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    UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIADE LA SELVA

    Facultad De Ingeniería En Industrias Alimentarias.

    TEA ! CALDERO

    CURSO ! inge i

    DOCENTE ! ing.

    ALUNA !

    RA"A #UIRO"$ C%arit& R&sal'a

     

    CICLO ! ()*+,II

    *** UNAS - TINGO MARÍA ***

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    I. INTRODUCCI-N

    El campo de la aplicación de la energía térmica en la producción industrial es

    un factor totalmente preponderante en los costos de operación y como tal puede decidir la

    viabilidad técnico – económica de una actividad empresarial. Dentro de este campo de

    aplicación energético, desempeñan un papel preponderante las plantas de vapor, con las

    calderas y los sistemas de transporte de vapor.

    En este contexto, la expectativa de este sencillo trabajo es analiar las pautas

    fundamentales para la correcta operación de los procesos en una planta de vapor,

    optimiando la eficiencia, proponer acciones !ue determinen el a"orro de energía.

    En consecuencia a lo expresado, el mantenimiento idóneo de los elementos de

    una planta de vapor, es un factor muy importante para la consecución de estos logros. Es

    indiscutible, dentro de la actividad industrial actual, !ue sin el debido mantenimiento no se

    puede pretender la eficiencia en ning#n proceso industrial. $rat%ndose de calderas y

    elementos de vapor, e!uipos de !ue trabajan con muc"as variables y !ue su manipuleo

    conlleva un alto riesgo para el personal y para la infraestructura cuando no se obedecen

    estrictamente algunas reglas establecidas, las acciones de mantenimiento se "acen

    doblemente importantes.

    El personal técnico !ue opera los sistemas de vapor, así como los ingenieros

    !ue se desenvuelven en este sector, re!uieren de capacitación y entrenamiento

    permanentes, en función a los avances de la tecnología energética. &a operación y

    mantenimiento de las plantas de vapor, re!uiere de conocimientos !ue van m%s all% de

    las reglas de un manual. 'or su naturalea, en este campo también necesitamos (

    conocimientos de materiales met%licos como los aceros en sus diversas presentaciones,

    ll%mese planc"as, tuberías, perfiles estructurales etc. )on también importantes los

    conocimientos enel campo de la tecnología de la soldadura, de la resistencia de

    materiales sometidos a altas presiones, ensamblaje de e!uipos de transporte de fluidos y

    muc"os otros temas !ue van enlaados.

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    &a )/E 0111 Div. 2, Es la parte encargada de diseño, tiene distintas

    partes !ue comprenden c%lculo de espesores, c%lculo de aberturas, conexiones,

    etc.

    Esta norma para diseño de calderas y recipientes a presión es utiliada

    a nivel mundial, aun!ue existe otras normas como3 4orma alemana *D5

    /er6bl7tter+, Diseño de calderas seg#n normativa española 84E 95:;;.

     Es necesario verificar !ue la empresa oferente de este tipo de e!uipos

    este certificada en cuanto a calidad, lo !ue implica !ue dic"o fabricante usa

    alguna de estas normas para la fabricación y montaje.

    8n caldero es una m%!uina o instalación, diseñada y construida para

    producir vapor de agua a elevada presión y temperatura, las "ay, desde pe!ueñas

    instalaciones locales para la producción de vapor para cocción de alimentos,planc"ado en serie de ropa, tratamientos sépticos de instrumentales y labores

    similares, con vapor de relativa baja temperatura y presión, "asta enormes

    instalaciones industriales, utiliadas para la

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    recalentamiento afecta igualmente el diseño. )i no existe objeción contra el vapor 

    saturado o "#medo *como por ejemplo en una planta de calefacción+, el diseñador 

    omitir% el e!uipo de separación y supercalentamiento.

    &a circulación del vapor y del agua dentro de la caldera, es decisiva

    para la efectividad de la superficie transmisora de calor. &os precipitados o

    sedimentos tienen !ue depositarse en donde no afecten a la superficie principal

    de transmisión de calor y de donde puedan ser evacuados por purga o por 

    limpiea periódicas. Deben tomarse previsiones para una pugna continua, ya

    desde el diseño. lgunas calderas necesitar%n e!uiparse con circulación forada.

    &a cantidad de agua contenida en la caldera determina la rapide con

    la !ue puede calentarse para alcanar las condiciones de evaporación *o

    producción de vapor+. lgunos sistemas de calefacción re!uieren un volumengrande de almacenamiento, ya sea en la caldera misma, o en tan!ues de

    almacenamiento de agua de alimentación. En las unidades de gran capacidad, los

    diseñadores encuentran un incentivo para dar a las superficies de calefacción las

    proporciones debidas para el uso óptimo de los niveles de temperatura !ue

    pueden lograrse. En los tamaños c"icos, las consideraciones de car%cter 

    económico generalmente imponen la necesidad de buscar la sencille de la

    construcción.&os materiales y los métodos de construcción est%n controlados por los

    re!uisitos para el trabajo a presión y por el código )/E para calderas y tan!ues

    de presión.

