Calderos tipos

INTRODUCCION:

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 el fluido refrigerador de una pila atómica, por irradiación solar o por una corriente eléctrica. Cuando el calor es suministrado por en líquido caliente o por vapor que se condensa, se suelen emplear otras denominaciones, tales como vaporizador y transformador de vapor. El sinónimo generador de vapor se emplea de preferencia cuando se habla de calderas de una cierta importancia. 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 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. Los aparatos que quitan su vapor al fluido refrigerador de un reactor nuclear (pila atómica), si bien constituyen verdaderos evaporadores o calderas en sentido amplio de la palabra, se denominan normalmente intercambiadores. Durante su funcionamiento, la caldera propiamente dicha está sometida interiormente a la presión de equilibrio del agua y de su vapor a la temperatura alcanzada. Los otros elementos del grupo recorridos por el agua o el vapor, a partir de la bomba de alimentación (economizador, recalentador), están sometidos casi a la misma presión, pero la temperatura del fluido puede ser inferior o superior a la ebullición.

Marco teorico

Una caldera es un dispositivo que está diseñado para generar vapor saturado. Este vapor saturado se genera a través de una transferencia de energía (en forma de calor) en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado. La transferencia de calor se efectúa mediante un proceso de combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevando progresivamente su presión y temperatura. La presión, como se indicó al inicio, no puede aumentar de manera desmesurada, ya que debe permanecer constante por lo que se controla mediante el escape de gases de combustión, y la salida del vapor formado.

Debido a que la presión del vapor generado dentro de las calderas es muy grande, estas están construidas con metales altamente resistentes a presiones altas, como el acero laminado.

Las calderas se clasifican por su diseño en pirotubulares o acuatubulares. Sin embargo, pueden ser clasificadas desde otros aspectos, que incluyen, por el tipo de materiales de que están construidos, por su aplicación, por la forma de toma de aire, por el tipo de combustible que utilizan, por la presión con que operan o por el fluido portador de calor que emplean.

CALENTAMIENTO DE EQUIPOS DEL PROCESO

Uno o más calderos proporcionan el vapor necesario para usarlo en las máquinas y equipos de la planta en el proceso de calentamiento. La combustión siempre produce material de desecho hollín, cenizas, humo.

Las trampas de vapor son dispositivos que se colocan después de un equipo para separar el vapor húmedo del vapor saturado esta agua caliente se denomina condensado el mismo retorna al caldero.

MANERAS DE CALENTAR CON VAPOR SATURADO

a) Vapor directo:

Inyección directa del vapor al material. Se emplea en lugares donde el condensado no es problema.

b) Vapor indirecto:

Se realiza por medio de chaquetas, serpentines intercambiadores.

Transmite calor por las paredes del recipiente al fluido paredes, maquinas.

El vapor y el condensado no entran en contacto con el material a calentar.

APLICACIONES DEL VAPOR SATURADO

El vapor de agua generado por un caldero tiene múltiples aplicaciones, dependiendo de su presión, temperatura y caudal son:

1. Calentamiento de maquinaria y equipos del proceso.

2. Generación de fuerza motriz mecánica, por máquinas de vapor.

3. Generación de fuerza motriz mecánica por turbinas.

4. Generación de energía eléctrica por turbinas.

5. Otros usos menores.

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

Se clasifican según diversos criterios, relacionados con la disposición de los fluidos y su circulación, el mecanismo de transmisión de calor dominante, aspectos estructurales, modo de intercambio de calor, la forma del quemado del combustible, forma de alimentación del agua y otros muchos factores.

Basándose en algunos de estos criterios las calderas se pueden clasificar en:

Clasificación de acuerdo a la circulación de los fluídos dentro de los tubos de la caldera:

a) Calderas humotubulares:

En estas calderas son los humos los que circulan por dentro de tubos, mientras que el agua se calienta y evapora en el exterior de ellos.

Todo este sistema está contenido dentro de un gran cilindro que envuelve el cuerpo de presión.

Los humos salen de la caldera a temperaturas superiores a 70 C de forma que se evita la condensación del vapor de agua que contienen, evitando así problemas de formación de ácidos y de corrosión de la caldera. Al evacuar los humos calientes, se producen pérdidas de energía con la consiguiente bajada del rendimiento de la caldera.

