1. calderas (1)

5/17/2018 1. Calderas (1) - slidepdf.com

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CALDERASMaquinas térmicas



CalderasGeneradores de vapor



Generalidades

Las calderas de vapor se utilizan en la mayoría deindustrias debido a que muchos procesos emplean grandescantidades de vapor.

La caldera se caracteriza por una capacidad nominal deproducción de vapor a una presión especificada y con unacapacidad adicional de caudal en puntos de consumo de lafábrica.

A la caldera se le exige mantener una presión de trabajoconstante para la gran diversidad de caudales de consumo en lafabrica por lo cual debe ser capaz de:



Generalidades

• Aportar una energía calorífica suficiente en la combustión delfuel-oil o del gas con el aire.

• Desde el punto de vista de seguridad, el nivel debe estarcontrolado y mantenido dentro de unos limites.

• Es necesario garantizar una llama segura en la combustión.

• El sistema de control debe ser seguro en la puesta en marcha,en la operación y en la detención de la caldera.

• El funcionamiento de la caldera debe ser optimizado paralograr una rentabilidad y economía adecuadas, lo cual esposible con un control digital y/o distribuido que permiteoptimizar la combustión (ahorros de 2 a 10 % en combustible) y ganar en seguridad.



Caldera

Recipiente a presión cerrado de transferencia térmicaque convierte un combustible (sólido, liquido o gaseoso)a través de un medio de trabajo como el agua, enenergía para algún aparato externo.

• Aparatos externos tales como: De transferencia de calor:Calefacción, utilización en procesos, etc.

• De generación de energía mecánica: Turbinas, motores, turbo-generadores para producción de energía eléctrica, etc.



CalderaTipos de transferencia que se dan en la caldera

El flujo de calor en calderas tiene lugar por Conducción, Convección yRadiación.

• Conducción: Transferencia de calor de una parte del material a otra.

• Convección: Transferencia de calor desde o hacia un fluido fluyendo haciao desde una superficie.

•

Radiación: Forma continua de intercambio de energía por medio de ondaselectromagnéticas sin cambio en la temperatura del medio interpuesto entrelos dos cuerpos. (energía de las ondas electromagnéticas, para convertirse en calor debe ser absorbida por un cuerpo)



La caldera o generador de vapor son equipos

cuyo objetivo es:

– Generar agua caliente para calefacción y uso general

– Generar vapor para plantas de fuerza, procesosindustriales o calefacción.

Funcionamiento:

Mediante la transferencia de calor, producido generalmente

al quemarse un combustible, el que se le entrega al aguacontenida o que circula dentro del recipiente metálico.



En toda caldera se distinguen dos zonas importantes: • Zona de liberación de calor u hogar o cámara de

combustión: es el lugar donde se quema elcombustible. Puede ser interior o exterior con respectoal recipiente metálico. La transferencia en esta zona serealiza principalmente por radiación.

Zona de Tubos: es la zona donde los productos de lacombustión (gases o humos) transfieren calor al aguaprincipalmente por convección ( gases – agua).

Está constituida por tubos dentro de los cuales puedencircular los humos o agua.



Clasificacion

Según su Uso:

• Estacionarias (calefacción)

• Móviles (Locomotoras)

Según La Situación del Hogar:

• Interna

• Externa

Según los Materiales:• Fuertes: acero especiales.

• Calefacción: Hierro colado.

Según el Contenido de los Tubos:

• Piro tubulares

• Acuotubular

Según el Combustible:

• Liquido

• Sólido

• Gaseoso

Según la Combustión:

• Fuego

• Nuclear

• Eléctrica

Según La Potencia:

• Baja (<10 Tn/h)

• Media (10-50 Tn/h)

• Alta (50-150 Tn/h)• Muy Alta (>150 Tn/h)

Según Forma y Posición de los Tubos:

• Rectos

• Curvos

• Horizontales

• Verticales

• Inclinados

Según la Circulación:

• Natural

• Forzada



CLASIFICACION DE CALDERAS

• Atendiendo a su posición:

Horizontales

Verticales




Atendiendo a su instalación:

• Fija o Estacionaria• Móviles o Portátiles

Atendiendo a la ubicación del hogar

De hogar Exterior

De hogar Interior




Con respecto a su forma de calefacción

Cilíndrica sencilla de hogar exterior





Con un tubo hogar (liso o corrugado)





Con tubos múltiples de humo (igneotubulares opirotubulares)





Con tubos múltiples de agua (hidrotubulares oAcuotubulares)




• De acuerdo a la presión del vapor que producen:

De baja presión De mediana presión

De alta presión

Con respecto al volumen de agua que contienen enrelación con su superficie de calefacción

De gran volumen de agua (más de 150 lts7m2 de superficiede calefacción SC)

De mediano volumen de agua (entre 70 y 150 lts/ m2 de SC)

De pequeño volumen de agua (menos de 70 lts/ m2 de SC)




• Según su utilización: –

De vapor – De agua caliente.

