curso sobre calderas

CURSO CALDERAS

Curso sobre calderas

CONTENIDO

CONCEPTOS BASICOS......................................................................... 3 PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS.................................... 11 INSTRUMENTACIN DE LAS CALDERAS....................................... 28 EQUIPOS AUXILIARES........................................................................ 34 OPERACIN, SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS.36 COMBUSTIN....................................................................................... 57 TRATAMIENTO DE AGUA................................................................. 76 VLVULAS, TRAMPAS Y TUBERAS.............................................. 89

AHORRO DE ENERGA....................................................................... 99

Ing. Gabriel Ernesto Pando Martnez.

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CONCEPTOS BASICOSEl vapor es ampliamente utilizado para calefaccin, para secar pastas, para evaporar disoluciones qumicas, para procesos de calentamiento, para mover turbinas, mquinas y bombas, para realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la industria.

El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe una necesidad de calor y energa al mismo tiempo y el vapor es la manera mas adecuada y econmica de transportar grandes cantidades de calor y energa.

El vapor es fcil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este recipiente es una caldera o un generador de vapor.

Aunada con la produccin de vapor, como es lgico se encuentran ntimamente ligados una serie de principios y cambios fundamentales, los cuales se explican en forma practica a continuacin.

ENERGIA.La energa es inherente en la materia. Por energa indicamos algo que aparece en muchas formas, las cuales se relacionan entre s, por el hecho de que se pueden hacer la conversin de una forma de energa a otra. El termino general de energa no es definible, pero si se puede definir con precisin las diversas formas en que aparece.

La energa solo tiene magnitud (y sentido), por lo tanto es una cantidad escalar. La energa de un sistema de cuerpos es simplemente la suma de las energas (con sus sentidos) en cada uno de ellos. O sea que la energa total de un solo sistemas es la suma de las magnitudes (con sus sentidos o signos) mecnica, qumica, trmica, etc.). de las diversas formas de energa (cintica,


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La materia esta compuesta de un agregado de molculas que s esta moviendo continuamente, pero al azar. Como las molculas tienen masa, tienen energa cintica interna, la energa cintica interna total, se origina principalmente por: el movimiento de traslacin de las molculas; el movimiento de rotacin de las molculas y un movimiento de vibracin de los tomos dentro de las molculas.

Adems de la energa cintica interna, las sustancias tienen una energa potencial interna, cuyo cambio resulta de una fuerza de atraccin entre las molculas que cambian de posicin unas respecto a otras.

La suma de estas energas se llama energa interna, que es la energa almacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad y configuracin de sus molculas y de las vibraciones dentro de ellas. trmica. Nos referimos a esta energa como energa molecular o

CALOR.El calor es energa en transicin (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia de temperatura entre los cuerpos o sistemas.

Es una forma de energa que causa un cambio fsico en la sustancia que es calentada. Slidos, tales como metales, cuando son calentados inicialmente, se expanden y aumentan su temperatura, hasta cambiar al estado liquido.

Los lquidos cuando son calentados, vaporizan y el vapor producido al entrar en contacto con una superficie de menos temperatura se condensa, entregando a dicha superficie el calor con la cual haba logrado su vaporizacin.

CALOR LATENTE.Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio de estado fsico de una sustancia sin que existan variaciones en su temperatura.


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CALOR SENSIBLE.Es el calor que produce una elevacin de temperatura en un cuerpo.

TRANSMISION DE CALOR.Es el flujo de calor a travs de un cuerpo de temperatura ms alta, hacia un cuerpo de menos temperatura.

La transmisin del calor puede ser por conduccin o radiacin por ambas.

CONDUCCION.Es la transmisin del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos en los que existe una diferencia de temperatura.

RADIACION.Es la transmisin del calor a travs de un cuerpo a algn otro por medio de ondas de calor, las cuales radian a travs del cuerpo con mayor temperatura al otro con menor temperatura, sin tomar en cuenta el calentamiento del medio entre ellos.

QU ES EL VAPOR? Vapor es una fase intermedia entre la liquida y la de gas. Los vapores tienen caractersticas semejantes a los gases, puesto que llenan por completo los recipientes que los contienen, pero no siguen las leyes de los gases perfectos.

El vapor de agua es un "Transportador de energa trmica" que tiene las siguientes ventajas:

1- Se produce con agua, la cual es relativamente abundante y barata. 2- Es limpio y no tiene sabor ni olor. 3- Por sus propiedades termodinmicas, su control es relativamente sencillo.


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4- Es una de las formas ms econmicas de transporte de calor ya que su capacidad de transporte de calor por unidad de peso es muy alta. 5- Entrega su calor a una temperatura constante. 6- En muchos casos, despus de que se ha utilizado su calor, se vuelve a calentar pudiendo usarse varias veces.

VAPORIZACION.Es el cambio de un cuerpo de la fase slida o lquida a la fase de vapor.

EVAPORACION.Es la vaporizacin de un lquido que tiene lugar exclusivamente en la superficie libre del lquido.

EJEMPLO: La evaporacin del agua en el mar o en cualquier superficie libre del lquido. La evaporacin puede tener lugar a cualquier temperatura del lquido.

EBULLICION.Es la vaporizacin de un lquido que tiene lugar en el seno mismo del lquido. Ejemplo: la ebullicin de un recipiente abierto que contenga agua; la ebullicin del agua en el interior de una caldera.

La ebullicin de un lquido tiene lugar a una temperatura, cuyo valor depende de la presin a que est el lquido; mientras mayor sea est, mayor ser aquella.

CONDENSACION.-

Es el cambio de vapor (fase gaseosa) a lquido con una transferencia de calor del vapor a la superficie de condensacin.


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Los vapores saturados. Son aqullos que tienen una temperatura igual a la de ebullicin (correspondiente a la presin a que est el vapor) y constan nicamente de la fase de vapor.

Un vapor hmedo tiene al mismo tiempo la fase lquida y la fase de vapor. Su temperatura es igual a la de ebullicin. Para definirlo se hace necesario dar su presin o su temperatura y su calidad.

La calidad de un vapor hmedo es la relacin del peso del fluido que est en la fase vapor y el peso total del fluido.

Los vapores sobrecalentados tienen una temperatura superior a la temperatura de ebullicin y en ellos est presente solamente la fase vapor.

Para definir un vapor sobrecalentado hay que indicar su presin y su temperatura o bien su sobrecalentamiento.

El sobrecalentamiento de un vapor es la diferencia entre su temperatura y la temperatura de ebullicin correspondiente a su presin.

Un lquido saturado consta solamente de la fase lquida y est a su temperatura de ebullicin, Basta la presin o la temperatura para definirlo.

PRESION.Es la fuerza ejercida por el fluido en la unidad de superficie de la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del fluido. Se mide por medio de un manmetro y se expresa en kg/cm2, lbs/plg2, bars, etc.

Los manmetros miden la presin relativa, es decir, la presin arriba de la presin atmosfrica. Para obtener la presin absoluta hay que sumar a la lectura del manmetro la


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presin atmosfrica, en el lugar del experimento, la cual se mide con un barmetro. Las tablas y grficas de vapores se refieren a la presin absoluta.

PRESION ABSOLUTA.Es la presin que resulta de la adicin de la presin manomtrica y la presin atmosfrica.

PRESION DE VACIO.Si la presin absoluta es menor que la atmosfrica, a la lectura manomtrica se le llama presin de vaco o vaco.

CAIDA DE PRESION.Es la diferencia de presin entre dos puntos, causada por la resistencia a la friccin y condensacin en una lnea de tubera.

TERMINOS COMUNES A CALDERAS

GENERADOR DE VAPOR.Es la serie de dispositivos que aprovechando el poder calorfico de un combustible producen vapor. Un generador de vapor est compuesto bsicamente, por cuatro transmisores de calor que son: La caldera propiamente con su hogar, el precalentador de aire, el economizador y el sobrecalentador.

SUPERFICIE DE CALEFACCION.Es la superficie de metal que est en contacto al mismo tiempo con los gases de combustin y con el agua o vapor, es decir, es toda la superficie de una caldera que est en contacto por un lado con el agua y por el otro est expuesta al fuego o a la corriente de los gases de la combustin. Se mide del lado de los gases en m2 o pies2, en las calderas de tubos de humo y por el lado del agua en las calderas de tubos de agua.8



CABALLO CALDERA.Se dice que una caldera tiene una capacidad de un caballo caldera, cuando es capaz de producir 15.65 kg/hr (34.5 lbs/hr.) De vapor saturado de 100C (212F), utilizando agua de alimentacin de la misma temperatura. Cuando est cantidad de vapor se produce por cada m2 de superficie de calefaccin (aproximadamente 10 pies2) se dice que la caldera est trabajando con 100% de carga.

CAPACIDAD NOMINAL.Se obtiene de acuerdo a la siguiente expresin:

Cn = Sc / K

K = 1 m2 / CC

K = 10 pies2 / CC

Donde: Sc = Superficie de calefaccin.

CC = Caballo caldera.

CAPACIDAD REAL.Cr = Q / 8450 Cr = Q / 33500

Q = Cantidad de calor que se est transmitiendo al fluido por hora en Kcal o Btu.

Q = w ( hv - hc)

Donde: w= hv = hc = Cantidad de vapor que est produciendo la caldera por hora en kgs (lbs). Cantidad de calor que lleva la unidad de peso de vapor. Cantidad de calor que lleva la unidad de peso del agua de alimentacin de la Caldera. (En condiciones equivalentes).


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PORCENTAJE DE CARGA ( R ).R = ( Cr / Cn ) x 100

Q = CC x 8450 x ( R / 100 )

Q = CC x 33500 x ( R / 100 )

Se llama porcentaje de carga de una caldera a la relacin entre el calor que transmite por hora y el que deba de transmitir de acuerdo con su superficie de calefaccin a razn de 8450 Kcal/hr/CC (33500 Btu/hr/CC).

EN QUE UNIDADES SE MIDE LA CAPACIDAD DE UNA CALDERA? a) Calderas pequeas. Kcal / hr. Btu / hr.

b) Calderas en la pequea y mediana industria.

