SISTEMAS DE CALDEROS

7/25/2019 SISTEMAS DE CALDEROS

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SISTEAS DE CALDEROS

Autor:Ruddy Bazan Antequera

e-mail:[email protected]

rea de Estudio:Termica

APLICACIONES DE CALDEROS

Un caldero es un contenedor

cerrado de metal en el cual se

calienta agua para producir

vapor o agua caliente. Los

calderos y sus equipos

proveen vapor y/o agua

caliente para procesos

industriales y de calor. El

vapor es usado comnmente

para calefaccionesindustriales o aplicaciones de

proceso, lo cual incluye

procesos industriales que

utilizan vapor para producir

fuerza, calor y/o accin

mecnica en un proceso de

produccin. Por ejemplo, lasplantas procesadoras de

alimentos utilizan vapor para

cocinar, pasteurizacin y

esterilizacin. Las molineras

de papel utilizan vapor en gran

proporcin para

procesamiento de pulpa y

operaciones de secado. Las

refineras de petrleo utilizan

vapor para destilacin de

productos petrolferos en elproceso de refinamiento. El

agua caliente producida en un

caldero es principalmente

utilizada en edificios para

proveer agua caliente, desde

180F a 220F.
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Los tcnicos de mantenimiento normalmente sirven como operadores de calderos y sonresponsables de operar calderos de planta para una mxima eficiencia y seguridad. (ver fig.1) La

operacin de calderos requiere de entrenamiento y, en la mayora de los casos, de una licencia

especial para operar. La licencia de operador de calderos acredita que el operador est calificado

para operar y mantener calderos de vapor y equipos relacionados de una manera segura.

En USA, por lo menos una tercera parte de

los estados tiene leyes que regulan los

requisitos para la certificacin de

operadores de calderos. Aquellos estados

que no otorgan licencias a nivel estatal,

normalmente tienen jurisdicciones que

establecen los requisitos para obtener

licencias. Por ejemplo, Pennsylvania no

tiene requisitos para licencias a nivel

estatal, pero s tiene la ciudad de

Philadelphia. Por lo mismo, comnmente

los tcnicos en mantenimiento tienen ms

de una licencia de operador de calderos.

PRINCIPIOS DE OPERACIN DE CALDEROS

En un caldero a vapor, el contenedor cerrado tiene el agua, transfiere el calor al agua para producir

vapor, y recoge el vapor que se ha producido. Comnmente el calor es generado por combustible

quemado. Para producir vapor, se aplica calor al contenedor. (Ver Fig 2.) . A medida que el agua
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se calienta a 212F, y el agua hierve y se transforma del estado lquido al estado gaseoso, se produce

vapor. Cuando se sella con una tapa el contenedor, se obtiene un recipiente a presin.

Puedese dirigir el

vapor al lugardonde se lo

requiera por una

tubera instalada

en la tapa.

En general, los

calderos estn

diseados para

utilizar de modo

ms eficiente el

calor y as

minimizar los

costos de

produccin de

vapor.

Eficiencia Trmicaes el grado de calor absorbido por un caldero al calor existente en el combustible

por unidad de tiempo. Se obtiene un incremento en la eficiencia trmica al incrementarse la

superficie de calor. La superficie de calores la parte de un caldero que en un lado tiene calor y gases

de combustin en el otro lado tiene agua. Al aumentar la superficie de calor se aumenta tambin

el tamao de la cmara de combustin, la cual permite que el combustible se queme ms

eficientemente al tiempo que se mezcla con una mayor cantidad de aire. Se consigui mayor

eficiencia trmica a travs de la evolucin de diseo de calderos.

En un sistema de calentamiento a vapor, el vapor producido en el caldero sale de la lnea principal

de vapor y entra al cao transversal. La lnea principal de vapores una lnea que conecta el caldero

al cao transversal. El cao transversales la parte del sistema de calefaccin por vapor que conectael caldero y que distribuye el vapor a donde se lo necesita. Desde el cao transversal se dirige por

caeras el vapor hasta lneas derivadas, las cuales a su vez dirigen el vapor hacia las unidades de

calefaccin.


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En stas unidades de calefaccin, el calor es transferido a las diferentes reas del edificio. A medida

que el vapor produce calor para los espacios del edificio y luego se enfra, ste se condensa

(transformndose en agua nuevamente). El condensado pasa a travs de una lnea de retorno hasta

un tanque recibidor de condensado. El condensado es usado como agua de alimentacin y es

bombeada de nuevo al caldero para repetir el ciclo. El agua de alimentacines el agua suministrada

al caldero a presin y temperatura apropiadas. (Ver Fig. 3)

En un sistema de calefaccin de agua caliente, el agua caliente producida en el caldero es utilizada

para transportar energa de calor a reas de edificios. El agua caliente suministrada vara

comnmente desde 180F a 220F. El agua es calentada en el caldero y luego circulada en el sistema

por la bomba de circulacin. Las lneas derivadas dirigen el agua caliente hasta las unidades de

calefaccin. En las unidades de calefaccin, el calor es transferido hasta los espacios del edificio.

Luego el agua es devuelta al caldero para repetir el ciclo. Un tanque de compresin permite que el

agua se expanda en el sistema sin aumentar la presin de todo el sistema. Se aade agua al sistema

a travs de la lnea de suministro de agua.