Según la circulación del agua dentro de la caldera: Circulación natural. El agua circula por efecto térmico

Circulación forzada. El agua se hace circular mediantebombas.

Según el tipo de combustibles: De combustible sólido

De combustible líquido

De combustible gaseoso




Además existen calderas que obtienen el calor necesario

de otras fuentes de calor tales como gases calientes dedesperdicios de otras reacciones químicas (recuperadorasde calor), de la aplicación de energía eléctrica(autoclaves).

AUTOCLAVE ELECTRICO



Clasificación de las Calderas Según ASME (American Society Of Mechanical

Engineers)

Una caldera de alta presión es aquella en la que lapresión es mayor a 1,05 Kg/cm2, por debajo de este

valor se consideran de baja presión.

Una caldera que genera agua caliente se considera depotencia cuando excede los 11,2 Kg/cm2 o 121°C

Caldera de potencia = Caldera de alta presión

Una caldera de baja presión es aquella que trabaja pordebajo de 1,05 Kg/cm2 o una de agua caliente quetrabaja por debajo de 11 Kg/cm2 o 121°C



Clasificación de las Calderas

• Caldera de calefacción son aquellas que nogeneran vapor y su presión no supera los 11,2Kg/cm2 o temperatura de agua no mayor a121°C a la salida de la caldera (caldera de

calefacción de baja presión • Caldera de suministro de agua caliente

Suministra agua caliente, pero no tie ne retorno de esta. Su presión no supera los 11,2 Kg/cm2 otemperatura de agua no mayor a 121°C

• Caldera de calor perdido Este tipo de calderaaprovecha (subproductos térmicos) los gases decombustión de otros procesos.




• Caldera compacta son aquellas montadas enfabrica, ya que las de campo son costosas yrequieren más tiempo de puesta en marcha que unacompacta de la misma capacidad de generación de

vapor.

• Caldera supercrítica o hipercrítica Funcionansobre la presión absoluta crítica 224,43 Kg/cm2 o

374°C de temperatura de ebullición.

A esta presión 224,43 Kg/cm2 el agua y el vaportienen la misma densidad, el vapor estácomprimido tan intensamente como el agua.




Las calderas también se clasifican por su prestación

• Estacionarias: es de posición fija en un lugar.

• Portátiles: montada sobre equipos móviles para su transporte.

• Locomotora: utilizada para servicios estacionarios, pero diseñadaidealmente para vehículos de tracción autopropulsados sobre rieles.

• Marina: diseñada para barcos de carga y pasajeros, con capacidadde vaporización inherente rápida.




Clasificación de acuerdo a materiales:

Las calderas de fundición son utilizadas en calefacción de baja presión son construidas por secciones de fundición a presión.

Las calderas de acero pueden ser utilizadas en alta y baja presión

por hoy son normalmente construidas por soldadura.

Según la circulación de los gases: Recorrido en un sentido (1 paso)

Recorrido con retorno (2 o más pasos)




Selección de calderas

Para elección de una caldera considerar los siguientes factores:

• Capacidad requerida de vapor.

• Tipos de servicio que va a prestar, temperatura y presión detrabajo.

• Vida útil probable de la instalación.

• Combustible a utilizar.

• Costo de fabricación e instalación.

• Espacio disponible.

• Futuras exigencias.



Calderas de Tubos de Humo

(Pirotubulares)Caldera tubular de retorno horizontalEstas calderas son sencilla de construir, bajo costo y son un buen

generador de vapor.

La desventaja de esta caldera es la dificultad de limpieza para quitarincrustaciones duras en la zona de agua.



Calderas de Tubos de Humo

(Pirotubulares)Caldera-Hogar de locomotoraSe les incorpora un tipo de ventilador en la caja de humos para

aumentar de manera artificial el tiro de la chimenea, por ejemplo

para cuando la máquina se encuentra detenida.Las limitaciones prácticas de presión y capacidad son similares a las

de la Caldera tubular de retorno horizontal.

Caja de fuego

Caja de humos

(ventilador)



Calderas de Tubos de Agua

(Acuotubulares)Calderas Acuotubulares del tipo tubos rectos

• De tubos rectos horizontales

• De tubos rectos verticales

Calderas Acuotubulares del tipo tubos curvados

Tienen mayor flexibilidad de construcción que las de tubos rectos, lascalderas de tubos curvos pueden ser anchas y bajas , como altas y

estrechas , además estas permiten que sea mayor la superficieexpuesta al calor radiante de la llama.

