Resumen Calderas Kike

José Rodríguez Martin

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MERIDA

13/12/2012

2012R e s u m e n de C a l de r a s

[ ] 13 de diciembre de 2012

INTRODUCCION...............................................................................................................................2

Historia........................................................................................................................................2

Definición....................................................................................................................................3

Elementos y accesorios para calderas pirotubulares....................................6

Calderas o generadores de vapor acuotubulares................................................8

DEFINICIONES PARA VAPOR DE AGUA VAPOR..................................................................10

TEMPERATURA DE FUSIÓN........................................................................................................10

CALOR LATENTE DE FUSION...................................................................................................11

TEMPERATURA DE SATURACION O EBULLICIÓN................................................................11

LIQUIDO SUBENFRIADO............................................................................................................12

VAPOR HUMEDO.............................................................................................................................12

VAPOR SATURADO O SATURADO SECO..................................................................................12

VAPOR SOBRECALENTADO..........................................................................................................12

TABLAS DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS...................................................................13

Calderas de aceite térmico............................................................................................13

SEGURIDAD EN CALDERAS........................................................................................................15

Principales medidas de seguridad..............................................................................16

LAS EXPLOSIONES DE CALDERAS TIENEN DOS ORIGENES:........................................18

Bajo nivel de agua.............................................................................................................22

QUEMADOR......................................................................................................................................25

MODULO DE CONTROL.................................................................................................................26

TIRO MECANICO...........................................................................................................................26

Valvula de seguridad..........................................................................................................27

CONTROL DEL LÍMITE DE ALTA PRESIÓN (PRESOSTATO)..........................................29

FOTOCELDA DETECTORA DE FLAMA......................................................................................30

TRANSFORMADOR PARA LA IGNICIÓN..................................................................................31

MANÓMETRO PARA EL VAPOR...................................................................................................32

UNIDAD DEL ACEITE DE COMBUSTIBLE..............................................................................33

TERMÓMETRO DE CHIMENEA.....................................................................................................33

Página 1INSTITUTO TECNOLOGICO DE MERIDA


INTRODUCCION Las calderas de baja presión representan en la actualidad un renglón muy importante para los procesos industriales en plantas del sector productivo y en empresas de servicios como la Industria Hotelera, para las industrias de la Transformación, Refinerías, Licoreras, Ingenios, Hospitales y otras más, tanto en lo técnico como en lo económico, por esto la subrayada importancia en mantenerlas en óptimas condiciones de funcionamiento, para obtener un mejor aprovechamiento en la producción de vapor, un uso eficiente y racional de la energía, para la conservación adecuada de la caldera y de sus accesorios, con la consecuencia inmediata de aumentar la productividad y de disminuir el riesgo de accidentes y de quedarse sin vapor para su servicio o proceso industrial.

Es de mayor importancia el funcionamiento óptimo de las calderas por los altos costos que han alcanzado los combustibles y el impacto ambiental que resultan los gases que emiten luego de la combustión y son arrojados a la atmósfera impactándola y favorecer al cambio climático que afecta nuestro planeta.

HistoriaLas calderas de vapor son instalaciones industriales las cuales funcionan mediante la aplicación de un combustible sólido, líquido o gaseoso; su principal objetivo es vaporizar el agua para poder así obtener diferentes aplicaciones.

Estos artefactos fueron utilizados hasta el siglo XIX como medios para teñir ropa y producir vapor para limpieza, hasta que un hombre conocido como Papín inventó una caldera de pequeñas dimensiones llamada “marmita”; con ella se trató de reemplazar los modelos anteriores pero el intento fracasó. La caldera de vapor más elemental fue diseñada, como mencionamos previamente, por Dionisio Papín en 1769 pero quien la desarrolló fue James Watt en 1776; estas calderas eran utilizadas para accionar bombas de agua, tenía una forma cilíndrica vertical y eran de una larga vida útil; fueron éstas las responsables de la revolución industrial la cual comenzó en dicho siglo.



Luego su uso se fue generalizando en el uso de otras industrias y para el funcionamiento de los barcos y los grandes trasatlánticos, los primeros ferrocarriles, los servicios de calefacción para los hoteles de turismo, etc.

Debido a la importancia que tienen las calderas no han dejado de evolucionar y de mejorar de forma continua, su diseño, su control y su seguridad aplicando las tecnologías que el mundo actual cuenta y la humanidad ha desarrollado, su uso extensivo continua en la presente época y es importante para el desarrollo de muchas industrias y para los Hoteles de gran turismo. Las fabricas modernas, los grandes edificios y el confort en los millones de hogares son posibles a la electricidad generada por el vapor y las calderas se encuentran por doquier

DefiniciónUna caldera de vapor es un recipiente cerrado, fuertemente construido de acero. Cuando está en uso, ésta parcialmente llena con agua en estado líquido, la cual es convertida en vapor por la aplicación externa de energía calorífica, el recipiente está sujeto a presión.

Es un recipiente cilíndrico metálico, sujeto a presión y cuyo objetivo, es que el líquido se transforme en vapor mediante una fuente de calor o para calentar un líquido para transportar energía.

Las calderas o generadores de vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan o calientan el agua para aplicaciones industriales, también pueden ser de calentamiento de aceite térmico.

El vapor generado es usado para potencia, calentamiento y procesos de manufactura.

Un grupo generador de vapor de agua es una combinación de aparatos que puede constar de algunos o todos los siguientes:

Caldera, hogar, equipo de quemadores o el necesario para quemar el combustible, cámaras de agua, purificador del vapor, recalentador, atemperador y calentador de aire.



Una caldera de vapor es un recipiente cerrado, fuertemente construido de acero. Cuando está en uso, ésta parcialmente llena con agua en estado líquido, la cual es convertida en vapor por la aplicación externa de energía calorífica, el recipiente está sujeto a presión.

Es un recipiente cilíndrico metálico, sujeto a presión y cuyo objetivo, es que el líquido se transforme en vapor mediante una fuente de calor o para calentar un líquido para transportar energía.

Las calderas o generadores de vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un combustible sólido, líquido o gaseoso, vaporizan o calientan el agua para aplicaciones industriales, también pueden ser de calentamiento de aceite térmico.

El vapor generado es usado para potencia, calentamiento y procesos de manufactura.

Un grupo generador de vapor de agua es una combinación de aparatos que puede constar de algunos o todos los siguientes:

Caldera, hogar, equipo de quemadores o el necesario para quemar el combustible, cámaras de agua, purificador del vapor, recalentador, atemperador y calentador de aire.

Las calderas son muy importantes en las plantas termoeléctricas, el vapor sobrecalentado y a elevadas presiones que generan, sirven para hacer funcionar las turbinas y estas al generador eléctrico, es la que transforma la energía del poder calorífico del combustible a energía del vapor.

Existen diversas clasificaciones que se pueden dar en las calderas: por las presiones, por la forma de lascalderas, por el tipo de combustibles, por el contenido del agua,etc. La clasificación mayormente utilizada es la siquiente.

Existen dos grandes grupos para la clasificación de calderas:

Calderas tubos de fuego o pirotubulares

Son calderas dotadas de tubos rectos, rodeados de agua y a través de cuyo interior pasan los gases de la combustión.



