calderas de tubo de agua

Calderas de tubo de agua

Diferencias

Las calderas acuotubulares difieren de las pirotubulares en que el agua circula por dentro de los tubos con la fuente de calor rodeándolos. Esto significa que pueden usarse a presiones más altas porque el diámetro del tubo es significativamente más pequeño que el cuerpo en la caldera pirotubular, y por consiguiente la tensión circunferencial también es significativamente menor

Ventajas:• La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas presiones dependiendo del diseño hasta 350 psi.

• Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP.

• Por su fabricación de tubos de agua es una caldera “INEXPLOSIBLE”.

• La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de humo, ya que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad.

• El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no excede los 20 minutos.

• Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los requerimientos de normas.

• Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación automática.

• Son utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel.

Triviño Christian diegoLegajo 38811

• Sistemas de modulación automática para control de admisión aire-combustible a presión.

• El 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 aprovechamiento. El vapor húmedo producido por una caldera de tubos de humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo cual actúa en las paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el consumo de vapor hasta en un 20%.

Antigua caldera tubo de agua tipo de tubos rectos- Las primitivas calderas de tubo de agua siguieron los diseños

de algunas calderas de tubo de humo siendo de tubos rectos suspendidos sobre el hogar y con los tubos conectados en dos tipos de cabezales

1 cabezal tipo caja

2 cabezal sinuoso


La antigua caldera de tubo de agua rectos. Los tubos están colocados en el hogar, y el calderin superior se utiliza en principio como depósito de agua y de vapor.

Calderas de tubos de agua curvosCaracterísticas y ventajas


Mayor economía en su fabricación y operación debido al uso de soldadura, acero mejorado, construcción de paredes de agua, nuevas técnicas de agua y nuevas técnicas de fabricación. Mejor acero para inspección, limpieza y servicio de mantenimiento. Trabaja con mayor capacidad de evaporación y entrega vapor más seco. Los elementos primordiales de que se compone la caldera acuotubular con tubos curvados (y diseños que se derivan de la misma), están formados esencialmente por domos (o domos y cabezales), interconectados por medio de tubos curvados. Dotada de un fogón con enfriamiento de agua, los tubos curvados se colocan de manera que circunden el hogar, incorporándolo como una parte integral de la caldera. Muchos de los diseños importantes de las calderas modernas, están comprendidos dentro de estas calificaciones, incluyendo todas las calderas destinadas a las grandes centrales termoeléctricas para servicios públicos.

Calderas Stirling


http://www.ecured.cu/index.php/Evaporaci%C3%B3n

http://www.ecured.cu/index.php/Acero

http://www.ecured.cu/index.php/Agua

http://www.ecured.cu/index.php/Construcci%C3%B3n

http://www.ecured.cu/index.php?title=Acero_mejorado&action=edit&redlink=1

http://www.ecured.cu/index.php/Soldadura

http://www.ecured.cu/index.php/Econom%C3%ADa

http://www.ecured.cu/images/d/dc/Calderas_con_tubos_curvados_.JPG

Fue unos de los primeros tipos de calderas de tubos curvados de utilización común. Constan de tres colectores superiores dispuestos paralelamente entre sí, con sus cámaras de vapor interconectadas por tubos de acero. Las cámaras de agua de los dos primeros colectores están comunicadas. Los colectores superiores están conectados al inferior mediante tres haces de tubos delgados, expuestos al calor del hogar y de los gases producto de la combustión.

Consumen hulla u otro combustible sólido, como también líquidos o gaseosos. Los gases siguen el recorrido de las flechas calentando sucesivamente los haces tubulares, pasando finalmente a la chimenea.

El agua es inyectada al último de los tres colectores superiores, descendiendo por el haz menos calentado, para luego ascender por los dos anteriores, junto con el vapor que se produce en ellos. El vapor es obtenido del colector central superior, colocado a mayor altura que los otros dos, pudiendo ser enviado al recalentador que se monta sobre el primer haz de tubos. Se pueden obtener más de 80.000 Kg. de vapor por hora en esta caldera.