Caballo Caldera.

c) Calderas grandes.

Kg / hr

Ton / hr

Lbs / hr

de vapor producido.


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PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS.

En la figura que se muestra en estos apuntes se muestra esquemticamente las partes esenciales y algunas opciones necesarias para producir vapor por medio del calor liberado durante combustin de un combustible. Estos elementos son los siguientes:

1. - Un equipo para liberar calor del combustible.

2. - Una cmara de combustin

3. - Un medio para absorber el calor liberado.

4. - Un sistema para producir el tiro.

5. - Un medio de reposicin del agua.

6. - Un medio para capturar el vapor generado.

7. - Un medidor de la presin del vapor y un indicador de nivel del agua.

8. - Un medio o medios para coordinar el funcionamiento.

I.- Equipo para liberar el calor del combustible.- Este equipo es bsicamente el quemador, del cual existen varios tipos segn el combustible que se use, la capacidad y la forma de operar, principalmente.

II.- Una cmara de combustin.- Es el espacio en donde se efecta la oxidacin del combustible o sea la reaccin qumica entre el combustible y l oxigeno del aire, con desprendimiento de luz y calor. Esta cmara asume diferentes formas segn el tipo de caldera.Ing. Gabriel Ernesto Pando Martnez. 11


III- Un medio para absorber el calor liberado.- El calor liberado durante la combustin debe pasar al agua para producir su vaporizacin pero sin que exista en ningn momento contacto directo entre los productos de la combustin y el agua o el vapor, ambos medios se encuentran separados por tubos, placas y otras superficies metlicas que constituyen los que se llama superficie de calefaccin. Formando una variedad de intercambiador de calor.

IV- Un sistema para producir el tiro.- El aire necesario para suministrar l oxigeno para efectuar la combustin as como los productos de dicha combustin deben desplazarse adecuadamente a travs de la caldera y ser desalojados a la atmsfera, esto se logra creando una corriente de aire a la que se denomina "Tiro", la cual puede obtenerse por medios naturales o mecnicos.

V- Un medio de reposicin del agua.- En la medida en que se va produciendo el vapor, el nivel del agua va bajando, como el nivel del agua en la caldera debe conservarse dentro de limites definidos, es necesario suministrar agua nueva a la caldera para mantener el agua dentro de los limites definidos de operacin pues si no se hace as pueden presentarse riesgos graves, los que pueden llegar hasta producir una explosin sbita. La reposicin del agua recalentador del vapor, estos son intercambiadores de calor, opcionales, cuya funcin es obtener con el mximo aprovechamiento el calor que aun contienen los gases producto de la combustin.


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CLASIFICACIONES DE LOS GENERADORES DE VAPOR.El reglamento para la inspeccin de generadores de vapor y recipientes sujetos a presin, clasifica, en general, los generadores de vapor como sigue:

A ) Con relacin a su seguridad: 1. - Explosible.- Un generador es explosible cuando esta sujeto al riesgo de que se produzca un a explosin cuando ocurra una baja de agua que deje al descubierto los tubos superiores en el caso de una caldera horizontal de tubos de humo, y no se apague el quemador, al faltar agua, los tubos superiores quedan sin refrigeracin y se sobrecalientan considerablemente; si en estas condiciones le llegar agua a los tubos sobrecalentados, el agua s evaporaria rpidamente, elevando considerablemente la presin, en forma sbita, producindose una explosin. Adems de los generadores de tubos de humo, horizontales, son tambin explosibles los generadores de tubos de agua, rectos, por las mismas razones expuestas en el caso de los horizontales de tubos de humo.

2. - No explosibles o inexplosibles.- Los generadores de tubos de agua, curvos, son inexplosibles porque por la forma en que estn colocados los tubos en el colector de vapor, cuando ocurre la baja de agua, solo una parte pequea de los tubos queda sin enfriamiento por lo que no existe el riesgo de evaporacin rpida de una cantidad de agua suficiente para producir una explosin.

B) Con relacin a su uso, los generadores de vapor se clasifican en: 1. - Nuevos.- Son los que se instalan por primera vez.

2. - Usados.- Son aquellos cuya ubicacin o usuario ha cambiado desde su instalacin original.


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C ) Con relacin a su instalacin, los generadores se clasifican en: 1. - Permanentes.- Son aquellos que se instalan en un lugar determinado, previa autorizacin de la secretaria del trabajo y previsin social, y que requieren de nueva autorizacin para cambiarlos a otro lugar.

2. - Temporales.- Son aquellos que operan por temporadas en un lugar y pueden llevarse a otro lugar para esperar otro lapso; no requieren autorizacin de la secretaria del trabajo y previsin social pero s que s de aviso del cambio.

3. - Porttiles.- Son aquellos de fogn interior, cuya construccin los hace fcilmente transportables, comnmente en plataformas rodantes, apropiados para operar

temporalmente en un lugar.

D ) Con relacin a su ubicacin, la clasificacin es: 1. - En poblado.- Se llaman tambin urbanos y su ubicacin es en zonas habitadas.

2. - En despoblado.- Se les llama tambin rurales y su ubicacin es en lugares alejados de centros de poblacin.

Adems de las clasificaciones mencionadas, existen otras debidas a asociaciones de profesionistas, como AMIME y/o de fabricantes. Entre estas se tienen las siguientes:

E) Atendiendo a la presin y temperatura de los fluidos en su interior, el Cdigo AMIME-ASME clasifica las calderas en: 1. - Calderas de Potencia.- Caldera en la cual el vapor es generado a una presin mayor de 1 KG/CM2. (14.22 LBS/PULG.2) Por la aplicacin directa de calor.

2. - Calderas para calefaccin.- Caldera que sea operada a presiones que no excedan de 1 KG/CM2. (14.22 LBS/PULG.2 ) para generar vapor, o para calentar agua a temperaturas inferiores a 121 C (250 F), y a presiones que no excedan de LBS/PULG.2).16

11 KG/CM2. (156.4



F) Atendiendo a su tipo general de construccin: 1. - Calderas de tubos de humo.- Llamadas tambin ignotubulares y se distinguen por que los gases de combustin pasan por el interior de los tubos y el agua circula por el exterior de ellos.

2. - Calderas de tubos de agua.- Llamadas tambin acuotubulares, se distinguen principalmente porque el agua circula por el interior de los tubos y el fuego y los gases de combustin pasan por el exterior de los mismos.

G) Atendiendo tambin al tipo de construccin, o sea a la posicin relativa de sus elementos, las calderas se pueden clasificar de la manera siguiente: G-1 Calderas de tubos de humo:

1. -Verticales:

Los tubos estn colocados en posicin vertical el hogar

esta en la parte inferior de la envolvente, abajo del espejo inferior.

2. -Horizontal de retorno:

Los tubos estn colocados en posicin horizontal, el

hogar es inferior, construido de tabique refractario, debajo de la envolvente.

3. -Tipo marino escocs:

Se le llama tambin caldera compacta, horizontal con

hogar interior. Los tubos son horizontales, el hogar es interior, integral y por el exterior esta rodeado de agua.

4. - locomovil:

En esta caldera el hogar se encuentra antes del

cuerpo cilndrico de los tubos, formando una sola unidad con este.


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G-2 ) Calderas de tubos de agua:

1. - De tubos rectos:

Los tubos van unidos por sus extremos a cajas

llamadas cabezales, cada cabezal a su vez, va unido a un cilindro llamado colector o domo de vapor que es donde se acumula el vapor; al colector tambin se le llama tambor. El colector puede tener una posicin paralela a los tubos y entonces se le llama de tambor longitudinal o bien, una posicin perpendicular llamndose

entonces de tambor transversal. El tambor va en la parte superior de la caldera y lleva la salida de vapor. El hogar va colocado en la parte inferior de los tubos y es de mampostera refractaria

2. - De tubos curvos.-

Los tubos tienen cierta curvatura, van unidos

directamente a dos o ms colectores a travs de orificios que llevan estos, El hogar forma parte integral de la caldera, esta constituido por tubos colocados en tres paredes, en el piso y en el techo, formando una jaula; el agua circula por el interior de dichos tubos antes de llegar a un colector inferior. Uno de los colectores es superior y recibe el vapor, es el domo de vapor, los colectores inferiores reciben el agua, son colectores o tambores de agua.


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Circulacin natural de caldera de tubos de agua.


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DESCRIPCION DE CALDERAComponentes de una caldera: Cuerpo Hogar Chimenea Accesorios

Cuerpo: El cuerpo de una caldera esta constituido de un cilindro de chapa de acero, hermticamente cerrado con el objeto de almacenar agua y vapor.

Hogar: El hogar es el espacio o cmara donde se quema el combustible.

Chimenea: Es un ducto que conduce por medio de un tiro los gases, producto de la combustin, a un lugar seguro.

Existen 3 (tres) clases de tiro: Tiro natural es la diferencia de presiones originada por la altura de la chimenea y la mayor temperatura de los gases de combustin, con respecto al medio ambiente dando por resultado una corriente de aire hacia el hogar, se crea cuando la presin baromtrica en un punto determinado es inferior al que existe en la regin adyacente.

Tiro forzado con el se introduce aire a presin al hogar, utilizando ventiladores,

Tiro inducido en este sistema existe un ventilados instalado en la chimenea, para succionar los gases de combustin y sacarlos hacia el exterior.


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Accesorios: Son aquellos aparatos, instrumentos, conexiones y aditamentos necesarios para el buen funcionamiento, control y mantenimiento de la caldera.

Vlvula de seguridad: Es la vlvula ms importante de los accesorios de la caldera, de su correcto funcionamiento depende la seguridad tanto de la cercanas a ella. caldera, persona y construcciones

La vlvula de seguridad, es una vlvula automtica que abre a una presin determinada, dejando salir aire, agua y vapor, conociendo esta presin como presin de ajuste. Por lo tanto impide que la caldera rebase la presin establecida de trabajo

desalojando a la atmsfera el exceso de vapor consiguiendo establecer la presin de trabajo y evitar una explosin.

