CALDERAS Una caldera es una maquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a travs de una trans!erencia de calor a presi"n constante# en la cual el $uido# originalmente en estado liquido# se calienta % cam&ia de estado. Seg'n la ()C*+(E*A,-# caldera es todo aparato a presi"n en donde el calor procedente de cualquier !uente de energía se trans!orma en energía utili/a&le# a travs de un medio de transporte en !ase líquida o vapor. Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercam&iadores de calor# en las cuales se produce un cam&io de !ase. Además son recipientes a presi"n# por lo cual son construidas en parte con acero laminado a seme0an/a de muc1os contenedores de gas. De&ido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor# principalmente principalmente de agua# las calderas son mu% utili/adas en la industria para generarlo para aplicaciones como2 3 Esterili/aci"n 4tindari/aci"n5# 4tindari/aci"n5# es com'n encontrar calderas en los 1ospitales# las cuales generan vapor para esterili/ar los instrumentos mdicos# tam&in en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterili/ar los cu&iertos así como para la ela&oraci"n de alimentos en marmitas. 3 Calentar otros $uidos# por e0emplo# en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para me0orar su $uide/ % el vapor es mu% utili/ado. 3 6enerar electricidad a travs de un ciclo Ran7ine. Las calderas son parte !undamental de las centrales termoelctricas. termoelctricas. Es com'n la con!usi"n entre caldera % generador de vapor# pero su di!erencia es que el segundo genera vapor so&recalentado ,R(8C(,ALES )(,9S DE CALDERAS Aunque e:isten numerosos diseños % patentes de !a&ricaci"n de calderas# cada una de las cuales puede tener características propias# propias# las calderas se pueden clasi;car en dos grandes grupos< calderas pirotu&ulares % acuatu&ulares# algunas de cu%as características se indican a continuaci"n. continuaci"n. CALDERAS ,(R9)U=ULARES Se denominan pirotu&ulares por ser los gases calientes procedentes de la com&usti"n de un com&usti&le# los que circulan por el interior de tu&os cu%o e:terior esta &añado por el agua de la caldera. El com&usti&le se quema en un 1ogar# en donde tiene lugar la transmisi"n de calor por radiaci"n# % los gases resultantes# se les 1ace circular a travs de los tu&os que constitu%en el 1a/ tu&ular de la caldera# % donde tiene lugar el intercam&io de calor por conducci"n % convecci"n. Seg'n sea una o varias las veces que los gases pasan a travs del 1a/ tu&ular# se tienen las calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos# en cada uno de ellos# los 1umos solo
atraviesan un determinado n'mero de tu&os# cosa que se logra mediante las denominadas cámaras de 1umos. Una ve/ reali/ado el intercam&io trmico# los 1umos son e:pulsados e:pulsados al e:terior a travs de la c1imenea. CALDERAS ACU9)U=ULARES. En estas calderas# al contrario de lo que ocurre en las pirotu&ulares# es el agua el que circula por el interior de tu&os que con!orman un circuito cerrado a travs del calderín o calderines que constitu%e la super;cie de intercam&io de calor de la caldera. Adicionalmente# Adicionalmente# pueden estar dotadas de otros elementos de intercam&io de calor# como pueden ser el so&recalentador# so&recalentador# recalentador# economi/ador# etc. Estas calderas# constan de un 1ogar con;gurado por tu&os de agua# tu&os % re!ractario# o solamente re!ractario# en el cual se produce la com&usti"n del com&usti&le com&usti&le % constitu%endo constitu%endo la /ona de radiaci"n de la caldera. Desde dic1o 1ogar# los gases calientes resultantes de la com&usti"n son conducidos a travs del circuito de la caldera# con;gurado este por paneles de tu&os % constitu%endo la /ona de convecci"n de la caldera. >inalmente# los gases son enviados a la atm"s!era a travs de la c1imenea. Con o&0eto de o&tener un ma%or rendimiento rendimiento en la caldera# se las suele dotar de elementos# como los %a citados# economi/adores % precalentadores# que 1acen que la temperatura de los gases a su salida de la caldera# sea menor# aprovec1ando así me0or el calor sensi&le de dic1os gases CALDERAS DE ?A,9R(@AC(8 (8S)A8)B8EA E:iste una variedad de las anteriores calderas# denominadas de vapori/aci"n instantánea# cu%a representaci"n esquemática podría ser la de un tu&o calentado por una llama# en el que el agua entra por un e:tremo % sale en !orma de vapor por el otro. Dado que el volumen posi&le de agua es relativamente relativamente pequeño en relaci"n a la cantidad de calor que se in%ecta# en un corto tiempo la caldera esta preparada para dar vapor en las condiciones requeridas# requeridas# de a1í la denominaci"n de calderas de vapori/aci"n instantánea. instantánea. a% que destacar que en estas calderas el caudal de agua in%ectada es prácticamente prácticamente igual al caudal de vapor producido# por lo que un desa0uste entre el calor aportado % el caudal de agua# daría lugar a o&tener agua caliente o vapor so&recalentado# seg'n !altase calor o este !uese superior al requerido. ELE+E8)9S# )ÉR+(89S C9+,98E8)ES DE U8A CALDERA 3 Agua de alimentaci"n2 Es el agua de entrada que alimenta el sistema#
generalmente agua de po/o o agua de red con alg'n tratamiento químico como la desminerali/aci"n. 3 Agua de condensado2 Es el agua que proviene del estanque condensador % que representa la calidad del vapor. 3 ?apor seco o so&resaturado2 ?apor de "ptimas condiciones. 3 ?apor 1'medo o saturado2 ?apor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada. 3 Condensador2 Sistema que permite condensar el vapor. 3 Estanque de acumulaci"n2 Es el estanque de acumulaci"n % distri&uci"n de vapor. 3 Desaireador2 es el sistema que e:pulsa los gases a la atm"s!era. 3 ,urga de !ondo2 Evacuaci"n de lodos % concentrado del !ondo de la caldera. 3 ,urga de super;cie2 Evacuaci"n de s"lidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera. 3 >og"n o 1ogar2 Alma de com&usti"n del sistema. 3 Com&usti&le2 +aterial que produce energía cal"rica al quemarse. 3 Agua de calderas2 Agua de circuito interior de la caldera cu%as características dependen de los ciclos % del agua de entrada. 3 Ciclos de concentraci"n2 8'mero de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentaci"n. 3 Alcalinidad2 8ivel de salinidad e:presada en ppm de CaC9 que con;ere una concentraci"n de iones car&onatos e 1idr":ilos que determina el valor de p de !uncionamiento de una caldera# generalmente desde -#F a .F. 3 Deso:igenaci"n2 )ratamiento químico que elimina el o:ígeno del agua de calderas. 3 (ncrustaci"n2 Sedimentaci"n de s"lidos con !ormaci"n de n'cleos cristalinos o amor!os de sul!atos# car&onatos o silicatos de magnesio que merman la e;ciencia de !uncionamiento de la caldera. 3 Dispersante2 Sistema químico que mantiene los s"lidos desco1esionados ante un evento de incrustaci"n. 3 Antiincrustante2 Sistema químico que permite permanecer a los s"lidos incrustantes en soluci"n. 3 Anticorrosivo2 Sistema químico que &rinda protecci"n por !ormaci"n de ;lms protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua. =(=L(96RA>(A2
OBJETIVOS •
Comprender el !uncionamiento de una caldera.
