CALDERAS HOSPITALARIAS – “NUEVO HOSPITAL GENERAL DE CAJAMARCA” I.
INTRODUCCIÓN: Fecha y h!a "e #$%$&a: sábado 13 de Julio: 9:00 a11 a.m. U'$cac$(): Nuevo Hospital General de Cajamarca – Casa de uer!a
Ca&e*!+a: "ipo ### – 1 D$%&!$',c$() "e- H%$&a-:
D$%e/ "e- H%$&a-:
II.
O0JETIVO:
"omar
contacto
directo
con
una
construcci$n
con
instalaciones
%idráulicas %ospitalarias& para anali!ar e interpretar mejor los aspectos te$ricos del dise'o ( su representaci$n: tuber)as& válvulas& escaleras& circulaci$n& distribuci$n& se*uridad& e+uipos& acabados& etc. ,ara este caso& el caldero de vapor de la casa de -uer!as del Hospital General de Cajamarca.
III.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Caldera es una ma+uina en donde el calor procedente de cual+uier -uente de ener*)a se trans-orma en ener*)a utili!able& en -orma de calor)as& a travs de un medio de transporte en -ase l)+uida o vapor. /a caldera es una má+uina o dispositivo de in*enier)a dise'ado para *enerar vapor. ste vapor se *enera a travs de una trans-erencia de calor a presi$n constante& en la cual el uido& ori*inalmente en estado l)+uido& se calienta ( cambia de estado. 2e*n la #"C45#46,01& caldera es todo aparato de presi$n donde el calor procedente de cual+uier -uente de ener*)a se trans-orma en ener*)a utili!able& a travs de un medio de transporte en -ase l)+uida o vapor. /a caldera es un caso particular en el +ue se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor& en la cual se produce un cambio de -ase. 6demás& es recipiente de presi$n& por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejan!a de muc%os contenedores de *as. 7ebido a las amplias aplicaciones +ue tiene el vapor& principalmente de a*ua& la caldera es mu( utili!ada en la industria& a 8n de *enerarlo para aplicaciones como: sterili!aci$n tindari!aci$n: era comn encontrar calderas en los %ospitales& las cuales *eneraban vapor para ;esterili!ar; el instrumental
mdico< tambin en los comedores& con capacidad industrial& se *enera vapor para esterili!ar los cubiertos& as) como para elaborar alimentos en marmitas antes se cre($ +ue esta era una tcnica de esterili!aci$n. /as calderas pueden ser elctricas& o a *as natural. 6 nivel %ospitalario se pueden usar para el -uncionamiento de la cocina& central de esterili!aci$n& lavander)a.
1. U% "e -a% Ca-"e!a% H%$&a-a!$a% a2 E%&e!$-$3ac$() s comn encontrar calderas en los %ospitales& las cuales *eneran vapor para esterili!arlos instrumentos mdico4 +uirr*icos.
'2 Ge)e!a! E-ec&!$c$"a" /as Calderas o Generadores de vapor son instalaciones
industriales
+ue&
aplicando
el
calor
de
un
combustible s$lido& l)+uido o *aseoso& vapori!an el a*ua para aplicaciones en la industria.
4. O'5e&$#% De U)a Ca-"e!a Generar a*ua caliente para cale-acci$n ( uso *eneral& o Generar vapor para planta de -uer!a& procesos industriales o • •
cale-acci$n.
6. F,)c$)a7$e)&: uncionan mediante la trans-erencia de calor& producida *eneralmente al +uemarse un combustible& al a*ua contenida o circulando dentro de un recipiente metálico. n toda caldera se distin*uen dos !onas importantes:
8)a "e -$'e!ac$() "e ca-! c97a!a "e c7',%&$(): es el lu*ar donde se +uema el combustible. ,uede ser interior o e=terior con respecto al recipiente metálico.
I)&e!$!: la cámara de combusti$n se encuentra dentro del recipiente metálico o rodeado de paredes re-ri*eradas por a*ua.
