Caldero Acuotubular

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

“ Calderos Acuotubulares”

CURSO : Balance de Materia y Energía

PROFESOR : ING. JACK ZAVALETA ORTIZ.

ALUMNOS : Valle Asto, Rocío.

Zavaleta Cornejo, Sandra.

GRUPO DE HORARIO: 02 Q

GRUPO: 15

SEMESTRE : 2007­A

Bellavista – Callao

2007

Caldero Acuotubular

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CALDERO ACUOTUBULAR

¿Qué Es Un Caldero?

Las Calderas o Generadores de vapor son instalaciones industriales que,

aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el

agua para aplicaciones en la industria.

Una Caldera es un dispositivo cuya función principal es calentar agua.

Cuando supera la temperatura de ebullición, genera vapor. El vapor es

generado por la absorción de calor producido de la combustión del

combustible. La caldera se encarga de absorber el calor proveniente de las

áreas del economizador, el horno, el supe calentador y el vapor recalentado.

Las calderas pueden ser eléctricas, a gasóleo o combustible diesel, a

gas natural, gas butano, etcétera.

Las calderas pequeñas, exclusivamente para agua caliente sanitaria,

se suelen conocer como calentadores (ej. para emplear en la ducha, en el

fregadero de la cocina, etc.).

Se conoce como caldera de vapor a aquella unidad en la cual se

puede cambiar el estado del fluido de trabajo (agua) de líquido a vapor de

agua, en un proceso a presión constante y controlado, mediante la

transferencia de calor de un combustible que es quemado en una cámara

conocida como "hogar". En algunos casos se puede llevar hasta un estado

de vapor sobrecalentado.

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Clasificación de las Calderas

Ø Uso

• Móviles

• Estacionarias

Ø Presión

• De Mínima Presión

• De Baja Presión

Ø De Generación De Fuerza

Ø Materiales De Que Están Construidas

Ø Contenido De Los Tubos

• Calderas de tubos de humo o pirotubulares

• Calderas acuotubulares

Ø Forma Y Posición De Los Tubos

Ø Fuente De Calor Y Combustión

Ø Sistema De Circulación

• Circulación Normal

• Circulación Forzada

Ø Posición Del Hogar

Ø Tipo De Fogón

Ø Forma General

Tipos de Calderas

Ø Calderas de acero.

Ø Calderas del tipo igneotubulares o de tubos de humo

Ø Calderas del tipo acuotubular o de tubos de agua

Ø Calderas horizontales de tubos rectos.

Ø Calderas de tubos curvados de circulación normal y forzada.

Ø Calderas de cuerpo de acero.

Ø Calderas de hierro colada.

Ø Calderas de diseño especial.

CALDEROS ACUOTUBULARES

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Las calderas acuotubulares son idóneas para todos aquellos procesos

industriales en los que se requieran altas presiones de vapor, grandes

producciones de vapor o ambas condiciones a la vez.

En la gama de de calderos existe: Las calderas acuotubulares modelo “CIT”

con configuración en delta, de tres pasos de humos con paredes de agua y la

tabiquería exterior refractaria

La caldera se compone de dos colectores o domos a los que van a conectar

todos los tubos de la caldera, con dos o más columnas de circulación natural,

según sea el tamaño de la caldera.

La configuración de la caldera es de hogar de pared de tubos y retorno en la

parte posterior del hogar, para pasar al segundo pasó y giro en la parte anterior

para entrar en el tercer pasó de humos y de ahí la salida a la chimenea.

Según el tamaño de la caldera llevará uno o dos quemadores, con sus

correspondientes rampas de combustible y maniobra eléctrica independiente,

teniendo la maniobra de control de potencia de llama, tipo cascada para

aprovechar al máximo las inercias térmicas.

Estas calderas por su configuración y diseño, nos permiten alcanzar

presiones altas, que de otro modo sería muy difícil conseguir por la legislación

vigente sobre diseño de caldera, éstas pueden alcanzar los 45 Kg/cm².

Caldero acuotubular

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Descripción del caldero acuotubular

Los tubos de agua se unen y conforman para formar el recinto del hogar,

llamados paredes de agua. El recinto posee abertura para los quemadores y

salidas de gases de combustión.

La circulación del agua puede ser natural, debido a la diferencia de

densidad entre agua fría y agua caliente. El agua en ebullición se acumula en un

recipiente llamado domo donde se separar el vapor de agua.

Caldero Acuotubular de 2 pasos de humos y circulación natural (shield)

1. Cuerpo cilíndrico

2. Salida de vapor

3. Toma del vapor

(antiespumante)

4. Válvula de seguridad

5. Indicador de nivel

6. Entrada de hambre

7. Hombre

8. Tabique deflectores

9. Colectores

10.Salida hacia la

chimenea

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Estas calderas son económicas por la ausencia de las bombas del líquido

pero de bajo producción de vapor por la baja velocidad de circulación de agua.

Para obtener mayores caudales de vapor y mayores presiones se utilizan

bombas de alimentación de de agua, pudiendo operarse incluso por encima del

punto crítico de la campana de vapor (21.7 Mpa = 220atm)

Si se añade una bomba de recirculación, para mover rápidamente el agua

en los tubos evaporadores, y un domo para separar el vapor se tiene el tipo

Lamont.

Caldera tipo Benson (shield)

1. Bomba de alimentación.

2. Economizador.

3. Cámara de combustión.

4. Evaporador residual.

5. Recalentador.

6. Salida de vapor.

7. Ventilador.

8. Calentador de aire.

9. Quemador.

10.Ingreso de combustible.

