Generalidades Sobre Calderas

5/25/2018 Generalidades Sobre Calderas

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MODULO 2.2

GENERALIDADES SOBRE CALDERAS

PRESENTADO POR:

Msc. ALBUJAR ESCUDERO MASAS GABRIEL([email protected] Cel: 996661152)

LIMA-PERU2014

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERCONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA

CAPTULO DE ING. MECNICA Y MECNICA ELCTRICA
mailto:[email protected]:[email protected]


2/21Msc. MASIAS GABRIEL ALBUJAR ESCUDERO

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CONTENIDO

I. DEFINICIONES

II. PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

III. SUPERFICIE DE CALEFACCIN

IV. TRANSMISION DE CALOR EN LAS CALDERAS

V. TIPOS DE CALDERAS: SEGN SU DISPOSICIN Y

FLUIDO CALOR PORTANTE

VI. CALDERAS ESPECIALES

CONSEJO DEP RT MENT L DE LIMCOMIT DE C LDER S



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I. DEFINICIONES

UN CABALLO DE CALDERA (horse power boiler :bhp).-Se dice que una caldera tiene

una capacidad de un caballo caldera, cuando es capaz de producir 15.65 kg/h (34.5 lb/h.)De vapor saturado de 100C ( a una presin de 0 psi manomtrico), utilizando agua dealimentacin de la misma temperatura.En realidad una caldera siempre opera bajo una presin determina y el agua dealimentacin casi siempre es menor a 100C (salvo cuando se usa deareadores). Por lotanto para el calculo del flujo msico real del vapor se deber tener en cuenta la presinde operacin y la temperatura del agua de alimentacin.

EQUIVALENCIAS

MXIMA PRESIN DE TRABAJO ADMISIBLE (MAWP).- La mxima presin detrabajo admisible es la presin determinada mediante el empleo de los valores deesfuerzo admisible, las reglas de diseo, y las dimensiones designadas por el cdigoASME. Cada vez que se utilice el trmino mxima presin de trabajo admisible, se hacereferencia a la presin manomtrica, o la presin por encima de la atmosfrica..

1 bhp 9.81 kW 8435 kc/h 33475 btu/h




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I. DEFINICIONES

CONDICIONES ESTNDARDSe dice que un gas est en condiciones estndarcuando la presin que acta sobre l essolo la atmosfrica (presin absoluta de 1,01325 bar) y adems la temperatura es de 15 C.

CONDICIONES NORMALESSe dice que un gas est en condiciones normales cuando la presin que acta sobre les slo la atmosfrica (presin absoluta de 1,01325 bar) y adems la temperatura es de0C.

PRESIN DE SERVICIO ( presin de trabajo)presin mxima a la que se ver sometida la caldera durante su funcionamiento normal,conectada a una instalacin de produccin de calor.

PRESIN DE PRUEBApresin a que se someten los equipos para comprobar su estanqueidad y que ser 1,5 vecesque la mxima presin de trabajo admisible.




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I. DEFINICIONES

Kg/h DE VAPOR REALES POR CADA BHP ( Factor de evaporacin)En realidad una caldera siempre opera bajo una presin determina por ejemplo 100 psi yel agua de alimentacin casi siempre es menor a 100C (salvo cuando se usa deareadores)por ejemplo 60C . Por lo tanto del flujo msico real del vapor generado ser: 31 lb/h porcada bhp



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Msc. MASIAS GABRIEL ALBUJAR ESCUDERO6

I. DEFINICIONESCONSEJO DEP RT MENT L DE LIMCOMIT DE C LDER S


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I. DEFINICIONES

CALDERA.- Todo aparato a presin en donde el calor procedente de cualquier fuente deenerga se transforma en utilizable, en forma de caloras, a travs de un medio detransporte en fase lquida o vapor.

En las calderas tienen lugar dos operaciones importantes:-La liberacin del calor del combustible (combustin)-La captacin de este calor liberado por el fluido que circula por ella y en el que a veces,se produce un cambio de estado fsico (Caldera de vapor).



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II. PARTES PRINCIPALES DE UNA CALD.

