FUNDAMENTOS DE UN GENRADOR DE VAPOR

GENERADOR DE VAPOR

Es un recipiente cerrado en el cual, por medio de calor que produce un combustible al quemarse transforma el agua que contiene en vapor a una presión mayor que la atmosférica.

Existes varias características que dan lugar a varias agrupaciones que pueden ser:

Tubos de Humo ó Pirotubulares

Por su diseño

Tubos de Agua ó Acuatubulares

De un paso

Por el recorrido de los gases

De varios pasos

Natural

Tipo de tiro Inducido

Forzado

Vapor

Por lo que se requiere

Agua caliente

Los generadores de vapor en cuanto a las partes que lo integran se dividen en:

Cuerpo

Hogar

Chimenea

Accesorios

Aparatos Auxiliares.

CUERPO

Está formado por las partes metálicas unidas entre sí, que sirven para alojar el agua y el vapor e incluye:

Superficie de Calefacción

Cámara de Vapor

Envolvente

Fluxes

Cañón

Tirantes

Registros

Marco

Tapas

Tomas

Purgas

Descarga de Vapor

Superficie de Calefacción

Es toda el área metálica que por un lado entra en contacto con el agua y por otro lado está expuesta al fuego y a los gases calientes de la combustión.

Cámara de Vapor

Es el espacio cerrado comprendido entre las superficies del agua y la parte superior del cilindro, en donde se almacena el vapor durante su formación.

Envolvente

Es el cilindro metálico que en conjunto con los espejos aloja los fluxes.

Fluxes

Son los tubos metálicos de una pieza, elaborados de aleaciones especiales y que descansan en los orificios de los espejos.

Cañón

Es un cilindro metálico que va de un espejo a otro, también fabricado de aleaciones especiales para soportar altas temperaturas que se producen por la combustión.

Tirantes

Son las barras metálicas que se instalan de un espejo a otro en la parte superior, con la finalidad de que el generador de vapor no se abombe y resista las presiones a la que es sometida.

Registros

Son los orificios ovalados hechos en la envolvente. Sirven para efectuar inspecciones oculares al interior del generador para verificar su estado de incrustación, oxidación, etc, y proporcionar el servicio que se requiera.

Marco

Está formado por lozas refractarias unidas con mortero refractario y en conjunto con la tapa posterior del generador forman una caja que fuerza los gases de la combustión a retornar hacia el frente.

Tomas

Son todos los coples que van soldados en la envolvente; sirven para introducir agua al generador, la salida de vapor, tomar muestras para análisis, purgar el generador, introducir productos químicos, alimentar instrumentos de medición y equipos de control.

Tapas

Son partes metálicas que sirven para cerrar herméticamente el generador de vapor, protegen al refractario, así como al espejo y los fluxes. Son de acero al alto carbón.

El concreto refractario de la tapa posterior tiene un gran espesor para que haya menor pérdida de calor al ambiente. En esta tapa está incorporada una válvula de alivio de gases que se encargaría de absorber alguna posible sobrepresión.

Purgas

Nos sirven para extraer del interior del generador la concentración de sólidos disueltos totales que excedan el nivel recomendado por el fabricante.

Las purgas pueden ser

De nivel: para limpieza de la columna de agua

De fondo: para sólidos disueltos

De superficie: grasas y aceites

Descarga de Vapor

Sirve para conectar al generador de vapor a la línea de servicio o al cabezal de vapor, el cual distribuye el vapor a los servicios.

HOGAREs la cámara en donde se efectúa la combustión; el combustible se quema y empieza a ceder calor al agua. Su forma depende del tipo de caldera y en los generadores de tubos de humo horizontales, el hogar está dentro de la envolvente y lo constituye el cañón.

CHIMENEA

Es el conducto por el cual salen a la atmósfera los gases productos de la combustión y el calor que no es aprovechado.

Asociado con la chimenea tenemos el tiro que puede ser natural, inducido y forzado. En las calderas antiguas se requería que la chimenea tuviera una gran altura porque era necesario crear un tiro natural, o sea, una corriente de aire ascendente ocasionado por la diferencia del aire caliente contra el aire frío de la atmósfera.

Este tipo de caldera ya cayó en desuso porque resultaba muy difícil balancear correctamente la mezcla aire-combustible puesto que al iniciar por la falta de gases calientes no hay tiro (jalón) por la chimenea.

Con el sistema de tiro inducido ya es más factible controlar la mezcla aire -combustible desde el inicio y ya no se requiere una chimenea alta. Su utilización no es muy generalizada debido a las altas temperaturas a que están sujetas el ventilador y chumaceras por lo que requiere un frecuente mantenimiento.

