Calderas y su descripción

8/20/2019 Calderas y su descripción

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CALDERAS

Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado

para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de

calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, secalienta y cambia de estado. La caldera es uno de los componentes más

importantes de una instalación de calefacción.

FUNCIONAMIENTO

l calor se trasmite al fluido interno e!istente en la caldera, mediante lacombustión de un compuesto sólido "carbón,...#, líquido "gasóleo,...# o gaseoso

"propano,...#. l fluido normalmente utili$ado es el agua, llamándose por lo tanto

calderas de agua caliente.

!isten en la caldera tres $onas de diferente temperatura% la cámara de

combustión, las paredes del circuito de &umos y el agua. l calor se transmite de las

tres maneras anteriormente citadas% radiación, convección y conducción. La llama

emite el calor mediante radiación, sin estar en contacto con las paredes. La

convección se produce al despla$arse los gases de combustión por todo el circuito

de &umos. 'or conducción se transmite el calor de las paredes al agua del circuito,

que mediante el despla$amiento de sus moléculas "convección#, transmite el calor

por todo el sistema.

Las partes principales donde se produce el intercambio de calor son la cámara

de combustión, lugar donde se quema el combustible, y el circuito de &umos, que es

el camino que recorren los gases de combustión a través de la caldera. Éste puede

ser más o menos sinuoso debido al diseño de la caldera. La temperatura de la llama

y de los gases de combustión en esta $ona alcan$a, dependiendo principalmente de

la naturale$a y la relación combustible(aire, &asta los ).*++- y la temperatura de

salida de &umos suele oscilar entre )*+- y /+-.

CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEN UNA CALDERA

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%ADtulo_del_vaporhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vaporhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%ADtulo_del_vaporhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vaporhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina


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0 la &ora de seleccionar una caldera es necesario conocer una serie de

características que la definen y que permiten, o no, su utili$ación en cada caso

particular. ntre estas características, o parámetros, que definen una caldera,

merecen destacarse los siguientes%

a) Potencia térmica

1eben diferenciarse dos valores distintos, la potencia térmica nominal que es

la energía má!ima a portable en el &ogar de la caldera por unidad de tiempo y la

potencia térmica 2til, que es la má!ima energía que puede absorber el fluido calo

portador en la caldera, por unidad de tiempo.

La diferencia entre la potencia nominal y la 2til, representa las pérdidas de la

caldera, en parte por disipación al ambiente que la rodea y en parte a través de los

gases de combustión a la atmósfera. 0l cociente entre ambas potencias se le

denomina rendimiento o coeficiente de eficacia, siendo siempre inferior a la unidad.

b) Suer!icie "e ca#e!acci$n

3e denomina con este nombre a la superficie de intercambio de calor en

contacto con el fluido calo portador, recibiendo el nombre de superficie de radiación

a la $ona en contacto con la llama y superficie de convección a la que se encuentraen contacto con los gases de la combustión.

c) Pre%i$n

La presión a la que está sometida una caldera es un parámetro definitorio de la

misma. 4eglamentariamente se distinguen%

• Pre%i$n "e "i%e&o' La utili$ada como base de cálculo al establecer la

resistencia de los elementos constituyentes de la caldera.

• Pre%i$n "e %er(icio' 'resión má!ima a la que será sometida una caldera al

ser conectada a la instalación.

• Pre%i$n "e timbre' 'resión a la que una ve$ fabricada, o en revisiones

periódicas, será sometida la caldera para comprobar su estanqueidad.

") Temeratura

s otro de los parámetros definitorios de las calderas, pudiendo distinguirse%


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• Temeratura "e "i%e&o' s la fi5ada como base para los cálculos

constructivos "la resistencia de los materiales varía con la temperatura#

• Temeratura "e %er(icio' s a la que estará sometida la caldera una ve$

conectada a la instalación.

APLICACIN

Las calderas industriales son ampliamente utili$adas en plantas que reali$an

calentamiento de fluidos y aire, vapori$ación, deareación del agua, tra$ado de vapor,

generadores de vacío y mantenimiento de otros equipos. Una caldera industrial

básica se compone de% un &ogar el cual se encuentra en contacto directo con laflama y quemadores en donde se lleva a cabo la combustión. Los combustibles que

se emplean pueden ser de tipo líquido, sólido o gaseoso6 también poseen tubos,

atemperadores y bancos generadores.

PARTES DE LAS CALDERAS%

Tambor "e (aor* es el lugar donde el agua y el vapor se separan.

Ca+a "e %eca"o* compartimiento interno para colectar el vapor seco y distribuirlo a

los tubos de salida del supe calentador.

