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.