Pirotubulares: en este tipo el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente y es atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape.

Calderas de tubos de agua o acuotubulares

Son calderas dotadas de tubos rectos o curvos, en cuyo interior circula el agua y por el exterior pasan los gases de la combustión, están provistas de los domos o cilindros metálicos donde se vaporiza él agua.

Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza a través de tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación de vapor.

Pirotubular



Elementos y accesorios para calderas pirotubulares. Envolvente es una placa de acero rolada y soldada que forma el cilindro metálico que contiene los tubos de la caldera y el cañón que forma el espacio para el hogar también contiene el agua para evaporar o calentarla, las tapas metálicas soldadas al cilindro de la envolvente se denominan espejos.

El cañón es un cilindro de acero en el interior de la envolvente, en el interior de esté cilindro se encuentra el espacio que forma el hogar de la caldera donde se produce la combustión del combustible y parte de la transferencia del calor por radiación de la flama generada por el combustible.

Los tubos se encuentran en el interior de la envolvente y en su interior circulan los gases de combustión, se encuentran sumergidos por el agua dentro de la caldera y a través de sus paredes se produce el intercambio de calor entre los gases de la combustión y el agua dentro de la caldera, hasta hacerla hervir y vaporizarla, por esto es importante mantener limpias las superficies laterales de los tubos en su interior por el lado de los gases y en su exterior por el lado del agua.

La Cámara De Vapor; es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, sobre el nivel del agua normalmente a dos tercios de la altura y debe ser separado del agua en suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera que



aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.

La cámara de agua es la parte que contiene el agua y siempre debe cubrir las superficies de la hilera de los tubos superiores porqué su objetivo es enfriar los tubos y absorber el calor que le transmiten sus paredes para conseguir su ebullición y luego su evaporación, es muy importante mantener el nivel de agua dentro de la caldera para su buen funcionamiento y la seguridad para evitar deterioros o explosiones de las calderas.

Caldera cleaver broks

El hogar de la caldera pirotubular es el espacio donde se produce la combustión del combustible y se encuentra formado por el cilindro metálico que forma el cañón, puede tener la superficie lisa o corrugada de acuerdo al diseño del fabricante y a la capacidad.

Las calderas de tubos de humo o pirotubulares son utilizadas donde las exigencias de emplear vapor para los procesos o servicios es relativamente baja con respecto a las cantidades de vapor que producen las calderas acuotubulares y también las menores presiones con que se trabajan.



La chimenea de la caldera es el ducto por el cual se trasiegan los gases de la combustión, que luego de intercambiar la mayor cantidad de su energía calorífica en los tubos del cañón para vaporizar el agua, se desalojan hacia la atmósfera en un lugar conveniente y seguro.

El intercambiador de calor es un dispositivo o equipo donde dos fluidos; uno de mayor temperatura que el otro, estableciendo una diferencia de temperatura y al circular por él, se intercambian energía en forma de calor, pueden ser de dos tipos:

El intercambiador de calor de mezcla cuando las masas de ambos fluidos se mezclan intercambiando sus energías entre sí.

El intercambiador de superficie cuando las masas de los fluidos no se mezclan y una superficie de algún material se interponen entre ellos, pero permitiendo a través de su superficie el intercambio de energía en forma de calor.

Caldera pirotubular, quemador

Calderas o generadores de vapor acuotubulares. Las calderas o generadores de vapor acuotubulares, son las que en donde el agua de forma líquida o de vapor circula en el interior de los tubos mientras intercambia calor con los gases de combustión o por radiación en los tubos que rodean el hogar del generador de vapor, está provisto de uno o varios domos que son cilindros herméticos metálicos donde se vaporiza el agua hasta vapor saturado y puede pasar al



servicio o a un sobrecalentador de vapor, donde eleva su temperatura arriba de la de saturación obteniendo grados de sobrecalentamiento( vapor sobrecalentado), estos generadores de vapor o calderas acuotubulares son diseñados y construidos para obtener alta evaporación o producción de grandes cantidades de vapor, altas presiones hasta supercríticas, altas temperaturas y eficiencias, para esto cuenta con accesorios y equipos auxiliares para su operación y seguridad en su funcionamiento, como son: equipos en el sistema de combustión, los sobrecalentadores de vapor, el economizador, el precalentador de aire para la combustión, el sistema de alimentación de agua para la caldera, instrumentos de medición, de monitoreo y de control, instrumentos y dispositivos de seguridad; estas calderas se utilizan en las plantas termoeléctricas, en plantas industriales donde se requiera elevadas cantidades de vapor para sus procesos industriales, en plantas petroquímicas y refinerías, en los ingenios azucareros, etc.



Las calderas acuotubulares alcanzan alturas de 50 metros, la evaporación o producción de vapor se da en toneladas de vapor por hora, la potencia eléctrica generada es a niveles de 500 a 1000 Mega watts hasta mayores, se puede utilizar diferentes tipos de combustibles; el carbón como en la planta López Portillo en Monclova, Coahuila, combustóleo se utiliza en la mayoría de las termoeléctricas del país, gas natural cuando en el lugar se cuenta con un gasoducto las plantas termoeléctricas lo utilizan, también se utiliza la energía nuclear para la generación de vapor, única planta en México es la Planta Nuclear de Laguna Verde en el norte de Veracruz y las que consumen el bagazo de la caña de azúcar en los ingenios azucareros del país, también se encuentran calderas que aplican la energía solar concentrada mediante espejos.

DEFINICIONES PARA VAPOR DE AGUA VAPOR Es el nombre que se da a una fase gaseosa que esta en contacto con la fase liquida o que esta en la vecindad de un estado en el que parte del mismo puede condensarse. Se trata de un gas imperfecto, y no se le da la clasificación de un gas ideal.

TEMPERATURA DE FUSIÓN Es la temperatura donde el sólido cambia de fase, de sólido a líquido; se funde en un proceso de absorción de calor a temperatura constante desde el inicio hasta el final del proceso de fusión, esta temperatura depende de la presión en que se encuentra el sólido. En proceso de congelación (de líquido a sólido) se le denomina temperatura de congelamiento. Para hielo a la presión estándar de una atmósfera es de 0 °C, disminuye ligeramente con el aumento de la presión.

CALOR SENSIBLE

Es la cantidad de calor que se le agrega a una sustancia (o se le quita) y se refleja en un aumento de temperatura (o



disminución) sin producir algún cambio de fase en el estado de la sustancia.

Q=mcΔT

CALOR LATENTE

Es la cantidad de calor que se le agrega a una sustancia (o se le quita) sin producir algún cambio en su temperatura, pero todo el calor absorbido (o retirado) se aplica para un cambio de fase del estado en el que se encuentra la sustancia.

Kcal/Kg BTU/Kg JOULE/Kg

CALOR LATENTE DE FUSION Es la cantidad de calor necesaria de absorber por 1 Kg. de la sustancia en estado sólido a su temperatura de fusión hasta transformarse a su fase líquida, manteniendo constante su temperatura de fusión, durante el proceso.

