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11 OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA os acompañan desde hace más de doscientos años, siendo tan confiables que la mayoría de la gente no les da mucha importancia. Las podemos ver en casi cualquier lugar del mundo, transfiriendo calor del combustible al agua para calentar nuestros edificios o permitir nuestros procesos. Las calderas son simples, eficientes y fiables. Ningún equipo las supera transfiriendo calor de un lugar a otro. Las hemos utilizado para la calefacción desde antes de la guerra civil de los Estados Unidos, en 1861. Incluso antes de esta guerra, ya las calderas se usaban en procesos industriales. Actualmente las utilizamos en fábricas, planchadoras de ropa, lavaplatos, pasteurización de leche, esterilización de equipos médicos y hasta para ¡calentar ciudades enteras! Sus capacidades parecen no tener fin. Sin embargo, y a pesar de su simplicidad, una caldera de vapor puede representar un problema si el sistema de control no actúa correctamente. Si la energía entregada a la caldera excede lo que ella puede absorber, se puede producir una rotura. Así que siempre se debe estar en guardia. Una simple válvula de seguridad, de la capacidad adecuada, que proporcione alivio a la presión, protege la caldera contra una presión excesiva. Pero la sobrepresión no es lo único que puede amenazar a una caldera de vapor. Existe también el peligro de incendio por falta de agua. Si el nivel de agua interno cae demasiado, la caldera se puede quemar.También aquí se debe estar siempre en guardia. Una caldera de vapor necesita agua para refrescar las superficies de metal. Sin un nivel correcto de agua el calor se acumula rápidamente. Demasiado calor crea una condición de funcionamiento muy peligrosa. Los fabricantes de calderas siempre han regulado los requisitos de seguridad mínimos respecto al nivel del agua para cada equipo que producen. Nuestros controles ayudan a hacer cumplir esos requisitos de dos maneras: Manteniendo un nivel del agua mínimo seguro dentro de la caldera.. Enviando una señal para apagar el quemador si el agua desciende por debajo de ese punto. En esta breve guía para los sistemas explicaremos cómo logramos estas dos importantes funciones. ¿Cuál es un nivel de agua “normal”? El nivel del agua apropiado de una caldera de vapor varía de fabricante en fabricante, pero generalmente podemos decir que es “normal” comenzar con el llenado manual de la caldera hasta los dos tercios del vidrio de nivel. A medida que la caldera funcione, el agua se convertirá rápidamente en vapor y saldrá del sistema (Fig. B). N Vidrio de nivel dos tercios lleno Caldera Calderas Fig. A Fig. B Se producirá vapor a un ritmo constante de cerca de, digamos, medio galón por minuto por cada 240.000 BTU/hr (índice DOE --Department Of Energy-- de capacidad de calentamiento).

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os acompañan desde hace más de doscientos años,siendo tan confiables que la mayoría de la gente no

les da mucha importancia. Las podemos ver en casicualquier lugar del mundo, transfiriendo calor delcombustible al agua para calentar nuestros edificios opermitir nuestros procesos.Las calderas son simples, eficientes y fiables. Ningúnequipo las supera transfiriendo calor de un lugar a otro.Las hemos utilizado para la calefacción desde antes dela guerra civil de los Estados Unidos, en 1861.Incluso antes de esta guerra, ya las calderas se usabanen procesos industriales. Actualmente las utilizamos enfábricas, planchadoras de ropa, lavaplatos,pasteurización de leche, esterilización de equiposmédicos y hasta para ¡calentar ciudades enteras! Suscapacidades parecen no tener fin.Sin embargo, y a pesar de su simplicidad, una caldera devapor puede representar un problema si el sistema decontrol no actúa correctamente. Si la energía entregada ala caldera excede lo que ella puede absorber, se puedeproducir una rotura. Así que siempre se debe estar enguardia.Una simple válvula de seguridad, de la capacidadadecuada, que proporcione alivio a la presión, protege lacaldera contra una presión excesiva. Pero lasobrepresión no es lo único que puede amenazar a unacaldera de vapor. Existe también el peligro de incendiopor falta de agua.Si el nivel de agua interno cae demasiado, la caldera sepuede quemar. También aquí se debe estar siempre enguardia. Una caldera de vapor necesita agua pararefrescar las superficies de metal. Sin un nivel correctode agua el calor se acumula rápidamente. Demasiadocalor crea una condición de funcionamiento muypeligrosa.Los fabricantes de calderas siempre han regulado losrequisitos de seguridad mínimos respecto al nivel delagua para cada equipo que producen. Nuestros controlesayudan a hacer cumplir esos requisitos de dos maneras:

• Manteniendo un nivel del agua mínimo segurodentro de la caldera..

• Enviando una señal para apagar el quemador si elagua desciende por debajo de ese punto.

En esta breve guía para los sistemas explicaremos cómologramos estas dos importantes funciones.

¿Cuál es un nivel de agua “normal”?El nivel del agua apropiado de una caldera de vaporvaría de fabricante en fabricante, pero generalmentepodemos decir que es “normal” comenzar con el llenadomanual de la caldera hasta los dos tercios del vidrio denivel. A medida que la caldera funcione, el agua seconvertirá rápidamente en vapor y saldrá del sistema(Fig. B).

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Vidrio de nivel dos tercios lleno

Caldera

Calderas

Fig. A

Fig. B

Se producirá vapor a un ritmo constante de cerca de,digamos, medio galón por minuto por cada 240.000BTU/hr (índice DOE --Department Of Energy-- decapacidad de calentamiento).

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Ésta es una ley física, así que no varía de fabricante enfabricante. Si una caldera trabaja a un ritmo de, porejemplo, 1.000.000 BTU/h, se puede estar seguro que elagua se está convirtiendo en vapor y abandonando lacaldera a razón de aproximadamente 2 gpm (7,57 L/min).Y la abandona a una velocidad que se puede medir enmillas por hora, ¡a veces más de 60 mph! (97 km/h). Asíque es muy importante que las tuberías conectadas a lacaldera sean las adecuadas. De lo contrario, el vapor quesale de la caldera a tal velocidad arrastrará consigo aguay creará problemas en la caldera y en el sistema.

A medida que el agua (en forma de vapor) sale hacia elsistema, el nivel del agua en la caldera, por supuesto,caerá. Cuánto cae depende mucho del diámetro, largo ycondiciones del sistema de tuberías. Idealmente, el aguadebe retornar a la caldera antes que el nivel de aguadescienda por debajo de un punto crítico. Ese es el puntoen el cual el control de bajo nivel de agua corta laenergía al quemador, o abre un alimentador automáticode agua.

Como durante la operación ha pasado agua hacia elsistema de tuberías, el nivel del agua “normal” estará enalgún punto del tercio inferior del vidrio de nivel (Fig. C).

Debemos recordar que se opera entre ciertos límites yno en un punto fijo. Si el agua permanece en la partesuperior del vidrio de nivel mientras el quemador estáencendido, probablemente no se ha producido vapor. Asíque la palabra “normal” es engañosa, porque lo úniconormal es que el nivel del agua debe subir y bajar.