Calderas Sterling




(Acuotubulares)Calderas Acuotubulares del tipo tubos

curvadosCalderas SterlingFue una de las primeras calderas de tubos

curvos de utilización común.

Fueron diseñadas para presiones desde 11hasta 70 bar rangos de producción de 3,5hasta 157,5 Ton/hr.




(Acuotubulares)Calderas supercríticas de circulación controladaEste tipo de calderas utiliza dos bombas , una para alimentación a la

caldera y otra para mantener un elevado caudal a través de los

tubos. Esto es para evitar que el agua se evapore a un grado desequedad total.

Calderas de tubos agua de serpentines (o baterías) Fueron desarrolladas para satisfacer las necesidades industriales de

las calderas compactas, de rápida vaporización y montada enfabrica.

Se utilizan con frecuencia cerca de la carga para evitar altas caídas depresiones, o para evitar usar calderas grandes cuando es baja lademanda de vapor.



Ventajas Pirotubulares

Calderas Pirotubulares

· VENTAJAS:

Menor costo inicial

Mayor flexibilidad de operación

· DESVENTAJAS:

Mayor tiempo para entrar en funcionamiento

Son explosivas



Ventajas Acuotubulares

Calderas Acuotubulares· VENTAJAS:

Puesta en marcha muy rápidamente.

Pequeñas y eficientes

Trabajos de altas presionesNo son “explosivas”

· DESVENTAJAS:

Su costo es mayor

Alimentación con agua de gran pureza debido a la circulación por elinterior de los tubos.

Debido a la poca cantidad de agua, se logra poca variaci ón delconsumo del vapor.



Pirotubulares o de tubos de humos En estas calderas, los humos pasan por dentro delos tubos cediendo su calor al agua que los rodea.

Estas calderas se denominan también como igneotubulares opirotubulares y pueden ser verticales u horizontales. Entre lascalderas verticales pueden encontrarse dos tipos con respecto

a los tubos:

Calderas con tubos múltiples de humo

De tubos semisumergidos,De tubos totalmente sumergidos



Pirotubulares o de tubos de humos

De tubos semisumergidos, el agua no cubre totalmente lostubos




De tubos totalmente sumergidos, el agua cubre totalmente lostubos




• Partes principales Una caja de fuego• Va montado el hogar

• Puede ser de secciónrectangular o cilíndrica.

• De doble pared por lo

que el hogar quedarodeado de una masade agua




• Partes principales Un cuerpo cilíndricoatravesado, longitudinalmentepor tubos de pequeñodiámetro, por cuyo interiorcirculan los gases calientes.




• Partes principales Una caja de humos, que es laprolongación del cuerpocilíndrico, a la cual llegan losgases después de pasar porel haz tubular, para salir haciala chimenea.



• Tipos de calderas pirotubulares.

• Calderas horizontales

Las calderas de vapor pirotubulares, se fabrican con producciones comprendidas

entre un mínimo de 200 Kg/h y un máximo de 17.000 Kg/h y con presiones quepueden oscilar desde 8 Kg/cm2 hasta 24 Kg/cm2.



Calderas con tubos múltiples deagua (Acuotubulares)

• Son de pequeño volumen deagua.

• Por el interior de los tubos pasaagua o vapor y los gases calientesse hallan en contacto con lascaras exteriores de ellos

La circulación del agua en este tipo

de caldera, alcanza velocidadesconsiderables con lo que se consigueuna transmisión eficiente del calor,por consiguiente se eleva lacapacidad de producción de vapor.



Calderas con tubos múltiples deagua (Acuotubulares)

• En la rama izquierda, el calor calienta el

agua generando vapor y haciendo que ambas(agua y vapor ) se muevan hacia arriba.

• Sólo una rama del tubo se calienta, ya que laotra se encuentra protegida por una pantallaaisladora.

Esta mezcla entra al colector y el agua fría pasa aocupar su lugar en el tubo calentado.

El agua fría se encuentra en la parte del tubo nocalentado y en la parte inferior del colector

L ld t b l ( l tá d t d l t b )



Las calderas acuotubulares (el agua está dentro de los tubos)eran usadas en centrales eléctricas y otras instalacionesindustriales, logrando con un menor diámetro y dimensionestotales una presión de trabajo mayor, para accionar las máquinasa vapor de principios de siglo.

En estas calderas, los tubos longitudinales interiores se empleanpara aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados paraque el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta,provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte másbaja.

Originalmente estaban diseñadas para quemar combustiblesólido.

La producción del vapor de agua depende de la correspondenciaque exista entre dos de las características fundamentales delestado gaseoso, que son la presión y la temperatura.



• Otros tipos de caderas acuotubulares.