Calderas modernas de tubo curvado Cuando se necesitaron calderas de mayor capacidad se hizo necesario aumentar el tamaño de los hornos lo que incremento fa temperatura en ellos. Esto trajo como consecuencia un excesivo mantenimiento en el refractario del horno, especialmente cuando se quemaba carbón. Las más altas temperaturas de gases incrementaron el ensuciamiento de las superficies de transferencias.

En sus esfuerzos por producir calderas más eficientes y económicas los diseñadores desarrollaron un horno, virtualmente rodeado por una superficie de transferencia en forma de paredes. Estas paredes están constituidas por bancos de tubos y se llaman paredes de agua o paredes de tubos de agua y además de evitar las excesivas temperaturas por ensuciamiento aumentan la capacidad de generación de vapor. A partir de la aparición de las calderas con paredes de agua, los diseños se estandarizaron en tres tipos básicos: Calderas tipo A, tipo O y tipo D.

Calderas Tipo A.Consisten de un tambor de vapor y dos tambores de lodos arreglados de forma que asemejan una A con el tambor de vapor en el vértice y los tambores de lodos en el fondo. Ver figura No. 8


.

Calderas tipo O Constan de un tambor de vapor localizado directamente encima del tambor de lodos pero ambos se encuentran en el centro de la caldera y los tubos que los unen asemejan una O. Ver figura No. 9.

Calderas Tipo D.

El tambor de vapor está directamente encima del tambor de Iodos pero hacia un lado del horno y una serie de tubos une los tambores verticalmente. El resto de tubos se extiende horizontalmente desde los tambores de vapor y lodos hasta las paredes del horno donde se convierten en tubos de pared de agua. Ver figura N°10


Caldera tipo D con dos calderines y tubos curvados

Calderas de centrales térmicas Las calderas de centrales de gran capacidad se clasifican según trabajen a presión subcritica o supercritica. Otra clasificación suele hacerse según se utilice circulación de agua natural o forzada.

Las calderas supercriticas son aquellas que trabajan a presión critica que es la presión a la cual el agua y el vapor tienen la misma densidad y temperatura critica es la temperatura por encima de la cual el agua no puede existir como liquido sea cual sea la presión.


Componentes de las grandes calderas tubo de agua

El termino generador de vapor se utiliza para indicar una gran caldera con muchos componentes; esto comprende paredes tapizadas de tubo de agua, economizadores, supercalentodores, recalentodores y calentadores de aire incluye también un equipo de combustibles (carbón, fuel o gas natural), sistemas de tiro, de descargas de gases o eliminación de cenizas, lo mismo que bucle de


tratamiento de agua tienen muchos más componentes absorbentes de calor que las calderas del tipo de humo.

Sobre calentadores, tiene como función añadir calor al vapor seco a la presión de saturación para lograr mayor temperatura en dicho vapor, el Sobre calentamiento se produce al pasar el caudal de vapor saturado proveniente de la caldera por un sobre calentador de tipo convectivo o de tipo radiante. El Recalentador, es un sobre calentador empleado por las calderas de centrales modernas, para incrementar el rendimiento de la planta. Mientras el sobre calentador toma vapor del calderin de la caldera, el recalentador obtiene vapor utilizado de la turbina de alta presión a una presión por debajo de la caldera. Éste vapor a menor presión que pasa a través del recalentador, se calienta a 537 °C y después se introduce en la turbina de media o baja presión. El Evaporador, puede tratarse como un equipo separado, que tiene gran semejanza con los evaporadores verticales de tubo largo, ellos generalmente descargan un cabezal de vapor relativamente pequeño, en general no se mantiene el nivel de líquido en el cabezal de vapor y el tiempo de residencia del líquido es de unos pocos según Los Economizadores: son captadores del calor de los gases de combustión a temperaturas moderadamente bajas, después de que dichos gases abandonan las secciones de generación y sobrecalentamiento de la caldera.


