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Trabajo de Termodinmica

Tema: Calderas, Generadores deVapor

Alumno: Luis Pablo Pearanda Talavera

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Definicin de la Caldera

Dispositivo que estdiseado para generarvapor saturado. Estevapor saturado segenera a travs de unatransferencia deenerga (en forma decalor) en la cual elfluido, originalmente

en estado lquido, secalienta y cambia deestado.

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Tambin se le denomina al aparato a presinen donde el calor procedente de cualquier

fuente de energa se transforma en utilizable,en forma de energa trmica, a travs de unmedio de transporte en fase lquida o vapor.

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Partes de una caldera

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Alimentadores

Casi cualquier carbn mineral puedequemarse con xito en algn tipo de

alimentador; Adems, los materiales de

desecho y subproductos, como el coquedesmenuzado, los desechos de madera,

la corteza, los residuos agrcolas como el

bagazo y los desechos municipales que

pueden quemarse como combustible

bsico o como auxiliar.

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El rea requerida para la parrilla, para un tipoy una capacidad dados de u alimentadora, se

determina por la rapidez mxima permisiblede quemado por pie cuadrado, establecidapor experiencia. El limite practico de salidade vapor, en calderas con alimentacin

mecnica del combustible es cerca de 400000 lb/h.

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Pulverizadores

La combustin de carbn pulverizado rara vez se aplicaen calderas de menos de 100 000 lb de vapor por hora,ya que le uso de los alimentadores es ms econmicopara esas capacidades. En la mayor parte de las

instalaciones se aplica el sistema de inyeccin directa,en el que el carbn y el aire pasan directamente de lospulverizadores a los quemadores, y la rapidez deseadade combustin se regula por la rapidez de

pulverizacin. Algunos tipos de pulverizadores deinyeccin directa tienen la capacidad para moler 100toneladas por hora.

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El pulverizador proporciona la mezcla activanecesaria para secar el porcentaje de materia

voltil en el combustible tiene la relacindirecta con la temperatura recomendada delaire primario para la combustin.

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Quemadores

El propsito principal de un quemador es mezclary dirigir el flujo de combustible y aire de talmanera que se asegure el encendido rpido y lacombustin completa. En los quemadores de

carbn pulverizado, una parte del 15 al 25% delaire, llamada aire primario, se mezclainicialmente con el combustible para obtener unencendido rpido y actuar como un medio de

transporte del combustible. La porcin restante oaire secundario se introduce a travs de registrosen la caja de viento.

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El quemador de tipo circularest diseado para quemarcarbn mineral y puede

equiparse para quemarcualquier combinacin delos tres combustiblesprincipales, si se toman setoman las precauciones

adecuadas para evitar laformacin de coque en elelemento carbn, si se estquemando combustleo ycarbn mineral. Este diseo

tiene una capacidad hastade 165 millones de Btu/hpara el carbn, y mselevada para combustleo ogas.

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Hogares

Sus dimensiones y geometra se adaptan a la velocidad de liberacin delcalor, el tipo de combustible y al mtodo de combustin, de tal maneraque se haga lo posible por tener una combustin completa y seproporcione un medio apropiado para eliminar la ceniza.

Las superficies absorbentes del calor en el Hogar, lo reciben de losproductos de combustin, en consecuencia, contribuyen directamente a lageneracin de vapor, bajando al mismo tiempo la temperatura de los

gases que sales del mismo. Los principales mecanismos de transferenciade calor se efectan en forma simultanea. Estos mecanismos incluyen laradiacin entre slidos que proviene del lecho de combustible o de laspartculas de combustible, la radiacin no luminosa de los productos de lacombustin, la transferencia de calor por conveccin de los gases delhogar y la conduccin de calor a travs de los materiales metlicos de los

depsitos y tubos. La eficacia de la absorcin de las superficies del hogares influida por los depsitos de ceniza o escoria.

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Los hornos difieren en tamao y forma, en lalocalizacin y esparcimiento de los quemadores,en la disposicin de la superficie absorbente delcalor y de la distribucin de los arcos y tolvas. Laforma de la llama y su longitud afectan lageometra de la radiacin, la velocidad y

distribucin de absorcin del calor por lassuperficies enfriadas por agua.

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Sistemas de alimentacin de holln

Aun cuando la escorificacin y la incrustacin de lascalderas que queman carbn mineral y combustoleopuedan minimizarse mediante el diseo y la operacinapropiados, debe suministrarse equipo auxiliar para

limpiar las paredes del hogar y eliminar los depsitosde las superficies de conveccin, para mantener lacapacidad y la eficiencia. Chorros de vapor de agua yde aire lanzados por las toberas de los aventadores deholln desalojan la ceniza seca o sintetizada y la escoria,

las que entonces caen en tolvas o se van junto con losproductos gaseosos de la combustin al equipo deeliminacin.

