Curso de operador industrial de calderas

CURSO DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS


EDITORIAL CEFOIM

RECOPILADO E ILUSTRADO POR: ANDRÉS MESA MORA

MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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PRESENTACIÓN DE LA EDICIÓN Este manual de “Curso de Operador Industrial de Calderas” nace con el objetivo de reunir los contenidos teóricos exigidos por la normativa para la formación e instrucción del personal a cargo de la conducción de calderas industriales, así como para la obtención de los carnés profesionales emitidos por los diferentes organismos territoriales competentes en materia de Industria de las correspondientes comunidades autónomas. Las calderas industriales que son competencias de los Operadores Industriales de Calderas (dentro de los límites establecidos por el Reglamento de Aparatos a Presión) son las siguientes: -

Calderas de vapor. Calderas de agua sobrecalentadas. Calderas de agua caliente. Calderas de fluidos térmicos.

Contenido: en el Manual se incluyen los siguientes apartados: -

Manual de Operador Industrial de Calderas (Según Resolución de la Dirección General de Electrónica e Informática del Ministerio de Industria y Energía 18 de julio de 1981, sobre conocimientos exigibles a los operadores de calderas (“Boletín Oficial del Estado” de 23 de septiembre de 1981). Este manual comprende los conocimientos básicos sobre las calderas y las operaciones de conducción y mantenimiento básico que han de realizar los Operadores. Ha sido ilustrada con gráficos y fotografías de instalaciones reales para que permita un mejor seguimiento por las personas que lo utilicen.

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Instrucción Técnica Complementaria MIE-AP.1 del Reglamento de Aparatos a Presión, relativa a calderas, economizadores, precalentadores, sobrecalentadores y recalentadores, aprobada por Orden del Ministerio de Industria y Energía de 17 de marzo de 1981 (“Boletín Oficial del Estado” de 8 de abril de 1981), y con rectificaciones en “Boletín Oficial del Estado” de 21 de mayo de 1981, y en “Boletín Oficial del Estado” de 22 de diciembre de 1981) modificada por Orden Ministerial de 28 de marzo de 1985 (“Boletín Oficial del Estado” de 13 de abril de 1985).

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Instrucción Técnica Complementaria MIE-AP.2 del Reglamento de Aparatos a Presión, referente a tuberías para fluidos relativos a calderas, aprobada por Orden del Ministerio de Industria y Energía de 6 de octubre de 1980 (“Boletín Oficial del Estado” de 4 de noviembre de 1980). Andrés Mesa Profesor del Área de Calefacción y

Climatización CEFOIM Formación MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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ÍNDICE: MANUAL PARA OPERADORES INDUSTRIALES DE CALDERAS................................... 1 TEMA I: CONCEPTOS BÁSICOS......................................................................................... 2

1. PRESIÓN, SU MEDIDA Y UNIDADES. .......................................................................................................2 2. PRESIÓN ATMOSFÉRICA. .........................................................................................................................5 3. TEMPERATURA, MEDIDA Y UNIDADES...................................................................................................6 4. CAMBIO DE ESTADO, VAPORIZACIÓN Y CONDENSACIÓN. ................................................................9 5. TRANSMISIÓN DEL CALOR: RADIACIÓN, CONVECCIÓN Y CONDUCCIÓN.¡Error! Marcador no definido. 6. VAPOR DE AGUA SATURADO, SOBRECALENTADO Y RECALENTADO, EXPANSIONADO.¡Error! Marcador n 7. VOLÚMENES ESPECÍFICOS DE VAPOR. .................................................¡Error! Marcador no definido. 8. CALOR ESPECÍFICO. .................................................................................¡Error! Marcador no definido. 9. RELACIÓN ENTRE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA DEL VAPOR...¡Error! Marcador no definido.

