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• Katerin Flores

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CALDERA PIROTUBULARES 1) INTRODUCCCION: Son aquellas calderas en las que los gases de la combustión circulan por el interior de los tubos y el fluido calo portador por el exterior de los mismos [1]. Dentro de las ventajas de una caldera piro tubular encontramos que presentan menores costos iniciales, debido a la simplicidad de diseño en comparación con las acuotubulares, Mayor flexibilidad de operación, ya que el gran volumen de agua permite absorber fácilmente las fluctuaciones en la demanda, 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 y Facilidad de inspección, reparación y limpieza. FUNCIONAMIENTO: Para general el vapor caliente que pasa por el interior de los tubo es necesario un proceso de combustión; el oxígeno, combustible y una chispa hacen posible este paso.

La caldera debe estar llena hasta donde indica el visor de nivel, evitando una serie de pasos innecesarios dentro de la misma, pues si el nivel de agua no está correcto el control de nivel impedirá el encendido del quemador, abriendo las bombas de alimentación hasta alcanzar el nivel de agua requerido.

Si el nivel de agua está muy por debajo de los límites establecidos, el quemador se apagará2)

COMPONENTES DE UNA CALDERA Las calderas piro tubulares reciben el nombre por una estructura de tubos por los cuales pasan los gases calientes producto del proceso de combustión; además de los tubos una caldera presenta: - Quemador: genera la llama que provoca la liberación de energía del combustible atomizado - El hogar o cámara de combustión: parte de la caldera en la cual se realiza el proceso de combustión. - Haz de tubos: múltiples tubos por los cuales pasaran los vapores que transfieren energía al agua. - La coraza: es básicamente un cilindro de acero en el cual se encuentran ubicados la cámara de combustión y el haz de tubos. - Tapas: presenta una tapa frontal y una posterior para facilitar el mantenimiento y limpieza de los tubos de la caldera - Chimenea: por donde sale a la atmosfera el CO 2 producido en la combustión - Bombas de alimentación: llevan el agua de los tanques de condensado a la caldera. - Dispositivos de control y seguridad: garantizan el correcto funcionamiento del equipo, logrando un proceso óptimo y cuidando la integridad de los trabajadores.

3) CONFIGURACION Las calderas Piro tubulares presentan diferentes tipos de combinaciones de diseño que involucran el número de pasos que el calor de los humos provenientes de la quema del combustible en el hogar de la caldera, cede al agua antes de que estos sean descargados a la atmósfera. La Figura 1 muestra una configuración típica de caldera de dos pasos, donde muestra un primer paso al momento de la quema del combustible y la formación de los humos, en un conducto el cual está rodeado de agua y ceden calor al agua y luego en el segundo paso por el juego de tubos de que está constituida la caldera para transferir el calor al agua contenida en la carcasa; la diferencia entre los dos tipo de caldera que se presenta en la Figura, consiste en el movimiento de los gases entre los dos pasos en un caso se realiza a través de un conducto periférico externo y el otro a través de un conducto interno en la caldera

Fig 3. Configuración interna de una caldera Piro tubular .

4) Equipos auxiliares necesarios para el funcionamiento de la caldera Hay varios accesorios que deben instalarse en las calderas de vapor, todos con el objetivo de mejorar: -

Funcionamiento.

-

Eficacia.

-

Seguridad.

Placa de instalación: En la última la mitad del siglo XIX, las explosiones en calderas de vapor eran bastante comunes. A consecuencia de esto, se formó una compañía en Manchester con el objetivo de reducir sometiendo

las c a l d e r a s

el n ú m e r o

de v a p o r a

un

de e x p l o s i o n e s

examen independiente. Esta

compañía era el principio de la actual Federación de Seguridad (SAFed), el organismo cuya aprobación se requiere en el Reino Unido para los accesorios y controles de caldera.

Válvulas de seguridad: Uno de los accesorios importantes de la caldera es la válvula de seguridad. Su función es proteger el cuerpo de la caldera de sobrepresión y evitar que explosione. La normativa BS 6759 (ISO4126) trata de las válvulas de seguridad en calderas de vapor, y BS2790 (8.1) trata de a las especificaciones del diseño y fabricación de calderas piro tubulares de construcción soldada.

Válvulas de interrupción para calderas: Una caldera de vapor debe tener instalada una válvula de interrupción Esta aísla la caldera de vapor y su presión del proceso o la planta. Generalmente es una válvula de globo en ángulo del modelo de husillo. La válvula de interrupción no se diseña como una válvula para proporcionar más o menos vapor, debe abrirse o cerrarse totalmente. Siempre debe abrirse lentamente para evitar aumentos repentinos de presión aguas abajo y los golpes de ariete.

Válvulas de retención: La válvula de retención, se instalan en la tubería del agua de alimentación de la caldera entre la bomba de alimentación y la caldera. Una válvula de aislamiento para la alimentación a la caldera se instala en el cuerpo de la caldera. La válvula de retención contiene un resorte que mantiene la válvula cerrada cuando no hay presión en la caldera aunque el tanque de alimentación tenga un nivel elevado, además previene que la caldera se inunde por la presión estática del agua de alimentación.

