Calderas de tubos verticales Presentado por: José Alfredo Jiménez Parra

Introducción Una de las maquinas industriales más importantes que encontraremos son las Calderas; y definiremos caldera como una maquina 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 liquido, se calienta y cambia de estado. Podemos definir una caldera como todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Algunas aplicaciones: Debido a las amplias aplicaciones industriales que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como: En Hospitales, donde es común encontrar calderas, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos y de igual forma en los Hoteles para las lavanderías (planchas de formas y de rodillo y secadoras de ropa), y en la cocina en las marmitas, cocedoras de alimento y hornos de cocción a vapor y para calentar el agua de duchas y bañeras. En los Ingenios azucareros de usan las Calderas de vapor para cocer el jugo extraído de la caña y procesar el mismo. En las centrales eléctricas las calderas producen vapor para mover turbinas y generar electricidad.

Tipos de calderas: Las Calderas se dividen en dos grandes grupos importantes a saber: Calderas de Tubos de Humo o Pirotubulares, en las cuales los gases producto de la combustión en el hogar, circulan por dentro de los tubos. Calderas de Tubos de Agua o Acuotubulares, en las que el fluidos que circula dentro de los tubos.

Calderas de Tubos de Humo. Las Calderas de tubos de Humo verticales pueden ser: a) de Tope Seco o b) de Tope Húmedo o sumergido. Las Calderas de tubos de Humo Horizontales pueden ser: a) Marina de respaldo Seco. b) Marina de respaldo Húmedo y c) Tubular de retorno Horizontal.

1. 1 Calderas de Tubos Verticales 1.1 Calderas de Tubos Verticales. La Caldera vertical de tubos de humo, espejo superior o tope seco y de Hogar interior, esta constituida por un cuerpo cilíndrico vertical con dos espejos transversales a los que están conectados cierto numero de tubos de humo de pequeño diámetro

Este tipo de calderas son parecidas en su configuración a las calderas convencionales, constan de una estructura sobre la que apoyan los calderines y de la que cuelgan los soportes de los haces horizontales de tubos. En estas calderas, los tubos dilatan mejor, no están sometidos a tensiones térmicas tan elevadas, y son más accesibles para inspección y mantenimiento.  Algunas calderas verticales tienen circulación forzada, otras circulación asistida en los arranques, y la tendencia es a diseñarlas con circulación natural, lo que implica elevar la posición de los calderines para conseguir que la diferencia de densidad entre la columna de agua de los tubos de bajada del colector o down commers y de los tubos de salida del colector del evaporador al calderín o risers, asegure la circulación a través de los tubos evaporadores horizontales. 

En este tipo de calderas el aislamiento suele ser interior, con protección de la capa aislante, o mixto, con recubrimiento interno de fibra cerámica en la parte superior donde los gases son más fríos.  La forma normal de operación en este tipo de calderas  es en presión deslizante, donde la presión del vapor fluctúa de acuerdo con el flujo de vapor, permaneciendo completamente abiertas las válvulas de la turbina. Esta forma de operación maximiza el rendimiento de la caldera a cargas parciales,  ya que si decrece la producción de vapor, al reducirse el caudal y la temperatura de los gases de escape de la turbina de gas, también se reduce la presión, y con ella la temperatura de saturación, con lo que se consigue una alta vaporización y la recuperación de la mayor parte de la energía de los gases.  . 

Ventajas de las Calderas Verticales de Tubos de Humo   Compactas y portátiles. Bajo costo inicial. Requiere muy pequeño espacio en el piso en la sala de máquinas No requiere cimentación especial Fácil y rápida instalación Desventajas No es fácil el acceso a su interior para limpieza, reparación o inspección. Pequeña capacidad para agua, dificultando conservar una presión constante del vapor bajo variaciones de la demanda. Debido al pequeño espacio del vapor, la caldera está expuesta a que se forme espuma cuando la demanda es grande. Baja eficiencia en los tipos pequeños. Los gases calientes hacen un recorrido muy corto en su paso hacia la chimenea y ceden muy poco calor al agua.

Calderas Tipo A. Consisten de un tambor de vapor y dos tambores delodos arreglados de forma que asemejan una A con el tambor de vapor en elvértice y los tambores de lodos en el fondo. Ver figura No. 8.

Calderas Tipo O y Calderas Tipo D. El tambor de vapor está directamente encima del tambor de Iodos pero hacia un lado del horno y una serie de tubos une los tambores verticalmente. El resto de tubos se extiende horizontalmente desde los tambores de vapor y lodos hasta las paredes del horno donde se convierten en tubos de pared de agua.

Funcionamiento en calderas de tubos verticales

http://www.youtube.com/watch?v=fZefibNtwYc&list=PLC691D5CCFA0CC6E7

Bibliografías Censo de instrumentos críticos plantas Unidad de Balance (servicios). Sección IIII instrumentos, Superintendencia de Mantenimiento. Septiembre 1988 Manual de Operación y mantenimiento. Calderas fabricadas por DISTRAL S.A. para ECOPETROL, Unidad de Balance Barrancabermeja. Serie A-2212. Tomo I Manual de Operación de calderas B-2951/55 de Unidad de Balance. Grupo III dela Superintendencia de Operaciones III. ECOPETROL - Complejo Industrial de Barranca bermeja, 1987. 159 p. ALVAREZ CORREA, JAIME ANDRES. “Aplicaciones termo gráficas en calderas. ECOPETROL, Complejo Industrial. Grupo de Inspección de Equipos, 1994. CARREÑO, JUSTO. “Mantenimiento programado de B-2951-4. Grupo III Servicios Industriales. Barrancabermeja, 1994