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Introducción

Una caldera o generador de vapor es un equipo que consta de diferentes elementos destinados a la producción de vapor de agua o de cualquier otra clase de vapor a partir de su fase líquida. Estos elementos son el hogar o cámara de combustión, la caldera, los sobrecalentadores de vapor, el economizador y el calentador de aire.

En el hogar, se produce la combustión de un combustible. La caldera es un intercambiador de calor en el que los gases de la combustión calientan la fase líquida hasta su transformación en vapor. El sobrecalentador calienta el vapor saturado por encima de su temperatura de saturación y, opcionalmente, el economizador precalien-ta el agua de alimentación de la caldera. En ciertas instalaciones de va-por, algunos calentadores se encargan de recalentar el vapor de extracción de las turbinas. Finalmente, el calentador de aire calienta el aire necesario para la combustión.

Las primeras calderas tuvieron el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se desaprovechaba el calor del combustible. Debido a esto, posteriormente se les introdujeron tubos para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas pirotubulares (tubos de humo) y calderas acuotubulares (tubos de agua). Hasta principios del siglo XIX se usó la caldera para teñir ropas, producir vapor para la limpieza, etc., hasta que Dionisio Papin creó una pequeña caldera llamada marmita en 1769. Se usó vapor para mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo, ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil. Luego de otras experiencias, James Watt completó en 1776 una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido.Inicialmente fue empleada como máquina para accionar bombas de agua, de cilindros verticales; fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continúa en los posteirores. Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años, como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas está la poca velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por kW de

potencia; necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura.Dentro de los diferentes tipos de caldera, se han construido para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes, tanto de carga como de pasajeros. Hay una caldera multi-humotubular con haz de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El humo, es decir, los gases de combustión caliente pasan por los tubos, cediendo su calor al agua que los rodea.Medidas de seguridad

¡¡¡La energía que se libera en una explosión de una caldera de 100 C.C. (Caballos Caldera) equivale al impacto de una locomotora de 50 toneladas a una velocidad superior a los 500 Km/h!!!

Para evitar este peligro, mantenga siempre un nivel visual de agua en el cristal de nivel, ya que la falta de agua puede causar un sobrecalentamiento que puede provocar la explosión de la caldera. Si por alguna circunstancia ajena a usted no existe agua en el nivel, PARE LA CALDERA, NO INYECTE AGUA, antes de verificar el nivel a través de los grifos de prueba y sobre todo, esté seguro de haber corregido el problema antes de arrancar nuevamente.

Nunca reduzca el tiempo o elimine la fase del barrido de gases, ya que cuando existe combustible en el interior (sobre todo gas), al momento de la chispa sobreviene una explosión cuya magnitud dependerá del combustible acumulado, pudiendo ser peor que la explosión por sobre presión o sobre calentamiento.

