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    0 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    CURSO DE

    CAPACITACIN DELDEPARTAMENTO DESISTEMAS

    Operador Industrial de Calderas

    Valentn Cuesta

    19/01/2012

    El objetivo de este curso es obtener los conocimientos tcnicos requeridos por el Anexo IIexpuestos en la ITC-EP 1 del Reglamento de Equipos a Presin aprobado por el Real Decreto2060/2008, de 12 de diciembre.

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    3 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Presin atmosfrica

    Es la presin ejercida sobre todos los cuerpos que hay sobre la Tierra por la masagaseosa que rodea a sta, y que conocemos por atmsfera.

    La presin atmosfrica se determina mediante el experimento de Torricelli. Cogemos untubo de vidrio, cerrado por un extremo, de 1 m de altura, y lo llenamos de mercurio.Despus, tapamos con un dedo el extremo abierto, invertimos el tubo y lo sumergimosen un depsito de mercurio. Al retirar el dedo, se observa que la altura de la columna demercurio en el interior del tubo desciende hasta un valor h < 1 m, contada verticalmentedesde la superficie libre del depsito. Es evidente que la presin P sobre un puntocualquiera de la superficie libre del mercurio en el depsito es igual a la presinatmosfrica y, simultneamente, es tambin igual a la presin sobre cualquier puntointerior al tubo que est situado al mismo nivel de los de la superficie libre en eldepsito, que viene dada por la expresin:

    siendo:

    = densidad del mercurio

    g = aceleracin de la gravedad

    h = altura de la columna dentro del tubo.

    Y si suponemos que estamos a nivel del mar (h = 76 cm), que la temperatura es de 0 C( = 13,59 g/cm3), y que la aceleracin de la gravedad es exactamente igual (g = 980,6cm/s2) en todos los puntos de la Tierra, obtenemos una presin, que se conoce comopresin normal y que se ha utilizado como unidad bajo la denominacin deatmsferafsica.

    1 atm = 13,59 (g/cm3) 980,6 (cm/s2) 76 (cm) = 1,033 kgf/cm2

    1.2

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    4 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Se denominaatmsfera tcnica a la presin de 1 kp/cm2 (= 1 kgf/cm2) exactamente.

    A veces, se utilizan otras unidades para medir la presin atmosfrica, tales como el bar,el torr o el pascal:

    1 atm = 1.013 mbar bar = 105 Pa

    1 torr = 1 atm / 760 = 1,333 mbar 133 Pa

    El torr es la presin atmosfrica correspondiente a la altura reducida de 1 mm demercurio.

    Los instrumentos destinados a medir la presin atmosfrica se llaman barmetros.

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    5 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Temperatura. Medidas y unidades

    El calor que posee un cuerpo viene dado por la suma de las energas cinticas que poseen todas las molculas de este cuerpo.

    La temperatura una medida de este potencial energtico que tiene el cuerpo, as pues,midiendo esta temperatura, por medio de unos instrumentos denominadostermmetros nos permitir conocer la cantidad de calor que contiene el cuerpo en cuestin.

    Si en un cuerpo dado designamos por m la masa de cada una de las molculas, n elnmero de ellas, v la velocidad de su movimiento y K un coeficiente constante paracada cuerpo la cantidad Q de calor de este cuerpo es:

    Si n m es igual a la masa M total del cuerpo queda:

    Como la temperatura T del cuerpo es una medida de este potencial energtico quedepende de v2 se cumplir: T = H v2, siendo H un valor constante para cada caso.Despejando v2 de esta ltima frmula y sustituyendo en la ltima ecuacin queda:

    Al valor K / 2 H se le denomina calor especfico, que se estudiar ms adelante.

    Para la construccin de los termmetros se ha partido de estudiar los efectos que produce en los cuerpos la variacin de la temperatura.

    As pues, tenemos:

    Termmetros de dilatacin, que se basan en las variaciones de volumen queexperimentan los cuerpos al variar su temperatura.

    Termmetros de presin, que se basan en las variaciones de presin queexperimentan los gases al variar su temperatura.

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

    Termmetros termoelctricos, que se basan en los cambios de potencial elctrico

    experimentados en la unin o soldadura de dos metales distintos.

    1.3

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    6 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Pirmetros pticos que se basan en el valor de la constante de la relacin entre el poder emisivo y el poder absorbente que con respecto a las radiacionescalorficas poseen los cuerpos.

    Tal como se ha indicado al inicio de este tema el cero absoluto de la temperatura de uncuerpo corresponde al punto en que su potencial energtico es nulo, es decir, el cuerpono contiene absolutamente nada de calor.

    En cada tipo de termmetro se toma comocero relativo un estado particular de lacaracterstica elegida para la medicin 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 ms la temperatura absoluta del cero elegido.

    Normalmente se parte, como puntos de referencia, de la temperatura de fusin del hieloy de la de ebullicin del agua para establecer las diferentes escalas termomtricas.

    En laescala Celsius (C) estos puntos corresponden a 0 C y 100 C.

    En laescala Farenheit (F) estos puntos corresponden a 32 F y 212F.

    En laescala Reaumur (R) estos puntos corresponden a 0R y 80 R.

    En laescala absoluta o Kelvin (K) el cero absoluto corresponde a -273 C.

    Para pasar de una escala a otra, basta aplicar las diferentes frmulas:

    ( )

    ( )

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    8 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    El cambio de estado de lquido a gas se llama vaporizacin y su inverso condensacin.Las leyes fsicas de estos cambios de estado nos dicen:

    Cuando un cuerpo cambia de estado fsico su temperatura no vara y la cantidadde calor absorbida o cedida es constante para cada cuerpo en las mismascondiciones.

    En el agua elcalor de vaporizacin a 100C es de 539,11 kcal/kg y a su vez sise enfra vapor de agua a 100C, ste nos da un calor de condensacin de 539,11kcal/kg.

    Estos valores son variables en funcin de la presin en que se verifica el cambio deestado, como puede verse en la tabla que se adjunta de las caractersticas de agua yvapor de agua segn presin (ver punto 1.9).

    En todos los cuerpos existen unas condiciones de presin y temperatura en que puedancoexistir las tres formas de estado; a este punto se le denominapunto triple.

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    10 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Transmisin de calor. Radiacin, conveccin y conduccin

    La transmisin de calor se puede realizar de tres formas: 1) por conduccin, 2) porconveccin, y 3) por radiacin.

    El calor se transmite porconduccin cuando no existe movimiento de la materia en lacual se realiza esta transmisin de calor. Ejemplo: cuando calentamos un extremo deuna varilla metlica, el calor llega al otro extremo sin que haya habido movimientoalguno de la masa que constituye la varilla.

    El calor se transmite porconveccin cuando se verifica movimiento de la masa, o de parte de la masa, de cuerpo en que se transmite el calor, tal como ocurre en los lquidosy en los gases. Si calentamos un lquido o gas, sus partculas prximas al foco calorficodisminuyen su densidad y ascienden desplazando a las partculas superiores que, en esosmomentos, tienen ms densidad y, por tanto, descienden, as se produce un movimientocirculatorio de las propias partculas que, al trasladarse de un lado a otro, transmiten elcalor.

    Todos los cuerpos al calentarse emiten radiaciones de tipo electromagntico cuyavelocidad es igual a la velocidad de la luz. Este tipo de transmisin de calor, debido a laemisin de estas ondas electromagnticas, recibe el nombre de propagacin porradiacin. Ejemplo: el sol nos transmite su calor por radiacin, ya que las ondaselectromagnticas se propagan en el aire e incluso en el vaco.

    .

    1.5

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    11 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Vapor de agua saturado, sobrecalentado y recalentado, expansionado

    Como hemos visto anteriormente, el agua en determinadas condiciones de presin ytemperatura se presenta en forma de vapor.

    Se dice que elvapor es saturado cuando sus condiciones de presin y temperaturacorresponden a un punto de cambio de estado, de forma que en dicho punto puedecoexistir el vapor de agua y el agua en estado lquido. En la prctica elvapor saturado puede serseco si en su seno no existe partcula alguna de agua en estado lquido yhmedo si en su seno hay partculas de agua en estado lquido.

    Vapor sobrecalentado es aquel que tiene una temperatura superior a su condicin desaturado.

    Vapor recalentado es aquel vapor que, proveniente de una mquina a la que ha cedido parte de su energa, se vuelve a calentar.

    Vapor expansionado es el que se obtiene al aumentar el volumen de un vapor saturadosin comunicarle calor.

    1.6

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    12 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Volmenes especficos de vapor

    Se llama volumen especfico de un cuerpo al volumen ocupado por la unidad de masade dicho cuerpo en el caso de que ste sea homogneo:

    Siendo = densidad de cuerpo = masa / volumen = V / m.

    Ahora bien, en el caso de los vapores hay que tener en cuenta que son muycomprensibles: su volumen depende de la presin que soportan, y tambin de sutemperatura.

    Para estudiar la relacin que existe entre el volumen y la presin de una masa de vapor,

    es necesario mantener la temperatura constante durante el estudio. Cuando un gas secomprime sin variar su temperatura (compresin isotrmica), su volumen V disminuyede tal modo que para una determinada masa gaseosa m, el producto de la presinP porel volumenV se mantiene constante:

    P V = K

    Adems, tenemos que para dos estados de una misma masa de vapor, uno de presin P1 y volumen V1 y otro de presin P2 y volumen V2, se cumple que:

    P1 V1 = P2 V2

    y como la masa no ha cambiado (aunque s lo haya hecho su volumen), tenemos que:

    P1 Ve1 = P2 Ve2

    No obstante, en la prctica, los gases reales se desvan algo de esta ley, sobre todo si seemplean grandes presiones. Experimentalmente, se ha comprobado que las relacionesentre las presiones y los volmenes especficos de gases reales se ajustan al grficosiguiente:

    1.7

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    13 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    A la izquierda de la curva de saturacin y de la isoterma crtica, el cuerpo est en estadolquido; a la derecha de la curvabc , se encuentra en estado de vapor; y por encima de laisoterma crtica, se encuentra en estado de gas (vapor que no se puede licuar a esastemperaturas).