TEMA II: GENERALIDADES SOBRE CALDERAS.............................................¡Error! Marcador no definido. 1. DEFINICIONES.............................................................................................¡Error! Marcador no definido. 2. CONDICIONES EXIGIBLES. .......................................................................¡Error! Marcador no definido. 2.1. Condiciones exigibles al fabricante.......................................................¡Error! Marcador no definido. 2.2. Condiciones exigibles a la caldera ........................................................¡Error! Marcador no definido. 2.3. Condiciones exigibles al usuario ...........................................................¡Error! Marcador no definido. 2.4. Condiciones exigibles al operador ........................................................¡Error! Marcador no definido. 3. ELEMENTOS QUE INCORPORAN. ............................................................¡Error! Marcador no definido. 4. REQUISITOS DE SEGURIDAD. ..................................................................¡Error! Marcador no definido. 4.1. Prescripciones de seguridad para las calderas de vapor saturado, sobrecalentadores y recalentadores de vapor .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 4.2. Prescripciones de seguridad para las calderas de agua sobrecalentada.¡Error! Marcador no definido. 4.3. Prescripciones de seguridad para calderas de agua caliente.............. ¡Error! Marcador no definido. 4.4. Prescripciones de seguridad para las calderas de fluido térmico. ....... ¡Error! Marcador no definido. 4.5. Calidad del agua de alimentación ....................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4.6. Requisitos de seguridad comunes a calderas y recalentadores......... ¡Error! Marcador no definido. 4.7. Normas de seguridad y de funcionamiento para las calderas manuales¡Error! Marcador no definido. 4.8. Normas de seguridad y funcionamiento de calderas automáticas....... ¡Error! Marcador no definido. 4.9. Normas de seguridad y funcionamiento para sobrecalentadores y recalentadores.¡Error! Marcador no definid 4.10. Seguridad por retorno de llama o proyección de fluidos .................... ¡Error! Marcador no definido. 5. PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA.............................................¡Error! Marcador no definido. 6. SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN: SUPERFICIE DE RADIACIÓN Y DE CONVECCIÓN.¡Error! Marcador no defi 7. TRANSMISIÓN DE CALOR EN CALDERAS. .............................................¡Error! Marcador no definido. 8. TIPOS DE CALDERAS SEGÚN SU DISPOSICIÓN....................................¡Error! Marcador no definido. 9. TIPOS DE CALDERAS SEGÚN SU CIRCULACIÓN. .................................¡Error! Marcador no definido. 10. CLASIFICACIÓN DE CALDERAS SEGÚN SUS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES.¡Error! Marcador no defin

TEMA III: COMBUSTIÓN. ......................................................¡Error! Marcador no definido. 1. TIRO NATURAL Y FORZADO.....................................................................¡Error! Marcador no definido. 2. HOGARES EN DEPRESIÓN Y SOBREPRESIÓN. .....................................¡Error! Marcador no definido. 3. PROCESO DE COMBUSTIÓN. VOLÚMENES TEÓRICOS DE AIRE Y HUMOS. EXCESO DE AIRE. PORCENTAJES DE CO2 Y O2 ..............................................................¡Error! Marcador no definido. 4. CHIMENEAS.................................................................................................¡Error! Marcador no definido.

TEMA IV: DISPOSICIONES GENERALES CONSTRUCTIVAS EN CALDERAS PIROTUBULARES. ................................................................¡Error! Marcador no definido. 1. HOGARES. LISOS Y ONDULADOS. ..........................................................¡Error! Marcador no definido. 2. CÁMARAS DEL HOGAR. ............................................................................¡Error! Marcador no definido. 3. TUBOS. TIRANTES Y PASADORES. .........................................................¡Error! Marcador no definido. 4. FIJACIÓN DE TUBOS A LAS PLACAS TUBULARES...............................¡Error! Marcador no definido. 5. ATIRANTADO. BARRAS TIRANTES, VIROLILLOS, CARTELAS. ...........¡Error! Marcador no definido. 6. CAJAS DE HUMOS. ....................................................................................¡Error! Marcador no definido.


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7. PUERTAS DE REGISTRO: HOMBRE, CABEZA, MANO Y EXPANSIÓN DE GASES.¡Error! Marcador no definid

TEMA V: DISPOSICIONES GENERALES CONSTRUCTIVAS EN CALDERAS ACUOTUBULARES. ..............................................................¡Error! Marcador no definido.

1. HOGAR.........................................................................................................¡Error! Marcador no definido. 2. HAZ VAPORIZADOR. ..................................................................................¡Error! Marcador no definido. 3. COLECTORES. ............................................................................................¡Error! Marcador no definido. 4. TAMBORES Y DOMOS. ..............................................................................¡Error! Marcador no definido. 5. FIJACIÓN DE TUBOS A TAMBORES Y COLECTORES...........................¡Error! Marcador no definido. 6. PUERTAS DE REGISTRO Y EXPANSIÓN DE GASES. ............................¡Error! Marcador no definido. 7. ECONOMIZADORES. ..................................................................................¡Error! Marcador no definido. 8. CALENTADORES DE AIRE. .......................................................................¡Error! Marcador no definido. 9. SOBRECALENTADORES. ..........................................................................¡Error! Marcador no definido. 10. RECALENTADORES. ................................................................................¡Error! Marcador no definido. 11. CALDERAS VERTICALES. TUBOS FIELD. TUBOS PANTALLA PARA LLAMAS.¡Error! Marcador no definido 12. CALDERAS DE VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEAS. ...............................¡Error! Marcador no definido.

