ACCESORIOS Y EQUIPOS AUXILIARES DE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MISIONES - FACULTAD DE INGENIERIA

EQUIPOS AUXILIARES DE CALDERAS

Docente: Ing. Roberto R. Burtnik. Ayte de 1 Simple. Dto de Ing. Electromecnica.

TIENEN POR FINALIDAD:

PERMITIR EL FUNCIONAMIENTO ARMONICO DE LA CALDERA.

AUMENTAR SU EFICIENCIA.

AUMENTAR EL GRADO DE SEGURIDAD EN SU FUNCIONAMIENTO.

PLACA DE IDENTIFICACION

VALVULAD DE SEGURIDAD: Tiene por funcin proteger el cuerpo de la caldera de las sobre presiones.

Particularidades: Particularidades: Su capacidad de descarga debe ser de un

caudal de vapor equivalente al de la mxima produccin de la caldera.

El orificio que conecta la vlvula con la caldera no debe ser inferior a 20 mm.

Debe haber un margen adecuado (6 a 10%) entre la presin de trabajo de la caldera con la presin de timbre de la vlvula.

La presin de timbre o la tara mxima de la La presin de timbre o la tara mxima de la vlvula ser la presin mxima permisible de la caldera, (No mayor al 103% de la presin de diseo).

ESTAS PUEDEN SER:VALVULA DE SEGURIDAD A RESORTE

Vlvula de seguridad a resorte

VALVULAS DE SEGURIDAD A PALANCA Y CONTRAPESO

MANOMETROS DE PRESION Pueden ser de lmina o bien de resorte

tubular (Manmetro de Bourdon). Todas las calderas deben contar como

mnimo, con un manmetro de presin. Su dimetro debe ser como mnimo de

150 mm. Su dimetro debe ser como mnimo de

150 mm. Se deber marcar con una lnea roja la

presin de trabajo y con una lnea morada la presin mxima permisible.

Su conexin deber realizarse mediante un grifo y un tubo sifn.

MANMETRO TIPO LAMINA

MANOMETRO TUBULAR O DE BOURDON

MANMETRO TIPO BOURDON

Series de vlvulas: #150 -10Kg/cm2 #250 -17Kg/cm2

Vlvulas

#250 -17Kg/cm2 #300 - 20Kg/cm2 #600 - 40Kg/cm2 #1000 - 70Kg/cm2 #3000 - 210Kg/cm2

VALVULA DE AISLAMIENTO:Tiene por finalidad aislar a la caldera con su

presin, con el resto de la instalacin.Por norma esta debe ser de fundicin nodular.Generalmente, esta vlvula es una vlvula

globo acodada, con conexin bridada, salvo globo acodada, con conexin bridada, salvo en pequeas calderas.

Pueden ser de accionamiento manual a travs de un volante, o bien motorizadas, de apertura y cierre total. (Todo o nada).

Vlvulas de globo

Una vlvula de globo es de vueltas mltiples, en la cual el cierre se logra por cual el cierre se logra por medio de un disco o tapn que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulacin en la tubera.

Vlvulas de compuerta

La vlvula de compuerta es de vueltas mltiples, es de vueltas mltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ngulos rectos sobre el asiento

VALVULA DE RETENCION:

Tiene por finalidad detener el flujo deretorno de la caldera hacia al tanque deagua de alimentacin, cuando la bombase detiene. No obstante y por seguridadse detiene. No obstante y por seguridadtambin se recomienda la instalacin deotra vlvula de aislamiento sobre laentrada de agua a la caldera.

Vlvulas de retencin de elevacin

Una vlvula de retencin de elevacin es similar a la vlvula de globo, excepto que el disco se eleva con la el disco se eleva con la presin normal e la tubera y se cierra por gravedad y por la circulacin inversa.

Vlvulas de retencin

VALVULA DE RETENCION A CLAPETA

VALVULAS PARA PURGA DE FONDOTodas las calderas deben contar como mnimo

con una vlvula de purga. Su ubicacin en la caldera debe ser en aquellos lugares bajos y de poca circulacin.