    II.(. RESE2A 3ISTORICA

    Aames Batt, ingeniero escocés del siglo C0111, fue el primero en

    observar !ue se podría utiliar el vapor como una fuera económica !ueremplaaría la fuera animal y manual, empeando entonces a desarrollar la

    fabricación de calderas de vapor. ctualmente, tenemos los calderos de biomasa,

    !ue se utilian tanto en %mbitos industriales como en domésticos.

    on el pasar de los años, fueron transform%ndose en un e!uipo

    indispensable para cada proceso productivo "aciéndose cada ve m%s pe!ueñas,

    eficientes y seguras. &as primeras calderas tenían el inconveniente !ue se

    aprovec"aba mal el vapor, así !ue el primer cambio !ue "icieron fue introducir 

    tubos, para aumentar la superficie de calefacción. )i por el interior de los tubos

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    circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares, y si lo !ue

    circula es agua se llaman calderas acuotubulares.

    &uego en 2(( fueron desarrollados los calderos tipo &ancas"ire,

    compuestas por un largo manto de acero, por lo general de = a 2; m. de largo, a

    través del cual pasaban < tubos de gran di%metro llamados fogones y se instalaba

    una c%mara de combustión a la entrada de cada uno de ellos.

    Esta c%mara podía ser diseñada para !uemar gas, petróleo o carbón.

    &os fogones se encontraban rodeados por agua en su exterior y el calor !ue se

    generaba en la c%mara de combustión era transferido al agua. 8na de las

    desventajas era !ue después de repetidos calentamientos y enfriamientos, se

    deterioraban generando infiltraciones de aire !ue dese!uilibraban el tiro de la

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    conducen a una combustión completa, con bajas emisiones, alta eficacia y !ue

    utilian como combustible la biomasa, o sea, residuos de materia org%nica !ue son

    combustibles renovables, como son3 bagao de caña, "uesos de aceitunas,

    c%scaras de almendras y nueces, restos de podas, leña de %rboles secos, etc.

    En estos tiempos las calderas de biomasa son ampliamente utiliadas

    en todos los %mbitos industriales y domésticos por!ue tienen las ventajas de utiliar 

    combustibles m%s económicos y menos contaminantes con el medio ambiente.

    II.4. CLASIFICACION

    Existen una gran variedad de tipos de calderos y !ue se adec#an a

    diferentes aplicaciones, en forma amplia podemos clasificarlos en función de los

    siguientes par%metros3

    a. 8so

    b. 'resión de trabajo

    c. /aterial del !ue est%n construidas

    d. $amaño

    e. ontenido de los tubos

    f. orma y posición de los tubosg. uente del calor 

    ". lase de combustible

    i. luido generado

     j. 'osición del fogón

    (.4.*. SEG5N EL USO

    'artiendo de la simple caldera de casco cilíndrico, se "an desarrollado

    muc"os y variados tipos de unidades generadoras de vapor. lgunos se "an

    diseñado para proporcionar fuera en general o calefacción, otros en cambio se

    destinan para funciones m%s especialiadas. )us características varían de acuerdo

    con la naturalea del servicio !ue prestan.

    &as calderas estacionarias se utilian para calefacción de edificios,

    para plantas de calefacción central de servicio p#blico, como plantas de vapor para

    procesos industriales, plantas de vapor para centrales termoeléctricas locales,

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    centrales de fuera para servicio p#blico *plantas termoeléctricas+ o unidas

    generadoras para servicios especiales.

    &as calderas port%tiles incluyen las de tipo locomovible usada en los

    campos petroleros y en los aserraderos, los generadores de vapor pe!ueños y los

    !ue se utilian para malacates de vapor, tan familiariados con las obras de

    construcción. &a mayoría de las calderas con caja de fuego de cero, )e califican

    entre las calderas port%tiles.

    (.4.(. Seg6n la 7resi8n de tra9a:&

    Calderas estaci&narias!  para mantener un control de seguridad sobre las

    características de construcción de toda caldera estacionaria susceptible de :;

    aseguramiento, dic"a construcción debe someterse a las normas prescriptas, por elIódigo de aldera y $an!ues de 'resiónJ de la merican )ociety of /ec"anical

    Engineers 5 )/E, conocido como el ódigo de alderas )/E.

    Este código diferencia a las calderas por las siguientes características3

    *., Calderas de cale;acci8n de 9a:a 7resi8n! comprenden todas las calderas de

    vapor !ue no exceden de 2.;=6g>cm< *2=lb>plg< + y todas las calderas para agua

    caliente !ue operan a presiones !ue no exceden de 22.cm< *2F;lb>plg< + y

    cuyas temperaturas no sobrepasan los 2

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    (.4.4. Seg6n el ti7& de material de c&nstrucci8n.

    &as calderas para la generación de fuera se construyen usualmente

    con aceros especiales. &as calderas de miniatura se pueden fabricar de otros

    metales, como cobre, acero inoxidable y similar. &as calderas de calefacción de

    presión baja, se fabrican por lo general, de "ierro colado o de acero, aun!ue

    algunas calderas para servicio doméstico, operadas por medio de gas se

    manufacturan de tubos de cobre.

    &as calderas de "ierro colado, producidas por las fundiciones de "ierro

    gris, se componen de cierto n#mero de secciones, interconectadas por niples de

    presión o individualmente por medio de cabeales exteriores. &as calderas sonfabricadas con l%minas de acero, procedentes de los trenes de laminación y con

    fluses de acero. &as planc"as de acero son unidas por medio de costuras de

    remac"e

    (.4.< En ;unci8n del tama=&

    &a industria de caldero "a reconocido las normas del 1nstituto de

    alderas de cero y las del instituto de /anufactureros de alderas y Ladiadores. 5 Calderas de Acer&.5 El instituto de alderas de cero, estandaria el tamaño y

    clasificación de las calderas de fogón de acero, calderas escocesas, !uemadores

    para calderas y calderas de acero para calefacción *con la excepción de las

    calderas verticales !ue operan a m%s de 26g>cm< +.