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Apreciar la importancia de la caldera en los procesos de trans!ormaci"n.
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Aprender al mane0ar las ta&las de presi"n de vapor.
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Aplicar la primera le% de la termodinámica en una caldera.
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6enerar e:periencia en la lectura de presiones % caudales. INTRODUCCION Las calderas se han utilizado, desde las teteras inspiradoras del tren de vapor, Hasta generar electricidad, esterilizar, y calentar fluidos a través de los tiempos, se puede definir una caldera como todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor, a continuación se verán en altos rasgos pero de manera asertivas los procesos termodinámicos que se llevan a cabo en las calderas, también consideradas como ollas a presión gigantescas.
Marco teórico La primera ley de la termodinámica o rimer principio de la termodinámica es una aplicación de la ley universal de la conservación de la energía, identifica el calor y el traba!o como una transferencia de energía. "no de los enunciados de la primera ley de la termodinámica es el siguiente# $l incremento de la energía interna de un sistema es igual a la diferencia del calor transferido a él y el sistema y al traba!o realizado por el sistema a sus alrededores. La ecuación general para un sistema cerrado %despreciando energía cinética y potencial& es#
Q-W=ΔU 'onde ( es la cantidad total de la transferencia de calor hacia o desde el sistema %positiva cuando entra al sistema y negativa cuando sale de este&, ) es el traba!o total %negativo cuando entra al sistema y positivo cuando sale de este& e incluye traba!o eléctrico, mecánica y de frontera* y " es la energía interna del sistema.
PROCEDIMIENTO
Encender la caldera 4siempre de la mano del tcnico competente5. Recuerde que este es un equipo que requiere de la ma%or precauci"n posi&le de normas de seguridad e:istente.
Seleccionar la presi"n de tra&a0o.
Espere que el equipo alcance el estado estacionario. )ome la lectura de la temperatura del agua. tome la lectura de la presi"n de l vapor.
CÁLCULOS PUNTOS SOBRE LOS CU!LES IN"ORM!R
con la a%uda de la ta&la de vapor determine la entalpía del vapor generado a la presi"n de tra&a0o.
en la ta&la de líquido su&en!riado determine la entalpía del agua de alimentaci"n a la temperatura correspondiente.
mediante la ecuaci"n de la primera le% de la termodinámica determine el calor trans!erido.
GComo se de;ne el ca&allo de caldera# =,H
(nvestigue so&re la importancia de las calderas % los procesos donde se aplican.
RESULT!DOS #$ con la ayuda de la tabla de vapor determine la entalpía del vapor con la ayuda de la tabla de vapor determine la entalpía del vapor generado a la presión de traba!o. C%&c'&o( Dato() resión del vapor# + psi resión absoluta del vapor# P * P $ntonces#
P= + psia * -./ psia "sando la tabla de vapor# 0ealizando la interpolación tenemos que la entalpía de -./ psia es#
P %psia& + %1tu2Lb& - --3/.3 -./ 4 - --3+.5 6 47 --3/.3 6 4 7 --3/.3 6 .35 46--33.55
+= --33.55 1tu2Lb
8omo las unidades que tiene la entalpía es 1tu2Lb la convertimos a 9!29g#
+ = --33.55 : : : : + = ;/5.// / ,$ en la tabla de líquido subenfriado determine la entalpía del agua de alimentación a la temperatura correspondiente. "tilizando la tabla del líquido subenfriado# ara una presión de ;< bar se requiere la entalpía del líquido cuya temperatura es de =- > 8. ?nterpolando#
T %> 8& + %9! 2 @g& ; 35.= =- 4 -5+.// e 4 7 35.= 6 4 7 35.= 6 <.+3< 4 6 -=;.;3<
+= -=;.;3< $ Aediante la ecuación de la primera ley de la termodinámica determine el calor transferido. La presión es constante.
Q 6 H Q 6 H 7 H Q 6 ;/5./// 7 -=;.;3< Q 6 ;5=;.<53< .$ B8omo se define el caballo de caldera, 1HC BHP o Brake Horse Power entre otras muchas, nos indican los caballos entregados en el e!e y en el freno motor. La más usada en los registros de las Sociedades de Clasificación son los NHP o Nominal Horse Power , cifra que nada tiene que ver con la realidad física del motor y
que es una especie de aquellos famosos caballos fiscales de los coches. 8ada 1H, equivale a ==./< 1D"2h %1ritish Dhermal o Dhermical "nits ó "nidades Dérmicas 1ritánicas por hora&.
/$ investigue sobre la importancia de las calderas y los procesos donde se aplican $ &a( Ca&0era(
"na ca&0era es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseEado para generar vapor saturado. Fste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado. Gegn la ?D87A?$7I-, caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. Las calderas son un caso particular de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Idemás son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a seme!anza de muchos contenedores de gas. "na caldera es una máquina o instalación, diseEada y construida para producir vapor de agua a elevada presión y temperatura, las hay, desde pequeEas instalaciones locales para la producción de vapor para cocción de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos sépticos de instrumentales y labores similares, con vapor de relativa ba!a temperatura y presión, hasta enormes instalaciones industriales, utilizadas para la alimentación de turbinas de generación de electricidad, y otros procesos industriales donde se requiere vapor en grandes cantidades, a altísimas temperaturas y presiones. La caldera de vapor mas elemental es la conocida olla a presión, tan comn en nuestros hogares. $n esencia una caldera es un recipiente cerrado, lleno parcialmente de agua a la que se le aplica calor procedente de alguna fuente, tal como un combustible, rayos solares concentrados, electricidad etc. para hacerla hervir y producir vapores. 8omo estos vapores están confinados a un espacio cerrado, se incrementará la presión interior y con ello la temperatura de ebullición del agua segn muestra el diagrama de fases, pudiéndose alcanzar finalmente muy elevados valores de presión y temperatura. $stos vapores se concentran en la parte superior del recipiente inicialmente vacío, conocido como 0o1o2 de donde se e4trae vía conductos para ser utilizado en el proceso en cuestión. Iunque el principio de traba!o es muy simple, las particularidades del proceso son comple!as para un traba!o seguro y eficiente de la caldera, especialmente en las grandes instalaciones industriales. Hay muchos tipos de calderas de acuerdo a las temperaturas y presiones finales, tipo de energía calorífica disponible y volumen de producción de vapor. 8abe destacar además, que incluso, para las mismas condiciones generales, e4isten un gran nmero de diseEos constructivos en cuanto al modo de intercambio de calor, la forma del quemado del combustible, forma de alimentación del agua y otros muchos factores, lo que hace el tema de las calderas, ob!eto de grandes tomos técnicos así como de constante desarrollo.