Sin embargo, como dijimos antes, los fabricantes decalderas establecen un nivel de agua mínimo seguropara sus calderas. Ese punto está generalmente justo pordebajo del nivel visible del vidrio de nivel. Si el nivel deagua cae hasta ese punto, la caldera puede estar enpeligro de recalentamiento. Tenemos que encontrar unamanera de proteger la caldera de ella misma (Fig. D).

Todas las autoridades y las principales compañías deseguros reconocen esta necesidad. La norma ASMEpara calderas de calefacción a baja presión, por ejemplo,especifica: “cada caldera de vapor automática debe estarequipada con un sistema automático de control de cortede combustible por bajo nivel de agua”. El dispositivo aque la norma se refiere se conoce como “control de bajonivel de agua”, y su función es apagar el quemador paraproteger la caldera.

Mínimo nivel de agua seguro

Vidrio de nivel dos tercios lleno

Vidrio de nivel al mínimo nivel seguro

Fig. C

Fig. D

ué puede motivar unbajo nivel de agua?

En un sistema abierto de vapor, es normal una ciertapérdida de agua por evaporación. Cuán grande es estapérdida depende del tamaño y condición del sistema.Sin embargo, cuando la pérdida de agua es mucha,llegó el momento de comenzar a localizar averías. Haymuchos lugares donde buscar.

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A continuación una lista de ellos:

• Salidas de aire sucias, no asentadas correctamente,y con fugas de vapor a la atmósfera.

• Válvula de purga de la caldera parcialmente abierta.• Alguien, por cualquier razón, ha estado extrayendo

agua caliente de la caldera.• La válvula de alivio ha descargado.• La bomba de condensados no funciona como debe.

– El flotador puede haberse aflojado.– Condensado demasiado caliente para ser

bombeado.(Compruebe las trampas de vapor)

• Arreglo de tubería incorrecto cerca de la calderapuede lanzar agua al sistema o causar inclinación de la línea de agua durante la operación.

• Escape del agua de retorno (sospeche siempre de cualquier tubería enterrada).

• Válvula de retención pegada o parcialmente pegada.• La caldera hace espuma o el vapor arrastra agua.

– Compruebe el pH. Debe estar entre 7 y 9.– Compruebe el estado del agua. El agua sucia

puede hacer espuma o ser arrastrada.– Compruebe el quemador. Una llama exagerada

puede provocar arrastre de agua.• Tuberías con pendiente incorrecta.• Alimentador automático no trabaja correctamente.

– Cámara con sedimentos.– Línea de alimentación obstruida.

• No todo el condensado retorna del sistema (problema común en procesos).

• Metal de la caldera corroído y con escape en la líneade agua.

– Llene la caldera hasta el tope para comprobar si hay escapes.

Los buenos reparadores dedican tiempo a observar elsistema completo antes de decidir qué está incorrecto.Investigar cuidadosamente, con calma, llevará a lasolución del problema.

Observación del nivel de aguaa mejor manera de evitar daño por recalentamiento auna caldera es apagar el quemador si el nivel del

agua cae demasiado bajo. Este es el trabajo que hace el“control de bajo nivel de agua”. Hay varios tipos de controlde bajo nivel de agua que se pueden utilizar. Veamos.

Control de bajo nivel de agua operado porflotadorEste tipo de dispositivo se ha estado utilizando (Fig. E)desde los años veinte, y ha ganado la reputación deconfiable en todo el mundo. Generalmente se montadirectamente en las tomas del indicador de nivel de agua.

Serie 67 control de bajo nivel de agua tipo flotador

Fig. E

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Para simplificar la instalación, nuestros montajes son detipo “acoplamiento rápido”.

El nivel del agua en la cámara del control de bajo nivelde agua mimetiza el nivel del agua en la caldera. Comoel nivel del agua disminuye en la caldera al producirsevapor, el nivel y el flotador en el dispositivo tambiéncaen. Si el flotador desciende por debajo del nivel críticodel nivel de agua, dispara un interruptor eléctricoconectado en serie con el quemador. El quemador seapaga inmediatamente y permanecerá apagado hastaque el nivel del agua aumente hasta un punto defuncionamiento seguro.

Esto sucede cuando el condensado retorna del sistemao cuando un alimentador de agua automático, o unayudante, agrega agua a la caldera. Cuando el aguasube hasta un nivel seguro, el control de bajo nivel deagua reestablece la conexión eléctrica y el quemador seenciende nuevamente.

Cuando un sistema de vapor está bien balanceado, eltrabajo del control de bajo nivel de agua es hacer unapausa y esperar. La situación que acabamos de describirsugiere que hay algo fuera de equilibrio en el sistema.Más adelante volveremos a este tema.

Probeta y flotador integrados en el control debajo nivel de aguaHay algunas calderas con camisas, que no aceptanfácilmente los acoplamientos de montaje rápido. Estascalderas a menudo tienen una toma para acoplar uncontrol de bajo nivel de agua integrado. Estos dispositivosintegrados realizan la misma función que las unidadesexternas que acabamos ver, pero en lugar de estar enuna cámara, están dentro de la caldera, donde puedendetectar el nivel de agua directamente.

Fabricamos dos tipos de controles de nivel de aguaintegrados:

Probetas – El fabricante de la caldera especificará elpunto donde debe estar este tipo de control de bajo nivel de agua integrado. Generalmente estará situadojustamente debajo de la línea de agua, en un punto porencima de la parte superior de la cámara de combustiónde la caldera. La probeta utiliza el agua de la calderapara completar el circuito eléctrico pasando por unaislador que atraviesa un aislador (el centro de laprobeta) hasta tocar de nuevo tierra (la rosca de laprobeta). Mientras el agua cubra la probeta, una señaleléctrica afirmativa llegará al quemador. Cuando el aguacae por debajo de la probeta durante diez segundosseguidos, se produce una señal electrónica de “parada”que llega al quemador, apagándolo y protegiendo la

Serie PS-800 control de bajo nivel de agua tipo probeta

Fig. F

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caldera contra una condición de bajo nivel de agua.

En ITT McDonnell & Miller fabricamos diversos tipos decontroles de nivel de agua basados en probetas, parasatisfacer cualesquiera requisitos de trabajo (Fig. F).

Uno de esos usos tiene que ver con el nivel del agua delas calderas. La capacidad de agua de las calderasmodernas es considerablemente menor que el de lascalderas de hace décadas. Además, los límites deoperación del nivel de agua de las calderas de hoy en díason menores. Por otra parte, la variación repentina en losniveles del agua está aumentando. Consecuentemente,el control de bajo nivel de agua debe ser lo suficientemente“inteligente” para reconocer estas variaciones y reaccionarapropiadamente. Esto se ha logrado con la incorporaciónde características de retardo en la lógica del funcionamientode la probeta. Comprende una característica de retardoen el disparo (DOB, Delay On Break) que mantiene elquemador encendido 10 segundos después que el aguadeja de hacer contacto con la probeta. Esto reduce almínimo los efectos de un cambio repentino en el nivel deagua. Otra adición – característica de retardo en elencendido (DOM, Delay On Make) – introduce un plazoadicional de 15 segundos después que el agua vuelva ahacer contacto con la probeta. Esto reduce al mínimo laposibilidad de ciclos rápidos en el quemador y en elalimentador, cuando se eleva ligeramente el nivel, demanera que el agua perdida en vapor tenga tiempo deretornar condensada antes de que el nivel de agua seamenor que el de la probeta.