    5 Calderas de 3ierr& C&lad&.,  El Iódigo de 'ruebas y Estimaciones para

    alderas de alefacción de baja 'resiónJ del 1ML establece las normas de las

    calderas de "ierro colado para calefacción *"asta una presión de 2.;=6g>cm<*2=lb>plg< ++, catalog%ndolas en la llamada Iategoría treinta y tresJ *para un

    rendimiento "asta de :2(: Hg. de vapor por "ora+.

    (.4.+. En ;unci8n del c&ntenid& de l&s tu9&s

     dem%s del tipo ordinario de caldera de cuerpo de acero? "ay dos otras

    clases de amplio uso y son3

     5 Calderas de tu9&s de ;ueg& & ir&tu9ulares.5 Estas son calderas dotadas de

    tubos rectos, rodeados de agua. &a llama se forma en el "ogar pasando los "umos

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    por el interior de los tubos para ser conducidos a la c"imenea? presentan una

    elevada perdida de carga en los "umos. Estos tubos se instalan normalmente en la

    parte inferior de un tambor sencillo o de un caso, abajo del nivel del agua. En este

    tipo de calderos, el fluido en estado lí!uido se encuentra en un recipiente, y es

    atravesado por tubos por los cuales circula fuego y gases producto de un proceso

    de combustión. :: &a caldera de vapor pirotubular, concebida especialmente para

    aprovec"amiento de gases de recuperación presenta las siguientes características.

    El cuerpo de caldera, est% formado por un cuerpo cilíndrico de disposición

    "oriontal, incorpora interiormente un pa!uete multitubular de transmisión de calor 

    y una c%mara superior de formación y acumulación de vapor. &a circulación de

    gases se realia desde una c%mara frontal dotada de brida de adaptación, "asta la

    ona posterior donde termina su recorrido en otra c%mara de salida de "umos.

    0E4$A)3

    • /enor costo inicial debido a la simplicidad de su diseño.• /ayor flexibilidad de operación.• /enores exigencias de purea en el agua de alimentación.• )on pe!ueñas y eficientes.

    • 1nconvenientes3• /ayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento.• 4o son empleables para altas presiones.

    , Calderas de tu9&s de Agua & Acu&tu9ulares .5 En estas calderas los tubos

    contiene en su interior el vapor o el agua, mientras !ue el fuego es aplicado en la

    superficie exterior de los mismos. &os tubos generalmente unidos a uno o m%s

    domos. &os domos van colocados "oriontalmente por lo regular. &a llama se forma

    en un recinto de paredes tubulares !ue configuran la c%mara de combustión.

    )oporta mayores presiones en el agua, pero es m%s cara, tiene problemas de

    suciedad en el lado del agua, y menor inercia térmica.

    (.4.> Seg6n la ;uente de cal&r. 

    El calor puede darse como resultado de3 2+ &a combustión de

    combustibles – )ólidos3 engorrosas de operar por la alimentación, las cenias y

    suciedad !ue generan y el difícil control de la combustión. – &í!uidos3 el

    combustible deber ser pulveriado o vaporiado para !ue reaccione con el aire. –

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    Naseosos3 de combustión m%s f%cil pero m%s peligrosa !ue los lí!uidos

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    2+ &a combustión de combustibles – )ólidos3 engorrosas de operar por la

    alimentación, las cenias y suciedad !ue generan y el difícil control de la

    combustión. – &í!uidos3 el combustible deber ser pulveriado o vaporiado para

    !ue reaccione con el aire. – Naseosos3 de combustión m%s f%cil pero m%s peligrosa

    !ue los lí!uidos

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    II.+. DETERINACION DE LOS ARAETROS DE FUNCIONAIENTO&os calderos re!uieren de ciertas técnicas operativas para su correcto

    funcionamiento. Estas técnicas consisten en controlar determinados par%metros enlos rangos adecuados, de acuerdo al tipo y capacidad de las F< calderas. En esta

    sección resumiremos algunos de estos par%metros y sus rangos de

    funcionamiento, lo !ue posibilitar% !ue el mantenimiento sea m%s eficiente y de

    menor costo.II.+.*. ELEENTOS RINCIALES ARA EL FUNCIONAIENTO DE UNA

    CALDERAuego3 Debe existir un buen proceso de ombustión. gua3 Deben existir rigurosos controles de su calidad. Rreas de 1ntercambio de alor3 &os tubos y superficies de intercambio deben

    estar en óptimas condiciones de limpiea.a Fueg&

     El proceso de combustión es de gran importancia en la operación de las

    calderas, debe ser lo m%s optimo posible en cuanto a su consumo y adem%s

    amigable con el medio ambiente. 'ara !ue se dé el proceso de combustión

    es necesario !ue exista un combustible, un comburente *aire+ y un agente

    externo !ue produca la ignición *c"ispa+, cuando esto ocurre se da unareacción !uímica del combustible con el oxigeno, para producir gases de

    combustión y liberar energía en forma de trabajo y calor, la cual es

    aprovec"ada en las calderas para evaporar el agua. En la sección

    respectiva, se mostrar% los diversos tipos de combustibles para calderas con

    su poder calorífico in"erente.