En la imagen de la i/quierda se muestra un esquema de una caldera simple# que utili/a car&"n como com&usti&le. Los gases mu% calientes procedentes de un quemador de
car&"n# se conducen a travs de m'ltiples tu&os em&e&idos en el agua contenida en el cuerpo de la caldera# 1asta una c1imenea de salida al e:terior. Estos tu&os se conocen como tu&os de !uego. Durante el paso por los tu&os# ceden el calor al agua circundante# calentándola % 1acindola 1ervir# los vapores resultantes# &ur&u0ean en el resto del agua para concentrarse en el domo de donde se e:traen para el proceso. Una válvula de seguridad cali&rada# impide que se alcancen presiones peligrosas para la integridad de la caldera. E& a3'a 4ara &a ca&0era "n factor importantísimo a tener en cuenta durante el traba!o de la caldera es la calidad del agua de alimentación. $sta agua debe estar desprovista de 0're5a te14oral, de lo contrario, las sales depositadas en torno a los tubos de fuego van formando una capa aislante que impide el intercambio adecuado de calor entre gases de la combustión y agua, con la consecuente pérdida de eficiencia. Hay calderas de funcionamiento invertido al del esquema presentado, es decir por dentro de los tubos de fuego, circula el agua a calentar, y por el e4terior, los gases calientes producto de la combustión, en este caso, la capa de sales depositadas en el interior de los tubos y su consecuente aislamiento, pueden producir que el tubo se caliente mucho, se reblandezca y estalle produciendo la e4plosión de la caldera Jista de una vie!a máquina de vapor que ha hecho e4plosión
!3'a( 0'ra( Las aguas naturales contenidas en ríos, estanques, y subterranea, han entrado en contacto con rocas y materiales de diversos tipos, con ello han podido disolver en mayor o menor escala, diferentes sales en dependencia del tipo de rocas con la que haya tenido contacto.
8omo de alguna de estas fuentes de abasto, es que se alimentan las fuentes de suministro de agua a nuestras casas y ciudades, puede decirse que siempre las aguas de que disponemos contienen sales disueltas. 'e estas sales, algunas, y en especial las de calcio y magnesio producen efectos per!udiciales en su uso industrial y doméstico. $l agua que las contiene, se conoce como a3'a 0'ra. $l agua dura es particularmente per!udicial cuando se usa para la alimentación de las calderas y para el lavado de ropa al interactuar con el !abón. Hay dos tipos de dureza en el agua# dureza temporal y dureza permanente. 'e las sales que producen dureza en el agua, hay algunas que se depositan en las paredes del recipiente si el agua se somete a ebullición, por lo que la dureza del agua puede reducirse simplemente hirviéndola. $ste tipo de dureza se conoce como temporal. Las sales que no tienen este efecto, y que hay que retirarlas del agua por otros métodos mas comple!os producen lo que se conoce como dureza permanente. PROCESO DE PRODUCCION DE CALDERAS DE VAPOR CON!INEN!AL
Las calderas de vapor marca 8ontinental son producidas en su totalidad en sus instalaciones localizada en la Kona ?ndustrial de los Ilamos en el municipio de $ngativá. La primera etapa en la fabricación de las calderas es el trazado sobre planchas planas de acero al carbono de las partes que conforman la caldera y el corte de las mismas por medio de o4i7corte o plasma. $l vaso de presión se elabora con láminas fabricadas y certificadas segn las normas IGDA ;3< r. 8 y IGDA <-< r. / o IGDA <-5 r./, en espesores adecuados a las presiones de traba!o. Las partes para la caldera tales como puertas, ca!a de ventilador, retorno de gases, salidas de humo se elaboran en lámina no certificada r. =5 o IGDA ;3=. Las láminas que conforman el cilindro e4terior del vaso de presión y la cámara de combustión se curvan a tamaEo en una roladora de rodillos y se sueldan manualmente. Las láminas que conforman los placa porta tubos se perforan por medio de un taladro radial. $l con!unto compuesto por el cilindro e4terior, la cámara de combustión y las placas porta tubos se ensamblan por medio de soldadura de arco aplicada manualmente. Las soldaduras se inspeccionan visual y radiometricamente de acuerdo a las e4igencias del 8ódigo IGA$, Gección J???. Los electrodos empleados para soldar el vaso de presión son de fabricación nacional y de acuerdo a los fabricantes cumplen con las normas pertinentes para las soldaduras de las clases I)G, 5-, 5-=, /-3 y /;. $l vaso de presión, despues de haberle colocado y soldado todas las uniones para cone4ión de accesorios, se coloca en el horno de normalización con el fin de someterlo a un alivio de los esfuerzos térmicos residuales producidos por las soldaduras. "na vez normalizado el vaso de presión, los orificios para instalación de los tubos de humo se riman a tamaEo e4acto y se esmerilan para eliminar rugosidades producidas por los procesos anteriores. Gimultaneamete se cortan los tubos a tamaEo y se procede a fi!arlos a las placas porta tubo mediante e4pandido y rebordeado. $l vaso de presión así terminado se somete a una prueba hidrostática de acuerdo a los requisitos establecidos en el codigo IGA$, para determinar su estabilidad mecánica y la calidad de las uniones.
Los tubos de humo empleados en el vaso de presión son fabricados y certificados segun las normas IGDA -/3 r I. o IGDA I. -+; Las partes que componen los demas elementos constitutivos de la caldera son igualmente conformados mediante operaciones de rolado, o4icorte o corte p or plasma, taladrado, cizallado, y se arman por medio de soldaduras por arco eléctrico para producir la puerta delantera, la puerta trasera, la salidas d e gases, el quemador, el plato del quemador, el registro de aire, el pleno de aire, la ca!a de ventilador, la base para caldera, las compuertas intermedias, los soportes para los motores, los soportes para elementos au4iliares y las bisagras. Dodas las partes anteriores se ensamblan para conformar la caldera. $l ensamble final se hace uniendo las partes por medio de soldadura de arco eléctrico y con elementos de cone4ión mecánica tales como bisagras y uniones atornilladas. Las partes de la caldera sometida al contacto con gases calientes y no refrigeradas por agua se protegen mediante morteros refractarios vaciados sobre las partes en cuestión. Las superficies calientes e4teriores se aislan térmicamente con morteros aislantes o l ana de fíbra de vidrio de acuerdo a las temperaturas a que estarán sometidas. Los aislamientos de fíbra de vidrio se protegen forrandolos e4teriormente en lámina de acero laminada en frio protegida e4teriormente contra la corrosión con pintura anticorrosiva y esmalte de acabado. Mpcionalmente el forro e4terior puede hacerse en lámina de acero ino4idable. Las capas protectoras de pintura anticorrosiva y la pintura de acabado final se depositan sobre la superficie e4puesta las cuales se someten previamente a un proceso de decapado y a un tratamiento de fosfatizado, manualmente con pistola neumática. La operación de protección e4terior se e4tiende a todas las superficies metálicas e4teriores y a las interiores de las puertas delanteras y del pleno de aire. Ensam"les Es#eciales$
ara suministrar y controlar el flu!o de aire para combustión, la caldera se dota con un ventilador movido por un motor eléctrico incorporado a la puerta delantera o al pleno de aire. Sis%emas de com"&s%i"le