Las calderas de vapor verticales acuotubulares, están formadas por untubo de gran diámetro en su interior al que se acoplan una serie decolectores por los que circula el agua.

Este tipo de calderas permiten una muy fácil accesibilidad a su interior yestán especialmente diseñadas para pequeñas industrias tales como:

1. Tintorerías.

2. Lavanderías.

3. Lácteos.4. Panaderías.



PARTES PRINCIPALES QUECOMPONEN UNA CALDERA.




Hogar o Fogón: es el espaciodonde se produce lacombustión. Se le conocetambién con el nombre de

Cámara de Combustión.

PARTES PRINCIPALES QUE




Puerta Hogar: Es una pieza metálica,abisagrada, revestida generalmente en suinterior con ladrillo refractario o de doble pared,por donde se alimenta de combustible sólido al

hogar y se hacen las operaciones de control defuego.





Emparrillado: son piezas metálicas en formasde rejas, generalmente rectangulares o

trapezoidales, que van en el interior del hogar yque sirven de soporte al combustible sólido.





Cenicero: es el espacio que queda bajo laparrilla y que sirve para recibir las cenizas que

caen de ésta. Los residuos acumulados debenretirarse periódicamente para no obstaculizar elpaso de aire necesario para la combustión





Puerta del Cenicero: Accesorio que se utilizapara realizar las funciones de limpieza del

cenicero. Mediante esta puerta regulable sepuede controlar también la entrada del aireprimario al hogar.





Altar: es un pequeño muro de ladrillorefractario, ubicado en el hogar, en el extremo

opuesto a la puerta del hogar y al final de laparrilla, debiendo sobrepasar a ésta enaproximadamente 30 cm.





Conductos de Humos: es aquellaparte de la caldera por donde circulan loshumos y los gases calientes que se hanproducido en la combustión, en estos

conductos se realiza la transmisión de calor alagua que contiene la caldera.





Caja de Humo: Corresponde al espacio de lacaldera en el cual se juntan los humos y gasesdespués de haber entregado su calor y antesde salir por la chimenea.





Chimenea: es el conducto de salidade los gases y humos de lacombustión hacia la atmósfera, loscuales deben ser evacuados a una

altura suficiente para evitarperjuicios o molestias a lacomunidad. .



Economizadores de Vapor .Un economizador es un dispositivo mecánico de

transferencia de calor que calienta un fluido hastasu punto de ebullición pero no más allá,recuperando el calor sensible de los gases desalida de una caldera.

Ayudan a obtener un mejor rendimiento de lacaldera al realizar un aprovechamiento máscompletodel calor de los gases.

Economizador devapor



Economizadores de vapor

Normalmente consisten en una seria de tubos por los

que por su interior circula el fluido a calentar y por

exterior los gases de salida de la caldera.

Y generalmente están construidos de acero no aleado ya

que esta situado en las zonas mas bajas de temperatura dela caldera.

Paneles de Economizador devapor.



Posición de un economizador en una caldera.



Mantenimiento de economizador de vapor

• Las técnicas de mantenimiento es el observar la posible

corrosión y a veces erosión (dependiendo de la velocidad de

los gases) que producen perdida de material.

•Medir y evaluar estas perdidas de material periódicamente ysustituir los tubos mas dañados cuando llegan al limite del

espesor que deben de mantener por calculo para su no rotura.

• Pueden realizarse también de forma complementaria (aunque

dependiendo del diseño de la caldera y del circuito dealimentación) pruebas periódicas de presión.



Trampas de vapor

¿Qué es una trampa de vapor?

Una trampa de vapor es una válvula automáticacuya misión es descargar condensado sin permitir

que escape vapor vivo.



¿Como funciona una trampa de vapor?

Los purgadores de boya son unidades mecánicas cuyofuncionamiento se basa en principios de densidad y temperatura.

La válvula de boya funciona según el principio de densidad. Una

palanca conecta la boya esférica con la válvula y asiento. Una

vez que el condensado alcanza un cierto nivel en el purgador, la

boya sube, abre el orificio y drena el condensado. Un sello deagua formado por el condensado evita pérdida de vapor vivo.



Tipos de Trampas de vapor.

Las trampas de vapor se dividen en 3 grupos:

• De tipo Mecánico:Trampa de flotador libre, Trampa de

flotador y palanca, Trampas de balde, etc.

• De tipo Termodinámico.

• De tipo Termoestático: Trampa de presión balanceada,

Trampa tipo bimetálico



Tipos de trampas de vapor

Trampa Mecánica Trampas Termodinámicas.

Trampas termoestáticas. Trampa de cubeta invertida



Trampas de vapor

¿Dónde instalo las trampas en mi circuito de vapor?



¿Cuándo falla una trampa de vapor?