Cuando existe un dispara de una vlvula de seguriada es porque la caldera rebaso la presin de trabajo, el disparo se realiza sbitamente produciendo un fuerte ruido y permaneciendo hasta que la presin se normalice, la cantidad de presin que debe dejar durante el disparo, deber ser medio kilogramo por centmetro cuadrado.

Existen dos tipos de vlvulas de seguridad: - Vlvulas de resorte. - Vlvulas de contrapeso.

Vlvulas de resorte se clasifican en: De disparo, abre sbitamente produciendo un fuerte ruido y cerrando hasta que la presin se normalice.

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De apertura lenta construida para que abra lentamente, aumentando poco a poco la cantidad de vapor desalojado, hasta su apertura mxima, cerrando de la misma forma.


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Causas por las que no trabaja correctamente: 1. - Que se pegue el disco con su asiento debido a la incrustacin. 2. - Que las espiras del resorte se junten y no permitan al disco levantarse del asiento. 3. - Que el resorte pierda su bro. 4. - Porque se tape el conducto especial para que acte la contra presin.

Recomendaciones: 1. - Cuando el disco se pegue deber hacerse funcionar con la palanca de mano, siendo aconsejable despus, levantar la presin hasta el punto de escape.

2. - Cuando el resorte pierde bro y sus espirar se juntan, no cierra y presenta fugas deber cambiarse el resorte por uno nuevo de las mismas caractersticas.

3. - Cuando el conducto de contra presin este tapado, al escapar no cerrara la vlvula y bajara mucho la presin, deber apagar la caldera y limpiar la vlvula perfectamente, destapando el conducto.

Vlvula Check (antirretorno): Es una vlvula que permite el paso de un liquido o un gas de una sola direccin, generalmente se instala en la lnea de agua de alimentacin de una caldera, en algunos casos se instala en las lneas de vapor, cuando de instala en la lnea de agua de alimentacin deber colocarse entre el chekc y la caldera una vlvula de cierre, el objeto de esta es permitir la limpieza o cambio del check sin interrumpir el funcionamiento de la caldera.

Tipo de Checks : A ) De disco B ) De esfera C) De pistn


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Las causas por las que una vlvula check deja de trabajar correctamente son: 1) Por fugas en sus conexiones debido a la presin del agua y del vapor. 2) Porque su disco, esfera o pistn se pegue debido a incrustacin. 3) Por perdida del ajuste del disco, esfera o pistn debido a la oxidacin. 4) Por encontrarse flojo el tapn de registro.

Vlvula de cierre o retencin: Es una vlvula que tiene por objeto impedir el paso de un liquido o de un gas. Existen de globo, compuerta y pistn. Pudiendo ser manuales o automticas.

Vlvulas de descarga: Es la vlvula que permite la salida libre del agua que contenga slidos (incrustaciones y otras materias) sin obstruirse, ya que su construccin es exprofeso para ello.

Esta vlvula puede dejar de funcionar correctamente por: A) Se pegue por no haber trabajado en mucho tiempo. B) Se pegue con la incrustacin suelta y sea forzada. C) Se tape la tubera o la vlvula con la incrustacin dura.

Grifos o vlvulas de prueba: Los grifos o vlvulas de prueba son aquellas instalados directamente sobre la columna de agua de las calderas su objeto es verificar si el nivel de agua marcado en los indicadores (cristales) es correcto, tambin sirven para verificar si el nivel de agua que contiene la caldera durante su funcionamiento cuando por alguna causa el cristal se ha roto.

Los grifos de prueba son tres y estn instalados equidistantes entre s dentro de la longitud del indicador de nivel de agua.


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Lo que puede ocasionar fallas en estas vlvulas es que se tapen o desajusten, debido a las impurezas del agua e incrustaciones. Para evitar estos inconvenientes debern

mantenerse limpios y hacerlos funcionar metdicamente.

Indicadores de nivel de agua: Toda caldera de vapor esta equipada con un indicador de nivel de agua que permite la observacin visual de la cantidad de agua que contiene la caldera.

Es un tubo de cristal especial, comunicado con la cmara de vapor y con el agua de una caldera. Estos indicadores estn dotados de vlvulas de cierre, superior e inferior y un grifo para purgas. Con el objeto de eliminar las impurezas o lodos que se acumulen en la parte inferior del indicador. El funcionamiento del indicador de nivel esta basado en el principio fsico de los vasos comunicantes que dice todo liquido contenido en recipientes comunicados entre s, tienden a recuperar su nivel.

Deja de trabajar correctamente cuando se tapan los conductos, tuberas y vlvulas, porque se peguen o porque se rompa el cristal.

Para evitar que se tapen los conductos deber purgar cuando menos una vez por turno de trabajo.

Cuando se rompe el cristal se deben cerrar las vlvulas y para efectuar el cambio se aflojan las tuercas del cristal, se quitan los residuos y se coloca el cristal nuevo, teniendo cuidado de poner sus empaques y no apretar demasiado las tuercas, una vez colocado se abrir la vlvula de vapor poco a poco con el objeto de calentar el vidrio, inmediatamente se abrir la vlvula que comunica al agua, tambin poco a poco.


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Caldera de tubos de humo tipo escocs (pirotubular).


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Caldera de tubos de agua (acuotubular).


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Caldera de tubos de agua (acuotubular).


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INSTRUMENTACIN DE LAS CALDERASControl de bajo nivel de agua: Las calderas con operacin automtica deben estar equipadas con un interruptor de bajo nivel de agua, el cual impide el funcionamiento del quemador, mientras no exista suficiente agua en la caldera, otro interruptor controla la alimentacin del agua. Un modelo tipo de este dispositivo, consiste en un flotador que acta sobre un interruptor elctrico y se instala en la columna de agua.

Actan de acuerdo al nivel de agua de la siguiente manera: Nivel A.- Nivel superior de agua a 57 mm (2 1/4") arriba de la tuerca inferior, la bomba de alimentacin de agua para en ese punto ya que desconecta el control de bajo nivel.

Nivel B.- Nivel inferior de agua a 44 mm (1 3/4") arriba de la tuerca inferior, la bomba de alimentacin arranca hasta restablecer el nivel "A".

Nivel C.- Corte por bajo nivel a 32 mm (1 1/4") arriba de la tuerca inferior, el quemador se debe apagar al llegar el nivel del agua a este punto y se debe revisar la causa por la cual la bomba no opero en el nivel "B".

Control auxiliar de nivel de electrodos: Algunos fabricantes incluyen otro control adicional para proteger a la caldera contra un bajo nivel de agua en el caso de una posible falla del control de nivel de flotador, lo cual puede suceder si las tuberas que lo comunican con la caldera llegaran a taparse por exceso de sarro, por usar agua dura o por no purgar peridicamente las tuberas.

Su principio de funcionamiento es como sigue: Al bajar el nivel del agua se abre el circuito lmite que est en serie con todos los dems y la caldera deja de funcionar.


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Columna de agua: Es un cuerpo cilndrico hueco, que constituye un deposito intermedio entre el cristal y la caldera. Se instala verticalmente comunicado a la cmara de vapor y agua en ella se instalan el indicador de nivel (cristal) los grifos o vlvulas de prueba, manmetro y el control de bajo nivel de agua, al igual que los otros accesorios cuenta con una conexin de 19 mm de dimetro cuando menos y su vlvula de descarga.

El objeto de su instalacin es evitar que se registren en el cristal, los constantes y excesivos movimientos del agua contenido en la caldera, para lograr una indicacin uniforme y correcta del nivel de agua.

Control de lmite de presin: En este aparato se ajusta a voluntad la presin de operacin deseada (sin rebasar la mxima presin de operacin). Su operacin es similar al control de los compresores de aire o sea que arranca cuando la presin baja a un determinado lmite (ajustable) y para cuando rebasa un valor adicional (ajustable).

Control de presin modulante: Este aparato de control es parecido al anterior slo que a partir de la presin deseada (MAIN) empieza a mandar una seal proporcional al motor Modutrol para modular la flama durante el rango ajustado llamado diferencial (DIF). Este control es un potencimetro variable.

Cuando baja la presin, dentro del rango diferencial, pide ms calor y la flama crece. Cuando va llegando a la presin lmite de regulacin la flama va decreciendo progresivamente.

Motor modulador (Modutrol): Este es un motor especial que solo gira 90 hacia un sentido o hacia el otro de acuerdo con la seal que le manda el control de presin modulante o un potencimetro manual.29



Vlvula dosificadora de combustible: Esta vlvula es accionada por el motor modulador y en un ngulo de giro de 180 regula el paso del combustible de un mnimo a un mximo.

Control programador: Este aparato es el cerebro de la caldera que se encarga de efectuar la secuencia adecuada del encendido y apagado de la caldera. Tiene componentes electrnicos y los hay desde muy simples hasta muy complicados.

Traen consigo las conexiones para intercalar una celda fotoelctrica que se encarga de ver constantemente el interior del hogar y cuando falla la flama apaga la caldera y cierra una vlvula solenoide de combustible.

Manmetro: Es un aparato que se utiliza para medir presiones mayores a la atmosfrica. Su funcionamiento se basa en la propiedad que tienen los metales de enderezarse con aumento de presin o a la expansin de un diafragma corrugado. El manmetro esta constituido por:

1) Un tubo curvo abierto por un extremo y cerrado por el otro. 2) Un mecanismo. 3) Un pin (engrane). 4) Una manecilla o aguja. 5) Una cartula. 6) Una caja.

Las causas por lo que se puede averiar un manmetro son: 1) Por obstruccin de la tubera. 2) Por desajuste entre los dientes del cuadrante y el pin. 3) Por demasiado juego en las palancas. 4) Por flexin de la curvatura del tubo.


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Fusible (tapn de seguridad): Es un artefacto diseado para accionar en caso de que el agua, en una caldera trabajando, baje ms su nivel peligroso, dando el "aviso oportuno" de apagar el combustible.

Debemos

recordar

que

estos

accesorios

anteriormente

mencionados

son

indispensables en una caldera y de su funcionamiento correcto depende la seguridad de los equipos, personas y construcciones cercanas a la caldera.


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Domo superior caldera tubos de agua.Ing. Gabriel Ernesto Pando Martnez. 32


Control de nivel de agua tipo McDonnell.


