $ormar el recinto del 4ogar1 llamados paredes de agua. El recinto posee abertura para los (uemadores y salidas de gases de combustin. 'a circulacin del agua puede ser natural1 debido a la di$erencia de densidad entre agua $r%a y agua caliente. El agua en ebullicin se acumula en un recipiente llamado domo donde se separar el apor de agua. Al tener el agua caliente menos densidad (ue el agua $r%a se produce una circulacin desde el domo in$erior al domo superior. En esta circulacin1 el agua absorbe el calor generado por combustin en el 4ogar1 calent0ndose e incluso apori/0ndose1 ascendiendo al domo superior1 donde se separa en dos $ases1 la $ase apor sale al e9terior del domo y la $ase l%(uida desciende al domo in$erior1 donde se une al agua de alimentacin1 oliendo a repetirse el ciclo.
Figura 3. Es(uema de una caldera acuotubular *Fuente 4ttpscommons.6i>imedia.org6i>iFile?ater:tube:boiler:sc4ematic.png,
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Partes de una Caldera Acuotubular ‒
Domos o calderines: on depsitos donde se acumula agua yo apor. El domo *o domos, superior dispone en su interior de elementos (ue permiten eliminar las gotas de agua y sedimentos1 puri$icando el apor (ue a al proceso. El domo *o domos, in$erior est0 dotado de una 0lula de purga para controlar el contenido en sales del agua de caldera y para eliminar los sedimentos (ue puedan producirse.
‒ Haz vaporizador: Est0 constituido por los tubos de subida y de bajada en la /ona de coneccin de la caldera *por eso tambi+n se llama 4a/ de coneccin,. u misin es permitir la circulacin del agua de la caldera desde el domo in$erior al superior y iceersa. u n
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mandrilados1 soldadura o combinacin de ambas. Colectores: on elementos (ue por necesidades constructias o de dise=o reciben el agua de arios tubos y salen con un
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e(uil0teros, o en dientes de sierra. 'os colectores pueden ser de acero $orjado o sin
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soldadura. Hogar: Es la /ona donde tiene lugar la combustin. 'as paredes del 4ogar pueden ser de material re$ractario *paredes calientes,1 o de una parte de los tubos del 4a/ de tubos *paredes $r%as,. 'os 4ogares con paredes mi9tas combinan ambos tipos. El 4ogar puede ubicarse en el interior de la caldera1 $ormando una unidad con esta y tambi+n en el e9terior de la misma1 con la correspondiente comunicacin con la caldera. Este es el caso de determinados combustibles slidos1 en el (ue el 4ogar est0 en el e9terior de la caldera1 comunicando ambos con una c0mara de radiacin interior a la caldera en donde se ubica
un (uemador1 alimentado por combustibles l%(uidos o gaseosos. ‒ Pantallas: on elementos colocados en el circuito de 4umos para guiar su recorrido. ‒ Sobrecalentador: Es el elemento encargado de elear la temperatura del apor por encima de la de saturacin y est0 $ormado por un sistema de tubos sobre el (ue inciden los 4umos m0s calientes. ay dos tipos de sobrecalentadores Integrales: $orman parte de la caldera o generador de apor. eg
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la caldera en la (ue est0n situados1 pueden ser ‒ obrecalentadores por coneccin. ‒ obrecalentadores por radiacin. ‒ obrecalentadores por radiacin y coneccin. Independientes: disponen de un 4ogar especial con un (uemador au9iliar1 (ue
puede estar conectado a una o arias calderas. ‒ Economizador: El economi/ador es un elemento opcional de la caldera (ue recupera calor sensible de los gases de salida de una caldera para aumentar la temperatura del agua de alimentacin. El economi/ador est0 $ormado por una seccin de tubos1 a tra+s de los cuales pasa el agua de alimentacin1 (ue se calienta con los gases de combustin (ue pasan a tra+s del 4a/ de coneccin de la caldera. 'os economi/adores se $abrican con tubos de acero1 normalmente en $orma de serpent%n o en tubos de 4ierro $undido con
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aletas1 circulando en ambos casos el agua por el interior de los tubos y los gases por su parte e9terna. ‒
Calentador de aire: El calentador de aire es un intercambiador de calor1 (ue sire para precalentar el aire antes de entrar en el (uemador1 aproec4ando el calor residual de los 4umos antes de salir por la c4imenea. En algunos casos tambi+n se emplea apor residual en e/ de 4umos. e instala en el curso de la corriente de los 4umos de combustin1 entre la caldera y la c4imenea1 o entre el economi/ador *si lo 4ay, y la c4imenea. El aire para la combustin se calienta con los gases de escape1 al ser impulsado a tra+s del calentador