La caja de humos (colector de humos), es la parte de la caldera donde confluyen los gases de la combustión en su recorrido final, que mediante un tramo de conexión se conducen a la chimenea.

b) Calderas acuotubulares:

Por dentro de tubos circula el agua y la mezcla de agua y vapor. Por fuera, generalmente en flujo cruzado, intercambian calor los humos productos de la combustión. En este tipo de calderas además el hogar (recinto donde se produce la combustión) está conformado por paredes de tubos de agua. En ellas el intercambio es básicamente por radiación desde la llama.

En este tipo de calderas es el agua o fluido térmico que se pretende calentar, es la que circula por el interior de los tubos que conforman la cámara de combustión y que están inmersos entre los gases o llamas producidas por la combustión. El vapor o agua caliente se genera dentro de estos tubos.

Existen dos tipos de agrupaciones de tubos, de subida y de bajada que se comunican entre sí en dos domos.

c) Calderas pirotubulares:

En este tipo de caldera el humo caliente procedente del hogar circular por el interior de los tubos gases, cambiando de sentido en su trayectoria, hasta salir por la chimenea.

El calor liberado en el proceso de combustión es transferido a través de las paredes de los tubos al agua que los rodea, quedando todo el conjunto encerrado dentro de una envolvente o carcasa convenientemente calorifugada.

A través de este recorrido, el humo, ceden gran parte de su calor al agua, vaporizándose parte de esta agua y acumulándose en la parte superior del cuerpo en forma de vapor saturado. Esta vaporización parcial del agua es la que provoca el aumento de la presión del interior del recipiente y su visualización en el manómetro.

Su rendimiento global esperado a lo largo de su vida útil no supera el 65% en el mejor de los casos.

Este tipo de generadores, por su diseño no admiten presiones de trabajo elevadas, más allá de las dos o tres atmósferas; son de construcción sencilla y disponen de moderada superficie de intercambio, por lo no se utilizan para elevadas producciones de vapor.

Son en compensación, muy económicos en costo y de instalación sencilla, por lo que su utilización actual primordial es para calefacción y producción de vapor para usos industriales.

Clasificación de acuerdo a la presión de trabajo de la caldera

a) Calderas de baja presión

Calderas que producen vapor a baja presión, hasta unos 4 o 5 kg/cm2.

Este rango de presiones es mas común en las calderas de agua caliente que en las calderas que generan vapor.

b) Calderas de media presión

Producen vapor hasta aproximadamente 20 kg/cm2.

Generalmente vapor saturado, utilizadas en la industria en general.

c) Calderas de alta presión

Asociadas a ciclos de potencia, trabajan con presiones de 20 kg/cm2 hasta presiones cercanas a la crítica.

d) Calderas supercríticas.

Son calderas que trabajan con presiones superiores a la crítica:

225,56 ata, 374,15ƒC. Utilizadas en grandes plantas de generación de energía eléctrica, en EEUU y en algunos países de Europa, también hay algunas en Japón.

Clasificación de acuerdo a la producción de vapor

a) Calderas chicas

Producen hasta 1 o 2 toneladas de vapor saturado por hora.

b) Calderas medianas

Producciones de hasta aproximadamente 20 toneladas de vapor por hora.

Las calderas chicas y medianas casi en su totalidad son calderas humotubulares de baja y media presión.

c) Calderas grandes

Calderas que producen desde 20 toneladas de vapor por hora, siendo normal encontrar producciones de 500 y 600 toneladas por hora. Generalmente vapor sobrecalentado, siendo calderas acuotubulares.

Clasificación de acuerdo al combustible utilizado

a) Calderas de combustibles líquidos

Se fabrican Generadores de Vapor de todo tipo y tamaño que utilizan combustibles líquidos.

Requieren de instalaciones de almacenaje y tanques de servicio, de elementos de precalentamiento del fuel y de sistemas de bombeo y transporte.

La viscosidad de estos combustibles varía desde 30 – 40 cSt (100ºC) en los fuels de baja viscosidad hasta 700 cSt (100ºC) y más para combustibles de alta viscosidad, como los utilizados en sistemas de generación eléctrica.

En las plantas industriales en general se utilizan fuels de viscosidad del orden de 380 – 450 cSt (100ºC). Es normal tener que precalentarlos a 30 – 40ºC para reducir su viscosidad y poder bombearlos hasta los quemadores.

Para una buena atomización del combustible en quemadores que no utilicen vapor para atomizar se requiere una viscosidad de 25 a 30 cSt (100ºC), y utilizando atomización con vapor se pueden manejar viscosidades entre 55 y 70 cSt (100ºC), por lo tanto es necesario precalentar el combustible a temperaturas desde 80 a 130 ºC en el quemador.