    Por ejemplo, en la curva T = constante, al llegar al puntof empiezan a producirse gotasde lquido y el vapor comienza a estar saturado. La abscisa correspondiente al puntof indica el volumen especfico de vapor saturado a esta temperatura, si operamos con launidad de masa del gas de que se trate.

    En el grfico se ve que los volmenes especficos de vapor saturado son siempremayores que los volmenes especficos de lquido, excepto en el puntoc en que ambosvolmenes especficos son iguales.

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    15 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    y considerando que en este caso n = 1 mol:

    P V = R T

    y sustituyendo este valor en la primera expresin, queda:CP T = CV T + R T

    dividiendo por T:

    CP = CV + R => R = CP CV

    En los gases, la diferencia entre el calor (especfico) molar a presin constante y el calormolar a volumen constante es igual a la constante R (constante universal de los gases perfectos) que, expresada en caloras/grados, vale aproximadamente 2.

    El calor especifico a presin constante, CP, se determina haciendo pasar un gas caliente por un tubo sumergido en agua y midiendo la velocidad del gas, la diferencia detemperatura entre la entrada y la salida del calormetro y la elevacin de la temperaturadel agua en el calormetro.

    La determinacin experimental del calor especfico a volumen constante CV es difcil derealizar en la prctica.

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    16 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Relacin entre la presin y la temperatura del vapor

    Tal como se ha visto en los puntos ya desarrollados, existe una relacin para cadacuerpo entre la presin y su temperatura de vaporizacin, de forma que si aumenta la presin aumentar la temperatura de vaporizacin, como puede verse en la figuraadjunta.

    Un puntoa , situado a la izquierda de la curva, se encontrar en estado lquido porque, ala temperatura a que se halla, su presin es superior a la del vapor saturado. Pero si, sinvariar la presin del lquido, aumentamos su temperatura, llegaremos al puntof , cuyatemperatura es la correspondiente a la tensin del vapor saturado y en donde coexistirnel estado lquido y el estado de vapor. Si aumentamos an ms la temperatura (puntob ),todo el lquido se convertir en vapor.

    Tenemos, pues, que la curva de la figura:

    1 Divide el plano en dos partes: una que corresponde al estado lquido y otra al estadode vapor.

    2 Nos indica que para pasar un cuerpo del estado de vapor al estado lquido se puede:a) disminuir la temperatura, o b) aumentar la presin, o c) haciendo ambas cosas a lavez.

    El punto c, lmite de la curva, se llama punto crtico (el gas no se puede licuar a unatemperatura superior a la definida por dicho punto).

    Finalmente se incluye una tabla que nos da las caractersticas de agua a diversascondiciones de presin, incluyendo temperatura de vaporizacin, volmenes especficosfase agua y vapor, calor total, calor de vaporizacin y calor latente fase lquida.

    1.9

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    17 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Presinrelativaen bar

    Temperaturaen C

    Calor en kcal/kg Calor devaporizacin

    kcal/kg

    Volumenespecifico

    vaporm3/kg

    Pesoespecfico

    vaporkg/m3

    dellquido

    delvapor

    -0,963 32,9 32,9 578,9 611,8 28,192 0,035-0,913 45,8 45,8 571,5 617,3 14,674 0,068-0,813 60,1 60,0 563,3 623,3 7,649 0,131-0,713 69,1 69,1 558,0 627,0 5,229 0,191-0,613 75,9 75,9 553,9 629,8 3,993 0,250-0,513 81,3 81,3 550,6 632,0 3,240 0,309-0,413 85,9 86,0 547,8 633,8 2,732 0,366-0,313 90,0 90,0 545,4 635,3 2,365 0,423-0,213 93,5 93,6 543,2 636,7 2,087 0,479-0,113 96,7 96,8 541,2 637,9 1,869 0,535

    -0,013 99,6 99,7 539,3 639,0 1,694 0,5900,0 100,0 100,1 539,1 639,2 1,673 0,5980,1 102,7 102,8 537,5 640,2 1,533 0,6520,2 105,1 105,3 535,8 641,1 1,414 0,7070,3 107,4 107,6 534,3 641,9 1,312 0,7620,4 109,6 109,8 532,9 642,7 1,225 0,8160,5 111,6 111,9 531,6 643,4 1,149 0,8700,6 113,6 113,8 530,3 644,1 1,083 0,9230,8 117,1 117,4 528,0 645,4 0,971 1,0301,0 120,4 120,8 525,7 646,5 0,881 1,1351,5 127,6 128,0 520,9 649,0 0,714 1,4012,0 133,7 134,3 516,7 651,0 0,603 1,6582,5 139,0 139,7 512,9 652,7 0,522 1,9163,0 143,8 144,6 509,6 654,1 0,461 2,1693,5 148,0 148,9 506,4 655,4 0,413 2,4214,0 152,0 153,0 503,5 656,5 0,374 2,6744,5 155,6 156,8 500,8 657,5 0,342 2,9245,0 158,9 160,2 498,2 658,5 0,315 3,1755,5 162,1 163,5 495,8 659,3 0,292 3,425

    6,0 165,0 166,6 493,5 660,1 0,272 3,6766,5 167,8 169,5 491,3 660,8 0,255 3,9227,0 170,5 172,3 489,1 661,4 0,240 4,1677,5 173,0 175,0 487,1 662,0 0,227 4,4058,0 175,4 177,5 485,1 662,6 0,215 4,6518,5 177,8 179,9 483,2 663,1 0,204 4,9029,0 180,0 182,2 481,3 663,5 0,194 5,1559,5 182,1 184,5 479,5 664,0 0,185 5,40510 184,1 186,7 477,7 664,4 0,177 5,65011 188,0 190,8 474,3 665,1 0,163 6,13512 191,7 194,7 471,1 665,8 0,151 6,623

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    18 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    13 195,1 198,3 468,0 666,4 0,141 7,09214 198,4 201,8 465,1 666,9 0,132 7,57615 201,5 205,2 462,2 667,3 0,124 8,06516 204,4 208,3 459,4 667,7 0,117 8,54717 207,2 211,4 456,7 668,1 0,110 9,09118 209,9 214,3 454,1 668,4 0,105 9,52419 212,5 217,1 451,5 668,6 0,100 10,00020 215,0 219,8 449,1 668,9 0,095 10,53722 219,7 225,0 444,3 669,2 0,087 11,52124 224,0 229,8 439,7 669,5 0,080 12,54726 228,2 234,5 435,2 669,7 0,074 13,51428 232,1 238,8 431,0 669,7 0,069 14,51430 235,8 242,9 426,8 669,7 0,065 15,50434 242,6 250,7 418,9 669,6 0,057 17,513

    38 249,0 258,0 411,2 669,2 0,051 19,60842 254,7 264,8 403,9 668,7 0,046 21,69246 260,1 271,2 396,9 668,0 0,042 23,75350 265,3 277,3 390,0 667,2 0,039 25,907

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    19 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    GENERALIDADES SOBRE CALDERAS

    Definiciones

    A efectos de este programa adoptaremos las definiciones siguientes:

    Caldera, todo aparato a presin en donde el calor procedente de cualquier fuente deenerga se transforma en utilizable, en forma de caloras, a travs de un medio detransporte en fase lquida o vapor.

    Caldera de vapor, la que utiliza como fluido caloriportante o medio de transporte elvapor de agua.

    Caldera de agua sobrecalentada, toda caldera en la que el medio de transporte esagua a temperatura superior a 110 C.

    Caldera de agua caliente, toda caldera en la que el medio de transporte es agua atemperatura igual o inferior a 110 C.

    Caldera de fluido trmico, toda caldera en la que el medio de transporte de calor esun lquido distinto del agua.

    Caldera de recuperacin de lejas negras, caldera de vapor que utiliza comocombustible las lejas negras concentradas que se generan en el proceso de fabricacin

    de pasta de papel al sulfato.Caldera automtica, caldera que realiza su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de accin manual alguna, salvo para su puesta inicial en funcionamiento o en elcaso de haber actuado alguno de los dispositivos de seguridad que hayan bloqueado laaportacin calorfica.

    Caldera manual, la que precisa de una accin manual para realizar algunas de lasfunciones de su ciclo normal de funcionamiento.

    Caldera mvil, la que est en servicio mientras se desplaza.

    Caldera con emplazamiento variable, aquella que se monta sobre un bastidor parafacilitar su cambio de ubicacin.

    Comercializacin, la puesta a la venta, la exposicin, la venta, la importacin, elalquiler, la puesta a disposicin o la cesin de equipos a presin o conjuntos en la UninEuropea.

    Empresa instaladora de equipos a presin, la persona, fsica o jurdica, queacreditando disponer de los medios adecuados, realiza las instalaciones y asume laresponsabilidad de su correcta instalacin.

    2.1

    2

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    21 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Riesgo ajeno, el que afecta a viviendas, locales de pblica concurrencia, calles, plazas y dems vas pblicas y talleres o salas de trabajo ajenas al usuario.

    Sala de calderas, local cerrado de uso exclusivo e independiente de otros servicios,

    en el que se encuentra instalada la caldera.Temperatura, la magnitud fsica del nivel trmico de los fluidos en el interior de unequipo a presin, medida en grados Celsius.

    Temperatura mxima/mnima de servicio Tms, la temperatura ms alta o ms bajaque se estima puede producirse en el interior del equipo en condiciones extremas defuncionamiento

    Usuario, la persona fsica o jurdica que utiliza, bajo su responsabilidad, los equiposa presin o instalaciones.