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Los tipos aventadores de holln varan enrelacin con su ubicacin en la unidad de la

caldera, la severidad de la ceniza o lascondiciones de la escoria, y la disposicin delas superficies que absorben calor.

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Ceniza Las calderas que queman carbn mineral pulverizado pueden disearse para que

funcionen con ceniza seca o con bigotera. Las de tipo de ceniza seca sonapropiadas en particular para aquellos carbones con temperaturas altas de fusin,la ceniza que choca con las paredes enfriadas por agua del hogar pueden extraersecon facilidad. El hogar con bigotera utiliza carbones que tienen temperaturas bajasde fusin de sus cenizas y se disea para que tenga temperaturas elevadas cercadel piso, con lo que se logra que la ceniza se funda y pueda sangrarse, es decir quetenga una cada natural.

La ceniza, al sintetizarse o fundirse, forma depsitos sobre las paredes del hogar,superficies de la caldera y en los tubos del sobrecalentador, lo que reduce laabsorcin de calor, aumenta la perdida de tiro y posiblemente provoca elsobrecalentamiento de los tubos. Pueden ocurrir dos tipos generales deacumulacin de escoria sobre las paredes. Pueden ocurrir dos tipos generales deacumulacin de escoria sobre las paredes del hogar y superficies de conveccin.

Una solucin para evitar estos problemas, es el uso de aditivos, como la domita, lacal, y la magnesia, son eficaces en la reduccin de la resistencia sintetizada de laceniza. La domita tambin es eficaz para neutralizar el cido en el gas de lacombustin y eliminar la condensacin y la obstruccin subsiguiente en el extremofro de los precalentadores.

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Se produce escorificacin cuando partculas de cenizafundidas, o parcialmente fundidas, arrastradas en elgas chocan contra una pared o en la superficie de untubo, se enfran y se solidifican.

Se tiene la incrustacin, cuando los constituyentesvoltiles de la ceniza se condensan sobre partculas deceniza muy fina, sobre los tubos de conveccin y sobrelos depsitos existentes de ceniza se condensan sobrepartculas de ceniza muy fina, sobre los tubos deconveccin y sobre los depsitos existentes de ceniza, atemperaturas en las que estos constituyentes voltiles

se mantienen lquidos y se les permite reaccionarqumicamente para formar depsitos ligados.

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Una solucin para evitar estos problemas, esel uso de aditivos, como la domita, la cal, y la

magnesia, son eficaces en la reduccin de laresistencia sintetizada de la ceniza. La domitatambin es eficaz para neutralizar el cido enel gas de la combustin y eliminar la

condensacin y la obstruccin subsiguiente enel extremo fro de los precalentadores.

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Tipos de Caldera

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Caldera Humotubular

La caldera humotubular horizontal de dos pasajes degases es uno de los ms clsicos diseos degeneradores de vapor de alta eficiencia trmica yrpida vaporizacin. Consta de dos pasos de gases decombustin compuesto por un paso en la cmara de

combustin y un paso de gases en los haces tubulares,logrando de esta forma una alta transferencia de caloraprovechando al mximo el calor proveniente de lacombustin. Sus caractersticas fundamentales son:

Diseo HorizontalDoble paso de gases de combustinRpido tiempo de vaporizacin

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Este tipo de generador, porsu construccin,

ocupa menos espacio quelos modelos tradicionales yadems sereduce el tiempo necesariopara su instalacin y puestaen servicio.

La construccin se realizatomando como referenciapara el diseo a las

Normas Norteamericanas de la: American Society ofMechanical Engineers(ASME).

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Caldera Pirotubular:

Las calderas pirotubulares son aquellas en las que los gasesde la combustin circulan a travs de tubos que estnrodeados por agua. Los gases de la combustin se enfran amedida que circulan por los tubos, transfiriendo su calor alagua. La transferencia de calor es funcin de la

conductividad del tubo, de la diferencia de temperaturaentre el agua y los gases, de la superficie de transferencia,del tiempo de contacto, etc. Un ejemplo tpico de este tipode calderas sera en la que se aprecia un pequeo hogarsobre el recipiente con el agua, que a su vez es traspasado

longitudinalmente por los tubos de los gases de lacombustin. Las calderas pirotubulares suelen trabajar hasta unos 20

bares para unas producciones mximas de unas 20 Tm/hrs.