    9  gua

    El agua obtenida de ríos, poos y lagos es denominada agua dura o agua

    bruta y no debe utiliarse directamente en una caldera. El agua para

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    calderas debe ser tratada !uímicamente mediante procesos de

    descarbonatación o ablandamiento, o desmineraliación total,

    adicionalmente, seg#n la presión manejada por la caldera, es necesario

    controlar los sólidos suspendidos, sólidos disueltos, durea, alcalinidad,

    sílice, material org%nico, gases disueltos *-< y -

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    combustible !ue se puede obtener, sino también su valor calórico y sus

    propiedades. Debe también investigar las propiedades de las cenias,

    incluyendo3

    ♦ 'unto de fusión de la cenia,

    ♦ 'érdidas por combustible no !uemado *carbón en la cenia suelta y en los

    desperdicios+ S 'resencia de aufre, vanadio y otros elementos extraños.

    ; Sistemas de c&m9usti8n

     El tipo de e!uipo para !uemar el combustible y el método de su aplicación,

    impone las condiciones para el diseño del fogón en mayor grado? y en

    proporción menor también para el diseño de la caldera. &os combustibles F=

    sólidos se !ueman en fogones mec%nicos o en parrillas, en forma de polvo o

    triturados. &os !uemadores de aceite combustible se obtienen en numerosos

    tipos !ue incluyen los de vaporiación, rotatorios, de cañón, y los de

    atomiación por vapor o por aire. &a capacidad del e!uipo de combustión o

    el tamaño de la parrilla, determina la cantidad de combustible aplicable.

    ada método de combustión tiene sus propias necesidades y peculiaridades

    de diseño. &os !uemadores de aceite combustible, !ue son m%s pe!ueños,

    re!uieren una c%mara de combustión. lgunos !uemadores mec%nicos de

    combustible sólido, precisan de un enfriador de escorias? otros necesitanmedios auxiliares para prevenir la co!uiación del combustible y las

    dificultades provenientes de la conversión de cenias en escoria.

    g Flu:& de l&s gases

     'ara mantener la combustión es indispensable suministrar aire y desfogar 

    los productos de la combustión. &a corriente necesaria de los gases es

    originada por la diferencia de presiones entre el fogón y el punto de escape

    de los gases de la caldera, o sea el tiro? éste se puede conseguir por mediosnaturales *efecto de c"imenea+ o por medios mec%nicos *ventiladores+. El

    tiro por elementos mec%nicos puede ser originado por ventiladores de tiro

    forado, de tiro inducido, o de ambas cosas a la ve.

    % Agua de alimentaci8n

    El agua !ue se introduce a la caldera para ser convertida en vapor, recibe el

    nombre de agua de alimentación. )i se trata de condensado !ue es

    recirculado, "abr% pocos problemas. 'ero si es agua cruda, probablemente"abr% necesidad de liberarla de oxígeno, precipitados, sólidos en

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    suspensión, sustancias incrustantes y oíros elementos contaminantes. &a

    presencia de ingredientes !ue provocan la formación de incrustaciones,

    espumas o arrastre de agua con el vapor, afectar%n desfavorablemente, en

    todos los casos, el funcionamiento de la caldera. 'ara obtener eficiencias

    altas, el agua de alimentación es calentada, generalmente, por medio de

    economiadores.

    i F&g8n 

    &a proporción de calor liberado y la temperatura sostenida del fogón,

    afectar%n a los materiales de las paredes del mismo y con tal motivo rigen su

    construcción, )i la temperatura o la erosión provocan una destrucción

    prematura de las paredes refractarias, lo indicado ser% colocar paredes

    enfriadas por agua. &a c%mara de combustión debe tener el espaciosuficiente para contener la flama. &a forma del fogón se guía por el tipo de

    combustible a emplear y por el método seguido para !uemarlo. Es necesario

    tomar las debidas providencias para mantener la ignición y la combustión de

    los gases vol%tiles.

     : F&nd& del ;&g8n 

    &a recolección y el retiro de las cenias de una unidad alimentada con

    carbón mineral, es una operación laboriosa. &os desec"os pueden ser removidos a mano en las calderas c"icas o recolectados en tolvas en las

    grandes. En algunas calderas de gran tamaño, es desfogada la escoria

    fundida por sangrías. 'ara el manejo de las cenias se usan botes,

    carretillas de mano, camiones, góndolas de ferrocarril o transportadores

    neum%ticos. &a cenia F !ue se retira puede ser seca o apagada *mojada+.

      veces es sacada Pen brutoP *tal como sale+ o las escorias se muelen. on

    frecuencia se utilia para la fabricación de blo!ues o para balasto en las víasférreas

    III. CONCLUSIONES RECOENDACIONES

    omo conclusión principal del presente trabajo podemos reconocer el

    rol fundamental !ue les corresponde a las calderas de vapor en diversos procesos

    industriales, donde el vapor es el elemento principal, como es el caso de las

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    plantas conserveras de pescado, carnes etc., o en la industria textil, la industria

    l%ctea y muc"as otras %reas !ue emplean el vapor como fuente de energía para

    sus procesos.'or esta raón, se debe considerar, la importancia de un adecuado

    sistema de mantenimiento !ue se debe prestar a todas y cada una de las partes

    constitutivas a fin de garantiar el óptimo funcionamiento y la preservación de su

    vida #til.