La clase de tiro que tienen los generadores de vapor en el instituto es de tiro forzado.

El quemador de tiro forzado el es más usado porque además de controlar instantáneamente la mezcla aire-combustible, las partes metálicas del ventilador trabajan frías.

ACCESORIOS

Son los aditamentos con los cuales se obtiene el conocimiento del buen funcionamiento y la seguridad de la caldera, siendo estos los siguientes:

Manómetros

Válvula de seguridad

Tapón fusible

Indicador de nivel

Válvulas

Manómetros

Son los instrumentos que se utilizan para medir la presión interna de la caldera.

Termómetros

Se utilizan para monitorear la temperatura de los gases de la chimenea y así saber si ésta se encuentra hollinada o incrustada.

Válvula de Seguridad

Es el accesorio más importante de una caldera. Si se encuentra en buenas condiciones asegura una operación sin riesgo. Sirve para aliviar la presión interna de la caldera cuando esta ha sobrepasado la presión de trabajo a la que fue calibrada.

Indicador de Nivel

Es indispensable para toda caldera de operación automática, el cual a través de un flotador detecta cuando falta agua y manda una señal a la bobina del arrancador del motor de la bomba de condensados para que restablezca el nivel.

Tapón Fusible

Es un artefacto de acero roscado cuya alma está fabricada con una aleación de plomo, estaño y cobre. Se instala en la caldera justamente por encima de la última camada de fluxes, es decir en donde el nivel del agua se vuelve peligroso.

Válvulas

Nos sirven para impedir el paso de líquidos o gases de un sistema a otro o al exterior de las tuberías.

De globo

De compuerta

De pistón

APARATOS AUXILIARES

Son los dispositivos que estando fuera o formando parte integrante de la caldera, contribuyen a su mejor rendimiento y a obtener mejor calidad en el vapor, incrementan la eficiencia de la caldera y facilitan su operación. Los aparatos auxiliares son:

Bomba de Alimentación de Agua

Sirve para alimentar agua a la caldera y pueden ser de los siguientes tipos:

Bombas centrífugas

Simples o de múltiples pasos

De turbinas

Quemador

Es el aparato auxiliar con el cual se pulveriza, o se gasifica y mezclan con el aire los combustibles líquidos y gaseosos.

Economizador

Es un aparato para calentar el agua de alimentación en calderas de tubos de agua aprovechando el calor de los gases de la combustión antes de salir por la chimenea.

Precalentador

Consiste en un serpentín colocado en el tanque de agua de alimentación, por el cual se hace circular y condensar vapor de la propia caldera para calentar el agua de alimentación. Es utilizado en calderas de tubos de agua.

Trampas de Vapor

Es otro aparato auxiliar que permite el paso del condensado e impide el paso del vapor. Existes varios tipos:

Cubeta invertida

De flotador

Termostática

Termodinámica

Control Automático de Fuego

Regula el combustible suministrado a la caldera en función de la presión ajustada en el presostato. También se le conoce como modulador de fuego.

Control de Límite de Presión

En este aparato se ajusta a voluntad la presión de operación deseada sin rebasar la máxima presión de operación.

Su operación es similar al control de los compresores de aire, o sea que arranca cuándo la presión baja a un determinado límite dado por el ajuste DIFF y para cuándo rebasa un valor adicional ajustable por MAIN.

Control de Presión Modulante

Cuando el interruptor Manual-Automático está en la posición Automático, este control es el que regula la posición del motor modutrol para modular la flama durante el rango ajustado llamado diferencial (DIFF). Este control es un potenciómetro variable.

Cuándo baja la presión, dentro del rango diferencial, pide más calor y la flama crece. Cuando va llegando a la presión límite (MAIN) de regulación la flama va decreciendo progresivamente.

Motor Modulador

Este es un motor especial que solo gira 90° hacia un sentido o hacia el otro de acuerdo con la señal que le manda el control.

Válvula Dosificadora de Combustible

Esta válvula es accionada por el motor modulador y en un ángulo de giro de 180° regula el paso del combustible líquido de un mínimo a un máximo.

Control Programador

Este aparato es el cerebro de la caldera que se encarga de efectuar la secuencia adecuada del encendido y apagado de la caldera. Tiene componentes electrónicos y los hay desde muy simples hasta muy complicados.

Trae consigo las conexiones para intercalar una celda fotoeléctrica que se encarga de monitorear constantemente en el interior del hogar y cuando falla la flama, apaga la caldera y cierra las válvulas solenoides del combustible.