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• DIEGO A. TOVAR CHIA

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CALDERAS

CURSO: INSTALACIONES Y MAQUINAS TÉRMICAS II DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA Y MECATRONICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA PROFESOR: ING. HELMER ACEVEDO [email protected]

Calderas Industriales ¿Qué es una Caldera? Clasificación. Funcionamiento Circuitos. Partes. Factores determinantes para la selección de equipos

QUE ES UNA CALDERA El Reglamento de aparatos a presión: Caldera.-Es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de calorías, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. Caldera de vapor.-Es toda caldera en la que el medio de transporte es vapor de agua. Caldera de agua caliente.-Es toda caldera en la que el medio de transporte es agua a temperatura inferior a 110°.

QUE ES UNA CALDERA Caldera de agua sobrecalentada.-Es toda caldera en la que el medio de transporte es agua a temperatura superior a 110°. Calderas de nivel definido.-Son aquéllas calderas que disponen de un determinado plano de separación de las fases líquida y vapor, dentro de unos límites previamente establecidos. Calderas sin nivel definido.-Son aquéllas calderas en las que no haya un plano determinado de separación entre las fases líquida y vapor. Calderas automáticas.-Son aquellas calderas que realizan su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de acción manual alguna, salvo en su puesta inicial en servicio o en caso de haber actuado un órgano de seguridad de corte de aportación calorífica. Asimismo se considerarán como automáticas las calderas que realizan su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de una acción manual, salvo para cada puesta en marcha de su sistema de aportación calorífica después de que éste haya sufrido un paro ocasionado por la acción de alguno de sus órganos de seguridad o de regulación.

Clasificación de las Calderas • Uso • Móviles • Estacionarias

• Presión • De Mínima Presión • De Baja Presión • De Generación de Fuerza

• Materiales de que están construidas • Contenido de los tubos • Calderas de tubos de humo o pirotubulares • Calderas acuotubulares

• Forma y posición de los tubos • Fuente de calor y combustión • Sistema de circulación • Circulación Normal • Circulación Forzada

• Posición del hogar • Tipo de fogón • Forma general

Tipos de Calderas Calderas de acero. Calderas del tipo igneotubulares o de tubos de humo Calderas del tipo acuotubular o de tubos de agua Calderas horizontales de tubos rectos. Calderas de tubos curvados de circulación normal y forzada. Calderas de cuerpo de acero. Calderas de hierro colada. Calderas de diseño especial.

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares: Son aquellas en que los gases y humos provenientes de la combustión pasan por tubos que se encuentran sumergidos en el agua. Ventajas: Menor costo inicial debido a su simplicidad de diseño. Mayor flexibilidad de operación Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación. Inconvenientes: Mayor tamaño y peso. Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento. No son empleables para altas presiones

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares:

Calderas Acuotubulares: Son aquellas en que los gases y humos provenientes de la combustión rodean tubos por cuyo interior circula agua. Ventajas: Pueden ser puestas en marcha rápidamente. Son pequeñas y eficientes. Trabajan a 30 o mas atm. Inconvenientes: Mayor consto Debe ser alimentadas con agua de gran pureza.

Calderas Acuotubulares:

Tipos de Calderas

Calderas en Centrales Térmicas

Funcionamiento de una Caldera

Ciclo Combinado Este ciclo combina el Ciclo Rankine con el cilo Brayton de esta forma se consigue un aumento de potencia gracias a la caldera recuperadora de calor.....

Esquemático del Ciclo Combinado

Circuitos Combustible. Aire de combustión. Vapor.

Circuitos (Circuito del Combustible) Este circuito difiere sobre todo en su primera parte según el tipo de combustible utilizado, carbón, fuel-oil, gas, etc. Carbón (Transporte): El carbón es descargado en la inmediata cercanía de la sala de calderas. Luego es secado y llevado sobre cintas transportadoras hasta la casa de trituración, donde una máquina trituradora reduce las dimensiones de los trozos demasiado grandes.