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Sistemas de Calderos

Los calderos usados en la industria estn diseados para minimizar el costo de produccin de vapor.

Aunque los diseos de calderos varan, todos los calderos de vapor operan utilizando un sistema de

alimentacin de agua, un sistema de combustible, un sistema de vapor y un sistema de extraccin

de gases. Cada sistema requiere de componentes que operen apropiadamente, lo cual debe ser

controlado con la mxima seguridad y eficiencia. (Ver Fig. 4)

Sistema de Alimentacin de AguaUn sistema de alimentacin de aguaes un sistema que alimenta agua al caldero a una temperatura

y presin adecuadas. La alimentacin de agua es tratada y regulada automticamente para alcanzar

la demanda de vapor. Se instalan vlvulas en lneas de alimentacin de agua de manera que se

permita el acceso para mantenimiento y reparaciones. El sistema de alimentacin de agua debe ser

capaz de suministrar agua al caldero en cualquier circunstancia.

Sistema de Combustible

Un sistema de combustible es un sistema que suministra cantidad apropiada de combustible al

caldero. El sistema de combustible incluye todo el equipo necesario para suministrar combustible

a fin de generar el calor necesario en el caldero. El equipo requerido en el sistema de combustibledepende del combustible utilizado. Todos los combustibles son peligrosos si no se toman en cuenta

precauciones de seguridad. Los combustibles ms comnmente utilizados son los combustibles

fsiles como el gas natural, petrleo o aceite combustible y carbn. Otros mtodos para generar

calor incluyen electricidad y fisin nuclear.


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Sistema de Vapor

Un sistema de vapor es un sistema que colecciona y controla el vapor producido en el caldero. El

vapor es dirigido a travs de caeras hasta el punto de uso. A travs de todo el sistema de vapor,

la presin de vapor es regulada con vlvulas y monitoreada utilizando calibradores. Los sistemas de

vapor y alimentacin de agua comparten algunos componentes.

Sistema de Extraccin de Gases

Un sistema de extraccin de gases es un sistema que regula el flujo de aire desde y hacia el

quemador. Para que el combustible queme eficientemente, se debe proveer de una cantidad

adecuada de oxgeno. El aire tambin debe ser suministrado para dirigir el flujo de aire a travs del

horno para despedir los gases de combustin del horno hasta la caja de humo. Elhornoes la cmara

de combustin de un caldero. La caja de humoes el ducto que conecta al caldero con la chimenea.

El sistema de extraccin de gases suministra aire para la combustin y descarga de gases de

combustin hacia la atmsfera en una condicin no contaminada.

CALDEROS

Los calderos son fabricados para propsitos especficos y son nicos en diseo, presin de trabajo

mximo permitido (MAWP), caballos de fuerza (BHP), combustible y lugar de fabricacin. Los

calderos estn comnmente clasificados por diseo como calderos pirotubulares y calderos

acuotubulares. Un caldero pirotubulares un caldero en el cual el calor y los gases de combustin

pasan a travs de tubos rodeados por agua. En un caldero acuotubular el agua pasa a travs de

tubos rodeados de gases de combustin. (Ver Fig. 5).

Lapresin de trabajo mximo permitido (MAWP)de un caldero es la presin mxima recomendada

en libras por pulgada cuadrada (psi) a la que un caldero puede ser operado sin riesgos. El MAWP

est determinado por el Cdigo de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecnicos (ASME), la cual

regula los materiales y mtodos de construccin de calderos. El MAWP est escrito en la placa defabricante del caldero. El MAWP puede ser disminuido por la AHJ basado en la condicin y edad del

caldero.


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Los calderos y sus accesorios estn identificados con el smbolo oficial de ASME, el cual utiliza letras

para identificar los componentes del caldero. Por ejemplo, la estampa del smbolo de ASME para

una vlvula de seguridad es la letra V, y es incluida en la placa de informacin de la vlvula de

seguridad (Ver Fig.6)

Los calderos se clasifican como calderos de baja presin o calderos de alta presin, dependiendo del

MAWP. Un caldero de baja presines un caldero que tiene un MAWP de hasta 15 psi. El MAWP

para calderos de presin baja puede varias en algunos estados y debe ser verificado con las

autoridades locales. Los calderos de baja presin son utilizados primordialmente para calefacciones

de edificios como escuelas, apartamentos, fbricas y almacenes, o para calentar agua de viviendas.

Un caldero de alta presin es un caldero que tiene un MAWP arriba de 15 psi y encima de 6 BHP.

Un caballo de fuerza de caldero (BHP) es la evaporacin de 34.5 lb de agua por hora a una

temperatura de alimentacin de agua de 212F. Debe existir un suministro adecuado de agua para

evaporar o producir la cantidad requerida de vapor porque 1 lb de agua es requerida para producir

1 lb de vapor. Un BHP es equivalente a 33,472 Btu/hr. Los calderos de alta presin son usados

comnmente para cargas de procesos industriales con un MAWP que alcance entre 75 psi a 700 psi.


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Los tambin se clasifican por el tipo se combustible que utilizan para producir vapor. Los

combustibles ms utilizados incluyen los combustibles fsiles como el gas natural, el petrleo o

aceite combustible y el carbn. Un combustible fsil es un combustible que se forma en la corteza

terrestre de desechos de animales y plantas. Los combustibles estn tipificados por su valor

calorfico. Valor calorficoes el nmero de Btu por unidad del combustible. Una Unidad Trmica

Britnica (Btu)es la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de 1 lb de agua 1F. (VerFig. 7). El valor calorfico del gas natural es expresado en trmicos. Un trmicoes una unidad

equivalente a 100,000 Btu. Los trmicos son usados para medir el contenido en Btu del gas natural.