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El funcionamiento de estas calderas se podra describir de lasiguiente manera. Como primer punto el combustible se quemaen un hogar, en donde se lleva a cabo la transmisin de calor porradiacin. De la quema del combustible se obtienen gases

resultantes los cuales se les hace circular a travs de los tubos queconstituyen el haz tubular de la caldera, y donde tiene lugar elintercambio de calor por conduccin y conveccin.

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-Caldera Acuotubulular

En estas calderas, al contrario de lo que ocurre enlas pirotubulares, es el agua el que circula por elinterior de tubos que conforman un circuitocerrado a travs del caldern o calderines que

constituye la superficie de intercambio de calorde la caldera.

Estas calderas, constan de un hogar configuradopor tubos de agua, tubos y refractario, o

solamente refractario, en el cual se produce lacombustin del combustible y constituyendo lazona de radiacin de la caldera.

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-Caldera fumitubulares

Las calderas fumitubulares son utilizadas paraproducir vapor saturado a bajas presiones parausos de calefaccin y procesos. Estos generadoresde vapor pueden incluir tubos de agua para

mejorar la conveccin. Los tubos de agua ayudana la circulacin del agua de la parte alta a la partebaja con tal de lograr un calentamiento uniforme.

Segn la situacin de la caja de fuegos las

calderas fumitubulares se clasifican comocalderas: wet back, fondo hmedo y calderas dryback, de fondo seco.

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Calderas Wet Back

Las calderas wet back tienen la caja de fuegos totalmenterodeada por agua de manera que todo el calor generado enesta cmara se transfiere al agua. Este sistema se utiliza encalderas fumitubulares grandes en que tener la caja defuegos en el exterior del generador de vapor supondra una

gran prdida de calor. Su gran tamao suele permitir elacceso desde la misma caja de fuegos hasta el interior, pararealizar inspecciones y reparaciones. Las calderas wet backson grandes y pesadas, la gran cantidad de agua que tienenen su interior hace que tarden mucho tiempo en secarse. Al

tener grandes cantidades de agua son equipos que tardantiempo en arrancar, debido a la gran inercia trmica. Unarranque rpido hara que se generasen muchas tensionesen su interior.

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Calderas Dry Back

Las calderas dry back, soncalderas de menor tamao y portanto con menor capacidad deproduccin de vapor en quetener la caja de fuegos fuera del

hogar de la caldera. Las calderasde fondo seco tienen la zona dedesvo de los gases en contactocon material refractario. Unacompuerta permite el acceso

directo hasta el interior de lacaldera, haciendo que sean msaccesibles que las anteriores.

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Caldera de hogar exterior

Las calderas de este tipo pertenecen alas de retorno de llama. La mayora destas calderas se las construyen parasuministrar vapor saturado, pero enalgunos casos se las usa para generarvapor sobrecalentado, con el

correspondiente sobrecalentador. Selas usa en plantas de calefaccin paragrandes edificios y fbricas y para laproduccin de vapor para procesos ygeneracin de energa en pequeasplantas industriales.

Su capacidad es de 450 hasta 7000 kg de vapor por hora conpresiones de hasta 17 kg/cm2 y alrededor de 85 C desobrecalentamiento. La vaporizacin especfica es de hasta33 kg/m2 h.

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Caldera de hogar interior Esta caldera tambin llamada escocesa, es compacta, con el tubo

de fuego instalado en el cuerpo cilndrico. Se trata de calderas quese pueden trasladar con facilidad de un lugar a otro, e instalar conrapidez porque no requiere mampostera. Se adaptan bien para serinstaladas en lugares reducidos.

El tubo de fuego est totalmente rodeado de agua y constituye unasuperficie eficiente de absorcin de calor. No se produceninfiltraciones de aire del exterior al hogar. Estas calderas se fabricanpara fines estacionarios y marinos.

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-Caldera Atmosfricas

En este apartado no se incluyen las calderasdomsticas, ya que su campo de utilizacin selimita a potencias inferiores a 35 kW, teniendoun diseo especial adecuado a estasaplicaciones. Las calderas atmosfricas parainstalaciones centrales estn compuestas,generalmente, por elementos de hierro

fundido, formando un conjunto que encierra ala cmara de combustin, en la cual seintroducen los quemadores atmosfricos.

El agua de la instalacin circula por el interiorde los elementos, los cuales tienen diseosespeciales para formar el circuito de humos.El conjunto de elementos se rodea de una

envolvente aislante trmica. En lasinstalaciones en las que se requierenpotencias elevadas, stas se consiguenconectando hidrulicamente en paralelovarias calderas.