Tambor "e #o"o%* cabe$ales de recolección en el fondo de los &aces de tubos

ascendentes y descendentes, es el lugar de donde se e!trae la purga.

,enti#a"or* encargados de suministrar el aire para la combustión y de sacar los

gases desde el &ogar &acia la c&imenea.

Ca#enta"or "e aire* darle temperatura al aire que va para la combustión

intercambiando temperatura con los gases que vienen de la misma.

Economi-a"or* lugar sonde se le ba5a temperatura a los gases de combustión y se

le incrementa al agua para economi$ar combustible y a su ve$ minimi$ar el impacto

ambiental.

Ca+a "e aire* es la parte por donde se conduce el aire que va del ventilador &acia

los quemadores.


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.o/ar "e #a ca#"era* tubos que forman las llamadas paredes de agua que le dan la

forma y encierran la $ona radiante de la caldera.

Quema"ore%* encargados de suministrar y acondicionar el combustible para

me$clarlo con el aire y obtener una buena combustión.

De%0o##ina"or* sopladores de &ollín, los cuales sirven para mantener la superficie

e!terior de los tubos limpia y libre de material que pudiera afectar la transferencia de

calor.

S1er ca#enta"or* equipo que ofrece una superficie de absorción de calor por

medio de la cual se eleva la temperatura del vapor por encima de su punto de

saturación.

C0imenea* conducto por donde salen los gases de combustión.

CLASIFICACIN DE LAS CALDERAS

Las calderas pueden clasificarse de muy diversas formas, entre las que pueden

citarse las siguientes%

EN FUNCIN DE LA FUENTE ENER23TICA

7 -alderas eléctricas

7 -alderas de combustibles sólidos "carbón, madera, desperdicios#

7 -alderas de combustibles líquidos "aceites, gasóleo -#

7 -alderas de combustibles gaseosos "gas ciudad, gas natural, gas de biomasa,

gases licuados del petróleo "8L'# como el propano, butano#

EN FUNCIN DEL MATERIAL CON QUE EST4N CONSTRUIDAS

7 Ca#"era% "e !un"ici$n*

3e llama así a aquellas calderas construidas empleando como material el &ierro

fundido o acero moldeado. 3on calderas cuyo ámbito de aplicación se circunscribe a

la calefacción doméstica, con potencias comprendidas entre *.+++ y ).+++.++++ de

9cal:&, presiones de &asta *++ 9'a de timbre y de utili$ación preferente con

combustibles sólidos, ya que dadas las características del material empleado se


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comportan bien con llama constante pero son frágiles con calentamiento

discontinuo. 'resentan una gran resistencia a la corrosión, construyéndose

normalmente por elementos, lo que representa su mayor venta5a, dada la posibilidad

de reponerlos o de ampliar la potencia incorporando nuevos elementos a la caldera.

7 Ca#"era% "e c0aa "e acero*

-onstruidas con c&apa o tubo de acero al carbono, representan la gran mayoría de

las calderas e!istentes, siendo posible su utili$ación con cualquier combustible,

fluido, presión y temperatura.

La elasticidad y resistencia de los materiales empleados les permite cualquier ciclo

de traba5o &abitual, a la ve$ que su menor peso respecto a las de &ierro fundido

representa una mayor comodidad de instalación y un menor coste a partir de ciertas

potencias.

0ctualmente y para eliminar la desventa5a que poseían con respecto a las de

fundición, al no poder desmontarse por elementos, sobre todo a la &ora de sustituir

calderas en salas con accesos difíciles, &an comen$ado a construirse por módulos

de fácil mane5o y transporte.

EN FUNCIN DEL TIPO DE C4MARA DE COM5USTIN

7 C6mara "e combu%ti$n abierta7 circuito abierto o atmo%!érico*

l aire necesario para la combustión se toma del local donde se instala, con lo cual

queda pro&ibido colocar este tipo de calderas en baños, aseos y dormitorios. La

cámara de combustión está en contacto con el ambiente del local.

Tio A* sin conducto de evacuaciónTio 5* con conducto de evacuación

Los aparatos de tipo ; se dividen a su ve$ en%

Tiro Natura#* sin ventilador. 0 este tipo de calderas se les debe colocar un cortatiros

y un dispositivo antireboque de &umos "que funciona seg2n la temperatura# para

evitar la producción de -< en el caso de que el tiro no permita la suficiente entrada

de o!ígeno en la combustión. La normativa e!ige la colocación de re5illas.