Para 1 Kg. de hielo a 0°C y a una presión de una atmósfera su calor latente de fusión es de 80 Kcal.

TEMPERATURA DE SATURACION O EBULLICIÓN Es la temperatura que alcanza el líquido cuando comienza a hervir, de acuerdo a la presión a que esta sujeto él líquido. A cada presión le corresponde una temperatura de saturación y el liquido no podrá incrementar su temperatura mayor a la de saturación que le corresponde a su presión aunque le agreguen mas calor, por esto se le denomina de saturación y su valor se mantiene constante durante el proceso de transformación de liquido a vapor.

La temperatura de saturación depende de la presión a que se encuentre el líquido; para cada presión le corresponde su temperatura de saturación. A mayor presión, mayor temperatura de saturación y a menor presión, menor temperatura de saturación; para el agua a presión atmosférica es de 100 °C.

CALOR LATENTE DE VAPORIZACION



Es la cantidad de calor que absorbe un Kg. de líquido a su temperatura de saturación o ebullición, necesario para cambiarlo de la fase liquida a vapor totalmente, a la misma temperatura de saturación. para el agua a presión atmosférica es de 540 Kcal/Kg. de V.

LIQUIDO SUBENFRIADO Se dice así, cuando la temperatura del líquido es menor a su temperatura de saturación correspondiente a la presión absoluta en que se encuentra el líquido.

VAPOR HUMEDO Cuando el vapor está formado con partes de líquido y vapor, es decir, es una mezcla húmeda de líquido-vapor; formado por un porcentaje en peso de líquido y un porcentaje de peso en vapor.

X = Calidad, es el porcentaje de peso del vapor.

Y = Humedad, es el porcentaje de peso del líquido.

X + Y = 1

VAPOR SATURADO O SATURADO SECO Es cuando el vapor está formado por vapor y no existe alguna traza de líquido, siendo su temperatura la de saturación que le corresponde a la presión a que se encuentra; por esto también se le dice saturado seco. Su calidad tiene el valor de la unidad y la humedad es cero.

X = 1 , Y = 0

VAPOR SOBRECALENTADO Es cuando la temperatura del vapor sea mayor que la temperatura de saturación correspondiente a la presión que se encuentra el vapor.

GRADOS DE SOBRECALENTAMIENTO = Tvapor - Tsaturación

LIQUIDO SATURADO



Se le llama así, cuando la temperatura del líquido, es igual a la temperatura de saturación que le corresponde a la presión a que esta sujeto el líquido, es decir, cuando entra el líquido en proceso de ebullición y todavía no se ha producido alguna transformación a vapor, es decir la calidad es 0 y la humedad 1.

TABLAS DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS. Las tablas de propiedades termodinámicas de vapor son las que presentan los valores de las propiedades del vapor de agua en las diferentes condiciones de estado, establecidas por la presión y temperatura del vapor, los valores han sido determinados por experimentos en laboratorios especializados. Las propiedades que encontramos en las tablas son temperatura, presión, volumen específico, energía interna, volumen específico, entalpía, entropía.

Calderas de aceite térmicoEn este tipo de calderas, el quemador estará instalado como fuente de calor principal y necesaria para calentar el fluido que aportará calor a unas máquinas o consumidores externos a la caldera. Será el quemador el que nos dé la potencia térmica de la caldera, que deberá estar diseñada para soportarla.

El intercambiador de calor es un dispositivo o equipo donde dos fluidos; uno de mayor temperatura que el otro, estableciendo una diferencia de temperatura y al circular por él, se intercambian energía en forma de calor, pueden ser de dos tipos:

El de mezcla cuando las masas de ambos fluidos se mezclan intercambiando sus energías y el de superficie, cuando las masas de los fluidos no se mezclan y una superficie de algún material se interponen entre ellos, pero permitiendo el intercambio de energía en forma de calor

Otro elemento importante y también externo al cuerpo de la caldera es la bomba de impulsión del fluido térmico que estamos calentando. La bomba sirve para mantener un



movimiento constante del fluido en el interior de los serpentines del hogar y también del circuito, así como para enviarlo caliente por éste último hasta cada máquina consumidora, etc.

En cuanto al fluido empleado, éste tiene una doble función termodinámica: Su paso por el serpentín del hogar contribuye al enfriamiento del serpentín, el cual cede su calor al aceite como contrapartida: Se produce un intercambio térmico. De ahí que el diseño preferente para las calderas de aceite térmico sea el acuotubular que asegura una circulación constante, y no el pirotubular.

Las calderas de aceite térmico, gracias a este fluido y al hecho de que soporta altas temperaturas y sin alcanzar su punto de ebullición, es decir su calentamiento no comporta un cambio de fase, trabajan a presiones muy bajas y en cambio pueden llegar a alcanzar temperaturas de servicio normales de 280 a 300 ºC. o más. Por otro lado, otra característica importante que las define, es el alto rendimiento global de la instalación que suele oscilar entre el 87 y el 90 %, en función de las temperaturas de trabajo.

Caldera de aceite térmico



Seguridad en las calderas

SEGURIDAD EN CALDERAS Los trabajadores que operan y hacen el mantenimiento a calderas saben que éstas son potencialmente peligrosas. Las calderas son recipientes cerrados con quemadores de gas o combustibles líquidos que calientan agua u otros líquidos para generar vapor. El vapor está a presión y sobrecalentado, y se usa para generar electricidad, para calefacción o para otros propósitos industriales. Aunque las calderas normalmente están equipadas con una válvula de seguridad para aliviar la sobrepresión, si la caldera no puede resistir la presión, la energía que contiene el vapor se libera instantáneamente. Esta combinación de metal explotando y vapor sobrecalentado puede ser extremadamente peligrosa para las personas, equipo einstalaciones.

Estrictamente sólo trabajadores autorizados y debidamente capacitados deben operar las calderas. Los trabajadores deben conocer y estudiar bien el manual de operación y las instrucciones del fabricante de la caldera;que se encuentran en los que proporcionan. Los operadores de calderas deben inspeccionar las calderas con frecuencia en búsqueda de fugas, combustión correcta, funcionamiento de los dispositivos de seguridad e indicadores o instrumentos d medición, así como otras funciones. Muchas calderas viejas, así como las tuberías de vapor o agua caliente pueden tener recubrimientos aisladores, enrollados o forros de asbesto. Los trabajadores deben inspeccionar esas áreas periódicamente para asegurarse de que los materiales no estén dañados, que no se estén descascarando y que no estén deteriorados. Deben reportarse la existencia de materiales dañados y deben repararse o eliminarse de inmediato por un contratista certificado para trabajos en asbesto. Indicios de superficies rajadas, prominencias, corrosión u otras deformidades deben ser reparadas de inmediato por un técnico autorizado. Los registros diarios detallados de la operación y el mantenimiento de la caldera pueden ayudar a asegurar su seguridad.