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    22 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Condiciones exigibles

    2.2.1 Condiciones exigibles al fabricante

    Al adquirir una caldera, se deber exigir al fabricante de la misma que, junto con elaparato, entregue la documentacin siguiente:

    a) EXPEDIENTE DE CONTROL DE CALIDAD, integrado por:

    Certificados de calidad de los materiales empleados en las partes a presin,extendidos por las empresas fabricantes de los mismos o por algn laboratoriohomologado por la Administracin.

    Fotocopia del certificado de homologacin del proceso de soldadura.

    Fotocopia de los certificados de calificacin de los soldadores que hanintervenido en su fabricacin.

    Grfico del tratamiento trmico, cuando proceda.

    Resultado de los ensayos, controles e inspecciones realizados, que sern, comomnimo, los correspondientes al Cdigo de Diseo y Construccin utilizado.

    b) UN CUADERNO DE INSTRUCCIONES correspondientes a:

    Funcionamiento de la caldera y sus accesorios. Funcionamiento del quemador y sus accesorios.

    Trabajos de entretenimiento y frecuencia de los mismos.

    Operaciones de la Caldera, quemador y sus accesorios.

    c) UN REGISTRO DEL USUARIO, con identificacin y caractersticas.

    d) Datos a incluir en la solicitud de autorizacin de instalacin.

    e) Certificados a acompaar a la solicitud de autorizacin de puesta en servicio.

    2.2.2 Condiciones exigibles a la caldera

    1. Que incorpore materiales apropiados, una mano de obra cualificada y que seconstruya de acuerdo con unas Reglas de Fabricacin idneas, y un Cdigo deDiseo y Construccin reconocido.

    2. Un colector de lodos e impurezas, depositados por el agua, colocado de talforma que pueda ser manipulado fuera de la accin del fuego.

    2.2

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    23 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    3. Una capacidad de agua y de vapor suficientes para prevenir las fluctuaciones delvapor y del nivel de agua.

    4. Una superficie para el desprendimiento del vapor de agua lo suficientementeamplia para evitar los arrastres de agua.

    5. Una constante y total circulacin del agua en su interior para mantener latemperatura uniforme en todas sus partes.

    6. Unas buenas condiciones de dilatabilidad de las diversas partes de una caldera para evitar la creacin de tensiones inadecuadas que daran por resultado larotura de la misma. En caso de producirse una rotura, el diseo ha de permitirque no pueda ocurrir una explosin general, limitndose los efectos a losmnimos posibles y en el mejor de los casos al derrame de su contenido.

    7. Una resistencia alta, por encima de cualquier de formacin justificada.

    8. Una cmara de combustin tal que la combustin se inicie y termine dentro delhogar.

    9. Unas superficies de calefaccin dispuestas de tal manera que permitan extraer elmximo contenido del calor de los gases.

    10. Todas las partes deben ser fcilmente accesibles para fines de limpieza yreparaciones.

    11. La caldera ha de estar proporcionada con el trabajo a desarrollar y ser adecuada para trabajar a su capacidad mxima de rgimen con la mayor economa.

    12. Estar equipada con los aparatos de medicin, vlvulas de seguridad y demsaccesorios en perfectas y seguras condiciones de funcionamiento.

    13. Dispondr de la correspondiente contrasea de inscripcin y registro en el MIE.

    2.2.3. Condiciones exigibles al usuario

    1. Tener presente las normas de seguridad y mantenimiento que correspondan encada caso, conservando en buen estado la caldera y sus accesorios.

    2. Disponer de la documentacin correspondiente.

    3. Que la caldera tenga un tratamiento de agua apropiado a sus necesidades (NormaUNE 9.075).

    4. Que el personal encargado de la operacin de la caldera sea debidamenteinstruido, y si la caldera es de vapor o agua sobrecalentada de clase segunda, que

    posea el carn correspondiente.

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    24 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    5. Legalizar ante la Direccin Provincial del Ministerio de Industria y Energa, oComunidad Autnoma que la sustituya el Libro Registro de Usuario de laCaldera y anotar en el mismo cuantas operaciones de timbrado, mantenimiento yreparacin se efecten en la caldera, as como el resultado de las revisionesanuales.

    6. Que se efecten a su debido tiempo las revisiones y pruebas peridicaslegalmente previstas.

    2.4. Condiciones exigibles al operador

    Estar al corriente del funcionamiento de la caldera y ser consciente del peligroque puede ocasionar una falsa maniobra, un mal entretenimiento o una malaconduccin.

    Si la caldera es de vapor o agua sobrecalentada de clase segunda, dispondrobligatoriamente del Carn de Operador Industrial de Calderas expedido por laAdministracin.

    Si la caldera no es de vapor o agua sobrecalentada de clase segunda, serinstruido en la conduccin de la misma por el fabricante, el instalador o por elusuario, si dispone de tcnico titulado competente.

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    27 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Requisitos de seguridad

    Los requisitos de seguridad implican al diseo, fabricacin, inspeccin, operacin,mantenimiento y posibles reparaciones de la caldera.

    La seguridad es el principal objetivo de los Cdigos de Diseo y Construccin, cuyas prescripciones han sido formuladas para proporcionar una proteccin razonable de vidasy bienes, dentro de ciertos mrgenes de seguridad, considerando el deterioro ocasionado por el servicio de la caldera, de manera que se garantice un perodo de duracinrazonable y libre de peligros. Si el Cdigo elegido no contiene prescripciones queabarquen todos los detalles de diseo y construccin, el fabricante proporcionar losdetalles restantes justificando que tiene las mismas caractersticas de seguridad queofrecen las dems reglamentaciones y cdigos vigentes.

    Para una operacin segura de la caldera, adems de los conocimientos exigiblescorrespondientes, el operador deber disponer al alcance de su mano, en la sala decalderas de:

    Un Manual de instrucciones de la caldera.

    Un Manual de Instrucciones del equipo de combustin.

    Un Manual de Instrucciones del tratamiento del agua.

    Una Relacin de elementos y dispositivos de operacin o seguridad.

    Un Manual de seguridad del operador, redactado por el propio usuario, quecontendr al menos:

    Normativa de seguridad del personal de operacin. Instrucciones de seguridad para situaciones de emergencia. Instrucciones de seguridad para situaciones de fallo de elementos de

    control o seguridad. Modificacin del sistema de vigilancia de la caldera. Instrucciones en caso de accidente. Instrucciones en los perodos de inspecciones, mantenimiento y

    reparacin. Equipo de seguridad requerido. Prendas de seguridad personal. Instrucciones para personal ajeno a la propia caldera. Instrucciones de primeros auxilios. Sistema de revisiones del Manual de seguridad.

    Los Datos obtenidos en el protocolo de puesta en marcha.

    Las Prescripciones de los niveles de emisiones a la atmsfera.

    La Direccin del servicio tcnico para la asistencia de la caldera y quemador.

    La Direccin del servicio contra incendios ms prximo,

    2.4

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    29 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    No se admitirn valores de S menores de 0,5 m2 para las salas con calderas deClase segunda, ni menores de 0,1 m2 para las salas con calderas de Clase primera.

    En el caso de locales aislados, sin posibilidad de llegada de aire por circulacin

    natural, se dispondrn llegadas de aire canalizadas, con un caudal mnimo de 2,5 Nm3/hora por kW de potencia total calorfica instalada de los equipos decombustin.

    Las calderas que como fuente de energa no utilicen la combustin podrnreducir la ventilacin de la sala a la mitad.

    c) Toda sala o recinto de calderas deber estar totalmente limpia y libre de polvo,gases o vapores inflamables.

    d) En la sala o recinto de calderas se prohbe todo trabajo no relacionado con losaparatos contenidos en la misma, y en todos los accesos existir un cartel con la prohibicin expresa de entrada de personal ajeno al servicio de las calderas.

    Slo podrn instalarse los elementos correspondientes a sus servicios, no permitindose el almacenamiento de productos, con la excepcin del depsitonodriza del combustible y los necesarios para el servicio de la caldera.

    e) Deber disponerse del Manual de funcionamiento de las calderas all instaladasy de los procedimientos de actuacin en caso de activacin de las seguridades.

    En lugar fcilmente visible de la sala o recinto de calderas, se colocar un cuadrocon las instrucciones para casos de emergencia.

    2.4.3. Condiciones de emplazamiento para calderas de Clase primera.

    Las calderas de Clase primera podrn estar situadas en un recinto, pero el espacionecesario para los servicios de mantenimiento e inspeccin se encontrar debidamentedelimitada por cerca metlica de 1,20 m de altura, con el fin de impedir el acceso de personal ajeno al servicio de las mismas.

    Para las calderas de vapor o de agua sobrecalentada cuyo Pms VT 10.000, la

    distancia mnima que deber existir entre la caldera y el riesgo ajeno ser de 5 m.Alternativamente, podr disponerse de un muro de proteccin con la resistenciaindicada en el apartado 4.b.2 del presente artculo. La distancia mnima sealada seentiende desde la superficie exterior de las partes a presin de la caldera ms cercana alriesgo y dicho riesgo.

    2.4.4. Condiciones de emplazamiento para calderas de Clase segunda.

    a) Estas calderas deben estar situadas dentro de una sala con dos salidas de fcilacceso situadas, cada una de ellas, en muros diferentes.

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    d.2 El techo del recinto ser de construccin ligera (fibrocemento, plstico, etc.),con una superficie mnima del 25 % del total de la sala y no tendr encima pisoshabitables o locales de pblica concurrencia; solamente podrn autorizarse lassuperestructuras que soporten aparatos ajenos a las calderas, que se considerenformando parte de la instalacin, tales como depuradoras de agua de

    alimentacin, desgasificadores, etc., entendindose que dichos aparatos no podrn instalarse sobre la superficie ocupada por la caldera.

