RESUMEN DEL PROYECTO GENERALIDADESTodo sucede gracias a la energa; sin ella no habra vida en la tierra. Todos los tipos de energa se pueden transformar en otros, lo cual implica siempre un trabajo.Una caldera de vapor es un recipiente a presin en el cual se produce la vaporizacin de una masa de agua a alta temperatura a travs de una aportacin de calor. El gran incremento de volumen que se produce en el cambio de estado junto a la presin de trabajo y la temperatura, hacen que presenten una apreciable peligrosidad hacia personas y bienes.Un generador de vapor es el conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. Funciona mediante la transferencia de calor, producido generalmente al quemarse un combustible que circula dentro del recipiente metlico.Las calderas de vapor, son mquinas muy peligrosas cuando no son supervisadas cercanamente, es por eso que el control automtico debe ser muy confiable y se debe tener un conocimiento real del equipo. En las calderas pirotubulares es el gas caliente producto de la combustin el que viaja por unos tubos, calentando el agua de la cmara y transformndola a estado gaseoso. El vapor es acumulado y dirigido por una cmara superior. El calor de la combustin es aprovechado al hacer circular el gas caliente por varios tubos de dimetro pequeo, pues se genera una mayor superficie de calefaccin y una distribucin ms uniforme del calor en la masa de agua. CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACINEl sistema de generacin de vapor debe ser alimentado con agua debidamente tratada y purificada paraevitar que las impurezas se acumulen en la caldera, daando a largo plazo el sistema. Para todas las calderas de vapor se considerar imprescindible la adopcin de un tratamiento de agua eficiente, segn las Normas UNE-EN 12953-10 y 12952-12 que asegure la calidad de la misma, as como de un rgimen adecuado de controles, purgas y extracciones. OBJETO DEL PROYECTOSe presenta este proyecto con el objeto de describir el diseo y fabricacin de la totalidad de los componentes que forman parte en el ensamblaje de una caldera pirotubular de hogar interior liso. As mismo se establecer la justificacin de clculos de las partes a presin de una caldera de vapor para una produccin de 1.000 kg/h a una presin de diseo de 9 kg/cm2, entendiendo como presin mxima de servicio de 8 kg/cm2.Segn la reglamentacin vigente, la caldera se clasifica dentro de la categora de Clase primera, anteriormente llamada categora C.Con todas las indicaciones contempladas anteriormente, este proyecto pretende establecer las condiciones de trabajo necesarias, recorriendo todos aquellos puntos que influyen directamente en el proceso de fabricacin de un generador de vapor con las condiciones siguientes: Produccin de 1.000 kg/h de vapor. Presin de diseo de 9 kg/cm2. Presin de servicio de 8 kg/cm2. Calefaccin con un tubo hogar liso. Circulacin de gases en dos pasos con inversin de llama. Tubos mltiples de humo (pirotubular).La secuencia establecida desde la manufactura del material, hasta su total terminacin, se llevar a cabo en ptimas condiciones en una nave preparada al efecto de no ms de 600 m2. Concretamente el generador objeto del proyecto, se construir en SAINMO (Servicios Auxiliares de Ingeniera y Montajes), en la localidad de Sabinigo (Huesca), que cuenta con una plantilla de 15 trabajadores, de los cuales 4 de ellos se dedican exclusivamente a la construccin de calderas de vapor. DESCRIPCIN DE LA CALDERALa caldera objeto de este proyecto es de conformacin pirotubular horizontal, de hogar interior liso, de dos pasos de gases con inversin de llama, de ubicacin fija y vigilancia indirecta.El cuerpo de la caldera est constituido por una envolvente cilndrica de chapa de acero, cerrada en sus extremos por dos placas planas soldadas a la envolvente.Interiormente posee un hogar cilndrico, liso, que comunica por el extremo opuesto con el fondo del hogar. El fondo del hogar lleva acoplado un tubo, que es el que se une con la placa trasera de la caldera, estando todo el conjunto refrigerado por el agua (cmara hmeda). En el hogar, tiene lugar la combustin.La unin del haz tubular a las placas se realiza por mandrilado y soldadura, y los gases son enviados desde la caja trasera a la atmsfera por medio de una chimenea. En cuanto al tiro de la chimenea no se precisan elementos auxiliares, ya que los gases calientes tienen una densidad menor que los gases fros producindose as un tiro natural. En el interior de estos tubos se colocan unas pletinas de acero inoxidable de forma helicoidal llamados retentores o turbuladores, cuya misin es retener el paso de los gases, aumentando deesta manera el tiempo de contacto de dichos gases con el tubo. Se consigue as, mayor aporte de caloras antes de que los gases escapen al exterior.Por el lado frontal de la caldera, se dispone de una puerta que permite el acceso al haz tubular para las operaciones de mantenimiento e inspeccin que fuesen necesarias.Por la parte posterior se dispone de dos puertas que permiten el mantenimiento e inspeccin del haz tubular y placa. Adems en esta parte posterior se coloca una mirilla para la observacin de la llama, as como la eventual toma de muestras de los gases de la combustin para su buen reglaje.El conjunto completo (cuerpo de caldera) calorifugado y con sus accesorios, se asientan sobre una bancada de slida y firme construccin, suministrndose como unidad compacta y dispuesta a entrar en funcionamiento tras realizar las conexiones de la instalacin. CDIGO El Cdigo utilizado en este Proyecto es la Norma UNE EN 12953.La caldera, su instalacin y componentes necesarios para el funcionamiento de la lnea de vapor, cumplirn la Reglamentacin vigente de Equipos a Presin (R.D.2060/2008), y sus Instrucciones Tcnicas Complementarias ITC EP1 de Calderas.En todo el proyecto se hace referencia en repetidas ocasiones a la Directiva Europea 97/23/CE por ser esta la referencia final independientemente de Normativas y Cdigos locales. MATERIALESTodos los elementos constituyentes del cuerpo a presin, es decir, toda plancha de material ser P265 GH - EN 10028-2.Los tubos a emplear sern de calidad St-35.8 segn DIN 17175.Se pedir elmaterial al fabricante en forma de planchas, de dimensiones:-10x2.500x12.000 mm. (para la envolvente).-12x2.500x12.000 mm. (para el hogar).-16x2.500x12.000 mm. (para la placa tubular delantera).-22x2.500x12.000 mm. (para la placa tubular trasera).Se pedir acompaando a cada plancha el certificado correspondiente de calidad de acuerdo con EN 10204 3.1B. SOLDADURAEn cuanto al procedimiento de soldadura a emplear podr ser de alguno de los siguientes tipos: Soldadura semiautomtica MIG. TIG (electrodo wolframio-tugsteno). Manual por arco elctrico.

