Calderas
Una caldera es una máquina una máquina o o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, líquido, se calienta y cambia de estado. estado. Las calderas, en sus vertientes de vapor v apor y agua caliente, están ampliamente extendidas tanto para uso industrial como no industrial, encontrándose en cometidos tales como, generación de electricidad, procesos químicos, calefacción, agua caliente sanitaria, etc. Las calderas son un caso partcular en el que se eleva a alas emperauras de inercambiadores inercambiadores de calor, en calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipienes a presión, por presión, por lo cual son consruidas en pare con acero laminado a semejanza de muchos conenedores de gas.
Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo g enerarlo para aplicaciones como:
Eserilización Eserilización tndarización!, es com"n enconrar calderas en los hospiales, las cuales generan vapor para eserilizar los insrumenos insrumenos m#dicos, ambi#n m#dicos, ambi#n en los comedores con comedores con capacidad indusrial se genera vapor para eserilizar los cubieros los cubieros as$ como para la elaboración de alimenos en marmias. %alenar oros &uidos, por ejemplo, en la indusria perolera se caliena a los peroles los peroles pesados para pesados para mejorar su &uidez ' el vapor es mu' utlizado. (enerar elecricidad a elecricidad a rav#s de un ciclo un ciclo )an*ine. )an*ine. Las calderas son pare fundamenal de las cenrales ermoel#cric
Partes que componen una caldera:
Hogar: Fogón o caja de fuego y corresponde a la parte en que se quema el combustible. Se divide en puerta del hogar y cenicero Quemador: Son los elementos de la caldera encargados de suministrar y acondicionar el combustible para mezclarlo con el aire y obtener una buena combustión. eben producir una llama estable y uniforme de manera que se realice una cierta distribución en el hogar. !os quemadores de gas son perforados y por sus orificios el gas debe salir a una velocidad mayor que la del aire para asegurar una penetración integra del chorro de aire. Chimenea: sirve para dar la salida a los gases de la combustión" los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al vecindario. #ambi$n para producir el tiro
necesario para que la combustión se efectuara en buenas condiciones y en modo continuo. Accesorio de las calderas
. !álvulas de seguridad. ". !álvulas de agu#a o de purga. $. !álvulas de control. %. !álvulas de corte. &. 'ndicadores de temperatura. (. 'ndicadores de presion. ). *ransmisores de flu#o.
+. *ransmisores de nivel. . -nalizador de oxigeno. . /oto celdas. . 0agnetrol. 1cortes2 ". 0irillas. $. 'ndicadores de nivel
LOS PROBLEMAS MÁS COMUNES ENCONTRADOS EN LAS CALDERAS SON:
INCRUSTACIÓN: 3educe la eficiencia en la transferencia de calor. -umenta dramáticamente la presión del cabezal. -umenta el consumo del combustible. Debido al sobrecalentamiento de las piezas metálicas los tubos pantalla sufren deformaciones y provoca fallas, pudiendo llegar al caso extremo de provocar una explosión. 4aros in5necesarios por mantenimiento correctivo, lo que conlleva: gastos en mano de obra y en desincrustantes químicos o mecánicos.
INCRUSTACIÓN: 6na caldera libre de incrustación y corrosión proporciona un rendimiento eficiente, lo cual redunda en a7orros en tiempo y dinero en la operación y el mantenimiento de la misma, y por si fuera poco brinda 8963'D-D. Los responsables de la incrustación son las sales de c alcio y magnesio presente en mayor o menor grado en todas las fuentes del agua. *-5 ;* en su formulación contiene agentes secuestrantes de dureza, dispersantes de lodos y modificadores del 7abito cristalino que mediante reacción química convierten dic7as sales no ad7erentes entre sí, ni entre los metales.
CORROSION: La corrosión es debida a ba#os valores de p< 1inferiores a .&2, y a la presencia d e acidez mineral libre 1< 8=2 y <;l2, bióxido de carbono. 4rovoca adelgazamiento de las partes metálicas. 4aros innecesarios por mantenimiento correctivo, cambio de fluxes completos. /orma depósitos aislantes en tuberías Da mal aspecto al agua del sistema
*-5 ;* en su formulación contiene in7ibidores de corrosión que neutralizan los ácidos minerales y el bióxido de carbono, así como estabilizadores de p<.
FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA La fragilización cáustica es provocada por valores de p< superiores a ".& como resultado del alto contenido de sólidos totales disueltos 18*D2 y>o con taminantes con álcalis. La ?nica forma de controlar el contenido de 8*D es mediante purgas intermitentes o continuas, ya sea de nivel o de fondo.
OXIDACIÓN 9l fenómeno de oxidación es debido al oxígeno presente en el agua. *-5 ;* contiene un gendarme el cual mediante reacción química elimina @l oxigeno presente convirti@ndolo en un producto inocuo para el sistema.
FORMACIÓN DE LODOS 8i se rompe el equilibrio entre residual de tratamiento y los 8*D, y el contenido de estos ?ltimos es muy elevado los sólidos comienzan a precipitarse formando lo que se conoce como lodos. Los lodos pueden formar taponamientos en la tuberías y obstruirlas.
ARRASTRE O VOMITO 8e dice que en la caldera existe arrastre cuando en el condensado existe 8*D 1dureza, cloruros, sulfatos2. 9l arrastre suele ocurrir cuando el contenido de 8*D es muy elevado, o cuando el diseAo de la salida del vapor de la caldera es incorrecto.
CONTAMINACIÓN DEL VAPOR / CONTAMINACIÓN DEL CONDENSADO ;omo se menciono anteriormente es debido al arrastre o vomito de la caldera.
FORMACIÓN DE ESPUMA 9s causada por alto contenido de Bicarbonatos 1< ;=$2, ;arbonatos 1;= $2,
ALTA PRESIÓN EN EL CABEZAL MALA TRANSFERENCIA DE CALOR
PRINCIPALES TIPOS DE CALDERAS -unque existen numerosos diseAos y patentes de fabricación de calderas, cada una de las cuales puede tener características propias, las calderas se pueden clasificar en dos grandes gruposC calderas acuotubulares, y pirotubulares
calderas acu!u"ulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaa a través de tubos durante su calentamiento. !on las más utiliadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida, y gran capacidad de generación. 9n estas calderas, al contrario de lo que ocurre en las pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos que conforman un circuito cerrado a trav@s del calderín o calderines que constituye la superficie de intercambio de calor d e la caldera. -dicionalmente, pueden estar dotadas de otros elementos de intercambio de calor, como pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador, etc. 9stas calderas, constan de un 7ogar configurado por tubos de agua, tubos y refractario, o solamente refractario, en el cual se produce la combustión del combustible y constituyendo la zona de radiación de la caldera. Desde dic7o 7ogar, los gases calientes resultantes de la combustión son cond ucidos a trav@s del circuito de la caldera, configurado este por paneles de tubos y constituyendo la zona de convección de la caldera. /inalmente, los gases son enviados a la atmósfera a trav@s de la c7imenea. ;on ob#eto de obtener un mayor rendimiento en la caldera, se las suele dotar de elementos, como los ya citados, economizadores y precalentadores, que 7acen que la temperatura de los gases a su salida de la caldera, sea menor, aprovec7ando así me#or el calor sensible de dic7os gases
se d#$#de% e% !res !#&s:
Tuos !er"cales # c$rculac$%n natural: los gases pasan vertcalmene a rav#s del banco de ubos del generador de vapor. Ese tpo de calderas permien una mu' fácil accesibilidad a su inerior ' esán especialmene dise+adas para peque+as indusrias ales como tnorer$as, lavander$as, láceos, panader$as.
Tu"s 'r#(%!ales ) de c#rculac#*% +r(ada, los gases de escape circulando 7orizontalmente a trav@s del generador de vapor.
Tu"s #%cl#%ads ) c#rculac#*% %a!ural, en este tipo de caldera los tubos están inclinados sobre el hogar ' un colecor c il$ndrico grande encima, llamado domo o cuerpo c il$ndrico, en donde se produce la separación del agua ' el vapor. Además el vapor que se obtene puede ser h"medo o seco, haci#ndolo pasar por un sobrecalenador ' los gases de escape van circulando en sentdo vertcal ascendene a rav#s de los ubos del generador
CARACTERISTICAS DE LAS CALDERAS ACUOTUBULARES
8e componen por uno o más cilindros que almacenan el agua y vapor 1colectores2 unidos por tubos de pequeAo diámetro por cuyo interior circula el agua. 9stas calderas son apropiadas cuando el requerimiento d e vapor, en cantidad y calidad son altos.