Válvulas de purga de fondo: Las calderas deben tener como mínimo una válvula de purga de fondo, en un lugar cercano al que pueda que se acumule el sedimento o lodo. Estas válvulas deben accionarse con una llave y están diseñadas de tal manera que es imposible sacar la llave con la válvula abierta. Ahora están disponibles válvulas de purga de fondo automáticas que se controlan por temporizadores incorporados en los controles electrónicos que aseguran que una sóla caldera puede purgarse a la vez.

Manómetros:

Todas las calderas deben tener como mínimo un indicador depresión. El tipo usual es un manómetro sencillo según la normativaBS1780 Parte 2 - clase uno. El dial debe tener como mínimo 150 mm de diámetro y ser del tipo de tubo de bourdon, debe tener marcado la presión de trabajo normal (indicado por una línea roja en el dial) y la presión / diseño de trabajo máximo permisible (indicado por una línea morada en el dial).Los manómetros, normalmente, se conectan al espacio vapor de la caldera por un tubo sifón en R que está lleno de vapor condensado para proteger el mecanismo del dial de altas temperaturas. Se pueden instalar manómetros en otros recipientes a presión como tanques de purga de fondo, normalmente tendrán diales más pequeños.

5)CONDICIONES DE OPERACIÓN PIROTUBULAR INDUSTRIAL

Y

MATERIAL

DE

UNA

CALDERA

Generalmente, son diseñadas para operarse con presiones de 300 psi y capacidades de 50.000 lb/hr de vapor [4]. Es importante saber que los gases de combustión deben enfriarse antes de alcanzar la cámara de inversión como mínimo a 420°C para las calderas de acero normales y a 470°C para las calderas de aleaciones de acero. Temperaturas superiores a estas causaran sobrecalentamiento y grietas de las planchas en el extremo del hogar. - Fundamentos de la operación de las calderas: En un principio las calderas eran simples tanques de hierro sobre un hogar de leña, las calderas modernas utilizan un tubo de fuego o el diseño de tubo de agua. Cualquier tipo incorpora una cámara de combustión en los que están continuamente de combustible y aire introducido y se queman. Los gases de combustión calientes se utilizaban para calentar el interior o exterior de un tubo.

APLICACIONES: La caldera piro tubular, es el tipo más utilizado en la industria, para aplicaciones que requieren moderadas presiones y demandas de vapor. En ella los gases producidos en la reacción de combustión circulan por el interior de los tubos y el agua se encuentra por fuera de ellos. Los tubos pueden estar dispuestos horizontal o verticalmente. Generalmente, son diseñadas para operarse con presiones de 300 psi y capacidades de 50.000 lb/hr de vapor. La aplicación de las calderas piro tubulares tiene un campo muy amplio ya que el vapor es necesario en la mayoría de los procesos térmicos entre los cuales tenemos los siguientes campos. Ø Fábricas de concreto prefabricado: los concretos necesitan ser metidos en hornos para su procesamiento correcto, para tratar de mantenerlos a una temperatura entre 60°C y 70°C. Ø Industria alimenticia: los alimentos son cocidos usualmente en ollas con chaquetas de vapor a una presión de 60psi. Se deben alcanzar temperaturas de aproximadamente 106°C para lograr evaporar un 20% de su contenido de agua. Ø Cremerías: las chaquetas de vapor para la elaboración de crema y queso requieren una presión de vapor de 100psi y un calentamiento aproximado de 15°C a 40°C.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] guia de calderas industriales eficientes- VIESSMANN – tipología de calderas – consultado el 5 de abril del 2016 http://www.fenercom.com/pages/pdf/formacion/13-01-23_Jornada%20calderas %20industriales/02-Tipologia-de-calderas-VIESSMANN-fenercom-2013

[2] Calderas con tubos múltiples de humo – Pirotubulares – Absorsistemconsultado el 5 de abril del 2016. http://www.absorsistem.com/tecnologia/calderas/pirotubulares

[3]. Quiñonez Cercado N., A. (2008) Desarrollo de software para el análisis y diseño térmico de calderas pirotubulares horizontales con quemadores a Diésel y Bunker. Consultado el día 4 de Abril de 2016, en el sitio web: http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-65596.pdf .

[4]. Vásquez Ruiz César Augusto. (2003) Manual de calderas. Grupo AIRE - Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Consultado el día 4 de Abril de 2016, en el sitio web: http://www.metropol.gov.co/CalidadAire/lsdocFuentesFijas/Ficha %20Manual %20de%20Calderas.pdf

[5]. Anónimo. Lección 34 Calderas. UNAD. Consultado el día 4 de Abril de 2016, en el sitio web: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211618/EXELARNING/leccion_34_caldera s.html

[6 ] CALDERA PIROTUBULAR – Ing Pedro Loja Herrera – video publicado el 23 de julio del 2013. https://www.youtube.com/watch?v=-gwbdCUxDwk&feature=youtu.be