Gobre la base de la caldera se instala el tren de combustible que segn el caso puede estar compuesto por# 8alderas de aceite liviano % I8A o N.M. Oo. ;&# Niltro para combustible, motobomba para aceite con regulador de presión y retorno incorporado, manómetro de control, válvulas solenoide de piloto y válvula solenoide principal, boquillas de atomización de combustible, grifos manuales de corte para manómetro niples, accesorios para tubería, tubo de cobre fle4ible. 8alderas de aceite pesado %8rudos, H.N.M Oo. <25& Niltro para combustible, motobomba para aceite pesado, precalentador eléctrico, precalentador de vapor, válvula reguladora de presión de aceite, válvula reguladora de presión de retorno, válvula reguladora de flu!o de combustible, precalentador de línea* válvula reguladora de presión de vapor, vacuomanómetro de succión, manómetro de presión de atomización, boquilla de atomización de combustible, precalentador de línea, motocompresor
para aire de atomización, válvula solenoide de corte de combustible, válvula solenoide de piloto, termóstato de recirculación, termóstato para combustible, manómetro de atomización y retorno, válvula solenoide para atomización de vapor, válvula solenoide para purga de lineas, grifos manuales de corte para manómetro, niples, accesorios de tubería, tubo de cobre fle4ible. Dubo de acero para vapor. 8alderas de gas natural o L Jálvula de corte manual, presóstato de mínima presión de gas, válvula solenoide de corte principal y de emergencia, válvula solenoide de descarga, válvula de regulación de flu!o de gas, presóstato de seguridad de má4ima presión de gas, grifos manuales de corte para manómetro, niples, accesorios de tubería Dubo de acero galvanizado para gas. Sis%ema el'c%rico ( de con%rol
Gobre un costado de la caldera se instala el tablero eléctrico de control y alimentación de energía a motores y circuitos de la caldera. $n ca!a metalica fabricada de acuerdo con las normas O$AI se ensambla el sistema de control y protección compuesto por el control el ectrónico de combustión, control eléctrico de mínimo nivel de agua así como los sistemas de protección por sobreintensidad, corto circuito y los elementos de comando de los motores y accesorios eléctricos. Ins%alación de sis%emas a&)iliares$
Gobre las cone4iones apropiadas del vaso de presión se instala el sistema mecánico por flotado para protección por ba!o nivel de agua y comando de la bomba de alimentación de agua a la calera, el electrodo para el control eléctrico de mínimo nivel de agua, los presóstatos de límite y modulación de llama, el presóstado de flu!o de aire, el motor de modulación, las válvulas de seguridad, las válvulas de entrada de agua a la caldera, el manómetro de presión de vapor o en las de agua caliente, el termóstato de operación y limite, mirillas de inspección, empaquetaduras en huecos para mano y hueco de acceso de hombre y las placas de identificación y serie de fabricación. Ensam"le el'c%rico$
Dodos los elementos se interconectan de acuerdo con el diagrama de alambrado eléctrico para obtener una unidad operacional. Ninalizada la interconección de todos los sistemas la caldera se prueba en la planta para a!ustar el sistema, calibrar los controles y e lementos de seguridad y determinar si la unidad opera dentro de los parámetros establecidos.
P!RTES QUE CON"ORM!N UN! C!LDER! !LIMENT!DORES 8asi cualquier carbón mineral puede quemarse con é4ito en algn tipo de alimentador* Idemás, los materiales de desecho y subproductos, como el coque desmenuzado, los
desechos de madera, la corteza, los residuos a grícolas como el bagazo y los desechos municipales que pueden quemarse como combustible básico o como au4iliar. $l área requerida para la parrilla, para un tipo y una capacidad dados de un alimentador, se determina por la rapidez má4ima permisible de quemado por pie cuadrado, establecida por e4periencia. $l limite practico de salida de vapor, en calderas con alimentación mecánica del combustible es cerca de Lb2h.
PULVERI6!DORES La combustión de carbón pulverizado rara vez se aplica en calderas de menos de - Lb de vapor por hora, ya que le uso de los alimentadores es mas económico para esas capacidades. $n la mayor parte de las instalaciones se aplica el sistema de inyección directa, en el que el carbón y el aire pasan directamente de los pulverizadores a los quemadores, y la rapidez deseada de combustión se regula por la rapidez de pulverización. Ilgunos tipos de pulverizadores de inyección directa tienen la capacidad para moler - toneladas por hora. $l pulverizador proporciona la mezcla activa necesaria para secar el porcenta!e de materia volátil en el combustible tiene la relación directa con la temperatura recomendada del aire primario para la combustión.
QUEM!DORES $l propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flu!o de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rápido y la combustión completa. $n los quemadores de carbón pulverizado, una parte del -< al ;
+O7!RES "n hogar es una cámara donde se efecta la combustión. La cámara confina el producto de la combustión y puede resistir las altas temperaturas que se presentan y las presiones que se utilizan. Gus dimensiones y geometría se adaptan a la velocidad de liberación del calor, el tipo de combustible y al método de combustión, de tal manera que se haga lo posible por tener una combustión completa y se proporcione un medio apropiado para eliminar la ceniza. Los hogares enfriados por agua se utilizan con la mayor parte de unidades de calderas, es decir en su gran mayoría, y para todos los tipos de combustible y métodos de combustión. $l enfriamiento por agua de las paredes del hogar reduce la transferencia de calor hacia los elementos estructurales y, en consecuencia, puede limitarse su temperatura a la que satisfaga los requisitos de resistencia mecánica y resistencia a la o4idación. Las construcciones de tubos enfriados por agua facilitan el logro de grandes dimensiones del hogar y optimas de techos, tolvas, arcos y monta!es de los quemadores, así como e l uso de pantallas tubulares, planchas o paredes divisoras, para aumentar la superficie absorbente del calor en la zona de
combustión. $l uso de hogares con enfriamiento por agua reduce las perdidas de calor al e4terior. Las superficies absorbentes del calor en el Hogar, lo reciben de los productos de combustión, en consecuencia, contribuyen directamente a la generación d e vapor, ba!ando al mismo tiempo la temperatura de los gases que sales del mismo. Los principales mecanismos de transferencia de calor se efectan en forma simultánea. $stos mecanismos incluyen l a radiación entre sólidos que proviene del lecho de combustible o de las partículas de combustible, la radiación no luminosa de los productos de la combustión, la transferencia de calor por convección de los gases del hogar y la conducción de calor a través de los materiales metálicos de los depósitos y tubos. La eficacia de la absorción de las superficies del hogar es influida por los depósitos de ceniza o escoria. Los hornos difieren en tamaEo y forma, en la localización y esparcimiento de los quemadores, en la disposición de la superficie absorbente del calor y de la distribución de los arcos y tolvas. La forma de la llama y su longitud afectan la geometría de la radiación, la velocidad y distribución de absorción del calor por las superficies enfriadas por agua. Las soluciones analíticas de la transferencia de calor en los hogares de las unidades generadoras de vapor son e4tremadamente comple!as, y es muy difícil calcular la temperatura de los gases a la salida del hogar por métodos teóricos. Gin embargo, se debe predecir la temperatura de estos gases en forma precisa, ya qu e esta temperatura determina el diseEo del resto de la unidad de la caldera, en particular el del sobrecalentador y del recalentador. Los cálculos deben de basarse en resultados obtenidos en pruebas, complementados por datos acumulados por la e4periencia en operación y !uicios, basándose en el conocimiento de los principios de la transferencia de calor y de las características de los combustibles y escorias. $ste método se suma a los sistemas aventadores de hollín.