Tipo flotador – En cuanto a operación es similar aldispositivo externo de control de bajo nivel de agua quevimos anteriormente. La diferencia es que en vez dedetectar un nivel del agua mimetizado fuera de la caldera,estas unidades detectan el nivel directamente dentro de la caldera.

Las fabricamos en cinco tamaños, con montaje tipo barril(serie 69), para acomodar diversos espesores deaislamiento de la caldera. Cuando se seleccione uncontrol integrado tipo flotador hay que cerciorarse de quese introduzca lo más posible en la caldera, sin que elprotector del flotador haga contacto con ella.

Cuando un control de bajo nivel de agua apaga elquemador, también paraliza completamente el sistema decalefacción. Nada sucederá hasta que el agua en lacaldera vuelva a un nivel de funcionamiento seguro.

Mientras que esto es muy bueno para la caldera, puedeno ser la mejor cosa para el sistema. Si se apaga lacalefacción en el edificio durante un tiempo demasiadoprolongado, las tuberías de agua pueden congelarse.

Alimentador de agua uni-match®

Serie 101-A alimentador de agua

Fig. G

Fig. H

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Aquí es donde entran a funcionar los alimentadoresautomáticos de agua. Un alimentador automáticomantendrá el nivel de agua en la caldera por encima deun mínimo seguro y la mantendrá en operación, inclusosi el sistema tiene escape.Y la mantendrá funcionandoautomáticamente hasta que se repare.

Combinación de controles de nivel de aguay alimentadores automáticos de aguaDos de nuestros alimentadores más populares yversátiles son los Uni-Match® y los 101A (Fig. G y H).ideales para uso residencial y comercial pequeño.Versátiles en el sentido que son compactos y de fácilinstalación para operar mediante controles de nivel deagua de tipo probeta o de tipo flotador. Estos alimentadoresestán siempre listos para añadir agua cuando reciben laseñal del control de bajo nivel de agua. Las ventajas queofrecen son, que no hay que agregar agua manualmente –y más importante aún – que se protege de manera muysegura la caldera contra incendio por falta de aguamanteniendo un nivel del agua mínimo seguro si ocurre un escape en el sistema.

Si se utiliza un alimentador de agua mecánico automatizado,se puede mantener funcionando el quemador aún duranteun fallo de energía. Un alimentador mecánico puedetambién proteger una caldera (Fig. I) de un malfuncionamiento del dispositivo de regulación delcombustible, que cause que el quemador se trabe ypermanezca en esa condición. O supongamos quealguien desconecta un control, poniendo al quemador enoperación continua. Un alimentador de agua mecánicoautomatizado continuará suministrando agua a la calderasiempre que el nivel decrezca por debajo del punto de“alimentación”.

Bajo circunstancias normales, el dispositivo eléctrico decontrol de bajo nivel de agua (segundo componente de lacombinación) estará siempre preparado para apagar elquemador si algo va mal con el alimentador automático.

Un alimentador automático de agua no alimenta hasta losdos tercios de pleno llenado del vidrio de nivel, sino queese punto se ajusta a mano cuando se arranca elsistema. Como se dijo antes, el nivel “normal” tendrádistintos límites a medida que el sistema opera. Unalimentador automático solamente asegurará que hayaun nivel de agua mínimo seguro. Con esto se disminuyela posibilidad de un error humano.

Considere esto. Un ayudante de caldera puede haberpuesto demasiada agua en una caldera de vapor. Notiene un alimentador automático y está cansado decomprobar el nivel del agua todos los días, así que llenala caldera hasta los dos tercios mientras está funcionando.Cuando retorna el agua de condensación, la caldera se

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Suministro de agua fresca

Retornoprincipal

Combinaciónalimentadorcontrol de

nivel de agua

Calderade vapor

Suministro de agua fresca

Retornoprincipal

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Calderade vapor

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Operación normal

Alimentador abierto y quemador encendido

Serie 47-2 combinación alimentador de agua mecánico/control de bajo nivel de agua

Fig. I

Fig. J

Fig. K

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inunda. Agregando agua, el ayudante ha limitado el espaciopara el agua de reposición. Sin suficiente espacio para elvapor, el agua subirá por la tubería del sistema. Estoconduce a un mayor gasto de combustible, calefaccióndispareja, golpes de ariete, formación de incrustacionesen la caldera y ciclos cortos del quemador. Repentinamente,el sistema se plaga de problemas y nadie está seguro de porqué.

Los alimentadores automáticos del agua ayudan a evitarestos problemas. Detectan el nivel de agua, manteniéndoloen un mínimo seguro, y permiten que el nivel de aguasuba y baje de manera natural dentro de los límitesnormales de operación.

Cómo opera una combinación dealimentador/paroDurante una operación normal – A continuación seexpone la manera cómo una combinación alimentador-parada, de McDonnell & Miller, opera en una caldera devapor (Fig. J). Note cómo el ajuste está bien por debajodel rango de operación del arranque “normal” de lacaldera (que es cerca de los dos tercios superiores delvidrio de nivel). No se necesita alimentar la calderamientras el agua está fuera de la caldera, en el sistema,en forma de vapor. Recuérdese que el alimentadorautomático de agua está allí para mantener un nivel deagua mínimo seguro, no el nivel “normal” inicial.

Como se aprecia del diagrama, el alimentador estácerrado y el quemador encendido. La caldera operaenviando vapor hacia el edificio, mientras que tanto elalimentador automático de agua como el control de bajonivel de agua están en pausa, aunque listos.

El alimentador se abre – Si el nivel de agua de la calderacae por debajo del punto de operación de la combinación(muy cerca del fondo del vidrio de nivel, Fig. K), la válvulade alimentación se abrirá mecánicamente y agregaráagua a la caldera. Cuánta agua entrará a la calderadependerá de varias cosas, pero siempre habrá bastantepara mantenerla funcionando por encima de un nivel deagua mínimo seguro. Cuando el alimentador hayaagregado la necesaria,se cerrará.

Mientras, el quemador continúa funcionando porque elalimentador no permite que el nivel de agua baje pordebajo del nivel de paro.

El control de bajo nivel de agua apaga el quemador –Supongamos que algo sucede y que el alimentadorautomático de agua no puede compensar el ritmo al cualestá perdiendo agua la caldera. Esto puede deberse, porejemplo, a que se rompa una tubería o alguien abra eldrenaje de la caldera, con lo que la caldera pierde aguarepentinamente. Si esto sucediera, el nivel del agua caerápor debajo del límite preestablecido y la combinación

QuemadorRetornoprincipal

Suministro de agua fresca

Caldera de vapor

Combinación alimentador corte

Caldera grande

Serie 51-2 alimentador de agua mecánico

Alimentación de agua fresca

Retornoprincipal

Combinación dealimentación

y corte

Caldera de vapor

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Alimentador abierto y quemador apagado

Fig. L

Fig. M

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automática de alimentador/parada cortaráinmediatamente la energía al quemador, apagándolo yprotegiendo la caldera contra una condición de incendiopor falta de agua. Aunque el quemador está apagado, elalimentador automático continuará agregando agua a lacaldera en una tentativa por restaurar el nivel del aguamínimo para un funcionamiento seguro (Fig. L).