El valor calorfico del aceite combustible o petrleo es expresado en Btu/gal. El valor calorfico del

carbn es expresado en Btu/lb.

Cualquier caldero es un aparato que mueve calor. Para que el agua hierva y se convierta en vapor

se necesita de una gran cantidad de energa de calor. A medida que se calienta el agua hasta su

punto de ebullicin, se requiere de 1 Btu por cada libra de agua calentada a 1F. Elcalor sensiblees

el calor que puede ser medido por el cambio de temperatura. Cuando el agua alcanza su punto de

ebullicin, la temperatura no cambia a medida que se suma el calor y se produce vapor. Calorlatente es el calor identificado por un cambio de estado y no un cambio de temperatura. Por

ejemplo, tenemos 1 lb de agua en un contenedor abierto, como una olla, a nivel del mar. Se necesita

970 Btu para transformar 1 lb de agua a 212F en 1 lb de vapor a 212F. Cuando el vapor se condensa

y se convierte nuevamente en agua, liberar el mismo nmero de Btus. De esta manera, un caldero

de vapor puede transportar grandes cantidades de calor desde el caldero hasta donde se lo necesite.


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En algunos casos se necesita un caldero elctrico. Un caldero elctricoes un caldero que produce

calor por medio de bobinas de resistencia elctrica o electrodos. Los calderos elctricos operan de

manera similar a los calderos encendidos por combustibles fsiles. Un caldero elctrico es menos

complejo que los calderos encendidos por combustibles fsiles porque no se requiere ningn equipo

de combustin. En las bobinas de

resistencia elctrica, la electricidad pasa atravs de un conductor embobinado. La

resistencia creada por el conductor

embobinado genera calor. Las bobinas de

resistencia elctricas son usadas en

calderos de poca capacidad y no son tan

comunes como los calderos de electrodos

elctricos.

En los calderos de electrodos elctricos, el

calor es generado por corriente elctricaque va desde un electrodo a otro a travs

del caldero de agua. La conductividad del

caldero de agua afecta el flujo de

electricidad y la cantidad de calor

generada.

Advertencia:Los calderos elctricos operan hasta a 16,000 V. El desconectador elctrico principal

debe ser cerrado y etiquetado antes de hacer trabajo de mantenimiento en un caldero elctrico.

Los calderos elctricos tpicamente son ms pequeos (1/4 o ) que los calderos de combustible

fsil con similar rendimiento de Btu. Los calderos elctricos son libres de emisin 100% y sonutilizados como una alternativa donde no se acepta el uso de combustibles fsiles o de productos

derivados.

Los calderos estn disponibles como calderos paquete o calderos construidos en sitio. Un caldero

paquetees un caldero que es preensamblado en una fbrica. Todos los componentes para conexin

y operacin estn ya colocados. Un caldero paquete es una unidad ya completa con bomba de

alimentacin de agua, bomba de combustible, ensamble de quemador y controles de combustin.

(Ver Fig. 8). En el sitio de instalacin slo se requiere la conexin de lneas de alimentacin de agua,

las lneas de vapor, lneas de combustible, conexiones elctricas y conexin a y a la chimenea. Los

calderos empaquetados pueden ser calderos pirotubulares o acuotubulares.

Un caldero construido en sitio es un caldero construido en el lugar donde va a operar. Estos calderos

son de alta capacidad y se usan en lugares donde los requerimientos de carga exceden la capacidad

de los calderos paquete. Los calderos construidos en sitio pueden alcanzar hasta una altura de seis

pisos. Al igual que los calderos paquete, los calderos construidos en sitio deben ser inspeccionados

por la AHJ y deben cumplir con todos los estndares y cdigos aplicables.


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Calderos Pirotubulares

Un caldero pirotubular es aquel en el cual el calor y los gases de combustin pasan a travs de tubos

rodeados de agua. Los calderos pirotubulares fueron originalmente diseados para su uso en barcos

y se los conoca como calderos marinos escoceses. Entre stos tenemos calderos de alta presin y

de baja presin. Los calderos pirotubulares son recipientes cilndricos horizontales con flama en el

horno y los gases de combustin dentro de los tubos. El horno y los tubos se encuentran dentro deun recipiente enorme que contiene agua y vapor. (Ver Fig. 9).

El calor de las llamas y gases de combustin pasa a travs de los tubos mientras que el agua rodea

los tubos. Los gases de combustin hacen uno, dos, tres o cuatro pases, dependiendo del diseo.

Unpase es un recorrido por el caldero completo o por parte del caldero. Los tubos en un caldero

pirotubular son medidos por el dimetro externo del tubo en contacto con el agua.


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Los calderos pirotubulares contienen grandes cantidades de agua. Pueden responder a cambios de

carga con una variacin mnima en la presin del vapor debido al tamao de su recipiente. A medida

que el agua es calentada en un caldero pirotubular, su volumen aumenta y se hace ms liviano. El

agua caliente sube y es reemplazada por agua fra. El agua caliente hace que las burbujas de vapor

suban a la superficie y formen parte del espacio de vapor.