SISTEM!S !VENT!DORES DE +OLL8N$ Iun cuando la escorificación y la incrustación de las calderas que queman carbón mineral y combustoleo puedan minimizarse mediante el diseEo y la operación apropiados, debe suministrarse equipo au4iliar para limpiar las paredes del hogar y eliminar los depósitos de las superficies de convección, para mantener la capacidad y la eficiencia. 8horros de vapor de agua y de aire lanzados por las toberas de los aventadores de hollín desalo!an la ceniza seca o sintetizada y la escoria, las que entonces caen en tolvas o se van !unto con los productos gaseosos de la combustión al equipo de eliminación. Los tipos aventadores de hollín varían en relación con su ubicación en la unidad de la caldera, la severidad de la ceniza o las condiciones de la escoria, y la disposición de las superficies que absorben calor.
CENI6! Las calderas que queman carbón mineral pulverizado pueden diseEarse para que funcionen con ceniza seca o con bigotera. Las de tipo de ceniza seca son apropiadas en particular para aquellos carbones con temperaturas altas de fusión, la ceniza que choca con las paredes enfriadas por agua del hogar pueden e4traerse con facilidad. $l hogar con bigotera utiliza carbones que tienen temperaturas ba!as de fusión de sus cenizas y se diseEa para que tenga
temperaturas elevadas cerca del piso, con lo que se logra que la ceniza se funda y pueda sangrarse, es decir que tenga una caída natural. La ceniza, al sintetizarse o fundirse, forma depósitos sobre las paredes del hogar, superficies de la caldera y en los tubos del sobrecalentador, lo que reduce la a bsorción de calor, aumenta la perdida de tiro y posiblemente provoca el sobrecalentamiento de los tubos. ueden ocurrir dos tipos generales de acumulación de escoria sobre las paredes. ueden ocurrir dos tipos generales de acumulación de escoria sobre las paredes del hogar y superficies de convección. Ge produce escorificación cuando partículas de ceniza fundidas, o parcialmente fundidas, arrastradas en el gas chocan contra una pared o en la superficie de un tubo, se enfrían y se solidifican. Ge tiene la incrustación, cuando los constituyentes volátiles de la ceniza se condensan sobre partículas de ceniza muy fina, sobre los tubos de convección y sobre los depósitos e4istentes de ceniza se condensan sobre partículas de ceniza muy fina, sobre los tubos de convección y sobre los depósitos e4istentes de ceniza, a temperaturas en las que estos constituyentes volátiles se mantienen líquidos y se les permite reaccionar químicamente para formar depósitos ligados. "na solución para evitar estos problemas, es el uso de aditivos, como la domita, la cal, y la magnesia, son eficaces en la reducción de la resistencia sintetizada de la ceniza. La domita también es eficaz para neutralizar el ácido en el gas de la combustión y eliminar la condensación y la obstrucción subsiguiente en el e4tremo frío de los precalentadores. Dipos de caldera
Ca&0era( 0e 7ra9 Vo&'1e9 0e !3'a$ Calderas Sencillas.
$stas calderas se componen de un cilindro de planchas de acero con fondos combados. $n la parte central superior se instala una cpula cilíndrica llamada domo, donde se encuentra el vapor más seco de la caldera, que se conduce por caEerías a las máquinas. La planchas de la calderas, así como los fondos y el domo se unen por remachadura. $sta caldera se monta en una mampostería de anillos refractario, y allí se instalan el fogón carnicero y conducto de humo. $n el hogar, situado en la parte inferior de la caldera, se encuentran las parrillas de fierro fundido y al fondo un muro de ladrillos refractarios, llamado altar, el cual impide que se caiga el carbón y eleva las llamas acercándolas a la caldera.
Ca&0era( co9 +er:i0ore($ $ste tipo de calderas surgieron ba!o la necesidad de producir mayor cantidad de vapor. Los hervidores son unos tubos que se montan ba!o el cuerpo cilíndrico principal, de unos -; metros de largo por -.< metros de diámetro* estos hervidores están unidos a este cilindro p or medio de varios tubos adecuados. Los gases del hogar calientan a los hervidores al ir hacia adelante por ambos lados del cuerpo cilíndrico superior, tal como en la caldera anteriormente mencionada.
Las venta!as de estas calderas, a comparación d e las otras, es por la mayor superficie de calefacción o de caldeo, sin aumento de volumen de agua, lo que aumenta la producción de vapor. Gu instalación, construcción y reparación es sencilla. Los hervidores pueden cambiarse o repararse una vez daEados. La diferencia de dilatación entre la caldera y los hervidores pueden provocar escape de vapor en los flanches de los tubos de unión y, a veces, la ruptura. $sta es una de las desventa!as de esta caldera.
Ca&0era( 0e +o3ar I9terior$ $n este tipo de calderas, veremos las características de funcionamiento de la caldera con tubos hogares QcornuallesQ. $stas calderas están formadas por un cuerpo cilíndrico principal de fondos planos o conve4os, conteniendo en su interior uno o dos grandes tubos sumergidos en agua, en cuya parte anterior se instala el hogar. $l monta!e se hace en mampostería, sobre soportes de fierro fundido, de!ando un canal para que los humos calienten a la caldera por el interior en su recorrido hacia atrás, donde se conducen por otro canal a la chimenea. Gu instalación se puede hacer por medio de dos conductos en la parte ba!a, para que los humos efecten un triple recorrido# hacia adelante por los tubos hogares, atrás por un conducto lateral, adelante por el segundo conducto y finalmente a la chimenea. Los tubos hogares se construyen generalmente de plantas onduladas, para aumentar la superficie de calefacción y resistencia al aplastamiento.
Ca&0era 0e Me0ia9o Vo&'1e9 0e !3'a ;I39it'<'&are($ Caldera Semitubular.
$sta caldera se compone de un cilindro mayor de fondos planos, que lleva a lo largo un haz de tubos de =Q a Q de diámetro. Los tubos se colocan e4pandidos en los fondos de la caldera, mediante herramientas especiales* se sitan diagonalmente para facilitar su limpieza interior. Aás arriba de los tubos se colocan algunos pernos o tirantes para impedir la deformación y ruptura de los fondos, por las continuas deformaciones debido a presión del vapor, que en la zona de los tubos estos sirven de tirantes. ara la instalación de la caldera se hace una base firme de concreto, de acuerdo al peso de ella y el agua que contiene. Gobre la base se coloca la mampostería de ladrillos refractarios ubicados convenientemente el hogar y conductos de humos. La caldera misma se mantiene suspendida en marcos de fierro D, o bien se monta sobre soporte de fierro fundido. $stas calderas tienen mayor superficie de calefacción.
Caldera Locomotora.
$sta caldera se compone de su hogar rectangular, llamada ca!a de fuego, seguido de un h az tubular que termina en la ca!a de humo. $l nivel del agua queda sobre el ciclo del hogar, de tal manera que éste y los tubos quedan siempre baEados de agua.
ara evitar las deformaciones de las paredes planas del hogar, se dispone de una serie de estayes y tirantes, que se colocan atornillados y remachados o soldados a ambas planchas. Los tubos se fi!an por e4pandidores a las dos placas tubulares y se pueden e4traer por la ca!a de humo, cuando sea necesario reemplazarlos. Dodas las calderas locomotoras se hacen de chimenea muy corta, las que producen pequeEos tira!es naturales.
Calderas de Galloway.
0eciben este nombre las calderas de uno o dos tubos hogares, como la 8ornualles, provistas de tubos alloRay. $stos tubos son cónicos y se colocan inclinados en distintos sentidos, de tal manera que atraviesan el tubo hogar. Los tubos alloRay reciben el calor de l os gases por su superficie e4terior, aumentando la superficie total de calefacción de la caldera.
