CALDERAS UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO Por el Univ.

UNIVERSIDAD AUTONOMA
JUAN MISAEL SARACHO
CALDERAS
Por el Univ.
NeStor YaMiL RoMeRo MaMaNi
Tarija - Bolivia
CALDERAS - INTRODUCCION
• Las Calderas o Generadores de vapor son instalaciones
industriales que, aplicando el calor de un combustible
sólido, líquido o gaseoso, vaporizan el agua para
aplicaciones en la industria.
• 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 una
corriente eléctrica.
• Cuando el calor es suministrado por en líquido caliente o
por vapor que se condensa, suelen emplearse otras
denominaciones, tales como vaporizador y
transformador de vapor.
• Durante su funcionamiento, la caldera está sometida
interiormente a la presión de equilibrio del agua y de su
vapor a la temperatura alcanzada.
CALDERAS - INTRODUCION
• 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 que 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.
• Las primeras calderas solo podían trabajar a 0.7 a 1.5
Kg./cm2. debido a que los materiales usados y las formas y
diseño no eran las optimas.
• En la actualidad las calderas trabajan a presiones relativas
comprendidas de 66 a 65 Kg./cm2 hasta 145 Kg./cm2 con
una Temp. Aprox. 540 oC.
CLASIFICACION DE LA CALDERAS
Según su Uso:
• Estacionarias (calefacción)
• Móviles (Locomotoras)
Según La Situación del Hogar:
• Interna
• Externa
Según los Materiales:
• Fuertes: acero especiales.
• Calefacción: Hierro colado.
Según el Contenido de los Tubos:
• Pirotubulares
• Acuatubular
Según el Combustible:
• Liquido
• Sólido
• Gaseoso
Según la Combustión:
• Fuego
• Nuclear
• Eléctrica
Según La Potencia:
• Baja (<10 Tn/h)
• Media (10-50 Tn/h)
• Alta (50-150 Tn/h)
• Muy Alta (>150 Tn/h)
Según Forma y Posición de los Tubos:
• Rectos
• Curvos
• Horizontales
• Verticales
• Inclinados
Según la Circulación:
• Natural
• Forzada
CONSTITUYENTES ,MANTENIMIENTO Y
PARTES DE UN GENERADOR DE VAPOR
CONSTITUYENTES DE LAS
CALDERAS:
• Unidad de Presión:
• Caldera (Cambio de estado de
agregación de la sustancia de
trabajo.)
• Recalentadores
• Precalentadores o
Economizadores
• Unidad de Combustión
• Boquillas
• Transformador Elevador (110V a
10000 V)
MANTENIMIENTO DE CALDERAS
• Pretratamiento de agua pH 10.511
• Mantenimiento Eléctrico
• Se presentan daños por
• Picadura (DBO)
• Espuma (Sólidos disueltos a alta
velocidad)
• Incrustaciones (Sales Insolubles
ca++, Mg++)
PARTES DE UN GENERADOR DE
VAPOR:
la combinación de equipos consta:
•
•
•
•
•
•
•
Elementos
Caldera hogar
Equipos de quemadores
Cámara de agua
Purificador de vapor
Recalentador o atemperador o
economizador
Calentador de aire
PROSESO DE VAPORIZACION
• El vapor o el agua caliente se producen mediante la transferencia de
calor del proceso de combustión que ocurre en el interior de la
caldera, elevando, de esta manera, su presión y su temperatura.
• Debido a estas altas presiones y temperaturas se desprende que el
recipiente contenedor o recipiente de presión debe diseñarse de
forma tal que se logren los limites de diseño deseado, con un factor
de seguridad razonable.
• Por lo general, en las calderas pequeñas empleadas para la
calefacción domestica, la presión máxima de operación es de
104000 N/m2. En el caso del agua caliente, esta es igual a 232oC
(450oF).
• El proceso de transmisión de calor que se realiza en un generador
de vapor es un proceso de flujo constante en el cual el calor
transmitido es igual a la variación de la entalpía del fluido por
consiguiente. La condición de una caldera medida por el calor
absorbido por el H2O será: Q=m(h-hL).