    2.4.5. Condiciones especficas para las calderas de fluido trmico.

    Las calderas de fluido trmico debern cumplir los requisitos de instalacin de la normaUNE 9-310 o cualquier otra norma equivalente. As mismo, podr utilizarse cualquierotra norma que aporte seguridad equivalente, debindose en este caso acompaarse uninforme favorable de un organismo de control autorizado.

    Las calderas de fluido trmico de la clase segunda podrn instalarse en localindependiente o al aire libre, no siendo necesario cumplir los requisitos del anteriorapartado 4.

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    32 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Partes principales de una caldera

    El problema bsico del diseo de una caldera consiste en disponer la superficie total deabsorcin de calor de una manera tal que extraiga el calor mximo obtenible del aportecalorfico utilizado. Interesa, pues, obtener el mximo rendimiento al mnimo coste posible. Para lograr un ptimo econmico, cada parte componente de la caldera y cada proceso de la misma deben estar en correcta proporcin en relacin con las restantes partes, elementos y procesos, de manera que la caldera en conjunto presente un diseoequilibrado.

    En general, las partes y procesos de una caldera incluyen:

    1. La caldera propiamente dicha (envolvente y superficie de calefaccin porradiacin...

    2. Hogar.

    3. Equipo para quemar combustible.

    4. Recoleccin y transporte de cenizas.

    5. Separadores de vapor.

    6. Agua de alimentacin.

    7. Sistema de purga.

    8. Suministro de aire para la combustin.

    9. Remocin de los residuos de la combustin.

    10. Cimentaciones y soportes.

    11. Refractarios y pantallas.

    12. Precalentamiento del aire y del agua.

    13. Accesorios de la caldera.

    2.5

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    33 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Aunque en ocasiones se destaquen como ms principales las partes a presin de lascalderas (fondos, placas tubulares, colectores, tubos tirantes, envolventes cilndricas ytambores sometidos a presin interior, etc.), no debemos olvidar que todas sus partesson importantes y que, para evitar fallos, todas las operaciones de la caldera han derealizarse con precisin, seguridad y mximo cuidado.

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    34 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Superficie de calefaccin: superficie de radiacin y de conveccin

    Se denominasuperficie de calefaccin de una caldera a la superficie de intercambio decalor en la misma que est en contacto con el fluido transmisor de calor.

    A efectos de este programa, se tomar comosuperficie de radiacin:

    1. En calderas acuotubulares, el valor correspondiente a la superficie proyectada por las paredes del hogar.

    2. En calderas pirotubulares de cmara hmeda, las superficies proyectadas delhogar, envolvente de la cmara del hogar y placa trasera de dicha cmara delhogar.

    3. En calderas pirotubulares de cmara seca, la superficie proyectada del hogar.

    4. En calderas pirotubulares de cmara semiseca, las superficies proyectadas delhogar y de la envolvente de la cmara del hogar.

    5. En calderas tipo locomvil, la superficie proyectada del hogar.

    6. En calderas verticales, las superficies proyectadas del hogar y de los tubos de pantalla

    La superficie de conveccin vendr dada por la superficie real baada por el fluidotransmisor correspondiente a las zonas no expuestas a la llama.

    2.6

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    36 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    La superficie de radiacin de una caldera es toda aquella superficie que est en contactocon la llama obtenida en la combustin del combustible utilizado o en contacto con losgases a elevada temperatura.

    Teniendo en cuenta que el calor transmitido por radiacin es directamente proporcionala la cuarta potencia de la diferencia de temperaturas entre la zona caliente (aporte decalor) y la zona fra (lquido o vapor contenido), el flujo de calor (cantidad de calortransmitida por unidad de superficie) es sumamente elevado, por lo que es necesario queel diseo de esta superficie sea cuidadoso para evitar las elevadas oscilaciones trmicasa que se ve sometida, procurando adems que por la parte del agua est totalmentelimpia de residuos e incrustaciones para facilitar la transmisin de calor al agua y evitarque el acero alcance temperaturas superiores a las previstas en el diseo.

    La superficie de conveccin de una caldera es toda la superficie de calefaccin que esten contacto con las bases de la combustin o fluidos calientes de aporte de calor,normalmente fuera del hogar.

    El calor transmitido por conveccin sigue la frmula siguiente:

    Q = K S Tm

    siendo:

    Q = Cantidad de calor transmitido.

    K = Coeficiente global de transmisin de calor por conveccin.

    S = Superficie de calefaccin.

    Tm = Temperatura media de la diferencia de temperatura entre la zona de aporte de calory la zona de lquido o vapor contenido en la caldera.

    As pues, vemos que podemos incrementar el valor del calor cedido por:

    Aumento de la superficie de calefaccin.

    Aumento de la diferencia de temperaturas.

    Aumento del coeficiente K. Este coeficiente de valor totalmente empricodepende de una serie de factores, pero el ms importante es el de la velocidaddel fluido caliente, de forma que al aumentar esta velocidad aumenta la cantidadde calor transmitida. Igualmente, este factor K disminuye cuando existendepsitos de holln o incrustaciones en algunas de las dos caras de la superficiede calefaccin.

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    37 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Tipos de calderas segn su disposicin

    Las Normas UNE 9.002 y 9.003 presentan los diversos criterios de clasificacin para lascalderas de vapor y las calderas de agua sobrecalentada, respectivamente. En dichasnormas, atendiendo a la disposicin de los fluidos, se clasifican las calderasmencionadas en:

    a) Calderas de tubos de agua (acuotubulares).

    b) Calderas de tubos de humo (pirotubulares).

    Pero el trmino disposicin puede entenderse tambin en el sentido de disposicin delos tubos de la caldera; entonces, tendramos los tipos siguientes:

    a) Calderas de tubos horizontales.

    b) Calderas de tubos inclinados.

    c) Calderas de tubos verticales.

    Si nos atenemos a la disposicin del hogar respecto a la caldera, tenemos:

    a) Calderas de hogar interior.

    b) Calderas de hogar exterior.

    Y, finalmente, aceptando disposicin como sinnimo de implantacin, tenemos:a) Calderas estacionarias o terrestres.

    b) Calderas mviles de locomotoras.

    c) Calderas mviles marinas principales.

    d) Calderas mviles marinas auxiliares.

    2.8

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    38 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Tipos de calderas segn su circulacin

    La Norma UNE 9.002 Calderas de vapor. Clasificacin, cuando llega al criterio declasificacin, circulacin de los fluidos, establece los siguientes tipos de calderas:

    a) Calderas de circulacin natural.

    b) Calderas de circulacin asistida.

    c) Calderas de circulacin forzada.

    Aunque ampliaremos detalles de estos tres tipos de calderas en la pregunta siguiente,diremos, en lneas generales, que la mayora de las calderas trabaja con circulacinnatural: el agua se mueve dentro de la caldera estableciendo una circulacin libre(natural), elevndose en cuanto entra en contacto con la superficie interna caliente. Enotras calderas se recurre a la circulacin forzada, que consiste en incorporar un sistema para forzar totalmente al fluido de operacin a circular a travs de la caldera.Finalmente, hay otras calderas en las que se aplica una recirculacin parcial controladadel fluido de operacin.

    2.9

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    40 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    a) Calderas montadas en taller.

    b) Calderas montadas in situ.

    7. Segn su implantacin:

    a) Calderas terrestres.

    b) Calderas marinas.

    8. Segn su ubicacin:

    a) Calderas a la intemperie.

    b) Calderas protegidas contra intemperie.

    9. Segn su operacin:

    a) Calderas automticas.

    b) Calderas semiautomticas (automticas de encendido manual).

    c) Calderas de operacin manual.

    B) Otros criterios de clasificacin para calderas de vapor

    10. Circulacin de los fluidos:

    a) Calderas de circulacin natural.

    b) Calderas de circulacin asistida.

    c) Calderas de circulacin forzada.

    11. Presin de trabajo:

    a) Calderas subcrticas:

    de baja presin: P 20 kgf/cm2

    de media presin: 20 P 64 kgf/cm2

    de alta presin: P > 64 kgf/cm2

    b) Calderas supercrticas.

    Otras clasificaciones complementarias podran ser:

    12. Sistema de vaporizacin:

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    41 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    a) Calderas de vaporizacin lenta.

    b) Calderas de vaporizacin rpida.

    13. Segn su uso:

    a) Calderas fijas.

    b) Calderas semifijas.

    c) Calderas mviles.

    14. Segn las fuentes de calor:

    a) Calderas para combustibles (slidos, lquidos, gaseosos).

    b) Calderas mixtas.

    c) Calderas de recuperacin de calor.

    d) Calderas elctricas.

    15. Segn la forma en que fluyan los gases de la combustin:

    a) Calderas de paso directo.

    b) Calderas de retorno.

    16. Segn el medio de transporte del calor:

    a) Calderas de vapor.

    b) Calderas de agua caliente.

    c) Calderas de agua sobrecalentada.

    d) Calderas de fluido trmico.

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    42 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    COMBUSTIN

    Tiro natural y forzado

    Se denomina tiro de una caldera, la mayor o menor facilidad con que se produce laentrada de aire al hogar y la salida de los gases de la combustin a la chimenea tras surecorrido a travs de las superficies de calefaccin de la caldera.

    Se denominatiro natural al obtenido por el diseo de la caldera al aprovechar elfenmeno fsico de que los gases calientes por su menor densidad tienden a desplazarsehacia arriba dentro de la atmosfera, sin utilizar ninguna clase de medio mecnico. El tironatural se favorece con una mayor altura de la chimenea, una mayor temperatura de losgases de combustin, una menor temperatura ambiental y unas mayores secciones de paso del aire en el hogar y de los gases de la combustin en su recorrido por la caldera.