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Tiro !or-a"o* con ventilador. l riesgo de contaminación del local es casi nulo. s

un ventilador el que provoca la salida de los gases. ste tipo de calderas están

desapareciendo, solamente son válidas para viviendas unifamiliares, ya que en un

bloque de viviendas se debería colocar un conducto por cada &ogar.

7 C6mara "e combu%ti$n cerra"a7 circuito e%tanco*

l aire para la combustión se toma del e!terior, y los gases de combustión se

e!pulsan al mismo sin participación del aire ambiente del local, y sin cone!ión

alguna entre este circuito de combustión y el local donde está instalado el aparato.

( =o necesitan corta tiros

( 4iesgo de contaminación del local nulo

( 3e denominan aparatos de Tio C y se dividen a su ve$ en%

Tio (ento%a* sin ventilador.

Tio turbo* con ventilador. l ventilador provoca la salida de los gases, crea una

depresión, y para equilibrar esta diferencia de presión entra aire del e!terior. -on

este tipo de caldera todo son venta5as, crea &umos más fríos, por lo tanto, menos

contaminantes.

EN FUNCIN DEL PRINCIPIO DE DISE8O

a) Pirotubu#are%

Las calderas pirotubulares son aquellas en las que los gases de la combustión

circulan a través de tubos que están rodeados por agua. >uc&as de las calderas

pequeñas y medianas de la industria son de este tipo. Los gases de la combustión

se enfrían a medida que circulan por los tubos, transfiriendo su calor al agua. La

transferencia de calor es función de la conductividad del tubo, de la diferencia de

temperatura entre el agua y los gases, de la superficie de transferencia, del tiempo

de contacto, etc.. Un e5emplo típico de este tipo de calderas sería la ?igura )(@ en la

que se aprecia un pequeño &ogar sobre el recipiente con el agua, que a su ve$ es

traspasado longitudinalmente por los tubos de los gases de la combustión. La%

ca#"era% irotubu#are% pueden diseñarse con diferentes pasos de los tubos de


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&umos por el recipiente con agua. l &ogar se considera el primer paso y cada

con5unto de tubos en el mismo sentido un paso adicional "?igura )(/#. Las calderas

pirotubulares suelen traba5ar &asta unos + bares para unas producciones má!imas

de unas + Am:&r.

Fi/ura 9' Ca#"era Pirotubu#ar

Fi/ura :' Pa%o% "e Ca#"era

Limitacione%

Las principales limitaciones de las calderas pirotubulares son%

• 'roducción de vapor y presión relativamente ba5as, debido al gran diámetro

que e!ige la carca$a y al &ec&o de que los tubos traba5en a compresión.• 4iesgos de e!plosión, debido a que la carca$a puede almacenar grandes

cantidades de agua en condiciones de saturación "'ró!ima a evaporarse#.

,enta+a%

Las venta5as de las calderas pirotubulares son%


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• 3implicidad de diseño. -onstrucción y mantenimiento "conómico#• ?uncionamiento automático "personal de operación poco especiali$ado#.• -on respecto a otros tipos de calderas, no son muy sencibles a la calidad del

agua de alimentación.

b) Acuotubu#are%

La% ca#"era% acuotubu#are% son aquellas en las que el agua circula por el interior

de los tubos. stos tubos están, generalmente conectados a dos calderines "?igura

)(B#. l calderín superior de vapor, en el cual se produce la separación del vapor

e!istente en el agua en circulación, y el inferior de agua, también conocido como

calderín de lodos al depositarse éstos en él.

Fi/ura ;' Ca#"era a


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Los tubos que unen ambos calderines se distribuyen de forma que una parte de

ellos queda en el lado caliente de la caldera ( $ona de la caldera que está en

contacto con los gases de la combustión ( y otra en el lado frío "?igura )(*#. l agua

de los tubos del lado caliente es parcialmente evaporada de forma que dic&o vapor

asciende &acia el calderín superior debido a la menor densidad de éste con

respecto al agua. l agua de la parte fría circula del calderín superior al inferior

debido a la mayor densidad del agua en esta $ona, de forma que se produce una

circulación natural de la masa de agua. ste tipo calderas suelen operar &asta

presiones de )++ bares en el caso de las calderas industriales y de ++ en el caso

de calderas para centrales térmicas, con unas producciones de /++ Am:&r y @+++

Am:&r respectivamente.

'ara presiones superiores a las indicadas, a partir de las cuales la circulación

desciende rápidamente debido a que las densidades del agua y el vapor son

similares, se utili$an calderas acuotubulares de paso 2nico. n éstas calderas, la

circulación es for$ada por un sistema de bombeo que introduce el agua por un

e!tremo y, tras ser calentada, sale en forma de vapor por el otro. 3on capaces de

traba5ar &asta C/+ bares de presión. stas calderas son propias de centrales

térmicas.