Sea cual sea el procedimiento de soldeo empleado deber ser previamente homologado por un Organismo Notificado, as como los soldadores que intervengan en las soldaduras de las partes a presin de la caldera debern estar cualificados en el procedimiento empleado. CONTROL DE FABRICACINComo mnimo se realizarn los siguientes controles: Marcado y trazado de las chapas del cuerpo a presin. Proceso de corte y conformacin en fro. Control del proceso de soldadura de las partes a presin. Ensayos no destructivos de las costuras soldadas de las partes a presin. Prueba hidrosttica de la caldera segn legislacin vigente. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)Todas las uniones soldadas deben examinarse visualmente para detectar imperfecciones en el perfil de acuerdo con la Norma EN 970.Segn la Norma UNE EN 12953-5 y para un coeficiente de soldadura de v = 0,85 el alcance de los END se reducir a un examen por muestreo del 10% de las costuras longitudinales y circunferenciales de las envolventes sometidas a presin interior. Tendrn preferencia las zonas de los cruces que se examinaran al 100%. Las soldaduras en el tubo hogar y partes sometidas a presin exterior se examinarn en un 10%. Las soldaduras entre virolas y placas sern objeto de examen en un 10%. EVALUACIN FINAL DE LA CALDERACada caldera acabada, diseada y construida segn esta Norma europea, debe someterse a una evaluacin final. Se realizar una inspeccin visual y dimensional de la caldera. Un examen de la documentacin. Una prueba de funcionamiento a plena carga. Un examen posterior a la prueba de funcionamiento a plena carga. AISLAMIENTO El aislamiento en una caldera de vapor como en todo aparato que trabaje fuera de las temperaturas ambientales de su entorno es fundamental ya que supone un incremento notable en los rendimientos de produccin, lo que se nos refleja inmediatamente en el ahorro de combustible.El aislamiento trmico se realizar con manta SPINTEX 322-G PALET. EXPEDIENTE DE CONTROL DE CALIDADEs el conjunto de informacin que avala la adecuada fabricacin del aparato. Constar de los siguientes documentos:Constar de:-Certificados de calidad de los materiales empleados en las partes sometidas a presin, extendidos por los fabricantes de los mismos o por alguna entidad homologada por la Administracin. -Fotocopia del certificado de homologacin del proceso de soldadura.-Fotocopia de los certificados de cualificacin de los soldadores que han intervenido en su fabricacin.-Resultados de los END, controles e inspecciones realizados, que sern, como mnimo, los correspondientes al Cdigo de Diseo y Construccin utilizado. PROCESO DE FABRICACINPodemos considerar como principal centro de produccin el rea de soldadura y montaje, alrededor de la cual se hallan situados una serie de centros satlites de trabajo. A continuacin describimos el proceso de produccin:Fase ILa constituye lo referente a la recepcin de material, por una parte la materia prima para ser trabajada, en nuestro caso chapas, tubos y perfiles, y por la otra, accesorios y equipamiento.Fase IIEn esta fase se corta la materia prima para conformar los diferentes componentes de la caldera. As, en la sierra se cortarn segn medidas requeridas, los tubos para las conducciones de humos.Por otro lado, en el centro de oxicorte se prepararn las planchas de acero con las geometras requeridas para la posterior conformacin de ellas.Fase IIIEsta fase ana los centros de taladrado, cilindrado y curvado. Con el taladro se dar forma a la placa tubular delantera y a la placa tubular trasera.Mediante la curvadora se configurarn la virola delantera del cuerpo de la caldera, la virola trasera del cuerpo y la virola del tubo hogar.Fase IVPertenece a esta fase toda el rea de preparacin de la bancada que se har por medio de perfiles soldados dependiendo del modelo al que est designada, as como los apoyos necesarios para equipamiento de la bomba de agua y del cuadro de mandos.

Fase VAntes de llegar al rea de montaje, la virola del hogar es cerrada por soldaduras y preparada para montar en el cuerpo de la caldera. En este punto se realizar la prueba de ultrasonidos. Se examinarn al 100% los cruces de las costuras y el 10% de las soldaduras longitudinales.Fase VIYa en el rea de montaje se irn acoplando los distintos componentes tratados anteriormente conformando el cuerpo de la caldera. Los tubos adems de soldados irn mandrilados. Fase VIICon el cuerpo ya conformado se realizar una prueba hidrulica, llamada tambin prueba de presin (a 1,43 veces de la presin de diseo del aparato en cuestin). Es el llamado ensayo en fro, y en el caso de nuestra caldera en la prctica se realiza a 13,5 kg/cm2. CONCLUSIONESEl objetivo fundamental del proyecto ha sido describir el diseo y fabricacin de la totalidad de los componentes que forman parte de un generador de vapor de 1.000 kg/h. He descrito las caractersticas de la caldera, los materiales empleados para su construccin; he detallado la valvulera, accesorios y elementos de seguridad necesarios.Se ha visto la importancia que tiene el proceso de soldadura durante toda la fabricacin y hemos visto las pruebas y ensayos que son necesarios realizar para la comprobacin de su perfecto estado.As mismo, he establecido la justificacin de clculos de las partes a presin. Hemos visto el proceso de fabricacin de dicho producto mediante actividades detalladas donde se ha explicado cada una de las tareas a realizar a partir de las materias primas (flujo de informacin, con sus correspondientes flujo gramas); Tambin he descrito el conjunto de mquinas y ubicaciones necesarias para la construccin del producto (flujo de materiales y logstica interna) y he realizado un estudio del sistema de produccin a partir de los tiempos estimados empleados para cada actividad.Para m, la realizacin de este proyecto ha sido una experiencia muy positiva porque he tenido contacto con una empresa real, y he conocido el proceso de fabricacin de un producto.