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EQUIPOS AUXILIARES.Son aquellos equipos que estando fuera de la caldera forman parte integral de la misma para ayudar a su mayor rendimiento.

Bombas de agua: Uno de los factores principales para la operacin optima de una caldera, es contar con un sistema de suministro de agua que sea adecuado para cada caso en particular. Existen dos sistemas de alimentacin de agua: Operacin continua. Operacin intermitente.

Es importante conocer el tipo de operacin, debido a la capacidad, presin de descarga y tipo de bomba seleccionada, depender de esta consideracin.

Existen dos tipos de bombas: Bomba tipo turbina. Bomba tipo centrifuga.

Como regla general la bomba tipo turbina es frecuentemente seleccionada para operacin intermitente y la bomba centrifuga para operacin continua.

Economizador: Es un equipo que aprovecha la temperatura de los gases de combustin para elevar la temperatura del agua de alimentacin de la caldera, este equipo generalmente se coloca en calderas de gran capacidad y dnde econmicamente sea costeable.

Precalentador de aire: Es un equipo que aprovecha los gases de combustin para calentar el aire que se introduce al hogar con el objeto de aumentar la eficiencia de la combustin.


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Sobrecalentadores: Los sobrecalentadores toman el vapor saturado del colector superior de la caldera y elevan su temperatura.

Bsicamente los sobrecalentadores son una serie de tubos que suelen colocarse entre los bancos de tubos. Los gases calientan el vapor saturado que entra al sobrecalentador y lo convierten en vapor sobrecalentado de alta temperatura.

Regulador de agua de alimentacin: Es el mecanismo automtico para controlar la entrada de agua en una caldera o generador de vapor, con el fin de mantener su nivel a una altura determinada y constante.

Separadores de vapor (trampas de vapor); Tienen por objeto separar el condensado dejando en libertad el vapor seco.

Quemadores de combustible: La funcin de un quemador es pulverizar el combustible liquido y mezclarlo con el aire para obtener su combustin.


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OPERACIN, SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS.Arranque. Antes de arrancar la caldera se deben de tomar las siguientes consideraciones:

Debern eliminarse ya sea por lavado u otros medios mecnicos todas las substancias que en forma de suciedad, basuras, rebabas otros depsitos superficiales se encuentren dentro de la caldera.

Efectuse una prueba hidrosttica a 1.5 veces la presin normal de trabajo para poder cerciorarse de que alguna de las partes de la caldera no haya sufrido ningn deterioro. Los empaques de los registros de mano (tortugas), comprimidos durante la prueba hidrosttica, debern ser apretados de nuevo a la terminacin satisfactoria de sta, de preferencia por una sola persona, para evitar un apriete excesivo. Este trabajo deber efectuarse cuando la presin sea de 20 psi aproximadamente, la cual es suficiente para mantener los empaques en sus asientos y al mismo tiempo lo suficientemente baja para evitar peligro al personal.

Es necesario asegurarse de que toda materia combustible, herramienta y objetos extraos se encuentren alejados de la caldera.

Compruebe que las siguientes vlvulas se encuentren cerradas: la vlvula de purga de fondo, la de la columna de control, las de prueba de control de nivel y la de la salida de vapor (opcional).

Compruebe que las siguientes vlvulas se encuentren abiertas: La que se encuentra a la succin de la bomba de agua, la que est entre la bomba y la caldera, las vlvulas del cristal de nivel, la de entrada de agua al tanque de condensados, la de suministro de combustible y la de vapor (opcional).


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Llevando la caldera a la presin de operacin: Antes de iniciar a elevar la presin de operacin de la caldera por primera vez despus de una reparacin mayor, asegrese que todo el equipo auxiliar est en condiciones y listo para operar. As tambin, todos los instrumentos de control e indicacin deben de estar probados y calibrados. El nivel normal debe de estar a una pulgada en el cristal y los niveles deben de probarse abriendo y cerrando los grifos de prueba, si se tienen. La causa de cualquier movimiento lento de la columna de agua debe ser investigada.

Pruebe las lneas de alimentacin auxiliar y principal y asegrese que el economizador est lleno suministrando agua al interior de la caldera por medio del economizador, para elevar el nivel de agua aproximadamente arriba del nivel normal y enseguida cierre solamente las vlvulas de regulacin. As el agua estar lista cuando sea requerida.

Vea que las puertas de acceso a la caldera estn cerradas, y que las vlvulas de vapor y agua lo mismo que las llaves de los indicadores de nivel sean manuables y correctamente ajustadas. Opere los ventiladores y prepare el equipo de encendido para servicio.

El equipo de encendido de combustible deber ser puesto en servicio de acuerdo con las instrucciones para el tipo de sistema instalado, y tambin con la aplicacin estricta de las conocidas reglas de seguridad segn el combustible a usar. De especial importancia cuando se queme gas lquido, es la necesidad de purgar la instalacin antes de encender o reencender el quemador.

Se deber considerar la cantidad de refractario en el horno, as como los cambios rpidos de temperatura en el horno que deben evitarse para prevenir que los ladrillos se deterioren.

Antes de que la presin haya alcanzado 20 psi, reapriete cualquier registro que haya sido abierto para propsitos de inspeccin37



Una vez que la caldera empiece a generar vapor la vlvula de salida puede permanecer cerrada abierta segn se desee. Si se mantiene cerrada la caldera llegar a su presin de trabajo ms rpido y cuando se vaya a pasar vapor al sistema la vlvula deber abrirse lentamente para evitar golpes de ariete dilataciones fuertes en la tubera.

Mientras que la caldera s esta calentando deber permanecer abierta una vlvula de prueba para que desaloje el aire acumulado, en cuanto empiece a expulsar vapor se deber cerrar esta vlvula.

Una vez que ha sido puesta en servicio la caldera se deber verificar la operacin del sistema de inyeccin de agua, de los controles de presin y del quemador.

Es natural que despus de encendido el quemador empiece a haber fugas de agua, tanto por la parte frontal como por la posterior, esto se debe a la existencia de humedad en los refractarios. Una vez secos los refractarios deber desaparecer toda fuga de agua.

Operacin de calderas: Las calderas se componen de una serie de elementos cuidadosamente diseados sobre bases tcnicas.

Las calderas con sistema de control automtico, tienen un programador que dependiendo de su diseo, pueden tener la siguiente secuencia: Segundos 0 40 45 55 70 105 105-120 Descripcin Arranque de la caldera. Perodo de barrido de gases. Encendido del piloto de gas. Apertura de la vlvula principal de combustible. Corte del piloto de gas. Fin del ciclo de encendido. Perodo de post-purga y paro de la caldera.


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Antes de encenderse el combustible de una caldera que se haya encontrado fuera de servicio, deber verificar la compuerta de tiro, abrindola si esta cerrada en una caldera de tiro natural o poniendo a funcionar los abanicos de tiro inducido y forzado.

Cuando la caldera o generador de vapor ha alcanzado tres cuartas partes de su presin de operacin, debern tomarse las siguientes precauciones: 1) Probar la vlvula de seguridad con la palanca de mano. 2) Comprobar el perfecto funcionamiento de los sistemas de alimentacin de agua. 3) Rectificar la posicin de la compuerta de tiro a fin de obtener una buena combustin a plena carga.

Comprobacin durante el funcionamiento: Sistema de vapor: Compruebe su sistema para prevenirlo de los siguientes problemas y tome la accin correctiva necesaria o notifquelo a la persona autorizada. a) Alimentacin de agua cruda fra a la caldera caliente. b) Deficiencia de tratamiento de agua, eliminacin de oxigeno, anlisis peridico de agua y programa de fugas. c) Un arranque lento al iniciar la operacin de su caldera puede agregarle aos de vida.

Tiempo necesario para subir de presin una caldera: El tiempo requerido para subir a la presin normal de operacin una caldera fra, depende tanto del tamao de la unidad, como de la presin de diseo y de la temperatura final del vapor. La presin deber subirse a un ritmo adecuado para obtener un aumento uniforme en la temperatura de vapor saturado, tal como se muestra en la grfica.

La curva #1; para calderas de presiones medias, entre 0 y 400 psig (0 a 28 kg/cm2) y cuya temperatura de vapor sobrecalentado no exceda de 900F (482C);39



esta basada en un aumento en la temperatura de vapor saturado de 120F (50C) por hora y a partir de 120F (50C) de temperatura inicial de la caldera.

La curva #2; para calderas de alta presin, se basa en 80F (27C) de aumento, con 120F (50C) iniciales.

Dependiendo de la curva que se aplique para cada caso, es necesario emplear entre una y una y media horas para tener 10 psig (0.7 kg/cm2) de presin de vapor.

Para unidades de presiones intermedias, utilcese la curva 1-A, la cual est basada en un aumento de 100 F (38C) por hora.

En el caso de unidades que por alguna causa se hayan apagado teniendo ya presin, al encenderlas nuevamente se debe seguir el ritmo de aumento de temperatura de la curva correspondiente. Esto es an ms importante tratndose de calderas equipadas con sobrecalentador.


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Curva de calentamiento.Ing. Gabriel Ernesto Pando Martnez. 41


Qu se debe controlar en un generador de vapor? En los generadores de vapor hay que regular: La presin del vapor. La temperatura del vapor. La relacin aire/combustible. El nivel de agua de la caldera. La presin diferencial fluido auxiliar/combustible, en calderas con

quemadores de pulverizacin con fluido auxiliar. La temperatura media de aire (entrada)/gases (salida) en el precalentador. Temperatura agua de alimentacin.

Existiendo una serie de parmetros auxiliares y de seguridad que hay que supervisar: Temperatura fuel-oil. Presin fuel-oil. Presin llegada fluido auxiliar. Temperatura gases de combustin. Temperatura aire de combustin. Caractersticas agua de alimentacin. Presin agua de alimentacin. Presin caldera. Presin aire combustin.

E incluso existen parmetros cuyo valor real fuera de lmites deben producir una alarma y, a veces la parada de la caldera; tales como: Presin fuel-oil (baja). Presin fluido auxiliar de pulverizacin (alta y baja). Presin aire de combustin (baja). Presin del vapor (alta). Temperatura fuel-oil (baja).