    En este contexto, nos permitimos "acer algunas recomendaciones

    puntuales, a manera de guía para lograr en forma sencilla la pr%ctica del

    mantenimiento eficiente del caldero y de todo el sistema de vapor, dirigidas a los

    operadores, técnicos e ingenieros de una planta de vapor3

     4unca evite anticiparse a las emergencias. 4o espere "asta !ue algo suceda

    para empear a pensar.

     )iempre estudie cada situación de riesgoposible y sepa exactamente lo !ue

    "aya !ue "acer.

     4unca empiece el trabajo en una planta sin traar cada línea de tubería y

    aprender la situación y objeto de cada v%lvula. onoca su oficio.

      )iempre proceda con las v%lvulas o dispositivos r%pidamente pero sin

    confusión en tiempo de emergencia. 8sted puede pensar mejor andando !ue

    corriendo.

     4unca permita !ue los sedimentos se acumulen en las conexiones de los

    niveles de vidrio o de las columnas de agua. 8n falso nivel puede inducirle a error 

    y "acer !ue usted lo sienta.

     )iempre purgue cada conexión de nivel y>o columna de agua al menos una ve

    al día. ormar buenos "%bitos puede significar una vida m%s larga para usted ypara los e!uipos de la planta.

     4unca de órdenes verbales para operaciones importantes o informe de tales

    operaciones, sin registro escrito. $enga algo en !ue apoyarse cuando usted lo

    necesite.

      )iempre acompañe las órdenes de operaciones importantes con un

    memorando escrito. 8se un libro de registros escritos para registrar cada "ec"o

    importante o suceso inusual

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     4unca encienda un fuego bajo una caldera sin "acer una doble comprobación

    en el nivel de agua. /uc"as calderas "an sido destruidas y muc"os trabajadores

    "an perdido su trabajo por esas causas.

     )iempre tenga al menos un nivel de agua antes de encender. El nivel deber%

    estar verificado por los grifos del nivel. 8sted no sufrir% por ser demasiado

    cuidadoso.

     4unca encienda un fuego debajo de una caldera sin comprobar todas las

    v%lvulas T'or !ué tentar a la suerteU.

     )iempre aseg#rese de !ue las v%lvulas de purga estén cerradas y los venteos,

    v%lvulas de las columnas de agua y grifos de los manómetros estén abiertos.

     4unca abra una v%lvula bajo presión r%pidamente. El repentino cambio de

    presión o golpe de ariete resultante puede causar la rotura de la tubería. )iempreutilice el by pass si lo "ay. Despegue la v%lvula de su asiento y espere a !ue la

    presión se iguale. Después, abra lentamente.

     -jo ojito

    1nformación extra armen arreglas lo !uepuedes aumentas lo !ue falta y le envias a

     jose y !ue jose "aga lo !ue pueda y añada

    lo !ue falta !ue le envie a caldas y caldas le

    pasa a caren y caren !ue me envie a mi yo

    lo vuelvo a corregir cada uno tiene un tiempo

    de F "oras para avanar el informe de inge

    a mi me tienen !ue enviar mas tardar "asta

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    el dia s%bado

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    II.ARCO TEORICO

    El término de generador de vapor est% siendo utiliado en la actualidad para reemplaar la

    denominación de caldera, e indica al conjunto de e!uipos compuestos por3 "orno *u

    "ogar+, c%maras de agua*o evaporador+, !uemadores, sobrecalentadores, recalentadores,

    economiador y precalentador de aire. &as calderas son dispositivos de ingeniería

    diseñados para generar vapor saturado *vapor a punto de condensarse+ debido a una

    transferencia de calor, proveniente de la transformación de la energía !uímica del

    combustible mediante la combustión, en energía utiliable *calor+, y transferirla al fluido de

    trabajo *agua en estado lí!uido+, el cual la absorbe y cambia de fase *se convierte en

    vapor+. El término de caldera "a sido por muc"o tiempo utiliado y los dos términos se

    usan indistintamente. Es com#n la confusión entre los términos de caldera y generador de

    vapor, pero la diferencia es !ue el segundo genera vapor sobrecalentado *vapor seco+ y el

    otro genera vapor saturado *vapor "#medo+.&a producción de vapor a partir la combustión

    de combustibles fósiles se utilia en todo tipo de industrias de transformación de materias

    primas y en las centrales termoeléctricas.

    *. Caldera 7ir&tu9ular

    En las calderas pirotubulares las superficies de calefacción en contacto con las llamas y

    los gases de combustión son irrigados con agua, calentada y vaporiada gracias a sucirculación natural interna. &as burbujas de vapor ascienden y se acumulan en la c%mara

    superior, de donde salen en forma de vapor .Estas calderas est%n diseñadas seg#n el

    principio de dos o tres etapas, con "ogar de combustión y tubos de "umos. 'or lo tanto,

    este tipo de caldera se llama también pirotubular.

