02 calderas

1

Conceptos básicos sobre calderas

2

Hitos

Gentileza Carlos W. Thomasset

3

Hitos

•Siglo XVII: primeras calderas

•1880: ASME

•1888: ABMA

•1905: 58 muertos, 117 heridos por una explosión

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Hitos

Gentileza Carlos W. Thomasset

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Hitos

•Siglo XVII: primeras calderas

•1880: ASME

•1888: ABMA

•1905: 58 muertos, 117 heridos por una explosión

•1914-1915: Boiler and Pressure Vessel Code

•1919: National Board of Boiler and PressureVessel Inspectors

•1931: El Código ASME acepta la soldaduraEn Alemania se funda SAACKE

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050

100150200250300350400

0 200 400 600 800Kcal/kg

Temp. (ºC)

050

100150200250300350400

0 200 400 600 800Kcal/kg

Temp. (ºC)

Agua s

atura

da

Vapo

r sat

urad

o

Vapor húmedo

Vapor sobre-calentado

Punto crítico

Conceptos elementales

•Agua-vapor

7

•Transmisión de calor

Conceptos elementales

CONDUCCIÓN

CONVECCIÓN

RADIACIÓN

8

Conceptos elementales

6101,09DLPt

⋅⋅⋅

=

Cilindros sometidos a

presión exterior:

Gentileza Carlos W. Thomasset

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Recipiente que trabaja a presión, que

aprovecha el calor liberado en la combustión, y

lo transfiere al agua a través de superficies metálicas, y

cuenta con dispositivos de control y seguridad de funcionamiento

CALDERAS: Definición

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•Fluido: agua caliente, vapor, aceite térmico

•Aplicación: industrial, marina, centrales

•Presión: supercríticas, subcríticas (baja,media, alta), deslizante

•Circulación: natural, forzada,1 paso, combinada

•Combustión: quemador, grilla, cámara torsional,lecho fluido, suspensión

•Fuente de calor: combustión, rec. de calor, rec.deproductos químicos, incineración.

CALDERAS. Clasificación

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•Dónde se genera el vapor:

•Acuotubulares: Montadas en obraPaquete: tipo D, A, O

•Humotubulares Fondo SecoFondo HúmedoFondo Acuotubular

CALDERAS. Clasificación

12

CALDERAS: Clasificación

13

CALDERAS. Clasificación

14

CALDERAS. Clasificación

15

CALDERAS: Partes

16

CALDERAS: El Horno

EL HORNO

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El Horno: Pared membrana

☺ Hermeticidad ↑

☺ Mantenimiento ↓

☺ Corrosión ↓

☺ Arranque en frío ↓

☺ NOx ↓

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•Tipo de combustible

•Temperatura de ablandamiento de cenizas

•Liberación de calor por m3

•Dimensiones de la llama

El Horno: Parámetros de diseño

•Liberación de calor específica

•Circulación

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Calderas Humotubulares

• Calor por el interior de los tubos• Agua por el exterior de los tubos• Para presiones máximas de 20 bar y consumos

de hasta 30 T/h.• Son económicas, de alto rendimiento y fácil

mantenimiento.

Caldera de 3 Pasos(Cámara húmeda)

Vapor a 150 oC

1600 oC400 oC

350 oC2º Paso (Tubos)

3er Paso (Tubos)

1er Paso (Hogar)

200 oC

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El Horno: calderas humotubulares

•Combustible: líquido o gaseoso

•Horno liso o corrugado

•1, 2 o hasta 3 hornos

•Fondo seco, húmedo o acuotubular

•Combustible: sólido

•Capillas, cámaras torsionales y gasógenos

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El Horno: calderas humotubulares

Fondo seco Fondo húmedo Fondo acuotubular

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El Horno: calderas humotubulares

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El Horno: calderas humotubulares

25

El Horno: calderas humotubulares

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El Horno: calderas humotubulares

Gentileza Carlos W. Thomasset

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El Horno: calderas humotubulares

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CALDERAS: El Sobrecalentador

3 tipos:

Radiantes

Convectivos

Mixtos

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CALDERAS: El Sobrecalentador

30

CALDERAS: El Sobrecalentador

31

20 40 60 80 100

% de la PMC

Tem

pera

tura

de

salid

a de

l vap

or

radiante

convectivo

radiante-convectivo

CALDERAS: El Sobrecalentador

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CALDERAS: El Sobrecalentador

Factores que afectan al diseño:

•Temperatura de salida del horno:

•Combustible

•Exceso de aire

•Llama

•Ensuciamiento, incrustaciones

•No uniformidad y turbulencias en flujo de gases

•Desbalanceo lado vapor

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CALDERAS: El Sobrecalentador

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CALDERAS: El Sobrecalentador

•Cantidad y tamaño de los tubos

•Espaciamiento

•Materiales

•Ubicación

•Hacerlo en 1 o 2 etapas

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CALDERAS: El Sobrecalentador

En calderas humotubulares:

•Muy raros

•Normalmente se ubican en la cámara frontal

•No más de 15 a 50 ºC

36

CALDERAS: El haz de convección

37

CALDERAS: El haz de convección

Flujo paralelo Flujo cruzado

38

CALDERAS: El haz de convección

39

CALDERAS: Limpieza de las superficies de intercambio

•Sopladores rotativos

•Sopladores retráctiles

40

CALDERAS: Limpieza de las superficies de intercambio

•Sopladores sónicos

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CALDERAS: Limpieza de las superficies de intercambio

215

220

225

230

235

240

245

250

255

260

1

Espesor de hollín (mm)

Tem

pera

tura

(ºC

)

115

130

145

160

175

190

205

220

235

Perd

ida

de c

arga

(mm

ca)

Temperatura de gases (ºC)

Pérdida de carga (mmca)

0 2 3

42

CALDERAS: Los domos

43

CALDERAS: El sistema de tiraje

44

CALDERAS: El sistema de tiraje

•Tiraje natural

•Tiraje inducido

•Tiraje balanceado

•Tiraje forzado

•Sistema de recirculación

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CALDERAS: El sistema de tiraje

Natural Inducido Balanceado

46

CALDERAS: El sistema de tiraje

Forzado Recirculación por conducto

Recirculación por ventilador

47

CALDERAS: El sistema de tiraje

48

CALDERAS: El sistema de tiraje