    Se denominatiro forzado, si este tiro se obtiene a travs de un medio mecnico talcomo un ventilador o un eyector de vapor en la chimenea.

    3.1

    3

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    44 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Proceso de la combustin. Volmenes tericos de aire y humos. Excesode aire. Porcentajes de CO2 y O2

    El proceso de la combustin consiste en quemar combustible (slido, lquido o gaseoso)en el hogar de la caldera.

    Para mantener la combustin es indispensable suministrar aire y evacuar los productosde la combustin. La corriente necesaria de gases esta originada por la diferencia de presiones entre el hogar y el punto de escape de los gases de la caldera, es decir, por loque hemos definido ya como el tiro de la caldera. Recordemos que el tiro se puedeconseguir por medios naturales (efecto de succin de la chimenea) o por mediosmecnicos (ventiladores de tiro forzado).

    La mezcla intima del combustible y el aire, lograda por medios mecnicos, origina una

    rpida combustin, acompaada de un aumento de la temperatura. Una parte del airenecesario para la combustin, llamado aire primario, es introducido junto con elcombustible o por debajo del lecho del combustible; el resto, llamado aire secundario,se inyecta por encima del fuego. El aire primario controla el grado de combustin,mientras que el aire secundario se encarga de completarla.

    3.3

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    45 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    1. aire comburente2. entrada de combustible (gas)3. inyectores de gas4. zona de estabilizacin de llama (combustin estequiometria)

    5. recirculacin de productos de combustin6. combustin con exceso de aire (mezcla de aire, gas y productos de combustinrecirculados)

    7. zona de llama fra.

    La cantidad de aire necesario para la combustin es funcin del tipo de combustible.Para garantizar una combustin completa es preciso suministrar aire en exceso, en una proporcin que se determina segn los factores siguientes:

    1. Composicin, propiedades y condiciones del combustible al ser quemado.

    2. Mtodo por el que se quema el combustible.

    3. Disposicin y dimensiones de la parrilla o de la cmara de combustin.

    4. Temperatura admisible del hogar.

    5. La turbulencia y la completa mezcla del aire con los gases del combustible.

    La mezcla ntima del combustible con el aire es auxiliada en algunos casos utilizandoaire adicional por encima del fuego, cuando se opera con inyectores de agua o de vapor.En general, se puede afirmar que cualquier tipo de combustible est compuesto porcarbono (C), hidrogeno (H), oxigeno (O), azufre (S), nitrgeno (N) y otros componentesque no vamos a tomar en consideracin.

    Las reacciones qumicas de combustin son:

    C + O2 = CO2 H2 + O = H2OS + O2 = SO2

    Como el oxgeno que forma parte del combustible no es suficiente para realizar lacombustin debe aportarse el necesario, que depender en principio de la composicin

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    46 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    qumica de cada combustible. El mejor y ms econmico proveedor de oxigeno es elaire.

    Se denominaaire terico de la combustin a la cantidad de aire necesario por unidad decombustible para la realizacin de las reacciones qumicas descritas de una forma justa

    y medida.En la prctica, y por las dificultades que entraa obtener una mezcla perfecta entre elcombustible y el aire, si se trabajase con una cantidad de aire terica obtendramos undeterminado grado de partes inquemadas de combustible, por lo que deberemosaumentar la cantidad de aire hasta obtener la combustin total del combustible. El porcentaje de aire de ms sobre al terico que debemos aadir se llama exceso de aire.

    Al aumentar el exceso de aire se reduce la temperatura de la combustin, reducindosela transmisin de calor por radiacin y aumentando las prdidas de calor por lachimenea, pues debe tenerse en cuenta que este exceso de aire sale a la mismatemperatura que los gases de la combustin, por lo que parte del calor del combustiblese va por la chimenea en forma de aire caliente sin haberlo podido ceder a la caldera,habiendo con ello perdido rendimiento la unidad. As pues, se deber trabajar con elmenor exceso posible de aire.

    Por otra parte, aun trabajando con exceso de aire, si ste es demasiado pequeo,tendremos un determinado porcentaje de inquemados en forma de holln que aldepositarse en las superficies de calefaccin, dificultara la transmisin de calor, con loque los gases abandonaran la caldera a temperatura superior a la normal, perdindosecon ello igualmente un calor que debera ser aprovechado en la caldera, y por lo tantorendimiento de la caldera.

    Para controlar este exceso de aire se mide el porcentaje de CO2 o de O2 de los humos,de forma que a mayor CO2 menor exceso de aire, y a mayor O2 mayor exceso de aire.

    No se puede indicar de una manera exacta los valores correctos de CO2 o de O2 de losgases de combustin, pues su valor depende de:

    Tipo de combustible empleado y tamao del mismo.

    Tipo de equipo de combustin empleado.

    Tipo de hogar de la caldera.

    En cada caso, en la puesta en marcha de la caldera, en los ensayos y pruebas a efectuarse determinara el valor apropiado de CO2 o de O2 para obtener el mayor rendimiento posible de la unidad.

    De una forma general y solamente a titulo orientativo damos la tabla siguiente:

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    Combustible Exceso de aire () % CO2 Lquido 15-25% 14-12%Gaseoso 5-15% 10-8%Carbn 30-50% 17-13%Madera 40-70% 16-11%

    Como se ha indicado, podra controlarse una combustin, encontrndose un elevado porcentaje de CO2, que nos indicara un exceso de aire pequeo y estar produciendo unelevado porcentaje de inquemados, por lo que adicionalmente debe controlarse elcontenido de holln en los gases por medio de un opacmetro, comparando la medidaobtenida con una escala fija previamente establecida. El sistema ms comnmenteempleado es la escala Bacharach, aceptndose como una buena combustinsuficientemente completa valores entre 2 y 3, aunque en este caso tambin hay quematizar que estos valores tambin dependern del tipo de combustible a emplear. Otraescala para determinar la opacidad del penacho de humo es la deRingelmann.

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    Otro mtodo para controlar la existencia de inquemados, principalmente utilizado si elcombustible es gaseoso, es el control de CO en los gases antes de la chimenea. Lonormal es que el contenido de CO no exceda de 0,1% (1000 p.p.m.).

    La determinacin del contenido de CO2, CO y O2 se realiza por medio de un aparato de

    anlisis qumico denominado de ORSAT u otros basados en el mismo principio, demanejo ms simple y que existen en el mercado, adems aparatos ms modernos de tipoelectrnico basados en la ionizacin de los gases de la combustin.

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    Chimeneas

    Los productos de la combustin se expulsan de la caldera a travs de una caja de humos, para descargarlos en la chimenea. Las chimeneas pueden construirse metlicas o demampostera, y sus alturas varan de acuerdo con las caractersticas de la caldera y conlas disposiciones legales vigentes en materia de contaminacin atmosfrica.

    Ya hemos dicho que la combustin correcta depende del mantenimiento del tiroadecuado a travs de la chimenea. La prdida de tiro equivale a la diferencia que existeentre la fuerza de tiro que acta en la cmara de combustin, expresada en milmetrosde columna de agua. As, la prdida excesiva de tiro a travs de la caldera exigira lainstalacin de una chimenea ms alta o provocara dificultades de operacin comoconsecuencia del tiro defectuoso y de la combustin incompleta resultante.

    Lo ms frecuente es, en lneas generales, instalar chimeneas altas cuando se trata deconseguir la mxima dispersin de los gases y humos de escape, y se instalen chimeneas bajas cuando slo se pretende expulsar dichos gases fuera de la caldera.

    En general, se deber evitar que la chimenea sea de pequea seccin, disponga detramos horizontales y que, si deben existir cambios de direccin, se realicen stos pormedio de codos bruscos.

    3.4

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    DISPOSICIONES GENERALES CONSTRUCTIVAS EN CALDERASPIROTUBULARES

    Hogares. Lisos y onduladosEn general, los hogares son de forma circular soportados entre la placa tubular frontalde la caldera y la placa delantera de la cmara de hogar.

    Su forma cilndrica alargada es debida a que normalmente se disea para que seaenvolvente de la llama y por reglamento adems, se obliga a que su longitud seasuperior a la longitud de la llama, de forma que la combustin se complete en el mismo.

    Por ser, pues, el hogar la parte ms importante y a la vez ms delicada de la caldera, porque de una parte de su diseo geomtrico depende que pueda realizarse una buenaformacin de la llama y por lo tanto se complete perfectamente en el mismo lacombustin de la totalidad del combustible aportado. Por otra parte, por estar sometidoa la accin de la llama y su alta temperatura, es necesario dotarlo de la resistencia ydilatabilidad necesarios para que cumpla con las normas de seguridad correspondientesal Cdigo de diseo empleado.

    EI hogar liso es un cilindro de pared lisa cuya dilatabilidad se obtiene conformando yasea sus extremos en forma ondulada o aadiendo en su parte intermedia una o msondas de dilatacin. Como segn Cdigo de diseo no se permite que su espesor seasuperior a 22 mm con el fin de que la temperatura de la chapa no supere valores

    determinados segn la calidad del material empleado en su construccin, se puedeaumentar su resistencia por medio de anillos rigidizadores soldados circularmente alhogar.

    EI hogar ondulado, es igualmente un hogar cilndrico en que su generatriz sigue una

    lnea curva sinuosa en forma de ondas de diverso tipo comnmente aceptadas en elmercado.

    4.1

    4

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    Con esta disposicin se logra la dilatabilidad y rigidez necesaria, aunque endeterminados casos de condiciones extremas de servicio de la caldera, pueden los

    hogares ondulados incluir rigidizadores circulares similares a los indicados para loshogares lisos.