    &os generadores de vapor r%pido deben emplearse cuando no "ay exigencias especiales

    respecto a la calidad del vapor *"umedad+ y la estabilidad de la presión *temperatura

    constante+, y también cuando la acumulación de reservas no es importante. En caso depotencias superiores a los " o de un funcionamiento continuo de cada una de las

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    calderas de gran volumen de agua *calderas pirotubulares+, éstas resultan m%s

    ventajosas, por!ue su coste abarca un período de funcionamiento m%s largo.

    (. CALDERO

    ACUOTUULAR

    &os tubos de agua se unen y conforman para formar el recinto del "ogar, llamados

    paredes de agua. El recinto posee abertura para los !uemadores y salidas de gases de

    combustión. &a circulación del agua puede ser natural, debido a la diferencia de densidad

    entre agua fría y agua caliente. El agua en ebullición se acumula en un recipiente llamado

    domo donde se separar el vapor de agua.

    Estas calderas son económicas por la ausencia de las bombas del lí!uido pero de bajo

    producción de vapor por la baja velocidad de circulación de agua.

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    4., CLASIFICACI-N DE LAS CALDERAS

    Entre la clasificación de las calderas se puede catalogar3

     V 'or la naturalea del servicio pueden ser3 fija, port%til, locomotora o marina.

    V 'or el tipo de combustible3 calderas de carbón, de combustibles lí!uidos, de

    combustibles gaseosos, mixtos y de combustibles especiales *residuos, licor negro,

    c%scaras de frutos+.

    V 'or el tiro3 tiro natural o tiro forado *con "ogar en sobrepresión, en depresión o en

    e!uilibrio+.

    V 'or los sistemas de apoyo3 calderas apoyadas y calderas suspendidas.

    V 'or la transmisión de calor3 calderas de convección, calderas de radiación, calderas de

    radiación5onvección.

    V 'or la disposición de los fluidos3 calderas de tubos de agua *acuotubulares o

    generadores de vapor+ y calderas de tubos de "umos *pirotubulares.

    'rincipales sistemas del generador de vapor

    Debido a la extensa gama de sistema !ue conforman un generador de vapor, a

    continuación se describen solo tres sistemas o circuitos con sus respectivos e!uipos, !ue

    est%n involucrados en este trabajo, !ue son3 circuito de aire de combustión, circuito de

    gases de combustión y circuito de agua5vapor.

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     l ad!uirir calderas de vapor nos preguntamos a !ué principio constructivo debemos dar 

    la preferencia. En este artículo trataremos de establecer las ventajas e inconvenientes de

    cada tipo de caldera y las implicaciones constructivas de su funcionamiento.

    aracterísticas constructivas Nenerador de vapor r%pido

    El funcionamiento del generador de vapor r%pido est% basado en el principio de tubos de

    agua? el agua de alimentación se calienta y vaporia en un solo circuito. En el modelo de

    tubos de agua sin c%mara de vapor específica el volumen de agua.

    :.2.

    NE4EL&1DDE)

    &a clasificación de calderas se basa en varios factores propios del diseño y uso de estos

    e!uipos, tales como tipo de combustible !ue utilian, presión a la !ue trabajan, volumen

    de agua, forma de calefacción, etc. ada fabricante "a tomado o seleccionado algunos de

    estos aspectos, creando tipos de calderas !ue se "an llegado a populariar en el

    ambiente industrial. sí tenemos, por ejemplo, las calderas escocesas !ue son calderas

    "oriontales, con tubos m#ltiples de "umo, de "ogar interior de uno o m%s pasos y !ue

    pueden !uemar combustibles sólidos, lí!uidos o gaseosos. En los p%rrafos siguientes se

    dan mayores antecedentes sobre esta materia.

     :.

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    &os factores de clasificación de calderas m%s comunes son?

    a+ 'osición.5 )eg#n este factor y atendiendo a ata forma en !ue va ubicado el

    recipiente éstas pueden ser3

    V Ooriontales

    V 0erticales

    b+ 1nstalación.5 )eg#n este factor se clasifica en3 X ijas o estacionarias

    V )emi5fijas

    V /óviles o port%tiles

    c+ irculación de los Nases.5 )e refiere al n#mero de recorridos en diferentesdirecciones !ue "acen los gases en el interior de la caldera antes de salir por la

    c"imenea. De acuerdo a esto pueden ser3

     V De un 'aso *llama directa o recorrido en un sentido+

     V De dos 'asos *llama de retomo o de retomo simple+

     V De tres 'asos *llama de doble retomo+

    V De cuatro 'asos

    d+ 0olumen de gua.5 Esto es seg#n la relación !ue existe entre la capacidad de agua

    de la caldera y su superficie de calefacción. sí tenemos calderas3

    V De gran volumen de agua *m%s de 2=; lts+. 'or cada m< de superficie de calefacción+

      V De mediano volumen de agua *entre G; y 2=; 1ts+. 'or cada m< de superficie de

    calefacción.

      V De pe!ueño volumen de agua *menos de G; 1ts+. 'or cada m< de superficie de

    calefacción. )e entiende por superficie de calefacción.

    e+$ipo de ombustible.5 'ara su funcionamiento, las calderas pueden utiliar diferentes

    tipos de combustibles. )eg#n esto existen calderas? V De combustible sólido .