Excluyendo los fallos de diseño, dos de los más

comunes modos de fallos son:

• La suciedad

• El oversizing



Mantenimiento de trampas de vapor

Tradicionalmente se han empleado tres sistemas de juzgar el estado de funcionamiento de un purgador:medir su temperatura, observar su descarga y"escuchar" su ruido.

• Medir la temperatura del purgador es útil paradetectar si está bloqueado.

•Cuando un purgador descarga a la atmósfera, un

observador entrenado puede juzgar con bastanteexactitud el funcionamiento de un purgador.

• Los estetoscopios, Los medidores ultrasónicos.



Mantenimiento de trampas de vapor



Sobrecalentadores de vapor.

• Los Sobrecalentadores de Vapor, al igual que los

economizadores son básicamente un intercambiador

de calor gases - vapor, diseñado teniendo en cuentalas particularidades de su trabajo con gases de

combustión.



Sobrecalentadores de vapor

• En los sobrecalentadores el objetivo es conseguir

un vapor a alta temperatura, para que no sufra

problemas de condensación en su camino desde lacaldera hasta el proceso o porque así lo exige el

proceso. (como en el caso de las turbinas a vapor).




• Básicamente su construcción es similar a la del

economizador de vapor que Consiste en un haz de tubos

unidos.

Paneles de sobrecalentador

de gran dimensión.




• El sobrecalentador de vapor esta ubicado en el paso de

los gases a la salida del hogar (lugar donde se produce la

combustión)

• El sobrecalentador pude tener dos partes, unsobrecalentador llamado primario que es donde entra

el vapor con menos temperatura y que esta situado,

también en el paso de los gases , pero no de los gases

mas calientes, por eso esta detrás del sobrecalentadorsecundario, aguas abajo del sentido de circulación de los

gases.



Sobrecalentador de vapor.



Sobrecalentadores de vapor.

Diferencias entre vapor sobrecalentado y Saturado.

El “Vapor saturado" es vapor a la temperatura de

ebullición del líquido, mientras que el “Vapor

sobrecalentado" es vapor de agua a una temperatura

mayor que la del punto de ebullición.




Usos del vapor Sobrecalentado:

• En turbinas de vapor

• Accionamiento de barcos

•Generación eléctrica

• Centrales geotérmicas

• Secado de la madera

• Destilación

• Obtención del coke




Mantenimiento:

El mantenimiento a realizar es en esencia el mismo

que para el economizador pero mucho mas intenso

(es decir con frecuencias más cortas) pues es una zonaque metalúrgicamente esta más al limite y además en

una zona donde los gases son mas agresivos (depende

igual que en el caso anterior, mucho del tipo de

combustible).



Los accesorios de seguridad son dispositivos activos dentro delos accesorios de una caldera que hacen detener el equipo enun determinado momento.

Su función principal es de control sobre las variables físicas dela caldera (presión, temperatura).

Estos accesorios al momento de sobrepasar algún parámetroprefijado actúan directamente sobre el equipo liberando presióno provocado la detención.

Accesorios de seguridad delas calderas

ill d l ió



Escotilla de Explosión

Escotilla deExplosión.

Características



Características

Las calderas que usencombustibles líquidos ogaseosos dispondrán deuno o más dispositivosde sellos o compuertas

para alivio desobrepresión en elhogar, salvo aquellasprovistas de dispositivosautomáticos queeliminan el riesgo de

explosión.

Válvula de Seguridad



Válvula de SeguridadCaracterísticas

Las válvulas de seguridad de un generador de vapordeben ser capaces de evacuar la totalidad del vaporproducido por la caldera, antes que se sobrepase en un10 % la presión máxima del generador.

Toda válvula llevará grabada o fundida en su cuerpouna marca de fábrica que indique sus características yque permita su identificación.

Debe ser construida de un material de aleaciónadecuada resistentes a la corrosión

Funcionamiento



Las válvulas de seguridad estándiseñadas para abrir y aliviar unaumento de la presión interna delfluido.

Son actuadas por la energía de lapresión estática. Cuando en elrecipiente o sistema protegido por laválvula se produce un aumento depresión interna, hasta alcanzar lapresión seteada , la fuerza ejercidapor el muelle es equilibrada por lafuerza producida por la presión sobre

el área del disco de cierre. A partir deaquí, un pequeño aumento de presiónproducirá el levantamiento del discode cierre y permitirá la salida delfluido.

Elementos de una válvula de



seguridad

1. Caperuza.2. Tensor.3. Contratuerca Regulación Fijación.4. Precinto.5. Resorte.6. Vástago.

7. Tapa Guía.8. Disco de Cierre u Obturador.9. Tornillo de Fijación del Anillo de

Ajuste.10. Tobera de Entrada.11. Palanca de Apertura Manual.12. Cúpula o Arcada.