Los tubos del caldero aumentan la superficie caliente que est en contacto con el agua del caldero.

Cuanto ms grande la superficie de calefaccin, el calor transferido es mayor, lo cual a su vez

incrementa la circulacin del agua y la formacin de burbujas de vapor. Como resultado se obtiene

una mayor eficiencia trmica del caldero. Un horno interior dentro de la carcaza del caldero

tambin incrementa la superficie de calefaccin.

Existen calderos pirotubulares de dorso seco o de dorso mojado. Un caldero pirotubular de dorso

secotiene una cmara refractaria fuera del recipiente que dirige los gases de combustin desde el

horno hasta los tubos. Refractario es un enladrillado utilizado en hornos de calderos y para

amortiguadores o desviadores de caldero que dirigen los gases de combustin a travs del caldero.

Un caldero pirotubular de dorso mojado es aquel que tiene una cmara de devolucin de agua

enfriada que dirige los gases de combustin desde el horno hasta el rea de tubos. Elrea de tubos

es un ensamblaje de tubos en un caldero.

Los calderos pirotubulares son usados para agua caliente y vapor de baja y alta presin, para

aplicaciones de proceso y calefaccin. La presin de vapor en un caldero pirotubular es

generalmente limitado a aproximadamente 3509 psig y 800 HP. Psiges la presin que se muestra

en el indicador de presin de vapor del caldero. Un caldero acuotubular es generalmente utilizado

si se requieren mayores presiones y HPs. Adems del caldero pirotubular marino escocs, el caldero

de caja de fuego y el caldero tubular de retorno horizontal (HRT) son utilizados en la industria.

Un caldero de caja de fuegoes un caldero pirotubular que tiene la parte superior redonda y sus

lados planos. Este diseo compacto otorga altos rendimientos en espacios ms pequeos que el

del caldero marino escocs (Ver Fig. 10). El caldero caja de fuego tiene patas de agua que extienden

hacia abajo los lados del caldero. Se llamapata de aguaal rea que est alrededor del horno del

caldero que est lleno de agua para transferir calor desde el rea del horno. El vapor producido en

el espacio de vapor es llevado por el escape de vapor localizado en la parte superior del caldero. Los

calderos caja de fuego son usados para aplicaciones de vapor a baja presin o calefones de agua.


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Un caldero tubular de retorno horizontal (HRT) es un caldero pirotubular suspendido sobre un

horno. El tambor del caldero es sostenido sobre el horno por unos cables de suspensin de acero.Los gases de combustin son dirigidos desde el horno debajo del tambor por unos tubos hasta la

parte delantera y trasera de las lminas de tubos. Amortiguadores en el horno dirigen el flujo de

los gases de combustin para mayor eficiencia. Las lminas de tubos se aseguran al tambor usando

riostras diagonales. Las riostras sostienen las lminas de tubos en reas donde los tubos no

proporcionan soporte.


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Calderos Acuotubulares

Un caldero acuotubulares es un caldero por el que el agua pasa a travs de tubos rodeados por

gases de combustin. En este tipo de calderos el calor de las llamas y gases de combustin es

transferido al agua que est pasando por los tubos. Los deflectores dirigen los gases de combustin

por pases mltiples para obtener mxima eficiencia. Los calderos acuotubulares fueron

desarrollados para trabajos de altas presiones de vapor. Para producir presiones comparables, los

calderos pirotubulares tendran que tener una estructura ms gruesa, lo cual no es muy prctico.

Los calderos acuotubulares pueden se clasificados ampliamente como industriales y comerciales.

Calderos Acuotubulares Industriales

Un caldero acuotubular industriales aquel que produce vapor o agua caliente para aplicaciones de

procesos industriales. Un caldero acuotubular industrial consiste de tambores mltiples. Untambor

de vapor y aguaes el recipiente del caldero de vapor que contiene tanto vapor como agua y est

localizado sobre un tambor de barro. Un tambor de barroes la parte ms baja del lado de agua

del caldero. Es aqu donde se acumula barro o lama. El tambor de vapor y agua y el tambor de

barro estn conectados por tubos (Ver Fig. 11).

Calderos Acuotubulares Comerciales

Un caldero acuotubular comercial es aquel que produce vapor o agua caliente para aplicacionescomerciales o de tamao mediano. Entre ellos se cuentan a los calderos acuotubulares de tubos

rectos, de tubos doblados y de membrana (Ver Fig. 12).


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Un caldero acuotubular de tubo recto es un caldero que tiene tubos rectos rodeados por gases de

combustin. Agua y vapor entran el tambor de agua y vapor a travs de una lnea de alimentacin

de agua interna. Estos calderos operan de manera similar a los calderos acuotubulares de tubo

doblado.

Un caldero acuotubular de tubo doblado es aquel que tiene tubos formados rodeados de gases de

combustin y son utilizados para aplicaciones de vapor o agua caliente. Deflectores dirigen los gases

de combustin por pases mltiples alrededor de los tubos formados. Estos calderos vienen en

tamaos que fluctan desde 2 trmicos/hr hasta 9 trmicos/hr de alimentacin, y hasta 250 HP.

Comnmente se los utiliza en aplicaciones de calefaccin por vapor o agua caliente debido a su

resistencia a shocks trmicos.