En unidades grandes es común arrancar con un combustible de baja viscosidad y luego pasar a utilizar uno más viscoso.

Los quemadores que utilizan combustibles líquidos se instalan generalmente horizontales. Hay algún tipo de quemadores de ángulo regulable para poder variar el intercambio por radiación en el hogar.

La turbulencia del aire que entra al quemador es importante para obtener una correcta combustión y un largo de llama apropiado, de tal manera que no dañe las paredes de refractario o las paredes de tubos de agua y al mismo tiempo asegure una combustión completa de todas las gotas de fuel. Para esto es fundamental el dimensionamiento correcto del tamaño del hogar.

b) Calderas de combustible gaseosos

Utilizan tanto gas natural como GLP, aire propanado o gas obtenido en gasificadores. Generalmente los quemadores de gas trabajan con muy baja presión, por lo que es común que tengan sistemas de reducción de presión importantes.

En el caso de tener asociado un gasificador que suministre un gas muy particulado se utilizan cámaras torsionales a fin de aumentar el tiempo de permanencia del combustible en el hogar.

Es importante lograr una buena mezcla de aire-gas.

Con los combustibles gaseosos el riesgo de explosiones por acumulación de combustible no quemado es grande, por lo que es sumamente importante proveer las medidas de seguridad adecuadas. La posición de los quemadores de gas es similar a la de los que utilizan combustibles líquidos.

Es común utilizar quemadores duales, que permitan el uso de uno u otro combustible, dependiendo de su disponibilidad y costo. La emisividad de las llamas de estos combustibles es diferente, por lo que el intercambio por radiación resultará distinto según el combustible utilizado, Lo mismo ocurre con la temperatura de los humos a la salida del hogar y con las condiciones de intercambio en las zonas convectivas de la caldera. Son factores que hay que tener en cuenta, ya que modifican los resultados obtenidos en el equipo. De cualquier manera el fuel oil y el gas natural son de los combustibles más fácilmente intercambiables.

c) Calderas de combustibles sólidos

Los combustibles sólidos utilizados son muy variados: leña en todos los tamaños (rolos, astillas, chips), deshechos de producción (pellets de madera, aserrín, bagazo de caña de azúcar, cáscara de arroz), carbón ( en distintos grados de pulverización), etc.

Cada uno requerirá una tecnología apropiada para poder quemarlos de la mejor manera, desde molinos para pulverizarlos finamente hasta grillas muy sofisticadas.

El diseño del hogar para estos combustibles es sumamente complejo, teniendo que considerar el ingreso de aire suficiente y su correcta mezcla con el combustible, la permanencia de las partículas en el hogar para quemarse completamente y la disposición de las cenizas entre otros factores.

En general resultan hogares de mayor volumen que los utilizados en caleras de combustibles líquidos y gaseosos.

Los combustibles pulvurentos, finamente molidos se inyectan en el hogar mediante toberas apropiadas. Hay algún tipo de combustible que se quema en un lecho fluidizado, regulado mediante el ingreso de aire a distintas alturas del hogar. (Este sistema se utiliza también en las calderas de recuperación de la industria de la celulosa). En el caso de combustibles no pulvurentos el diseño de las grillas que los sostienen durante la combustión es de fundamental importancia.

En países desarrollados se utilizan calderas que queman los residuos sólidos urbanos.

Clasificación de acuerdo a la circulación del agua dentro de la caldera

Es una clasificación que tiene sentido en las calderas acuotubulares, en las humotubulares la circulación del agua en el interior es siempre por convección natural.

a) Circulación natural.

La circulación del agua y de la mezcla agua-vapor ocurre naturalmente debido a la diferencia de densidades entre el agua más fría y la mezcla de agua- vapor (efecto sifón).

Implica entonces tener un circuito cerrado por donde circula el agua y una diferencia de altura apreciable entre las partes altas y bajas del equipo.

Los generadores chicos, los de potencia mediana y una buena parte de los grandes generadores de vapor son de circulación natural.

b) Circulación asistida.

En este caso la circulación natural en los tubos de la caldera es complementada por bombas instaladas en el circuito.

En este caso también la caldera consiste en un circuito cerrado, pero permite construcciones más compactas incluso con tubos inclinados.

