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Características de
las Calderas
M. En C. José Antonio González Moreno
4E2
Febrero 2014
Introducción: En esta presentación se estudiarán las características de diversos arreglos de calderas, así como la definición elemental de dicho artefacto.
También se presentan las unidades en las cuales se mide la capacidad de una caldera. Finalmente se muestran las conclusiones, las referencias y las preguntas de repaso.
Antecedentes: Estos artefactos fueron utilizados hasta el siglo XIX
como medios para teñir ropa y producir vapor para
limpieza, hasta que un hombre llamado Papin
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 se menciona previamente, por Dionisio Papin
en 1769 pero quien la desarrolló fue James Watt en
1776; estas calderas eran utilizadas para accionar
bombas de agua, tenían una forma cilíndrica
vertical y eran de larga vida útil; fueron éstas las
responsables de la revolución industrial la cual
comenzó en el s. XVIII.
Definición: Es un conjunto de aparatos para producir calor y para transferirlo a una sustancia hasta alcanzar sus condiciones de cambio de fase a vapor.
También, las 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 obtener diferentes aplicaciones.
La transferencia
de calor hacia
el agua, se
realiza por medio
de tubos
metálicos.
Clasificación de las
Calderas 1:
Clasificación de las
Calderas 2:
Clasificación de las
Calderas 3:
Calderas
Acuotubulares: El agua que va a ser calentada o evaporada circula por dentro los tubos y los gases muy calientes de la combustión saturan el exterior de los tubos (acuotubos).
Calderas Pirotubulares: Los gases muy calientes de la combustión
circulan por dentro de los tubos (Fluxes) y
por fuera de ellos cubriendo los tubos
circula el agua.
Capacidad de una
Caldera:
A una caldera se le asocian generalmente dos tipos de capacidades:
1) Capacidad Real: Tiene relación con la cantidad y contenido de calor de vapor y se mide en Kg de Vapor/tiempo.
2) Capacidad nominal: Tiene relación con su área o superficie de calentamiento o superficie de calefacción (De Calero o de Caldeo).
Área de
Calentamiento:
Es la superficie metálica de los
tubos a través de la cual se
transfiere el calor.
Es el área de los tubos que está en
contacto con los gases de la
combustión debido a que el calor
va de los más caliente a los más
frío.
Las unidades en que se mide una
Caldera son BHP (Boiler Hourse-
Power) o Caballo-Caldera y
equivale a la cantidad de calor
que necesita 34.5 lb/hr de agua a
condiciones estándar.
También equivale a 10 ft2 de
superficie de calentamiento (0.9290
m2 de superficie de calefacción)
Pregunta 1:
Comparando 2 calderas del mismo tipo y del mismo tamaño, una acuotubular y otra pirotubular, ¿cuál presenta mayor superficie de calentamiento?
R = La acuotubular porque el área exterior de contacto es mayor.
Pregunta 2:
¿A cuanto equivale las 34.5 lb/hr de agua en las unidades siguientes?
a) Kg de agua/hr.
b) KBTU/hr
c) Kcal/hr
R =
a) 15.663 Kg de agua/hr
b) 2.5456 KBTU/hr
c) 641.874 Kcal/hr
Partes Básicas de una
Caldera:
Muchas de las calderas
pueden variara de
acuerdo al tipo del que
se trate como se
observó en las
diapositivas anteriores.
Pero básicamente las
calderas constan de las
partes que se presentan
en las siguientes figuras.
Accesorios de una
Caldera:
Accesorios de una
Caldera:
Accesorios
(Primera parte):
Accesorios
(Segunda parte):
Controlador de nivel:
Combustible en las Calderas:
Descripción de las
Partes Básicas:
Descripción de las
Partes Básicas:
Señalar las siguientes partes básicas: 1) Quemador 2) Turbina 3) Hogar 4) Tablero de Control 5) Válvula McDonell 6) Bomba de alta
presión 7) Válvula de
Seguridad 8) Salida de Vapor 9) Termopar 10) Manómetro
Conclusiones:
Las calderas son intercambiadores de calor que se
rigen por las leyes termodinámicas y adoptan una serie
de características distintivas y clasificaciones
importantes que hacen particular la eficiencia y el
modo de operar de estas máquinas de acuerdo al uso
particular que se les dé.
Referencias Bibliográficas
1) Sistemas de Calefacción. (2001). Consultado el
día 14 de febrero de 2015 de
http://www.sistemascalefaccion.com
2) Jutglar L., Miranda A. L. y Villarubia M. Manual de
Calefacción de Ferroli. (2011) Ed. Marcombo,
España.
Preguntas de Referencia:
1) ¿Cómo se define comercialmente una caldera?
R = conjunto de aparatos para producir calor y para
transferirlo a una sustancia hasta alcanzar sus
condiciones de cambio de fase
2) ¿Cuántos tipos de calderas existen de acuerdo a
la forma de los tubos y cuáles son?
R = Son 2: Rectos y Curvos
3) ¿Cuál es la inclinación (en °) más común en las
calderas de tubos inclinados?
R = 60°
4)¿Qué otros nombres reciben las calderas de tubos
de humo? (Mencionar 4 nombres)
R = Pirotubulares, Igneotubulares, Tubos de fuego y
Fluxes
Preguntas de Referencia:
5) ¿En qué unidades se mide la Capacidad real de
una caldera?
R = se mide en Kg de Vapor/tiempo
6) ¿Qué otros nombrtes tiene la superficie de
calentamiento?
R = De Calero o de Caldeo
7) ¿A cuánto equivale un BHP en lb/hr y ft2?
R = a 34.5 lb/hr y 10 ft2
8) Mencionar 5 partes básicas de una caldera
Pirotubular:
R = Purga, Válvula McDonell, Quemador, Válvula de
seguridad y Chacuaco