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Un caldero acuotubular de membranaes aquel que tiene agua dirigida a travs de tubos metlicos

de membrana conectados a los tambores superiores e inferiores. El recipiente del caldero es de

gas comprimido, aislado en la parte exterior y cubierto por una molde de acero removible. Estos

calderos se los utiliza especialmente donde hay limitacin de espacio para agua caliente o para

necesidades de alta o baja presin de vapor.

Calderos de Molde de Hierro

Un caldero de molde de hierro es aquel

que tiene secciones modulares de

hierro, los que funcionan de forma

similar a los tubos de agua en un caldero

acuotubular (Ver Fig. 13). Las secciones

modulares de hierro son como

recipientes que contienen el agua y ladirigen. Se calienta el agua en esas

secciones para luego convertirse en

vapor. Si es necesario, se puede agregar

secciones con objeto de incrementar la

capacidad del caldero ya que cada

seccin es modular. Los calderos de

molde de hierro son limitados a su uso

calefaccin de baja presin de vapor o

agua caliente.

ACCESORIOS DE CALDEROS

Los accesorios de calderos son

necesarios para cada uno de los sistemas de calderos para seguridad y eficiencia de operacin. Unos

accesorios estn directamente conectados al caldero y sirven especficamente para seguridad y

eficiencia. Otros accesorios no conectados directamente al caldero tienen igual importancia para la

operacin del mismo. Entre los accesorios de calderos podemos citar a las vlvulas de seguridad,

accesorios para conexin de agua y de vapor.

Vlvulas de Seguridad

Una vlvula de seguridades una vlvula que previene que el caldero exceda su MAWP. La vlvula

de seguridad es el accesorio ms importante del caldero. Se abre para liberar la presin cuando

sta excede el MAWP dentro del caldero. La vlvula de seguridad funciona como el ltimo aparato

regulador de presin del caldero.


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La capacidad de la vlvula de seguridad es medida como la cantidad de vapor que puede ser liberada

por hora. Una vez abierta, la vlvula de seguridad se mantiene abierta hasta que se libere suficiente

vapor como para que baje la presin. Esta descenso de presin es la purga de la vlvula de

seguridad. La capacidad de la vlvula de seguridad y la purga estn indicadas en la placa de

informacin de la vlvula. Las vlvulas de seguridad a resorte son las ms comunes utilizadas en

calderos. Un resorteexpulsa presin sobre la

vlvula contra el asiento de

la vlvula de modo de

mantenerla cerrada.

Cuando la presin dentro

del caldero excede la

presin establecida, sta

forza a que la vlvula se

abra. El vapor pasa a travs

de la vlvula parcialmenteabierta y golpea la mayor

parte de la superficie que

est adherida al asiento de

la vlvula, lo cual crea fuerza

extra que causa que la

vlvula de seguridad se abra

repentinamente, dejando

libre un flujo de vapor

consistente. El flujo de

vapor mantiene la vlvula

abierta hasta que la presin

descienda ms debajo de lo

requerido.

El cdigo de ASME especifica

el diseo, materiales y

construccin de vlvulas de

seguridad; adems del

nmero de vlvulas de seguridad requeridas y la frecuencia y procedimientos para examinarlas.

Cualquier ajuste o reparacin a las vlvulas de seguridad deben ser realizadas por el fabricante o su

representante autorizado. Las vlvulas de seguridad son instaladas en la parte ms alta del caldero

en el lado del vapor. Nunca deben instalarse ningn tipo de vlvulas entre el caldero y la vlvula de

seguridad. Las vlvulas de seguridad de calderos de alta presin comnmente tienen conexiones

de encaste. (Ver Fig. 14).


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Accesorios de Conexin de Agua

Estos accesorios controlan la cantidad, la presin y la temperatura de agua suministrada a y desde

el caldero. El agua del caldero debe ser mantenida a un nivel normal de operacin (NOWL).

Condiciones de poca agua puede daar el caldero y causar que ste explote debido a

recalentamiento y desmedro del metal del caldero. Condiciones de exceso de agua puede tambin

ocasionar almacenamiento de agua en las lneas de vapor, lo cual causa un martilleo de agua. Elmartilleo de agua es un golpeteo causado por rpidos movimientos de agua en las lneas de vapor.

El martilleo severo de agua puede daar el equipo. Los accesorios para agua incluyen vlvulas de

alimentacin de agua, columnas de agua, tanques de retorno condensado, accesorios de agua de

reemplazo, reguladores de alimentacin de agua, bombas, calefones y vlvulas base.

Vlvulas de alimentacin de agua

Una vlvula de alimentacin de agua es una vlvula que controla el flujo del agua de alimentacin

de la bomba de alimentacin al caldero. Las vlvulas de obstruccin de alimentacin de agua son

vlvulas esfera localizadas en la lnea de alimentacin utilizadas para aislar al caldero de los

accesorios de alimentacin de agua. Una vlvula esfrica o globulares una vlvula que controla elflujo de agua por medio de un disco circular, el cual es movido fuera o dentro por el operador. Al

girar la manija contra las manecillas del reloj se abre la vlvula. Si se la gira en el sentido de las

manecillas del reloj, la vlvula se cierra. La vlvula de obstruccin de alimentacin de agua se

coloca lo ms cerca posible al caldero para parar el flujo de agua que sale del mismo para

mantenimiento o en caso de que la vlvula de chequeo no funcione correctamente. Unavlvula de

chequeoes aquella que permite el flujo en una sola direccin. (Ver Fig. 15)

La vlvula de chequeo de alimentacin de agua es localizada al lado de la vlvula de obstruccin de

alimentacin de agua y previene sta de fluir desde el caldero de vuelta a la bomba de alimentacinde agua. La vlvula de chequeo de alimentacin de agua se abre y se cierra automticamente por

el movimiento de un disco, el cual se abre cuando se alimenta agua al caldero, y se cierra cuando el

agua vuelve o sale del caldero.