Las calderas deben siempre conectarse lentamente, y nunca se debe inyectar agua fría a un sistema caliente. Cambios súbitos de temperatura pueden torcer o quebrar la caldera. Debido a que muchas calderas queman gas natural, combustible diesel o petróleo, es necesario tomar precauciones especiales. Los operadores de calderas deben asegurar que el sistema de combustible, incluyendo las válvulas, tuberías y tanques, estén funcionando correctamente y sin fugas. Para prevenir explosiones en la caldera, es imperativo que los operadores purguen la caldera antes de encender el quemador. Los trabajadores deben verificar la relación de aire a combustible, la condición del tiro y la llama para asegurarse de que ésta no sea demasiado alta ni que eche humo. Los sistemas de ventilación también deben inspeccionarse y mantenerse para asegurar que los gases producto de la combustión no se acumulen en la sala de calderas.

Principales medidas de seguridadLas calderas modernas se construyen según normas de fabricación de prestigio internacional y van provistas de equipos automáticos de operación y seguridad, haciendo pensar a algunos usuarios que ellas no requieren la atención de expertos. Ponen sus unidades en manos de gente con poca experiencia que no sigue las buenas reglas de operación y mantenimiento en forma debida. Muchos de ellos se figuran que su caldera al ser completamente automática, está protegida contra accidentes, sin comprender que todo recipiente a presión bajo fuego es potencialmente peligroso y que los controles automáticos no sustituyen a las reglas que indican la Normas de seguridad.

1.- Bajo nivel de agua.

Las estadísticas de los accidentes nos indican que la mayor parte de ellos se debe al bajo nivel de agua que provoca Sobrecalentamiento y debilitamiento de los tubos, hundimiento del hogar y en algunas ocasiones, la destrucción total de la caldera por una explosión desastrosa que produce graves pérdidas.



La mayoría de las calderas, entre uno de tantos accesorios, se equipan de sistemas automáticos y de controles contra-combustible por bajo nivel para que puedan operar correctamente y protegerlas contra Sobrecalentamiento en fallas comunes. Esto a algunos usuarios les da una falsa sensación de seguridad y parecen no preocuparse más al ver su funcionamiento ordinario y normal. Los sistemas automáticos de alimentación de agua, igual que cualquier otro aparato automático, funcionará bien tal vez mil veces, tal vez cientos de veces más, pero algún día, tarde o temprano, fallarán con resultados desastrosos.

2.- Combustible en el Hogar.

El estudio de explosiones, nos indica que un renglón muy importante lo cubren las explosiones en los hogares de las calderas.

Las explosiones de lado del fuego se producen básicamente por la falta de un pre-purgas y post-purga adecuada en el barrido de gases o bien por la anormal dosificación de combustible al iniciarse un ciclo de operación.

La función de la pre-purga es la eliminación de vestigios indeseables de combustible y comburente antes de alimentar los pilotos de combustión.

Operadores con poca experiencia o exceso de confianza han reducido o eliminado intencionalmente el tiempo de pre-purga en una caldera, teniendo la desgracia de pagar con su vida su ignorancia o imprudencia.

3.- valvula de seguridad

Buena proporción de explosiones son originadas por falta de protección contra un exceso de presión. Ciertos tipos de válvulas de seguridad presentan defectos que después de un corto período de funcionamiento del disco tiende a pegarse llegando a inutilizarla.

La falta de observación y acción preventiva en el “lagrimeo” de una válvula de seguridad, así como la ausencia de revisiones y pruebas periódicas, favorecen la acumulación



excesiva de materias extrañas que pegan el asiento de las válvulas.

La confiabilidad de una caldera no depende exclusivamente de su fabricante.

El fabricante de calderas al cumplir fielmente con las normas de construcción universalmente reconocidas, salva totalmente su responsabilidad. El montador que observa los reglamentos y normas de instalación también puede olvidarse de los riesgos que representa una caldera, pero el que la opera tiene una responsabilidad permanente y nunca puede dejar de pensar en los cuidados a seguir para mantener condiciones óptimas de seguridad.

LAS EXPLOSIONES DE CALDERAS TIENEN DOS ORIGENES: 1) CAMARA DE FUEGO.

2) CAMARA DE VAPOR O AGUA CALIENTE.

La magnitud de las explosiones de la cámara de fuego, podemos agruparla en:

Sin daños (Toritos).

Con daños interiores en la caldera solamente.

Con daños interiores a la caldera y la propiedad en general con desastrosas consecuencias.

Exactamente la misma causa nos puede hacer pasar de una situación a otra de mucho mayores consecuencias.

Los elementos necesarios para que suceda una explosión en la cámara de fuego u hogar son:

Combustible derramado o acumulado en el horno. También exceso de escoria.

Aire en proporción inadecuada.



Fuentes de ignición tales como: pared de horno caliente, tiempo reducido de purgas o falla del mismo sistema de ignición.

Entre las causas que provocan las explosiones en los hogares podemos citar las siguientes:

Falla de flama ocasionada por la entrada de líquidos o gases inertes al sistema de combustible.

Prepurga insuficiente antes del encendido.

Errores humanos.

Falla de los controles de flujo de combustible.

Fugas o goteos en las válvulas de corte de combustible.

Relación desproporcionada aire-combustible.

Falla del sistema de abastecimiento del combustible.

Problemas o pérdidas de tiro.

Falla de los pilotos de ignición.

Fomentamos o creamos un peligro potencial cuando tenemos fallas o insuficiencias en la alimentación de combustible. Válvulas solenoide defectuosas. Programación de tiempo insuficiente para ignición.

Exceso de hollín (mala combustión). Contactos de los controles rotos o sucios.

Para evitar explosiones en el horno tome las siguientes precauciones:

1.- Revise la operación de la caldera periódicamente.

2.- Si su quemador se apaga sin razón aparente, desconecte el interruptor de encendido. Después con el ventilador de tiro forzado haga un verdadero, efectivo y juicioso barrido de



gases en la cámara de combustión. SIEMPRE determine las causas y el remedio de paro del quemador.

3.- Mantenga el quemador y accesorios realmente limpios.

4.- Calderas con ventilador de tipo forzado y tiro inducido, pruebe su programación de arranque y parado de motores periódicamente.

5.- No trate de lograr el máximo de bióxido de carbono partiendo de una mezcla rica.

6.- Mantenga la temperatura del combustible a nivel correcto.

7.- Nunca permita condiciones de flama inestables sin corrección oportuna.

causas de explosiones particulares para este tipo de quemadores y formas de prevenirlas:

CUANDO tenga algunas fallas de los controles de dosificación automática de combustible, tales como: fugas de válvulas, proporción desbalanceada aire-combustible, falla de ventiladores y compuertas:

COMPRUEBE el control automático por: Baja presión de combustible, alta presión de combustible, pérdida de presión de aire de los instrumentos, pérdida de presión en los ventiladores, falla de energía eléctrica y corte por bajo nivel de agua.

CUANDO tenga purgas del hogar insuficiente o falta de ella, ASEGURE una purga adecuada haciendo lo siguiente: cierre todas las válvulas del piloto de gas, cierre todas las válvulas del quemador de aire, un tiempo programado.