TEMA VI: ACCESORIOS Y ELEMENTOS ADICIONALES PARA CALDERAS.¡Error! Marcador no

1. VÁLVULAS DE PASO. ASIENTO Y COMPUERTA....................................¡Error! Marcador no definido. 2. VÁLVULAS DE RETENCIÓN. ASIENTO, CLAPETA Y DISCO. ................¡Error! Marcador no definido. 3. VÁLVULAS DE SEGURIDAD. .....................................................................¡Error! Marcador no definido. 4. VÁLVULAS DE DESCARGA RÁPIDA. .......................................................¡Error! Marcador no definido. 5. VÁLVULAS DE PURGA CONTINUA...........................................................¡Error! Marcador no definido. 6. INDICADORES DE NIVEL. GRIFOS Y COLUMNA. ...................................¡Error! Marcador no definido. 7. CONTROLES DE NIVEL POR FLOTADOR Y ELECTRODOS. .................¡Error! Marcador no definido. 8. LIMITADORES DE NIVEL TERMOSTÁTICOS. ..........................................¡Error! Marcador no definido. 9. BOMBAS DE AGUA DE ALIMENTACIÓN..................................................¡Error! Marcador no definido. 10. INYECTORES DE AGUA. ..........................................................................¡Error! Marcador no definido. 11. CABALLETES Y TURBINAS PARA AGUA DE ALIMENTACIÓN. ..........¡Error! Marcador no definido. 12. MANÓMETROS Y TERMÓMETROS.........................................................¡Error! Marcador no definido. 13. PRESOSTATOS Y TERMOSTATOS.........................................................¡Error! Marcador no definido. 14. TIPOS DE QUEMADORES. COPA ROTATIVA, PULVERIZACIÓN NEUMÁTICA Y MECÁNICA.¡Error! Marcado 15. ELEMENTOS DEL EQUIPO DE COMBUSTIÓN: .....................................¡Error! Marcador no definido. 16. LÍNEAS DE VAPOR – ACCESORIOS......................................................¡Error! Marcador no definido. 17. PLACAS DE LA CALADERA. ...................................................................¡Error! Marcador no definido.

TEMA VII: TRATAMIENTOS DE AGUA PARA CALDERAS.¡Error! Marcador no definido. 1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA PARA CALDERAS: DUREZA, pH, OXIGENO, ACEITE, SALINIDAD.......................................................................................................¡Error! Marcador no definido. 2. DESCALCIFICADORES Y DESMINERALIZADORES. ..............................¡Error! Marcador no definido. 3. DESGASIFICACIÓN TÉRMICA Y POR ADITIVOS.....................................¡Error! Marcador no definido. 4. REGULARIZACIÓN DEL pH. ......................................................................¡Error! Marcador no definido. 5. RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS. ....................................................¡Error! Marcador no definido. 6. RÉGIMEN DE PURGAS A REALIZAR. .......................................................¡Error! Marcador no definido.

TEMA VIII: CONDUCCIÓN DE CALDERAS Y SU MANTENIMIENTO.¡Error! Marcador no definido 1. PRIMERA PUESTA EN MARCHA:..............................................................¡Error! Marcador no definido. 2. PUESTA EN SERVICIO: ..............................................................................¡Error! Marcador no definido. 3. PUESTA FUERA DE SERVICIO..................................................................¡Error! Marcador no definido. 4. CAUSAS QUE HACEN AUMENTAR O DISMINUIR LA PRESIÓN............¡Error! Marcador no definido. 5. CAUSAS QUE HACEN DESCENDER BRUSCAMENTE EL NIVEL Y MEDIDAS A ADOPTAR SI EL AGUA DESAPARECE DEL INDICADOR DE NIVEL. ...............................¡Error! Marcador no definido. 6. COMUNICACIÓN O INCOMUNICACIÓN DE UNA CALDERA CON OTRAS.¡Error! Marcador no definido. 7. MANTENIMIENTO DE CALDERAS: ...........................................................¡Error! Marcador no definido. 9. REVISIÓN DE AVERÍAS..............................................................................¡Error! Marcador no definido.