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Columnas de agua

Una columna de agua es un accesorio de caldero que reduce la turbulencia del agua en el visor de

nivel para proveer una lectura correcta del nivel de agua. Unvisor de niveles un accesorio de caldero

que indica el nivel de agua en el caldero. Las columnas de agua estn localizadas en el NOWL, con

la parte ms baja de la columna de agua colocada por lo menos a 3 arriba de la la superficie de

calefaccin. Las columnas de agua consisten en una columna principal y tres grifos de prueba (Ver

Fig. 16). Luces, alarmas o pitos indicadores de bajo o alto nivel de agua pueden ser conectados a la

columna de agua con sensores en la parte superior e inferior de los grifos de prueba.

Para poder reemplazar el visor de nivel, se colocan vlvulas de aislamiento tanto en la parte superiorcomo en la parte inferior del mismo. Una vlvula de purga en la parte inferior del visor de nivel

permite remover sedimento y barro. Los visores de nivel tubulares son utuilizados para presiones

hasta de 400 psi. En cambio, los visores de niveles planos se usan para presiones arriba de 400 psi.

Todos los calderos deben tener dos mtodos para determinar su nivel de agua. El visor de nivel de

agua sirve como mtodo principal; los grifos de prueba son usadops como mtodos secundarios

para determinar el nivel de agua de los calderos. Un grifo de aguaes una vlvula montada en la

columna de agua que se utiliza para determinar el nivel de agua del caldero si es que el visor de nivel

es defectuoso o est siendo reemplazado. El grifo de prueba central est ubicado en el NOWL.

Tanto el agua como el vapor deben ser vaciados del grifo de prueba central si el aagua del caldero

est en el NOWL. Cuando sale agua del grifo de prueba superior, significa que el nivel de agua es

elevado. Cuando sale vapor del grifo de prueba inferior, entonces se tiene una condicin de bajo

nivel de agua. Los grifos de prueba son efectivos hasta aproximadamente 250 psi. Sin embargo,

arriba de 250 psi es dificultoso distinguir la salida de agua o vapor de los grifos.


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Todos los calderos estn conectados con un repiradero que normalmente est ubicado en la parte

ms alta de la columna de agua o del caldero. El respiradero est abierto cuando se enciende un

caldero para permitir la salida de aire del caldero; pero est cerrado cuando fluye una corriente de

vapor fija por el mismo. El respiradero se abre cuando un caldero se apaga para permitir que entre

aire en el caldero y se prevenga la formacin de un vaco dentro del caldero que se enfra.


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Tanques de Retorno de Condensado

Un tanque de retorno de

condensado es un accesorio de

caldero que contiene condensado

retornado del sistema de vapor.

El condensado no contaminado es

bombeado de nuevo al calefn de

agua de alimentacin, el cual es

un accesorio de caldero que

calienta el agua de alimentacin

antes que entre al caldero. El

tanque de retorno de condensado

y la bomba son instalados en el

punto ms bajo del edificio dondese use el vapor. El condensado es

dirigido al tanque de retorno de

condensado a travs de lneas de

retorno de condensado (Ver Fig.

17). Un respiradero o ventilador

permite que la presin del tanque

salga a la atmsfera. Una bomba

de condensado retira condensado del tanque y lo descarga al calefn de agua de alimentacin. Un

controlador de la bomba regula el flujo de condensado hacia el calefn de agua de alimentacin.

Accesorios para el Tratamiento de Agua

Agua tratadaes agua que se usa para reemplazar las que se pierde en el caldero por falta de retorno

del condensado al mismo. El agua tratada es alimentada a travs del tanque de retorno de

condensado utilizando sistemas automticos o manuales. Mayormente el sistema manual siempre

desva el sistema automtico cuando el caldero tiene ambos sistemas. Los tcnicos de

mantenimiento deben saber cmo reponer el agua tratado rpidamente al caldero en el caso de

que se d una condicin del bajo nivel de agua. Los sistemas manuales suponen alimentar el agua

utilizando una vlvula tambin manual (Ver Fig. 18). Los alimentadores de agua automticos

controlan el flujo del agua tratada con una vlvula de flotador que se encuentra un poco ms abajo

del NOWL. A medida que el nivel del agua del caldero baja, el flotador cae y la vlvula de la lnea deagua tratada se abre para dejar que entre agua. El agua tratada es mezclada con el condensado que

viene del sistema y luego es alimentada al caldero. A medida que el nivel del caldero se eleva, el

flotador se eleva para cerrar la vlvula y as prevenir que siga entrando agua.


