Calderas - ICYTAL - Universidad Austral de Chile
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Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas CALDERAS Definición : Las calderas o generadores de vapor son equipos que se utilizan para producir las evaporación de un líquido en un sistema cerrado. Unidad normal de presión: La unidad normal de presión es la atmósfera métrica, que es igual a Kg/cm2 . Las presiones efectivas se entenderán medidas a partir de la presión atmosférica del ambiente y no las presiones absolutas medidas a partir del vacío. La unidad inglesa de presión conocida como "psi" ,es una libra por pulgada cuadrada. Una atmósfera métrica equivale a 14.22 lb/pulg2. Unidades de presión : 1 Torr : 0.001 metro de columna de Hg (1 mmHg) 1 Atmósfera técnica : 1 Kgf/cm2 = 1 Kp/cm2 = 735.6 Torr El sistema inglés de unidades se basa en la libra y la pulgada. La unidad de presión inglesa es lb/in2. Cuando se trata de presión absoluta se habla de libra/in2 absoluta (psia)º. 1 psi 1 Kg/cm2 1 atm física = = = 1 lb/pulg2 = 14.223 psi 1.033 Kg/cm3 = Evaporar o vaporizar : 0.0703 Kg/cm2 14.7 lb/pulg2 Convertir un líquido al estado físico de vapor mediante suministro de calor. Caldera de tubos de humos (calderas ígneo tubulares) : Es aquélla en donde los gases y humos provenientes de la combustión pasan a través de tubos que se encuentran sumergidos en agua. Caldera de tubos de agua (acuotubulares) : Aquélla en que los gases y humos provenientes de la combustión rodean tubos por cuyo inerior circula agua. Superficie de calefacción de una caldera de vapor : Es aquélla superficie en contacto con los gases y humos de combustión por un lado, y con el agua por el otro. Esta superficie se mide por el lado en contacto con los gases y humos. Superficie de calefacción directa : Es aquella parte de la superficie en que la transmisión del calor se verifica principalmente por radiación directa. Superficie de calefacción indirecta : Parte de la superficie de calefacción en que la transmisión del calor se verifica por convección y no por radiación. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas Recalentador de vapor : Parte o sistema de un generador de vapor que sirve para elevar la temperatura del vapor por encima de la del vapor saturado, sin aumentar la presión. Economizador : Parte o sistema de un generador de vapor que sirve para calentar previamente el agua de alimentación de la caldera, aprovechando el calor contenido en los humos y gases. Hogar o caja de fuego : Parte del generador de vapor en que se efectúa la combustión. Cámara de alimentación de una caldera : Espacio comprendido máximo y mínimo del agua. entre los niveles Depuradores del agua de alimentación : Son dispositivos por los cuales se hace pasar el agua de alimentación de la caldera con el fin de reducir sus impurezas. Son depuradores del agua los filtros, los ablandadores, desmineralizadores, desaereadores y evaporadores. Desincrustantes : Acumulador de vapor Manómetro :Recipiente a presión destinado a almacenar el exceso de vapor durante el período de menor demanda. : Válvula de seguridad Tapón fusible Inspección Sustancias que tienen dos efectos dentro de la caldera: a) Evitar la precipitación de sales en forma adherente. b) Deshacer las precipitaciones y adherencias ya formadas. : : Instrumento destinado a medir la presión efectiva producida por el vapor en el interior de la caldera. : Dispositivo que debe evacuar automáticamente el exceso de vapor de la caldera en el momento en que la presión excede del valor máximo preestablecido. Elemento de seguridad que se basa en la fusión de una aleación de bajo punto de fusión. Se acciona cuando la temperatura del vapor o del palastro excede de esa temperatura. Control de las condiciones generales de seguridad fijadas por el reglamento. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas DESCRIPCION GENERAL DE UNA CALDERA DE VAPOR a) b) c) d) e) f) Sistema de combustión Sistema de alimentación de agua Sistema de generación de vapor Sistema evacuador de los gases de escape Sistema de control Equipos complementarios a) Sistema de combustión. Destinado a la oxidación del combutible; el calor producido en la reacción se transmite a los gases y al exceso de aire que se presente. Incluye la alimentación de combustible y el sistema de alimentación de aire. b) Sistema de alimentación de agua. Suministra la cantidad suficiente de agua necesaria para el normal funcioncionamiento funcionamiento del generador. El agua entregada debe estar a la presión necesaria. Incluye el tratamiento de agua. c) Sistema de generación de vapor. transferencia de calor. d) Sistema evacuador de los gases de escape. Tiene por objeto extraer los gases provenientes de la combustión y proveer del aire necesario para dicho proceso. La diferencia de presiones para evacuar los gases se denomina tiro y puede ser forzado y/o inducido, o bien, natural. Es la parte de la caldera en la cual se efectúa la Tiro forzado: Se obtiene "soplando" aire en el interior de los hogares herméticos debajo de las parrillas y hogares mecánicos. Tiro inducido: Se consigue con un ventilador de "chorro" o con un ventilador centrífugo colocado en los humerales, entre la caldera y la chimenea. Tiro natural: Es la diferencia de presión que se produce por efecto de una chimenea. Su valor depende de la altura de la boca de la chimenea respecto al nivel del emparrillado del hogar y de la diferencia media de temperatura entre la de los gases quemados contenidos en la chimenea y la del aire exterior. e) Instrumentos y Sistemas de control. Las calderas tienen instrumentos de medición que permiten controlar los parámetros de operación más importantes (manómetros, termómetros, etc.). Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas CLASIFICACION GENERAL DE LAS CALDERAS a) Según la posición relativa de los gases calientes (provenientes de la combustión) y del agua, pueden ser: - Acuotubulares - Pirotubulares b) Según la posición de los tubos se clasifican en: - Verticales - Horizontales - Inclinados c) Según la forma de los tubos: - De tubos rectos - Tubos curvos d) Según la naturaleza del servicio que prestan: - Calderas fijas - Portátiles - Marinas (Navales) e) Según el combustible: - A leña A petróleo (o derivados) Desechos industriales (aserrín-recortes) Carbón f) Según la calidad del vapor que entrega: - Vapor saturado - Vapor recalentado Para su elección predomina fundamentalmente el caracter económico y la capacidad de producción. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CALDERAS 1.- Calderas de tubos de humos (pirotubulares) Ventajas: a) Menor costo inicial, debido a la simplicidad del diseño en comparación a las acuotubulares de igual capacidad. b) Mayor flexibilidad de operación, ya que el gran volumen de agua permite absorber fácilmente las fluctuaciones en la demanda de vapor. c) Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación, porque las incrustaciones formadas en el exterior de los tubos son más fáciles de atacar y son eliminadas por las purgas. Inconvenientes: a) Mayor tamaño peso que las acuotubulares de igual capacidad. b) Mayor tiempo para subir la presión y entrar en funcionamiento. c) Menor vaporización específica y menor eficiencia térmica, aunque las más modernas presentan cifras comparables a las acuotubulares. d) No son empleadas para altas presiones. 2.- Calderas acuotubulares Ventajas: a) Por tener pequeño volumen de agua en relación a sucapacidad de evaporación, pueden ser puesras en marcha rápidamente. b) Son pequeñas y eficientes. c) Se construyen para trabajar a 30 ó más atmósferas. Inconvenientes: a) Su mayor costo b) Deben ser alimentadas con agua de gran pureza ya que las incrustaciones en el interior de sus tubos son a veces inaccesibles y pueden provocar roturas de los mismos. c) Debido al pequeño volumen, les es más difícil ajustarse a las grandes variaciones del consumo de vapor, siendo necesario trabajarlas a mayor presión que la necesaria en las industrias, con lo cual se afrontan los períodos de gran consumo bajando la presión. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas ACCESORIOS DE CALDERAS Elementos útiles y necesarios que permitenr controlar el buen funcionamiento del equipo generador de vapor. Principales accesorios de las calderas: a) Accesorios de observación - Indicadores a nivel de agua : - Tubos de nivel de agua (observación directa) - Grifos o llaves de prueba o conos - Indicadores de presión : - Manómetros - Analizadores de gases de la combustión : - Indicadores de Temperatura : - Indicadores de CO2 - Indicadores de CO - Indicadores de O2 - Termómetros - Pirómetros (altas temperaturas) b) Accesorios de seguridad - Válvulas de seguridad: - De palanca y contrapeso - De peso directo - De resorte - Tapones fusibles - Alarmas: - Silbatos (de vapor) - Luces y/o campanillas c) Accesorios de alimentación de agua - Bombas: - Centrífugas: - Verticales Horizontales Sencillas Duplex - De émbolo - Inyectores: - Manuales - Automáticos d) Accesorios de limpieza - Puerta de inspección: - Tapas de registro Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas - Puertas de hombre - Llaves de purga: - Válvula de extracción de fondo - Válvula de extracción de superficie - Varios: - Sopladores de hollín Limpiatubos mecánicos Atizadores Rastrillos, etc. e) Accesorios de alimentación de combustibles - Quemadores de combustible líquido: - De petróleo - De aceite - De parafina - Quemadores de combustible sólido: - De aserrín - De carbón - De leña - Quemadores de combustible gaseoso: - De gas licuado f) Accesorios de aumento de eficiencia - Economizadores: - Calentadores de aire g) Accesorios de control del grado de calentamiento del vapor - Sobrecalentadores: - Integrales - De fuego separado - Sobrecalentadores o saturadores h) Accesorios de control automático - Control Control Control Control Control Control de presión o presostato de temperatura o termostato de bajo nivel de agua (Mac Donald) de aire de la llama del encendido Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas SELECCIÓN DE CALDERAS Los factores predominantes para la selección de calderas constituyen: - Cantidad y tipo de vapor requerido Combustible disponible Tipo de servicio, presión y temperatura de trabajo Espacio disponible Exigencias futuras Regimen de consumo Utilización diaria Requisitos : Por otra parte, el usuario espera que el equipo reuna ciertos requisitos básicos, que incluyen lo siguiente: - Seguridad en el servicio Sencilez Bajo costo de adquisición, operación y mantención Servicio adecuado Entrega inmediata El precio de la caldera y el equipo variará según los siguientes factores: 1. 2. 3. 4. 5. Presión de funcionamiento Temperatura de funcionamiento Tipo de caldera Rendimiento deseado Tipo de hogar Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas AGUAS DE ALIMENTACION PARA CALDERAS 1. Impurezas del agua. Clasificación de las impurezas: a) Sólidos en suspensión: Barro (arcilla), materias orgánicas (madera), bacterias, grasa, etc. b) Sales disueltas: - Alta solubilidad: Cloruros de sodio y magnesio, sulfatos de sodio y magnesio, algunos silicatos. - Baja solubilidad: Sulfato, carbonato y fosfato de calcio, silicatos de calcio y magnesio. c) Gases disueltos: Aire (O2 y N2), anhídrido carbónico. 2. Efectos de las impurezas del agua de alimentación de calderas a) Embancamiento. El barro y la sílice ayudados por algunas sales disueltas, producen embancamientos sumamente rápidos, es decir, se depositan en el fondo de la caldera, dificultando o impidiendo la libre circulación y salida del agua. Estas impurezas deben ser retiradas casi en su totalidad antes del ingreso a la caldera sometiéndolas a un proceso de filtración. Para las materias orgánicas se procede a agregar pequeñas cantidades de hipoclorito de sodio. Finalmente, en caso de ser necesario se procede a la extracción de los depósitos abriendo las llaves de purga. b) Incrustaciones. Son depósitos tipo una "costra" dura producidas por las sales de calcio y magnesio contenidas en el agua que se adhieren a las paredes internas de la caldera produciendo los siguientes inconvenientes: - Reducción de la eficiencia de la caldera Sobrecalentamiento de la superficie de calefacción Explosiones c) Corrosiones. Se produce en la parte interior de la caldera en contacto con el agua, debido a los siguientes agentes: - Oxígeno - Sales ácidas - Exceso de desincrustante - Concentración local de soda cáustica (fragilidad cáustica) - Anhídrido carbónico Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas d) Espuma. Es causada por la presencia de aceite, grasas, materias orgánicas y ciertas sales disueltas en el agua de alimentación. A veces se debe también a una alcalinidad demasiado alta. Para eliminar estas impurezas se emplean las extracciones de superficie, es decir, por diferencia de densidades. 