REGLAMENTO DE APARATOS A PRESIÓN (R.A.P.).........¡Error! Marcador no definido. MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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ITC MIE AP1: Calderas, Economizadores, Precalentadores, Sobrecalent. y Recalentadores. ....................................................................¡Error! Marcador no definido.

Artículo 1.º DEFINICIONES.............................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 2.º EXPEDIENTE DE CONTROL DE CALIDAD. .....................................¡Error! Marcador no definido. Art. 3.º CLASIFICACIÓN ................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 4.° CAMPO DE APLICACIÓN..................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 5.º FABRICANTES....................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 6.º PRESCRIPCIONES. ............................................................................¡Error! Marcador no definido. 1. Registro de tipo. .................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Autorización de instalación.................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 3. Autorización de puesta en servicio. .................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Primera prueba. ..................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 5. Inspecciones y pruebas en el lugar de emplazamiento. ................... ¡Error! Marcador no definido. 6. Inspecciones y pruebas periódicas..................................................... ¡Error! Marcador no definido. 6.1. Inspecciones a los cinco años. .........................................................¡Error! Marcador no definido. 6.2. Inspecciones posteriores. .................................................................¡Error! Marcador no definido. 6.3. Inspecciones anuales........................................................................¡Error! Marcador no definido. 7. Placas...................................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 7.º CATEGORÍAS......................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 8.º VENTILACIONES. ...............................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 9.º SEGURIDAD DE LAS SALAS DE CALDERAS. ...............................¡Error! Marcador no definido. 1. Categoría A............................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 2. Categoría B............................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 3. Categoría C............................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Art. 10. VÁLVULAS..........................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 11. MANÓMETROS Y TERMÓMETROS. ................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 12. DISPOSITIVOS DE DRENAJE, PURGAS A PRESIÓN Y AIREACIÓN.¡Error! Marcador no definido. Art. 13. ABERTURAS. .....................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 14. SEGURIDAD POR RETORNO DE LLAMA O PROYECCIÓN DE FLUIDOS.¡Error! Marcador no definido. Art. 15. PRESCRIPCIONES DE SEGURIDAD PARA LAS CALDERAS DE VAPOR SATURADO,¡Error! Marcador n 1. Válvulas de seguridad........................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Válvulas del circuito de agua de alimentación................................... ¡Error! Marcador no definido. 3. Válvulas del circuito de vapor.............................................................. ¡Error! Marcador no definido. 4. Altura de agua y tubos de nivel en calderas de nivel definido. ........ ¡Error! Marcador no definido. 5. Sistema de alimentación de agua. ....................................................... ¡Error! Marcador no definido. Art. 16. PRESCRIPCIONES DE SEGURIDAD EN LAS CALDERAS DE AGUA SOBRECALENTADA.¡Error! Marcad 1. Válvulas de seguridad de alivio. .......................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Válvulas en el circuito principal........................................................... ¡Error! Marcador no definido. 3. Sistema de presurización y expansión. .............................................. ¡Error! Marcador no definido. 4. Alimentación de agua............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 17. PRESCRIPCIONES DE SEGURIDAD PARA ECONOMIZADORES, PRECALENTADORES DE AGUA..........................................................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 18. PRESCRIPCIONES DE SEGURIDAD PARA CALDERAS DE AGUA CALIENTE.¡Error! Marcador no defin 1. Hidrómetro. ............................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 2. Vaso de expansión. ............................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2.1 Dimensiones de las tuberías de seguridad. .......................................¡Error! Marcador no definido. 3. Las calderas de agua caliente calentadas indirectamente con vapor¡Error! Marcador no definido. 4. Las calderas de agua caliente con combustibles líquidos o gaseosos hasta 300.000 Kcal/h¡Error! Marcad 5. Válvulas de seguridad de alivio para instalaciones en circuito cerrado.¡Error! Marcador no definido. 6. Válvulas de separación. ........................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 7. Válvulas en el circuito de alimentación. ............................................. ¡Error! Marcador no definido. 8. Válvulas en el circuito principal........................................................... ¡Error! Marcador no definido. Art. 19. PRESCRIPCIONES DE SEGURIDAD PARA LAS CALDERAS DE FLUIDO TÉRMICO.