NDICE DE CONTENIDOSCAPTULO 0: INTRODUCCIN0.1. GENERALIDADES 10.2. CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACIN DE LAS CALDERAS 30.2.1. EFECTOS GENERALES DE LAS IMPUREZAS 30.2.2. TRATAMIENTO DEL AGUA PARA LA CALDERA 40.2.3. CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR EL AGUA DE UNA CALDERA 50.3. CLASIFICACIN DE LAS CALDERAS 60.4. OBJETO DEL PROYECTO 90.5. MERCADO Y COMPETENCIA 100.6. DESCRIPCIN DEL PROYECTO 11CAPTULO 1: DEFINICIN Y DISEO DEL GENERADOR 1.1. CONCEPTOS 121.2. DESCRIPCIN DE LA CALDERA 161.3. VALVULERA Y ACCESORIOS 171.3.1 ELEMENTOS DE SEGURIDAD 181.4. CDIGO DE DISEO 191.5. MATERIALES 201.6. TRAZABILIDAD DEL MATERIAL 211.6.1. IDENTIFICACIN 211.7. PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA TIPO 231.7.1. IMPERFECCIONES EN LAS UNIONES SOLDADAS 231.7.2. CONSECUENCIAS DE LAS IMPERFECCIONES DE LAS UNIONES SOLDADAS 281.8. CONTROL DE FABRICACIN 291.9. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END) 301.10. EVALUACIN FINAL DE LA CALDERA 311.11. AISLAMIENTO 321.12. EXPEDIENTE DE CONTROL DE CALIDAD 331.12.1 .DOCUMENTACIN DE LA CALDERA 331.13. PLACA DE CARACTERSTICAS 36CAPTULO 2: CLCULO DEL GENERADOR2.1. MATERIALES 372.2. SUPERFICIE DE CALEFACCIN 382.3. CONSUMO Y RENDIMIENTO 392.4. PRESIN DE CLCULO 412.5. TEMPERATURA DE CLCULO 422.6. TENSIN DE CLCULO 442.7. CLCULO DE ESPESORES 452.8. ESPESOR DE LA ENVOLVENTE 462.9. ESPESOR DEL HOGAR 472.10. ESPESOR DE LA PLACA TUBULAR DELANTERA 482.11. ESPESOR DE LA PLACA TUBULAR TRASERA 492.12. ESPESOR DE LOS TUBOS 502.13. PASO ENTRE TUBOS 512.14. CLCULO DE LA VLVULA DE SALIDA DE VAPOR 522.15. VLVULA DE SEGURIDAD 532.16. BARRAS TIRANTES 542.17. CARACTERSTICAS TCNICAS 55CAPITULO 3: FABRICACIN DEL GENERADOR 3.1. INTRODUCCIN 563.2. PROCESO DE FABRICACIN 583.3. LISTADO DE ACTIVIDADES QUE INTERVIENEN EN LA FABRICACIN DEL GENERADOR 603.4. ACTIVIDADES DEL PROCESO DE FABRICACIN Y DIAGRAMAS DE FLUJO 613.5. PRESUPUESTO 1273.6. HERRAMIENTAS UTILIZADAS 1283.6.1. GRUPOS DE SOLDADURA 1283.6.2. PUENTE GRA 1313.6.3. RODILLO DE CILINDRADO 1333.6.4. TALADRO RADIAL 1343.6.5. SIERRA DE CINTA PARA METAL 1353.6.6. ACHAFLANADORA 1363.6.7. ESMRIL RADIAL 138CAPTULO 4: LOGSTICA INTERNA4.1. LOGSTICA INTERNA 141CAPTULO 5: SIMULACIONES DEL SISTEMA DE PRODUCCIN5.1. ANLISIS DE TIEMPOS DE FABRICACIN 1465.2. MODELO SIMPLE DE COSTES ASOCIADOS 161CAPTULO 6: SEGURIDAD INDUSTRIAL6.1. OBJETO DEL ESTUDIO 1646.2. JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO BSICO DE SEGURIDAD Y SALUD 1656.3. NORMATIVA DE SEGURIDAD Y SALUD APLICADA A LA FABRICACIN 1666.4. PRINCIPIOS GENERALES APLICABLES DURANTE LA EJECUCIN DEL PROYECTO 1676.5. IDENTIFICACIN DE RIESGOS Y PREVENCIN DE LOS MISMOS 1686.6. FORMACIN DEL PERSONAL 1696.7 BOTIQUN 1696.8. PLAN DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO 169CAPTULO 7: CONCLUSIONESCAPTULO 7: CONCLUSIONES 170CAPTULO 8: BIBLIOGRAFACAPTULO 8: BIBLIOGRAFA 172CAPTULO 9: ANEXOSCAPTULO 9: ANEXOS 175