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En las calderas acuotubulares, por el interior de los tubos pasa agua o

vapor, y los gases calientes se hallan en contacto por la superficie externa de

aquellos encontraste con el tipo pirotubular. Las calderas acuotubulares son

empleadas casi exclusivamente cuando interesa obtener elevadas presiones y

rendimiento, debido a los esfuerzos desarrollados por los tubos por alta presión son

de tracción en vez de compresión, como ocurre en los pirotubulares.

Este tipo de calderas puede quemar gas o carbón. La circulación es excelente

debido a que el agua y vapor suben verticalmente por el interior de los tubos. Los

tubos denominados de circulación envían el agua desde la parte posterior de la

caldera al colector inferior. Los tubos verticales absorben el calor irradiado y al

mismo tiempo protegen el revestimiento refractario.

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CLASIFICAN DE CALDERAS ACUOTUBULARES

1) Compactas (Hogar integral pequeño y Hogar integral grande)

2) No Compactas (Tubo recto y Tubo curvo)

3) Alta presión y temperatura

4) Lecho fluidizado (Burbujeante, Circulante, Presurizado)

Variables importantes en las calderas de vapor:

Ø Agua de alimentación, vapor producido,

vapor de atomización y purga

Ø Temperatura (ºC)

Ø Presión (kg/cm 2 )

Ø Flujo (ton/h)

Ø Tipo(s)

Ø Temperatura(ºC)

Ø Presión (kg/cm 2 )

Ø Flujo (ton/h)

Ø Densidad Relativa

Ø Poder(es) calorífico(s) superior(es) (kJ/kg)

Ø Capacidad(es) calorífica(s) (kJ/kgºC)

Ø Composición (% en mol y % en peso)

Ø Gases de Combustión

Ø Temperatura (ºC)

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Ø Contenido de oxígeno (% en volumen)

Ø Contenido de bióxido de carbono (% en

volumen)

Ø Contenido de monóxido de carbono (ppm)

Características

Ø La parte inferior del hogar está libre respecto al cuerpo a presión.

Bajo el haz convector, la recogida de cenizas es fácil.

Mantiene una gran inercia térmica en todo el hogar a radiación.

Ø Accesibilidad a todas las partes del generador.

Facilidad de acoplamiento de sobre calentador.

Ø Todo el circuito de gases está sometido a una mínima depresión.

Ø Limpieza de circuito de gases automática.

Ø Facilidad de combustión de diferentes combustibles sólidos.

Ø Facilidad de combustión mixta para Biomasa-Combustibles convencionales.

Calderas acuotubulares de tipo compacto Portablock cuyas principales

características son:

• Paredes de agua membranadas.

• Construcción estanca a los gases de combustión y a la

penetración de aire secundario.

• Reducción al mínimo del refractario a instalar, al estar todas las

superficies refrigeradas.

• Optimo diseño de la cámara de combustión adaptado a la forma

natural de la llama.

• Máxima facilidad de inspección y mantenimiento respecto a

otros diseños de acuotubulares.

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• Reducción de los trabajos de montaje al mínimo al

suministrarse los componentes pre montados en el taller.

AGUA DE ALIMENTACIÓN A LA CALDERA

El agua para la caldera se almacena usualmente en un tanque "de relleno o

reposición" de manera que se tenga disponible un volumen de agua suficiente para

demandas mayores a las acostumbradas. Se mantiene un nivel constante por

medio de una válvula flotadora similar en principio al flotador en el tanque de un

sanitario. Una bomba de alta presión saca el agua del tanque de relleno y la vacía

en la caldera. Debido a que la mayoría de las calderas operan a presiones más

altas que las del suministro de agua, la bomba debe elevar la presión del agua de

alimentación un poco por encima de la presión de operación de la caldera.

El vapor limpio es agua pura en forma de gas. Cuando se enfría y se condensa

es agua pura y se le denomina "condensado". A medida que se condensa en agua

contiene considerable calor, el cual puede ser utilizado. Es un agua de relleno o de

alimentación casi perfecta, ya que ha sido despojada de minerales disueltos y

materia extraña en el proceso de evaporación.

Siempre que es posible, el condensado es regresado a la caldera y

recolectado en un tanque denominado "receptor o tanque de condensado". Cuando

se recupera el condensado, el receptor puede también desempeñar la función de

tanque de relleno.

En algunas instalaciones, el retorno del condensado puede suministrar tanto

como el 99% del agua de alimentación y mientras más alto sea el porcentaje de

condensado, se requiere menos tratamiento de agua. Otras instalaciones pueden

requerir del 100% de reposición si por alguna razón el condensado no puede ser

recuperado o si está muy contaminado.

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PRESIONES DE LA CALDERA

La temperatura y la presión a las cuales opera una caldera tienen una relación definida, según se muestra en la siguiente tabla:

PUNTO DE EBULLICIÓN DEL AGUA A DIFERENTES PRESIONES

TEMPERATURA PRESIÓN

A presión atmosférica normal, el agua hierve a 100 o C (212 o F); a presiones más altas se incrementa el punto de ebullición, alcanzando un máximo de 374 o C (705 o F) a una presión de 225 kg/cm 2 (3200 psi). Arriba de esta temperatura el agua no puede existir como un líquido.

Aplicaciones

Ø Servicios a baja temperatura (menor a 37ºC)

Ø Control de la temperatura de proceso

Ø Conservación de energía

Uso y aplicación:

Ø Protección al personal

Ø Anti condensación

Ø Aislamiento innecesario

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Esquema de ciclo combinado

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Funcionamiento de caldera

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Sala completa de una caldera acuotubular