Por el Univ. NeStor YaMiL RoMeRo MaMaNi UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO CALDERAS Por el Univ. NeStor YaMiL RoMeRo MaMaNi Tarija - Bolivia

CALDERAS - INTRODUCCION 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. Las calderas de vapor son unos aparatos en los que se hace hervir agua para producir vapor. El calor necesario para caldear y vaporizar el agua pude ser suministrado por un hogar, por gases calientes recuperados a la salida de otro aparato industrial (horno, por ejemplo). por una corriente eléctrica. Cuando el calor es suministrado por en líquido caliente o por vapor que se condensa, suelen emplearse otras denominaciones, tales como vaporizador y transformador de vapor. Durante su funcionamiento, la caldera está sometida interiormente a la presión de equilibrio del agua y de su vapor a la temperatura alcanzada.

CALDERAS - INTRODUCION Si la caldera propiamente dicha está conectada a otros, de los cuales unos calientan el agua (recalentadores de agua, economizadores) o el aire de combustión (precalentador de aire), y otros que recalientan el vapor (recalentadores), suele denominarse el conjunto grupo evaporador, y la parte del grupo en que se produce la evaporación se llama vaporizador o haz vaporizador. Las primeras calderas solo podían trabajar a 0.7 a 1.5 Kg./cm2. debido a que los materiales usados y las formas y diseño no eran las optimas. En la actualidad las calderas trabajan a presiones relativas comprendidas de 66 a 65 Kg./cm2 hasta 145 Kg./cm2 con una Temp. Aprox. 540 oC.

CLASIFICACION DE LA CALDERAS Según la Combustión: Fuego Nuclear Eléctrica Según La Potencia: Baja (<10 Tn/h) Media (10-50 Tn/h) Alta (50-150 Tn/h) Muy Alta (>150 Tn/h) Según Forma y Posición de los Tubos: Rectos Curvos Horizontales Verticales Inclinados Según la Circulación: Natural Forzada Según su Uso: Estacionarias (calefacción) Móviles (Locomotoras) Según La Situación del Hogar: Interna Externa Según los Materiales: Fuertes: acero especiales. Calefacción: Hierro colado. Según el Contenido de los Tubos: Pirotubulares Acuatubular Según el Combustible: Liquido Sólido Gaseoso

CONSTITUYENTES ,MANTENIMIENTO Y PARTES DE UN GENERADOR DE VAPOR CONSTITUYENTES DE LAS CALDERAS: Unidad de Presión: Caldera (Cambio de estado de agregación de la sustancia de trabajo.) Recalentadores Precalentadores o Economizadores Unidad de Combustión Boquillas Transformador Elevador (110V a 10000 V) MANTENIMIENTO DE CALDERAS Pretratamiento de agua pH 10.5-11 Mantenimiento Eléctrico Se presentan daños por Picadura (DBO) Espuma (Sólidos disueltos a alta velocidad) Incrustaciones (Sales Insolubles ca++, Mg++) PARTES DE UN GENERADOR DE VAPOR: la combinación de equipos consta: Elementos Caldera hogar Equipos de quemadores Cámara de agua Purificador de vapor Recalentador o atemperador o economizador Calentador de aire

PROSESO DE VAPORIZACION El vapor o el agua caliente se producen mediante la transferencia de calor del proceso de combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevando, de esta manera, su presión y su temperatura. Debido a estas altas presiones y temperaturas se desprende que el recipiente contenedor o recipiente de presión debe diseñarse de forma tal que se logren los limites de diseño deseado, con un factor de seguridad razonable. Por lo general, en las calderas pequeñas empleadas para la calefacción domestica, la presión máxima de operación es de 104000 N/m2. En el caso del agua caliente, esta es igual a 232oC (450oF). El proceso de transmisión de calor que se realiza en un generador de vapor es un proceso de flujo constante en el cual el calor transmitido es igual a la variación de la entalpía del fluido por consiguiente. La condición de una caldera medida por el calor absorbido por el H2O será: Q=m(h-hL).

Importancia de La Elección de un Buen Combustible en las Calderas Los combustibles están caracterizados por un poder calorífico (cantidad de kilocalorías / kilo que suministran al quemarse), un grado de humedad y unos porcentajes de materias volátiles y de cenizas. El análisis químico es quien permite distinguir los diferentes elementos (puros) que constituyen el combustible. Estos elementos se pueden clasificar en dos grandes categorías: Elementos activos, es decir: combinables químicamente con el comburente, cediendo calor. Son el carbono, hidrógeno, azufre, etcétera. Elementos inertes, que no se combinan con el comburente y que pasarán como tales a los residuos de la combustión. Son el agua, nitrógeno, cenizas, etc.

Importancia de La Elección de un Buen Combustible en las Calderas El objeto de la combustión, refiriéndonos a los hogares, es el de proporcionar una producción de calor uniforme y regulada para ser transmitida a un medio que la absorba. Una de las cuestiones más importantes es la de suministrar una cantidad exacta de oxígeno por unidad de peso del combustible para que se realice la combustión completa. Además de la exactitud correcta de la mezcla “aire-combustible”, se debe dar el tiempo necesario para que la mezcla sea intima para que el combustible arda completamente; la temperatura del hogar debe ser tal que mantenga la combustión. La mejor manera de estudiar la combustión en un hogar consiste en relacionarla directamente con el análisis del combustible usado, para el cálculo de la cantidad necesaria de aire y de 103 productos gaseosos formados.