E&e!$!: cámara de combusti$n constituida -uera del recipiente metálico. stá parcialmente rodeado o sin paredes re-ri*eradas por a*ua. /a trans-erencia de calor en esta !ona se reali!a principalmente
por radiaci$n llama4a*ua. 8)a "e &,'%: es la !ona donde los productos de la combusti$n *ases o %umos trans8eren calor al a*ua principalmente por convecci$n *ases4a*uas. stá constituida por tubos& dentro de los cuales pueden circular los %umos o el a*ua.
;. Acce%!$% a!a e- <,)c$)a7$e)& %e*,! /as calderas deben poseer una serie de accesorios +ue permitan su utili!aci$n en -orma se*ura& los +ue son:
a2 Acce%!$% "e '%e!#ac$(): 7os indicadores de nivel de a*ua ( uno o más man$metros. n el caso de los man$metros estos deberán indicar con una l)nea roja indeleble la presi$n má=ima de la caldera.
'2 Acce%!$% "e %e*,!$"a": válvula de se*uridad& sistema de alarma& sellos o puertas de alivio de sobre presi$n en el %o*ar ( tap$n -usible en al*unos casos. l sistema de alarma& acstica o visual& se debe activar cuando el nivel de a*ua lle*ue al m)nimo& ( además deberá detener el sistema de combusti$n. /as calderas de vapor& básicamente constan de > partes principales:
C97a!a "e a*,a: ?ecibe este nombre el espacio +ue ocupa el a*ua en el interior de la caldera. l nivel de a*ua se 8ja en su -abricaci$n& de tal manera +ue sobrepase en unos 1@ cms por lo menos a los tubos o conductos de %umo superiores.
Con esto& a toda caldera le corresponde una cierta capacidad de a*ua& lo cual -orma la cámara de a*ua. 2e*n la ra!$n +ue e=iste entre la capacidad de la cámara de a*ua ( la super8cie de cale-acci$n& se distin*uen calderas de *ran volumen& mediano ( pe+ue'o volumen de a*ua. /as calderas de *ran volumen de a*ua son las más sencillas ( de construcci$n
anti*ua.
2e componen de uno a dos cilindros unidos entre s) ( tienen una capacidad superior a 1@0 H de a*ua por cada m> de super8cie de cale-acci$n. /as calderas de mediano volumen de a*ua están provistas de varios tubos de %umo ( tambin de al*unos tubos de a*ua& con lo cual aumenta la super8cie de cale-acci$n& sin aumentar el volumen total del a*ua. /as calderas de pe+ue'o volumen de a*ua están -ormadas por numerosos tubos de a*ua de pe+ue'o diámetro& con los cuales se aumenta considerablemente la super8cie de cale-acci$n. Como caracter)sticas importantes podemos considerar +ue las calderas de *ran volumen de a*ua tienen la cualidad de mantener más o menos estable la presi$n del vapor ( el nivel del a*ua& pero tienen el de-ecto de ser mu( lentas en el encendido& ( debido a su reducida super8cie producen poco vapor. 2on mu( peli*rosas en caso de e=plosi$n ( poco econ$micas. ,or otro lado& la caldera de pe+ue'o volumen de a*ua& por su *ran super8cie de cale-acci$n& son mu( rápidas en la producci$n de vapor& tienen mu( buen rendimiento ( producen *randes cantidades de vapor. 7ebido a esto re+uieren especial cuidado en la alimentaci$n
del a*ua ( re*ulaci$n del -ue*o& pues de -altarles alimentaci$n& pueden secarse ( +uemarse en breves minutos.
C97a!a "e #a!: s el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera& en ella debe separarse el vapor del a*ua +ue lleve una suspensi$n. Cuanto más variable sea el consumo de vapor& tanto ma(or debe ser el volumen de esta cámara& de manera +ue aumente tambin la distancia entre el nivel del a*ua ( la toma de vapor.