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Principales medidas de seguridad en la operacin de una caldera.Las calderas modernas se construyen segn normas de fabricacin de prestigio internacional y van provistas de equipos automticos de operacin y seguridad, haciendo pensar a algunos usuarios que ellas no requieren la atencin de expertos. Ponen sus unidades en manos de gente con poca experiencia que no sigue las buenas reglas de operacin en forma debida. Muchos de ellos se figuran que su caldera al ser completamente automtica, est protegida contra accidentes, sin comprender que todo recipiente a presin bajo fuego es potencialmente peligroso y que los controles automticos no sustituyen a las reglas de seguridad.

Los problemas que se pueden presentar durante la operacin de una caldera como en una planta de varias son: Explosin, incrustacin, corrosin, combustin, arrastre de agua, espuma, grietas en la lmina, conectar una caldera en batera, limpieza y tratamiento de agua.

Porqu explotan las calderas? Existen dos tipos de explosiones: 1) Explosin sbita de la caldera. 2) Explosin del hogar.

La explosin sbita de la caldera, es la rotura o desgarramiento cilndrico o de una parte de la caldera sujeta a presin, las causas por las que puede ocurrir son: 1) Exceso de presin. 2) Defecto y falla del material. 3) Incorrecta operacin, fallando el factor humano.

La explosin por exceso de presin puede ocurrir cuando por alguna causa los mecanismos del manmetro y de la vlvula de seguridad no trabajan. Se puede evitar revisando peridicamente el manmetro y accionando manualmente la vlvula de seguridad.


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La explosin por falla de material puede ocurrir cuando existen grietas longitudinales entre los agujeros de los remaches, en las costuras de las lminas superpuestas, la falta de tensin y la rotura de los tirantes. Se evitan con inspecciones minuciosas que se deben realizar cuando por programa se le d mantenimiento o cuando por necesidad se destape la caldera para realizar alguna reparacin.

La explosin sbita por incorrecta operacin, se presenta cuando en la caldera por alguna causa baja el agua durante su operacin e imprudentemente el operador le introduce agua.

La explosin tiene lugar de la siguiente forma: Al bajar el agua a su nivel peligroso, las superficies de calefaccin quedan sin refrigeracin, alcanzando la temperatura del rojo vivo, con lo que el metal pierde su resistencia. Si en este momento se le introduce agua la generacin de vapor es tan rpida y con alta presin que vence la escasa resistencia del metal desgarrndolo y ocasionando la explosin. Para evitar est explosin el fogonero al percatarse de que el agua a desaparecido del indicador de nivel y no tiene la seguridad hasta donde se encuentra, deber inmediatamente apagar el combustible; y por ningn motivo abrir la vlvula de alimentacin de agua; no har escapar las vlvulas de seguridad y no mover la vlvula de cierre de vapor, esperar que baje la presin y se enfre la caldera, para alimentarla de agua nuevamente y no deber encender el combustible sin una previa inspeccin.

Explosin del hogar: La magnitud de las explosiones de la cmara de fuego, podemos agruparla en: Sin daos (toritos). Con daos interiores en la caldera solamente. Con daos interiores a la caldera y la propiedad en general con desastrosas consecuencias.44



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

Los elementos necesarios para que suceda una explosin en la cmara de fuego u horno son: 1) Combustible derramado o acumulado en el horno. Tambin exceso de escoria. 2) Aire en proporcin inadecuada. 3) Fuentes de ignicin, tales como: pared de horno caliente, tiempo reducido de purga o falla del mismo sistema de ignicin.

Empricamente se ha observado que cargas de aire-combustible en proporciones que varan de 5 a 15 partes de aire por una de combustible y en cantidades superiores a 30% del que se puede quemar en rgimen normal, son cargas consideradas factibles de explotar fcilmente.

Entre las causas que provocan las explosiones en los hogares podemos citar las siguientes: 1) Falla de flama ocasionada por la entrada de lquidos o gases inertes al sistema de combustible. 2) Pre-purga insuficiente antes del encendido. 3) Errores humanos. 4) Falla de los controles de flujo de combustible. 5) Fugas o goteos en las vlvulas de corte de combustible. 6) Relacin desproporcionada de aire-combustible. 7) Falla del sistema de abastecimiento de combustible. 8) Problemas o prdida de tiro. 9) Falla de los pilotos de ignicin. 10) Fomentamos o creamos un peligro potencial cuando tenemos fallas o insuficiencias en la alimentacin del combustible. Vlvulas solenoide defectuosas. Programacin de tiempo insuficiente para ignicin. 11) Exceso de holln (mala combustin). Contactos de los controles rotos o sucios.45



Para evitar explosiones en el horno tome las siguientes precauciones: 1) Revise la operacin de la caldera peridicamente. 2) Si su quemador se apaga sin razn aparente, desconecte el interruptor de encendido. Despus con el ventilador de tiro forzado haga un verdadero, efectivo y juicioso barrido de gases en la cmara de combustin. SIEMPRE determine las causas y el remedio de paro del quemador. 3) Mantenga el quemador y accesorios realmente limpios. 4) Calderas con ventilador de tiro forzado y tiro inducido, pruebe su programacin de arranque y parado de motores peridicamente. 5) No trate de lograr el mximo de bixido de carbono partiendo de una mezcla rica. 6) Mantenga la temperatura del combustible a nivel correcto. 7) Nunca permita condiciones de flama inestables sin correccin oportuna.

Los quemadores de gas merecen una atencin mucho muy especial, a continuacin se presentan algunas causas de explosiones particulares para este tipo de quemadores y formas de prevenirlas.

Cuando tenga algunas fallas de los controles de dosificacin automtica, tales como: fugas de vlvulas, proporcin desbalanceada aire-combustible, falla de ventiladores y compuertas:

Compruebe el control automtico por: Baja presin de combustible, alta presin de combustible, prdida de presin de aire de los instrumentos, prdida de presin de los ventiladores, falla de energa elctrica y corte por bajo nivel de agua

Cuando tenga purga insuficiente o falta de ella, asegure una purga adecuada haciendo lo siguiente: Cierre todas las vlvulas del piloto de gas, cierre todas las vlvulas del quemador un tiempo programado.


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Si tiene falla de flama o falla del piloto de gas, este seguro que la flama ha fallado haciendo lo siguiente: Revise la posicin de las vlvulas de combustible, para ver si no hay alguna cerrada; revise la proporcin aire-combustible, revise el transformador de ignicin y piloto.

Incrustacin: El descuido del mantenimiento por el lado del agua, trae como resultado la formacin de incrustaciones, picaduras, corrosin, espuma, arrastre de humedad y crestas de nivel de agua.

Se llama incrustacin al conjunto de sales, cuerpos e impurezas que contiene el agua en disolucin y que, al transformarse en vapor se depositan en las superficies de calefaccin.

Corrosin: Es el desperfecto o deterioro que sufren las superficies metlicas de una caldera, puede ser interna o externa, la interna es debido a efectos elecroqumicos, estos se presentan por dos causas 1) por el aire que viene mezclado mecnicamente con el agua de alimentacin y 2) por el oxigeno que se produce por el efecto elecroltico que sufre el agua por su acidez, al estar en contacto con las lminas de la caldera cargadas de potenciales elctricos diferentes. La corrosin externa la provoca el azufre contenido en el holln depositado y adherido a las superficies de calefaccin de la caldera, otra causa es el agua procedente de alguna fuga, gotera o simplemente la humedad del aire cuando la caldera ha estado inactiva por algn tiempo. Los efectos de ambas corrosiones son las picaduras y las ranuras y por consiguiente el debilitamiento de la lmina.

Arrastre de vapor: Es la transportacin que hace el vapor en peligrosas cantidades de pequeas partculas de agua a la salida de la caldera. Esto puede ser causado por: 1) Alta concentracin de slidos debido a falta de purgas.47



2) Falta de un tratamiento de agua adecuado. 3) Lneas de vapor estranguladas a la salida de la caldera que producen grandes velocidades, causando desprendimiento o arrastre de agua de la caldera. 4) Cargas sbitas, ocasionadas por aperturas rpidas de las vlvulas, produciendo sobre cargas instantneas en la caldera. 5) Caldera sobre cargada por incrementos en la demanda de la planta. 6) Cabezales o lneas de vapor con condensaciones sin trampas adecuadas. 7) Un alto nivel de agua que disminuye la superficie de liberacin de vapor o cmara de vapor.

El arrastre de agua por el vapor ocasiona vibraciones en las tuberas de vapor, el golpe de ariete y la destruccin en algunos casos de la mquina en donde es empleado.

Grietas en las lminas: Grieta es una abertura que sufre un material en este caso ser la lmina. Las causas por las que se origina una grieta pueden ser: 1) Debido a la corrosin formando muescas o marcas que si no se toman las precauciones pueden perforar la lmina. 2) Por concentracin de esfuerzos en un solo lugar, esto ocurre cuando no se efecta una superposicin de laminas dentro de un circulo perfecto. 3) Por fuego directo, se forma por la diferencia comparativamente grande entre los coeficientes de dilatacin de la masa de agua y de las lminas que constituyen la superficie de calefaccin. En las calderas de tubos de fuego normalmente se localizan en los hogares.

Apagado de emergencia o corte. El cierre de las vlvulas de corte de combustible principal y de quemador, deben ser cerradas de emergencia bajo las siguientes condiciones: Perdida de toda la carga en la caldera. Perdida de ignicin de todos los quemadores.48



Prdida de la operacin del ventilador tiro forzado, o el ventilador de tiro inducido si existe. Presin de combustible por debajo del mnimo recomendado. Bajo nivel de agua en el domo de vapor. Perdida de la energa del sistema de control de combustin. Algn otro de acuerdo al tipo de caldera, segn sistema de proteccin diseado o recomendado por el fabricante.