Como se observa, la combinación de alimentadormecánico de agua/dispositivo eléctrico de control denivel, proporciona protección, incluso si la energía fallarao algo se rompiera en el circuito del quemador.

Combinación alimentador de agua/controlde bajo nivel de agua en calderas grandesComo se dijo anteriormente, todas las calderas evaporanagua a razón de medio gpm por cada 1,000 piescuadrados de EDR (240.000 BTU/h). (EDR = EquivalantDirect Radiation). Para satisfacer las necesidades de unacaldera grande, un alimentador automático de agua debepoder satisfacer un ritmo mayor de producción de vapor.Si el alimentador no pudiera compensar ese aumento, elquemador sufrirá fastidiosas paradas por bajo nivel deagua. Para evitar este problema, fabricamos combinacionesde alimentadores automáticos/controles de nivel de aguacon orificios más anchos para el flujo, a fin de resolver lasnecesidades de estas calderas grandes. La operación deestas unidades es igual a las ya vistas, excepto por elaumento del flujo (Fig. M).

Una vez que la combinación alimentador mayor/controlde bajo nivel de agua satisfaga las necesidades mínimasdel nivel de agua de la caldera, tiene que poder cerrarsecontra la presión del agua de la fuente de suministro quese aplica a través del orificio de ancho adicional. Paraesto se necesita una mayor potencia del flotador y supalanca, lo que explica porqué nuestras combinacionespara calderas grandes son mayores que las necesariaspara calderas pequeñas. Las hemos diseñadocuidadosamente para obtener la máxima fuerza de cierreen el espacio disponible. Esto asegura que la unidadcierre firmemente una vez que haga el trabajo (Fig. N).

Las normas exigen que las calderas grandes tengan elvidrio de nivel montado en columnas de agua en lugar dedirectamente en la caldera. Por lo tanto, nuestrascombinaciones de alimentador de agua/control de bajonivel de agua no tienen acoplamiento de “montaje rápido”.En su lugar, disponemos tomas de 1 pulgada (25mm),para las cámaras de nivel constante (cámaras delflotador), de tal modo que puedan montarse directamenteen una línea de compensación.

Quemdorencendido

Caldera de vapor Tanque recibidorde condensado

Combinación alimentador corte

Suministro de agua fresca

Bomba de condensado

Interruptordel flotador

Caldera únicaSistema equilibrado

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Suministro de agua fresca

Retornoprincipal

Control de bajonivel de agua

Alimentadorde agua

Caldera de vapor

Alimentador de agua separadoSistema para procesos y semiprocesos

Fig. O

Fig. P

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Observación del nivel de agua en procesosy calderas para el calentamiento de localesSupongamos que se está instalando una caldera devapor en una fábrica. Parte de la carga total de vapor irá a las unidades de calefacción para mantener a lostrabajadores en una temperatura confortable. El resto del vapor irá a mantener calientes los alimentos en lacafetería, al lavaplatos, al precalentador de aceite en lacaldera, a gabinetes de esterilización en la planta y a una media docena de otros usos en el proceso.

Este trabajo presenta un desafío especial porque buenaporción del condensado no regresará a la caldera. Partede él se contamina en el proceso y necesitamos manejarla caldera de forma especial. A causa de esto, se va atener que agregar constantemente agua de alimentaciónpara que la caldera continué calentando los locales.

Si se utilizara una combinación alimentador/parada porbajo nivel en este caso, pudiera ocasionar un problema,porque el espacio vertical en el control entre el punto“alimentación” y el “parada” es relativamente pequeño. Esposible que el alimentador no satisfaga las necesidadesdel proceso y la caldera caiga en una condición de bajonivel que detenga el funcionamiento.

En un caso como éste, en que parte del condensado noregresa a la caldera, es mejor instalar un alimentadorautomático separado del control de bajo nivel de agua(Fig. O). De esta manera, el alimentador puede abrirsecompletamente y entregar su capacidad máxima a lacaldera antes de que el control de bajo nivel de agua(instalado a un nivel inferior) entre en acción. Así seeliminan molestas paradas del quemador, y se resuelvenlas necesidades de calefacción y del proceso.

Cuando se selecciona el alimentador del agua y elcontrol de bajo nivel de agua para un uso de calefacciónde locales y para las necesidades de un proceso, hayque cerciorarse que la presión de operación no exceda lamáxima de ninguno de los controles.

Importancia del equilibrio enel sistemaSistemas de vapor con bombas para elcondensado

a mayoría de los sistemas de vapor de dos tuberías,y algunos sistemas de una tubería, necesitan ayudar

al condensado a que regrese a la caldera (Fig. P). Eltrabajo de la bomba es proporcionar el “empuje” que elagua necesita para entrar nuevamente a la caldera. Elagua deja la caldera como vapor, se condensa (pasa alíquido) en los radiadores y tuberías, y fluye por gravedadhacia un recibidor de condensado. Cuando el nivel del

Calderade vapor

Combinación alimentador

corteControl de la bomba

Suminstro deagua fresca

Bomba de alimentaciónde la caldera

Alimentador de aguade reposición

Quemadorencendido

Tanque de alimentación de la caldera

Quemador encendido

Caldera de vapor

Suministro de agua fresca

Bomba de alimentaciónde la caldera

Control de la bomba ydel bajo nivel de agua

Alimentador deagua de reposición

Tanque dealimentaciónde la caldera

Caldera únicaCombinación alimentador/control de nivel – Sistema no balanceado

Caldera únicaSistema no equilibrado

Fig. R

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agua dentro del recibidor alcanza cierto punto, un interruptor eléctrico, accionado por flotador, hace girar la bomba. La bomba mueve rápidamente el agua delrecibidor y la devuelve a la caldera.

Las calderas con bombas para condensado tambiénnecesitan de protección contra bajo nivel de agua, y nuestros controles de nivel de agua sirven igualmentepara este propósito. Asimismo, se puede utilizar unalimentador automático o una combinación dealimentador/control de bajo nivel de agua en estossistemas. Sin embargo, antes de hacerlo habría quecerciorarse que el sistema está bien equilibrado.Entendemos por “bien equilibrado” que la bomba decondensado debe poder regresar el agua a la calderaantes de que el nivel de agua caiga por debajo del puntoen el que el control de bajo nivel de agua o el alimentadorautomático entren en acción.

Si el alimentador automático de agua agrega agua a lacaldera (a fin de mantener un nivel mínimo para unaoperación segura), y la bomba de condensado tambiénintroduce agua a la caldera, probablemente éstaterminará teniendo demasiada agua. Este exceso deagua limita el espacio que tiene la caldera para generarvapor. Si no hay suficiente espacio, el vapor puedearrastrar agua hacia la tubería del sistema. Eso implicaun mayor gasto de combustible, calentamiento desigual,golpes de ariete, formación de incrustaciones en lacaldera y ciclos cortos del quemador.