Tipos de Combustibles para Calderas GLP = Gas Licuado de Petróleo: Es un líquido, que puede cambiar su estado a vapor (Gas Fluido) Fácilmente. -No tiene olor ni color. -Es mas pesado que el aire. -No es tóxico pero en su estado liquido produce quemaduras en la piel. -Se compone de derivados del petróleo y gas natural. GAS-oil: Líquido de incoloro a amarillento, de olor característico. Puede desarrollar electricidad estática por agitación o descarga en recipientes. Reacciona con oxidantes fuertes, con riesgo de incendio y explosión. Sus vapores son más densos que el aire, pudiendo inflamarse a distancia. LEÑA: la utilización del fuego como medio de calefacción. El control sobre él dispuso a voluntad, de un medio practico para resguardarse de los crudos inviernos. Históricamente la leña ha sido el método mas tradicional de calefacción, aunque su utilización a cielo abierto siempre resto eficacia a su poder calorífico.

Tipos de Combustibles para Calderas CARBÓN VEGETAL: de madera o leña un compuesto de oxigeno, hidrogeno, carbono y ázoe. Sustancias que se transforman en otras a través de la combustión . EN EL CARBONÍFERO Del los yacimientos de carbón que remontan del período geológico llamado Carbonífero (de aquí le viene el nombre). Suele pensarse que en este período, el quinto de la era Primaria, la vegetación debía de ser particularmente lujuriante. EL GAS NATURAL Es una mezcla gaseosa y combustible que, al igual que el petróleo, es un combustible fósil y se deriva de la descomposición de material orgánico depositado a grandes profundidades por muchos millones de años. Está compuesto principalmente por Metano (CH4), pero tiene una proporción menor de otros elementos, como el Etano (4%), Propano (1%), Butano (0,4%), Nitrógeno (0,9%) y Dióxido de Carbono (1,7%). No es tóxico, pero en altas concentraciones desplaza el oxígeno y puede producir una asfixia.

TIPOS DE CALDERAS CALDERAS DE GRAN VOLUMEN DE AGUA.(CALDERAS SENCILLAS) Calderas con Hervidores. Calderas de Hogar Interior CALDERA DE MEDIANO VOLUMEN DE AGUA (IGNITUBULARES). Caldera Semitubular Caldera Locomotora Calderas de Galloway. Locomóviles. Calderas Marinas. Semifijas. Calderas Combinadas. CALDERAS DE PEQUEÑO VOLUMEN DE AGUA Acuotubulares Caldera Babcock-Wilcox. Calderas Stirling. Caldera Borsig. Caldera Yarrow y Thorny croft Con tubos de Humo y de Agua Pirotubulares.

CALDERAS ACUOTUBULARES Las calderas Acuotubulares (el agua está dentro de los tubos) eran usadas en centrales eléctricas y otras instalaciones industriales, logrando con un menor diámetro y dimensiones totales una presión de trabajo mayor. se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados para que el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta, provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte más baja. (también existen de forma horizontal) La producción de vapor de estas calderas es de unos 1500 kg/hora cada una, a una presión de régimen de 13 atm. absolutas y 300 °C de temperatura. 

CALDERAS PIROTUBULARES concebida especialmente para aprovechamiento de gases de recuperación presenta las siguientes características. El cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

VENTAJAS La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas presiones dependiendo del diseño hasta 350 psi. Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP. Por su fabricación de tubos de agua es una caldera "INEXPLOSIBLE". La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de humo, ya que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad. El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no excede los 20 minutos. Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los requerimientos de normas. Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación automática. Son utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel. Sistemas de modulación automática para control de admisión aire-combustible a presión. El vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por lo que en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor aprovechamiento. El vapor húmedo producido por una caldera de tubos de humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo cual actúa en las paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el consumo de vapor hasta en un 20%.

CONOCIMIENTOS PARA LA SELECCIÓN DE UNA CALDERA Entre los diversos datos debemos conocer: La Potencia de la Caldera El Voltaje que esta Requiere El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajar La Demanda de Vapor que se Requiere, etc. Podemos decir que en realidad existen varios factores importantes al momento de elegir una caldera, tales como: Capacidad de Consumo de la Empresa Capacidad de la Caldera Capacidad de Turbina / Generador.

DISEÑO COMERCIAL DE CALDERAS Y SELECCION Presión de timbre o régimen Superficie de calefacción Capacidad o vaporización total Capacidad o vaporización especificas Superficie o parrilla o volumen de horno Grado de combustión Índice o grado de combustión Rendimiento

IMPORTANCIA DEL VAPOR Se puede decir que la máquina alternativa de vapor representa el tipo de máquina térmica más antigua, dado que sus primeros antecedentes datan de los primeros años del 1700. A pesar de su antigüedad, ésta máquina constituye el antecedente de aquellas usadas hoy en día como turbinas de vapor en las centrales termoeléctricas convencionales. Las centrales termoeléctricas modernas están constituidas por módulos en "bloques", cada uno de los cuales consiste de: Un generador de vapor; Un grupo turbo-generador; Un transformador elevador. La central completa contiene un conjunto de instalaciones, que a grandes rasgos, incluye: Zona de manejo de combustibles. Generador de vapor; Turbina y condensador; Circuitos diversos para la recuperación del calor, de los gases de combustión

GRACIAS... Y AHORRE SUS PREGUNTAS....!!!! Tarija 21 de junio 2005