Regla de los nunca. Nunca: Trate de alimentarle agua a la caldera cuando el nivel en el cristal ha desaparecido. Nunca: Bloquee los relevadores con palos u otras cosas. Nunca: Opere manualmente los programadores y relevadores. Nunca: Reduzca el tiempo de barrido inicial de los gases del horno. Nunca: Instale puentes en interruptores lmite de los controles de seguridad. Nunca: Intente encender su caldera si antes no ha observado el horno. Nunca: Deje abiertas las vlvulas de combustible al fin de jornada. Nunca: Deje energizado el circuito automtico al parar su caldera. Nunca: Se pare frente al quemador al hacer el primer intento de encendido. Nunca: Deje ms de 2 meses sin accionar la palanca de sus vlvulas de seguridad para evitar que sus sellos se peguen.


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Mantenimiento.Antes de abrir una caldera para inspeccin, limpieza y mantenimiento, esta misma debe ser enfriada y se deber tener extremo cuidado para evitar que de otras fuentes sujetas an a presin llegue a entrar vapor y agua caliente a la unidad fuera de servicio. Si se requiere abrir por necesidad una parte a presin de una caldera caliente por medio de las vlvulas de venteo que se suministran, se deber verificar que no hay presin o vaco residual, bajo estas circunstancias ni las lecturas de manmetros se debern abrir con extrema precaucin. Los espacios encerrados se deben ventilar en forma apropiada antes de que el personal entre y durante el tiempo que estn adentro. Cuando se inspeccione el horno de la caldera, se deber recordar que la cada de escoria pesada dentro del mismo horno es un peligro constante y con el consecuente dao para el personal. Por lo tanto, antes de entrar a cualquier espacio cerrado se deber usar para proteccin ropa adecuada, (overall), goggles, guantes, zapatos, y casco. El aislamiento defectuoso que cubre partes a presin calientes puede originar el calentamiento de estructuras fras adjuntas, as como soportes. Todas las estructuras y soportes se debern examinar y asegurarse que estn en buen estado y que estn cargados apropiadamente. Se debern examinar los ductos de aire y gases as como juntas de expansin y cualquier depsito de polvo que se localice en ellos se eliminar. Si alguna parte se tiene que cortar con soplete o soldar en el interior de la caldera, esta rea deber ser ventilada adecuadamente y adems deber tener equipo contra incendio disponible lo mismo que un recipiente con agua para enfriar cualquier parte cortada caliente. Se usarn andamios para aquellos lugares que sean inaccesibles.


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Con objeto de minimizar los tiempos muertos y para operar y mantener la planta de la caldera en condiciones ptimas de eficiencia y seguridad, las reas de trabajo siempre se conservarn limpias despus de haberse completado el trabajo. Todo el equipo adicional ser quitado y guardado, limpiar los escurrimientos, tirar en recipientes adecuados los materiales de limpieza desechados. En caso de haber usado qumicos concentrados siempre asegrense que se emplean los

procedimientos adecuados de dilucin y de que no se dejen frascos botes con qumicos escondidos por algn lugar. Antes de que una caldera se cierre para ser llenada, el ingeniero de mantenimiento responsable verificar que todo el equipo interno est correctamente instalado, que todos los tubos y orificios instalados estn libres de obstrucciones y que el equipo de indicacin de nivel de agua est listo para operacin. Las pruebas de presin de agua se llevarn a cabo en los siguientes casos: 1) Despus de cualquier reparacin de soldadura. 2) Despus de inspecciones internas. 3) Despus de trabajos de mantenimiento mayor periodos fuera de servicio. 4) Antes de levantar presin cuando la caldera no ha sido operada desde hace doce meses o ms. Recomendaciones para el mantenimiento de una caldera: Diario: 1) Limpiar las boquillas del quemador. 2) Purgar la caldera por lo menos cada ocho horas de trabajo, tanto de la purga de fondo como de sus columnas de control de nivel. 3) Comprobar que la presin indicada por los manmetros de entrada de combustible y la presin de salida de combustible son las fijadas en su manual. 4) Comprobar si la presin de aire de atomizacin es la correcta. 5) Comprobar la temperatura de los gases de la chimenea.


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Cada tercer da: 1) Limpiar los filtros de combustible que estn en la succin de la bomba.

Cada ocho das: 1) Comprobar que no hay fugas de gases ni de aire en las juntas de ambas tapas y mirilla trasera. 2) Comprobar la tensin de la banda al compresor. 3) Limpiar el filtro de lubricante que esta pegado al compresor. 4) Lavar los filtros, tanto el de entrada a la bomba como el de entrada de agua al tanque de condensados. 5) Limpiar el electrodo del piloto de gas. 6) Comprobar que los interruptores termostticos del calentador de combustible operen a la temperatura a que fueron calibrados al hacer la puesta en marcha. 7) Inspeccione la prensa estopas de la bomba de alimentacin de agua.

Cada quince das: 1) Hacer limpieza de todos los filtros de agua, aceite combustible y aceite lubricante. 2) Probar la operacin por falla de flama. 3) Revisin a las condiciones del quemador, presin, temperatura, etc. 4) Verificar los niveles de entrada y paro de la bomba, haciendo uso de las vlvulas de purga de fondo de la caldera. 5) Asegrese que la fotocelda est limpia, as como el conductor en donde se encuentre colocada.

Cada mes: 1) Comprobar que los niveles de agua son los indicados. 2) Comprobar el bajo nivel bajando el interruptor de la bomba de alimentacin, el agua al evaporarse ira disminuyendo el nivel y si al llegar a 32 mm (1 ) no se para por bajo nivel, hay que parar inmediatamente la caldera e inspeccionar el bulbo de mercurio de tres hilos (del lado de la caldera). As como tambin52



asegurarse de un correcto funcionamiento del flotador estando la columna exenta de lodos o acumulaciones. 3) Comprobar el voltaje y cargas que toman los motores.

Cada tres meses: 1) Observar la temperatura del termmetro de salida de gases de la chimenea de la caldera, cuando tenga 80C para una caldera de tubos de humo y 150C para una caldera de tubos de agua por arriba de la temperatura del agua en el interior y de ah en adelante indica que la caldera est hollinada y hay que proceder a limpiarla. 2) Es conveniente tambin que se destapen varias tortugas o registros de las de en medio y de la parte de abajo, para ver el estado de limpieza interior por el lado del agua. 3) Cada vez que se desholline es conveniente para la mejor conservacin del refractario, darle una lechada con cemento refractario, tanto a la tapa trasera como al refractario del horno. Revisar los empaques y recubrirlos con grafito y aceite. 4) Tirar ligeramente de las palancas de las vlvulas de seguridad para que escapen y evitar que peguen en su asiento.

Cada seis meses: 1) Comprobar el nivel de aceite del reductor de velocidad de la bomba de combustible. 2) Revisar los empaques de la prensa estopa de la bomba de alimentacin de agua. En caso de encontrarse secos cmbiese por nuevos. 3) Limpieza general a los contactos del fireye y dems arrancadores con un trozo de gnero limpio, humedecido con tetracloruro de carbono. 4) Inspeccione los fluses por el lado de holln y lmpiense de ser necesario. 5) Inspeccione el material refractario del horno y la puerta trasera. 6) Limpie las grietas y saque el material refractario que se haya desprendido. Recubra el mismo con un cemento refractario de fraguado al aire.53



7) Revise sus bandas de transmisin, deles su tensin apropiada. 8) Es conveniente lavar la caldera interiormente. 9) Comprobar la limpieza de las columnas de control y de las entradas del agua de la bomba de alimentacin. 10) Comprobar y lavar los pressuretroles, toda la lnea de los mismos y la lnea del manmetro 11) Se refrescan las cuerdas al tornillo de las tortugas y se les pone grafito con aceite para que no se peguen. 12) Destapar todas las cruces y comprobar que estn limpias. Limpiar cada seis meses cuando menos.

Cada ao: 1) Limpiar el calentador elctrico y el de vapor para combustible, as como asentar la vlvula de alivio y las reguladoras de presin. 2) Revisar el estado en que se encuentran todas las vlvulas de la caldera. 3) Reengrasar los baleros de la bomba de agua de combustible. 4) Relubricar los baleros sellados de las transmisiones o motores que tengan este tipo de baleros. Repnganse los sellos cuidadosamente, reemplcense los baleros defectuosos o los que se tenga duda.

Carta de fallas, diagnstico y correccin viable. Falla No enciende el quemador La flama se despega de la garganta Prdida de ignicin Causa probable Boquilla atomizadora obstruida Alto flujo de aire a) alta/baja presin de combustible b) alto/bajo flujo de aire c) condensados en el vapor de atomizacin d) boquilla de atomizacin obstruida e) filtro combustible obstruido Correccin Limpieza del ensamble del atomizador Compruebe el exceso de aire, si es alto Redzcalo a la cantidad recomendada. Corte el combustible al quemador; Determine la causa si es posible, purgue la unidad (si todos los quemadores Salieron de servicio), intente encender


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Pulsacin de ignicin

Flama larga humeante

El motor de la bomba de agua no funciona

El motor de la bomba si funciona; pero no inyecta agua o es muy poca y por lo tanto la bomba permanece encendida

El tanque de almacenamiento se rebalsa de agua La bomba de combustible no levanta presin