La figura 3.18a. Ilustra zona internas de un calderin típico que cumple dos funciones esenciales: separa el vapor del agua para suministrarla al sistema de bajantes limpia y separada del vapor para la circulación segura y correcta; y separar la humedad del vapor para entregar vapor de alta calidad; el nivel normal del agua es de 1,5 in (38,1 mm) por debajo de la línea central horizontal del calderin. Los eliminadores “vortex” separan los pasos del vapor y del agua en el calderin

Fig. 3.18ª

Preguntas y respuestasTriviño Christian diegoLegajo 38811

1- ¿Por qué están mandrilados los tubos en una caldera de tubo de agua?

Para añadir resistencia a los tubos laminados y evitar que tengan holguras y se salgan de los orificios donde se alojan al dilatarse y ensancharse debido al sobrecalentamiento causado por bajo nivel de agua u otra razones

2- ¿Cuál es la diferencia entre una caldera de tubo de agua y una de tubo de huno?

En la caldera tubular, los productos de combustión pasan a través de los tubos y el agua los rodea. La inversa ocurre en el caso de las calderas de tubo de agua

3- ¿a qué puntos o lugares están conectados los niveles en la mayoría de las calderas de tubo de agua?

A las partes superiores e inferiores de un extremo del calderin principal de vapor

4- ¿Cómo definiría usted un calderin de vapor en una caldera de tubo de agua utilizada para generación eléctrica en una central térmica?

Es una vasija o recipiente a presión en el cual el vapor se separa en la mezcla vapor-agua para dirigirse a la sección del sobrecalentador del generador de vapor para aumentar allí la temperatura del vapor.

5- ¿Cuál es la utilidad de un recalentador en las calderas de las centrales?


Un recalentador recibe vapor después de que ha cedido parte de su calor original como energía en las etapas de alta presión de la turbina, y se recalienta a una temperatura más elevada en el generador de vapor y después retorna a las etapas de baja presión de la turbina para desarrollar más energía al accionar un generador eléctrico. La línea de vapor que lleva el vapor desde la turbina al recalentador se llama línea fría de recalentamiento, mientras la línea de vapor que lleva vapor recalentando desde el recalentador a la turbina se denomina línea caliente de vapor recalentado.

6- Defina termino “economizador”

Esta es una sección absorbente de calor de una caldera grande de tubos de agua que precalienta el agua de alimentación para la caldera o generador de vapor absorbiendo calor de la salida de gases al exterior.

7- ¿Qué puede suceder si se rompe un bafle?

Los gases cortocircuitarían uno o más pasos de gases, resultando así temperaturas excesivas de los humos de combustión y por ello perdidas de rendimiento y capacidad de producción de vapor. También se producirían sobrecalentamiento y daños en las zonas de calderas diseñadas para temperaturas menores de los gases.

Exigencias ASME

ASME es el acrónimo de American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos). Es una


http://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo

asociación profesional, que además ha generado un código de diseño, construcción, inspección y pruebas para equipos, entre otros, calderas y recipientes a presión. Este código tiene aceptación mundial y es usado en todo el mundo. Hasta el 2006, ASME tenía 120.000 miembros.

Válvulas de seguridad


Fig. 10.6

Las válvulas de alivio de presión, también llamadas válvulas de seguridad o válvulas de alivio, están diseñadas

para liberar un fluido cuando la presión interna de un sistema que lo contiene supere el límite establecido (presión de tarado). Su misión es evitar una explosión, el fallo de un equipo o tubería por un exceso de presión. Existen también las válvulas de alivio que Triviño Christian diegoLegajo 38811

http://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

liberan el fluido cuando la temperatura supera un límite establecido. Estas válvulas son llamadas válvulas de alivio de presión y temperatura.

FIGURA 10.6 En esta figura se detalla válvulas de Seguridad de disparo a Resorte.