por medio de un entilador de tiro $or/ado. ‒ ecalentador: Es el elemento encargado de elear la temperatura de un apor procedente del proceso1 sin entrar en la caldera. Cuando el apor sale de la caldera1 para trabajar en una m0(uina1 normalmente la presin y temperatura descienden 4asta el punto de saturacin llegando incluso a la /ona 4
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Figura ). Es(uema de una caldera de apor *Central &+rmica, *Fuente 4ttpcursocalderaslaspalmas.blogspot.com2"!2:!2:"!:arc4ie.4tml,
Accesorios ! Elementos Adicionales 'os accesorios son todos a(uellos elementos (ue sin $ormar parte de la caldera propia mente dic4a est0n relacionados con la misma1 por(ue son necesarios para su operacin1 control1 mantenimiento1 seguridad y e$iciencia de operacin. Por ejemplo
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V0lulas de paso o interrupcin asiento y compuerta. V0lulas de retencin de asiento1 de clapeta y de disco. V0lulas de seguridad. V0lulas de descarga r0pida. V0lulas de purga contin
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Bnyectores de agua. Caballetes y turbinas para agua de alimentacin. anmetros y termmetros. Presostatos y termostatos. uemadores. Elementos del e(uipo de combustin. Estacin de regulacin y medida para gas.
Figura 5. Partes de una Caldera Acuotubular *Fuente 4ttpsistemadeaguasdecalderas.blogspot.com2"!5!!tratamientodeaguay(uimicos para.4tml,
Algunas "enta#as ! Desventa#as de las Calderas Acuotubulares "enta#as 0
ayor seguridad para altas presiones.
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ayor e$iciencia.
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0 o son e9plosias. 0
Pueden trabajar a altas presiones dependiendo del dise=o 4asta 35" psi.
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'a e$iciencia t+rmica est0 por arriba de cual(uier caldera de tubos de 4umo1 ya (ue se $abrican de 31 ) y - pasos dependiendo de la capacidad.
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&iempo de arran(ue a menos de 2" minutos.
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odulacin autom0tica aire combustible.
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Gtili/an (uemadores ecolgicos.
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El apor (ue produce una caldera de tubos de agua es un apor seco1 por lo (ue en los sistemas de transmisin de calor e9iste un mayor aproec4amiento.
Desventa#as 0
u costo es muc4o mayor.
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Deben ser alimentadas con agua de gran pure/a.
0
Debido al pe(ue=o olumen de agua1 le es m0s di$%cil ajustarse a las grandes ariaciones del consumo de apor1 siendo necesario 4acerlas $uncionar a mayor presin de la re(uerida.
0
Alto costo de reparacin.
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Alta e9igencia para el agua de alimentacin de la caldera.
Aplicaciones de las Calderas Acuotubulares •
Industria alimentaria: panader%as industriales1 carnicer%as1 procesos de rendering1 $abricacin de comida procesada y comida para beb+s1 bebidas y productos l0cteos.
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Industria te$til: secadores rotatios1 te=ido1 balanceo y tejido.
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Industria %u&mica: reactores y almacenaje.
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Farmac'uticas: $abricacin de medicamentos y componentes1 acunas1 apor est+ril.
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Cosm'tica: per$umes1 cremas.
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Industria papelera ( de impresi)n: t
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Industria cementera: $abricacin de pie/as de cemento.
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Industria aceitera: distribucin y almacenaje de aceites pesados.
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Industria maderera: procesos de melanina y madera contrac4apada.
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Hospitales ( Hoteles: laander%a1 cocina.
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Industria automovil&stica ! tratamiento de super*icies: acabado del metal1 electrodepsitos.
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Figura -. Funcionamiento de una Central &+rmica *Fuente 4ttpdsmapi.blogspot.com2"!"!!centraltermicainteriory.4tml,
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