13. Placas Resorte.14. Cuerpo.15. Anillo de Ajuste o Regulación.

Vál l d S id d



Válvulas de Seguridad

TIPOSVálvulas de seguridad deapertura instantánea

(Cuando se supera la

presión delimitada laválvula abre repentinay totalmente)Válvulas de alivio depresión

(Cuando se supera lapresión delimitada laválvula abreproporcionalmente alaumento de presión)

UNIONES

• Roscadas

• Soldadas

TAPÓN FUSIBLE



TAPÓN FUSIBLE

El tapón fusible se empleará en las calderas de granvolumen de agua esto es, superior a 150 lts. por m2 desuperficie de calefacción, las de hogar interno, y en lascalderas del tipo locomóvil.

El tapón fusibles deberá ubicarse en cada hogar interno,inmediatamente debajo del nivel mínimo de agua.

Los tapones fusibles de acción por fuego estaránrellenos con una aleación cuyo punto de fusión máximasea de 250º C. La parte interna del tapón debemantenerse libre de incrustaciones o cualquier otrasustancia extraña.

CARACTERISTICAS



CARACTERISTICAS

• Se trata de un tapón de bronce con hilo (una especie detornillo) que va instalado en la pared que comunica lacámara de agua con el fogón; posee un orificio cónico en sucentro, relleno con una aleación metálica de plomo-estañode bajo punto de fusión.

• Cuando el nivel de agua de la caldera baja más allá delmínimo permitido, la temperatura aumentaconsiderablemente, con lo que se funde la aleación metálicadel centro del tapón fusible, dejando pasar el agua y vaporhacia el hogar, lo que apaga el fuego.

• Los tapones fusibles no deben reemplazarse por tornillos ni

se debe soldar el orificio donde estos van alojados.

T ó F ibl



Tapón Fusible

Metal Fusible

Tapón del Lado del AguaTapón del Lado del Fuego

Si t d Al



Sistema de Alarma

Toda caldera dispondrá de un sistema de alarma, acústica ovisual, que funcione cuando el nivel de agua alcance el mínimo oel máximo, deteniendo, a la vez, el funcionamiento del sistema

de combustión.

Silbatos



Silbatos

• Son aparatos que llevan instalados algunas calderas yfuncionan cuando el nivel de agua baja mas allá del mínimoaceptable. Consiste en un tubo metálico instalado en formavertical, con el extremo inferior abierto y sumergido en elinterior de la caldera, hasta el nivel mínimo de aguaaceptable.

•En el extremo superior lleva un silbato con su entradatapada por un fusible. Mientras el agua cubre la entradainferior del tubo, la presión del vapor lo mantendrá lleno deagua. Cuando el nivel de agua en el interior de la calderabaja más allá del mínimo aceptable, queda al descubierto elextremo inferior del tubo, cae el agua al interior de lacaldera y se llena el tubo con vapor. Este vapor calienta el

fusible, lo funde y deja pasar vapor al silbato, donde seproduce el sonido que da la alarma.

Control de la Combustión



Control de la Combustión

La regulación de la combustión se basa en mantener constante la

presión de vapor en la caldera, tomándose sus variaciones como unamedida de la diferencia entre el calor tomado de la caldera como vapory el calor suministrado.

El controlador de la presión de vapor ajusta la válvula de controlde combustible. La señal procedente del caudal de aire es modificadapor un relé para ajustar la relación entre el aire y el combustible, ypasa a un controlador que la compara con la señal de caudal decombustible. Si la proporción no es correcta, se emite una señal alservomotor de mando del ventilador o a la válvula de mariposa, demodo que el caudal de aire es ajustado hasta que la relacióncombustible-aire es correcta.

En la regulación de la combustión puede darse preferencia en elmando al combustible o al aire para que la operación de la calderacorresponda a un sistema determinado de variadas características deseguridad.



Presostatos

Presostatos para gasPresostato de diafragmacon microrruptor paravigilar la presión del aire

en calderas, para presiónpositiva, para gas ytambién para gas naturalde producción biológica,punto de conmutaciónfijado en fábrica.



Presostatos

Presostatos para airePresostato de diafragmacon micro interruptor paracontrolar la presión del

vapor en una caldera , parapresión positiva, presiónnegativa y presióndiferencial, para aire y gasde combustión.



Indicadores de Nivel de Agua

Toda caldera estará provista de lo menos dosindicadores de nivel de agua independientes entre si.

El limite inferior de la visibilidad deberá quedar indicado

por lo menos 30mm mas alto sobre el punto mas alto de lasuperficie de calefacción.

El nivel mínimo de agua de operación estará 1/3 sobrela altura inferior.