Generalmente son del tipo esfrica de apertura y cierre total a de vuelta.y cierre total a de vuelta.

Pueden ser de accionamiento manual o motorizadas en forma automtica a travs del uso del aire comprimido. No obstante, siempre se recomienda instalar una vlvula de accionamiento manual en serie con todas las dems.

VALVULA DE PURGA

VLVULA DE PURGA DE FONDO

Manija extrable

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Pasaje

PURGA MANUAL DE FONDO

Caldera

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Vlvula de purga de fondo

INSTALACION DE VALVULAS PARA PURGA DE FONDO

VLVULAS ESFERICA Vlvulas de bola Las vlvulas de bola

son de de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elsticos, lo cual elsticos, lo cual permite la circulacin directa en la posicin abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90y cierra el conducto.

INDICADORES DE NIVELTiene por finalidad mostrar a travs de un

tubo de cristal el nivel real del agua dentro de la caldera.

Estas pueden ser de cristal tubular o bien cristal plano dependiendo de la presin de cristal plano dependiendo de la presin de trabajo de la caldera. El largo tambin es un limitante. Explicar la rotura por choque trmico.

INDICADORES DE NIVEL

CAMARAS DE CONTROL DE NIVELTiene por finalidad: Alojar los sensores para el control del

nivel del agua de caldera. Realizar purga de superficie. Realizar purga de superficie. Proveer de agua al enfriador de muestras Realizar las pruebas de control de nivel y

alarma.

CAMARA DE CONTROL DE NIVEL

CONTROLES DE NIVEL DEL AGUA DE CALDERA

Comienza, por la medicin, traduccin-transmisin, comparacin, medida de accin, y termina con el elemento de accin final.

Puede ser control on/off o bien control Puede ser control on/off o bien control modulado. Explicar c/u de ellos.

CENSADO:Por sistema flotante. (Ppio del empuje

hidrosttico).Por sondas. (Electrodos) Explicar Cableado.

Antiguo control de Nivel Modulado

SISTEMA DE CONTROL DE PRESIN Presostato

Seal Analgica (Control Modulado) en tensin 0 a 10 Vcc. O en Corriente 4 a 20 mA.

Seal digital (Control On/Off) De Diferencial Fijo o Bien de Diferencial Variable.

Dependiendo del sistema de Alimentacin Dependiendo del sistema de Alimentacin de combustible se actuara sobre los quemadores (Combustibles Lquidos o gaseosos) o bien sobre la velocidad de los transportadores. (Combustibles slidos).

SISTEMAS DE CONTROL DE SDT.

Manual o automticos mediante purgas de superficie y purgas de fondo.

ESTE TEMA SE VERA EN DETALLE EN LA CLASE CORRESPONDIENTE A TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDERAS

SISTEMA DE ALIMENTACIN DE AGUA

El circuito de agua se compone de labomba de alimentacin de caldera, cuerpode presin, caeras de vapor,intercambiador de calor, trampa deintercambiador de calor, trampa decondensado, tanque de condensado,bomba de transvase de condensado,tanque desaireador, sistema de reposicinde agua y agregado de aditivos

Circuito de aguaEsquema de una caldera de saturacin

PERO BASICAMENTE:

Comienza por el TANQUE de agua dealimentacin de caldera.

Dependiendo de cmo se haga eltratamiento de agua, (Trat. Interno otratamiento de agua, (Trat. Interno oExterno), habr otro tanque para albergarlos productos qumicos. (Mostrar tanqueSpirax).

POR NORMA Se debe instalar DOSbombas c/u con su vlvula de retencin.

Bombas de Movimiento Recproco. Bombas de Turbina Bombas del tipo Centrfugo

Multietapas o multicelularesDe punta de eje libre o motobombas.