NDICE DE FIGURASFigura 0.1: Esquema de generacin de vapor 2Figura 0.2: Ejemplo de caldera vertical y de caldera horizontal 7Figura 0.3: Caldera con hogar interior y caldera con hogar exterior 7Figura 0.4: Caldera cilndrica sencilla y caldera con tubo de hogar 8Figura 0.5: Caldera con tubos mltiples de humos y caldera con tubos mltiples de agua 8Figura 3.1: Detalle de una chapa oxicortada 62Figura 3.2: Achaflanado de cantos con achaflanadota 63Figura 3.3: Carrito con soplete para cantos de placas 65Figura 3.4: Taladradora para taladro de placas circulares 67Figura 3.5: Curvadora para el curvado de virolas 68Figura 3.6: Colocacin de tubuladuras 71Figura 3.7: Caldera con el separador de vapor colocado 72Figura 3.8: Colocacin de tubuladuras y componentes 74Figura 3.9: Ejemplo de zona de cruce de soldadura a examinar al 100% 76Figura 3.10: Preparacin para montaje de tubos de humos 77Figura 3.11: Colocacin de las orejetas de amarre 80Figura 3.12: Caldera en posicin vertical 81Figura 3.13: Soldadura de los tubos de humos en vertical 81Figura 3.14: Detalle de la bancada de la caldera 82Figura 3.15: Detalle de examen por ultrasonidos 83Figura 3.16: Caldera antes de colocar la caja de humos 86Figura 3.17: Caja de humos 87Figura 3.18: Caja de humos colocada 87Figura 3.19: Preparacin puertaDiagrama de flujo de fabricacin y producto terminado 143Figura 4.5: Diagrama de flujo de producto pintado y terminado 144Figura 4.6: Flujo esquemtico general del recorrido de materiales 144Figura 4.7: Representacin 3D (SolidWorks) de la planta 145Figura 5.1: Datos de las actividades, tiempos y niveles 149Figura 5.2: Disposicin de las actividades, tiempos y niveles 150Figura 5.3: Disposicin de los sistemas, actividades y niveles (-1) 150Figura 5.4: Tiempos por actividades y por niveles (-1)_1 151Figura 5.5: Tiempos por actividades y por niveles (-1)_2 152Figura 5.6: Planificacin diaria del proceso (opcin Tmximo) 152Figura 5.7: Planificacin en das laborables a partir de fecha inicio 153Figura 5.8: Duracin total de la fabricacin 154Figura 5.9: Planificacin de una fecha a estudio determinada 154Figura 5.10: Horario normal de trabajo 155Figura 5.11: Planificacin horaria de fecha a estudio 155Figura 5.12: Planificacin por da-sistema-actividad 156Figura 5.13: Simulacin con simultaneidad 157Figura 5.14: Tiempos de simulacin con simultaneidad 158Figura 5.15: Comparacin del tiempo de fabricacin 159Figura 5.16: Planificacin diaria con simultaneidad 159Figura 5.17: Planificacin diaria para fecha a estudio 160Figura 5.18: Costes de los sistemas 161Figura 5.19: Costes de recursos humanos 161Figura 5.20: Asignacin de operarios a sistemas 161Figura 5.21: Caso general, costes de operarios 162

0.1. GENERALIDADESTodo sucede gracias a la energa; sin ella no habra vida en la tierra. Todos los tipos de energa se pueden transformar en otros, lo cual implica siempre un trabajo.La primera Ley de Termodinmica nos dice que la energa no se crea ni se destruye, slo se transforma de una forma a otra. En este proyecto se hablar del tema de la energa Trmica y su forma de generacin a travs de una Caldera, si bien cuando sta es de una determinada envergadura, se denomina Generador de Vapor.Una caldera de vapor es un recipiente a presin en el cual se produce la vaporizacin de una masa de agua a alta temperatura a travs de una aportacin de calor. El gran incremento de volumen que se produce en el cambio de estado junto a la presin de trabajo y la temperatura, hacen que presenten una apreciable peligrosidad hacia personas y bienes.Un generador de vapor es el conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. Funciona mediante la transferencia de calor, producido generalmente al quemarse un combustible que circula dentro del recipiente metlico.La combustin en una caldera se realiza con el fin de obtener energa, y es obvio que para una mejor rentabilidad es preciso recuperar, del modo mejor posible, la energa qumica contenida en potencia en el combustible. Esta energa qumica va a liberarse bajo la forma de calor en las reacciones de la combustin. Este calor va a ser recuperado en la caldera para producir vapor. Las mltiples aplicaciones que tienen las calderas en la industria, las condiciones variadas de trabajo y las innumerables exigencias de orden tcnico y prctico que deben cumplir para que ofrezcan el mximo de garantas encuanto a solidez, seguridad en su manejo, durabilidad y economa en su funcionamiento, ha obligado a los fabricantes de estos equipos a un perfeccionamiento constante a fin de encarar los problemas a que se enfrentan.Las calderas de vapor, son mquinas muy peligrosas cuando no son supervisadas cercanamente, es por eso que el control automtico debe ser muy confiable y se debe tener un conocimiento real del equipo. Al ser un proceso termodinmico es inherentemente lento y el controlador automtico tiende a reaccionar con mayor velocidad y precisin que el controlador humano.El principio de la caldera de hogar tubular es el ms tradicional y antiguo aplicado en la construccin de calderas de vapor. En el transcurso del tiempo y debido al dominio tcnico de las formas cilndricas, se han ido mejorando todas las combinaciones posibles entre las superficies de calefaccin y circulacin de gases y agua, con el fin de aprovechar al mximo el calor de los combustibles.

Para obtener el mximo rendimiento, en la evolucin del diseo de las calderas pirotubulares se han ido aadiendo pasos de humos llegndose as al desarrollo de las calderas de dos, tres, y hasta cuatro pasos. La aplicacin de cualquiera de stas depende de diferentes factores, por ejemplo: del tipo de combustible y el sistema de combustin, de las necesidades trmicas o de vapor, as como de la disponibilidad de espacio fsico para su ubicacin.En las calderas pirotubulares es el gas caliente producto de la combustin el que viaja por unos tubos, calentando el agua de la cmara ytransformndola a estado gaseoso. El vapor es acumulado y dirigido por una cmara superior. El calor de la combustin es aprovechado de mejor manera al hacer circular el gas caliente por varios tubos de dimetro pequeo, pues se genera una mayor superficie de calefaccin y una distribucin ms uniforme del calor en la masa de agua. Sus ventajas incluyen un menor costo promedio debido a la simplicidad del diseo, menores requerimientos de calidad para el agua de alimentacin, y el hecho de ser relativamente pequeas pero bastante eficientes. Sin embargo no pueden ser utilizadas a presiones altas.Al instalar una caldera, debe prestarse especial atencin al equipo auxiliar necesario, para poder obtener las prestaciones ptimas de funcionamiento a lo largo de la vida del generador.