El motor del quemador no funciona; pero no inyecta

El motor del quemador si funciona, pero no abre la vlvula solenoide del

a) condensados en el vapor de atomizacin b) alta temperatura del combustible c) fuga a travs de los empaques del atomizador d) relacin aire-combustible inadecuada La boquilla atomizadora podr estar parcialmente obstruida o mal armada a) fusibles quemados b) cpsula de mercurio reventada c) arrancador protegido d) flotador del McDonnell pegado a) no hay agua en el tanque b) alguna vlvula de paso est cerrada c) el filtro "Y" tapado d) la bomba est muy gastada y no alcanza a superar la presin de la caldera e) el agua almacenada en el tanque est demasiado caliente a) la vlvula flotadora no funciona correctamente b) la vlvula check no retiene a) el cople que une la bomba con el motor se rompi b) la tubera que conduce el combustible hasta la bomba tom aire c) el filtro de combustible se tap a) fusibles quemados b) cpsula de mercurio del "pressuretrol" reventada c) cpsula de mercurio del McDonnell reventada a) el relay est protegido por falla de flama b) la bobina de la vlvula

a) revise las trampas de vapor, sople las lneas de vapor de atomizacin si es Necesario b) revise la temperatura del combustible, la temperatura deber ser tal, que nos Proporcione viscosidad ptima. Si es alta ajuste los calentadores c) cambie empaques d) revise el control de combustin Inspeccione el ensamble del atomizador

a) cambie fusibles b) cambie cpsula c) restablezca elementos d) limpieza interior al McDonnell

a) verificar el flotador b) abrir las vlvulas de compuerta c) limpiar el cedazo del filtro d) instalar bomba de refaccin y mandar la otra a reparacin e) enfriarla con agua nueva o instalar bomba especial para altas temperaturas

a) cambie el flotador o toda la vlvula si es necesario b) ajuste o cambie la vlvula a) ponga un cople nuevo b) purgue el aire de la bomba c) lave el filtro

a) cambie fusibles b) cambie cpsula c) cambie cpsula

a) restablezca el relay b) cambie la bobina c) cambie el relay 55



combustible

El motor del quemador y la vlvula solenoide si funcionan, pero no enciende la flama El quemador se enciende y se apaga continuamente hasta protegerse Sale humo negro por la chimenea Sale vapor por el control de presin "pressuretrol" Sale vapor por el control de nivel de agua McDonnell Se fundi el tapn fusible

est quemada c) el relay tiene algn desperfecto electrnico a) el transformador de ignicin no da chispa b) los electrodos fuera de lugar o muy abiertos c) no pasa combustible La fotocelda no registra la luz del fuego Falta aire en la combustin Se rompi el fuelle Se rompi el fuelle

a) cambie el transformador b) ajuste electrodos c) limpie el filtro de la boquilla

Enfoque la fotocelda o cmbiela

Abra ms la compuerta y verifique el Funcionamiento del quemador en todas las cargas Cambie el fuelle Cambie el fuelle

Abre la vlvula de seguridad an cuando el manmetro registra baja presin

Se aflojan los tubos flux y chorrea agua

a) se atoro el flotador del McDonnell y no hubo proteccin por bajo nivel b) tiene una capa de sarro por dentro que impide que el agua enfre el fusible a) el resorte de la vlvula perdi el temple b) la tubera que conduce a los controles de presin se tap de sarro y no registra con veracidad La caldera se encuentra llena de sarro

a) limpiar el interior del McDonnell y Cambiar tapn b) Lavar el interior de la caldera y Cambiar tapn

a) Cambiar la vlvula b) limpiar perfectamente la tubera

Lavarla y volver a apretar


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COMBUSTINPor definicin la combustin es la combinacin de oxigeno y un material combustible, dando por resultado una rpida evolucin del calor. Para que un combustible se queme, se deben presentar las siguientes condiciones: 1) El combustible debe estar gasificado. 2) La mezcla de oxigeno-combustible debe estar dentro del rango flameable, es decir, no muy ligera ni muy rica. 3) La temperatura de la mezcla aire-combustible debe estar arriba de la temperatura de ignicin.

Quemador: El quemador es un equipo generalmente compuesto de los siguientes componentes: caja de aire, damper o compuerta de aire, registro, atomizador, anillo o can de gas, piloto de gas y garganta de refractario. Aunque el ventilador de aire de combustin no es un componente del quemador propiamente dicho, hay que sealar que se uno de los componentes individuales que mayor influencia tiene en la adecuada operacin del quemador.

Las principales funciones del quemador son dos: 1) Acondicionar tanto el combustible como el aire de combustin y mezclarlos en la forma ms eficiente posible para lograr una combustin optima, manteniendo estabilidad en la flama. 2) Ajustar la forma de la flama, para lograr la ms adecuada al hogar o la aplicacin especifica.

La capacidad de los quemadores es regulada desde un mnimo hasta un mximo, por la accin de la vlvula de control de combustible principal a quemadores y la accin de la compuerta de control de aire a quemadores, instalada generalmente en la succin o en la descarga del ventilador de tiro forzado manteniendo la relacin aire-combustible en todo el rango de operacin.Ing. Gabriel Ernesto Pando Martnez. 57


La determinacin de la relacin aire-combustible, se logra mediante anlisis de gases de combustin con un analizador de gases Orsat, un analizador de oxgeno o algn otro instrumento debidamente calibrado. La presin de combustible en los quemadores, no deber ser llevada a un valor debajo del punto donde la combustin puede ser perdida.

El registro de aire no debe ser usado para regular el aire a los quemadores. Los ajustes debern ser hechos por la accin de la vlvula de control general de combustible a quemadores y la compuerta de regulacin de flujo de aire principal y nunca por las vlvulas individuales de combustible de un quemador.

En calderas equipadas con un control de combustin automtico, podr ser puesto en servicio una vez de que se haya caracterizado mediante pruebas en operacin manual.

Principales puntos de evaluacin del quemador: Rangeabilidad. Forma de la flama. Confiabilidad. Mantenimiento. Exceso de aire.

Rangeabilidad: La rangeabilidad o turndown como tambin se le conoce, es el rango de operacin estable del quemador, expresado como una relacin de la capacidad mxima a la capacidad mnima. Esto es, cuando un quemador es capaz de operar establemente desde el 20% de su capacidad hasta plena carga, se dice que el quemador tiene una rangeabilidad de 5 a 1.


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Al punto de capacidad mxima y capacidad mnima estable de los quemadores, se le conoce como fuego mximo y fuego mnimo respectivamente.

La estabilidad del quemador a bajas cargas, as como la rangeabilidad depende de su habilidad para mantener la reaccin de combustin, misma que se mantiene cuando se logra estabilizar la base de la flama, es decir el punto donde se inicia la combustin, para lo cual se requiere satisfacer dos condiciones: a) Debe haber en la base de la flama una mezcla aire-combustible dentro de los lmites de inflamabilidad, aunque los flujos de aire y combustible no lo estn. b) La mezcla debe calentarse a su temperatura de inflamacin, para lo cual se utilizan dos mtodos: 1) Re-radiacin de calor de la garganta de refractario, utilizando gargantas de refractario divergentes. 2) Creacin de una zona de recirculacin de gases calientes hacia la zona fra de la base de la flama, lo cual se logra con el difusor o estabilizador en sus diferentes tipos.

Forma de flama: Fundamental, para la mejor eficiencia en la combustin. El quemador debe ser capaz de ajustar la longitud y dimetro de la flama

para adaptarse al hogar, generalmente reducido en las calderas paquete, sin daar a los tubos de las paredes del hogar. Muy importante tambin en aplicaciones de quemadores mltiples. Determinada por el registro, la garganta de refractario y barrenado del

atomizador de combustleo o quemador de gas. Afectada por la calidad del combustible y el exceso de aire.

Exceso de aire: Es la cantidad de aire por sobre la requerida, segn relacin estequiometrica,

necesaria para alcanzar una combustin completa.


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Determina la eficiencia del quemador, pues es proporcional a la perdida de

calor va aire caliente, enviado a la atmsfera. Depende de la habilidad del registro para mezclar el aire de combustin con

el combustible y del tiempo de residencia en el hogar. Excesos de aire tpicos. 5 a 10 % 10 a 15 %

Gas natural Combustleo

Carbn pulverizado 15 a 20 %


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Principales componentes del quemador: Caja de aire. Compuerta de aire (damper). Registro. Can atomizador. Garganta de refractario. Difusor o estabilizador.

Caja de aire: Adems de su funcin de conectar y soportar al quemador, cumple la importantisima funcin de distribuir uniformemente el aire de combustin a los quemadores.


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Para cumplir lo anterior la caja de aire deber ser diseada con una forma y dimensiones tales que la velocidad del aire no sea mayor de alrededor de 2300 pies/min. en ningn punto de la misma y estar provista de divisores de flujo con arreglos de malla perforada, segn se requieran para corregir cualquier desbalance de diseo en el flujo de aire de combustin.

Compuerta de aire (damper): Es la parte del quemador que controla la cantidad de aire de combustin a los quemadores y se puede instalar a la succin o a la descarga del ventilador o en ambas partes.

Las compuertas de aire debern ser del tipo aletas mltiples, de apertura lenta y diseadas para proporcionar una caracterstica lineal de flujo de aire contra apertura.

El diseo de las compuertas deber ser tal, que a posicin totalmente cerrada, permita una fuga de aire mnima que sea compatible con la rangeabilidad de la caldera y con las curvas de exceso de aire de los quemadores.

Esta ultima caracterstica es primordial para garantizar la rangeabilidad de la caldera y el exceso de aire de la misma a fuego mnimo.

Registro: Es la parte del quemador encargada de acondicionar el aire de combustin para ser mezclado con el combustible.

Este acondicionamiento consiste bsicamente en dos funciones: a) Distribuir adecuadamente el flujo de aire de combustin a travs de la garganta. b) Imprimir al flujo de aire el movimiento giratorio necesario para el formado de la flama y la estabilidad de la misma.


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Como puede observarse, este es uno de los componentes ms importantes del quemador, al grado de que sus caractersticas de diseo y operacin son determinantes en todos los puntos de evaluacin del mismo, como son: rangeabilidad, forma de la flama, exceso de aire y emisin de contaminantes.

Can atomizador: Es la parte del quemador encargada de acondicionar los combustibles lquidos para ser mezclados con el aire de combustin.

Este acondicionamiento consiste no solo en descomponer los combustibles lquidos y particularmente el combustleo en gotas lo ms pequeas posibles para que puedan ser mezcladas con el aire de combustin en forma eficiente, sino adems en introducir el chorro de combustible atomizado dentro de la corriente de aire en una forma ptima y congruente con las necesidades de formado de flama y rangeabilidad.

Garganta de refractario: La garganta de refractario tambin es un componente importante del quemador, cuya funcin es proveer una zona caliente para la estabilizacin de la base de la flama, y su geometra es determinante en la forma de la flama.

El dimetro de la garganta de refractario determina y limita la capacidad del quemador y su cada de presin, dado que no es recomendable que la velocidad del aire al pasar por ella sea mayor de 4100 pies/min.