    V De combustible li!uido

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    V De combustible gaseoso dem%s existen calderas !ue obtienen el calor necesario de

    otras fuentes de calor tales como gases calientes de desperdicios de otras reacciones

    !uímicas, de la aplicación de energía eléctrica o del empleo de energía nuclear.

    f+ 'resión.5 )eg#n la presión m%xima de trabajo de las calderas, éstas se clasifican

    en3

    V De alta 'resión *sobre 2; Hg>cm< ó 2(G lb>pulg

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     V Diseño y formas especiales

    V Nran seguridad de servicio

    V /anejo sencillo

     V /%xima accesibilidad

    V Nran flexibilidad a las demandas de vapor.

     d+ alderas Escocesas /arinas.5 'or una serie de limitaciones, puede decirse !ue

    "an desaparecido de las embarcaciones.

    e+ alderas Lesidenciales.5 )e presentan en gran variedad de formas y diseños de los

    cuales la mayoría son para proporcionar agua caliente. 'ueden ser verticales u

    "oriontales, tienen un volumen de agua reducido y un calentamiento r%pido.

    f+ alderas ontinuas.5 En estas calderas el agua de alimentación es forada a través

    de los tubos, en cuyo trayecto cambia de estado convirtiéndose en vapor.

    4ormalmente no necesitan colector de vapor. 4o re!uieren otra clase de bombeo !ue

    el de las bombas de alimentación de agua.

    g+ aldera $ipo Express.5 )on unidades capaces de levantar vapor r%pidamente y a

    gran presión. El nombre P expressP proviene de estas características.

    "+ alderas de Lecuperación.5 )on calderas !ue aprovec"an los gases de escape de

    algunos procesos tales como3 Nases de escape de motores de combustión interna

    V olumnas destiladoras de refinerías

    V Oornos &os cuales contienen suficiente calor como para producir vapor.

    i+ alderas con marcas registradas de los fabricantes.5 aldera 0agón aldera

    aravan aldera omis" Mrit%nicas aldera &ancas"ire aldera Oeine aldera )tirling

     mericanas aldera Economic aldera Elep"ant rancesa A+ alderas con el nombre

    del fabricante o inventor. 5 aldera Menson aldera &oerfler aldera &a /ont alderas

    de circulación forada aldera )uler aldera 0elox aldera NalloQay aldera

    /anning aldera Bilcox cuotubulares aldera SarroQ aldera Mabcoc6 .

    (.5 'L$E) 'L141'&E) DE 84 &DEL

    En este punto se tratar%n sólo a!uellas partes generales relevantes propias del diseñode las calderas. Debido a !ue cada caldera dispone, dependiendo del tipo, de partes

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    características, es muy difícil atribuir a todas ellas un determinado componente. En

    raón a lo anterior se analiar%n las partes principales de las calderas en forma

    general, especificando en cada caso el tipo de caldera !ue dispone de dic"o elemento.

    (.2. O-NL - -NW4 Es el espacio donde se !uema el combustible. )e le conoce

    también con el nombre de P %mara de ombustiónP. &os "ogares se pueden clasificar 

    en3

    a+ )eg#n su ubicación

    V Oogar exterior

    V Oogar interior

    b+ )eg#n tipo de combustible.5

    V Oogar para combustible sólido

     V Oogar para combustible li!uido

     V Oogar para combustible gaseoso

    c+ )eg#n construcción. –

    V Oogar liso

    V Oogar corrugado

     Esta clasificación rige solamente cuando el "ogar de la caldera lo compone uno o m%s

    tubos, a los cuales se les da el nombre de P $8M- O-NLP.

    (.

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    V Deben permitir convenientemente el paso del aire

     V Deben permitir !ue caiga la cenia

     V Deben permitir !ue se limpien con facilidad y rapide

     V Deben impedir !ue se junte escoria

     V &os barrotes de la parrilla deben ser de buena calidad para !ue no se !uemen o

    deformen.

    V Deben ser durables. lgunos diseños de parrillas permiten !ue por su interior pase

    agua para refrigerarla y evitar recalentamientos.

    b+ $ipos de 'arrillas.5 Y )eg#n su instalación.5

    V ijas o Estacionarias.5 )on a!uellas !ue no se mueven durante el trabajo.

    V /óviles o Lotativas.5 )on a!uellas !ue van girando o avanando mientras se !uema

    el combustible seg#n su posición.

    V Ooriontales

     V 1nclinadas

     V Escalonadas

    (.(. E41EL- Es el espacio !ue !ueda bajo la parrilla y !ue sirve para recibir las

    cenias !ue caen de ésta. &os residuos acumulados deben retirarse periódicamente

    para no obstaculiar el paso de aire necesario para la combustión, En algunas

    calderas el cenicero es un depósito de agua.

    (.=. '8EL$ DE& E41EL- ccesorio !ue se utilia para realiar las funciones de

    limpiea del cenicero. /ediante esta puerta regulable se puede controlar también laentrada del aire primario al "ogar. uando se "ace limpiea de fuegos o se carga el

    "ogar, se recomienda !ue dic"a puerta permaneca cerrada con el objetivo de evitar el

    retroceso de la llama *Plengua de toroP+.