,enta+a%*• 'ueden ser puestas en marc&a rápidamente y traba5an a C++ o mas psi.• Dnconvenientes%• >ayor tamaño y peso, mayor costo.• 1ebe ser alimentada con agua de gran pure$a.

!isten dos tipos de calderas acuotubulares% 1e tubos rectos y de tubos doblados

b'9) Ca#"era% Acuotubu#are% "e tubo% recto%* en este tipo de calderas, el

agua circula por el interior de los tubos y los &umos por el e!terior de los

mismos. 1ebe su nombre al &ec&o de que los tubos &ervideros son rectos.


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Limitacione%*

• 'resión y capacidad "producción de vapor#.stas limitaciones se deben a dos factores, la velocidad de circulación

limitada por la inclinación de los bancos de tubos no permite grandes ratas de

absorción de calor y el diámetro del tambor definido por el n2mero de

cone!iones de tubos y accesorios internos de separación.• 3e requiere alg2n tipo de tratamiento de agua.

,enta+a%

• >ayor eficiencia, capacidad, presión y rapide$ de respuesta que en las

calderas pirotubulares.• lasticidad de diseño en cuanto espacio y capacidad.• >antenimiento sencillo.

• 3implicidad en la limpie$a interna y e!terna de los tubos.


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b':) Ca#"era% Acuotubu#are% "e tubo% "ob#a"o%*

0l igual que las calderas acuotubulares de tubos rectos, en estas calderas el

esquema generar de diseño consiste en circular el agua a vapor por el interior de los

tubos y los productos de combustión por el e!terior. La diferencia fundamentalradica en que a&ora los tubos son doblados e interconectan tambores cilíndricos de

manera tal que se forman circuitos que corren las diversas $onas de la caldera con

una circulación de agua acorde con las posibilidades de absorción de calor en cada

una de dic&as $onas. -on esto se buscan mayor eficiencia, capacidades y me5or

aprovec&amiento de espacio.

,enta+a%

• 4espuesta rápida a fluctuaciones de carga.• 8ran economía en la fabricación y operación.• >ayor accesibilidad para limpie$a y mantenimiento.• 'roducción de un vapor de me5or calidad.• -apacidad para traba5ara ratas de evaporación muc&o más altas.

c) Ca#"era% De ,aori-aci$n In%tant6nea

!iste una variedad de las anteriores calderas, denominadas de vapori$ación

instantánea, cuya representación esquemática podría ser la de un tubo calentado

por una llama, en el que el agua entra por un e!tremo y sale en forma de vapor por

el otro. 1ado que el volumen posible de agua es relativamente pequeño en relación

a la cantidad de calor que se inyecta, en un corto tiempo la caldera esta preparada

para dar vapor en las condiciones requeridas, de a&í la denominación de calderas

de vapori$ación instantánea.


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Eay que destacar que en estas calderas el caudal de agua inyectada es

prácticamente igual al caudal de vapor producido, por lo que un desa5uste entre el

calor aportado y el caudal de agua, daría lugar a obtener agua caliente o vapor

sobrecalentado, seg2n faltase calor o este fuese superior al requerido.

ACCESORIOS DE LAS CALDERAS

Los accesorios de la caldera son todos los elementos 2tiles y necesarios parapermitir y o controlar el buen funcionamiento del equipo generador de vapor.

-ada uno de los accesorios tiene una función específica que cumplir cuando elequipo está en servicio. F se pueden clasificar como sigue%

a) Acce%orio% "e Ob%er(aci$nDndicadores de nivel de aguaAubo de =ivel8rifos o llave de pruebaDndicadores de presión 0ltímetros>anómetros

0nali$adores de gases de la combustiónDndicadores de -


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c) Acce%orio% "e A#imentaci$n "e a/ua;ombas -entrífugas;ombas >anuales;ombas 1e mbolo

") Acce%orio% "e Limie-a'uertas de DnspecciónGálvulas de e!tracción de fondo3opladores de &ollín

e)Acce%orio% "e aumento "e E!icienciaconomi$adores-alentadores de 0ire4etardador

!) Acce%orio% "e Contro# Autom6tico

-ontrol de 'resión 'resostato-ontrol de temperatura Aermostato-ontrol nivel de agua-ontrol de aire-ontrol de la llama-ontrol de encendido

De%crici$n "e #o% Acce%orio%

Acce%orio% "e Ob%er(aci$n*

( In"ica"ore% "e ni(e# "e a/ua% Aoda caldera deberá estar provista, a lo >enos, dedos indicadores de nivel de agua, independientes entre sí. Uno de ellos deberá serde observación directa del nivel de agua, del tipo tubo de vidrio, pudiendo ser el otroformato por una serie de tres 8rifos o llaves de prueba .