3. Procedimientos para purificar el agua de alimentación a) Químicos Térmicos Mixtos Eléctricos Procedimientos químicos. Consiste en agregar al agua determinadas sustancias o desincrustantes que produzcan la precipitación de las materias incrustantes que contenga el agua. Compuestos químicos empleados: - Calvina (CaO) - Soda o carbonato de sodio (Na2CO3) - Cal-soda - Carbonato de bario y cal - Soda cáustica (NaOH) - Permutita o zeolita - Desincrustantes coloidales b) Procedimientos térmicos. Mediante el calentamiento del agua hasta su temperatura de ebullición, se precipitan todos los bicarbonatos en forma de carbonatos insolubles que decantan y se extraen del fondo del economizador, eliminando de esta manera la dureza temporal y los gases disueltos. Este procedimiento no separa la dureza permanente. c) Procedimientos mixtos. Consiste en emplear algunos desincrustantes químicos y a su vez calentar el agua eliminando ambas durezas. d) Procedimientos eléctricos. Por este sistema basado en la electrólisis del agua, el zinc en planchas defiende a las planchas de hierro de la acción de las sales incrustantes. 4. Métodos complementarios para la purificación del agua de alimentación: a) Purgas. Consiste en evacuar en forma brusca cierta cantidad de agua de la caldera en funcionamiento con el objeto de disminuir la concentración de sólidos totales. b) Recuperación de condensado. Consiste en recuperar el agua que se ha condensado del vapor una vez que éste efectuó su "trabajo" térmico y que está libre de compuestos que dan dureza al agua, aprovechándose además de ésta, el calor que aún conserva. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas c) Adición de reactivos. Consiste en agregar al agua tratada sustancias que permitan una separación y evacuación más rápida de la dureza, una disminución del oxígeno o una eliminación de la espuma. 5. Influencia de la calidad del agua a) En el rendimiento de la caldera. El rendimiento de una caldera relaciona el calor total entregado por el combustible al quemarse y el calor contenido en el vapor producido. Las incrustaciones producen una capa aislante que se adhiere a las superficies de calefacción de la caldera y que dificultan la transmisión del calor entregado por el combustible, por esta razón los gases no transmiten todo su calor al agua, perdiéndose combustible y disminuyendo el rendimiento. b) En la seguridad: Las incrustaciones aislan las superficies de calefacción del agua, provocando un calentamiento excesivo de éstas, las que pueden llegar a perder gran parte de su resistencia sufriendo deformaciones permanentes, roturas y explosiones. Por otra parte, cuando a causa del trabajo propio de la caldera, la incrustación se rompe parcial o totalmente, pone en contacto repentino el agua a presión con la plancha recalentada produciendo un aumento de la presión interna tal que provoca la explosión. 6. Tratamiento de agua para calderas. Especificaciones para agua de alimentación de calderas: Apariencia Dureza Contenido oxígeno Contenido aceite Valor pH : : Clara y libre de sedimentos Máxima 0.1 dHo ó 1.79 ppm : Máximo 0.1 mg/l : Máximo 3 mg/l : Mínimo 8.5 Especificaciones para agua de la caldera: Valor pH Contenido de sal Contenido de Bé Contenido de fosfatos No debe haber ningún CO2 : Mínimo 9.5 : Máximo 5.00 mg/l : 0.5 : 20 - 30 mg/l libre en el agua Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas COMBUSTIBLES 1. Clasificación de Combustibles para calderas Tabla ESTADO Sólido - Clasificación de combustibles. Líquido NATURALES Leña Turba Lignito Hullas Antracitas Petróleo Gaseoso Gas Natural ARTIFICIALES Carbón Coke Carbón leña Briquetas Alquitrán Bencina Kerosene Fuel-oil Alcohol Gas de alumbrado Gas pobre (de gasógeno) Gas de alto horno 2. Principales elementos contenidos en los combustibles. Los principales elementos son: Carbono (C); hidrógeno (H); azufre (S); nitrógeno (N2); oxígeno (O2); humedad y cenizas. Cada uno de estos elementos al quemarse dan origen a los siguientes productos: C H : : Cuando quema con suficiente oxígeno (o aire) produce anhídrido carbónico (combustión completa del carbono). Con menos aire produce óxido de carbono (combustión incompleta del carbono). Se quema produciendo vapor de agua. En el gas que escapa de la chimenea, escape de auto motor diesel hay vapor de agua que por estar a elevada temperatura se mezcla con otros gases. S : Produce anhidrido sulfuroso. N2 : No se quema. Es un gas inerte. Humedad : Es agua, por lo tanto no se quema. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas 3. Combustión del Carbono: Depende de la cantidad de oxígeno. Según esto, la combustión puede ser completa o incompleta. a) Combustión completa. Si la cantidad de oxígeno es suficiente, la combustión es completa y se obtiene anhídrido carbónico. Se aprovecha en este caso la mayor cantidad de calor del combustible. El porcentaje mínimo de oxígeno que se recomienda es 12%, el ideal 14.5% . b) Combustión incompleta. Si el oxígeno que se entrega a la combustión es insuficiente, el combustible no se quema totalmente. En este caso se forma monóxido de carbono y la cantidad de calor que se aprovecha es mucho menor. La elección del combustible depende de la disponibilidad y costo del mismo. Para determinar cuál combustible es el más económico, deberán considerarse los siguientes puntos: - Contenido de energía Eficiencia de operación Disponibilidad y manipulación del combustible Mano de obra necesaria Mantención Limpieza 4. Poder Calorífico Se entiende por poder calorífico de un combustible al calor desprendido durante la combustión completa de 1 Kg del mismo si es sólido o líquido y 1 m3 si se trata de un gas. Como las cantidades de calor se expresan en Kcal, la unidad con que se mide el poder calorífico será según el caso Kcal/Kg o Kcal/m3 . Tabla . Poder calorífico de los combustibles más usados. Combustibles más usados Combustibles sólidos Carbón de piedra Carbón coke Leña Combustibles líquidos Petróleos (Diesel Fo Nº5 y 6) Kerosene (parafina) Alquitrán combustible Combustibles gaseosos Gas licuado (de petróleo) Gas de alumbrado Poder Calorífico 6500 a 7100 Kcal/Kg 6000 a 6600 Kcal/Kg 3300 a 3700 Kcal/Kg 8500 10000 9000 11500 10000 a 10000 Kcal/Kg a 11000 Kcal/Kg a 10000 Kcal/Kg a 12000 Kcal/m3 a 11000 Kcal/m3 Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas El poder calorífico depende de la proporción del carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno, etc., presentes en el combustible. Este será mayor mientras más alta sea la proporción de carbono o hirógeno. 5. Calor contenido en el combustible quemado. El rendimiento promedio de las calderas es del orden del 70%, esto quiere decir que sólo un 70% del calor contenido en el combustible quemado se traspasa al vapor generado. La distribución más común del calor del combustible quemado por una caldera, es la siguiente: - Rendimiento de la caldera Por gases calientes que van a la chimenea Por combustión incompleta Por radiación y otras causas Por cenizas y escorias 70.0% 14.0% 10.0% 3.4% 2.6% 100.0% 6. Combustión. Es sinónimo de oxidación y consiste en la unión del oxígeno con una materia combustible. Los grados de la combustión varían ampliamente, conociéndose la "combustión lenta" y la combustión muy rápida o "detonación". El objeto de la combustión, refiriéndose a los hogares, es el de proporcionar una producción de calor uniforme y regulada para ser transmitida a un medio que la absorba. Una de las cuestiones más importantes es la de suministrar una cantidad exacta de oxígeno por unidad de peso del combustible para que se realice la combutión completa. Además de la exactitud correcta de la mezcla "aire-combustible", se debe dar el tiempo necesario para que la mezcla sea íntima y para que el combustible arda completamente; la temperatura del hogar debe ser tal que mantenga la combustión. La combustión tal y como se verifica en un hogar, es una reacción intermedia entre las más lentas y rápidas conocidas. Si el calor desarrollado en una reacción de combustión se genera tan lentamente que no se produce una elevación apreciable de temperatura en un corto espacio de tiempo, tendremos el límite inferior. El superior es el caso de un explosivo de alta potencia a cuya explosión sigue una instantánea elevación de temperatura y de presión, acompañada de una detonación. Los hogares comunes no tienen una combustión tan rápida como los de combustión pulverizada, en los que se verifica una mezcla más íntima entre el aire y el combustible. Aunque han ocurrido explosiones con el combustible pulverizado, el objeto no es la explosión, sino una rápida combustión. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas 7. Coeficiente de vaporización. Es el valor que se obtiene de dividir la cantidad de vapor (Kg) generado en una hora por el peso (Kg) del combustible consumido en ese tiempo. El coeficiente de vaporización nos indica la cantidad de kilogramos de vapor que produce cada kilogramo de combustible quemado. Cuanto mayor sea el rendimiento de una caldera, mayor será también la cantidad de vapor generado, es decir, mayor será su coeficiente de vaporización. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas POTENCIA Y RENDIMIENTO DE CALDERAS 1. Potencia. La potencia de una caldera se puede expresar en cantidad de vapor generado en una hora. El tamaño de una caldera está determinado por su superficie de calefacción. La potencia de una caldera también se expresa en relación al calor total transmitido por la superficie de calefacción. En este caso la unidad es Kcal/h, BTU/h ó BHP (Boiler Horse Power) por metro cuadrado de superficie de calefacción. En la potencia de las calderas influyen: - El diseño La construcción La instalación El manejo 2. Rendimiento Es el porcentaje de calor contenido en el combustible que se traspasa al vapor generado por la caldera al quemar dicho combustible. Cómo lograr un mejor rendimiento de la caldera : a) b) c) d) e) f) Mejorando la combustión y el sistema de quema del combustible Procurando que los gases que van a la chimenea fluctúen entre los 200 y 300oC para no afectar el tiro ni tener pérdidas exageradas de calor por los gases calientes Diminuyendo las pérdidas por radiación. Se recomienda usar un aislante térmico Utilizando economizadores y precalentadores de aire Manteniendo siempre limpia la caldera y los conductos de humo Realizando buenos tratamientos al agua de alimentación para evitar las incrustaciones Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas OPERACIÓN DE CALDERAS 1. Acciones inseguras en la operación de calderas : - No probar válvulas de seguridad en cada turno Abandonar sala de caldera sin aviso No informar fallas Variar regulación de las válvulas Inutilizar accesorios de control 2. Condiciones inseguras en instalaciones de calderas : - Caldera en mal estado Accesorios en mal estado Falta de accesorios Instalación defectuosa Agua de alimentación sin tratamiento 3. Explosiones en calderas Causas: - Falta de agua en la caldera (bajo el nivel) Falla de accesorios de seguridad, válvulas inadecuadas o pegadas Negligencia o ignorancia del operador Mezclas explosivas en los conductos del humo Incrustaciones masivas o desprendimiento de planchas de incrustaciones Las incrustaciones formadas por el depósito de sales del agua actúan como aislantes; dejan las planchas sometidas al calor y sin el contacto con el agua. Las planchas se recalientan, pierden su resistencia, no son capaces de resistir la presión y se produce la explosión. 4. Instrucciones para la operación de calderas de vapor - Antes que se pueda utilizar la caldera para la producción de vapor debe ser inspeccionada por el servicio correspondiente. - Antes de ponerla en funcionamiento debe comprobarse el nivel de agua. Si el nivel de ella es demasiado bajo, el control automático del nivel de agua debería evitar la puesta en marcha del quemador. - La bomba de agua de alimentación llenará la caldera con agua y el control de su nivel impedirá que se ponga en funcionamiento el quemador. - Cuando la presión haya aumentado a 4 - 5 atmósferas, la caldera deberá purgarse. - Cuando se haya alcanzado la presión de trabajo, deberán comprobarse los dispositivos de seguridad, de falla de agua y de alta presión y las válvuas de seguridad. Universidad Austral de Chile Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos (ICYTAL) Asignatura : Ingeniería de Servicios (ITCL 286) Profesor : Elton F. Morales Blancas - La válvula de descarga de vapor puede abrirse lentamente en este momento. - Al término de la operación diaria debe cerrarse la válvula de descarga de vapor, debiendo purgarse la caldera. - El tratamiento inadecuado del agua de alimentación y la mala calidad del combustible originan un 99% de los problemas que se presentan en la producción de vapor. - Se deberá disponer de instrumentos de prueba para el agua de alimentación y el contenido de CO2 del humo como parte del equipo normal para las calderas, con el fin de asegurar una producción económica de vapor. 5. Purga de las calderas. La finalidad de la purga de la caldera es la de eliminar los sólidos disueltos que se acumulan en ella en forma de barro y que entran a través del agua de alimentación. El tratamiento interno del agua de alimentación se combina con la purga para eliminar los sólidos. La purga debe realizarse todos los días cuando la caldera está bajo presión. La válvula de purga deberá mantenerse abierta entre 10-20 segundos cuando se realize esta operación.