    (.F. &$L Es un pe!ueño muro de ladrillo refractario, ubicado en el "ogar, en el

    extremo opuesto a la puerta del fogón y al final de la parrilla, debiendo sobrepasar a

    ésta en aproximadamente :; cm. &os objetivos del altar son3 1mpedir !ue caigan de la

    parrilla residuos o partículas de combustibles. -frecer resistencia a las llamas y gasespara !ue estos se distribuyan en forma pareja a lo anc"o de la parrilla y se logre en

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    esta forma una combustión completa. 'oner resistencia a los gases calientes en su

    trayecto "acia la c"imenea. on esto se logra !ue entreguen todo su calor y salgan a

    la temperatura adecuada.

    (.G. /4'-)$EL1 )e llama manpostería a la construcción de ladrillos refractarios o

    comunes !ue tienen como objeto3

     a+ ubrir la caldera para evitar pérdidas de calor y

     b+ Nuiar los gases y "umos calientes en su recorrido 'ara mejorar la aislación de la

    mampostería se dispone a veces en sus paredes de espacios "uecos *capas de aire+

    !ue dificultan el paso del calor. En algunos tipos de calderas, se "a eliminado

    totalmente la mampostería de ladrillo, coloc%ndose solamente aislación térmica en el

    cuerpo principal y cajas de "umos. 'ara este objeto se utilian materiales aislantes

    tales como lana de vidrio recubierta con planc"as met%licas y asbestos.

     (.. -4D8$-) DE O8/-

    )on los espacios por los cuales circulan los "umos y gases calientes de la combustión.

    De esta forma se aprovec"a el color entregado por éstos para calentar el agua y>o

    producir vapor.

    (.9. A DE O8/-

    orresponde al espacio de la caldera en el cual se juntan los "umos y gases, después

    de "aber entregado su calor y antes de salir por la c"imenea.

    (.2; O1/E4E

     Es el conducto de salida de los gases y "umos de la combustión para la atmósfera.

     dem%s tiene como función producir el tiro necesario para obtener una adecuada

    combustión.

    (.22 LEN8&D-L DE $1L- - $E/'&D-L

     onsiste en una compuerta met%lica instalada en el conducto de "umo !ue comunica

    con la c"imenea o bien en la c"imenea misma y !ue tiene por objeto dar mayor o

    menor paso a la salida de los gases y "umos de la combustión. Este accesorio es

    accionado por el operador de la caldera para regular la cantidad de aire en la

    combustión, al permitir aumentar * al abrir + o disminuir * al cerrar+ el caudal.Neneralmente se usa en combinación con la puerta del cenicero

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    (.2< $') DE LEN1)$L- - '8EL$) DE 14)'E1W4 )on aberturas !ue

    permiten inspeccionar, limpiar y reparar la caldera. Existen dos tipos, dependiendo de

    su tamaño3

    V &as puertas "ombre *man"ole+

     V &as tapas de registro * "and"ole+ &a puerta "ombre por sus dimensiones permite el

    paso de un "ombre al interior de loa caldera. &as tapas de registro por ser de menor 

    tamaño sólo permiten el paso de un brao.

    (.2: '8EL$) DE EC'&-)1W4

    )on puertas met%licas con contrapeso o resorte, ubicadas generalmente en la caja de

    "umos y !ue se abren en caso de exceso de presión en la c%mara de combustión,

    permitiendo la salida de los gases y eliminando la presión.

     (.2( /L DE N8

    Es el espacio o volumen de la caldera ocupado por el agua. $iene un nivel superior 

    m%ximo y uno inferior mínimo bajo el cual, el agua, nunca debe descender durante el

    funcionamiento de la caldera.

    (.2= /L DE 0'-L Es el espacio o volumen !ue !ueda sobre el nivel superior 

    m%ximo de agua y en el cual se almacena el vapor generado por la caldera. /ientras

    m%s variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta

    c%mara. En este espacio o c%mara, el vapor debe separarse de las partículas de agua

    !ue lleva en suspensión5 'or esta raón algunas calderas tienen un pe!ueño cilindro

    en la parte superior de esta c%mara, llamado P domoP y !ue contribuye a mejorar la

    calidad del vapor.

    (.2F R/L DE &1/E4$1W4 DE N8 Es el espacio comprendido entre losniveles m%ximo y mínimo de agua. Durante el funcionamiento de la caldera se

    encuentra ocupada por vapor y>o agua, seg#n sea donde se encuentre el nivel de

    agua.

     =.5 )E&E1W4 DE &DEL) 'ara asegurar la selección correcta del e!uipo para

    producir vapor *o agua caliente+, "ay !ue considerar una serie de variables. 8na

    instalación satisfactoria refleja un alto sentido de responsabilidad? por el contrario, una

    selección inadecuada ocasiona problemas !ue a la larga afectan a todos losinteresados.

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    ALICACIONES DEL VAOR SATURADO

    El vapor de agua generado por un caldero tiene m#ltiples aplicaciones, dependiendo de

    su presión, temperatura y caudal son3

     2.5 alentamiento de ma!uinaria y e!uipos del proceso

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    ILIOGRAFIA

    • LDE Z$O-/')-4.5 -peración de generadores de vapor con combustibles sólidos.5

    EE.88. 299=

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    /aestría.5 E)'-O.5 Liobamba5Ecuador.5 299F.

    • )4$1&&4 L, 01&&LE) , -&10 &.5 %lculo térmico verificativo dela caldera [anini

    del 1ngenio 0alde.5 Liobamba –Ecuador.5 299F

    • /14[.5 Malance de bagao.5 )antiago de uba.5 299

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    Liobamba5 Ecuador.5 299=