Por ello es aconsejable que antes de utilizar unalimentador automático de agua en una caldera de vaporcon bomba para el condensado, se compruebe si elsistema está bien equilibrado. La caldera debe operar através de los diferentes ciclos sin que se apague por bajonivel de agua. Es decir, la bomba de condensado debeequilibrar el flujo del condensado de retorno a la calderaantes que el nivel de agua caiga por debajo del puntocrítico. Hay que tener presente que un sistema conbomba para condensados puede llegar a desequilibrarsesi el agua de retorno no puede circular debido asedimentos, o si cualquier trampa de vapor se traba enestado abierto. Los buenos reparadores siempre tienensus ojos bien abiertos.

Sistemas de vapor con bombas dealimentación de calderaSi se posee un sistema donde algo de vapor va a parar alproceso (es decir, no retorna a la caldera), o si el sistemano está bien equilibrado, se debe considerar el uso deuna bomba de alimentación de caldera en vez de unabomba de condensados.

Una bomba de alimentación de caldera responde almismo propósito que una bomba de condensado

(Fig. Q). Proporciona el “empuje” que el agua necesitapara regresar a la caldera. La diferencia entre una bombade condensados y una bomba de alimentación de caldera,sin embargo, descansa en la manera en que se controlanambas unidades. En lugar de tener un interruptor eléctricoaccionado por flotador dentro del recibidor de condensado,la bomba de alimentación de la caldera recibe órdenesdel control de la bomba McDonnell & Miller montadadirectamente en la caldera.

El control de la bomba tiene dos interruptores. El primero(situado a nivel más alto) hace funcionar la bomba dealimentación de la caldera. Cuando la caldera necesitaagua, el control de la bomba reconoce esa necesidad yenciende la bomba. Cuando el agua de la caldera vuelveal nivel apropiado en el vidrio de nivel, el control de labomba hace que ésta se detenga.

Si la bomba no puede satisfacer la necesidad de agua dela caldera, el control de la bomba detectará también estasituación. El segundo interruptor (el situado en el nivelmás bajo) desconectará la electricidad al quemador yprotegerá la caldera contra la condición de nivel de agua bajo (fig. R).

El agua de alimentación ingresa al sistema a través de un alimentador de agua de reposición, que la impulsahacia el recibidor de la bomba de alimentación de lacaldera. Si se desea, se puede agregar una combinaciónde alimentador/parada para que opere a un nivel un pocomás bajo que el control de la bomba. Esto proveerá de unalimentador operado mecánicamente que actuará comoreserva si se produce algún problema en el control de labomba. También proporcionará una segunda parada porbajo nivel de agua. ¡Es como tener cinturón y tirantes almismo tiempo!

Satisfacción de necesidadesde sistemas con múltiplescalderas(Fig. S, T U)

a caldera de la derecha puede estar esperando por lacaldera de la izquierda. Más o menos cada semana,

un ayudante de caldera pude intercambiarlas, de maneraque ésta última entre en operación mientras la otra espera.

Es una buena idea, y la hemos practicado durante añosen grandes cuartos de calderas. Al tenerse una calderade más, cada una con la posibilidad de proveer lasnecesidades completas del sistema, la probabilidad dequedarse sin vapor es mucho más reducida.

Algunos sistemas tienen múltiples calderas. La idea aquí es hacer que varias calderas sumen fuerzas para

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Quemadorencendido

Quemadorencendido

Control de la bombay de bajo nivel de agua

Control de la bombay de bajo nivel de agua

Válvulamotorizada

Válvulamotorizada

Calderade vapor

No. 1

Calderade vapor

No. 2

Suministro de agua fresca

Alimentador de aguade reposición

Tanque de alimentación a la bomba

Bomba de la caldera

Calderas múltiplesBomba de alimentación de la caldera y válvula motorizada

Combinaciónalimentador

corteCombinación

alimentador corte

Válvulamotorizada

Válvulamotorizada

Quemadorencendido

Quemadorencendido

Calderade vapor

No. 2

Calderade vapor

No. 1

Suministro de agua fresca

Tanque de alimentaciónde la caldera

Bomba de alimentaciónde la caldera

Alimentador de agua de reposición

Control de la bomba Control de la bomba

Calderas múltiplesBomba de alimentación de la caldera, válvula motorizada y alimentadores de agua

Controleléctrico

proporcional

Controleléctrico

proporcional Control de nivel

alto y alarma Control de nivel

alto y alarma

Calderade vapor

No. 1

Calderade vapor

No. 2

Válvula motorizadaproporcional

Válvula motorizadaproporcional

Válvula deequilibro

Válvula deequilibro

Tanque de alimentaciónde la caldera

Suministro de agua fresca

Alimentadorde agua de reposición

Bomba de alimentacióna la caldera

Derivación de la bomba de retornocon orificio de la

válvula de equilibrio o válvula de alivio

Calderas múltiplesBomba de alimentación de la caldera, control eléctrico proporcional y válvulas motorizadas

Fig. S

Fig.T

Fig. U

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OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA

punto donde cerrará el más alto de sus dos interruptores.Ese interruptor hará que la válvula motorizada de lacaldera se abra. Cuando esté abierta completamente, la válvula motorizada disparará un interruptor límite yarrancará la bomba de alimentación de la caldera.El agua fluirá solamente a la caldera que lo necesita.El flotador en el control de la bomba detectará el aumento en el nivel de agua. Cuando el agua alcanza el nivelapropiado, el control de la bomba desconectará laelectricidad a la válvula motorizada. La válvula comenzaráa cerrarse, apagando la bomba de alimentación de lacaldera mientras se cierra.

Como se observa, cuando se conectan calderas múltiplesde esta manera, no importa lo grande o pequeña que seacada una. La bomba de alimentación de la caldera, aunqueseleccionada de un tamaño que pueda satisfacer lanecesidad total de todas las calderas, satisfará lasnecesidades por turno, no importa qué tamaño tenga cada una.

Conservación del flujo de agua – Hemos instalado unalimentador del agua de reposición en el tanque recibidorde la bomba de alimentación de la caldera. Su trabajo esmantener un nivel de agua mínimo en el tanque, deforma que la bomba tenga siempre un depósito desde elcual pueda extraer el agua de alimentación. En estesistema, toda el agua que entre en las calderas lo hará através de la bomba de alimentación de la caldera. Si poralguna razón la bomba de alimentación de la caldera noequipara la rapidez de evaporación de la caldera, el nivelde agua en la caldera caerá. En ese caso el interruptormás bajo en el control de la bomba McDonnell & Millerapagará el quemador.

Si la bomba no puede satisfacer repentinamente lasnecesidades de la caldera, se debe comprobar latemperatura del agua de retorno o condensado. Cuandolas trampas de vapor de los radiadores termostáticos, yprincipalmente las F&T (trampa del tipo flotador ytermostática) envejecen y fallan, estas hacen pasar vaporhacia el retorno. Esto puede calentar el condensado losuficiente como para que se produzca una “vaporización”que golpea el impulsor de la bomba. Las bombas dealimentación de una caldera no pueden mover el aguauna vez que se haya producido una vaporización. Seguirágirando y producirá cavitación, pero no llevará agua a lacaldera.