Circuitos (…Circuito del Combustible) Carbón (Preparación): Para eliminar los trozos de hierro que generalmente se mezclan con el carbón durante la extracción y el transporte, el carbón pasa por un separador magnético. Un sistema de cintas transportadoras lleva el combustible hasta una tolva, ubicada delante de la caldera . Su capacidad es dimensionada de modo de poder alimentar la caldera durante unas horas a plena carga.

Circuitos (…Circuito del Combustible) Carbón (Pulverización): Antes de introducirlo en la caldera, se somete el carbón al procesamiento de pulverización, con lo cual se mejora su combustión y se aumenta el rendimiento de la caldera . Carbón (Combustión) Del molino pulverizador el carbón reducido a polvo muy fino fluye a los quemadores ubicados en los cuatro rincones o en frente de la caldera

Circuitos (…Circuito del Combustible)

Carbón (Transporte de Cenizas): La ceniza cae en la parte inferior de la cámara de combustión, que tiene la forma de embudo, y de ahí deriva a zanjas, donde una corriente de agua la arrastra a un pozo.

Circuitos (Circuito del Aire de Combustión)

El aire de combustión es enviado al hogar de las caldera por medio del ventilador de tiro forzado a través del precalentador de aire que tiene por objeto calentar el aire aprovechando parte del calor que contienen los gases entes de pasar a la chimenea

Circuitos (..Circuito del Aire de Combustión) Una parte de este aire primario, sirve para secar el carbón en el molino y para la inyección del carbón pulverizado en la cámara de combustión, mientras que la parte restante del aire, llamado aire secundario, se suministra alrededor de los quemadores para lograr un contacto íntimo con las partículas del carbón. Así, se obtiene una combustión rápida y una menor cantidad de productos no quemados

Circuitos (Circuito del Vapor) El vapor descargado por la turbina y, es condensado en el condensador a superficie e, por medio del agua de circulación. El condensado es aspirado por la bomba de extracción b y conducido al desgasificador q después de haber sido calentado en el precalentador t.

Circuitos (….Circuito del Vapor) Del tanque q el condensado fluye ala bomba de alimentación p que manda el agua a la caldera g. El agua de alimentación evapora en la caldera y el vapor producido vuelve a la turbina y, completando así el circuito cerrado del agua de alimentación

Partes de una Caldera Casco o domo Hogar ó Caja de fuego Instrumentación Registros Mamparas Sobrecalentadores

……..Partes de una Caldera Chimenea Economizadores Quemadores Precalentadores de aire Sopladores de hollín Precalentadores de agua Sistema de tiro

Partes (Tiro) Es la diferencia entre la presión de la caldera y la presión atmosférica. El tiro es necesario para el funcionamiento del hogar de una caldera, con el fin de poderle suministrar el aire necesario para la combustión del combustible y arrasar los gases quemados hacia el exterior a través de la chimenea

Partes (..Tiro Natural) Se produce por el efecto generado por una chimenea. Su valor depende de la altura de la boca de la chimenea sobre el nivel del emparrillado del hogar

Partes (..Tiro Mecánico) Es el tiro creado por la acción de inyectores de aire, vapor o meciante ventiladores, el cual se requiere cuando deba mantenerse un determinado tiro con independencia de las condiciones atmósféricas y del régimen de funcionamiento de la caldera

Partes (Sistema de control computarizado que incrementa la seguridad y eficiencia) Habilitado para operación remota y análisis de características Lo ultimo en seguridad y presición Capaz de comunicarse con sistemas de control centralizados Habilitado para calderas pirotubulares y acuotubulares Controla y mantiene la óptima relación aire/combustible Mejora la eficiencia Analisis con diagnósticos seguro y un gran display para leer toda la información manejada Seguridad probada

Quemador Avanzado • Razones de llama garantizados de 10:1 en gas y 8:1 en petroleo diesel • Reduce el stress térmico de los elementos mecánicos causados por el ciclaje ON-OFF • Elimina los ciclos de purga para incrementar la eficiencia • Provee mayor constancia en la presión de vapor o temperatura en el agua • Provee una rápida respuesta en los cambios en la carga