8e construyen para capacidades mayores a &. g.>7 de vapor 1& ton>72 con valores máximos en la actualidad de ". ton>7. 4ermiten obtener vapor a temperaturas del orden de &&E ; y presiones de "Fg>cm" o más.
Calderas P$rotuulares
en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente, y es atravesado por tubos por los cuales circula gases a alta temperatura producto de un proceso de combustión. "l agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape Las calderas piroubulares hacen pasar el calor a rav#s de los ubos en la caldera q a su vez ranseren calor al agua de la caldera q les rodea. -a' varias combinaciones diferenes de disribución de ubos para las calderas piroubulares dependiendo del num de pases que hara el calor del hogar de la caldera anes de descargarse
Tipos de calderas Pirotubulares -orizonal ' vertcal -orizonales odo el cilindro de la caldera esa ocupado por ubos ' e l volumen de vapor se reducen al m$nimo usándose un domo para su recolección. /ertcales 0E E12LEA3 4536A1E37AL1E37E %5A368 E9:07E3 2)8;LE1A0 6E E02A%:o
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE CALDERAS PIROTUBULARES Básicamente son recipientes metálicos, com?nmente de acero, de forma cilíndrica o semicilíndrica, atravesados por grupos de tubos por cuyo interior circulan los gases de combustión.
4ueden producir agua caliente o vapor saturado. 9n el primer caso se les instala un estanque de expansión que permite absorber las dilataciones de agua. 9n el caso de vapor poseen un nivel de agua a o " cm. sobre los tubos superiores. 9ntre sus características se pueden mencionar:
8encillez de construcción.
/acilidad de inspección, reparación y limpieza.
ran peso.
Lenta puesta en marc7a.
ran peligro en caso de explosión o ruptura debido al gran volumen de agua almacenada.
Pre&untas # respuestas: Cuales s% Ls c-"us!#"les -as c-.%-e%!e usads: C-"us!#"les s*l#ds:
;arbón de piedra
;arboncillo
LeAa
Basuras o desperdicio domestico
C-"us!#"les l0u#ds:
4etróleos
eros@n
-lquitrán combustible
C-"us!#"les 1asess:
as licuado 1 de petróleo2
as de alumbrado 1 de carbón2.
'unc$on pr$nc$pal de las claderas acuotuulares: 4ermiten generar grandes cantidades de vapor sobrecalentado a alta presión y alta temperatura, se usa en plantas t@rmicas para generar potencia mediante turbinas.
'unc$%n pr$nc$pal de las calderas p$rotuulares: Esas producen agua caliene o vapor saurado
(enta)as e $ncon!en$entes de las calderas acuotuulares Ve%!a2as:
G La ;aldera de tubos de agua tiene la venta#a de poder traba#ar a altas presiones dependiendo del diseAo 7asta $& psi. G 8e fabrican en capacidades de " <4 7asta ", <4.
G 4or su fabricación de tubos de agua es una caldera H'I9J4L=8'BL9H.
G La eficiencia t@rmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de 7umo, ya que se fabrican de $, % y ( pasos dependiendo de la capacidad. G 9l tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de traba#o no excede los " minutos. G Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los requerimientos de normas.
G 8on equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación automática.
G 8on utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel.
G 8istemas de modulación automática para control d e admisión aire5combustible a presión. G 9l vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por lo que en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor aprovec7amiento. 9l vapor 7?medo producido por una caldera de tubos de 7umo contiene un porcenta#e muy alto de agua, lo cual act?a en las paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el consumo de vapor 7asta en un "K.
%ueden ser puestas en marcha r&pidamente y trabajan a '(( o mas psi.
)nconvenientes:
*ayor tama+o y peso" mayor costo. ebe ser alimentada con agua de gran pureza.
(enta)as e $ncon!en$entes de las calderas p$rotunulares ,entajas:
*enor costo inicial debido a la simplicidad de su dise+o.
*ayor fle-ibilidad de operación.
*enores e-igencias de pureza en el agua de alimentación.
Son peque+as y eficientes.
)nconvenientes:
*ayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento. o son empleables para altas presiones.