En atencin a su perfil, las gargantas de refractario pueden dividirse en rectas y divergentes, mientras que en atencin a su seccin transversal se dividen en circulares y elpticas.

La principal diferencia operativa entre las gargantas rectas y las divergentes, estriba en que mientras en las primeras la base de la flama se establece siempre64



afuera, ala salida de la garganta, en las segundas esto ocurre dentro de la garganta, proveyendo una mayor estabilidad al quemador, por lo tanto, las gargantas con perfil divergente son las ms recomendadas para usarse en calderas.

Las gargantas con seccin transversal elptica o con entrada circular y salida elptica se utilizan para producir flamas asimtricas, cuando as lo requiera la aplicacin especfica.

Como regla general, la garganta deber tener una profundidad tal, que la relacin de profundidad a dimetro de la misma, nunca sea menor a 0.4 con el objeto de no perder efectividad en el formado de la flama.

Difusor o estabilizador: Uno de los componentes menos apreciados pero ms importantes del quemador, es precisamente el difusor.

Su funcin primordial es la de producir una zona de recirculacin de gases calientes en el interior de la flama que sujete y estabilice la base de esta.

El mtodo para lograr que la flama se adapte a la forma de la garganta, es el de imprimir un giro de aire.


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Quemador dual.


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Corte de un quemador dual

Quemador de gasIng. Gabriel Ernesto Pando Martnez. 67



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Forma y apariencia de la flama: La apariencia de la flama del quemador, o quemadores, de una caldera es una buena indicacin preliminar de las condiciones en que se realiza la combustin en el hogar. Hay patrones de apariencia definidas para considerar que una flama es buena en sus caractersticas, trminos como viva, corta, brillante o de alta turbulencia define una buena condicin de flama, para el caso de combustleo, otros combustibles lquidos o pulverizados. Si en cambio sus caractersticas son casi invisible, azul o ligeramente rayada y coloreada, estas son propias de una buena combustin en gas natural.

Visibilidad de la flama: Para una cantidad dada de combustible quemado una flama corta significa combustin rpida y completa, una flama larga indica combustin retardada y una gran longitud de la flama denota una combustin imperfecta o falta de combustin.

Condicin de una flama ideal (fig. 2): La flama escasamente libra la garganta del quemador, la flama es brillante y suave con trazas ligeras de humo en las puntas.

Problemas: Ninguno.

Problemas que pueden ocurrir en una flama con geometra ideal: La flama presenta chispas esto puede deberse a: Exceso de aire muy alto. Temperatura de combustible muy alta. Ceniza en el combustible. Si la flama presenta apariencia humeante, la causa puede ser exceso de aire muy bajo.


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La flama presenta apariencia obscura, color del combustible, no muestra combustin cerca de la garganta: Registros de aire muy cerrados.

La flama es angosta y no llena la garganta, posibilidad de una corriente delgada de combustible en el centro (fig. 3) Causas probables: Baja presin diferencial de combustible o taponamiento en la lnea de retorno. Registros de aire demasiado abiertos.

El patrn de la flama presenta manchas de combustible intermitentes saliendo de la boquilla (fig. 4). Causas probables: Problema de atomizacin. Boquilla parcialmente obstruida. Boquilla desgastada o algn otro problema con la boquilla del quemador.

La flama tiende a soplarse o alejarse de la garganta (fig. 5). Causas probables: Registros de aire demasiado abiertos. Posicin del can del quemador demasiado alejado hacia el interior del hogar. La flama libra la garganta pero ms adelante lame las paredes del horno (fig. 6). Causas probables: Registros de aire demasiado cerrados.


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La flama incide sobre la garganta del quemador (fig. 7). Causas probables: El can del quemador no se ha introducido hasta la posicin de operacin. Boquilla inapropiada u orificios desgastados.


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En la tabla se presenta un resumen de estos comentarios.


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TRATAMIENTO DE AGUAEl agua, como todos sabemos, sigue un ciclo de vaporizacin, condensacin y precipitacin en forma de lluvia, para de sta forma filtrarse en las capas

permeables de la tierra y formar mantos acuferos, o de otro modo, precipitndose por las capas impermeables hasta llegar a los ros o zonas de almacenamiento; pues bien; en su viaje desde las nubes hasta su captacin en las industrias, el agua est expuesta a contaminaciones.

El agua es el compuesto ms abundante en la superficie del planeta, el ms ampliamente utilizado, y el ms necesario para el desarrollo de la vida en todas sus fases, para el desarrollo comercial, industrial, etc.

Cualquiera que sea su utilizacin en todos los campos industriales de su aplicacin, el agua siempre requiere un tratamiento previo ya que de no ser as, se presentarn problemas de diversa ndole, tales como: Sedimentacin, incrustacin, fragilizacin, corrosiones, as como productos elaborados en forma no adecuada.

De aqu la importancia de que si se desea un mximo rendimiento de los equipos (en este caso la caldera) que estn involucrados con el agua, deber establecerse un tratamiento de agua adecuado para cada aplicacin.

Para poder tratar el agua es necesario precisar la utilizacin que se le va a dar y conocer a fondo las impurezas que lleva consigo, para que de sta forma se pueda atacar el problema de manera efectiva.

El proceso al cual ser sometida el agua en una caldera, consiste en un calentamiento hasta la temperatura de saturacin correspondiente a la presin de trabajo, evaporacin con aumento de la concentracin de sales disueltas y formacin de espumas, por la presencia de ciertos compuestos orgnicos en el agua.


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Impurezas: Las impurezas que pueden estar presentes en el agua, pueden dividirse en slidos en suspensin, slidos y gases disueltos.

Los slidos en suspensin: Son los que no se disuelven en el agua y pueden ser eliminados por medio de filtracin, por ejemplo: Arena, arcilla, etc.

Los slidos disueltos: Como su nombre lo indica, son compuestos que se encuentran disueltos en el agua y que no pueden separarse por filtracin. Ejemplo: La presencia de dureza o de cloruros en el agua.

Los gases: Pueden estar disueltos en el agua y se pueden eliminar por ebullicin de sta.

Todas estas impurezas del agua natural o cruda son causa de dificultades, de ms o menos importancia, por lo que se hace necesario determinar su concentracin para posteriormente eliminarlas mediante un tratamiento adecuado.

A continuacin se enlistan las impurezas ms comunes en las aguas crudas y se mencionan los problemas a que dan origen.

Turbiedad: Le imparte apariencia desagradable al agua. Forma depsitos en las lneas, equipos de proceso, calderas, etc. Es causa de interferencias en la mayora de los procesos.


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Dureza: Constituida por las sales de calcio y magnesio, es la causa principal de las incrustaciones en equipos de intercambio de calor, caldera, lneas de alimentacin, etc.

Alcalinidad: Formada por los bicarbonatos, carbonatos e hidrxidos, contribuye a la formacin de espuma en agua de calderas y a los arrastres de slidos con el vapor. Causa la fragilizacin del metal. Los bicarbonatos y carbonatos forman gas carbnico (CO2) que es una fuente de corrosin. Gas carbnico (CO2): Es causa de corrosin en lneas de vapor, y de condensado.

Sulfatos: Incrementan el contenido de slidos disueltos del agua. Combinado con el calcio forma incrustacin de sulfato de calcio.

Cloruros: Incrementan el contenido de slidos disueltos en el agua y aumenta su carcter corrosivo e incrustante.

Nitratos: Incrementan los slidos disueltos; pero no es de mucha significacin.

Slice: Produce incrustaciones en calderas y sistemas de enfriamiento. Produce depsitos en los labes de las turbinas, por vaporizacin junto con el vapor de agua.


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Fierro: Causa depsitos en lneas de agua y calderas. Ataca las resinas de intercambio inico.

Aceite: Produce incrustaciones, lodos y espumas en calderas. Impide el intercambio de calor actuando como aislante.

Oxigeno: Causa corrosin del metal en calderas, calentadores, lneas de condensado, etc.

Slidos disueltos: Es la medida de la cantidad total de materia disuelta; una alta concentracin de slidos disueltos es perjudicial debido a que produce espuma en agua de calderas, favoreciendo los arrastres.

Slidos en suspensin: Es la medida de la cantidad total de materia insoluble. Causa obstruccin de lneas de agua, depsitos en calderas y equipos de intercambio de calor.

Materia orgnica: Produce corrosin, depsitos y espuma en calderas. Contamina las resinas de intercambio inico.

Calidad requerida en el agua de calderas. La calidad del agua de alimentacin y del agua en el interior de la caldera son funcin del tipo de generador y de las condiciones de trabajo (presin). El cuadro siguiente sirve de orientacin para determinar las concentraciones admitidas en el agua del interior de calderas (pirotubulares y acuotubulares).


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Lmites ptimos de control del agua de caldera Calderas que usan agua de alimentacin ablandada Prametro 150 SDT (mx) Fosfato (como PO4) Hidrxido (como CaCO3) Sulfito Slice (como SiO2) max Hierro total (como Fe) mx Sustancias orgnicas 4000 30-60 300-400 30-60 100 10 70-100 300 3500 30-60 250-300 30-40 50 5 70-100 Presin, psi 600 3000 20-40 150-200 20-30 30 3 70-100

900 2000 15-20 120-150 15-20 10 2 50-70

1200 500 10-15 100-120 10-15 5 2 50-70

1500 300 5-10 80-100 5-10 3 1 50-70

Para mantener los valores admisibles de las concentraciones en el agua del interior de la caldera, es preciso evacuar una parte de la misma, mediante purgas peridicas.

Existen tres medios bsicos para mantener estos importantes problemas bajo control: 1) Tratamiento externo del agua de reemplazo, condensado, o ambos antes de que entre a la caldera, para reducir o eliminar sustancias qumicas (como dureza o slice), gases o slidos. 2) Tratamiento interno del agua de alimentacin de la caldera, agua de la caldera, vapor o condensado, con productos qumicos correctivos. 3) Purgado-control de la concentracin de productos qumicos en el agua de la caldera por el sangrado de una porcin del agua en la caldera.

Tratamiento Externo. E

curso sobre calderas

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