Se utiliza en aquellos caso en que la diferencia entre las densidades del fluído frío y del caliente no es demasiado grande, típicamente para presiones superiores a los 140-160 bar.

Brindan una respuesta más rápida ante variaciones en la demanda de vapor que los de circulación natural, pero las bombas trabajan con agua caliente y a altas presiones, son mas costosas y requieren importantes mantenimientos. En general se debe instalar un sistema de respaldo para evitar la parada de toda la caldera por salida de servicio de la bomba.

c) Circulación forzada.

Este tipo de calderas tiene una concepción distinta, se trata de un circuito abierto y no cerrado.

La bomba impulsa el agua a través de una primer superficie de intercambio donde se precalienta, luego pasa a un segundo intercambiador donde se vaporiza y luego, en algunos casos, pasa a un tercer intercambiador donde se sobrecalienta.

A diferencia de las anteriores no hay una masa de agua circulando sin vaporizarse, la bomba entrega toda el agua que se vaporiza. No hace falta resaltar la importancia de la bomba en este diseño, un paro de la bomba implica un paro de la caldera.

Clasificación de acuerdo al intercambio de calor.

Hay que aclarar previamente que no es una clasificación estricta, refiere al tipo de intercambio predominante que se da en las superficies de vaporización ( se excluyen los intercambios en las superficies de recuperación: precalentadores y sobrecalentadores). En todas las calderas se tienen intercambios por radiación y por convección, difícilmente se encuentre uno solo de estos tipos.

En el hogar el intercambio es predominantemente por radiación desde la llama, pero hay zonas del mismo donde se puede producir intercambio por convección desde el flujo de humos (por ej. en la última parte del hogar de una caldera humotubular). Así mismo en las restantes superficies de intercambio (bancos de convección y tubos de humos), además del intercambio convectivo podemos tener radiación desde los gases a alta temperatura.

a) Radiantes, o de radiación total.

Son aquellas calderas que solo tienen hogar, y allí prácticamente todo el calor es intercambiado por radiación.

En general se trata de calderas acuotubulares grandes, donde los tubos en donde se genera el vapor conforman las paredes del hogar. Las altas temperaturas que se tienen en la combustión hacen que se tenga un intercambio muy importante de calor por radiación. Además estas calderas trabajan a presiones elevadas, con lo que el calor de vaporización necesario es relativamente bajo, y al utilizar agua de alimentación previamente calentada hasta temperaturas muy cercanas a la de saturación, se consigue que las paredes de tubos del hogar sean suficientes para transferir todo el calor de vaporización necesario.

b) Convectivos.

Típicamente son las calderas HRSG (Heath Recovery Steam Generator), sin cámara de combustión. Utilizan un fluído caliente como fuente de calor, producto de algún proceso previo (hornos de fundición, hornos de vidrio, turbinas de gas, motores diesel, etc.)

c) De calentamiento indirecto.

Son calderas de fluídos térmicos en las que se calienta un fluído intermedio, típicamente un aceite, y este es el que al circular por un intercambiador, genera el vapor de agua. El fluído es nuevamente recirculado hacia la caldera.

Partes principales de una caldera

En este punto se tratarán sólo aquellas partes generales relevantes propias del diseño de las calderas.

Debido a que cada caldera dispone, dependiendo del tipo, de partes características, es muy difícil atribuir a todas ellas un determinado componente. En razón a lo anterior se analizarán las partes principales de las calderas en forma general, especificando en cada caso el tipo de caldera que dispone de dicho elemento.

HOGAR O FOGÓN

Es el espacio donde se quema el combustible. Se le conoce también con el nombre de "Cámara de Combustión". Los hogares se pueden clasificar en:

a) Según su ubicación

• Hogar exterior.

• Hogar interior.

b) Según tipo de combustible.

• Hogar para combustible sólido.

• Hogar para combustible liquido.

• Hogar para combustible gaseoso.

c) Según su construcción.

• Hogar liso.

• Hogar corrugado.

Caldera hogar exterior para Caldera hogar interior para combustible Sólido.Líquido, hogar corrugado.

Esta clasificación rige solamente cuando el hogar de la caldera lo compone uno o más tubos, a los cuales se les da el nombre de " TUBO HOGAR".

PUERTA DEL HOGAR

Es una pieza metálica, abisagrada, revestida generalmente en su interior con refractario o de doble pared, por donde se echa el combustible al hogar y se hacen las operaciones de control del fuego.

En calderas que queman combustibles líquidos o gaseosos, esta puerta es reemplazada por el quemador.