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Accesorio de corte de Combustible por Bajo Nivel de Agua

Es aquel accesorio que apaga el

quemador y acciona una alarma

cuando el nivel del agua del caldero

baja. Este accesorio est localizado

aproximadamente 1 arriba del

visor inferior de nivel de agua. Los

accesorios de corte de combustible

por bajo nivel de agua se

encuentran con o sin columna de

agua. Estos deben ser examinados

por lo menos una vez al mes o ms,

dependiendo de los requerimientosy de los procedimientos de cada

planta (Ver Fig. 19).


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Las vlvulas o accesorio de corte de combustible por bajo nivel de agua tienen un sensor flotante o

tornillo elctrico. El sensor flotante determina si el nivel de agua es bajo a travs de un switch de

mercurio. El tornillo elctico siente la ausencia de agua y activa un switch de corte en el quemador.

Ambos sensores estn

conectados al switch de control del quemador para apagar ste cuando el nivel de agua baja en la

cmara y luego hace sonar una alarma.

Reguladores de Agua de Alimentacin

Un regulador de agua de alimentacin es un accesorio de caldero que mantiene el NOWL

controlando la cantidad de agua de alimentacin bombeada al caldero desde el tanque de retorno

de ocndensado. Los diseos de estos accesorio varan, pero todos incluyen un elemento sensor

localizado en el caldero NOWL (Ver Fig. 20). Se enva una seal a la vlvula del agua de alimentacin

para aumentar el flujo del agua de alimentacin cuando el elemento sensor detecta una disminucin

del nivel del agua del caldero. En algunos calderos paquete, el regulador de agua de alimentacin

funciona como un switch de encendido y apagado para controlar la bomba del agua de alimentacin.

El nivel de agua del caldero se mantine con dicho regulador. Sin embargo, el nivel de agua delcaldero debe chequearse peridicamente por el tcnico de mantenimiento.

Bombas de Agua de Alimentacin

Una bomba de agua de alimentacines un accesorio de caldero usado con un regulador de agua de

alimentacin para proveer sta al caldero. La presin producida por la bomba de agua de

alimentacin debe ser mayor a la presin de agua del caldero y del sistema de resistencia para

mantener el NOWL en el caldero. El cdigo de ASME indica que los calderos que tienen 500 pies

cuadrados de superficie de calefaccin deben tener dos maneras de proveer agua de alimentacin.

Por ejemplo, una planta que tiene una bomba de agua de alimentacin a vapor debe tambin tener

una bomba elctrica como respaldo. Las bombas de agua de alimentacin pueden ser centrfugales,

de turbina o reciprocantes.

Una bomba centrfuga es una bomba que trabaja por el principio de fuerza centrfuga que es

convertida a presin. Fuerza centrfugaes la fuerza externa producida por un objeto rotatorio. Las

bombas centrfugas de agua de alimentacin con las ms comunes (Ver Fig. 21). Estas bombas son

de motor elctrico o a vapor. La fuerza centrfuga mueve el agua hacia la parte exterior del rotating

impeller. La housing dirige agua del impeller to the outlet. Las bombas de agua de alimentacin a

turbina operan de manera similar a las centrfugas pero utilizan anillos de difusin para dirigir el

flujo del agua. Las bombas de agua de alimentacin a turbina tienen una mayor eficiencia de

operabilidad y pueden aguantar mayores presiones que las bombas centrfugas. Las bombas de

agua de alimentacin reciprocantes son a vapor y usan un pistn para descargar agua a la lnea de

agua de alimentacin.

Calentadores de Agua de Alimentacin

Un calentador de agua de alimentacin es un accesorio de caldero que calienta el agua de

alimentacin antes de que sta entre al caldero. Estos calentadores pueden ser tiles en algunos

calderos para remover oxgeno y otros fgases que causan corrosin al metal del caldero. Se puede


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reducir la cantidad de material corrosivo en un caldero manteniendo una temperatura adecuada

del agua de alimentacin.

Los calentadores de agua de alimentacin son ya sea abiertos o cerrados (Ver Fig. 22). Uncalentador

de agua de alimentacin abiertoes aquel en el cual agua y vapor entran en contacto directo y se

mezclan para elevar la temperatura del agua. Estos calentadores se encuentran encima de la bomba

del agua de alimentacin para producir una presin positiva en el lado de succin de la bomba. Uncalentador de agua de alimentacin cerrado es aquel en el cual el agua y el vapor no tienen contacto

directo. El agua de alimentacin es dirigida a travs de gran nmero de tubos que se encuentran

dentro del contenedor de acero. Estos tubos son calentados por el vapor que corre por el

contenedor; el calor es transferido al agua de alimentacin que fluye por los tubos. Estos

calentadores estn ubicados en el lado de descarga de la bomba de agua de alimentacin, y logran

mayores temperaturas de agua.

Vlvulas Inferiores de Desfogue

Una vlvula inferior de desfogue es una vlvula que se utiliza para dejar salir agua del fondo del

caldero para reducir el nivel de agua, remover sedimento y basura, reducir concentracionesqumicas y/o drenar el caldero. Para realizar este trabajo se utilizan dos vlvulas (Ver Fig. 23) El

agua es descargada a travs de estas vlvulas hasta el tanque de desfogue. Un tanque de desfogue

es un accesorio de caldero que colecta agua descargada a travs de las vlvulas inferiores de

desfogue. El agua se enfra para prevenir llevar agua caliente de caldero al sistema de desage.