    En las revisiones peridicas que se deben realizar en la caldera es muy importantecontrolar:

    Que la corrosin o desgaste de cualquier punto no supere un valor de 1 mm,tolerancia que permite el Cdigo de diseo de la caldera.

    Que el ovalamiento que pueda presentar la seccin circular del hogar no seasuperior a 1,5% del dimetro interior del hogar en el hogar liso y del 1% en elhogar ondulado.

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    Cmaras de hogar

    Una vez completada la combustin en el hogar, las calderas de tubos de humo o pirotubulares, segn sea su diseo, pueden incorporar tras el hogar una cmara para permitir que los gases de la combustin entren en el haz tubular.

    Segn sea el diseo de esta cmara se distinguen estos tipos fundamentales:

    a) Calderas decmara hmeda, cuya envolvente esta refrigerada por agua.

    4.2

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    b) Calderas decmara seca, con paredes fabricadas de material refractario.

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    c) Calderas decmara semi-seca, las cuales incorporan una pared trasera derefractario y cuya envolvente de la cmara de hogar esta refrigerada por agua.

    En los tipos de cmara hmeda y semiseca, su envolvente puede disponer de zonas planas que debern disponer de rigidizadores para aumentar la resistencia frente a la presin exterior a que estn sometidas.

    Los rigidizadores de las cmaras de hogar estarn soldados a las placas de lasmismas. Cada rigidizador tendr la resistencia suficiente para soportar la carga proporcional de la placa, independientemente de las placas laterales y lassoldaduras de unin tendrn la seccin transversal necesaria para soportar lacarga aplicada.

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    Tubos: tirantes y pasadores

    Siguiendo el recorrido de los gases de combustin, tenemos que stos a la salida de lacmara de hogar circulan por el interior de un haz tubular en uno, dos o mas recorridos alo largo de la caldera mediante las apropiadas cajas de humo para cambiar su sentido decirculacin. En principio, todos los tubos tienen la misin de pasar los gases de lacombustin de una a otra caja, tomando por ello su nombre de tubos pasadores yestando unidos a las placas tubulares de una forma ms o menos simple para asegurar laestanqueidad de esta unin.

    Como normalmente las placas tubulares son de superficie plana y sta en si es pocoresistente a la deformacin cuando est sometida a presin, debe darse la suficienteresistencia a las zonas tubulares de las placas para evitar su deformacin. Estaresistencia se logra atirantando una placa con la placa opuesta y utilizando para elloalgunos de los tubos de humos. Estos tubos que realizan la misin de atirantar entre silas placas tubulares reciben el nombre de tubos tirantes que, dado el trabajo querealizan, debern estar unidos a las placas de una forma ms resistente y siempresoldados, adems de ser de espesor superior normalmente a los tubos pasadores.

    En ningn caso se pueden emplear tubos de espesor inferior a 2,5 mm.

    4.3

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    Fijacin de los tubos a las placas tubulares

    Los tubos podrn fijarse a las placas tubulares mediante mandrilado, soldadura, o unacombinacin de ambos, bajo las condiciones siguientes:

    1. Si todos los tubos son tirantes: expansionado fuerte (mandrilado) y cordn desoldadura de sellado o estanqueidad.

    2. Si solo parte de los tubos son tirantes:

    a) Para los tubos tirantes: soldadura de penetracin y expansionado fuerte(mandrilado).

    b) Para los tubos pasadores:

    slo expansionado fuerte (mandrilado),

    soldados, previo acople del tubo a la pared de la placa.

    En todos los cases, el saliente del tubo de la placa ser como mximo el siguiente:

    en las placas tubulares del hogar: 3 mm,

    en las restantes placas tubulares: 5 mm.

    4.4

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    En ausencia de tubos tirantes, al actuar cada tubo pasador como tubo tirante, cada unode los tubos del haz tubular estar fijado a la placa mediante mandrilado-soldadura omandrilado-rebordeado o solamente por soldadura; en este ltimo caso, la parte soldadade los tubos mantendr un contacto total con la parte correspondiente del agujero de lachapa.

    Para concluir, diremos que en el case particular de calderas verticales pirotubulares, lostubos pantalla construidos con tubos de acero sin soldadura tendrn suficientelongitud para atravesar las paredes del hogar, o de la cmara de hogar, con un resalte noinferior a 6 mm, ni superior a 16 mm. Dichos tubos estarn soldados en posicin, conlos agujeros en las chapas convenientemente achaflanadas y stas irn soldadas perambos lados.

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    Atirantado. Barras tirantes. Virotillos. Cartelas

    El atirantado consiste en reforzar las superficies planas contra las presiones interiores atravs de alguna de les medidas siguientes:

    Barras tirantes. Se fabricarn en barras de acero y estarn exentas de soldadura en sulongitud, con excepcin de las soldaduras de unin a las placas que stas barrassoportan.

    Las barras tirantes conformadas en caliente se sometern a tratamiento denormalizacin. Su eje presentara un taladro de 5 mm de dimetro y 20 mm de profundidad a partir de la superficie interior de la placa que soporten con el fin de ponerde manifiesto la eventual rotura de la barra.

    4.5

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    Virotillos. Los virotillos son barras tirantes que unen las cajas de hogar con la pared posterior de la caldera, cuya diferencia estriba en que su longitud es mucho ms corta yque en su tipo de unin a las placas que atirantan no pueden disponer de bridas deacoplamiento.

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    Cartelas. Las cartelas son piezas de chapa de forma en general triangular que unen las placas planas frontal y trasera de la caldera con su envolvente, normalmentesustituyendo a las barras tirantes y con ello dejando un mayor espacio libre en la caldera para permitir su entrada en la misma con el fin de inspeccin, limpieza o reparacin.

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    Cajas de humos

    Las cajas de humo tienen por objeto recolectar los gases de la combustin procedentesde un haz tubular y reconducirlos al siguiente o a la chimenea para su expulsin a laatmosfera. Estas cajas pueden ser interiores o exteriores a la caldera, considerndose enel primer caso como formando parte de la superficie de calefaccin de la caldera.

    Todas las cajas de humo disponen de puertas frontales al haz tubular para permitir laslimpiezas peridicas de holln, as como la eventual sustitucin de algn tubo daado.

    Estas cajas de humos son metlicas y en funcin de la temperatura de los gases quecirculan por ellas debern estar convenientemente protegidas por el apropiadoaislamiento trmico.

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    65 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Puertas de registro: hombre, cabeza, mano y expansin de gases

    Todas las partes de una caldera, ya sea lado fuego como lado agua, deben ser accesibles para su inspeccin, limpieza o reparacin.

    En el lado fuego, adems de las puertas de las cajas de humos que se han indicadoanteriormente existen en el hogar la puerta de carga de combustible o acoplamiento dequemador y la puerta de expansin de gases que debe permitir evacuar cualquiersobrepresin que se produzca en el hogar y por combustin instantnea de residuos decombustible. Normalmente se utiliza esta puerta para permitir el acceso al hogar. Encalderas utilizando combustibles slidos suelen existir adems las puertas cenicero que permiten la extraccin de los residuos de la combustin.

    En el lado agua, existen una serie de puertas para permitir la inspeccin y limpieza de lacaldera, adems de las correspondientes tubuladuras de vapor, aireacin, drenaje, purga,alimentacin de agua y vlvulas de seguridad.

    4.7

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    66 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Segn su tamao se distinguen:

    entradas de hombre, aberturas de seccin mnima, de 320 x 420 mm odimetro interior no inferior a 420 mm,

    agujeros de cabeza, aberturas de seccin mnima, de 220 x 320 mm o dimetrointerior no inferior a 320 mm,

    agujeros de mano, aberturas de seccin mnima, de 80 x 100 mm o de dimetrointerior no inferior a 100 mm.

    Adems, para realizar una inspeccin visual, ya sea de la llama o de cualquier parte dela caldera, existen unas mirillas que son aberturas de dimetro igual o superior a 50 mm.

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    67 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    DISPOSICIONES GENERALES CONSTRUCTIVAS EN CALDERASACUOTUBULARES

    HogarEs el espacio localizado para quemar el combustible y de donde parten los productos dela combustin para que, pasando por el resto de la superficie de calefaccin, ceder elmximo calor posible al fluido contenido en la caldera.

    Las paredes del hogar pueden ser de material refractario, en dicho caso se denominarhogar caliente, en contraposicin de hogar fro, en que sus paredes estn en contacto conel fluido contenido en la caldera. Se denominan hogares mixtos, aquellos concombinacin de los tipos antes citados.

    En las calderas acuotubulares los hogares pueden ubicarse, en el interior de la calderaformando unidad con la misma, as como exteriores a la misma con la correspondientecomunicacin con la caldera.

    Para determinados combustibles slidos puede utilizarse un hogar exterior a la calderacomunicando con una cmara de radiacin interior a la caldera en donde se ubica unquemador, ya sea para combustibles lquidos o gaseosos.

    Segn sea la potencia o produccin de vapor de la caldera, presin de servicio o tipo decombustible a emplear, existir un tipo de caldera apropiado dentro de los tipos

    construidos por cada fabricante. As pues, existen muy variados tipos de calderasacuotubulares, aunque en general puede afirmarse que los hogares interiores de estascalderas son de forma paralelipdica, teniendo por su parte interior o base la zona decombustin en el caso de combustibles slidos. Normalmente los quemadores paracombustibles lquidos o gaseosos se ubican en una pared lateral en posicin opuesta a lazona en que los gases de la combustin abandonan el hogar para su entrada en el haz deconveccin.

    5.1

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    68 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

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    Haz vaporizador

    El haz vaporizador, tambin llamado haz de conveccin, est formado por el haz detubos situado en la zona de conveccin de la caldera. Su forma o distribucin variar enfuncin del nmero de domos y de la disposicin geomtrica de stos, as como de laincorporacin de sobrecalentadores, recalentadores y economizadores a la caldera.