PARRILLAS (o emparrillado).

Son piezas metálicas en forma de rejas, generalmente rectangulares o trapezoidales, que van en el interior del fogón y que sirven de soporte al combustible sólido. Debido a la forma de reja que tienen, permiten el paso del "aire primario" que sirve para que se produzca la combustión.

a) Las parrillas deben adaptarse al combustible y deben cumplir principalmente los siguientes requisitos:

• Deben permitir convenientemente el paso del aire

• Deben permitir que caiga la ceniza

• Deben permitir que se limpien con facilidad y rapidez

• Deben impedir que se junte escoria

• Los barrotes de la parrilla deben ser de buena calidad para que no se quemen o deformen. .

• Deben ser durables.

• Algunos diseños de parrillas permiten que por su interior pase agua para refrigerarla y evitar recalentamientos.

b) Tipos de Parrillas.

Según su instalación.

• Fijas o Estacionarias.- Son aquellas que no se mueven durante el trabajo.

• Móviles o Rotativas.- Son aquellas que van girando o avanzando mientras se quema el combustible.

Según su posición.

• Horizontales

• Inclinadas

• Escalonadas

CENICERO.

Es el espacio que queda bajo la parrilla y que sirve para recibir las cenizas que caen de ésta. Los residuos acumulados deben retirarse periódicamente para no obstaculizar el paso de aire necesario para la combustión. En algunas calderas el cenicero es un depósito de agua.

PUERTA DEL CENICERO

Accesorio que se utiliza para realizar las funciones de limpieza del cenicero. Mediante esta puerta regulable se puede controlar también la entrada del aire primario al hogar.

Cuando se hace limpieza de fuegos o se carga el hogar, se recomienda que dicha puerta permanezca cerrada con el objetivo de evitar el retroceso de la llama ("lengua de toro").

ALTAR

Es un pequeño muro de ladrillo refractario, ubicado en el hogar, en el extremo opuesto a la puerta del fogón y al final de la parrilla, debiendo sobrepasar a ésta en aproximadamente 30 cm.

Los objetivos del altar son:

Impedir que caigan de la parrilla residuos o partículas de combustibles. Ofrecer resistencia a las llamas y gases para que estos se distribuyan en forma pareja a lo ancho de la parrilla y se logre en esta forma una combustión completa. Poner resistencia a los gases calientes en su trayecto hacia la chimenea. Con esto se logra que entreguen todo su calor y salgan a la temperatura adecuada.

MANPOSTERIA

Se llama manpostería a la construcción de ladrillos refractarios o comunes que tienen como objeto:

a) Cubrir la caldera para evitar pérdidas de calor y

b) Guiar los gases y humos calientes en su recorrido.

Para mejorar la aislación de la mampostería se dispone a veces en sus paredes de espacios huecos (capas de aire) que dificultan el paso del calor. En algunos tipos de calderas, se ha eliminado totalmente la mampostería de ladrillo, colocándose solamente aislación térmica en el cuerpo principal y cajas de humos. Para este objeto se utilizan materiales aislantes tales como lana de vidrio recubierta con planchas metálicas y asbestos.

CONDUCTOS DE HUMO

Son los espacios por los cuales circulan los humos y gases calientes de la combustión. De esta forma se aprovecha el color entregado por éstos para calentar el agua y/o producir vapor.

CAJA DE HUMO

Corresponde al espacio de la caldera en el cual se juntan los humos y gases, después de haber entregado su calor y antes de salir por la chimenea.

CHIMENEA

Es el conducto de salida de los gases y humos de la combustión para la atmósfera. Además tiene como función producir el tiro necesario para obtener una adecuada combustión.

REGULADOR DE TIRO O TEMPLADOR

Consiste en una compuerta metálica instalada en el conducto de humo que comunica con la chimenea o bien en la chimenea misma y que tiene por objeto dar mayor o menor paso a la salida de los gases y humos de la combustión.

Este accesorio es accionado por el operador de la caldera para regular la cantidad de aire en la combustión, al permitir aumentar (al abrir) o disminuir (al cerrar) el caudal. Generalmente se usa en combinación con la puerta del cenicero.

TAPAS DE REGISTRO O PUERTAS DE INSPECCIÓN

Son aberturas que permiten inspeccionar, limpiar y reparar la caldera. Existen dos tipos, dependiendo de su tamaño:

• Las puertas hombre (manhole)

• Las tapas de registro ( handhole)

La puerta hombre por sus dimensiones permite el paso de un hombre al interior de la caldera. Las tapas de registro por ser de menor tamaño sólo permiten el paso de un brazo.