> In"ica"ore% "e re%i$n* Aoda caldera deberá estar provista de uno o másmanómetros "figura C#, que se conectarán a la cámara de vapor de la caldera>ediante un tubo que forme un sello de agua.

Ana#i-a"ore% "e /a%e%* 3on aparatos que sirven para controlar la calidad de lacombustión dentro del &ogar, a través del análisis de los gases que salen por lac&imenea "figura @#

( In"ica"ore% "e temeratura* 3on instrumentos destinados a medir latemperatura, ya sea del agua de alimentación, del vapor, de los gases de lacombustión del petróleo, etc.

Acce%orio% "e Se/uri"a"%

,6#(u#a% "e %e/uri"a"% Aiene por ob5eto dar salida al vapor de la caldera cuando

ésta sobrepasa a la presión má!ima de traba5o "figura /#


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> Ta$n !u%ib#e* l tapón fusible, es un elemento que permite el paso de vapor yagua &acia el &ogar, cuando el nivel de agua en la caldera ba5a más allá del mínimopermitido "figura B#

> A#arma%* Aoda caldera dispondrá de un sistema de alarma, ac2stica o visual, que

funcione cuando el nivel de agua alcance el mínimo o el má!imo, deteniendo a lave$, el funcionamiento del sistema de combustión, cuando se alcance el nivelmínimo de agua.

Acce%orio% "e A#imentaci$n "e A/ua%

( 5omba%* ste accesorio al igual que el inyector, nos permite reponer él agua quese &a vapori$ado en el interior de la caldera. ntre éstas, tenemos las ;ombas-entrífugas y las de émbolo.

> In?ectore%% Los inyectores, son dispositivos que funcionan con el mismo vaporque produce la caldera y son capaces de descargar agua a una presión mayor quela presión interna de la caldera.

Acce%orio% "e Limie-a

Puerta% "e in%ecci$n* 3eg2n sus dimensiones se llaman puertas de &ombre otapas de registro. Éstas 2ltimas sólo permiten el paso de un bra$o. 0mbas puertassirven para efectuar limpie$as o inspecciones en el interior de los colectoresprincipales o de los tubos seg2n sea su ubicación.

( L#a(e% "e ur/a% ntre las llaves de purga, se pueden distinguir las válvulas dee!tracción de fondo y las de e!tracción de superficie. La primera de ellas va ubicadaen las partes más ba5as de la caldera y sirven para e!traer los lodos o barrosprovenientes de la vapori$ación de las aguas duras y acción del uso de losdesincrustantes.

0ccesorios de -ontrol

Retar"a"ore%* -onsisten en una planc&a lisa, del mismo anc&o que el diámetrointerior del tubo, torcida en forma de &élice, la que se mete en el tubo de caldera.Los gases calientes tienen a&ora que recorrer un camino mayor, siendo más lento elpaso de ellos por el interior de los tubos y entregando mayor cantidad de calor alagua. La eficiencia de la caldera se aumenta entre un H y * H con el uso deretardadores.

( Pre%o%tato%% 3on accesorios que funcionan sobre la base de la má!ima y mínimapresión de traba5o de la caldera. 0ct2an sobre el quemador, apagándolo al llegar ala má!ima presión para lo cual fue regulado y encendiéndolo al alcan$ar la mínimapresión deseada.

( Termo%tato* 3on accesorios que funcionan de acuerdo a la temperatura del agua.


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0pagan el quemador cuando se obtiene la má!ima temperatura para la cual fueregulada.

( Contro# "e ni(e# "e a/ua% Los controles de nivel de agua, tienen por ob5etocontrolar que el agua, dentro de la caldera, se mantenga en un valor o en un rango

pre(determinado.

( Contro# "e #a ##ama% >ediante una celda fotoeléctrica se controla la llama "sulargo# impidiendo la alimentación de combustible, en caso de que ésta no e!ista enel &ogar.