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA.- El problema bsico del diseo de unacaldera consiste en disponer la superficie total de absorcin de calor de una manera tal

que extraiga el calor mximo obtenible del aporte calorfico utilizado. Interesa, pues,obtener el mximo rendimiento al mnimo costo posible. Para lograr un ptimoeconmico, cada parte componente de la caldera y cada proceso de la misma deben estaren correcta proporcin en relacin con las restantes partes, elementos y procesos, demanera que la caldera en conjunto presente un diseo equilibrado.

En general, las partes y procesos de una caldera incluyen:

1. La caldera propiamente dicha (casco)2. Base metlica, tapas posterior y delantero3. Equipo para quemar combustible ( quemador)5. Separadores de vapor.6. Sistema de alimentacin de agua.7. Sistema de purga.

8. Tablero elctrico9. Chimenea11. Precalentadores de combustible liquido ( para petrleo pesados)12. Precalentamiento del aire, del agua.13. Accesorios de control de la caldera.



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II. PARTES PRINCIPALES DE UNA CALD.

TableroelctricoControles

Tren de vlvulasQuemadorBase metlica

Purga de fondo

Ingreso de agua

CascoControl de nivelChimenea

Brazo tapa post.



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III. SUPERFICIES DE CALEFACCION

SUPERFICIES DE CALEFACCIN.- Es la superficie de metal que est en contacto almismo tiempo con los gases de combustin y con el agua o vapor, es decir, es toda la

superficie de una caldera que est en contacto por un lado con el agua y por el otro estexpuesta al fuego o a la corriente de los gases de la combustin. Se mide del lado de losgases en m2o pies2, en las calderas de tubos de humo.

CALOR RADIANTE

CALOR CONVECTIVO

RADIANTE

CONVECTIVO



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LA SUPERFICIE DE RADIACIN.- Vendr dada por la superficie real baada por elfluido transmisor correspondiente a las zonas expuestas a la llama tales como el hogar,

cmara hmeda y placas posteriores .

Qm= calor radiantetf = temp. de llamatw = temp. del metal= Factor de emisibidad = Coeficiente de Estefan - Boltzmann

Tipo de combustible Smbolo ValorPetrleo industrial N 6 y 500 0,95Gas natural 0,75

La temperatura de llama es factor muy importante, debido a que el calor radiante esdirectamente proporcional a la cuarta potencia de su valor, pero tambin es directamenteproporcional al factor de emisividad ()

Factor de emisividad

Llama de gas natural

Factor de emisividad de llama

Llama de petrleoFuente: Steam Generators Descriptions and Design



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LA SUPERFICIE DE CONVECCIN .- Vendr dada por la superficie real baada por elfluido transmisor correspondiente a las zonas no expuestas a la llama. Normalmente sonlas superficies correspondientes a los tubos de humos o agua.



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IV. TRANSMISION DE CALOR

TRANSMISION DE CALOR EN CALDERAS CONVENSIONALES.- En las calderas de

vapor de agua o agua caliente, ya sea del tipo pirotubulares o acuotubulares la transmisinde calor en el lado del agua es del tipo conectivo natural, el movimiento del agua seproduce por diferencia de densidades entre las zonas calientes respecto de las fras.

Flujo interno caldera pirotubular Flujo interno caldera acuotubular



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V. CLASIFICACION DE CALDERAS

CLASIFICACIN DE CALDERAS .- Existen alrededor de 16 criterios para clasificar lascalderas, segn normas a emplear mencionaremos los mas usuales a nivel comercial.5.1.- SEGN NORMAS ASME ( por disposicin de fluidos)5.1.1- Calderas de tubos de humos (firetube boilers) La que dispone de unos tubos,sumergidos en el fluido portador de calor, por el interior de los cuales circulan los gasescalefactores5.1.2.- Calderas de tubos de agua (Watertube boilers) Caldera en la que el fluidoportador de calor circula por el interior de los tubos

5.1.3.- Calderas de resistencias elctricas (electric boilers) Caldera que tieneserpentines de resistencias elctricas sumergidas en el fluido portador de calor


caldera de resistencias electricascaldera acuotubularcaldera acuotubular


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5.2- SEGN FLUIDO DE TRANSPORTE DE CALOREn el campo de la termo energa los fluidos universalmente aceptados para lageneracin, transporte e intercambio del calor por sus mltiples ventajas son:5.2.1.- Vapor de agua. temaa desarrollar5.2.2.- Agua caliente y/o sobrecalentada.5.2.3.- Aceite trmico (fluido trmico distinto al agua)El aire presenta mltiples inconvenientes como fluido de generacin y transporte del calor, por lotanto su aplicacin es limitada.