Figura 0.1: Esquema de generacin de vapor

0.2. CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACIN El sistema de generacin de vapor debe ser alimentado con agua debidamente tratada y purificada para evitar que las impurezas se acumulen en la caldera, daando a largo plazo el sistema. Para todas las calderas de vapor se considerar imprescindible la adopcin de un tratamiento de agua eficiente, segn las Normas UNE-EN 12953-10 y 12952-12 que asegure la calidad de la misma, as como de un rgimen adecuado de controles, purgas y extracciones.Ser obligacin del usuario mantener el agua de las calderas, como mnimo, dentro de las especificaciones de las Normas UNE citadas en el prrafo anterior.A estos efectos el usuario realizar o har realizar los anlisis pertinentes y, si es necesario, instalar el sistema de depuracin que le indique una empresa especializada en el tratamiento de agua.El agua es una de las sustancias ms comunes que se encuentran en la superficie y en las profundidades de la tierra, siendo tambin un compuesto de extraordinaria importancia que se utiliza prcticamente en todas las industrias. El agua natural no puede ser utilizada tal cual en la industria, ya que contiene variadas impurezas que hacen perjudicial su uso especialmente en la generacin de vapor.Esto hace necesario extraerle el mximo de las impurezas que contiene, a travs de los diversos tratamientos, que existen segn sea el tipo de impurezas de que se trate.0.2.1 Efectos generales de las impurezasBarro: El barro y otros slidos en suspensin, se depositan en el fondo de la caldera, produciendo una capa fangosa que facilita el sobrecalentamiento de las planchas inferiores.Estos sobrecalentamientos provocan deformaciones que pueden ser altamente peligrosas. Se eliminan a travs de las extracciones de fondo que deben efectuarse de acuerdo a lo especificado por personal tcnico.Lo correcto es que estas impurezas sean eliminadas antes de ingresar a la caldera.Slidos en suspensin: Barro (arcilla); materias orgnicas (maderas y bacterias); arena (slice).Sales disueltas: Sales de calcio y magnesio, cloruros y sulfatos alcalinos.Gases disueltos: Aire (oxgeno y nitrgeno); anhdridos carbnicos.El procedimiento a seguir para eliminar las impurezas es someterla a un proceso de filtracin. Para eliminar las materias orgnicas se le agrega pequeas cantidades de hipoclorito de sodio.Al contenido de sales de calcio y magnesio en el agua se le llama dureza; sta, produce en el interior de las calderas depsitos en forma de costra dura llamados incrustaciones, que son perjudiciales en las calderas.cidos: Los cidos corroen las partes metlicas de la caldera. Esto hace que las planchas vayan perdiendo espesor y se hagan menos resistentes.Calcio y Magnesio: Estas sales disueltas en el agua, se descomponen y se adhieren a las superficies ms calientes de la caldera, especialmente en los tubos, formando incrustaciones, que entorpecen la transmisin de calor permitiendo el sobrecalentamiento de estas superficies metlicas.Dureza del Agua:La dureza del agua est determinada por la cantidad de sales que contienen calcio y magnesio que al calentarse se descomponen y precipitan a las paredes de la caldera.Para evitar el efecto incrustante de las sales que conforman la dureza, el agua se debe ablandar con un equipo de intercambio inico.0.2.2 Tratamiento del agua para la calderaEl tratamiento del agua de las calderas de divide bsicamente en dos fases, que son: tratamiento externo, y tratamiento interno.Tratamiento Externo:Es el tratamiento bsico para el agua de alimentacin, a travs del cual se saca la mayor parte de la sustancia disuelta que se desea eliminar.Primero se realiza la filtracin para eliminar los slidos disueltos en el agua (arena, arcilla, hojas).El ablandamiento que es un tratamiento externo, puede reducir la dureza del agua de 500 ppm. hasta unos 2 ppm.Con la desgasificacin, en undesaireador; el oxgeno se pude reducir de unos 10 ppm. hasta 0,05 ppm.Tratamiento Interno: Adems de tratamiento externo es necesario efectuar un tratamiento interno que consiste en la adicin de productos qumicos, para prevenir con seguridad la formacin de incrustaciones, corrosiones y arrastre de agua en el vapor.Sin tratamiento adecuado, las sales del agua causan los problemas ya mencionados que produce disminucin en la eficiencia de la caldera, disminucin de su rendimiento, vapor de mala calidad, reventones de los tubos, etc.

0.2.3 Condiciones que debe cumplir el agua de una calderaDebe ser clara, con una turbidez inferior a 10 ppm. Cuando esta turbidez es superior, debe ser sometida a filtracin. El PH no deber ser inferior a 7. La dureza total no debe exceder de 35 ppm. Debe estar prcticamente exenta de aceite. Debe estar prcticamente exenta de oxgeno. Debe tener un bajo contenido de slice. El condensado obtenido del vapor utilizado en diferentes dispositivos de intercambio energtico, podr ser utilizado como agua de alimentacin de la caldera siempre que no est contaminada con aceites o sustancias corrosivas. Cuando en una revisin interior se haya constatado que la capa de incrustaciones es de espesor al 30% del grosor de las paredes de la caldera, medida en la seccin de mayor transmisin de calor, no podr ponerse en funcionamiento hasta que se proceda a la limpieza, desincrustacin y revisin de las instalaciones.

0.3. CLASIFICACIN DE LAS CALDERASSe clasifican segn las siguientes categoras:1. Segnsu capacidad:Se clasifican en funcin de dos parmetros: Pms (Presin mxima de servicio) expresada en bar. Volumen total (el volumen total de la caldera expresado en litros).1. Clase primera: (calderas pirotubulares) PmsxVt < 15.000. 2. Clase segunda: las que igualen o superen los valores anteriores.La clase primera se divide en dos subclases con relacin a su emplazamiento:PmsxVt < 10.000 y las dems.2. De acuerdo con la presin del vapor que producen: De baja presin (hasta 2,0 kg/cm2). De mediana presin (sobre 2,0 kg/cm2 hasta 10 kg/cm2). De alta presin (sobre 10 kg/cm2 hasta 225 kg/cm2). 3. Segn disposicin de los fluidos Calderas de tubos de agua (calderas acuotubulares). Calderas de tubos de humo (calderas pirotubulares).4. Segn la circulacin del agua dentro de la caldera: Circulacin natural. El agua circula por efecto trmico. Circulacin forzada. El agua se hace circular mediante bombas.5. Segn el tipo de combustibles: De combustible slido. De combustible lquido. De combustible gaseoso.6. Segn otros aportes calorficos: Calderas elctricas. Calderas para lquidos calientes.

7. Segn el tiro: Calderas de tiro natural. Calderas de tiro artificial.8. Segn el lugar de montaje: Calderas montadas en taller. Calderas montadas in situ.9. Atendiendo a su posicin: Verticales. Horizontales.