=. T$% "e ca-"e!a a2 Ac,&,',-a!e%: son a+uellas calderas en las +ue el uido de trabajo se despla!a por tubos durante su calentamiento. 2on las más utili!adas en las centrales termoelctricas& (a +ue permiten altas presiones a su salida ( tienen *ran capacidad de *eneraci$n.
'2 P$!&,',-a!e%: en este tipo& el uido en estado l)+uido se encuentra en un recipiente atravesado por tubos& por los cuales circulan *ases a alta temperatura& producto de un proceso de combusti$n. l a*ua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulaci$n de los *ases de escape.
>. E-e7e)&%? &@!7$)% y c7)e)&e% "e ,)a ca-"e!a •
Ca-"e!a: recipiente metálico en el +ue se *enera vapor a presi$n
•
mediante la acci$n de calor. Ge)e!a"! "e Va!: es el conjunto o sistema -ormado por una caldera ( sus accesorios& destinados a trans-ormar un l)+uido en
•
vapor& a temperatura ( presi$n di-erenta al de la atm$s-era. Ma)(7e&!: el instrumento destinado a medir la presi$n e-ectiva
•
producida por el vapor en el interior de la caldera. A*,a "e a-$7e)&ac$(): es el a*ua de entrada +ue alimenta el sistema& *eneralmente a*ua de po!o o a*ua de red con al*n
•
tratamiento +u)mico como la desminerali!aci$n. A*,a "e c)"e)%a": es el a*ua +ue proviene del estan+ue condensador ( +ue representa la calidad del vapor.
• •
• •
• •
Va! %ec %'!e%a&,!a": Aapor de $ptimas condiciones. Va! h7e" %a&,!a": Aapor con arrastre de espuma proveniente de un a*ua de alcalinidad elevada. C)"e)%a"!: sistema +ue permite condensar el vapor. E%&a)B,e "e ac,7,-ac$(): es el estan+ue de acumulaci$n ( distribuci$n de vapor. De%a$!ea"!: es el sistema +ue e=pulsa los *ases a la atm$s-era. P,!*a "e <)": evacuaci$n de lodos ( concentrado del -ondo de la caldera.
•
P,!*a "e %,e!c$e: evacuaci$n de s$lidos disueltos desde el nivel
•
de a*ua de la caldera. F*() , h*a!: alma de combusti$n del sistema¶ buscar una mejora continua de los recipientes ( circuitos establecidos por la caldera.
•
C7',%&$'-e: material +ue produce ener*)a cal$rica al +uemarse. A*,a "e ca-"e!a%: a*ua de circuito interior de la caldera& cu(as
•
caracter)sticas dependen de los ciclos ( del a*ua de entrada. C$c-% "e c)ce)&!ac$(): nmero de veces +ue se concentra el
•
a*ua de caldera respecto del a*ua de alimentaci$n. A-ca-$)$"a": nivel de salinidad e=presada en ppm de CaCB3 +ue
•
con8ere una concentraci$n de iones carbonatos e %idro=ilos +ue determina el valor de pH de -uncionamiento de una caldera& •
*eneralmente desde 10&@ a 11&@. De%$*e)ac$(): tratamiento +u)mico +ue elimina el o=)*eno del a*ua
de
calderas.
#ncrustaci$n: sedimentaci$n de s$lidos con -ormaci$n de ncleos cristalinos o amor-os de sul-atos& carbonatos o silicatos de ma*nesio •
+ue merman la e8ciencia de -uncionamiento de la caldera. D$%e!%a)&e: sistema +u)mico +ue mantiene los
•
desco%esionados ante un evento de incrustaci$n. A)&$$)c!,%&a)&e: sistema +u)mico +ue les permite a los s$lidos
•
permanecer incrustantes en soluci$n. A)&$c!!%$#: sistema +u)mico +ue
brinda
s$lidos
protecci$n
por
-ormaci$n de 8lmes protectivos ante iones corrosivos presentes en el a*ua.