Idealmente, en un sistema de calefacción a vapor, depresión baja, el condensado en el recibidor de la bombano debe estar a una temperatura mayor de 180°F (82°C).

resolver las necesidades totales del sistema. El objetivoes ahorrar energía. En un inicio se ponen en operacióntodas las calderas y después se apagan algunas despuésde que se haya calentado el sistema y se haya satisfechola carga. Es decir, se pone el sistema en “prevaporización”(simmer) después de que se haya calentado totalmente.

Los sistemas de vapor con más de una caldera tienen amenudo problemas si el instalador no comprende que elvapor se comporta dinámica y no estáticamente. Estosignifica que el vapor siempre se está moviendo muyrápidamente desde la caldera hacia el sistema, y almoverse pierde presión.Y puesto que una onza depresión representa una columna de agua de 13/4 pulg.(45mm) de altura, la diferencia más leve de presión entrecualesquiera de las dos calderas conectadas entre sí porlas tuberías de retorno, puede representar una grandiferencia entre los niveles de agua individuales.

Una ligera rebaba en una tubería puede crear una caídade presión. Nunca se podrá igualar que dos quemadoresproduzcan exactamente la misma llama. Una calderaestará siempre más cerca del punto de arranque que lasotras. Todo esto habla muy a favor de instalar las tuberíasde manera apropiada y de manipular cuidadosamente losniveles de agua de la caldera, que es lo próximo queveremos.

Sistemas de múltiples calderas con unabomba de alimentación y válvulas deretorno motorizadasAquí tenemos dos calderas servidas por una sola bombade alimentación de caldera (fig. S). Una caldera puedeestar preparada para entrar en acción mientras la otratrabaja, o bien pueden compartir la carga total. En amboscasos, la colocación de las tuberías sería la misma.

Nótese cómo los retornos del condensado sonindependientes. Cada uno fluye desde el recibidor de labomba de alimentación de la caldera hacia la caldera, através de una válvula motorizada. Este es un detalleimportante. Si se interconectaran los retornos, el agua de una caldera fluiría hacia la otra.

Movimiento del vapor – Se debe recordar que el vapor esdinámico, no estático. El agua “no alcanza su propionivel” cuando el vapor está saliendo de la caldera. Ladiferencia más leve en la combustión o en la caída depresión en las tuberías, haría que una se rebozara y laotra se apagara debido a bajo nivel de agua. Esta es larazón por la cual es importante tener retornosindependientes. Se usan válvulas motorizadas en estainstalación (fig. S) para aislar una caldera de la otra.Cuando una caldera necesita agua, el control de labomba McDonnell & Miller en esa caldera caerá hasta un

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OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMAO

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Sistemas de múltiples calderas con unabomba de alimentación de caldera, válvulasde retorno motorizadas y alimentadores deagua de la caldera (Fig.T)

Es el mismo sistema que acabamos de ver, excepto que se ha agregado una combinación de alimentadorautomático de agua y un control de bajo nivel de agua en un punto justamente debajo del control de la bomba.El trabajo del alimentador/control de bajo nivel de agua,será agregar agua mecánicamente a la caldera si algosucede a la bomba de alimentación de la caldera (por ejemplo, si produce cavitación porque el condensado de retorno está demasiado caliente).

Hay que pensar en este alimentador/control de bajo nivelde agua como un dispositivo de reserva para mantener lacaldera en operación si algo falla. El control de bajo nivelde agua actuará como una reserva del control primariode la bomba en caso de que algo falle, o si por cualquierrazón el alimentador no puede compensar el ritmo deevaporación de la caldera.

Sistemas de calderas múltiples con unabomba de alimentación de caldera, válvulasde retorno motorizadas y control eléctricoproporcional (fig. U).Aquí se regulan los niveles de agua con controleseléctricos proporcionales. De esta manera alimentamos ala entrada exactamente la misma cantidad de agua quese convierte en vapor. De esta manera se mantienenniveles de agua precisos en ambas calderas paraaprovechar completamente el espacio que tiene cada caldera para el vapor.

Hay momentos en que la carga de vapor varíatremendamente. Esto es especialmente cierto ensistemas de calefacción por vapor en edificios grandes.Estos edificios se ajustan regularmente para operar consensores de temperatura del aire exterior y condispositivos que se reajustan en la noche. Cuando elsistema arranca por la mañana, la caldera genera másvapor que durante el resto del día, cuando las tuberías ylos radiadores ya están calientes. Esta situación tambiénse produce durante los cambios de estación, cuando elsistema de calefacción trabaja con menor frecuencia.

En estas situaciones es que los controles proporcionaleshacen una gran diferencia. Al supervisar minuciosamentelos niveles de agua, sin importar las condiciones variablesdel sistema, se mejora la calidad del vapor generado porla caldera y el sistema funciona con mayor eficiencia.

Tanque receptor de condensados

Suministro de agua fresca

Alimentador de agua de reposición

Alimentador de agua de reposición

Fig. V

Control del tanque recibidori se ha seleccionado un tanque recibidor de capacidadadecuada, éste será capaz de almacenar la cantidad

de agua apropiada para mantener la caldera en operacióndurante los ciclos de arranque. También será capaz derecibir el retorno condensado sin desbordarse.

Seleccionar correctamente la capacidad del recibidor esmás un arte que una ciencia. Se tiene que observar decerca el sistema completo para imaginarse cuánto tomaráal condensado regresar del edificio. Hay muchas variables aconsiderar: El tipo y la condición de las trampas de vapor, lapendiente y estado de limpieza de las tuberíasprincipales y de retorno, el aislamiento o carencia deaislamiento de las tuberías, la forma del edificio y cómo lagente se sirve de él.

A veces hay que habérselas con bombas de transferenciade condensados, o quizás con bombas de vacío. Esasbombas recogen y retransmiten el agua de retorno a labomba de alimentación de la caldera. Hay muchas cosasque pueden afectar cuán rápidamente estas bombassecundarias hacen retornar el condensado a la bombaprimaria de alimentación de la caldera. Hay que considerartodo esto cuando se selecciona la capacidad de unrecibidor de la bomba de alimentación.

Sin embargo, algo permanecerá constante. Siempre debehaber suficiente agua en el recibidor como para que lacaldera pueda extraer durante el ciclo de arranque (eltiempo entre la producción del vapor inicial y el retornodel condensado desde el edificio). Un alimentador deagua de reposición McDonnell & Miller, ajustado a untercio del recorrido máximo del tanque recibidor, satisfarálos requisitos de la caldera durante ese tiempo inicial delarranque. Veremos esto más detalladamente.

S

Alimentadores de agua de reposición para eltanque recibidorAquí hemos montado una alimentador de agua de reposiciónMcDonnell & Miller en una línea de compensación de 1 pulgada NPT, que va desde el tope hasta el fondo deltanque. El nivel en la cámara del alimentador es igual alnivel del tanque. A medida que la bomba extrae agua del tanque y la lleva a la caldera, el flotador dentro de lacámara del alimentador se abrirá y llenará continuamenteel depósito.