Vapor Saturado Agua calienteAceite trmico



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5.2.1.- CALDERAS DE VAPOR DE AGUA.- Son los que utilizan como fluido detransporte de calor el vapor de agua.

Por lo tanto segn el fluido de transporte de calor las calderas pueden ser:

Caldera de Vapor de agua


V CLASIFICACION DE CALDERAS


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5.2.2.- CALDERAS DE AGUA CALIENTE Y AGUA SOBRECALENTADA.- Los de

agua caliente son aquellos en la que el medio de transporte es agua a temperatura inferiora 110C. (ACS de 60 a 70C). Los de agua sobrecalentada son aquellos en la que el mediode transporte es agua a temperatura superior a 110C.

Caldera de agua caliente Loos


V CLASIFICACION DE CALDERAS


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5.2.3.- CALDERAS DE FLUIDO TRMICO ( ACEITE TRMICO).- Toda caldera en la

que el medio de transporte de calor es un lquido distinto del agua, son del tipoacuotubular de flujo forzado, fabricados con tubos rolados formando serpentinesconcntricos o serpentines rectangulares, pueden ser de dos o tres pases de gases , encuanto a su montaje pueden ser verticales y/ horizontales. Para temperaturas de procesomayor o igual a 200C su aplicacin es muy ventajoso respecto a las calderas de vapor deagua.



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CALDERAS DE LLAMA REVERSA.-Son calderas pirotubulares mejoradas, donde losgases de combustin, regresan en sentido contrario al desarrollo de la llama en el espacio

comprendido entre la parte externa de la llama y las paredes del hogar. Estas calderas porel recorrido de los gases son llamadas como calderas de tres pasos, no tienen cmaraposterior de gases por lo tanto no cuentan con tapa posterior refractaria ni tabiquesrefractarios, pero si tienen una pared posterior hmeda. Esta caldera es ideal para lautilizacin de petrleos lquidos ya que el tiempo de permanencia de los gases dentro delhogar es casi el doble que cualquier otra caldera con lo que se garantiza combustincompleta minimizando la formacin de inquemados



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CALDERAS DE FLUJO FORZADO.- Son versiones mejoradas de calderasacuotubulares que no tienen domos inferiores ni superiores; en reemplazo del haz de tubos

tiene uno o ms serpentines concntricos de tubos rolados de forma helicoidal, por elinterior de los mismos el fluido calor portante viaja de forma turbulento a una velocidaddeterminada, producindose una transmisin del calor del tipo conectivo forzado.Obtenindose con ello mayores ratios de transmisin de calor logrndose equipos mseficientes y de menor peso. Estos equipos pueden operar como calentadores o generadoresde vapor, en el primer caso el fluido ingresa de forma turbulento al serpentn a unatemperatura inferior y sale del mismo a la misma velocidad a la temperatura superior, en

el segundo caso el agua ingresa al serpentn a una velocidad determinada, en su recorridoel agua se calienta y se vaporiza saliendo de forma continuada como vapor saturado osobrecalentado

tem Descripcin1 Tablero de control2 Sensor para el sistema de seguridad de falta de agua 3 Quemador de dos etapas4 Colector de vapor5 Serpentn calefactor de agua, fcilmente reemplazable6 Sensores para control de falta de agua lado de gases 7 Revestimiento protector aislante



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COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERCONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA

CAPTULO DE ING. MECNICA Y MECNICA ELCTRICA

Msc. MASIAS GABRIEL ALBUJAR ESCUDERO

MUCHAS GRACIAS
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