IV.
CLASIFICACIONES:
=isten varias -ormas de clasi8caci$n de calderas& entre las +ue se pueden se'alar:
1. Se*) -a !e%$() "e &!a'a5:
aja presi$n : de 0 4 >.@ D*.Ecm> 5edia presi$n : de >.@ 4 10 D*.Ecm> 6lta presi$n : de 10 4 >>0 D*.Ecm> 2upercr)ticas: más de >>0 D*.Ecm>.
4. Se*) %e *e)e!ac$():
7e a*ua caliente 7e vapor: 4saturado %medo o seco 4recalentado.
6. Se*) -a c$!c,-ac$() "e a*,a "e)&! "e -a ca-"e!a: Circulaci$n natural: l a*ua se mueve por e-ecto trmico. Circulaci$n -or!ada: l a*ua se %ace circular mediante bombas.
;. Se*) -a c$!c,-ac$() "e- a*,a y -% *a%e% ca-$e)&e% e) -a 3)a "e &,'% "e -a% ca-"e!a%. 2e*n esto se tienen > tipos *enerales de calderas:
P$!&,',-a!e% "e &,'% "e h,7: n estas caderas los %umos pasan por dentro de los tubos cediendo su calor al a*ua +ue los rodea.
Ac,&,',-a!e% "e &,'% "e a*,a: l a*ua circula por dentro de los tubos& captando calor de los *ases calientes +ue pasan por el e=terior. ,ermiten *enerar *randes cantidades de vapor sobrecalentado a alta presi$n ( alta temperatura& se usa en plantas trmicas para *enerar potencia mediante turbinas.
,artes principales +ue componen una caldera:
H*a!: o*$n o caja de -ue*o ( corresponde a la parte en +ue se +uema el combustible. 2e divide en puerta del %o*ar ( cenicero. E7a!!$--a": tiene por objeto servir de sostn al lec%o de combustible ( permitir el paso del aire para la combusti$n. A-&a!: s un muro de ladrillo re-ractario +ue descanse en una estructura metálica +ue va a continuaci$n de la parrilla. C)",c&% "e h,7: es a+uella parte de la caldera por donde circulan los %umos o los *ases calientes +ue se %an producido en la combusti$n.
Ca5a% "e h,7: Corresponde al espacio de la caldera +ue desempe'a la -unci$n de caja colectora de los %umos despus de %aber pasado por todos los conductos antes de salir por la c%imenea. Ch$7e)ea: sirve para dar la salida a los *ases de la combusti$n& los cuales deben ser evacuados a una altura su8ciente para evitar perjuicios
(
molestias
al
vecindario.
"ambin para producir el tiro necesario para +ue la combusti$n se e-ectuara en buenas condiciones ( en modo continuo. Ma7%&e!+a: Construcci$n de ladrillo re-ractarios
(
ladrillos
comunes +ue tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al e=terior. C97a!a "e a*,a: Aolumen de la caldera +ue está ocupada por el a*ua ( tiene como l)mite in-erior un cierto nivel m)nimo& del +ue no debe descender nunca el a*ua durante su -uncionamiento. C97a!a "e #a!: s a+uella parte de la caldera +ue +ueda sobre el nivel superior del a*ua volumen ocupado por el vapor considerando el nivel má=imo admisible de a*ua.
C97a!a "e a-$7e)&ac$() "e a*,a: s el espacio comprendido entre los niveles má=imos ( m)nimos del a*ua.
Taa% "e !e*$%&! "e $)%ecc$() -a#a": tapas +ue tienen por objeto permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o
lavarlas si es necesario para e=traer& en -orma mecánica o manual& los lodos +ue se %a(an acumulado ( +ue no %a(an salido por las pur*as. P,e!&a% "e h7'!e: puertas cu(a tama'o es su8ciente para permitir el paso de un %ombre para inspeccionar interiormente una caldera ( limpiarla si es necesario pueden tener una o más puertas de %ombre se*n su tama'o ( del e+uipo.