PUERTAS DE EXPLOSIÓN

Son puertas metálicas con contrapeso o resorte, ubicadas generalmente en la caja de humos y que se abren en caso de exceso de presión en la cámara de combustión, permitiendo la salida de los gases y eliminando la presión.

CAMARA DE AGUA

Es el espacio o volumen de la caldera ocupado por el agua. Tiene un nivel superior máximo y uno inferior mínimo bajo el cual, el agua, nunca debe descender durante el funcionamiento de la caldera.

CAMARA DE VAPOR

Es el espacio o volumen que queda sobre el nivel superior máximo de agua y en el cual se almacena el vapor generado por la caldera. Mientras más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara.

En este espacio o cámara, el vapor debe separarse de las partículas de agua que lleva en suspensión- Por esta razón algunas calderas tienen un pequeño cilindro en la parte superior de esta cámara, llamado " domo" y que contribuye a mejorar la calidad del vapor.

CÁMARA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA

Es el espacio comprendido entre los niveles máximo y mínimo de agua. Durante el funcionamiento de la caldera se encuentra ocupada por vapor y/o agua, según sea donde se encuentre el nivel de agua.

SELECCIÓN DE CALDERAS

Para asegurar la selección correcta del equipo para producir vapor ( o agua caliente), hay que considerar una serie de variables. Una instalación satisfactoria refleja un alto sentido de responsabilidad; por el contrario, una selección inadecuada ocasiona problemas que a la larga afectan a todos los interesados.

FACTORES PREDOMINANTES PARA LA SELECCIÓN DE CALDERAS

• Cantidad y tipo de vapor requerido

• Combustible disponible

• Exigencias futuras

• Régimen de consumo

• Utilización diaria

REQUISITOS

Por otra parte, el usuario espera que el equipo reúna ciertos requisitos básicos, que incluyen lo siguiente:

• Seguridad en el servicio

• Sencillez

• Bajo costo de adquisición, operación y mantención

• Servicio adecuado

• Entrega inmediata

La gran variedad de diseños y tipos de equipos que se ofrecen en la actualidad, hacen de la selección de la caldera un problema bastante complejo. Pero por otro lado esta abundancia, ha permitido la obtención de una caldera adecuada para cada caso. A continuación daremos una guía muy general para la selección de calderas basados en los diferentes factores enumerados anteriormente.

Si en una industria se desea instalar una caldera donde se sabe que el consumo es irregular, es decir, que hay momentos de gran demanda alternados con otros de poco o ningún consumo, la caldera más recomendable será una del tipo de gran volumen de agua.

En aquellos casos en que la demanda es pareja en toda la jornada de trabajo, la caldera recomendable será una igneotubular, de tubos múltiples de humo, ya que tienen alto rendimiento y buena producción de vapor.

Si se necesita una caldera de alta presión, serán adecuadas las acuotubulares, las que además producen grandes cantidades de vapor con un alto rendimiento.

Cuando es importante la calidad del vapor que se desea obtener , es decir, si se requiere vapor seco o húmedo, lo que dependerá del uso a que esté destinada, la caldera deberá disponer o no de un accesorio que permita mejorar la calidad del vapor que puede ser el caso de las calderas provistas de " domo" o de sobrecalentadores de vapor.

En todo caso, cualquiera que sea el tipo de caldera a seleccionar, la elección deberá ser hecha por un profesional idóneo que garantice que la caldera elegida finalmente es la más adecuada.

Accesorios de calderas

• a) Accesorios de Observación.

• Indicadores de producción de vapor

• Indicadores de consumo de combustible

• Indicadores de consumo de agua

b) Accesorios de Seguridad.

c) Accesorios de alimentación de agua.

Varios: Sopladores de hollín, limpia tubos mecánicos, atizadores, rastillos, escoreadores, barrotes y escobillas limpia tubos.

e) Accesorios de alimentación de combustible

f) Accesorios recuperadores de calor

• Economizadores

• Calentadores de aire

g) Accesorios de control del grado de calentamiento del vapor.

Desobrecalentadores o saturadores o atemperadores.

h) Accesorios de control automático.