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Tambin existen en el mercado calderas centrales queinternamente estn formadas por varias calderas detipo domstico, de modo que producen potencias ms

altas. Por ltimo indicar que existen calderas de diseosespeciales, con introduccin del aire de combustinmediante ventilador, que proporcionan potenciassuperiores y mejores ajustes de los parmetros de la

combustin.

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Funcionamiento de una Caldera

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El principio de funcionamiento de una caldera essencillo: se pretende evaporar agua y sobrecalentar

el vapor obtenido mediante la energa liberada enuna reaccin de combustin. En concreto, la calderade vapor elegida como base para el modeladofunciona de la siguiente manera:

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-Consideraciones especiales

Dentro de lo que hay que saber para asegurar el correcto funcionamientode una caldera, se encuentran aspectos como el nivel de agua, porejemplo, podemos decir que las labores de este artefacto dependen casiun 100% de este parmetro. El nivel de agua apropiado de una calderavariar dependiendo del fabricante, pero generalmente podemos sealarcomo normal cuando esta se encuentra llena hasta los dos tercios del

vidrio de nivel; a medida de que sta funcione, el agua se transformarrpidamente en vapor y saldr del sistema. Si una caldera funciona a unritmo de 1.000.000 BTU/h, entonces el agua se convierte en vaporabandonar el aparato a razn de 2gpm; si las tuberas conectadas a lacaldera son deficientes, entonces el vapor que se elimina de la calderaarrastrar consigo agua conllevando a eventuales problemas defuncionamiento. Sin embargo, como hemos dicho antes, el nivel de agua

siempre vara de acuerdo al fabricante, en algunos casos ellos establecenun mnimo seguro para sus calderas, dicho punto est situadogeneralmente por debajo del nivel visible del vidrio de nivel, si el nivel deagua cae demasiado el equipo puede recalentarse.

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-Entrada y Tratamiento del agua

El agua de alimentacin, antes de entrar en el sistema generador devapor propiamente dicho pasa por un intercambiador de calor cuyoobjetivo es el precalentamiento de dicho agua antes de que staentre en el economizador. En el economizador el agua se siguecalentando, aunque sin llegar a vaporizarse, utilizando como fluidocalefactor los gases de combustin generados en la propia caldera.

Despus del economizador el agua llega al caldern superior, ydesde all, mediante los tubos bajantes accede al caldern inferior,desde dnde se reparte entre los distintos circuitos de generacinde vapor, correspondientes a la cmara de combustin y el bancode conveccin.

El agua, al ascender por los tubos (por circulacin natural) se vavaporizando en parte, formando una mezcla de vapor y agua alllegar de nuevo al caldern superior. En este, el vapor generadodebe separarse del agua, para lo cual se dispone de un sistema deseparadores ciclnicos.

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-Evaporacin y entra de vapor

El vapor seco que sale del caldern llega la seccinde sobrecalentamiento, formada por dos cuerposseparados por un atemperador. Al salir delsobrecalentador secundario, el vapor llega a uncolector desde donde ya pasa a proceso.

Esta caldera, que se ha elegido como base para elmodelo, obtiene vapor sobrecalentado a 40 bares

y 380C a partir de agua a 120C y utilizandocomo combustible un gas natural de podercalorfico inferior igual a 9100 kcal/m3N.

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Observacin del proceso y elementosde seguridad

Observar el funcionamiento deuna caldera es primordial paraasegurarnos que esta no provoqueaccidentes y para prolongar suvida til; supongamosprimeramente que estamos

instalando una de ellas en unafbrica; sabemos que en suproceso de calentamiento, partede la carga total de vapor ir a lasunidades de calefaccin paramantener a los trabajadores encondiciones ambientales

agradables. El resto del vapor seutilizar para mantener calienteslos alimentos en la cafetera,viajar para utilizarse en ellavaplatos, en el gabinete deesterilizacin, etc.

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Una buena porcin del vapor condensado no retornar a la caldera,parte de el se contaminara en el proceso y es all en dondenecesitamos una especial atencin; debido a esta situacinestaremos en la obligacin de agregar, de manera constante, agua a

la alimentacin para que el artefacto contine calentando. Elfuncionamiento de una caldera se lleva a cabo, en su mayora,mediante los sistemas de vapor de dos tuberas; los sistemas deuna tubera necesitan ayudar al condensador a que regrese a lacaldera. La funcin de la bomba en estos aparatos es brindar eseempuje que el agua necesita para entrar nuevamente a la caldera;

no nos olvidemos que sta deja el equipo como vapor, se condensaen los radiadores y tuberas, y debido a la gravedad, fluye hacia unrecibidor de condensado. Cuando el nivel del agua dentro de dichorecibidor alcanza un punto determinado, un interruptor har girar labomba para devolverla a la caldera; este proceso natural no puedeser interrumpido, de lo contrario, se alterara el funcionamiento de

la caldera lo cual podra provocar severos daos.