Contro# "e# encen"i"o @c0i%a)* 'or medio de este control, se impide que salgacombustible sin que e!ista la c&ispa para encender

PUR2A DE UNA CALDERA

,aor #imio ? %ecol agua de alimentación de caldera contiene sólidos disueltos, procedentes de lapropia agua y de los productos químicos para su tratamiento. 1urante laevaporación, la concentración de total de

3ólidos disueltos "A13# en la caldera aumenta. 3i no se controlan, se produciráespuma en el espacio vapor. Iue causan arrastres y la contaminación del vapor transportado por el sistema.

stos productos se depositan en las superficies de calentamiento y en equipoau!iliar afectando la

ficiencia y productividad de la planta. 3e puede solucionar el problemamanteniendo el nivel

de A13 cercano al recomendado por el fabricante dela caldera, "normalmente entre /++ y C +++ ppm para una caldera mediana#, esto se puede conseguir con uncontrol constante de A13 a través de un equipo automático .

La nece%i"a" "e ur/a "e !on"o

!iste una clara necesidad para la purga de fondo y el control de A13, y e!isten

diferentes soluciones para conseguir los me5ores resultados para cada uno de ellos.3e pueden malgastar grandes cantidades de energía si la purga de fondo esutili$ada para controlar los niveles A13 sin el control adecuado.

Contro# $timo

Un control automático de A13 proporciona un control constante, reduciendo lapurga de fondo, y asegurando unos costes mínimos de funcionamiento, mientrasmantiene las condiciones óptimas en la caldera y en el sistema de vapor 'urga defondo

Pur/a "e !on"o


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3e consigue abriendo una válvula de gran paso situada en la parte inferior de lacaldera durante unos pocos segundos. sto permite la eliminación de una grancantidad de agua y de sólidos ba5o la presión de la caldera e introducirla en untanque de purga, especialmente diseñado para permitir que la me$cla se enfríeantes de drenar.

A2UA TRATADA

La pure$a del agua de alimentación depende de la cantidad de impure$a y delanaturale$a de esta. 0lguna impure$a como la dure$a, &ierro y sílice, por e5emploson de mayor preocupación que sales de sodio. Los requerimientos de impure$adependen de cuánta agua de alimentación se utili$a y del diseño particular de lacaldera que se trate. 0simismo la presión grado de transferencia de calor y equipoinstalado en el sistema, como tubería, pistones, etc tienen que ser considerado paradefinir la pure$a del agua del alimentación.

Los requerimientos de pure$a del agua de alimentación varían ampliamente. Unacaldera de tubos de &umos o ba5a presión, puede normalmente, tolerar una dure$adel agua mediante un tratamiento químico adecuado, mientras que prácticamentetodas las impure$a deben ser eliminadas del agua para las calderas modernas detubos de agua y presión alta.

l agua de caldera debe ser tratada de lo contrario pueden causar los siguientes

problemas% formación de costras, corrosión, formación de burbu5as de aires,

ad&erencia del vapor al cilindro.

E# cic#o "e Ranine

s un ciclo termodinámico que tiene como ob5etivo la conversión

de calor en traba5o, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia. -omo

cualquier otro ciclo de potencia, su eficiencia está acotada por la eficiencia

termodinámica de un ciclo de -arnot que operase entre los mismos focos térmicos

"límite má!imo que impone el 3egundo 'rincipio de la Aermodinámica#. 1ebe su

nombre a su desarrollador, el ingeniero y físico escocés Jilliam Ko&n >acquorn

4an9ine.

PROCESO

l ciclo 4an9ine es un ciclo de potencia representativo del proceso termodinámico

que tiene lugar en una central térmica de vapor. Utili$a un fluido de traba5o que

alternativamente evapora y condensa, típicamente agua "si bien e!isten otros tipos

de sustancias que pueden ser utili$ados, como en los ciclos 4an9ine orgánicos#.

>ediante la quema de un combustible, el vapor de agua es producido en una

caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde se e!pande para

generar traba5o mecánico en su e5e "este e5e, solidariamente unido al de ungenerador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica#. l

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ciclo_de_potencia&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenierohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenierohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Escociahttp://es.wikipedia.org/wiki/William_John_Macquorn_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/William_John_Macquorn_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/William_John_Macquorn_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Central_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ciclo_de_potencia&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Carnothttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenierohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Escociahttp://es.wikipedia.org/wiki/William_John_Macquorn_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/William_John_Macquorn_Rankinehttp://es.wikipedia.org/wiki/Central_t%C3%A9rmica


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vapor de ba5a presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo

donde el vapor condensa y cambia al estado líquido "&abitualmente el calor es

evacuado mediante una corriente de refrigeración procedente del mar, de un río o

de un lago#. 'osteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del

fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrandode esta manera el ciclo.