¡Error! Marcador no 1.1. Depósito de expansión. ..................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 1.2. Depósito colector. .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 1.3. Equipo de bombeo. ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 1.4. Válvulas en el circuito principal........................................................ ¡Error! Marcador no definido. MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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1.5. Equipo consumidor. ........................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 1.6. Protección ecológica. ........................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 1.7. Protección contra incendios. ............................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 20. CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN. .....................................¡Error! Marcador no definido. Art. 21. REQUISITOS COMUNES DE SEGURIDAD. .....................................¡Error! Marcador no definido. Art. 22. NORMAS DE SEGURIDAD Y DE FUNCIONAMIENTO EN LAS CALDERAS MANUALES.¡Error! Marcador Art. 23. NORMAS DE SEGURIDAD Y FUNCIONAMIENTO DE CALDERAS AUTOMÁTICAS.¡Error! Marcador no d 1. Calderas bajo vigilancia indirecta........................................................ ¡Error! Marcador no definido. 2. Calderas bajo vigilancia directa........................................................... ¡Error! Marcador no definido. 3. Funcionamiento y seguridades............................................................ ¡Error! Marcador no definido. 3.1. Dispositivos de paro del sistema de aportación calorífica. ...............¡Error! Marcador no definido. 3.1.1. Vigilancia indirecta. ........................................................................¡Error! Marcador no definido. 3.1.1.1. Combustibles líquidos.............................................................¡Error! Marcador no definido. 3 1.1.5. Calentamiento por líquidos. ....................................................¡Error! Marcador no definido. 3.1.1.6. Calentamiento por combustible pulverizado...........................¡Error! Marcador no definido. 3.1.1.7. Calentamiento por combustible sólido no pulverizado. ..........¡Error! Marcador no definido. 3.1.2. Vigilancia directa. ...........................................................................¡Error! Marcador no definido. 3.1.2.1. Combustibles líquidos.............................................................¡Error! Marcador no definido. 3.1.2.2. Combustibles gaseosos, energía eléctrica y calentamiento por gases o líquidos.¡Error! Marcador no 3.2. Dispositivos de regulación del sistema de aportación calorífica.......¡Error! Marcador no definido. 3.2.1. Combustibles líquidos, gaseosos o sólidos pulverizados..........¡Error! Marcador no definido. 3.2.2. Calentamiento por energía eléctrica y calentamiento por gases o líquidos.¡Error! Marcador no definid 3.3. Seguridad de presión máxima del vapor o de temperatura máxima del líquido.¡Error! Marcador no definido 3.4. Seguridad concerniente a la evacuación de humos. ........................¡Error! Marcador no definido. 3.5. Seguridad de llama. ..........................................................................¡Error! Marcador no definido. 3.6. Seguridad de aire de combustión para combustibles gaseosos. .....¡Error! Marcador no definido. 3.7. Seguridad de encendido para quemadores con encendido automático.¡Error! Marcador no definido. 4. Seguridad relativa a los combustibles. .................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4.1. Combustibles líquidos. ......................................................................¡Error! Marcador no definido. 4.2. Combustibles gaseosos. ...................................................................¡Error! Marcador no definido. 5. Seguridades por bajo nivel en calderas de vapor, agua sobrecalent. y agua caliente.¡Error! Marcador no definid 5.1. Vigilancia indirecta. ...........................................................................¡Error! Marcador no definido. 5.2. Vigilancia directa. ..............................................................................¡Error! Marcador no definido. 6. Seguridad por bajo nivel en calderas de fluido térmico........................... ¡Error! Marcador no definido. 7. Seguridad de caudal para calderas de fluido térmico. ............................ ¡Error! Marcador no definido. Art. . 24. NORMAS DE SEGURIDAD Y FUNCIONAMIENTO PARA SOBRECALENTADORES Y RECALENTADORES DE VAPOR ...................................................................¡Error! Marcador no definido. 1. Seguridad de temperatura....................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Reglaje de la aportación de calor. ........................................................... ¡Error! Marcador no definido. 3. Sobre el flujo de vapor............................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Art. 25. PRESCRIPCIONES RELATIVAS A LA COMBUSTIÓN....................¡Error! Marcador no definido. Art. 26. CALIFICACIÓN DE LOS OPERADORES..........................................¡Error! Marcador no definido. Art. 27. OBLIGACIONES DEL FABRICANTE Y DEL USUARIO...................¡Error! Marcador no definido. DISPOSICIÓN TRANSITORIA.........................................................................¡Error! Marcador no definido.