• Control de presión o presostato

• Control de temperatura o termostato

• Control de bajo nivel de agua

• Control de aire

• Control de la llama

• Control del encendido

A continuación se verá en forma más detallada cada uno de los accesorios mencionados:

ACCESORIOS DE OBSERVACIÓN

INDICADORES DE NIVEL DEL AGUA

Cada caldera debe tener a lo menos dos indicadores de nivel de agua y, al menos uno debe ser del tipo tubo de vidrio (observación directa). El otro puede ser de grifos o llaves de prueba. El indicador de nivel de agua de observación directa, consiste en dos conexiones de metal, comunicadas una a la cámara de vapor y la otra a la cámara de agua de la caldera.

Exteriormente están unidas por medio de un tubo de vidrio que índica el nivel de agua que hay en el interior de la caldera.

El tubo de nivel de agua debe estar en la parte más visible para el Operador de Caldera. Si está a más de tres metros de altura se debe colocar inclinado hacia adelante para facilitar su visión.

Las empaquetaduras de las conexiones deben ajustarse cuando la caldera esta con vapor.

Esta operación debe hacerse con mucho cuidado para no quebrar el tubo de vidrio y evitar lesiones por quemaduras.

Cuando cambie el tubo de vidrio o necesite apretar las empaquetaduras, cierre previamente las válvulas de conexión con la caldera. Tenga cuidado de volver a abrir las válvulas una vez que termine la reparación.

a) Pruebas del tubo de nivel de agua.

Prueba de agua.- Cierre la válvula que comunica con la cámara de vapor (en la Fig. N ° 1) y abra la que comunica con la cámara de agua (B). El agua debe Llenar el tubo de vidrio.

Al abrir la llave de desagüe (C) que comunica el tubo con la atmósfera, se vacía el tubo y debe seguir saliendo agua.

Prueba de vapor.- Abra la válvula (A) que comunica con la cámara de vapor. Cierre la llave que comunica con la cámara de agua (B). Al abrir la llave de desagüe (C) sólo debe salir vapor.

b) Fallas en los tubos de nivel de agua.- Pueden presentarse los siguientes problemas:

Conductos tapados con sedimentos. Esto se comprueba si al abrir la llave A y C no sale vapor y /o si al abrir las llaves B y C no sale agua. Cualquiera de las conexiones que se tape el tubo indicará un nivel falso.

Es especialmente peligroso cuando se tapa la conexión con la cámara de vapor. En este caso el tubo se llenará con agua aún cuando el nivel real en la caldera sea menor. Esto puede producir recalentamiento de la caldera.

• Fuga por las empaquetaduras. Cualquier fuga de agua o vapor por las empaquetaduras debe repararse de inmediato para evitar quemaduras del tubo o la personal.

• Desgaste de tubos. El tubo de vidrio se gasta por las condiciones naturales de su uso. Deben revisarse periódicamente y ante cualquier indicio de desgaste deben cambiarse de inmediato.

El otro indicador de nivel de agua que se ha mencionado es el de grifos o llaves de prueba. Estos consisten en tres llaves comunicadas a la caldera ( Fig. No B) y colocadas a diferentes alturas. Por la llave A sólo debe salir vapor . Al abrir la llave B, que corresponde al nivel normal de agua, debe salir una mezcla de agua y vapor. Al abrir la llave C, siempre debe salir agua.

Los grifos de prueba deben estar siempre en buenas condiciones de uso: su objetivo es reemplazar al tubo de observación directa cuando éste se quiebra o tiene fallas de otra naturaleza.

INDICADORES DE PRESIÓN

El más usado de ellos es el manómetro, que es un instrumento destinado a medir la presión efectiva que existe dentro de una caldera. Jamás debe operarse una caldera que no tenga el manómetro adecuado y en buenas condiciones

El manómetro está conectado a la cámara de vapor de la caldera a través de una cañería curva, con forma U o S, de modo que sobre él actúe agua y no vapor. El objeto de la curva es evitar que llegue vapor vivo al interior del mecanismo, para que no se deforme con el calor y pierda su exactitud.

En esta curva se acumula agua, formando un sello que siempre actuará sobre el instrumento. Cuando la caldera tiene un consumo variable de vapor, la aguja del manómetro se mueve con pequeñas oscilaciones- Esto es totalmente normal.

a) Recomendaciones Generales.

• La ubicación del manómetro debe ser tal que impida su calentamiento a más de 50 °C exterior.

• Siempre debe estar marcado con rojo, en la esfera, el punto exacto de la presión máxima autorizada.