(a) Símbolo de ASME de válvula de seguridad aprobada (válida).

(b) (c) válvula de seguridad para vapor sobrecalentado (300cº) tiene el muelle expuesto. La acción de la cámara de mezcla y del anillo de retrosoplado es exponer una mayor área al vapor de escape cuando la válvula abre ligeramente. La presión del vapor actuando sobre un área mayor proporciona una mayor presión total de levantamiento en contra del resorte, lo que da como resultado la apertura de la válvula con una descarga, por la acción de corte consiguiente del vapor (conocida como «ahoga-miento del vapor») que se produce en la válvula y asiento por la lenta apertura que así puede eliminarse. En válvulas ( FAVRA - AERRE) su anillo de ajuste de retrosoplado, cuando Ud. lo gira hacia el sentido ascendente. Su retrosoplado es prolongado. Y en sentido contrario (Hacia sentido inferior de la válvula) su retrosoplado disminuye.

Conexiones


http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

Es importante el montaje de estas válvulas, ya que en operación contiene mucha vibración, y si está mal posicionada puede ocasionar fugas de vapor en juntas de cartón en bridas.

Las válvulas de seguridad deberán conectarse directamente a la caldera sin válvulas intermedias de ningún tipo. Pueden usarse uniones roscadas de hasta 3” de diámetro. Para calderas que trabajen a más de 15psi y 3” de diámetro deberán tener bridas como sistemas de conexión entre ellas.

Número de válvulas y capacidad de alivio

Como principio general se considerará que el conjunto de válvulas instaladas en un equipo bastará para aliviar el fluido necesario de tal forma que la presión en el interior no exceda del 10 por 100 de la presión de precinto. Esta capacidad de alivio podrá ser conseguida con una o con varias válvulas de seguridad de inferior tamaño. Una razón para la instalación de varias válvulas de seguridad en un equipo, además de conseguir la capacidad de alivio deseada, es obtener un mayor nivel de seguridad al redundar este importante elemento. No obstante, existen diversas disposiciones normativas que indican el mínimo número de válvulas de seguridad, el tipo y la capacidad de alivio necesaria para determinados equipos, para los cuales son de obligado cumplimiento. Así, el Reglamento de Aparatos a Presión, en su Instrucción Técnica Complementaria ITC-MIE-AP1 referente a Calderas, Economizadores, Precalentadores y Recalentadores, establece que toda caldera de vapor saturado llevará como mínimo dos válvulas Triviño Christian diegoLegajo 38811

de seguridad independientes, salvo las calderas de clase C, es decir aquellas en las que el producto de la presión de servicio (P en bar) por el volumen de agua (V en m3) sea igual o inferior a 10, que podrán llevar una sola válvula. Las válvulas serán de tipo resorte y no se permitirá el uso de válvulas de peso directo ni de palanca con contrapeso. La capacidad de alivio del conjunto de válvulas de seguridad instaladas en la caldera, vendrá dado por la relación existente entre la potencia de la caldera y la entalpía de vaporización a la presión de servicio,

Bombas centrifugas Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos de que consta una instalación son: a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración. b) El impulsor o rodete, formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar diversas formas, según la misión a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor y va unido solidariamente al eje, siendo la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), acelerándose y absorbiendo un trabajo. Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, creando una altura dinámica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando también su presión en el impulsor según la distancia al eje. La


elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación. c) La voluta es un órgano fijo que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión. Su misión es la de recoger el líquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba. La voluta es también un transformador de energía, ya que frena la velocidad del líquido, transformando parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presión que se suma a la alcanzada por el líquido en el rodete. En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de álabes que guía el líquido antes de introducirlo en la voluta. d) Una tubería de impulsión, instalada a la salida de la voluta, por la que el líquido es evacuado a la presión y velocidad creadas en la bomba.


Estos son, en general, los componentes de una bomba centrífuga aunque existen distintos tipos y variantes. La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrífugas la velocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.