Las conexiones de los tubos terminaran al interior deella obtendrán como diámetro mínimo ½”

Control de Nivel



Control de Nivel

El sistema de control del

agua de alimentación puederealizarse de acuerdo con lacapacidad de producción de

la caldera. En la regulaciónde nivel de un elementorepresentada en la figura elúnico instrumento utilizadoes el controlador de nivel

que actúa sobre la válvuladel agua de alimentación.

Agua

a) Un elmento con bomba

de alimentación

Vapor Vapor

LC

Agua

b) Un elemento con

controlador po tenciométrico

control de nivel

Control de agua



Control de agua



Manómetro

La caldera estará provista de uno o más manómetros quese conectarán a la cámara de vapor . El diámetro mínimonominal será de ¼” .

El manómetro tendrá capacidad para indicar a lo menos1 1/2 vez la presión máxima del equipo procurando que dichapresión se encuentre a 1/3 de la graduación central de este.

Su ubicación debe permitir al operador una visión claradesde su lugar de trabajo.

Al compararse con el patrón podrá aceptar un error dehasta 10%, con un máximo de 0.5 kg/cm2

Manómetros



Manómetros

En los manómetrosmetálicos la presión dalugar a deformaciones enuna cavidad o tubometálico, denominado

tubo de Bourdon enhonor a su inventor.Estas deformaciones setransmiten a través deun sistema mecánico auna aguja que marcadirectamente la presiónsobre una escalagraduada .

Manómetro tipo Bourdon



Manómetro tipo Bourdon

Tipo C Tubo de sección elíptica que forma unanillo casi completo cerrado por unextremo y conectado a la fuente depresión por el otro.

Al aumentar la presión en el interior deltubo éste se endereza, provocando unmovimiento que es captado por unaaguja indicadora o un transmisor(colocados en el extremo cerrado deltubo).

De hélice y espiral

Miden presiones con una mayor precisiónya que el movimiento de sus extremoscerrados es mayor.



Manómetro Tipo Fuelle

Es un tubo fino sin soldadura,ondulado, de acero inoxidable o latón,

que por efecto de la presión se estira ocontrae con un desplazamientoconsiderable.

Para conseguir una mayorduración y precisión el movimiento está

contrarrestado por un muelle.

Termopares



Termopares

Sensores Activos

Usan el efecto Seebeck, circula unacorriente cuando dos hilos de metalesdistintos se unen, y se calienta uno de losextremos.

Se puede medir el voltaje, que esproporcional a la diferencia detemperaturas, la señal de salida muy baja(milivolt) necesita acondicionamiento de laseñal.

La sensibilidad baja (microvolts) porgrado, soportan altas temperaturas (p.e.calderas) bastante lineales.

Tipos de Termopares



Tipos de TermoparesTermopar J: Cobre Níquel (Cu-Ni).

Afectado por corrosiónRango: 0ºC a +750ºCPrecisión: 0.5%Termopar K: Aluminio Níquel (Al-Ni).Buena resistencia a la oxidaciónRango: 0ºC a +1.300ºC y 600ºC a 1.000ºC en atm. oxidantesPrecisión: 1%Termopar R: Platino - 13% Rodio.Termopar S: Platino - 10% Rodio.Rango de medida más amplio (0ºC a +1.600ºC), pero máscaros.

Precisión: 0.5%Termopar W: Wolframio-5% Renio y Wolframio-26%

Renio.Rango: 0ºC a +2.800ºC en atm. inertes o vacío.Precisión: 1%

Termómetros



Termómetros

• Son instrumentos que sirven para medir lasdiversas temperaturas de los elementos comoagua de alimentación, vapor, gases de la

combustión y petróleo. Se utilizan para medirtemperaturas inferiores a 500°C

• El termómetro mas utilizado es el de mercurio,aprovechando la propiedad de este elemento aexpandirse o contraerse considerablemente con

los cambios de temperatura, sin llegar acongelarse o evaporarse.

Termómetro de resistencia



Termómetro de resistenciametálica RTDs

Se basan en que la resistenciaeléctrica de metales puros aumenta conla Tº. En algunos de forma casi lineal.

Este principio proporciona unaforma muy precisa de medir.

Se necesita un material que sea:• Resistente a la corrosión y ambientes

hostiles.• De Comportamiento lineal.• Alta sensibilidad.

• Fáciles de fabricar.• Estables• Pt y Ni• De fácil instalación.



Termómetros de DilataciónTermómetros de VidrioIndican la Tª como diferencia entre elcoeficiente de dilatación del vidrio y del líquidoempleado.Los más comunes son: Mercurio: (-37º C, 315ºC),Mercurio con gas inerte, (N2): (-37ºC, 510ºC),Alcohol: hasta -62ºC y su precisión es del 1% del

rango.