Importancia de La Elección de un Buen
Combustible en las Calderas
•
Los combustibles están caracterizados por un poder
calorífico (cantidad de kilocalorías / kilo que suministran
al quemarse), un grado de humedad y unos porcentajes
de materias volátiles y de cenizas.
•
El análisis químico es quien permite distinguir los
diferentes elementos (puros) que constituyen el
combustible. Estos elementos se pueden clasificar en dos
grandes categorías:
•
Elementos activos, es decir: combinables químicamente
con el comburente, cediendo calor. Son el carbono,
hidrógeno, azufre, etcétera.
•
Elementos inertes, que no se combinan con el comburente
y que pasarán como tales a los residuos de la combustión.
Son el agua, nitrógeno, cenizas, etc.
Importancia de La Elección de un Buen
Combustible en las Calderas
• El objeto de la combustión, refiriéndonos 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 combustión completa.
• Además de la exactitud correcta de la mezcla “aire-
combustible”, se debe dar el tiempo necesario para que la
mezcla sea intima para que el combustible arda
completamente; la temperatura del hogar debe ser tal que
mantenga la combustión. La mejor manera de estudiar la
combustión en un hogar consiste en relacionarla
directamente con el análisis del combustible usado, para el
cálculo de la cantidad necesaria de aire y de 103 productos
gaseosos formados.
Tipos de Combustibles para
Calderas
• GLP = Gas Licuado de Petróleo: Es un líquido, que puede cambiar
su estado a vapor (Gas Fluido) Fácilmente.
-No tiene olor ni color.
-Es mas pesado que el aire. -No es tóxico pero en su estado
liquido produce quemaduras en la piel.
-Se compone de derivados del petróleo y gas natural.
• GAS-oil: Líquido de incoloro a amarillento, de olor característico.
Puede desarrollar electricidad estática por agitación o descarga
en recipientes. Reacciona con oxidantes fuertes, con riesgo de
incendio y explosión. Sus vapores son más densos que el aire,
pudiendo inflamarse a distancia.
• LEÑA: la utilización del fuego como medio de calefacción.
El
control sobre él dispuso a voluntad, de un medio practico para
resguardarse de los crudos inviernos. Históricamente la leña ha
sido el método mas tradicional de calefacción, aunque su
utilización a cielo abierto siempre resto eficacia a su poder
calorífico.
Tipos de Combustibles para Calderas
• CARBÓN VEGETAL:
de madera o leña un compuesto de oxigeno, hidrogeno, carbono y
ázoe. Sustancias que se transforman en otras a través de la
combustión .
• EN EL CARBONÍFERO
Del los yacimientos de carbón que remontan del período geológico
llamado Carbonífero (de aquí le viene el nombre). Suele pensarse
que en este período, el quinto de la era Primaria, la vegetación
debía de ser particularmente lujuriante.
EL GAS NATURAL
• Es una mezcla gaseosa y combustible que, al igual que el petróleo,
es un combustible fósil y se deriva de la descomposición de
material orgánico depositado a grandes profundidades por muchos
millones de años.
• Está compuesto principalmente por Metano (CH4), pero tiene una
•
proporción menor de otros elementos, como el Etano (4%),
Propano (1%), Butano (0,4%), Nitrógeno (0,9%) y Dióxido de
Carbono (1,7%).
No es tóxico, pero en altas concentraciones desplaza el oxígeno y
puede producir una asfixia.
TIPOS DE CALDERAS
CALDERAS DE GRAN VOLUMEN DE AGUA.(CALDERAS SENCILLAS)
• Calderas con Hervidores.
• Calderas de Hogar Interior
CALDERA DE MEDIANO VOLUMEN DE AGUA (IGNITUBULARES).
• Caldera Semitubular
• Caldera Locomotora
• Calderas de Galloway.
• Locomóviles.
• Calderas Marinas.
• Semifijas.