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Combustibles

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-Combustibles Slidos

Lea: Este tipo de energa es usado por familias,industrias, instituciones y empresascomercializadoras, fundamentalmente en reasrurales, pero tambin en las urbanas. Con elaumento de la poblacin rural y las bajasprobabilidades de grandes cambios por otrasfuentes energticas, el consumo de los combustibles

de la madera continuar aumentando.

Aserrn: Dentro de los combustibles en base a maderas, seusan para la creacin de pellets. El pellets es un combustibleformado de aserrn compactado en forma cilndrica, elcontenido de humedad de este combustible es deaproximadamente un 10%. Las calderas a combustin depellets son equipos que automatizan el proceso dealimentacin y de la combustin. Poseen una pequea cmarade combustin, tiene encendido automtico por medio de unaresistencia elctrica y se controla el ingreso de combustiblesegn la temperatura deseada en el recinto en que encuentra

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Carbn: La combustin de carbn pulverizadorara vez se aplica en calderas de menos de100 000 lb de vapor por hora, ya que le usode los alimentadores es mas econmico paraesas capacidades. En la mayor parte de las

instalaciones se aplica el sistema de inyeccindirecta, en el que el carbn y el aire pasandirectamente de los pulverizadores a losquemadores, y la rapidez deseada decombustin se regula por la rapidez depulverizacin. Algunos tipos de pulverizadoresde inyeccin directa tienen la capacidad para

moler 100 toneladas por hora. Corteza de Eucalipto: Los residuos

reciben diversos usos, como laconversin del hueso en combustibleecolgico, aunque tras la explotacin detodo lo aprovechable, el residuo final se

hace arder en unas calderas queproducen vapor de agua que medianteuna turbina y un alternador se convierteen electricidad que se viertedirectamente a la red general.

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-Combustibles Lquidos y Gaseosos

Gasolina: Petrleo: Gas natural: El uso del gas natural en calderas proporciona

una tecnologa limpia y eficiente con ahorros muy

significativos, reduce el impacto ambiental, disminuyecostos de mantenimiento, mejora el proceso adaptando latecnologa del Gas Natural. El periodo de retorno deinversin para el cambio de combustible a Gas Natural esmenor a un ao. Como se puede ver, la introduccin delGas natural en las Regin Metropolitana podra significargrandes ahorros respecto al control de las emisiones dematerial articulado.

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Poder calorfico de algunos combustibles

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Integracin de las Calderas en

otros procesos

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Planta de Vapor

El dispositivo productor de trabajo que mejorencaja en la definicin de maquina trmica esla central elctrica de vapor que es un

maquina de combustin externa. El procesode combustin sucede fuera de la maquina yla energa trmica liberada durante este

proceso se trasfiere al agua como calor paraproducir vapor.

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Para ello, en la mquina trmica se hace queuna sustancia de trabajo (agua) recorra unproceso cclico durante el cual:

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El agua absorbe calor de una fuente a alta temperatura enuna caldera, donde se caliente hasta el punto de ebullicin yluego vaporizada produciendo vapor. Ambos procesosocurren a presin aproximadamente constante. Por ltimo,el vapor es recalentado a la misma presin.

Este vapor pasa a travs de una turbina donde se expandeen un proceso aproximadamente adiabtico y realiza untrabajo, hasta que la temperatura y la presin caen a losvalores de funcionamiento del condensador.

El vapor a baja presin, ingresa a un condensador y liberacalor a una fuente a temperatura ms baja condensndose.El agua condensada se halla un poco por debajo de lapresin atmosfrica a una temperatura menor que la delpunto de ebullicin.

Finalmente el agua condensada es retornada a la caldera(que est a mayor presin temperatura) por medio de unabomba.

Al difi lt d d l

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Algunas dificultades del proceso La aceleracin y la turbulencia causadas por las

diferencias de presin requeridas para que el vapor

fluya. Las fricciones La transferencia de calor a travs de las paredes de los

equipos durante la expansin del vapor. La transferencia irreversible de calor debido a las

diferencias finitas de temperatura.