TIPOS DE BOMBAS

De punta de eje libre o motobombas. SELECCIN DE BOMBAS PARA CALDERAS Uso (Industrial para nuestro caso) Lquido a bombear (Agua, generalmente Caliente) Temperatura del lquido a bombear. (Tipo de

Acople, Dilatacin, Material constructivos).

CAUDAL:Tericamente debera ser igual a la tasa de vaporizacin

de la caldera. (Concepto que sera vlido si la demandaes ms o menos ctte). Cuando la relacin:

sea conservadora y la demanda de vapor ms o menosuniforme, un margen del 50% sobre la intensidad mximade vaporizacin estara ms que bien.

Cabe remarcar que tambin va a depender del tipo decontrol de nivel.

De no ser as se deber sobre dimensionar aun ms.

ALTURA CARGA TOTAL DE OPERACIN:Viene impuesta por la diferencia algebraica entre la carga de la descarga y la carga de la succin.

Finalmente y por cualquier eventualidad, la carga deoperacin a especificar deber aplicrsele un factor deseguridad a la altura calculada.

La carga de velocidad generalmente en estos casos sesuele despreciar.

Definido el caudal y la altura, estaramos ya en condicionesde calcular la potencia de la bomba.

La seleccin final de la potencia, siempre ser la inmediatasuperior ya que la potencia requerida puede en algunoscasos ser igual o superior a cargas parciales.

NPSH ANPA ALTURA NETA DE PRESION EN LA ASPIRACIONEN TODO MOMENTO SE DEBER CUMPLIR QUE:

Es prctica es comn tomarse un factor de seguridad deun metro respecto al AMPA disponible, quedandofinalmente:

Ahora, que sucede si no disponemos del ANPA de Bomba?

Cmo hacemos para saber si nuestra bomba va a cavitar o no?o no?

Cmo determinamos la altura del tanque de agua de alimentacin de caldera?

Se puede determinar al menos en forma aproximada atravs del Coeficiente de Cavitacin. (Qu es mismo paratoda la serie de Bombas geomtricamente semejante.

Y cuando las bombas son geomtricamente semejantes?

Cuando poseen igual nmero especfico de revoluciones. Esto es:

A todo esto, Qu conviene?

Nmero especfico bajo, porque son bombas mseconmicas. Por lo tanto habr que contemplar unasolucin de compromiso entre el ANPA disponible y elANPA de bomba.

REGULACIN DE CAUDAL Y SU RELACIN CON LOS CONTROLES DE NIVEL MODULADO

Los controles de nivel modulado bsicamente pueden hacerse por: Control de velocidad en las bombas, o bien por Vlvulas reguladoras de caudal. Cmo afecta esto en el funcionamiento de las bombas? Cmo afecta esto en el funcionamiento de las bombas?

n1

n2

n3

Q1Q2 Q1Q3

HSt

HBomb HPrd

Caudal

HStco

HP3 HP2 HP1

n1

Q1Q2 Q1Q3

HSt

HBomb HPrd

Caudal

HStcoHSt

Sistema de bombeo para alimentacin de agua.

BOMBA CENTRIFUGA MULTICELURAR

Tienen por finalidad alimentar agua a la caldera en caso de corte de energa o en una situacin de emergencia cuando falla alguna de las bombas.

INYECTOR MANUAL DE AGUA

Inyector de agua de caldera

EL SOBRECALENTADOR

DEFINICIN: Consiste en una superficie de calefaccintubular expuesta al calor que se desarrolla en lacombustin, con el objeto de elevar la temperatura delvapor generado por la caldera por encima de su punto desaturacin.

Este equipo forma parte integral de la caldera y su uso seradica cuando la produccin de vapor esta destinado pararadica cuando la produccin de vapor esta destinado parageneracin de potencia.

No obstante, en algunos casos su uso tambin se da parala produccin de vapor para proceso, pero en este sentidoel grado de sobrecalentamiento es de algunos grados ytiene por finalidad contemplar las prdidas de calor en laslneas de distribucin de vapor hasta los equipos deproceso.