MIE-ITC AP2: Tuberías para Fluidos Relativos a Calderas.¡Error! Marcador no definido. Artículo 1.° CLASIFICACIÓN..........................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 2.° CAMPO DE APLICACIÓN...................................................................¡Error! Marcador no definido. Art. 3. PRESCRIPCIONES...............................................................................¡Error! Marcador no definido. 1. Autorización de instalación...................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Autorización de puesta en servicio.......................................................... ¡Error! Marcador no definido. 3. Primera prueba. ....................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Pruebas periódicas. ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 5. Forma de realizar las inspecciones periódicas. ...................................... ¡Error! Marcador no definido. 6. Placas. ..................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Art. 4.° PRESCRIPCIONES GENERALES......................................................¡Error! Marcador no definido.


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Art. 5.° PRESCRIPCIONES PARA TUBERÍAS DE VAPOR, AGUA SOBRECALENTADA Y AGUA CALIENTE. .......................................................................................................¡Error! Marcador no definido. 1. Materiales. ............................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Diámetro de la tubería. ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 3. Uniones.................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Ensayos y pruebas. ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 5. Puesta en servicio. .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 6. Instalación................................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 6.° PRESCRIPCIONES PARA TUBERÍAS DE FLUIDOS TÉRMICOS. ..¡Error! Marcador no definido. 1. Materiales. ............................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Diámetro de la tubería. ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 3. Uniones.................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Ensayos y pruebas. ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 5. Puesta en servicio. .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 6. Instalación................................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 7.° PRESCRIPCIONES PARA TUBERÍAS DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS.¡Error! Marcador no definido. 1. Materiales. ............................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Diámetro de la tubería. ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 3. Uniones.................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Ensayos y pruebas. ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 5. Puesta en servicio. .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 6. Instalación................................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 8.° PRESCRIPCIONES PARA TUBERÍAS DE COMBUSTIBLES GASEOSOS.¡Error! Marcador no definido. 1. Materiales. ............................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 2. Diámetro de la tubería. ............................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 3. Uniones.................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. 4. Ensayos y pruebas. ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 5. Puesta en servicio. .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido. 6. Instalación................................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. Art. 9.° IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS.......................................................¡Error! Marcador no definido.

FÓRMULAS ÚTILES PARA CÁLCULOS ..............................¡Error! Marcador no definido.


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MANUAL PARA OPERADORES INDUSTRIALES DE CALDERAS (MOIC)


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TEMA I: CONCEPTOS BÁSICOS. 1. PRESIÓN, SU MEDIDA Y UNIDADES. La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie. La presión ejercida sobre un cuerpo (sólido, líquido o gas) vendrá expresada por la relación entre una fuerza F y la superficie S sobre la que dicha fuerza actúa:

Fuerza Presión = Superficie

La unidad de presión será igual, por tanto, a la unidad de fuerza dividida por la unidad de superficie.

1 unidad de Fuerza 1 unidad de Presión = 1 unidad de Superficie

Si adoptamos como unidad de fuerza, por ejemplo, el newton que es «la fuerza que comunica a una masa de 1 kilogramo la aceleración de 1 metro por segundo en cada segundo», y como unidad de superficie el metro cuadrado, tenemos: 1 Pa = 1 N / m2 Esta unidad de presión se denomina pascal. En la práctica se utilizan también otras relaciones de fuerza/superficie, fáciles de reducir a la unidad ya mencionada. Así, por ejemplo: - el bar:

1 bar = 105 N/m2 = 100.000 Pa = 105 Pa = 100 kPa

- el milibar: 1 mbar =100 N/m2 = 100 Pa - el kilogramo-fuerza (o kilopondio) por metro cuadrado: 1 Kgf/m2 = 1 Kp/m2 = 9,8 N/m2 = 9,8 Pa MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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- el kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado, derivada de la anterior: 1 Kgf/cm2 = 98.000 N/m2 = 98.000 Pa = 98 kPa Nota: habitualmente se utiliza 1 Kg/cm2 ≈ 100 kPa Otra unidad utilizada en instalaciones hidráulicas es la derivada de la presión generada por una columna de agua. Así, una columna de 10 metros de altura de agua ejerce sobre su parte inferior una presión de 1 bar. Esta presión es independiente del diámetro de la columna y la relación se mantiene en todos los circuitos abiertos. La unidad la podemos encontrar en los manómetros como: m.c.d.a

m.c.a

m.H2O

Una división de la misma es el mm.c.d.a: 1 m.c.d.a. = 1.000 mm.c.d.a

HIDRÓMETRO en mm.c.d.a. Los manómetros que miden la presión en esta unidad (altura de columna de agua) se denominan hidrómetros. Sus equivalencias con otras unidades de presión son:

10 m.c.d.a = 1 bar = 100 kPa 10 mm.c.d.a. = 1 mbar = 100 Pa Otra unidad utilizada para medir las presiones es el PSI (libras/pulgada2) y su equivalencia es: 1 bar = 14,7 PSI MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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Al indicar la presión debe mencionarse si ésta es absoluta o relativa. Valor absoluto de la presión es el que ésta tiene en sí; valor relativo es el que posee cuando se la compara con alguna otra presión con la cual esté íntimamente relacionada. Las presiones que medimos con los manómetros indican la presión relativa. Hay que añadir a ésta la presión atmosférica (que depende de la altura respecto al nivel del mar) para obtener la presión absoluta: PRESIÓN ABSOLUTA = PRESIÓN RELATIVA + PRESIÓN ATMOSFÉRICA

Así, por ejemplo, una caldera cuyo manómetro marque una presión (relativa) de 6 bar, tiene una presión absoluta de 7 bar (suponiendo la presión absoluta 1 bar = nivel del mar). En la diferente documentación donde puedan aparecer medidas de presiones, y si no se especifica otra cosa, las medidas son PRESIONES RELATIVAS. Cuando se quiere especificar, se suele utilizar las abreviaturas de : bar (abs)

para PRESIONES ABSOLUTAS

bar (rel)

para PRESIONES RELATIVAS

MODELOS DE MANÓMETROS Para medir la presión se usan unos instrumentos denominados manómetros, cuyo tipo más comúnmente empleado es de Bourdon que nos indica la presión relativa a que MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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está sometido el aparato al que está conectado, ya que cuando está marcando el cero, el aparato en cuestión está a la presión atmosférica (ver siguiente punto 2) por lo que la presión absoluta que se alcance en el aparato será igual a la indicada por el manómetro (presión relativa) más la presión atmosférica. 2. PRESIÓN ATMOSFÉRICA. Es la presión ejercida sobre todos los cuerpos que hay sobre la Tierra por la masa gaseosa que rodea a ésta, y que conocemos por atmósfera. La presión atmosférica se determina mediante el experimento de Torricelli.

Cogemos un tubo de vidrio, cerrado por un extremo, de 1 m de altura, y lo llenamos de mercurio. Después, tapamos con un dedo el extremo abierto, invertimos el tubo y lo sumergimos en un depósito de mercurio. Al retirar el dedo, se observa que la altura de la columna de mercurio en el interior del tubo desciende hasta un valor h< 1 m, contada verticalmente desde la superficie libre del depósito. Es evidente que la presión P sobre un punto cualquiera de la superficie libre del mercurio en el depósito es igual a la presión atmosférica y, simultáneamente, es también igual a la presión sobre cualquier punto interior al tubo que esté situado al mismo nivel de los de la superficie libre en el depósito, que viene dada por la expresión: P= dxgxh

siendo: d = densidad del mercurio g = aceleración de la gravedad h = altura de la columna dentro del tubo. MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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Y si suponemos que estamos a nivel del mar (h = 76 cm), que la temperatura es de 0 °C (d = 13,59 g/cm3), y que la aceleración de la gravedad es exactamente igual (g = 980,6 cm/s2) en todos los puntos de la Tierra, obtenemos una presión, que se conoce como presión normal y que se ha utilizado como unidad bajo la denominación de atmósfera física: 1 atm = 13,59 (g/cm3) x 980,6 (cm/s2) x 76 (cm) = 1,033 Kgf/cm2 Se denomina atmósfera técnica a la presión de 1 Kp/cm2 (= 1 Kgf/cm2) exactamente. A veces, se utilizan otras unidades para medir la presión atmosférica, tales como el bar, el torr o el pascal: 1 atm = 1.013 mbar ~ 1 bar = 105 Pa = 100.000 Pa 1 torr = 1 atm / 760 = 1,333 mbar ~ 133 Pa

El torr es la presión atmosférica correspondiente a la altura reducida de 1 mm de mercurio. Los instrumentos destinados a medir la presión atmosférica se llaman barómetros.

BARÓMETRO 3. TEMPERATURA, MEDIDA Y UNIDADES. El calor que posee un cuerpo viene dado por la suma de las energías cinéticas que poseen todas las moléculas de este cuerpo. La temperatura es una medida de este potencial energético que tiene el cuerpo, así pues, midiendo esta temperatura, por medio de unos instrumentos denominados termómetros nos permitirá conocer la cantidad de calor que contiene el cuerpo en cuestión. CALOR ≠ TEMPERATURA


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Si en un cuerpo dado designamos por m la masa de cada una de las moléculas, n el número de ellas, v la velocidad de su movimiento y K un coeficiente constante para cada cuerpo la cantidad Q de calor de este cuerpo es: Q = K x n x m x (v2 / 2)