Una primera aproximacin a la solucin del problemade esta planta de vapor se logra haciendo algunas

simplificaciones, que aunque no sean reales en laprctica, conducen a una primera aproximacin de laeficiencia mxima que se podra lograr.

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Estacin Reductora de Presin de Vapor

Dos ramales de tubera pueden ser apreciados, es decir, lalnea principal, dividida en la lnea de presin de entrada yla lnea de presin de salida as como una lnea de bypass.

Inicialmente, el vapor fluye a travs del stop valve y straineren la lnea de presin de entrada antes que llegue alcomponente principal, el reductor de presin. La siguientereduccin es el reductor de presin, que fluye a travs delstop valve posterior en la lnea de presin de salida a laestacin de salida con el safety valve conectadadirectamente a esta seccin. La dimensin de la lnea

principal depende del mximo permisible del ratio de flujo.Debido a la baja densidad del vapor, el dimetro nominalde salida del reductor de presin debe ser mayor que el deentrada.

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Durante la operacin de vapor el condensado se formaconstantemente en las lneas requiriendo ser drenadas pormedio del steam trap. El drenaje en la lnea de presin deentrada en la forma de steam trap de tipo flotador puede

ser visto claramente en el esquema anterior. El stop valvesuperior es normalmente abierto y es cerrada slo parahacer el mantenimiento de la steam trap. El stop valveinferior es para desenlodar y est normalmente cerrada.

Sistemas de Recuperacin de Condensado

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Sistemas de Recuperacin de Condensadoy Vapor Flash

En todas las lneas y equipos de vapor siempre haycondensacin debido al gradiente trmico existenteentre sus paredes interiores, en contacto con el vapor ysus paredes exteriores que estn a temperatura

ambiente (tengan aislamiento o no). Mediante un sistema de recuperacin de condensado

se intenta recuperar no solo la masa de agua tratadasino tambin la energa trmica contenida en ella.

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2. Sistema Cerrado

Se diferencia del anterior en que posee untanque Flash cerrado, de esta manera noexiste prdida de energa por venteo. Este

sistema es mucho ms eficiente que el abiertoy es empleado en aquellos equipos queposean un flujo de condensado de granpresin (alta temperatura 212F o mas). En

estos sistemas se obtiene vapor Flash deexpansin que puede ser utilizado en sistemasque empleen vapor de baja presin.

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Eficiencia

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El objetivo de una caldera, adems de generarvapor, es realizar con la mxima eficiencia

posible la transferencia de calor, definiendoesta de una manera sencilla como la porcinde calor liberado en el horno que es absorbido

por les fluidos en los elementos de la caldera.Cuando se selecciona una caldera se debenconsiderar los siguientes parmetros:

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Cantidad de vapor requerida.

Presin, temperatura, calidad del vapor

requerido. Futuros requerimientos.

Localizacin de la unidad.

Caractersticas de la carga. Tipos de combustibles disponibles.

Diseo de quemadores.

Calidad del agua de alimentacin. Variaciones previstas de la carga.

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Una vez seleccionada y construida la caldera existenotros factores que afectan notablemente la eficiencia

de la unidad pues inciden directamente en el estado delas superficies de transferencia trmica. Los tubos de lacaldera son afectados internamente por las impurezasdel agua que tienden a depositarse o a formarincrustaciones en las paredes, lo cual hace necesario

someter el agua a tratamiento qumico para minimizareste y otros efectos indeseables. La parte exterior delos tubos y otras zonas de la caldera son afectadas pordepsitos que ensucian o incrustan las paredes. Estos

depsitos son determinados principalmente por lossiguientes factores:

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Tipo de combustible

Combustible pulverizado (carbn)

Combustleo

Gas natural

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Calidad del combustible Contenido de vanadio,

sodio, azufre en elcombustleo

Contenido de azufre ycloruros en el carbn

Contenido de cenizas ytemperatura de fusin de

ellas

Condiciones de combustin

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Condiciones de combustin

Exceso de aire

Longitud de la llama

Turbulencia del aire combustible a la salida delquemador

Turbulencia en el hogar

Temperaturas

Distribucin del aire

Tipo de paredes en el hogar

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Diseo

Localizacin, tipo y espacio entre los elementos delsper calentador, calentador y economizador

Altura del hogar y temperatura de salida de gases

De los anteriores factores, indudablemente que el

diseo es el que ofrece mayores posibilidades demejora. Los ms recientes muestran mayor reaseccional en el hogar, eliminacin de paredes dedivisin, temperatura de gases ms bajas, distribucinms uniforme de suministro de calor en toda la

caldera, velocidad de gases ms baja, mejorobservacin del hogar.