• La capacidad del manómetro debe ser de a lo menos una y media vez la presión autorizada de trabajo (casos prueba hidráulica de la caldera).

• Entre el manómetro y la caldera debe haber una llave de paso que permita el cambio del instrumento. Esta llave debe estar siempre abierta para evitar falsas indicaciones de presión.

• La cañería curva debe revisarse periódicamente para evitar acumulación de sedimentos que puedan impedir el libre paso del vapor.

• Debe eliminarse cualquier filtración en la línea de conexión del manómetro para evitar indicaciones falsas.

• Debe tenerse la precaución de que el diámetro del manómetro sea el adecuado al tamaño de la caldera.

• Periódicamente debe controlarse el funcionamiento del manómetro y regularse si es necesario.

b) Reemplazo del Manómetro. No se debe mantener en servicio un manómetro cuando presente alguno de los siguientes defectos:

• Falta de vidrio o vidrio quebrado.

• Números de la esfera borrados.

• Indicación de presión cuando la caldera está fuera de servicio.

• Llave de conexión no funciona correctamente.

• Cañería de conexión sin su curva recomendada.

En calderas de calefacción por agua caliente se usa el altímetro, que marca directamente la presión en metros de columna de agua.

ANALIZADORES DE GASES DE LA COMBUSTIÓN.

Son aparatos que sirven para controlar la calidad de la combustión dentro del hogar, a través de! análisis de los gases que salen por la chimenea.

En el proceso de combustión se desprenden ciertos gases oxígeno (02), anhídrido carbónico (C02) y monóxido de carbono (CO). Estos gases se analizan al salir por la chimenea determinando el porcentaje de cada uno de ellos. Según sea el tipo de combustible que se queme, existen porcentajes bien definidos para cada tipo de gas cuando la combustión es correcta.

Algunos valores generales que se recomiendan para tener una combustión completa, sin pérdida de calor ni eficiencia son:

C02 OXIGENO 12% MÍNIMO

02 CARBÓNICO 6% MÁXIMO

CO MONÓXIDO CARBONO 0% (no debe estar presente)

INDICADORES DE TEMPERATURA

a) Termómetros.- Son instrumentos destinados a medir la temperatura, ya sea del agua de alimentación, del vapor, de los gases de la combustión, del petróleo u otras. Se usa para medir temperaturas de hasta unos 500 º C.

El termómetro más común es el de Mercurio, ya Que éste se expande y contrae considerablemente con los cambios de temperatura sin llegar a congelarse ni evaporarse.

Se puede usar a distancia Usando un tubo capilar Flexible conectado a un Termómetro tipo reloj ubicado en el tablero de Operación.

b) Pirómetros.- Estos instrumentos se usan para medir temperaturas más altas (sobre 500 °C). Generalmente son del tipo de termocuplas (termopares) que consisten en dos metales diferentes unidos y en contacto cerrado, los que son conectados por conductos eléctricos a un galvanómetro.

La diferencia de voltaje que se produce al calentar dos metales diferentes se indica en un dial en grados Celsius (°C) o grados Fahrenheit (°F).

ACCESORIOS DE SEGURIDAD

VÁLVULAS DE SEGURIDAD

Tienen por objeto dar salida al vapor de la caldera cuando éste sobrepasa la presión máxima de trabajo. Todas las calderas deben tener una o más válvulas de seguridad.

Las válvulas de seguridad deben ser capaces de dar salida al vapor que produce la caldera, aún sin haber consumo de vapor. Esto debe suceder antes que la presión sobrepase un 10 % de la presión de trabajo autorizada.

La válvula de seguridad debe regularse como máximo a un 6 % sobre la presión autorizada de trabajo. Deben ir conectadas directamente a la cámara de vapor de la caldera, independiente de toda otra conexión o toma de vapor.

a) Válvulas de Seguridad de Resortes.

La fuerza que mantiene cerrada la válvula se consigue con un resorte calibrado, cuya tensión está en relación con la presión de trabajo de la caldera.

Esta válvula puede regularse disminuyendo o aumentando la presión del resorte con el mecanismo de regulación que toda válvula de seguridad de este tipo tiene Para este objeto.

Las válvulas de resorte deben tener un dispositivo manual que permita abrirlas, a Fin de despegarlas de su asiento. Esto debe hacerlo todos los días el Operador de Calderas al iniciar su turno de trabajo.

b) Válvulas de Seguridad de Palanca y Contrapeso.