• Calderas Combinadas.
CALDERAS DE PEQUEÑO VOLUMEN DE AGUA
• Acuotubulares
• Caldera Babcock-Wilcox.
• Calderas Stirling.
• Caldera Borsig.
• Caldera Yarrow y Thorny croft
• Con tubos de Humo y de Agua
• Pirotubulares.
CALDERAS ACUOTUBULARES
• Las calderas Acuotubulares (el agua
•
•
está dentro de los tubos) eran
usadas en centrales eléctricas y
otras instalaciones industriales,
logrando con un menor diámetro y
dimensiones totales una presión de
trabajo mayor.
se emplean para aumentar la
superficie de calefacción, y están
inclinados para que el vapor a
mayor temperatura al salir por la
parte más alta, provoque un ingreso
natural del agua más fría por la
parte más baja. (también existen de
forma horizontal)
La producción de vapor de estas
calderas es de unos 1500 kg/hora
cada una, a una presión de régimen
de 13 atm. absolutas y 300 °C de
temperatura.
CALDERAS PIROTUBULARES
concebida especialmente para
aprovechamiento de gases de
recuperación
presenta
las
siguientes características.
• El
•
cuerpo de caldera, está
formado por un cuerpo cilíndrico
de
disposición
horizontal,
incorpora
interiormente
un
paquete
multitubular
de
transmisión de calor y una cámara
superior
de
formación
y
acumulación de vapor.
La circulación de gases se
realiza desde una cámara frontal
dotada de brida de adaptación,
hasta la zona posterior donde
termina su recorrido en otra
cámara de salida de humos.
VENTAJAS
• La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas
•
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presiones dependiendo del diseño hasta 350 psi.
Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP.
Por su fabricación de tubos de agua es una caldera "INEXPLOSIBLE".
La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de
humo, ya que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad.
El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no
excede los 20 minutos.
Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los
requerimientos de normas.
Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación
automática.
Son utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel.
Sistemas de modulación automática para control de admisión airecombustible a presión.
El vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por
lo que en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor
aprovechamiento. El vapor húmedo producido por una caldera de tubos de
humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo cual actúa en las
paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el
consumo de vapor hasta en un 20%.
CONOCIMIENTOS PARA LA SELECCIÓN DE UNA
CALDERA
Entre los diversos datos debemos conocer:
• La Potencia de la Caldera
• El Voltaje que esta Requiere
• El Tipo de Combustible que esta Necesita para
•
Trabajar
La Demanda de Vapor que se Requiere, etc.
Podemos decir que en realidad existen varios
factores importantes al momento de elegir una
caldera, tales como:
• Capacidad de Consumo de la Empresa
• Capacidad de la Caldera
• Capacidad de Turbina / Generador.
DISEÑO COMERCIAL DE
CALDERAS Y SELECCION
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Presión de timbre o régimen
Superficie de calefacción
Capacidad o vaporización total
Capacidad o vaporización especificas
Superficie o parrilla o volumen de horno
Grado de combustión
Índice o grado de combustión
Rendimiento
IMPORTANCIA DEL VAPOR
• Se puede decir que la máquina alternativa de vapor
representa el tipo de máquina térmica más antigua, dado
que sus primeros antecedentes datan de los primeros años
del 1700. A pesar de su antigüedad, ésta máquina
constituye el antecedente de aquellas usadas hoy en día
como turbinas de vapor en las centrales termoeléctricas
convencionales.
• Las centrales termoeléctricas modernas están constituidas
•
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•
•
por módulos en "bloques", cada uno de los cuales consiste
de:
Un generador de vapor;
Un grupo turbo-generador;
Un transformador elevador.
La central completa contiene un conjunto de instalaciones,
que a grandes rasgos, incluye:
Zona de manejo de combustibles.
Generador de vapor;
Turbina y condensador;
Circuitos diversos para la recuperación del calor, de los
gases de combustión
GRACIAS... Y AHORRE SUS
PREGUNTAS....!!!!
Tarija 21 de junio 2005