Pruebe periódicamente (se aconseja en forma mensual) el funcionamiento de las válvulas de seguridad, ya que su accionamiento oportuno en caso de emergencia puede salvar equipos y sobre todo vidas. Verifique que la calibración de ellas sea mayor que la presión de trabajo y menor que la presión de diseño del equipo; asimismo, verifique que en caso de que sea disparada, lo haga de tal manera que no cause daño al persona o equipo y, sobre todo, que el chorro no se dispare hacia la subestación eléctrica, en caso de ser así, instale tubería debidamente soportada que conduzca el chorro a un lugar inofensivo, cuidando de hacerle una pequeña perforación lo más cercana posible a la válvula y una pendiente hacia ella, con la finalidad de que se pueda observar cuando “lagrimea”, es decir que tiene fuga y ya no sella bien.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA PARA GENERAR VAPOREl agua de alimentación que va a la caldera es almacenada en un tanque o cámara de agua (nombre que se le da al espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera) con capacidad suficiente para atender la demanda de la caldera, así una válvula de control de nivel mantiene el tanque con agua, a su vez una bomba de alta presión empuja el agua hacia adentro de la caldera por medio de tuberías (tubos), al tiempo que, se da la combustión en el horno u hogar, esta es visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama, el quemador es controlado automáticamente para pasar solamente el combustible necesario (el combustible puede ser solidó, liquido o gaseoso, dentro de los mas conocidos se encuentran el carbón, el combustoleo, y el gas), la flama o calor es dirigida y distribuida a las superficies de calentamiento o tuberías donde la energía térmica liberada en el proceso de combustión se transmite al agua contenida en los tubos (en algunos casos el agua fluye a través de los tubos y el calor es aplicado por fuera a este diseño se le conoce como Acuotubular, en otros casos los tubos están sumergidos en el agua y el calor pasa por el interior de los tubos a este diseño se le conoce como Pirotubular, estos dos diseños de calderas son los mas utilizados) donde por medio de los procesos de radiación, conducción y convección el agua se transforma en vapor, dicho vapor es conducido por tuberías a los puntos de uso o puede ser colectado en cámaras para su distribución; en la parte superior de la caldera se encuentra una chimenea la cual conduce hacia afuera los humos o gases de la combustión; en el fondo de la caldera se encuentra una válvula de salida llamada purga de fondo por donde salen del sistema la mayoría de polvos, lodos y otras sustancias no deseadas que son purgadas de la caldera.En conjunto en la caldera existen múltiples controles de seguridad para aliviar la presión si esta se incrementa mucho, para apagar la flama si el nivel del agua es demasiado bajo o para automatizar el control del nivel del agua.

El agua de alimentación de calderas desempeña un papel importante para el correcto funcionamiento de los generadores de vapor. Puesto que este tipo de dispositivos está en uso las 24 horas del día, un correcto tratamiento del agua de alimentación de calderas permite evitar o reducir las averías y tiempos de parada. ProMinent ofrece distintos sistemas de tratamiento del agua de alimentación de calderas.

En primer lugar, el agua de alimentación de caldera se desala y se desgasea mediante un proceso térmico. El agua se evapora completamente, obteniendo como resultado una elevada concentración de sustancias en el agua de la caldera. Esta operación concentra las sustancias de la caldera de vapor y hace que se formen depósitos. Controlando y limitando el aumento en la concentración de sal del agua de la caldera y dosificando las sustancias químicas del agua de alimentación, pueden evitarse efectos negativos.

Desalinización del agua de alimentación de las calderas

Sólo pueden alcanzarse cantidades elevadas de densificación en el agua de la caldera si el agua de alimentación presenta un contenido mineral muy pobre y, por lo tanto, muy poca conductividad. Aquí es donde entran en juego los equipos de ósmosis inversa y descalcificación

Tratamiento del agua de alimentación de las calderas

Normalmente, el tratamiento del agua de alimentación de una caldera se lleva a cabo con las siguientes sustancias químicas:

Estabilizadores de dureza Agentes dispersores Inhibidores de corrosión Aglutinantes de oxígeno (p. ej., la hidracina) Regulación del pH (hidróxido de sodio, amoniaco) Antiespumante

La dosificación de estas sustancias químicas en los depósitos de agua de alimentación de la caldera se realiza mediante bombas de dosificación.

Control de la desalinización

El aumento en la concentración de sal del agua de la caldera se controla a través de la conductividad. Cuando se alcanza un valor máximo, se produce la desalinización. Se abre la válvula de desalinización y se extrae el agua de la caldera de vapor. El agua de alimentación de la caldera, pobre en sal, compensa la pérdida que se ha producido en la caldera y reduce la conductividad del agua que hay dentro. Una corriente parcial del agua de la caldera es conducida por delante de la sonda de conductividad por un refrigerador para evitar la sobrecarga térmica de esta sonda. Para reducir las pérdidas de agua de medición, pueden extraerse aguas de medición de manera periódica a través de una válvula de motor.