SI TIENE falla de flama o falla del piloto de gas, ESTE SEGURO que la flama ha fallado haciendo lo siguiente:

Revise la posición de las válvulas de combustible, para ver si hay alguna cerrada; revise el detector de la flama sacándolo y accionándolo con otra fuente de radiación; revise la proporción, aire-combustible; revise el transformador de ignición y piloto.

Explosiones en la cámara de vapor o agua caliente.



Veamos lo que significa una explosión de este tipo mediante un simple cálculo.

Las explosiones en la cámara de vapor o agua caliente suceden porque nos pueda ocurrir cualquier cosa de estas:

Falla de la válvula de seguridad.

Corrosión de partes metálicas sujetas a presión.

Sobrecalentamiento de partes incrustadas. Sobrecalentamiento en los dobleces de los tubos.

Adelgazamiento de partes vitales a presión ocasionadas por contracciones y expansiones.

Fragilización cáustica.

Bajo nivel de agua.

Cuando ha ocurrido una falla en la válvula de seguridad o válvula de alivio, que son nuestros últimos y principales dispositivos de seguridad para las sobrepresiones en el interior de la caldera o recipientes sujetos a presión, significa que antes han ocurrido otras fallas tales como:

Contactos fundidos en controles límite de presión de vapor, el quemador continúa en operación.

Cables a tierra o cortocircuito, también ocurre que alguna terminal esté suelta.

Circuito eléctrico húmedo, ocurre después del lavado de la caldera.

Escape continuo de las válvulas de alimentación de combustible.

Alguna desviación (by-pass) abierto de la línea de combustible.

Tubería de control de presión obstruida.

Termostato incrustado.



Bajo nivel de agua. El tipo de siniestro más frecuente hoy en día, es la falsa indicación de nivel interior de agua en la caldera y su correspondiente control. Esto obedece a que no se purgan correctamente las columnas de nivel, obstruyéndose su conexión a la caldera con sarro y lodo. Al lavarse interiormente la unidad, no se hace con esmero el lavado interior de la columna, ni se inspeccionan cuidadosamente las condiciones reales de funcionamiento de sus controles.

Ocurre que hay lodo y sarro en la conexión y dentro de la cámara del flotador. Los diafragmas se endurecen por ensarramiento acelerado al existir alguna picadura. Los conductores eléctricos a las cápsulas de mercurio con aislamiento de plástico por el calor se endurecen, pierden flexibilidad e impiden el libre movimiento de las cápsulas de mercurio.

CARACTERISTICAS DE LAS CALDERAS PIROTUBULARES FABRICADAS EN MÉXICO Y SE UTILIZAN EN LAS INDUSTRIAS, HOSPITALES Y HOTELES.





CAPITULO III.-ACCESORIOS DE CALDERAS PIROTUBULARES

7. Motor del ventilador

31. Transformador de ignición

38. Válvula de solenoide (Primaria)

51. Control de bajo nivel de agua

86. Válvula de seguridad

88. Válvula de prueba

96. Purga cristal de nivel

97. Válvula de purga columna de agua

114. Manómetro para la presión del vapor

120. Compuerta aire secundario

129. Grifos de prueba de nivel

142. Conexión de suministro de combustible

152. Base de chimenea y termómetro de gases

202. Bomba de combustible (Dos Pasos)

259. Válvula de retención

359. Válvula de drenaje

558. Aislador

922. T para cebado



QUEMADOR La energía necesaria para que el agua líquida se transforme en vapor, se toma de la fuente de calor que es producida por la combustión del combustible en el hogar de la caldera, mediante el quemador que es controlado por el modulo de control y está provisto de ciertos accesorios para su funcionamiento seguro.

Fotografía 26.- Vista de un quemador con su control y sus accesorios para funcionar de formaa segura.

El más utilizado en calderas es el del tipo de quemador de aceite de alta presión, que introduce el aceite-combustible en el hogar atomizado en finísimas partículas vaporizantes y mezclándose con el aire que introduce el tiro forzado, se produce la combustión en el hogar de la caldera.

MODULO DE CONTROL El sistema más importante en el funcionamiento de calderas es el módulo de control del quemador, que mediante instrumentos y componentes eléctricos y/o electrónicos, por PLC o por computadora controlan directamente la operación del quemador de la caldera, en coordinación con el motor cronométrico u otro tipo electrónico o digital; y los componentes establecen la secuencia segura del encendido del quemador determinando el tiempo de cada fase de esta secuencia, dándole un arranque seguro y también evita todo abastecimiento de combustible en caso de que se apague la flama o por algún evento que indique un funcionamiento peligroso o por recibir una señal de interrupción de alimentación de combustible, desenergizando la válvula solenoide corta-combustible.

TIRO MECANICO Existen 3 sistemas principales de tiro mecánico:

Tiro forzado

Tiro inducido



Tiro inducido por “inyección”

Tiro forzado. En este tiro el aire se sopla hacia el interior del hogar con una presión positiva para abastecer del oxigeno necesario para producir la combustión del combustible que inyecta el quemador y también para trasegar los gases residuales que permanecen en interior de la caldera al terminar su ciclo de ignición o por un fallo de flama...

Este sistema tiene la ventaja de permitir la introducción de aire a mayor presión que la atmosférica en la cámara de combustión, y consecuentemente evita la entrada de aire por cualquier intersticio, a pesar de que existan grietas o fugas en la albañilería de la caldera. Se emplea principalmente en la mayoría de las calderas por no decir que en todas, es el más práctico y seguro de los tiros utilizados.

Tiro inducido. Este es el sistema que se utilizo hace años; en lugar de colocar el ventilador en la parte del frente de la caldera, se coloca en el extremo de los ductos y en la base de la chimenea, creando una presión negativa en el hogar succionando los productos de combustión y pasarlos por las superficie de calefacción o de intercambio de calor, se dejo de utilizar solamente este tipo de tiro por que es inseguro a los fallos de flama al no trasegar los gases residuales y producir accidentes por explosión por el lado del fuego, se utilizan siempre con un tiro forzado y se le llama tiro mixto o balanceado.

Tiro de inyección. Esta es otra forma del tiro inducido. La succión se produce no con un ventilador, sino con una boquilla de vapor que descarga en la chimenea y produce en los gases el efecto de Giffard. Puede emplearse también un ventilador fuera de circuito y producir el efecto de Giffard, tomando del ducto una fracción de los gases y retornándolos por medio de una boquilla similar a la utilizada con el vapor.

Valvula de seguridadEsta válvula o válvulas van instaladas en la parte superior de la envolvente de la caldera comunicadas con la cámara de



vapor y representa la seguridad en caso de que la presión del vapor sobrepase la presión máxima permisible en el interior de la caldera. Accionando el vástago y comprimiendo el resorte para desfogar el vapor y proteger a la caldera de una explosión por sobrepresión. Estas válvulas son reglamentarias para el funcionamiento de las calderas y en general para los recipientes sujetos a presión, es indespensables tenerlas instaladas correctamente y verificar que la presión de apertura y el área de desfoque sean las indicadas por el fabricante y la Norma.

INSTRUMENTO DE CONTROL DE BAJO NIVEL DE AGUA

Todas las calderas de operación automática tienen que estar equipadas con un interruptor de bajo nivel de agua, el cual impide el funcionamiento del quemador, mientras no existe suficiente nivel de agua en la caldera, otro interruptor controla la alimentación de agua.