Locomóviles.
$ste nombre lo recibe el con!unto de caldera y máquina a vapor que se emplea frecuentemente en faenas agrícolas. La caldera puede ser de hogar rectangular, como la locomotora, o cilíndrico. La máquina se monta sobre la caldera, y puede ser de uno o dos cilindros. Dodo el con!unto se monta sobre ruedas y mazos para el traslado a tiro. $stas calderas tienen también tira!e forzado al ig ual forma que las locomotoras. 'eberán estar provistas, además, de llave de e4tracción de fondo, tapón fusible, válvula de seguridad, manómetro, etc., accesorios indispensables para el estricto control y seguridad de la caldera.
Calderas Marinas.
Los buques a vapor emplean calderas de tubos de humo y de tubos de agua. $ntre las primeras se emplean frecuentemente las llamadas Qcalderas de l lama de retornoQ o Qcalderas suecasQ. $ste tipo de calderas consta de un cilindro e4terior de ; a .-2; metros de diámetro y de una longitud igual o ligeramente menor. $n la parte inferior van dos o tres y hasta cuatro tubos hogares, que terminan en la ca!a de fuego, rodeado totalmente de agua. Los gases de la combustión se !untan en la ca!a de fuego, donde terminan de arder y retoman, hacia atrás por los tubos de humo, situados más arriba de los hogares. Ninalmente los gases quemados pasan a la ca!a de humo y se dirigen a la chimenea.
Semifijas.
$n algunas plantas eléctricas, aserraderos, molinos, etc., se emplea el con!unto de caldera y máquina vapor que recibe el nombre de Qsemifi!aQ.
La caldera se compone de un cilindro mayor, donde se introduce el con!unto de hogar cilíndrico y haz de tubos, apernado y empaquetados en los fondos planos del cilindro e4terior. $l hogar y el haz de tubos quedan descentrados hacia aba!o, para de!ar mayor volumen a la cámara de vapor. Dodo este con!unto se puede e4traer hacia el lado del hogar, para efectuar reparaciones o limpieza. $l emparrillado descansa al fondo en un soporte angular, llamado Qpuente de fuegoQ y tiene también varios soportes transversales a!ustables. $l hogar se cierra p or el frente por una placa de fundición, revestida interiormente de material refractario, donde va también la puerta del hogar y cenicero. $l vapor sale por el domo de la caldera, pasa por el serpentín recalentador, se recalienta y sigue a la máquina.
Calderas Combinadas.
Las construidas con más frecuencia son las cal deras de hogar interior y semitubular. $n la parte inferior hay una caldera 8ortnualles de dos o tres tubos hogares o una alloRay, combinada con una semi tubular que se sita más arriba. Imbas calderas tienen unidas sus cámaras de agua y de vapor, por tubos verticales. Los hogares se encuentran en la caldera inferior. Los gases quemados se dirigen hacia adelante, suben y atraviesan los tubos de la caldera superior, rodean después a esta caldera por la parte e4terior, ba!an y rodean a la inferior, pasando finalmente a la chimenea. $l agua de alimentación se entrega a la caldera superior y una vez conseguido el nivel normal de ésta, rebalsa por el tubo vertical interior a la cámara de agua de la cámara inferior. Imbas calderas están provistas de tubos niveles propios. $l vapor sube por el tubo vertical e4terior, se !unta con el que produce la caldera superior y del domo sale al consumo.
Ca&0era( 0e Pe>'e?o Vo&'1e9 0e !3'a Acuotubulares
Las calderas acuotubulares %el agua está dentro de los tubos& eran usadas en centrales eléctricas y otras instalaciones industriales, logrando con un menor diámetro y dimensiones totales una presión de traba!o mayor, para accionar las máquinas a vapor de principios de siglo. $n estas calderas, los tubos longitudinales interiores se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados para que el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta, provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte más ba!a. Mriginalmente estaban diseEadas para quemar combustible sólido. La producción del vapor de agua depende de la correspondencia que e4ista entre dos de las características fundamentales del estado gaseoso, que son la presión y la temperatura. I cualquier temperatura, por ba!a que esta sea, se puede vaporizar agua, con tal que se disminuya convenientemente la presión a que se encuentre sometido dicho líquido, y también a cualquier presión puede ser vaporizada el agua, con tal que se aumente convenientemente su temperatura.
Ti4o( 0e ca&0era( ac'ot'<'&are( ;Ti4o(2 Caracter@(tica(2 Pro0'cció9 "n e!emplo de estas calderas es la caldera acuotubular GD$?OASLL$0. $stas calderas mi4tas o intermedias, tienen tubos adosados a ca!as, i nclinados sobre el hogar y un colector cilíndrico grande encima, llamado domo o cuerpo cilíndrico, en donde se produce la separación del agua y el vapor. Idemás el vapor que se obtiene puede ser hmedo o seco, haciéndolo pasar por un sobrecalentador. La producción de vapor de estas calderas es de unos -< @g2hora cada una, a una presión de régimen de -= atm. absolutas y = T8 de temperatura. 'esde su construcción estaban preparadas para quemar carbón, pero en el aEo -+
Otro( ti4o( 0e ca0era( ac'ot'<'&are($ Las calderas de vapor verticales acuotubulares marca MLAI0, están formadas por un tubo de gran diámetro en su interior al que se acoplan una serie de colectores por los que circula el agua. $ste tipo de calderas permiten una muy fácil accesibilidad a su interior y están especialmente diseEadas para pequeEas industrias tales como tintorerías, lavanderías, lácteos, panaderías. Las calderas verticales MLAI0, se construyen con producciones que varían desde la obtención de / 9g2h hasta -.; 9g2h y a unas presiones comprendidas entre ; y - 9g2cm;. Ge utilizan distintos tipos de combustibles, pero no solo los líquidos, sino que las calderas verticales MLAI0, permiten la construcción de hogares especiales para combustibles sólidos, tales como oru!illo, madera, e incluso en algunos casos se fabrican con hogares mi4tos para combustibles solidos7liquidos.
Ca&0era Ba
$l hogar es generalmente de parrilla mecánica, utiliza como combustible hulla menuda, la cual es depositada en la tolva avanzando al interior del hogar. "na vez penetrado al hogar, se destila quemándose los gases con llama larga* el co@e que resulta se sigue quemando, hasta quedar solo ceniza y escoria. Los gases calientan primeramente la parte superior del haz tubular, el recalentador del vapor, para continuar segn las flechas hasta dirigirse a la chimenea. $l agua se inyecta a la cámara de agua del colector superior, ba!ando e iniciando así su calentamiento, poniéndose en contacto con la parte menos caliente de los tubos de agua. Ge !unta con el vapor que allí se forma y circulan activamente, favorecidos por la inclinación de los tubos. $l vapor se recibe por válvulas colocadas en la parte más alta y se recalienta en su paso por el recalentador al encender la caldera y para impedir que se fundan los tubos secos del recalentador, se inunda, abriendo la llave de vapor y la de agua, posteriormente se cierra esa llave y se elimina el agua por la llave inferior.