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Mal Funcionamiento

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Cundo una caldera empieza a fallar?

Con el correr de los aos empiezan asufrir desperfectos, con respecto a lascalderas en particular, stas suelenpresentar problemas de oxidacin,perforacin de tuberas con suscorrespondientes fugas, mal

funcionamiento de los quemadores,etc.

Como el nmero de averas decalderas es bastante grande, acontinuacin detallaremos cules sonlos inconvenientes ms frecuentesque estos aparatos pueden presentar

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Problemas de agua en la caldera Las averas de calderas tambin suelen ser de

ndole tcnica, la causante de varios males queafectaban al artefacto era el agua, es cierto que sino la mantenemos de manera qumicamentecorrecta, sta ser nociva para el equipo, pero no

es la nica causante de todos los males.

L d ld

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Las averas de calderassuelen producirsemayormente por una

falta de higiene; estosequipos suelen acumularmucho polvo u holln loque implica que debe

limpiarseperidicamente, de locontrario lo msprobable es que susfiltros, electrodos y

quemadores se veantapados conllevando aun mal funcionamiento.

E l d

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En el caso de contarcon muchos

radiadores tambin esimportante procedera su purgacin; el airecontenido en ellos

afecta la presin deagua en las tuberasque los conectan conel aparato principal,

esta situacin serefleja en una malaclimatizacin.

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Corrosin

Las principales fuentes de corrosin encalderas son la Corrosin por Oxgeno oPitting y la Corrosin Custica.

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Corrosin por Oxgeno o Pitting Reaccin del oxgeno disuelto en el agua con los

componentes metlicos de la caldera (en contacto conel agua), provocando su disolucin o conversin enxidos insolubles. Los resultados de este tipo decorrosin son tubrculos de color negro, los que se

forman sobre la zona de corrosin.

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Corrosin Custica

Se produce por una sobre concentracin localen zonas de elevadas cargas trmicas de salesalcalinas como la soda custica.

Este tipo de corrosin se manifiesta en formade cavidades profundas, semejantes alpitting por oxgeno, rellenas de xidos de

color negro, presentes solamente en las zonasde elevada liberacin trmica de una caldera.

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Puede ser prevenida manteniendo laalcalinidad, OH libre y pH del agua de la

caldera dentro de los lmites recomendados.

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Corrosin Lneas Retorno Condensado Se produce por la accin del cido

carbnico que en stas se forma.Los xidos (hematita) producidosson arrastrados a la caldera con elagua de alimentacin. Laprevencin de la corrosin en las

lneas de retorno de condensado,puede ser conseguida medianteaminas neutralizantes queneutralizan la accin del cidocarbnica y aminas flmicas queprotegen las lneas.

Toda caldera cuyo lado agua tieneun color rojizo presenta problemasde corrosin en las lneas deretorno de condensado.

Incrustaciones

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Incrustaciones Corresponden a depsitos de carbonatos y

silicatos de calcio y magnesio, formados debidouna excesiva concentracin de estoscomponentes en el agua de alimentacin y/oregmenes de purga insuficientes.

La accin de dispersantes, lavados qumicos o lasdilataciones y contracciones de una calderapueden soltar las incrustaciones, por lo quedeben ser eliminadas de una caldera muy

incrustada para prevenir su acumulacin en elfondo del cuerpo de presin.

D l l i d

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De no removerlas se corre el riesgo deembancar la caldera y obstruir las lneas de

purga de fondo, con lo que el problema puedetornarse aun ms grave.

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Mantenimiento

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Informacin general Dependiendo del modelo de artefacto, el mantenimiento de caldera

puede ser muy complejo o incluso sencillo. El primer paso de toda reparacin de caldera consiste en limpiar los filtros

por donde pasa el combustible, esta tarea se ejecuta para evitar que seatoren las impurezas con frecuencia; seguiremos el recorrido de la tuberadesde el depsito hasta el quemador. Limpiaremos tambin el prefiltro, elfiltro de lnea y el de la bomba, si es que posee uno; algunos filtro cuentancon un separador de agua, tambin lo higienizaremos.

En un recipiente pondremos gasleo limpio y con una brocha frotaremosla maya de los filtros para eliminar las partculas adheridas y hacer que elmantenimiento de calderas sea ms eficiente; extraeremos el quemadordesatornillndolo y lo limpiaremos con una brocha. Una vez que vemos laboquilla inyectora y los electrodos, los higienizaremos con cuidado,hacemos hincapi en el cuidado ya que estos componentes son muy

frgiles y se desgastan mucho con el uso y es por eso que debe cambiarseluego de un lapso de tiempo. Limpiaremos tambin el fondo delquemador, para finalizar, daremos una pasada final con las aspiradora alos componentes y el mantenimiento de caldera se ha completado.