Este instrumento controla el nivel de agua del interior de la caldera y es operado por medio de un flotador, su accionar mantiene el nivel del agua arriba de la última fila de tubos para mantenerlos en temperaturas de trabajo; controla el



arranque y paro de la bomba de agua de alimentación cuando el nivel llega a su límite superior y a su límite inferior , respectivamente, su función más relevante es interrumpir el fogueo de la caldera, cortando el flujo de combustible cuando el nivel de agua llegue al mínimo de operación sin descubrir la última fila de tubos, el nivel de agua se puede visualizar en el tubo de vidrio indicador de nivel que forma parte del instrumento de control de nivel.

Un modelo tipo de este dispositivo, consiste de un flotador que actúa la columna, todas las unidades están previstas de una válvula de purga para desalojar los sedimentos.

Estos interruptores en la mayoría de los casos consisten de dos cápsulas de mercurio una es de dos hilos y que se va a controlar al arrancador de la bomba de agua para la alimentación de agua a la caldera y una cápsula de tres hilos que va a controlar el quemador cuando exista un bajo nivel de agua.

CONTROL DEL LÍMITE DE ALTA PRESIÓN (PRESOSTATO) Este instrumento de control consiste en un manómetro de vástago accionado por la presión del vapor que se encuentra en la cámara de vapor en la caldera, que cuando llega a la presión máxima indicada por la calibración de la presión principal. El control interrumpe un circuito (mediante una capsula de mercurio) y corta la alimentación de combustible apagando la caldera, se dice que es el fin del ciclo de



encendido del quemador; cuando por el consumo del vapor disminuye la presión dentro de la cámara llegando a la presión del ajuste se cierra el circuito e inicia la secuencia de encendido del quemador de la caldera.

FOTOCELDA DETECTORA DE FLAMA. La fotocelda detectora de flama es un sensor de la presencia de la flama en el hogar de la caldera para suministrar o mantener el suministro de combustible al quemador para continuar con la secuencia de encendido, la fotocelda genera un milivoltaje que acciona un relevador, llamado relevador secundario y este mantiene energizada la bobina de la válvula solenoide corta-combustible.



TRANSFORMADOR PARA LA IGNICIÓN Este transformador eleva el voltaje y suministra el alto voltaje a los electrodos de ignición para producir el arco eléctrico que calentará a la temperatura de ignición el área de salida del combustible del quemador para iniciar la combustión es energizado por el modulo de control en la secuencia de encendido.

MANÓMETRO PARA EL VAPOR Este manómetro está instalado en la cámara de vapor de la caldera y es el instrumento de medición que ofrece al



operario el conocimiento de la presión interna en que está operando la caldera. Este manómetro es del tipo de tubo de Bourdon en C, que es el reglamentario

MANÓMETRO PARA EL ACEITE-COMBUSTIBLE

Indica la presión con que es impulsado el aceite-combustible por la bomba hacia el inyector del quemador para ser atomizado adecuadamente y la combustión sea de alta eficiencia.

VÁLVULAS SOLENOIDES CORTA-COMBUSTIBLES

Estas válvulas eléctricas controlan el flujo de combustible hacia el inyector del quemador, puede contar con una o varias dependiendo los fogueos de la caldera; la acción de la fotocelda detectora de flama determina su cierre en caso de que falle la flama cortando la alimentación del combustible al quemador.



UNIDAD DEL ACEITE DE COMBUSTIBLE Esta unidad bombea el aceite-combustible a la presión requerida hacia el inyector del quemador, normalmente es accionada por el mismo motor del soplador y tiene un regulador de presión en forma integral; es una bomba de desplazamiento positivo, una bomba de engranes.

TERMÓMETRO DE CHIMENEA Es un termómetro bimetálico que va instalado en la base de la chimenea mide la temperatura de los productos de combustión que abandonan la caldera, indicando cuando se está realizando una buena trasferencia de calor en el interior de la caldera entre los gases y el agua; su lectura ayuda a determinar cuándo se requiere una limpieza a la superficie de calefacción por el lado del fuego y/o por el lado del agua...

PROCEDIMIENTO PARA PONER A FUNCIONAR UNA CALDERA Y RUTINAS QUE DEBEN SEGUIR DURANTE SU FUNCIONAMIENTO

1. Verificar si hay: energia electrica, combustible y agua en los alimentadores de la caldera.

2. Verificar los niveles de agua en la caldera y tanque de condensados.

3. Verificar si, las llaves de agua de alimentación y combustible estan abiertas.



4. La válvula principal de salida de vapor debera estar cerrada.

5. Abrir la válvula de purga superior del instrumento de control de nivel de agua (Mc donell)

6. Arrancar caldera.

7. Cuando en la válvula de purga superior del instrumento de control de nivel de agua empieza a salir vapor, esta se cierra.

8. Se abre la válvula de purga inferior del instrumento de control de nivel de agua (mc donell) para verificar el funcionamiento de la bomba alimentadora de agua de la caldera (prueba de nivel de agua).

9. Cuando la caldera pare por presion límite de trabajo, se abre la llave principal de salida de vapor.

10. Las purgas de fondo se realizaran dos veces por turno.

11. La válvula de seguridad, se debe accionar manualmente una vez por semana.

12. Vigilar constantemente la caldera durante su funcionamiento, instrumentos, componentes y hacer las anotaciones en el libro diario (bitácora) de la caldera.

13. Al terminar el turno se para la caldera con el interruptor de control y se cierra el combustible.

14. Mantener limpia y despejada el area de la caldera.

“REGLA DE LOS NUNCAS”

NUNCA.- Bloquee los relevadores con calces de cartón o madera u otras cosas

NUNCA.- Opere manualmente los programadores y relevadores

NUNCA.- Reduzca el tiempo de barrido inicial del horno



NUNCA.- Instale “puentes” en interruptores limite de los controles de seguridad

NUNCA.- Intente encender su caldera si antes no ha observado el horno

NUNCA.- Deje abiertas las válvulas de combustible al fin de jornada

NUNCA.- Deje energizado el circuito automático al parar su caldera

NUNCA.- Se pare frente al quemador al hacer el primer intento de encendido

TRATAMIENTO DE AGUAS PARA CALDERAS

CONTROL DE LAS CONEXIONES QUÍMICAS La operación segura de una caldera, en cuanto al control químico del agua se refiere, se obtiene atendiendo los siguientes puntos generales:

a) Limpieza interna de la caldera.

b) Depósitos.

c) Corrosión.

d) Contaminación del vapor.

e) Muestrear, probar y análisis del agua y vapor.

f) Vidriosidad Cáustica.

g) Almacenamiento de Calderas.

a) LIMPIEZA INTERNA DE LA CALDERA

Una caldera nueva, por ejemplo, que acaba de ser instalada, debe estar limpia de polvo, productos de corrosión y otras materias indeseables.