Hemos diseñado nuestros alimentadores con la resistenciaadecuada en el flotador y su palanca, para que puedanrealizar un cierre firme contra la presión del agua de lafuente de suministro. Esto asegura que haya siempresuficiente espacio en el tanque para que pueda recibir elcondensado que retorna sin que se produzca desborde.

Si el tanque que se está utilizando no tiene tomas parauna línea de compensación, se puede utilizar nuestroalimentador interno (Fig. V). Como puede observarse, semonta directamente dentro del tanque y alimenta el aguaa través de su filtro integral. Fabricamos esta unidad dedos tamaños de reborde, tanto para instalaciones nuevascomo para modificaciones.

Alimentador del agua de reposición comoválvula piloto(Fig. W)

Cuando se tiene calderas múltiples, la bomba de alimentacióndebe satisfacer las necesidades de todas las calderas sinecesitaran agua simultáneamente. Durante el ciclo dearranque, el drenaje desde el recibidor de la bomba dealimentación puede ser intenso y el alimentador del aguade reposición tiene que ser capaz de igualar ese flujo.

Cuando se presenta esta situación, se utiliza a menudoun alimentador del agua de reposición como válvula pilotopara operar una válvula de diafragma de alta capacidad,en un servicio “sin salida”. Cuando el alimentador se abre,envía una señal a la válvula de diafragma para que entreen acción. Esta válvula, que es grande, rápidamentemantiene el recibidor a la tercera parte de su capacidad.Una vez que la bomba de alimentación se apaga, estaválvula se cierra firmemente para prevenir un sobrellenado.Si el condensado de retorno llenara el recibidor, la válvulade alimentación, por supuesto, permanecería cerrada.Esta disposición de las tuberías también permite muchalibertad porque se puede situar la válvula de diafragma enuna posición remota, si se quiere, para facilitar elmantenimiento.

Alimentador de agua de reposición con válvulamotorizada (Fig. X)

He aquí otra manera de llenar rápidamente el recibidor.Utilice un control McDonnell & Miller para detectar el nivel

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OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA

Suministro de agua frescaAlimentador de

agua de reposición

Bomba de alimentación de la caldera

Control de bajonivel de agua

Tanque receptor de condensados

Control de bajo nivel de aguaen el tanque recibidor

Suministro de aguafresca

Retorno decondensados

Válvula de aguja

Válvula de diafragama

Válvula deretención

Alimentador deagua de reposición

modelo 25A

Gran tanque receptor de condensados

Alimentador de agua de reposiciónUsado como válvula piloto

Tanque receptor de condensados

Válvula motorizadaSuministro de

agua fresca

Control modelo 93

Alimentador de agua de reposicióny válvula motorizada

Fig. W

Fig. X

Fig.Y

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OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA

de agua del tanque. A medida que el nivel sube y baja, elcontrol accionará eléctricamente una válvula motorizadade alta capacidad. Esta es otra disposición de las tuberíasque permite mucha libertad. Se puede colocar la válvulamotorizada en cualquier lugar que se desee.

Control de bajo nivel de agua para lostanques recibidores(Fig.Y)

Existe siempre la posibilidad de un error humano encualquier trabajo. Por ejemplo, supongamos que alguiendecide cerrar el suministro de agua al tanque recibidor. Elcontrol de la bomba en la caldera todavía podrá arrancarla bomba, pero una vez que el recibidor se seque notendrá ninguna agua que bombear debido a que laválvula está cerrada. O supongamos que el edificiopierde presión de agua y la bomba de alimentaciónrepentinamente se encuentra moviendo más agua que laque el alimentador del agua puede reemplazar. Si labomba funciona en seco, provocará cavitaciones y susello mecánico se calentará y romperá rápidamente.El resultado sería una reparación costosa y la baja del sistema durante algún tiempo.

Si se instala un control de bajo nivel de agua en una línea de compensación alrededor del tanque, la paradaprotegerá la bomba, no importa qué suceda.

Calentadores de aguaa protección contra bajo nivel de agua no es sólopara calderas. Los calentadores de agua enfrentan

los mismos peligros de daños por recalentamiento si elnivel de agua cae demasiado. Muchas personas nopiensan en esto tan a menudo como deberían, porque loscalentadores de agua sirven a un sistema “cerrado”.Tienen válvulas reductoras de presión que se suponeque alimenten el agua automáticamente si se produce un escape.

La realidad, sin embargo, es que una válvula reductora depresión no substituye a un control de bajo nivel de agua.Los reductores de presión y las válvulas de “alimentación”a menudo se tupen con sedimento y no pueden alimentarnada. Una tubería enterrada puede corroerse y producirun escape que fluya más rápidamente que lo que laválvula de “alimentación” puede satisfacer. Las válvulas dealivio pueden actuar y, a la vez que descargan el agua con gran rapidez, evitan que la válvula de alimentación funcione.

Veamos más detenidamente cómo podemos proteger estascalderas.

Sistemas de calefacción de agua (Fig. Z)Como ya se dijo, todo lo que afecta a las calderas también

Que

mad

or

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ndid

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Tanque de compresión

Suministrode agua frÌa

Control de bajo nivel de agua serie 63

Válvula Test-N-CheckÆ

Válvulade purga

Calentador de agua

Válvula de alivio ASME

Contol de nivel de agua

serie 850 o 900

Retornoprincipal

Suministro principal

Calentador de agua

Fig. Z

afecta a los calentadores de agua. Si se operan condemasiada agua, la válvula de alivio se abrirá. Si seoperan con poca agua se recalentarán y sufrirán daño.

Un control de bajo nivel de agua es la única manerasegura de proteger un calentador de agua contra unapérdida repentina de agua. La norma sobre calderasASME reconoce este peligro y exige que todos loscalentadores de agua de 400,000 BTU/hr o más, tengandispositivos para cortar el suministro de combustible.

ASME no exige controles de nivel de agua en calderaspequeñas o residenciales, pero estimamos que todos loscalentadores de agua, sin importar su tamaño, debentener protección. Sin embargo, el Código MecánicoInternacional requiere controles de nivel de agua, tantopara las calderas como para los calentadores de agua.En ITT McDonnell & Miller fabricamos varios dispositivos,tanto de tipo flotador como de probeta, que protegen yresuelven las necesidades de cualquier caldera ocalentador de agua, lo mismo si son de hierro fundido,acero, o de construcción de cobre (Fig. AA, BB, CC).

Los sistemas de agua caliente regularmente pierden agua a través de respiraderos de aire defectuosos,empaquetaduras flojas en los vástagos de válvulas, sellosde bombas rotos o flojos y juntas con escape y goteo enlas válvulas de alivio, para enumerar sólo apenas algunoscasos. La mayoría de los instaladores dependen de laválvula de alimentación o de reducción de presión, parareemplazar de forma automática el agua perdida. Pero lasválvulas de alimentación a menudo se tupen con elsedimento, especialmente en áreas de agua dura.Y esmuy fácil cerrar la válvula de suministro de agua y olvidarsede abrirla otra vez.