En funcin de su ubicacin dentro del emplazamiento de la caldera los sobrecalentadores se clasifican en: De Conveccin. (La temperatura del vapor sube con la carga) De Radiacin. (La temperatura del vapor baja con la carga) con la carga) Mixtos. (Puede mostrar variaciones en ambos sentidos) Las condiciones de transferencia de calor varan con la carga haciendo que la temperatura del vapor vari, por lo que su diseo es sumamente complejo.

En funcin del tipo de demanda y equipo a alimentar, eldiseo del sobrecalentador se deber limitar a unrecalentamiento mximo a plena carga, (sin control), obien aceptar un exceso y prever la instalacin de undesobrecalentador.

METODOS PARA CONTROLAR LA TEMPERATURA DEL VAPOR SOBRECALENTADO

1. Por desviacin de los gases.2. Con sobrecalentadores en paralelo.

ECONOMIZADORESDefinicin: Se podra decir que un ECONOMIZADOR esun dispositivo intercambiador de calor que sirve pararecuperar PARTE del calor sensible contenido en los gasesproductos de la combustin para precalentar el agua dealimentacin de caldera.Con que finalidad se instalan los economizadores?Aumentar el rendimiento de la CALDERAESTE DISPOSITIVO NO DEBE CONFUNDIRSE CON LOS CALENTADORES

Estos pueden ser parte INTEGRAL DE LA CALDERA obien pueden ser EXTERNOS a ella, instalados en elconducto de gases, inmediatamente despus de queestos salen de la caldera .

Tanto en uno como en otro caso, son superficies decalefaccin tubular dispuestas a contra corriente respectoa la circulacin de los gases de combustin.El haz de tubos pueden ser lisos o bien aletados siendoestos los de mayor preferencia por los fabricantes decalderas.

Su incorporacin depende varios factores: El caudal y temperatura inicial y final de los gases.

Caudal y temperatura inicial y final del agua dealimentacin.

Disponibilidad de espacio en la sala de caldera. Disponibilidad de espacio en la sala de caldera.

Y finalmente factores econmicos. (Balance econmico).(Ventajas vs. Desventajas).

Su diseo es principalmente un problema de transferenciade calor por conveccin, con una serie de inconvenientessecundarios de limpieza interior y exterior, corrosin yprdidas de tiro.

PRECALENTADORES DE AIREDefinicin: Se podra decir que un PRECALENTADOR DEAIRE es un dispositivo intercambiador de calor que sirvepara recuperar PARTE del calor sensible contenido en losgases de la combustin, proyectada a aumentar latemperatura del aire que se usa para la combustin.Qu finalidad tiene el uso de los precalentadores de aire? Aumentar la eficiencia trmica.

Aumentar la capacidad para producir vapor por m2 desuperficie de calefaccin.

Cundo se va a cumplir esto?

Cuando econmicamente su incorporacin se justifique.Comparar.

Para ello, los FACTORES BSICOS a tener en cuenta son: Grado de adaptacin en el circuito de gases. El efecto del aumento de las diferencias de temperaturas medias en la caldera. El aumento de la eficiencia de la combustin. Puede bajarse el exceso de aire necesario, por reduccin de prdidas por combustin incompleta. Costo inicial del equipo, mantenimiento, depreciacin. El costo de Tiro extra.

En funcin del mtodo que se usa para transferir el calor al aire los precalentadores pueden ser: RECUPERADORES REGENERATIVOS

PRECALENTADORES DE AIRE RECUPERATIVOS

PRECALENTADORES DE AIRE REGENERATIVOS

CIRCUITOS DE GASES DE COMBUSTIN

Caldera y circuito de gases de salida

Separador multiciclnico de holln

Separador ciclnico de holln

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION

Ing. Roberto R. Burtnik Ayte de 1 Simple. Catedra: Mquinas e Instalaciones Trmicas 1

Dto de Ing. Electromecnica