V.
RIESGOS DE LA CALDERA:
1. A,7e)& %'$& "e -a !e%$(): sto sucede *eneralmente cuando se disminu(e el consumo de vapor& o cuando se descuida el operador ( %a( e=ceso de combustible en el %o*ar o cámara de combusti$n.
4.De%ce)% !9$" "e -a !e%$(): 2e debe al descuido del operador en la alimentaci$n del -ue*o.
6.De%ce)% ece%$# "e- )$#e- "e a*,a: s la -alla más *rave +ue se puede presentar. 2i este nivel no %a descendido más allá del l)mite permitido ( visible & bastará con alimentar rápidamente& pero si el nivel %a bajado demasiado ( no es visible& en el tubo de nivel& deberá considerarse seca la caldera ( proceder a +uitar el -ue*o& cerrar el consumo de vapor ( dejarla en-riar lentamente. 6ntes de encenderla nuevamente& se deberá inspeccionarla en -orma completa ( detenida.
;.E-%$)e%: /as e=plosiones de las calderas son desastres de *ravedad e=trema& +ue casi siempre ocasionan la muerte a cierto nmero de personas. /a caldera se ras*a& se %ace peda!os& para dar salida a una masa de a*ua ( vapor< los -ra*mentos de la caldera son arrojados a *randes distancias. stos accidentes des*raciadamente -recuentes& %an sido atribuidos durante muc%o tiempo a causas e=cepcionales ( -uer!a del alcan!a de la prevenci$n& es decir& se les %a considerado como caso de -uer!a ma(or.
l estudio de las causas de las e=plosiones %e permitido determinar +ue estas se deben a: • •
Construcci$n de-ectuosa alla de los accesorios de se*uridad& válvula de se*uridad +ue no %abrán oportunamente o no son capaces de evacuar todo vapor +ue
• • • • •
la caldera produce. Ne*li*encia& descuido o i*norancia del operador. 5e!cla e=plosiva en los conductos de %umo. alta de a*ua en las calderas la más -recuente. #ncrustaciones masivas o desprendimiento de planc%ones. Cuando el nivel de a*ua baja& deja al descubierto las planc%as& +ue estando en contacto con el calor de la combusti$n se recalientan al rojo. 6l recalentarse estas pierden *ran parte de su resistencia& el vapor se produce en menor cantidad por la disminuci$n de la
•
super8cie de cale-acci$n. /as incrustaciones actan como aislante dejando las planc%as de la caldera sometidas a calor ( sin contacto con el a*ua. 7e esta manera se van recalentando ( perdiendo su resistencia %asta +ue no son capaces de resistir la presi$n ( se produce la e=plosi$n.
VI.
COM0USTI0LES
/os combustibles más comnmente usados son:
C7',%&$'-e% %(-$"%: • • • •
Carb$n de piedra Carboncillo /e'a asuras o desperdicio domestico
C7',%&$'-e% -+B,$"%: •
,etr$leos
• •
Derosn 6l+uitrán combustible
C7',%&$'-e% *a%e%%: • •
Gas licuado de petr$leo Gas de alumbrado de carb$n.
VII. CONCLUSIONES 2e reali!o una visita *uiada a la casa de -uer!a del Hospital General de Cajamarca& donde observamos la implementaci$n +ue tiene el Nuevo %ospital. 2e reali!o el levantamiento ar+uitect$nico de la Caldera de vapor de la casa de -uer!a nivel in-erior 2e pudo obtener una idea básica de instalaciones %ospitalarias %idráulicas.
VIII. RECOMENDACIONES /levar documentos de identidad a las instalaciones del %ospital. s recomendable no manipular nin*una ma+uina del local. 5antener el orden ( distancia de las ma+uinas por se*uridad.
I.
ANEOS
Casa de uer!a 2$tano
Caldera de vapor ,osterior
Caldera de vapor rontal
Caldera de Aapor ,er8l