ACCESORIOS DE CONEXIN DE VAPOR

Los accesorios de vapor remueven aire, controlan el flujo de vapor y mantienen la presin de vapor

requerido en un caldero y en el sistema de vapor. Los accesorios de vapor tambin son utilizados

para dirigir el vapor a varios lugares para calefaccin y procesamientos. Todos los accesorios de

vapor de calderos son dieados y fabricados para funciones especficas, e incluyen: manmetros de

de presin de vapor, vlvulas de vapor y colectores de condensado y coladores.

Manmetro de Presin de Vapor

Un manmetro de presin de vaporindica la presin dentro del caldero. Un manmetro mecnico

utiliza un tubo Bourdon para determinar la cantidad de presin de vapor. Un tubo Bourdones un

tubo hueco, curveado y aplanado, cerrado en uno de sus extremos que se enrecta cuando se aplica

presin de vapor en el tubo. El manmetro de presin de vapor debera ser de 1 a 2 veces el

MAWP del caldero. Por ejemplo, en un caldero de baja presin, la presin de vapor mxima en el

manmetro es de 30 psi porque el MAWP del caldero es 15 psi (Ver Fig. 24).

Vlvulas de Vapor

Las vlvulas de vapor ms comunes incluyen la vlvula principal de paso o cierre de vapor y la vlvula

esfrica o globular. Una vlvula principal de paso de vapor es una vlvula utilizada para apagar o

encender el caldero. Dicha vlvula se abre para el encendido del caldero dejando salir vapor del

caldero; y se cierra para parar el flujo de vapor del caldero y as apagarlo. Esta vvlula es en realidad

una vlvula de compuerta, o sea que controla el flujo de fludo que se mueve por la vlvula por

medio un disco que sirve de puerta. La vlvula de compuerta no tiene restricciones de flujo cuando


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est abierra y debe estar totalmente abierta o totalmente cerrada. Comnmente se una una vlvula

externa os&y (de culata y varilla externas) para la vlvula principal de vapor. De acuerdo a la

posicin de la varilla se sabe si la vlvula est abierta (hacia arriba) o cerrada (hacia abajo). (Ver Fig.

25).

Cuando est abierta, la vlvula de compuerta permite libre flujo de vapor. Una vlvula de

compuerta no debera ser usada como una vlvula reguladora, sino ms bien una vlvula globular,en la cual el vapor fluye por debajo del asiento de la vlvula. El cambio de direccin del vapor causa

una disminucin de la presin de vapor. Una vlvula esfrica o globular jams debe ser usada como

vlvula principal de paso o de cierre de vapor.

Trampas y Cernidores de Vapor

Una trampa de vapores un accesorio de caldero que remueve el aire y condensado de las lneas devapor y de los intercambiadores de calor. Esta trampa de vapor atrapa vapor en un lugar especfico

hasta que se haya enfriado y se haya condensado. Estas trampas trabajan automticamente e

incrementan la eficiencia del caldero de planta. Asimismo, previenen el amrtillero de agua

expulsando aire y condensado de las lneas de vapor sin prdida de vapor. Las trampas de vaporestn ubicadas despus del cabezal principal de vapor y por todo el sistema despus de cada aparato

donde se usa vapor.

Una trampa de vapor sin retornoes una trampa que remueve el condensado de las lneas de vapor

y de los intercambiadores de calor para llevarlo al tanque de retorno de condensado. Las trampas

de vapor sin retorno usadas comnmente tienen termostato, flotadores termostticos, recipientes

invertidos y trampas de vapor termodinmicos.

Una trampa de vapor termostticaes aquella que tiene un fuelles lleno de lquido que hierve a la

temperatura de vapor. A medida que el lquido hierve en los fuelles, stos se expanden con la accin

del vapor y cierran la vlvula. Los fuelles se contraen para abrir la vlvula y descargar condensado

cuando la temperatura baja a menos de la temperatura de vapor. Unflotador termostticoes una

variacin de una trampa de vapor termosttico que tiene un flotador que se cierra y abre de acuerdo

a la cantidad de condensado. Este condensado sale por accin del vaco de retorno (Ver Fig. 26).

Un recipiente invertidoes una trampa de vapor por el cual entra el vapor por la base y fluye por un

recipiente invertido. Cuando la trampa se llena de agua, el vapor del interior del recipiente hace

que ste flote hacia arriba, cerrando as la vlvula de descarga. Cuando el recipiente se llena de

condensado, pierde su flotalibilidad y se hunde para as abrir la vlvula de descarga. Una presin

ms baja en la lnea de descarga atra condensado de la trampa de vapor. Cuando el recipiente

invertido se llena de vapor, ste flota y cierra la vlvula de descarga. Cualquier partcula de aire

atrapado en el recipiente es expulsado a travs de un pequeo agujero que el recipiente tiene en

su parte superior.

Una trampa de vapor termodinmica es aquella que tiene un disco movible que se eleva para

permitir descargar aire y enfriar condensado. El condensado caliente crea vapor a ms alta presin

en la parte superior del disco y a ms baja presin debajo del disco, haciendo que ste se cierre y

atrape presin en la cmara.


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Un cernido de vapor es un accesorio de caldero que remueve basura o polvo del vapor y est

localizado en el lado de entrada de las trampas de vapor. Cualquier basurita puede tapar los orificios

de descarga en la trampa de vapor. Estos cernidores deben ser limpiados peridicamente.

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