Figura 0.2: Ejemplo de caldera vertical y de caldera horizontal

10. Atendiendo a su instalacin: Fija o estacionaria. Mviles o Porttiles.11. Atendiendo a la ubicacin del hogar: De hogar interior. De hogar exterior.

Figura 0.3: Caldera con hogar interior y caldera con hogar exterior

12. Atendiendo a la circulacin de los gases: Recorrido en un sentido (de un paso). Con retorno simple (de dos pasos). Con retorno doble (de tres pasos).13. Con respecto a su forma de calefaccin: Cilndrica sencilla de hogar exterior. Con un tubo hogar (liso o corrugado). Con dos tubos hogares (liso o corrugado). Con tubos Gallaway (calderas horizontales y verticales). Con tubos mltiples de humo (igneo tubulares o pir tubulares). Con tubos mltiples de agua ( hidrotubulares o acuotubulares). Con tubos mltiples de agua y tubos mltiples de humos.

Figura 0.4: Caldera cilndrica sencilla y caldera con tubo de hogar

Figura 0.5: Caldera con tubos mltiples de humos y caldera con tubos mltiples de agua

0.4. OBJETO DEL PROYECTOSe presenta este proyecto con el objeto de describir el diseo y fabricacin de la totalidad de los componentes que forman parte en el ensamblaje de una caldera pirotubular de hogar interior liso. As mismo se establecer la justificacin de clculos de las partes a presin de una caldera de vapor para una produccin de 1.000 kg/h a una presin de diseo de 9 kg/cm2, entendiendo como presin mxima de servicio de 8 kg/cm2.Segn la reglamentacin vigente, la caldera se clasifica dentro de la categora de Clase primera, anteriormente llamada categora C, (cuando una caldera genere ms de 70 kg/h o presente una superficie de calefaccin superior a los 2 m2) .De la misma forma se determinarn los tamaos de la valvulera necesaria en la salida de vapor, aireacin, vaciado, alimentacin de agua y vlvula de seguridad.Con todas las indicaciones contempladas anteriormente, este proyecto pretende establecer las condiciones de trabajo necesarias, recorriendo todos aquellos puntos que influyen directamente en el proceso de fabricacin de un generador de vapor con las condiciones siguientes: Produccin de 1.000 kg/h de vapor. Presin de diseo de 9 kg/cm2. Presin de servicio de 8 kg/cm2. Calefaccin con un tubo hogar liso. Circulacin de gases en dos pasos con inversin de llama. Tubos mltiples de humo (pirotubular).La secuencia establecida desde la manufactura del material, hasta su total terminacin, se llevar a cabo en ptimas condiciones en una nave preparada al efecto de no ms de 600 m2. Concretamente el generador objeto del proyecto, se construir en SAINMO (Servicios Auxiliares de Ingeniera y Montajes), en la localidad de Sabinigo (Huesca), que cuenta con una plantilla de 15 trabajadores, de los cuales 4 de ellos se dedican exclusivamente a la construccin de calderas de vapor.El proyecto en cuestin trata de ajustarse en la medida de lo posible al Real Decreto 769/1999 de 7 de Mayo, por el que se dictan las disposiciones de aplicacin de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 97/23/CE, relativa a los equipos de presin; pero en ningn momento se olvida de la inestimable aportacin que da la experiencia y los aos de trabajo en el sector.

0.5. MERCADO Y COMPETENCIAEs complicado cuantificar exactamente el mercado nacional de calderas, si bien, el cliente tipo est muy diversificado: industrias qumicas, centrales trmicas y nucleares, laboratorios, secaderos, mataderos, cerveceras, queseras, hospitales, congelados, conserveras, fbricas de zumos, cartn y papel, piensos, lavanderas, automvil, calefaccin, etc.Muchsimas de ellas en la actualidad tienen ms de 15 aos de antigedad y sabiendo que la vida media a buen rendimiento se estima en unos 10 aos, existen buenas perspectivas en cuanto al mercado de reposicin.El campo de aplicacin es tan amplio que, aunque un sector industrial entrara en crisis, sera impensable que ocurriera lo mismo con todos los sectores a la vez.En cuanto a la competencia he de destacar que numerosas empresas de calderera se dedican a hacer calderas bajo pedido espordicamente; pero existen otras, que se dedican por completo a fabricarlas.La principal competencia a nivel nacional radica en HUMISA (Barcelona), VULCANO (Galicia), OLMAR (Asturias), IGNYS (Madrid).La presencia de fabricantes europeos en Espaa es reducida. Francia que es el pas ms competitivo por tecnologa, apenas entra en Espaa por razones de precio (materia prima y mano de obra ms cara).

0.6. DESCRIPCIN DEL PROYECTOEl proyecto es titulado:PROYECTO DE DISEO Y FABRICACIN DE UN GENERADOR DE VAPOR DE 1.000 kg/hSe estructura los siguientes captulos:0. INTRODUCCIN1. DEFINICIN Y DISEO DEL GENERADOR 2. CLCULO DEL GENERADOR3. FABRICACIN DEL GENERADOR4. LOGSTICA INTERNA5. SIMULACIONES DEL SISTEMA DE PRODUCCIN6. SEGURIDAD INDUSTRIAL7. CONCLUSIONES 8. BIBLIOGRAFA 9. ANEXOSEn todo el proyecto se hace referencia en repetidas veces a la Directiva Europea 97/23/CE por ser sta la referencia final independientemente de Normativas y Cdigos de Diseo locales.