Calderas industriales: Consejos y

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Calderas industriales: Consejos ypautas de mantenimiento

El mantenimiento de calderascambia si hacemos referencia aun artefacto industrial. El reaque rodea a la caldera debesiempre permanecer libre depolvo y desperdicios, se debe

verificar la relacin de aire-combustible, la condicin deltiro y la llama para asegurarnosde que sta no sea demasiadoalta ni eche humo.

Los operadores deben cerciorarse de que el sistema decombustible, estn funcionando adecuadamente y sin fugas,tambin deben verificar los sistemas de ventilacin y mantenerlosseguros para evitar que los gases, producto de la combustin, no seacumulen en los lugares de trabajo.

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Limpieza del sistema de gases Lo ms prctico es limpiar la caldera con un cepillo

cuyas cerdas no sean metlicas. Hay que prestaratencin al tamao de este cepillo, puesto que tieneque ser adecuado para acceder a los espacios msreducidos y difciles de alcanzar. Asimismo, durante lalimpieza hay que evitar la formacin de polvo, para que

ste no se vuelva a acumular en las diferentes partes. Conductos de humos. Carcasa. Ventilador. Quemador. Electrodos.

d l

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- Prevencin de la corrosin

Los productos qumicos utilizados generalmente encalderas son los secuestrantes de oxgeno,dispersantes, anti-incrustantes, protectores yneutralizantes para las lneas de retorno decondensado.

La dosificacin de los productos qumicos debe serrealizada al estanque de almacenamiento de agua, enel caso de los secuestrantes de oxgeno, que son msefectivos mientras mayor es su tiempo de residencia en

el agua antes de llegar a la caldera y a la lnea dealimentacin de agua en el caso de los dispersantes,anti-incrustantes y tratamiento para las lneas deretorno de condensado.

Tareas de rutina

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- Tareas de rutina.Cada vez que se utiliza una caldera

Tomar conocimiento del estado de la caldera. Tomar conocimiento de las novedades del turno anterior. Comprobar los ltimos valores anotados en la planilla diaria. Probar funcionamiento de alarmas desde el tablero. Purgar niveles y columnas de nivel.

Inspeccin ocular: estado de la sala de calderas, sistemas de vapor,agua, aire y combustible y equipos auxiliares.

Una vez a la semana Prueba de las vlvulas de seguridad

Cada seis meses Inspeccin ocular de elementos de medicin y control. Inspeccin de cmara de agua

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Recomendaciones

Cumplir estrictamente el plan de rutinas establecido.

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Cumplir estrictamente el plan de rutinas establecido.

No encender nunca la caldera sin el chequeo previo delnivel de agua

No perder de vista el indicador visual de nivel. No permitir irregularidades en la indicacin de nivel:

ensuciamiento, falta de luz, prdidas.

No encender nunca un quemador sin barrido previo degases.

Usar sistemas de encendido adecuados: la demora enel encendido es causa de explosin.

Prever las emergencias y estar preparado paraenfrentarlas. No esperar a que sucedan para empezar apensar.

No encender nunca una caldera sin chequear la posicin de todas

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las vlvulas: purgas, venteos, niveles, manmetros, etc. No abrir nunca una vlvula de agua o vapor a presin en forma

rpida.

No dejar nunca una vlvula de purga abierta sin atencin directa. No dar nunca rdenes verbales para operaciones importantes:

registrar por escrito. No modificar el ajuste de la presin de escape de las vlvulas de

seguridad sin la debida autorizacin.

No permitir la intervencin de personas no autorizadas en ningunode los equipos de la planta de vapor. Llenar cuidadosamente las planillas diarias, datos de operacin y

novedades. No dejar nunca de comunicar a quien corresponda cualquier

anormalidad que se observe en la caldera o equipos auxiliares.

C l i

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Conclusiones

Se han desarrollado muchas calderas para

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Se han desarrollado muchas calderas parasatisfacer necesidades especiales, adems de

las calderas para convertir la energacontenida en los combustibles convencionalescarbn, combustoleo y gas; en vapor paraobtener potencia, calefaccin o utilizarlo en

procesos.

Gracias a las propiedades sobresalientes detransferencia de calor, el vapor es

ampliamente usado como un medio deenerga.

V i t d d l

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Varios mtodos y procesos son usados para lageneracin de vapor con las propiedades

requeridas por los consumidores individualesen sus sistemas especficos.

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