Ca&0era( Stir&i93$ 8onstan de tres colectores superiores dispuestos paralelamente entre sí, con sus cámaras de vapor interconectadas por tubos de acero. Las cámaras de agua de los dos primeros colectores están comunicadas. Los colectores superiores están conectados al inferior mediante tres haces de tubos delgados, e4puestos al calor del hogar y de los gases producto de la combustión. 8onsumen hulla u otro combustible sólido, como también líquidos o gaseosos. Los gases siguen el recorrido de las flechas calentando sucesivamente los haces tubulares, pasando finalmente a la chimenea. $l agua es inyectada al ltimo de los tres colectores superiores, descendiendo por el haz menos calentado, para luego ascender por los dos anteriores, !unto con el vapor que se produce en ellos. $l vapor es obtenido del colector central superior, colocado a mayor altura que los otros dos, pudiendo ser enviado al recalentador que se monta sobre el primer haz de tubos. Ge pueden obtener más de 3. 9g. de vapor por hora en esta caldera.
Ca&0era Bor(i3$ 8ompuesta de un colector superior de agua y vapor, unido al inferior de agua e impurezas por un haz de tubos verticales curvados en sus e4tremos, de tal manera que penetren radialmente en las paredes de los colectores, para facilitar su e4pandidura. $n un e4tremo superior se encuentra el recalentador de vapor. Diene dos clases de tubos# •
De descenso del agua 4I-*J mm. diámetro5.
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De vapori/aci"n 4F#F*K- mm. diámetro5.
$l agua de alimentación es inyectada en forma directa a los tubos de descenso, que están provistos de un embudo, mientras que el otro embudo donde terminan esos tubos por su parte inferior, permite la precipitación de los sedimentos sobre el fondo del hervidor superior. $l agua más caliente sube por los tubos de vaporización al colector superior, de donde se e4trae el vapor. Gobre los tubos de descenso va un mamparo refractario, para guiar los gases producto de la combustión.
Ca&0era arro Tor9croFt$ $mpleadas principalmente en buques de vapor. 8ompuestas ambas de un colector superior y de dos inferiores, unidos por dos haces de tubos. La caldera UarroR tiene los colectores inferiores achatados para así facilitar la e4pandidura de los tubos. La Dhornycroft tiene tubos curvos, que entran radialmente a los colectores, aumentando también su longitud y superficie y superficie de calefacción de la caldera. ueden quemar hulla o petróleo, en su amplio hogar, donde es quemada toda la materia volátil. Los gases suben calentando los tubos y recalentadores, que se ubican sobre ellos. $s comn encontrar dentro de este tipo las llamadas calderas verticales. Con tubos de Humo y de Agua.
$stán compuestas de un cilindro mayor con un hogar cilíndrico y tubos de humo, de agua o de ambos a la vez. $l hogar es interior y queda rodeado de una parte de la cámara de agua. Los gases ascienden verticalmente a lo largo de los tubos de humo o rodean los tubos de agua, entregándoles la mayor parte de su calor. Gon montados sobre una base de concreto y ladrillos refractarios. Gon empleados en la pequeEa industria. adecen en general de algunos defectos, tales como# •
Rendimiento &a0o por com&usti"n de;ciente % escape caliente de 1umos.
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Destrucci"n rápida de los tu&os al nivel del agua por el recalentamiento de ellos.
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Son peligrosas en caso de e:plosi"n. 8omo cualidades positivas presentan#
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Son de !ácil construcci"n.
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9cupan reducido espacio % son !áciles de u&icar. Pirotubulares.
La caldera de vapor pirotubular, concebida especialmente para aprovechamiento de gases de recuperación presenta las siguientes características. $l cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.
$l acceso al cuerpo lado gases, se realiza mediante puertas atornilladas y abisagradas en la cámara frontal y posterior de entrada y salida de gases, equipadas con bridas de cone4ión. $n cuanto al acceso, al lado agua se efecta a través de la boca de hombre, situada en la bisectriz superior del cuerpo y con tubuladuras de gran diámetro en la bisectriz inferior y placa posterior para facilitar la limpieza de posible acumulación de lodos. $l con!unto completo, calorífugado y con sus accesorios, se asienta sobre un soporte deslizante y bancada de sólida y firme construcción suministrándose como unidad compacta y dispuesta a entrar en funcionamiento tras realizar las cone4iones a instalación. La caldera, una vez realizadas las pruebas y comprobaciones reglamentarias y legales p or una $ntidad 8olaboradora de la Idministración, se entrega ad!untando un Q$4pediente de 8ontrol de 8alidadQ que contiene todos los certificados y resultados obtenidos.
Ti4o( 0e ca&0era( 4irot'<'&are( ;Ti4o(2 Caracter@(tica(2 Pro0'cció9
Calderas ori!ontales
Las calderas de vapor pirotubulares MLAI0, se fabrican con producciones comprendidas entre un mínimo de ; 9g2h y un má4imo de -/. 9g2h y con presiones que pueden oscilar desde 3 9g2cm; hasta ; 9g2cm;.
8ada unidad pasa por estrictos controles durante el proceso de fabricación. Los resultados de estos controles, a los que se suman los que realizan nuestros proveedores en su propio material, conforman un $4pediente de 8ontrol de 8alidad. 'e esta forma se cumple lo indicado en el 8ódigo de 8onstrucción, así como en todas las normas oficiales en vigor, tanto nacionales como de la "nión $uropea. Los procesos de soldadura están homologados y los operarios cualificados, siendo las soldaduras radiografiadas segn las e4igencias del 8ódigo de 'iseEo empleado. I diferencia de otras calderas, cuya parte trasera solo es asequible por el interior del hogar, la caldera de vapor MLAI0 dispone en la parte de atrás de una puerta abisagrada y de apertura total que de!a al descubierto todo el interior. La facilidad de manipulación y la total accesibilidad, permiten al operario realizar las tareas de limpieza y mantenimiento desde el e4terior y lo que es muy importante, incluso inmediatamente después de haber detenido el quemador. Mbsérvense otras dos características técnicas de suma importancia, la cámara tornafuego refrigerada por agua en su interior y la ondulación del tubo hogar. 8omo puede apreciarse el con!unto configura un sistema de tres pases de gases antes de la salida de estos por la chimenea, lo que permite la obtención de altos rendimientos térmicos que garantizan un 3+ V27 ;P.
?gual atención que el proceso de fabricación, nos merece el mantenimiento de las máquinas, para lo cual la empresa dispone de técnicos especialmente formados pudiendo así g arantizar un servicio de asistencia rápido y profesional. $lementos, términos y componentes de una caldera •
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Agua de alimentaci"n2 Es el agua de entrada que alimenta el sistema# generalmente agua de po/o o agua de red. Agua de condensado2 Es el agua que proviene del estanque condensador % que representa la calidad del vapor. ?apor seco2 ?apor de "ptimas condiciones. ?apor 1'medo2 ?apor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada.
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Condensador2 Sistema que permite condensar el vapor.
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Estanque de acumulaci"n2 Es el estanque de acumulaci"n % distri&uci"n de vapor.
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Desaireador2 es el sistema que e:pulsa los gases a la atm"s!era.
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,urga de !ondo2 Evacuaci"n de lodos % concentrado del !ondo de la caldera.