DEFINICIN Y DISEO

DEL GENERADOR

1.1. CONCEPTOSEn este apartado se tiene por objeto unificar la definicin de los trminos generales ms usuales e importantes en el campo de las calderas con el propsito de facilitar y agilizar el seguimiento del presente proyecto. La terminologa a utilizar ser la que figura en la Norma UNE 9.001 Calderas de vapor. Terminologa. Caldera: Es todo aparato a presin en donde el calor procedente de cualquier fuente de energa se transforma en utilizable, en forma de caloras, a travs de un medio de transporte en fase lquida o vapor. Caldera de vapor: Es toda caldera en la que el medio de transporte es vapor de agua. Caldera pirotubular: La que dispone de unos tubos, sumergidos en el fluido caloriportante, por el que circulan los gases calefactores. Caldera automtica: Caldera que realiza su ciclo normal de funcionamiento sin precisar de accin manual alguna, salvo su puesta inicial en servicio o en caso de haber actuado un rgano de seguridad de corte de aportacin calorfica. Caldera de circulacin natural: El movimiento del fluido caloriportante se obtiene por conveccin natural, (los gases se van calentando y salen por s solos). Caldera de media presin: Su presin de consumo est limitada entre 1kg/cm2 como mnimo y 12,75 kg/cm2 como mximo. Caldera de nivel definido: La que dispone de un determinado plano de separacin entre las fases lquida y vapor. Envolvente: Parte cilndrica de un recipiente a presin (exterior de la caldera). Accesorios: Los elementos tiles o necesarios que, en conjunto con la caldera integran un generador de vapor. Haz tubular: Conjunto de tubos que forman la superficie de conveccin de una caldera por donde circulan los humos o los gases calientes que se han producido en la combustin. Barra tirante: Macizo redondo que sirve para atirantar entre s dos placas tubulares. Placas tubulares: Las que sirven para alojar los extremos de los tubos correspondientes de conveccin, as como de las barras tirantes. Quemador: Dispositivo para la entrada de combustible y aire a la cmara de combustin, a las velocidades, turbulencias y concentraciones locales de combustible requeridas, para establecer y mantener una ignicin adecuada y establecer la combustin del combustible. Regulacin del quemador todo/poco/nada: La variacin de la aportacin calorfica correspondiente a los caudales mximo, mnimo o nulo, sin posiciones intermedias. Sistema de combustin: Todo dispositivo requerido para la combustin de combustibles, incluyendo las instalaciones de almacenaje, preparacin y suministro de combustibles, el aporte de aire para la combustin, el quemador, la descarga de humos, y todo lo relativo a los dispositivos de control y vigilancia. Limitador: Dispositivo que, al alcanzar un valor fijo (por ejemplo, de presin, temperatura, flujo, nivel de agua) se utiliza para cortar y bloquear el suministro de energa, y que requiere un desbloqueo manual antes de su restablecimiento. Bloqueo: Aislamiento del suministro de energa que requiere una intervencin manual para su restablecimiento. Clula fotoelctrica: Elemento que detecta la existencia de llama o no del quemador y comunica con el sistema de combustin. Superficie de calefaccin: La superficie de intercambio de calor que est en contacto con los gases y humos de combustin por un lado, y con el agua por el otro, medida esta superficie por el lado que est en contacto con los gases y humos. Hogar o caja de fuego: La parte del generador de vapor en que se efecta la combustin. Paso entre tubos: Distancia entre ejes o centros de tubos adyacentes. Caja de humos: Espacio de la caldera que desempea la funcin de caja colectora de los humos despus de haber pasado por todos los conductos antes de salir por la chimenea. Chimenea: Sirve para dar la salida a los gases de la combustin, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al vecindario. Cmara de agua: Volumen de la caldera que est ocupada por el agua y tiene como lmite inferior un cierto nivel mnimo del que no debe descender nunca durante su funcionamiento. Cmara de vapor: Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivel superior del agua (volumen ocupado por el vapor considerando el nivel mximo admisible de agua). Separador de vapor: Serie de pantallas, placas u otros dispositivos a travs de los cuales pasa el vapor con el fin de eliminar el agua de arrastre. Agujero de cabeza: Abertura situada en una parte a presin, para permitir el paso de una cabeza humana, por lo que generalmente, su dimensin ms larga no sobrepasa los 320 mm. Presin de prueba hidrosttica: Aquella a la que se somete a la caldera para su ensayo en fro (1,43 veces la presin de diseo del aparato en cuestin). Presostato: Control de la presin en el interior de la caldera que enva la seal correspondiente al dispositivo de seguridad del equipo en el instante en que aquella llega a un valor determinado. Acta sobre el quemador, apagndolo al llegar a la mxima presin para lo cual fue regulado y encendindolo al alcanzar la mnima presin deseada. Manmetro: El instrumento destinado a medir la presin efectiva producida por el vapor en el interior de la caldera. Vlvula de seguridad: Dispositivo que debe evacuar automticamente el exceso de vapor de la caldera en el momento en que la presin excede del valor mnimo preestablecido. Presin de disparo: Aquella a la que abren las vlvulas de seguridad. Tarado: Operacin destinada a precintar las vlvulas de seguridad a la presin de disparo. Presin de diseo: Es la mxima presin de trabajo a la temperatura de diseo y ser la utilizada para el clculo resistente de las partes a presin del aparato. Presin mxima de servicio: Es la presin lmite a la que quedar sometido el aparato una vez conectado a la instalacin receptora. Temperatura de diseo: Es la temperatura prevista en las partes metlicas sometidas a presin en las condiciones ms desfavorables de trabajo. Temperaturas de servicio: Son las diversas temperaturas alcanzadas en los fluidos utilizados en los aparatos en las condiciones normales de funcionamiento. Agua saturada: Agua a la temperatura de ebullicin. Aire de combustin: Aire con el que se alimenta al equipo de combustin para quemar un combustible. Aislamiento: Material de conductividad trmica baja que se utiliza para reducir las prdidas de calor. Costura soldada: Unin de dos chapas metlicas por medio de soldadura. Expansionador de tubos: Mquina utilizada para abrir el final de un tubo y acoplarse a la pared de la placa tubular. Iodo: Residuo por sedimentacin que se elimina por purga. Flujo calorfico: La cantidad de calor transmitida a travs de una superficie en la unidad de tiempo, en kcal/m2h. Calorfico de un combustible gaseoso: Cantidad de calor liberada por la unidad de volumen de dicho gas, y se suele expresar en kcal/m3 de gas en condiciones normales (a 0 C = 273 K de temperatura y 1.013 mbar de presin). Poder calorfico inferior (PCI): La cantidad de calor que resulta al restar del poder calorfico superior el calor latente del agua formada por la combustin del hidrgeno contenido en el combustible. Entalpa: Es una funcin de estado que expresa el calor (kcal) que hay que suministrar a 1kg de agua a 0 C para transformarlo en vapor a t C y a una presin determinada en kg/cm2. Calor especfico: Cantidad de calor (en kcal) necesaria para elevar en 1 C la temperatura de una masa de 1kg. Calora: 3.600/860 = 4,186 julios, siendo el julio la cantidad de calor producida por un vatio en un segundo. Potencia calorfica: Calor ganado por el agente o fluido transmisor de calor de la caldera durante el periodo del ensayo. Termia: 1.000 kcal.Unin mandrilada: Junta expandida que se obtiene por dilatacin mediante un mandril. Inspeccin: Control de las condiciones generales de seguridad fijadas por el Reglamento. Eficiencia de una caldera de vapor: Porcentaje de combustin que se convierte en energa calorfica para generar el vapor. Bomba: Accesorio que permite reponer el agua que se ha vaporizado en el interior de la caldera. Economizador: La parte o sistema de un generador de vapor que sirve para calentar previamente el agua de la alimentacin.