(a)

Si n x m es igual a la masa M total del cuerpo queda: Q = K x M x (v2 / 2)

(b)

Como la temperatura T del cuerpo es una medida de este potencial energético que depende, como tenemos visto en (a), de v2 se cumplirá: T = H x v2, siendo H un valor constante para cada caso. Despejando v2 de esta última fórmula y sustituyendo en (b) queda: Q = K / (2 x H)

(c)

Al valor K / (2 x H) se le denomina calor específico, que se estudiará más adelante. Para la construcción de los termómetros se ha partido de estudiar los efectos que produce en los cuerpos la variación de la temperatura. Así pues, tenemos: -

Termómetros de dilatación, que se basan en las variaciones de volumen que experimentan los cuerpos al variar su temperatura.

-

Termómetros de presión, que se basan en las variaciones de presión que experimentan los gases al variar su temperatura.

-

Termómetros de resistencia, que se basan en el cambio de resistividad eléctrica que experimentan los cuerpos al variar su temperatura.

-

Termómetros termoeléctricos, que se basan en los cambios de potencial eléctrico experimentados en la unión o soldadura de dos metales distintos.

-

Pirómetros ópticos que se basan en el valor de la constante de la relación entre el poder emisivo y el poder absorbente que con respecto a las radiaciones caloríficas poseen los cuerpos.

MODELOS DE TERMÓMETROS Tal como se ha indicado al inicio de este tema el cero absoluto de la temperatura de un cuerpo corresponde al punto en que su potencial energético es nulo, es decir, el cuerpo no contiene absolutamente nada de calor.


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En cada tipo de termómetro se toma como cero relativo un estado particular de la característica elegida para la medición de la temperatura. Las temperaturas medidas a partir de cero relativo corresponden a temperaturas relativas. La temperatura absoluta es pues igual a la temperatura relativa más la temperatura absoluta del cero elegido. Normalmente se parte, como puntos de referencia, de la temperatura de fusión del hielo y de la de ebullición del agua para establecer las diferentes escalas termométricas. En la escala Centígrada (°C) estos puntos corresponden a 0°C y 100°C. En la escala Farenheit (°F) estos puntos corresponden a 32°F y 212°F. En la escala Reaumur (°R) estos puntos corresponden a 0 °R y 80 °R. En la escala absoluta ó Kelvin (°K) el cero absoluto corresponde a -273 °C. Para pasar de una escala a otra, basta aplicar las diferentes fórmulas:

ºC = ºK - 273

ºK = °C + 273

ºC = (°F - 32) x 5/9

ºF = ºC x 9/5° + 32

ºC = ºR / 0,8

ºR = °C x 0,8


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TABLA COMPARATIVA DE ESCALAS DE TEMPERATURAS ESTADO DEL AGUA (1 bar)

CELSIUS ºC 200 180 VAPOR 160 140 120 VAPORIZACIÓN 100 90 80 70 60 LÍQUIDA 50 40 30 20 10 CONGELACIÓN 0 -10 -20 -30 -40 HIELO -50 -100 -150 -200 -250 -260 CERO ABSOLUTO -273

FAHRENHEIT ºF 392 356 320 284 248 212 194 176 158 140 122 104 86 68 50 32 14 -4 -22 -40 -58 -148 -238 -328 -418 -436 -459,4

KELVIN K 473 453 433 413 393 373 363 353 343 333 323 313 303 293 283 273 263 253 243 233 223 173 123 73 23 13 0

REAMUR ºR 160 144 128 112 96 80 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0 -8 -16 -24 -32 -40 -80 -120 -160 -200 -208 -218,4

4. CAMBIO DE ESTADO, VAPORIZACIÓN Y CONDENSACIÓN. La materia se presenta en la Naturaleza en forma de tres estados diferentes según sea la energía intermolecular (calor) que posea: sólido, líquido y gaseoso. En el estado sólido las fuerzas de atracción intermolecular (cohesión) son muy fuertes, superiores a la energía propia y se mantiene el volumen y la forma. Si a este cuerpo en estado sólido le cedemos calor, aumentará su energía interna logrando que sus moléculas puedan vencer determinadas fuerzas de cohesión obteniéndose un nuevo estado de la materia, estado líquido, en que el cuerpo mantiene el volumen pero no la forma. Al continuar cediendo energía a este cuerpo, se llega a un punto en que la MANUAL DE OPERADOR INDUSTRIAL DE CALDERAS

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Curso de operador industrial de calderas

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