    En las calderas acuotubulares se dispone la superficie de conveccin de tal manera queuna parte de los tubos acte como producto de bajada y el resto como conducto desubida, lo que depende de la temperatura a la que estn sometidos los tubos. Las primeras hileras formadas por tubos que estn expuestos al calor radiante directo, actancomo tubos de subida y el resto como tubos de bajada.

    El agua que baja (a la temperatura de saturacin o un poco menos) no est mezclada con burbujas de vapor. Los circuitos de subida (a la temperatura de saturacin) arrastran unamezcla de agua y vapor hacia el domo de la caldera o al espacio o cmara de vapor. Ladensidad menor de la mezcla dentro de los tubos de subida proporciona la fuerza quemantiene la circulacin (en calderas de circulacin natural).

    Si se aumenta el rgimen de combustin, aumenta tambin el nmero de tubos queactan como ascensores, con la correspondiente disminucin de los tubos de bajada.Una combustin excesiva puede reducir el nmero de tubos de bajada hasta lmitesinadmisibles.

    Cuando se presenta esta situacin, va acompaada de una tendencia al

    congestionamiento ocasionado por el agua que trata de bajar por los tubos en los cualesel vapor tiende a subir. Esto ocasionar daos en los tubos de transicin (situados entrelos tubos de subida y los de bajada) y no en las hileras de los tubos que dan al hogarcomo podra suponerse.

    En las calderas que operan con altos regmenes de combustin, los tubos de las zonas deentrada al haz de conveccin son de dimetro ms grandes para aumentar la capacidadde la bajada, o las pantallas deflectoras del domo de vapor se disponen de tal maneraque se establezca una zona definida de transicin. La circulacin se beneficiaintercalando un sobrecalentador de conveccin entre los cuerpos de los tubos paraseparar las bajadas de las subidas, definindolas perfectamente.

    Los tubos que quedan en la hilera del lado del hogar son, con frecuencia, de mayordimetro para asegurar un flujo mayor de agua, porque estas superficies son las queabsorben ms calor.

    En las calderas de cmara hmeda, el calor radiante es absorbido con tal celeridad queuna gran parte del tubo se llena de vapor cerca de su extremo superior. Para subsanareste inconveniente se necesitan conexiones que faciliten la circulacin en las paredes deagua. Hay muchos sistemas de construccin de tubos de bajada y de subida, en loscuales se conectan las paredes de agua con el circuito de la caldera.

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    70 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Colectores

    Segn sea el diseo de la caldera, no todos los tubos de superficie de calefaccin puedenconectarse a los domos y aun en cierto tipo de calderas stos no existen; en dicho casoestos tubos se conectan a colectores que sirven de conexin intermedia de esta seccinde la superficie de calefaccin con el domo de la caldera u otra seccin de la superficiede calefaccin de la caldera.

    Los colectores pueden ser de seccin rectangular o cilndrica, de seccin suficiente parafacilitar la circulacin del agua o vapor, segn sea el nmero de tubos y dimetros queconecte.

    Los colectores llevan agujeros o taladros para la insercin de los tubos a que vanacoplados. El taladrado puede ser regular o irregular. Dentro del taladrado regular sedistingue entre agujeros dispuestos al tresbolillo, en lnea diagonal y en diente de sierra.

    Los extremos abiertos de los colectores forjados o sin soldadura pueden ir cerradosmediante forja o rosca, o asegurados mediante bridas atornilladas o soldadas o fondosembutidos. No se permite el empleo de tornillos para la fijacin de las partes expuestasa la accin de los gases de la combustin.

    Si se trata de colectores de acero forjado o sin soldadura fabricados en dos o mslongitudes, las uniones sern soldadas y respondern a los requisitos del Cdigo deFabricacin adoptado.

    Los accesorios de los agujeros de inspeccin y registros de mano situados en colectoressern de dimensiones adecuadas y se podrn quitar y volver a colocar de forma fcil ysegura. Cuando dichos accesorios vayan sujetos a su sitio mediante pivotes, quedarnasegurados, de modo que no se desprendan aunque se rompa uno de estos pivotes.

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    71 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Tambores y domos

    Los elementos principales de las calderas acuotubulares son los tambores y domos,interconectados por medio de tubos.

    Los domos tienen la misin de almacenar agua y vapor. Como no necesitan tenerninguna superficie tubular de calefaccin, pueden fabricarse en dimetros muchomenores que los cilindros de las calderas de tubos de humo y, por consiguiente, puedenconstruirse para soportar presiones ms altas. La superficie de calefaccin quedacircunscrita exclusivamente a los tubos.

    Los domos pueden ser dos, tres o cuatro. Slo las calderas muy antiguas y las decirculacin forzada incorporan un solo domo. Lo ms frecuente es que tengan un domoabajo y el resto en la parte superior de la caldera; sin embargo, la caldera con tres domosdispuestos en A (segn los vrtices de un tringulo apoyado por su base) presenta dosdomos en la parte inferior y el tercero en la parte superior.

    El domo (o los domos) de abajo es el domo de sedimentos y tiene una vlvula de purga para evacuar las sedimentaciones o precipitados salinos. Los Superiores son domos deagua y vapor. Aunque se denominen domos de vapor, en un momento dado, alguno deellos puede estar lleno de agua. Los separadores de vapor (elementos internos de losdomos) eliminan el arrastre de humedad y precipitados, purificando as el vapor.

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    72 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

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    73 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Fijacin de tubos a tambores y colectores

    Los tubos podrn fijarse a tambores y colectores mediante mandrilado, soldadura o unacombinacin de ambos mtodos.

    Si los tubos van exclusivamente mandrilados, la operacin de fijacin al tambor serealizar con un mandril de rodillos apropiados.

    Las uniones de tubos a tambores y colectores realizada mediante soldadura se ajustarnestrictamente a lo dispuesto en el Cdigo de Fabricacin adoptado.

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    74 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Puertas de registro y expansin de gases

    Recordemos que todas las calderas han de estar provistas de aberturas adecuadas, entamao y nmero, para permitir su acceso para fabricacin, limpieza e inspeccininterna.

    En la tabla siguiente se presenta el nmero mnimo de aberturas y sus tipos en losdomos de las calderas acuotubulares, en funcin del dimetro y longitud de la pieza dela caldera.

    Dimetro interior(en mm)

    Longitud cuerpo L(en mm) Tipo y nmero de aberturas

    450 - 2 agujeros de inspeccin

    > 450

    > 800

    L 1.500 2 agujeros de inspeccin o 1 agujeros demano1.500 < L 2.000 1 agujeros de cabeza o 2 agujeros de mano

    L 2.000 1 agujeros de cabeza cada 3.000 mm y 2agujeros de mano> 800 L 2.000 1 agujeros de cabeza y 2 agujeros de mano

    1.500 L > 2.000 1 entrada de hombre o 1 agujeros de cabezacada 3.000 mm y 2 agujeros de mano> 1.500 - 1 entrada de hombre

    En cuanto a los agujeros de respiro, stos no deben tener un dimetro superior a 6 mm yestarn dispuestos en las chapas de refuerzo, bridas de ataque y cmaras cerradas.

    Los fondos desmontables o tapas podrn utilizarse en lugar de todos los dems agujeros,con tal que tengan unas dimensiones iguales al menos a las mnimas necesarias para lasaberturas de inspeccin o entrada de hombre y que, por sus dimensiones y situacin, permitan una vista general del interior equivalente, como mnimo, a la que se obtendra por las aberturas de inspeccin interna que se necesitaran normalmente.

    Las aberturas situadas en las chapas planas irn reforzadas mediante el rebordeado delextremo de la abertura o por medio de un anillo de refuerzo.

    Adems de las puertas situadas en los domos y colectores, en el circuito de gases esnecesario disponer de una puerta de expansin en el caso de calderas a sobrepresin conel fin de poder aliviar la caldera de una sobrepresin excesiva si sta se ve sometida auna explosin por encendido instantneo de los residuos de combustible que puedanexistir en el hogar. Esta puerta debe estar situada de tal forma que en el caso de suapertura instantnea los gases de escape no puedan afectar ni al personal encargado dela conduccin de la caldera ni al equipo de la misma.

    Finalmente debe hacerse mencin de las puertas de limpieza del circuito de gases que permiten la entrada del personal al mismo para los servicios de inspeccin y

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    75 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    mantenimiento de la caldera. Normalmente se sitan en el hogar, haz de conveccin yconductos de humos antes del economizador y chimenea.

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    76 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Economizadores

    En una unidad generadora de vapor, el economizador representa una seccinindependiente de la superficie de intercambio de calor, destinada a recuperar calor dedesperdicio de los gases de escape, para retornarlo en forma de calor til, al agua dealimentacin antes de que sta se mezcle con el agua que circula en el interior de lacaldera. Este calor recuperado que se aade al del sistema mejora el rendimiento de launidad y de ah proviene su nombre de economizador.

    El economizador puede definirse como un elemento que recupera calor sensible de losgases de salida de una caldera para aumentar la temperatura del fluido de alimentacin,generalmente agua, de la misma. Su empleo se justifica nicamente cuando tiene laaptitud de absorber calor con mayor economa que otros tipos de superficie decalefaccin.

    El economizador est formado por una seccin de tubos, a travs de los cuales pasa elagua de alimentacin justamente antes de inyectarla en la caldera. Los gases decombustin, al abandonar las superficies de conveccin de la caldera, pasan por lostubos del economizador y de esta manera calientan el agua de alimentacin.