En sistemas con tuberías soterradas (digamos, un sistema

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OPERACIÓN BÁSICA DEL SISTEMA

de calefacción por radiación) se abrirá la válvula dealimentación si se rompe una de esas tuberías. Entraráagua corriente ininterrumpidamente hasta que se produzcaun taponamiento (y la alimentación se detenga) o sedestruya por corrosión algún componente ferroso delsistema. La rotura de una válvula de alimentación terminacostando mucho más que precio de compra. Esta es larazón por la cual los abastecedores importantes deválvulas de alimentación, tales como ITT Bell y Gossett,recomiendan el cierre de la válvula de alimentación una vezque quede establecida la presión de llenado inicial.

Esa es también la razón por la cual recomendamosencarecidamente que se utilice un control de bajo nivel deagua en cada calentador de agua. Las válvulas dealimentación no son un substituto para los controles denivel de agua. No pueden proteger las calderas contra unacondición de bajo nivel de agua. Las válvulas dealimentación son muy útiles para llenar el sistemainicialmente y para ayudar a extraer el aire de losradiadores. Pero una vez que el sistema está en servicio nose les debe confiar la protección.

Combustión excesiva

Hay veces en que los calentadores de agua se vuelvenpeligrosos. Sea por un fallo en el control, o por errorhumano, las cosas pueden ir mal.Y cuando van mal enun sistema de calefacción por agua caliente, latemperatura del agua puede elevarse rápidamente hastaun punto donde el tanque de compresión no puedaresistir la expansión del agua. Esto causaría la aperturade la válvula de alivio.

Cuando la válvula de alivio se abre, se produce unacaída repentina en la presión de sistema. El agua, que enese momento está probablemente a una temperaturamucho más alta de 212°F (100°C), se vaporizará. Esta esla razón por la cual ASME insiste que las válvulas dealivio para calentadores de agua especifiquen sucapacidad de descarga de vapor.

Si una válvula de alimentación no se abre parareemplazar el agua que está saliendo con rapidez, sellegará muy pronto a una condición de bajo nivel deagua. Lo único que puede proteger la caldera en estasituación es un control de bajo nivel de agua. La válvulade alimentación no puede proteger la caldera porque suajuste típico es de 12 PSIG (0.83 bar). Es decir, lapresión del sistema debe caer debajo de 12 PSIG (0.83bar) para que la válvula de alimentación se abra.

El problema es que mientras que la válvula de alivio devapor esté abierta lanzando vapor hacia la atmósfera, lapresión interna del sistema nunca caerá a 12 PSIG (0,83bar). Una válvula de alivio con un ajuste de 30 PSIG (2,1bar), por ejemplo, se abrirá en 30 PSIG (2,1 bar),

Serie PS-800 control de bajo nivel de agua tipo probeta

Serie 67 control de bajo nivel de agua tipo flotador

Fig. AA

Fig. BB

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y se cerrará de nuevo cuando la presión caiga a cerca de26 PSIG (1,79 bar). El resultado es una pérdida de aguay quedarse sin agua de reposición. Si este ciclo se repitesuficiente número de veces, la caldera caerá en unapeligrosa condición de bajo nivel de agua. Téngasepresente que el vapor ejerce presión y que puede engañarfácilmente a una válvula de alimentación, y esto esprecisamente la razón por la que una válvula dealimentación ofrece una protección muy pobre contra el bajo nivel de agua.

Combinaciones de alimentador/control debajo nivel de agua, para calentadores de aguafabricados de hierro fundido y acero (Fig. DD)Para proteger una caldera contra incendio por falta deagua, el control de bajo nivel de agua debe estar situadopor encima de la corona de la caldera. Después que elcontrol apague el quemador por una condición de bajonivel de agua, debe existir una manera de agregar agua alsistema para asegurar que la corona quede bajo el agua.

Una combinación de alimentador de agua y control debajo nivel de agua puede hacer que esto suceda. Si secoloca el alimentador por encima de corona de la caldera,ésta será alimentada mecánicamente si el nivel de aguacae por debajo de ese punto. Consideración importanteporque, aunque la electricidad se corte, es posiblecontinuar con el ciclo de calentamiento si la válvula dealimentación del combustible es abierta mecánicamente.La unidad combinada actuará como reserva del controlde bajo nivel de agua, proporcionando a la caldera unaprotección adicional.

Protección de calderas con tubos de cobrealeteados (Fig. EE)Las calderas con tubos de cobre aleteados transmiten elcalor desde la llama al agua casi inmediatamente. Estetipo de caldera depende del flujo apropiado de agua através del intercambiador de calor para transmitir el calorrápidamente desde la caldera al sistema. Si el flujo sedetiene mientras el quemador está funcionando, el calorse acumulará rápidamente y causará que el agua en elintercambiador de calor se vaporice. Esta condición essimilar a la de incendio por falta de agua en una calderade hierro fundido o acero.

Un interruptor de flujo McDonnell & Miller, instalado en lasalida de agua caliente del tubo aleteado, protegerá aésta del peligro (Fig. FF). El quemador no encenderá sino fluye agua a través de este interruptor de flujo. Si nohubiera flujo, por cualquier razón que sea, el interruptorde flujo McDonnell & Miller cortará la electricidad alquemador inmediatamente, y protegerá la caldera de unsobrecalentamiento

Bomba decirculación

Suministro de agua fría

Válvula reductorade presión conretención

Retornodesde el sistema

Válvula de alivio

Tanque de compresión

Flujo

Interruptorde flujo Válvulas de control

de zonas

Línea de derivación del flujo

Serie FS4-3 interruptor de flujo(mostrado sin la paleta)

Calentador de agua

Caldera con tubos de cobres aleteados

Fig. FF

Fig. DD

Fig. EE

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CONTROLES DE CALDERAS

Máxima Método de instalación Válvula de purgapresión Directamente encaldera toma de caldera Tubería encima de Proporcionado

psi (kg/cm2) o en columna de caldera con 1" (25mm) Serie del Diámetro con control dealimentación* tub. equalizadora producto NPT Requerido bajo niv. agua

X 63 1 Sí No50 (3.5) X 64 1 Sí No

X 64-A 1⁄2 Sí Sí

160 - 250 (11-18) X 750/750P 3⁄4 - 1 Sí N/A

Los controles de bajo nivel de agua de McDonnell &Miller se diseñan especialmente para proteger loscalentadores de agua contra los peligros de unacondición de bajo nivel de agua. Cuando están enoperación, interrumpirán la corriente eléctrica que llega al quemador si el agua en el sistema cae por debajo delnivel seguro mínimo que establece el fabricante de lacaldera.

Nuestros controles de bajo nivel de agua tambiénproporcionan un circuito adicional para una alarma de bajo nivel de agua, si se desea instalar una, como protección adicional.

Calentadores de agua

* Utilice la toma indicada por el fabricante de la caldera para la instalación del control de bajo nivel de agua.

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Cómo seleccionar el control debajo nivel de agua para uncalentador de aguaLa presión de la caldera y el método de montaje son losfactores primarios a considerar al seleccionar un controlde bajo nivel de agua.

Esperamos que esta Guía de operación básica del sistemahaya dado una idea de los sistemas en los cuales se estátrabajando o que se afronten en el futuro. Damos labienvenida a cualquier pregunta o comentario que se noshaga, acerca de esta guía o de nuestros productos.

Gracias por el apoyo, y por continuar una relación denegocios con McDonnell & Miller.