Antes de que una caldera nueva sea puesta en servicio, debe ser limpiada enteramente, con el objeto de eliminar grasa y otras materias orgánicas, polvo, virutas y pinturas protectoras aplicadas por el fabricante para prevenir la corrosión atmosférica y algunos otros daños inherentes con su fabricación y erección como lo es el chisporroteo de la soldadura.

El objetivo que se persigue con la limpieza de las calderas, es obtener una superficie de metal limpia en todos los puntos de la caldera que tienen contacto con agua ó vapor durante la operación de la misma.

b) DEPÓSITOS

Materiales sólidos encontrados en el interior de una caldera después de que ésta estuvo operando con incrustación, lodos y productos corrosivos.

La incrustación es un depósito en solución, formado directamente sobre una superficie y puede ó no adherirse a la misma, y es usualmente cristalino y denso, frecuentemente con estructura laminar pero puede ser columnar.

La incrustación resulta por el uso de muchas aguas naturales con la ausencia de constituyentes favorables a la formación de lodos bajo ciertas condiciones; las sustancias que normalmente forman lodos, se depositan en forma densa y adherente sobre las superficies.

c) CORROSIÓN

La corrosión dentro de una caldea puede tener lugar estando ésta en servicio ó no, de manera que cuando una caldera va a estar fuera de servicio, llena ó vacía, deberán tomarse ciertas precauciones para evitar la corrosión.

Con la ausencia de la incrustación, la vida de una caldera depende de la profundidad de una picadura.



En general, la reacción de la corrosión es acelerada por el aumento de lo siguiente:

a) Concentración del oxígeno disuelto

b) Temperatura

c) Concentración de sales disueltas

d) Concentración del “ion” hidrógeno (que correspond

d) CONTAMINACIÓN DEL VAPOR

Todo el líquido e impurezas sólidas arrastradas fuera de la caldera por el vapor generado, son denominadas contaminaciones y comúnmente llamadas “ARRASTRE”. El líquido impuro es el agua de la caldera no evaporada y las impurezas sólidas comprenden los sólidos disueltos ó suspendidos, arrastradas por éste líquido.

El “arrastre” no puede ser eliminado completamente por que el vapor lleva algún rocío ó espuma, pero se puede eliminar satisfactoriamente con el uso de bafles.

El “arrastre” usualmente resulta del “cebado” o del esponjamiento.

El “cebado” es el rápido transporte del agua hervida en gran volumen a un espacio de vapor; esto puede ser causado por un rápido cambio en la demanda; dicho “cebado” origina que el lodo pase hacia fuera con el vapor, lo que origina rápida bajada del sobrecalentamiento, golpeteo y golpes de ariete, así como ralladuras de las aspas en las turbinas.

f) ROTURAS, VIDRIOSIDAD Y FRAGILIDAD DEL METAL

El desarrollo de fracturas en el acero de los espejos o tubos de las calderas, es evidencia de una peligrosa condición, cuya causa y condición debe ser determinada por una persona experta en la materia.



Las fracturas pueden deberse a una variedad de causas, pero es usualmente causada por esfuerzos o una combinación de esfuerzos y corrosión y esta se caracteriza por ser:

1) ALMACENAMIENTO SECO:

Este procedimiento se emplea cuando la caldera va a estar fuera de servicio algún tiempo largo o bien, que será almacenada en lugares en que las bajas temperaturas pueden perjudicar por la formación de hielo.

Este procedimiento sugiere que después de vaciada la caldera, se sople y seque totalmente, evitando queden gotas de agua que a la larga oxidan, así como evitar que a través de las tuberías que comunican con la caldera, entren humedad o aire húmedo.

2) ALMACENAMIENTO HÚMEDO:

Este procedimiento se emplea cuando el almacenamiento va a ser de corto tiempo o cuando se piensa tener que disponer de ella de un momento a otro.

Una vez limpia y llena de agua, debe cerrarse y llenarla hasta el tope o hasta el sobrecalentador con condensado o agua de alimentación acondicionada químicamente para evitar la corrosión. Como por ejemplo:

Sosa Cáustica + Sulfito de Sodio (eliminador de oxígeno)

g) ALMACENAMIENTO DE CALDERAS

Cuando una caldera sale fuera de servicio, ésta debe ser enfriada y vaciada totalmente, con el objeto de efectuar una inspección interna de la misma con el objeto de determinar que método deberá emplear para la limpieza de la misma y que reparaciones se deberán efectuar, después de lo cual, se deberá decidir si se almacenará seca o con agua.



Tabla de consumo de combustible por hora y por día de acuerdo a la carga promedio con que trabaja la caldera y la evaporación estimada a 100°C, si se quiere saber la cantidad de vapor que produce durante el día se multiplica por las 6 horas de trabajo.

% de carga de trabajo de la caldera

Consumo de GAS LP

Kg /hora

Consumo de GAS LP

Kg/día

Evaporación por hora

Kg de vapor a 100°C/hora

100 62.5 375 1314.6

90 56.25 337.5 1183.14

80 50 300 1051.68

70 43.75 262.5 920.22

60 37.5 225 788.76

50 31.25 187.5 657.3

40 25 150 525.84

Eficiencia energética en calderas de vapor Cuando al inicio de cada jornada el operador pone en marcha una gran caldera industrial, o cuando una caldera central se enciende en un gran edificio por la mañana muy temprano, litros y litros de combustible comienzan a quemarse. Los requerimientos de calor serán seguramente muy pequeños al inicio de la jornada, pero las calderas están en pleno funcionamiento todo el día. Si nos centramos en la producción de vapor, las calderas de vapor son equipos omnipresentes en la industria, que suponen además uno de los puntos de consumo más elevados de un establecimiento industrial. Es muy importante iniciar una estrategia de ahorro energético en las calderas de vapor ya que dan cuenta de ingentes cantidades de combustible, y con unas medidas sencillas podemos ahorrar muchos miles de euros. .En este primer post dedicado a la



eficiencia energética de las calderas, fundamentalmente de vapor, abordamos la descripción de los sistemas más interesantes para disminuir el consumo energético de estos devoradores de combustible. Se trata de una serie de ideas esenciales recopiladas por TODOPRODUCTIVIDAD de distintas fuentes, pero muy especialmente del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Creemos que la mejora de la eficiencia energética de las calderas de vapor es una actividad imprescindible que debe realizarse en todas las plantas industriales, y queda sobre todo justificada por el rápido retorno de la inversión.

.I) CONTROL AUTOMÁTICO: Son técnicas utilizadas cada vez más frecuentes conforme aumenta la disponibilidad de tecnologías apropiadas. Es por lo tanto una fuente probable de proyectos técnicos tanto en el diseño de nuevas instalaciones como en la mejora de las existentes. Las consideraciones técnicas más interesantes son las siguientes:

.1. Seguridad de los sistemas de control: La seguridad de los sistemas de control son las consideraciones a tener en cuenta para minimizar, si es practicable, la probabilidad de que falle uno de los componentes o dispositivos en la circuitería de control que puedan causar la operación insegura o control inadecuado. Cada sistema de control debe haberse sometido a un análisis de riesgos.