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    77 CURSO DE CAPACITACIN DEL DEPARTAMENTO DE SISTEMAS

    Los economizadores se pueden fabricar de tubos de acero, normalmente en forma deserpentn o en tubos de hierro fundido con aletas, circulando en ambos casos el agua porel interior de los tubos y los gases por su parte externa.

    El uso de fundicin de hierro, en los economizadores, se debe a la posibilidad decorrosin que puede presentarse en esta parte de la caldera debido a la posibilidad deformacin de cido sulfrico en los gases; cuando el combustible contiene azufre, porcondensacin de estos gases, superando el punto de roco del sulfrico, ya que por estazona del economizador los gases de combustin circulan a una baja temperatura (menorde 200 C) y las paredes de los tubos estn a una temperatura de unos 100 C, enfuncin de la temperatura del agua de alimentacin.

    Una solucin empleada para eliminar esta posibilidad de corrosin es aumentar la

    temperatura del agua en el economizador, haciendo circular previamente el agua dealimentacin por el interior de la caldera, en forma de serpentn precalentador.

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    Calentadores de aire

    El calentador de aire es un aparato de intercambio de calor, a travs del cual se pasa elaire de combustin que es calentado por medios cuya temperatura es mayor, tales comolos productos procedentes de la combustin o por medio de vapor. Se le utiliza para larecuperacin de calor de los gases de escape en unidades generadores de vapor;ocasionalmente se le utiliza para extraer calor de alguna otra fuente.

    En esencia, se compone de una superficie de intercambio de calor instalada en el cursode la corriente de los gases de escape de combustin procedentes de la caldera, entresta y la chimenea, o entre el economizador (si lo hay) y la chimenea. EI aire para lacombustin es calentado por los gases de escape, al ser empujado a travs del calentador por medio de un ventilador de tiro forzado.

    Los calentadores de aire se pueden clasificar de acuerdo con su principio de operacin,de la siguiente manera:

    1. Calentadores recuperativos.

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    2. Calentadores regenerativos.

    Cada una de estas clases de calentadores se subdivide, a su vez, en varios tipos.

    Para la recuperacin de calor de los gases de escape en los generadores de vapor, se hanvenido utilizando, entre otros, los siguientes calentadores de aire:

    a) Calentadores de aire de tipo rotatorio regenerativo.

    b) Calentadores de aire de tipo tubular.

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    Sobrecalentadores

    La produccin de vapor a temperaturas mayores que la de saturacin recibe el nombrede sobrecalentamiento.

    Un sobrecalentador puede definirse como un elemento en donde, por intercambiocalorfico, se eleva la temperatura del vapor saturado procedente de la caldera. Elsobrecalentador est formado por un sistema de tubos que se interponen al paso de losgases; al inyectarle vapor saturado procedente de la caldera misma, este vapor recibeuna cantidad adicional de calor, que procede de los gases de la combustin. Estatransmisin de calor eleva la temperatura del vapor y aumenta su volumen.

    Las dos clases generales de sobrecalentadores son:

    1. Sobrecalentadores que forman parte integral de la caldera o generador de vapor.

    2. Sobrecalentadores independientes, que disponen de un hogar especial, que estncalentados por un quemador auxiliar y que pueden estar conectados a una ovarias calderas.

    Entre los sobrecalentadores integrales se distinguen:

    a) Sobrecalentadores por conveccin,

    b) Sobrecalentadores por radiacin,

    c) Sobrecalentadores por radiacin y conveccin, segn sea la zona de la caldera enla que estn situados.

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    Recalentadores

    El vapor, al trabajar en una mquina, se expande, baja de presin y pierde calor. Aconsecuencia de esta prdida de temperatura, el vapor descender pronto hasta el puntode saturacin, si el sobrecalentamiento fue insuficiente. Para evitar esto, el vapor esreconducido para su recalentamiento antes de pasar a las etapas finales de su utilizacin.

    Un recalentador puede definirse como un elemento en donde, por intercambiocalorfico, se eleva la temperatura del vapor parcialmente expansionado. Su funcin essemejante a la del sobrecalentador. En general, los recalentadores retornan el vaporaproximadamente a la misma temperatura a la que lo suministra el sobrecalentador; sinembargo, la presin del vapor retornado es mucho ms baja.

    Para evitar confusiones, insistimos en que si bien tanto los sobrecalentadores como losrecalentadores sirven para elevar la temperatura del vapor, hay una diferenciafundamental:

    En el sobrecalentador, el vapor llega directamente de la superficie principal decalefaccin de la caldera o del domo de la caldera.

    En el recalentador, el vapor que llega procede del retorno de la turbina.

    El diseo de la superficie de recalentamiento se basa en los mismos principios generalesque sirven de norma al sobrecalentamiento inicial del vapor. En general, para el diseodel recalentador se limita la cada de presin al 10% en total (5% a travs del aparato y

    5% por prdidas en vlvulas y conexiones), siendo ste el nico punto en el que difierende las condiciones de diseo aplicadas a los sobrecalentadores.

    Los recalentadores, al igual que los sobrecalentadores, tambin pueden clasificarse en:

    Recalentadores por conveccin.

    Recalentadores por radiacin.

    Recalentadores por conveccin y radiacin.

    Con combustibles pobres, el recalentador por radiacin es ms econmico que el tipo deconveccin. Los recalentadores combinados, con superficies de radiacin y deconveccin, tienen caractersticas propias para la autorregulacin de la temperatura,segn las condiciones de carga.

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    Calderas verticales. Tubos field. Tubos pantalla para llamas

    Son calderas acuotubulares, normalmente de pequea produccin de vapor, en que lostubos del haz de conveccin pueden ser rectos o curvos, situados al final de la cmarade combustin, que a su vez puede ser de paredes acuotubulares o de superficies enchapa de acero baadas por el fluido contenido en la caldera.

    La combustin en este tipo de caldera se realiza en su parte inferior, ascendiendo en unsolo recorrido los gases de combustin hasta la chimenea y cruzando en su camino lasdiversas secciones de la superficie de calefaccin de la caldera.

    La caracterstica que distingue, dentro de este modelo de caldera, un tipo de otra es lasituacin de los tubos de conveccin que pueden ser verticales colgados de una placa

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    tubular superior y con su extremo inferior cerrado (Tubos Field), cruzados al sentido decirculacin de los gases y con una ligera inclinacin para facilitar la circulacin naturaldel agua, y de tipo curvados conectados a la parte superior de la caldera que acta comodomo colector.

    Para la proteccin de los domos, o de los sobrecalentadores, se utilizan unos tubos degran dimetro (tubos para llamas) situados sobre el hogar que evitan que las llamas lesalcancen directamente. Tambin se utilizan estos tubos parallamas u otros dispositivosen hierro fundido denominados igualmente parallamas para evitar el tiro directo de lallama o de los gases de combustin a la chimenea, obligando a que estos gases circulen preferentemente a travs de las superficies de calefaccin de la caldera.

    Aprovechamos la oportunidad que presenta este tema para resaltar que en las revisiones peridicas y limpiezas que debe efectuar el personal encargado de la conduccin de lacaldera debe verificarse cuidadosamente la zona del plano de evaporizacin del agua enel lugar en contacto con los gases de la combustin, por ser una zona critica sometida amayor corrosin y esfuerzos trmicos que el resto de la caldera.

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    Calderas de vaporizacin instantnea. Serpentines. Separadores devapor

    El volumen de agua que contiene una caldera determina la mayor o menor rapidez conque la caldera partiendo de totalmente fra alcanzara el punto de servicio, en que toda elagua ha alcanzado la temperatura correspondiente al punto de saturacin, segn sea la presin de servicio.

    Los fabricantes de calderas han desarrollado unos tipos denominados de vaporizacininstantnea para pequeas producciones de vapor (hasta 4 ton/h), llamadas de serpentn,o para muy grandes producciones (centrales trmicas, etc.) del llamado tipo BENSON,en las que se ha prescindido de disponer de cualquier clase de domo y cuyarepresentacin esquematizada podra ser la de un tubo calentado por una llama, en queel agua alimentada por un extremo, sale en forma de vapor por el otro.

    Como puede comprenderse el volumen posible de agua es relativamente pequeo enrelacin a la cantidad de calor que se inyecta, as pues, en un corto espacio de tiempo lacaldera esta lista para dar vapor en las condiciones requeridas, de donde toma el nombrede calderas de vaporizacin instantnea.

    Debe destacarse el hecho de que en esta clase de caldera el caudal de agua inyectada es prcticamente igual al caudal de vapor producido por lo que un desajuste entre el caudalde calor aportado y caudal de agua dara lugar a obtener agua caliente o vaporrecalentado si faltase calor o ste fuera superior al requerido.

    Para las calderas de este tipo y pequea produccin, la disposicin constructiva msusual, es la utilizacin de dos o ms serpentinas en tubos de acero, situadosconcntricamente, formando un monotubo, o conectados en paralelo, que son recorridosen sentidos alternativos por los gases de combustin y utilizando el espacio interno delserpentn interior como hogar de la caldera. Para evitar la formacin de vaporrecalentado, normalmente se alimenta un ligero exceso de agua que adems sirve paraun continuo lavado de los tubos arrastrando consigo las sales disueltas del agua dealimentacin. Con el fin de que el vapor saturado enviado a consumo sea lo ms seco posible, a la salida de la caldera es normal instalar un dispositivo separador de vaporque separa el vapor del exceso de agua alimentado. En el mercado existen diversos tiposde separadores, siendo uno de los ms usuales y sencillos el tipo ciclnico en que elvapor entra tangencialmente a un tubo vertical, separndose el agua del vapor por efectocentrifugo, evacundose el agua por su parte inferior y el vapor por su parte superior.

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    Nota.- Excepto para las vlvulas de seguridad y las de unin con sobrecalentadores yrecalentadores, cada conexin de salida de vapor ha de incorporar una vlvula deinterrupcin si