!isten algunas me5oras al ciclo descrito que permiten me5orar su eficiencia, como

por e5emplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina,

recalentamiento entre etapas de turbina o regeneración del agua de alimentación a

caldera.

!isten también centrales alimentadas mediante energía solar térmica "centralestermosolares#, en cuyo caso la caldera es sustituida por un campo de colectorescilindro(parabólicos o un sistema de &elióstatos y torre. 0demás este tipo de

centrales poseen un sistema de almacenamiento térmico, &abitualmente de salesfundidas. l resto del ciclo, así como de los equipos que lo implementan, serían losmismos que se utili$an en una central térmica de vapor convencional.

Aanques de -ondensados

Las unidades de recuperación de condensado son diseñadas para mane5ar condensado caliente, que generalmente se devuelve para su uso como agua dealimentación de caldera. 'ueden mane5ar grandes

Aanque de condensados o deareador atmosférico%

l tanque de condensados debe tener la capacidad en agua de almacenamiento,para poder alimentar a una caldera durante + minutos. "3i comparten dos o trescalderas, el mismo tanque, se debe aplicar el mismo principio, multiplicando por lascalderas en operación simultáneas con el mismo tanque#.

3i se va a operar en forma eficiente, con un alto porcenta5e de retorno decondensados, es conveniente solicitar desde el proyecto un tanque de condensadosde mayor capacidad, que nos permita almacenar y recibir sin problemas, grandes

cantidades de condensados en un corto tiempo. "-recer un tanque de condensadosen fábrica es fácil y económico6 crecer un tanque de condensados que ya seencuentre operando, es difícil, costoso y latoso. >ás vale prevenir en el proyecto#.3e recomienda en estos casos, solicitar un tanque de condensados con unacapacidad de + a /H mayor.

-uando su proceso, no contemple un porcenta5e "aunque sea pequeño# de retornode condensados, será necesario solicitar la instalación de un sistema deprecalentamiento con vapor, que al mismo tiempo opera como deareador atmosférico "eliminando el H del o!ígeno del agua de alimentación de la caldera#.


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La altura del tanque de condensados va en función de la altura requerida por labomba de alimentación de agua, para que ésta no cavite.

MANIFOLD

s un sistema que tiene la finalidad de asegurar el abasto de un gas, que puede ser un solo gas o una me$cla de gases. l manifold es como una tubular y seleccionade qué lado permite el flu5o del aire

MAC DONEELL

Una caldera es un recipiente de guardado grande que calienta el agua de unsistema de calefacción. 3i el nivel del agua en ella es demasiado ba5o, el calor generado por la caldera puede causar un incendio o una e!plosión. l interruptor decorte por ba5o nivel de agua es un dispositivo de seguridad que monitorea su nivel

en la caldera.

Funci$n

3i el nivel del agua en la caldera es menor a cierto límite mínimo preestablecido, elinterruptor de corte apaga el elemento calefactor &asta que el nivel del agua subapor encima de él.

Ubicaci$n

3eg2n >c1onnell M >iller, el interruptor de corte debe estar montado a media

pulgada "),/ cm# sobre el punto más ba5o visible en el vidrio del medidor dela caldera. sta posición de monta5e funcionará tanto para los vidrios de medidores


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montados directamente en la caldera como en las calderas de construcción en unacolumna de agua separada.

Mantenimiento

Dnspecciona el interruptor de cortado anualmente para ver si &ay partes desgastadaso corroídas. 4eempla$a el interruptor si las &ay, evitando correr riesgos de incendioen el sistema de la caldera.

PUNTOS PELI2ROSOS DE LAS CALDERAS

Una caldera es un aparato a presión, en donde el calor procedente de una fuente de

energía se transforma en utili$able, en forma de calorías, a través de un medio detransporte en fase líquida o vapor.

La producción de calor se efect2a a partir de un combustible, que es sometido a un

proceso de combustión. stos combustibles proporcionan energía calorífica a un

&orno para su transformación en energía mecánica mediante un fluido intermedio

que normalmente es vapor. Los equipos en los que se suministra esta energía

calorífica a un fluido intermedio son las calderas.

Rie%/o% De EB#o%ione%

l principal riesgo que presentan las calderas son las e!plosiones. stas

e!plosiones se pueden clasificar en%

• !plosiones físicas por rotura de las partes a presión. 3e produce por la

vapori$ación instantánea y la e!pansión brusca del agua contenida en la

caldera, como efecto de la rotura producida en un elemento sometido apresión.