.2. Características lógicas del circuito: Cuando se utilicen circuitos lógicos para el arranque secuencial o para la operación de componentes individuales, se proporcionarán indicadores en la consola de control para mostrar la finalización con éxito de la secuencia de operaciones por el circuito lógico y el arranque y operación del componente. Si no se llevan a cabo algunos pasos particulares durante la secuencia, la secuencia es parar en ese punto. La neutralización del sistema y su operación manual se permite



en funciones vitales para permitir el control en caso de fallo de un circuito lógico.

.3. Control electrónico de la caldera: El control electrónico de calderas mediante sistemas electrónicos programables es una de las líneas fundamentales de un proyecto de eficiencia electrónica de calderas de vapor. Estos sistemas proporcionan aplicaciones muy sofisticadas permitiendo cierre automático, control remoto y sistemas para indicar fallos por personal situado a distancia. Otra cuestión a tener en cuenta sobre los sistemas de calderas automatizados es que si se someten a regímenes de mantenimiento sistemáticos, los periodos de inspección y sustitución de elementos pueden penalizar al usuario que implante tales sistemas.

II) INSPECCIÓN Y REPARACIÓN DE PURGADORES DE VAPOR: En los sistemas de vapor que no se han mantenido en 3-5 años, entre el 15% y el 30 % de los purgadores de vapor instalados pueden haber fallado – en ese caso el vapor escapa en el sistema de retorno del condensado. En sistemas con un programa de mantenimiento desarrollado regularmente, las pérdidas de los purgadores serán menos del 5 % del total de purgadores.

III) AISLAMIENTO DE LA DISTRIBUCIÓN DE VAPOR Y LÍNEAS DE RETORNO DEL CONDENSADO: Las líneas de distribución de vapor y retorno del condensado no aisladas son una fuente constante de derroche de energía. El aislamiento puede típicamente reducir las pérdidas de energía en un 90% y ayudar a asegurar una presión de vapor apropiada en el equipo de planta. Cualquier superficie a temperatura superior a 48,8 ºC debe estar aislada, incluyendo las superficies de las calderas, tuberías de retorno del condensado y vapor, y accesorios.

IV) ECONOMIZADORES DE AGUA DE ALIMENTACIÓN PARA RECUPERACIÓN DEL EXCEDENTE DE CALOR: El economizador de agua de alimentación reduce los requerimientos de combustible de la



caldera transfiriendo calor desde el gas de los humos al agua de alimentación. Los gases de los humos de la caldera se rechazan a menudo a la chimenea a temperaturas que superan en más de 37,7ºC-65,55ºC la temperatura del vapor generado.

V) MEJORA DE LA EFICIENCIA EN LA COMBUSTIÓN DE LA CALDERA: La operación de la caldera con una cantidad mínima de exceso de aire minimizará la pérdida de calor en la chimenea y mejorará la eficiencia de la combustión. La eficiencia de la combustión es una medida de cómo efectivamente el contenido de calor del combustible se transfiere a calor utilizable. La temperatura en la chimenea y las concentraciones de oxígeno (o dióxido de carbono) son los principales indicadores de la eficiencia de la combustión.

VI) LIMPIEZA DE LAS SUPERFICIES DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE LA CALDERA: Incluso en pequeñas calderas, la prevención de formación de depósitos puede producir un ahorro sustancial de energía.

VII) RETORNO DEL CONDENSADO A LA CALDERA: Cuando el vapor transfiere su calor en un proceso de fabricación, en los intercambiadores de calor, o serpentín de calentamiento, se vuelve a una fase líquida llamada condensado. Un método atractivo de mejorar la eficiencia de energía de la planta es incrementar el retorno de condensado a la caldera. Retornando condensado caliente a la caldera encontramos los siguientes beneficios: Cuando más condensado retorna, se requiere menos aporte de agua, se ahorra combustible, agua, productos químicos, y coste de tratamiento.

VIII) MINIMIZAR LA PURGA DE LA CALDERA: La minimización del nivel de purga puede sustancialmente reducir las pérdidas de energía, ya que la temperatura del líquido de purga es la misma que la del vapor generado en la caldera. Minimizando la purga también puede reducirse el agua de purgado y los costes



de tratamiento químico. Ya que el agua se evapora en el colector de vapor de la caldera, los sólidos presentes en el agua de alimentación se quedan atrás. Los sólidos suspendidos forman lodo o sedimentos en la caldera, que degrada la transferencia de vapor. Los sólidos disueltos promueven la formación de espumas y la transformación del agua sobrante en vapor. Para reducir los niveles de sólidos suspendidos y disueltos totales a unos límites aceptables, el agua se descarga o purga periódicamente de la caldera.

IX) RECUPERACIÓN DE CALOR DEL PURGADO DE LA CALDERA: Puede recuperarse calor del purgado de la caldera usando un intercambiador de calor para precalentar el agua de aporte de la caldera. Cualquier caldera con purgado continuo excediendo un 5% la tasa de vapor es un buen candidato para la introducción de recuperación de calor de residuos de purgado. El mayor ahorro de energía ocurre con las calderas de alta presión.

X) USO DE RECOMPRESIÓN DE VAPOR PARA RECOBRAR VAPOR DE RESIDUOS DE BAJA PRESIÓN: El vapor a baja presión descargado de operaciones industriales tales como evaporadores o hervidores usualmente se ventean a la atmósfera o son condensados en las torres de refrigeración

XI) CONDENSADO DE ALTA PRESIÓN DE VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA PARA REGENERAR VAPOR DE BAJA PRESIÓN. Los requerimientos de vapor de procesos de baja presión se consiguen usualmente regulando vapor de alta presión, pero una parte de los requerimientos del proceso pueden alcanzarse a bajo coste mediante la vaporización instantánea de condensado de alta presión.

XII) USO DEL CONDENSADOR DE VENTEO PARA RECOBRAR ENERGÍA DEL VAPOR DE VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA. Cuando se reduce la presión de condensado saturado, una parte del líquido se



vaporiza instantáneamente a vapor a baja presión. Dependiendo de la presión implicada, el vapor vaporizado contiene aproximadamente entre un 10 y un 40 % del contenido de energía del condensado original.

XIII) USO DE VAPOR DE RESIDUO DE BAJO GRADO EN ENFRIADORES DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA. Los refrigeradores de absorción usan calor, en vez de energía mecánica, para proporcionar refrigeración. El compresor de vapor mecánico es reemplazado por un compresor térmico que consiste en un absorbedor, un generador, una bomba, y un dispositivo de regulación.

XIV) REFERENCIAR EL COSTE DE COMBUSTIBLE DE GENERACIÓN DE VAPOR: Referenciar el coste de combustible de generación de vapor (€/1000 kg de vapor) es una forma efectiva de valorar la eficiencia del sistema de vapor. Este coste es dependiente del tipo de combustible, coste del combustible de la unidad, eficiencia de la caldera, temperatura del agua de alimentación, y presión de vapor.

XV) MINIMIZAR PÉRDIDAS POR CICLOS CORTOS DE LA CALDERA: El “ciclo corto” de la caldera ocurre cuando una caldera sobredimensionada satisface rápidamente la demanda de calentamiento del proceso o espacio, y luego se para hasta que se requiere nuevamente.


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