CAVITACIÓN EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas centrífugas funcionan con normalidad si la presión absoluta a la entrada del rodete no está por debajo de un determinado valor; cuando el líquido a bombear se mueve en una región donde la presión es menor que su presión de vapor, vaporiza en forma de burbujas en su seno, las cuales son arrastradas junto con el líquido hasta una región donde se alcanza una presión más elevada y allí desaparecen; a este fenómeno se le conoce como cavitación, cuyas consecuencias se describen a continuación. Si a la entrada del rodete la presión es inferior a la presión parcial del vapor pv se forman las burbujas de vapor que:

- Disminuyen el espacio utilizable para el paso del líquido - Perturban la continuidad del flujo debido al desprendimiento de gases y vapores disueltos

disminuyendo el caudal, la altura manométrica, el rendimiento de la bomba, etc., ; en su recorrido dañan los conductos de paso del líquido en el tubo de aspiración y llegan a una zona en el rodete, de presión superior a la presión de vapor, en la que, instantáneamente, toda la fase de vapor pasa a líquido, de forma que el volumen de las burbujas pasa a ser ocupado por el líquido, en forma violenta, que se acompaña de ruidos y vibraciones, lo cual se traduce en un golpeteo sobre los álabes, que se transmite al eje, cojinetes, cierres mecánicos, etc. Si la bomba funciona en estas condiciones durante cierto tiempo se puede dañar


Ventiladores

Un ventilador es una maquia de fluido concebida para producir una corriente de aire mediante un rodete con aspas que giran produciendo diferencias de presiones

Ventiladores tipos y caracteristicas

A- Ventiladores de tiro forzado Para que exista una combustión necesitamos aportar aire suficiente para mantenerla. Debido a los volúmenes de carga en los que se trabaja necesitaremos unos ventiladores con gran capacidad. El aire que metemos en la caldera se denomina aire secundario

B- Ventiladores de tiro inducidoSe encargan de evacuar los humos de las chimeneas. Pero antes tendrán los humos que tratarse en un sistema de desulfuración eliminando en él la mayor parte de SO2


Fig. 12.6VENTILADORES CENTRÍFUGOS DE ÁLABES CURVADOS HACIA ADELANTE, RADIALES Y ATRÁS

La potencia y el rendimiento de un ventilador dependen en gran

medida del diseño del rodete y de sus álabes.


Teniendo en cuenta el ángulo de salida del fluido, se distinguen

tres familias de rodetes:

1. Álabes curvados en el sentido de la rotación (1).Teóricamente, esta geometría proporciona la mayor presión para una misma velocidad tangencial. Sin embargo, las perdidas en la trasformación de la energía cinética son grandes y el rendimiento deficiente.

2. Álabes radiales, con salida perpendicular al sentido de la rotación (2).El rendimiento de esta clase de ruedas no es muy elevado y se destinan a presiones moderadas.Son de auto limpieza pues las partículas solidas que pudieran encontrarse en el fluido no se adhieren a las palas y esto justifica su uso en muchas aplicaciones.

3. Álabes inclinados hacia atrás, en el sentido contrario a la rotación.Los alabes pueden ser rectos (3), curvos (4) y (5) o de perfil aerodinámico (6).Estos rodetes necesitan una velocidad de rotación mayor para una misma presión y un mismo diámetro, pero funcionan en mejores condiciones, debido a la forma del canal entre las palas, por lo que su rendimiento es superior.La curva de potencia de los ventiladores equipados con este tipo de rodetes es auto limitada, no correspondiendo así la potencia máxima al caudal mayor.

Los ventiladores centrífugos son casi siempre movidos mediante

motores eléctricos. Ocasionalmente pueden utilizarse otros

medios de accionamiento, como turbinas de vapor o gas. Éstas


pueden también ser montadas conjuntamente con el motor

eléctrico de modo que se pueda utilizar uno u otro

accionamiento según convenga en cada momento.


calderas de tubo de agua

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