• !plosión química en el &ogar "parte interna de la caldera#, producida por la

combustión instantánea de los vapores del combustible acumulado en el

&ogar.

stas e!plosiones se producen por distintos motivos%

•

Una presión superior a la de diseño puede provocar una rotura de las partesa presión. 'or ello, &ay que mirar los manómetros y utili$ar los preostatos


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"que paran la aportación calorífica# y las válvulas de seguridad "para liberar

vapor#.

• Una temperatura superior a la de diseño también puede provocar una

e!plosión, por la rotura de partes de la caldera que están a presión.

• La falta de agua, la alta temperatura del fluido, incrustaciones internas, etc.,

pueden aumentar la temperatura.

• 0simismo, una disminución del espesor de las partes sometidas a presión

puede provocar una rotura de las mismas. sta disminución puede ser

causada por la corrosión y:o la erosión.

• La e!plosión química se puede producir por la combustión instantánea delcombustible acumulado en el &ogar, o por la reacción del agua con las sales

fundidas en las calderas de licor negro. La combustión instantánea puede ser

debida a un fallo de la llama y a un reencendido que provoque la e!plosión.

INSTALACIN

Las calderas con sus equipos, por la norma -


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aisladas de los locales e instalaciones en donde se depositen y se usen estos

materiales

;':' La sala de los generadores de vapor deberán ubicarse dentro de lo posible en

lugares en que se encuentren protegidas de daños provocados por cualquier agentee!traño.

3e permitirá la instalación de recipientes donde se genere vapor en sótanos o

entre plantas de edificación y 2ltimo nivel de edificación siempre y cuando% -umplan

con los requisitos de presión, caudal, temperatura, estructura del sótano o área

destinada o su instalación y superficie de instalación mencionados en la ley.

;':' Las estructuras, pisos, paredes y tec&os de la sala de generadores de vapor,

deberán construirse con materiales resistentes a la combustión.

;':' La sala de los generadores de vapor, se deberá mantener limpia y seca6 por lo

tanto se proveerán drena5e para el agua negra de capacidad suficiente.

;':'9 Los generadores de vapor, se deberán colocar sobre bases de materiales

incombustibles que sobresalgan del nivel del piso acabado por lo menos )+cm,

tomando en cuenta las prescripciones del fabricante

;':'9; La sala de los generadores de vapor deberán tener como mínimo un espaciolibre de m entre tec&o y válvulas o accesorios más altos y m sobre la plataforma

más elevada

;':'9= l espacio min entre las paredes de la sala y los laterales del generador de

vapor deberá ser de )m

;':'9G Aodo acceso a las válvulas elevadas, columnas de agua, reguladores de

alimentación y otros accesorios de los generadores de vapor, se deberá &acer

mediante plataformas y escaleras con barandas, construidas de material resistente

a la combustión y provisto de superficies antirresbalantes.

Aambién e!isten normativas internacionales como la ite. Dnstrucciones técnicas

complementarias y la une )++%)*B calderas de vapor. Gálvulas de seguridad,

basándose en estas se pudieron e!traer las siguientes consideraciones%

La sala de los generadores de vapor debe estar dotada de una capacidad de

resistencia de incendios mínima de )+ minutos, e instalar puertas cortafuegos enlos accesos.


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Las calderas de gasóleo pueden instalarse en sótanos. n el caso de emplear como

combustible el gas natural, no se aconse5an los sótanos, ya que en caso de fuga, los

gases más pesados que el aire, no pueden evacuarse.

Las calderas de gas conviene situarlas en a$oteas y espacios e!teriores, en estecaso, protegidos con una cubierta ligera pensada para que ceda fácilmente si ocurre

una e!plosión, sin afectar muros ni estructura.

La superficie de la sala de calderas deberá determinarse en función de los equipos

a instalar. 1ebe considerarse la posibilidad de efectuar el mantenimiento, garanti$ar

las ventilaciones correctas y considerar que no se produ$can interferencias térmicas

entre dos calderas dentro de un mismo local.

-alcular la distancia suficiente antes de ubicar la caldera, de manera de poder

e!traer el quemador completamente del interior de la caldera a fin de reali$ar las

tareas periódicas de mantenimiento y efectuar las reparaciones por averías cuando

sea necesario. =o siempre se toman en cuenta estos recaudos pues se instalan las

calderas con el quemador montado6 por ello recomendamos tener presente estos

aspectos durante el proceso de diseño para que la sala de calderas tenga la

superficie necesaria.

Las salas de calderas requieren de una especial atención con las ventilaciones. Una

de las ra$ones es que cada caldera requiere de grandes cantidades de aire para

que funcione correctamente, de no ser así tendrán una mala combustión y la

generación de gases tó!icos.


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Calderas y su descripción

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