Termómetros de BulboLa variación de Tª produce la expansión o

contracción del fluido lo que deforma el recinto quelo contiene.

La deformación es apreciada por un muelleBourdon y transmitida a un indicador o transmisor.

Rango: (-40ºC a +425ºC)Precisión: 1%



Tipos de Combustibles para Calderas



Tipos de Combustibles para Calderas

•

CARBÓN VEGETAL:de madera o leña un compuesto de oxigeno, hidrogeno, carbono y ázoe.Sustancias que se transforman en otras a través de la combustión .

• EN EL CARBONÍFERODel los yacimientos de carbón que remontan del período geológico llamado

Carbonífero (de aquí le viene el nombre). Suele pensarse que en este período,el quinto de la era Primaria, la vegetación debía de ser particularmentelujuriante.

EL GAS NATURAL• Es una mezcla gaseosa y combustible que, al igual que el petróleo, es un

combustible fósil y se deriva de la descomposición de material orgánicodepositado a grandes profundidades por muchos millones de años.

• Está compuesto principalmente por Metano (CH4), pero tiene una proporciónmenor de otros elementos, como el Etano (4%), Propano (1%), Butano (0,4%),

Nitrógeno (0,9%) y Dióxido de Carbono (1,7%).• No es tóxico, pero en altas concentraciones desplaza el oxígeno y puede

producir una asfixia.

MANTENIMIENTO



MANTENIMIENTO

MANTENIMIENTO DE CALDERAS• Pretratamiento de agua pH 10.5-11• Mantenimiento Eléctrico

• Se presentan daños por• Picadura (DBO)• Espuma (Sólidos disueltos a alta velocidad)•

Incrustaciones (Sales Insolubles ca++, Mg++)

Mantención diaria



Mantención diaria

• La mantención diaria apunta,principalmente, al monitoreo de lascondiciones de operación de la caldera y

el funcionamiento de los sistemas deseguridad.

MantenciónDiaria



MantenciónDiaria

•

Verificación de condiciones de operación: Presión y temperatura(si corresponde) del combustible, temperatura de salida de gases,presión de vapor, análisis de gases, análisis de agua, etc.

• Verificación de la forma y color de la llama: A través de la mirillase debe controlar que la llama no esté tocando las paredes de lacámara de combustión (fogón en una caldera pirotubular) y que elcolor sea el correcto según el combustible que se esté utilizando.

• Verificación de la operación de detención del quemador por bajonivel de agua: Este es uno de los procedimientos másimportantes, ya que la mayoría de los accidentes en calderastiene relación con fallas en el control de nivel.

• Verificación de la operación de las válvulas de seguridad de lacaldera.

Mantención Semanal



Mantención Semanal

• La mantención semanal se relacionacon trabajos de limpieza menores,lubricación y ajuste de la posición

• de ciertos componentes de losquemadores.

Mantención Semanal



Mantención Semanal

• Limpieza de filtros (en el caso decombustibles líquidos).

• Ajuste de la posición de electrodos de

encendido, difusor, etc.• Limpieza de censor de llama.

• Verificación de apriete del sistemaaccionamiento damper y válvula decontrol.

• Lubricación de piezas móviles.

Mantención Mensual



• La mantención mensual involucra larealización de trabajos de limpieza másprofundos y ajuste de instrumentos de

control.

Mantención Mensual

Mantención Mensual



Mantención Mensual

• Reapriete y limpieza de terminales.• Limpieza de válvulas solenoides y de

control.

• Verificación ajuste presostatos,termostatos y transmisores

Mantención Semestral




• Incluye los trabajos de limpieza másimportantes que deben ser realizados enuna caldera, así como también la

calibración del quemador.





•Limpieza del circuito de gases.

• Reparación del material refractario.

• Reemplazo de sellos cajas de humo.

• Inspección lado agua para verificar la efectividad del

tratamiento de agua en lo que a prevención deincrustaciones y corrosión se refiere.

• Inspección del estanque de condensado(desgasificador).

• Limpieza del estanque petróleo diario.

• Reemplazo de empaquetaduras en tapas registrohombre y mano acceso a lado agua.





•

Limpieza de sifones en los que se encuentraninstalados los presos tatos, transmisores de presión ymanómetro de vapor de la caldera.

• Limpieza de filtros líneas de agua.• Reemplazo boquilla (quemadores petróleo).

• Reemplazo de electrodos de encendido.• Reemplazo de sensor de llama (algunos tipos).• Reemplazo de cables de alta tensión.• Reemplazo de transformador de alta tensión.•

Reemplazo de bomba petróleo (alta presión, queopera con petróleo pesado).• Calibración del quemador sobre la base de un análisis

de gases producto de la combustión

1. calderas (1)

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