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,urga de super;cie2 Evacuaci"n de s"lidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera. >og"n2 Alma de com&usti"n del sistema. Com&usti&le2 Com&urente que se trans!orma en energía cal"rico que permite la vapori/aci"n. Agua de calderas2 Agua de circuito interior de la caldera cu%as características dependen de los ciclos % del agua de entrada. Ciclos de concentraci"n2 8'mero de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentaci"n. Alcalinidad2 8ivel de salinidad e:presada en ppm de CaC9 que con;ere una concentraci"n de iones car&onatos e 1idr":ilos que determina el valor de p de !uncionamiento de una caldera# generalmente desde -#F a .F. Deso:igenaci"n2 )ratamiento químico que elimina el o:ígeno del agua de calderas. (ncrustaci"n2 Sedimentaci"n de s"lidos con !ormaci"n de n'cleos cristalinos o amor!os de sul!atos# car&onatos o silicatos de magnesio que merman la e;ciencia de !uncionamiento de la caldera. Dispersante2 Sistema químico que mantiene los s"lidos desco1esionados ante un evento de incrustaci"n. Antiincrustante2 Sistema químico que permite permanecer a los s"lidos incrustantes en soluci"n.
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Anticorrosivo2 Sistema químico que &rinda protecci"n por !ormaci"n de ;lms protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua. Corrosi"n2 La corrosi"n es de;nida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosi"n est originada por una reacci"n electroquímica 4o:idaci"n5# la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura# la salinidad del $uido en contacto con el metal % las propiedades de los metales en cuesti"n. 9tros materiales no metálicos tam&in su!ren corrosi"n mediante otros mecanismos. ndice de vaporMcom&usti&le2 ndice de e;ciencia de producci"n de vapor de la caldera. RIES7OS DE L!S C!LDER!S - Las calderas y recipientes a presión %denominación# 1J& y sus sistemas de tuberías, plantean accidentes por e4plosiones e implosiones por e4ceso o reducción e4cesiva de la presión interna, o por fallo de la resistencia de las paredes o sus componentes a cualquier presión. - $stas e4plosiones e implosiones provocan daEos por la propagación de la onda de presión liberada, por las llamas, humos y escapes de fluidos y por los fragmentos que salen proyectados. - $l 0eglamento de Iparatos a resión %?D8.A?$.I.-& clasifica las calderas por su grado de peligrosidad. De
'e tie9e e& :a4or2 4ri9ci4a&1e9te 0e a3'a2 &a( ca&0era( (o9 1' 'ti&i5a0a( e9 &a i90'(tria 4ara 3e9erar&o 4ara a4&icacio9e( co1o)
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Esterili/aci"n # es com'n encontrar calderas en los 1ospitales# las cuales generan vapor para esterili/ar los instrumentos mdicos# tam&in en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterili/ar los cu&iertos. Calentar otros $uidos# por e0emplo# en la industria petrolera se calienta a los petr"leos pesados para me0orar su $uide/ % el vapor es mu% utili/ado. 6enerar electricidad a travs de de un ciclo Ran7ing. Las calderas son parte !undamental de las centrales termoelctricas. Idemás en#
Ce9tra& ter1oe&Gctrica "na ce9tra& ter1oe&Gctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. $ste calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. $ste tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dió4ido de carbono. or otro lado, también e4isten centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. $ste tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear 8entrales termoeléctricas clásicas
Se 0e9o1i9a9 ce9tra&e( c&%(ica( a a>'e&&a( ce9tra&e( tGr1ica( >'e e14&ea9 &a co1<'(tió9 0e& car<ó92 4etró&eo ; fueloil o 3a( 9at'ra& 4ara 3e9erar &a e9er3@a e&Gctrica$ So9 co9(i0era0a( &a( ce9tra&e( 1%( eco9ó1ica( re9ta<&e(2 4or &o >'e (' 'ti&i5ació9 e(t% 1' ete90i0a e9 e& 1'90o eco9ó1ica1e9te a:a95a0o e9 e& 1'90o e9 :@a( 0e 0e(arro&&o2 a 4e(ar 0e >'e e(tG9 (ie90o critica0a( 0e
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)ur&ina de vapor. Sistema de re!rigeraci"n 4puede ser de caudal a&ierto o mediante torres de re!rigeraci"n5.
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(nstalaciones de control.
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Brea de tratamiento de agua.
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Brea de tratamiento de com&usti&le.
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Brea de tratamiento de aceite.
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Brea de protecci"n contra incendios 8entrales termoeléctricas de ciclo combinado $n la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. 8ada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica. Oormalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Gi bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible %entre gas y diésel& incluso en funcionamiento. Il funcionar con petróleo diésel ven afectada su potencia de salida %ba!a un -P apro4.&, y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente. 8omo la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del <
$l problema de la contaminación es má4imo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Idemás, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre.W=X $n las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de ó4idos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas. $n todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dió4ido de carbono, 8M;. Gegn el combustible, y suponiendo un rendimiento del P sobre la energía primaria consumida, una central térmica emite apro4imadamente# Combustible
Emisión de CO2 kg/Kwh.
Gas natural
0,44
Fuelóleo
0,!
"iomasa #le$a, madera% 0,&2 Carbón
!,4'
Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite rendimientos mayores %de hasta un poco más de l <P&, lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes. Jenta!as e inconvenientes en el uso de las 8entrales termoeléctricas •
?enta0as Gon las centrales más baratas de construir %teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado&, especialmente las de carbón, debido a la simplicidad %comparativamente hablando& de construcción y la energía generada de forma masiva. Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes %alcanzan el <P& que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía e léctrica generada %y por tanto, las ganancias& con la misma cantidad de combustible, y reba!ando las emisiones citadas más arriba en un ;P, ,=< @g de 8M;, por 9Rh. producido.
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(nconvenientes $l uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, !unto a partículas volantes %en el caso del carbón& que pueden contener metales pesados. Il ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y2o su rentabilidad económica. Gus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local. Ifectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.
Gu rendimiento %en muchos casos& es ba!o %comparado con el rendimiento ideal&, a pesar de haberse realizado grandes me!oras en la eficiencia %un =7P de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media&. A"licaciones de la caldera
or sus características, puede ser aplicada en diferentes industrias, tales como# 7(ueseras 7Lavanderías y Dintorerías 7 $mbotelladoras 7 procesadores de alimentos 7 Aataderos 7 ?ndustria alimenticia 7 industria del cromado 7 lantas te4tiles 7 lantas de secado 7lantas de confección 78alefacción 7Nabricas de bloques de concreto 7lantas de cura!e de concreto 7rocesadoras de plásticos 7lantas de industria química 7Denerías 7 rocesadoras de asfalto.
CONCLUSIONES 0ealizar esta práctica nos permite, decir que la cantidad de calor transferido es relativamente grande, ya que el sistema es cerrado, produciendo una cantidad de traba!o %7&, pues es e!ercido hacia las afueras del sistema.
La caldera requiere necesariamente agua para la producción de vapor de agua, si el agua llegara a faltar, la caldera podría quemarse, también que es n ecesario para la introducción de dicha agua una bomba que e!erza una presión mayor a la e!ercida por la caldera.
Las calderas tienes muchos usos, pero en el caso particular de la caldera de la "niversidad opular 'el 8esar, es utilizada para mltiples propósitos* principalmente el instructivo,
además es demás que es de naturaleza pirotubular, ósea no es hueca por dentro si no que tiene unos tubos que al calentarse permiten aumentar la cantidad calorífica del sistema.