1.2. DESCRIPCIN DE LA CALDERALa caldera objeto de este proyecto es de conformacin pirotubular horizontal, de hogar interior liso, de dos pasos de gases con inversin de llama, de ubicacin fija y vigilancia indirecta.El cuerpo de la caldera est constituido por una envolvente cilndrica de chapa de acero, cerrada en sus extremos por dos placas planas soldadas a la envolvente.Interiormente posee un hogar cilndrico, liso, que comunica por el extremo opuesto con el fondo del hogar. El fondo del hogar lleva acoplado un tubo, que es el que se une con la placa trasera de la caldera, estando todo el conjunto refrigerado por el agua (cmara hmeda). En el hogar, tiene lugar la combustin.La unin del haz tubular a las placas se realiza por mandrilado y soldadura, y los gases son enviados desde la caja trasera a la atmsfera por medio de una chimenea. En cuanto al tiro de la chimenea no se precisan elementos auxiliares, ya que los gases calientes tienen una densidad menor que los gases fros producindose as un tiro natural. En el interior de estos tubos se colocan unas pletinas de acero inoxidable de forma helicoidal llamados retentores o turbuladores, cuya misin es retener el paso de los gases, aumentando de esta manera el tiempo de contacto de dichos gases con el tubo. Se consigue as, mayor aporte de caloras antes de que los gases escapen al exterior.Por el lado frontal de la caldera, se dispone de una puerta que permite el acceso al haz tubular para las operaciones de mantenimiento e inspeccin que fuesen necesarias.Por la parte posterior se dispone de dos puertas que permiten el mantenimiento e inspeccin del haz tubular y placa. Adems en esta parte posterior se coloca una mirilla para la observacin de la llama, as como la eventual toma de muestras de los gases de la combustin para su buen reglaje.El conjunto completo (cuerpo de caldera) calorifugado y con sus accesorios, se asientan sobre una bancada de slida y firme construccin, suministrndose como unidad compacta y dispuesta a entrar en funcionamiento tras realizar las conexiones de la instalacin.

1.3. VALVULERA Y ACCESORIOS Las vlvulas cumplirn las disposiciones constructivas y de calidad recogidas en la Norma UNE 9-100. Sobre el cuerpo de la caldera se situarn las tubuladuras y dispositivos: Una vlvula salida vapor DN-50, PN-16. Una vlvula aireacin DN-20, PN-16. Una vlvula de vaciado y purga de lodos DN-25, PN-16. 1 indicador de nivel del tipo caja reflectora N3 (adecuado para la caldera de 1.000 kg/h), con sus correspondientes grifos de cierre lado agua y lado vapor y grifo de purga, todos PN-16. El tubo de conexin de este indicador con el cuerpo a presin es DN-25, si bien las bridas son DN-20 por motivos de acople. Un manmetro de sensibilidad clase 5 con su correspondiente grifo de comprobacin de 3 vas de PN-16 y seal roja al valor de la presin mxima de servicio. Dos elctrodos sumergidos en el interior del cuerpo de la caldera para control TODO/NADA de la alimentacin de agua, actuando sobre la bomba de alimentacin de agua. Dos electrodos sumergidos en el interior del cuerpo de la caldera, independientes de los de alimentacin de agua, como limitadores de nivel bajo y nivel muy bajo de seguridad. 1 vlvula de seguridad DN-25/40, PN-16, con levantamiento total (AIT) para vapor .Esta vlvula cumple con la Norma UNE 9-100. Estar precintada a la presin de diseo como mximo, y dar salida a todo el vapor producido en rgimen mximo, sin que el aumento de presin en el interior de la caldera pueda exceder del 10 por 100 de la presin de precinto correspondiente. 1 sistema de alimentacin de agua compuesto por:- Un grupo motobomba de alimentacin de agua. - Una vlvula de alimentacin de agua DN-25, PN-16.- Dos vlvulas de retencin de la alimentacin de agua DN-25, PN-16. - Un manmetro con grifo de cierre de . Un equipo de combustin de gas natural (quemador) con regulacin TODO/POCO/NADA de funcionamiento automtico, o de similares caractersticas. Dicho quemador cumplir los requisitos de las Normas 267 o 676, y deber ser el adecuado para la caldera en concreto.El equipo de combustin estar compuesto: - Un presostato de paro y arranque del quemador.- Un presostato para cambio de llama del quemador.- Un presostato de seguridad de la caldera. Un cuadro elctrico para alojar los componentes necesarios para la maniobra del equipo, incluyendo llaves, rels, pilotos, magnetotrmicos y reloj de control horario, as como un pulsador/tirador de seguridad (tipo seta).1.3.1. Elementos de seguridadLos elementos de seguridad que se instalan en la caldera son los siguientes: Seguridad de nivel de agua por medio de dos limitadores de nivel bajo y muy bajo mediante electrodos sumergidos en el interior del cuerpo a presin. Seguridad de exceso de presin por medio de 3 presostatos, con accionamiento de alarma y paro del sistema de combustin. Seguridad por exceso de presin mediante 1 vlvula de seguridad, de tipo resorte (muelle con levantamiento total y escape conducido a la atmsfera). Segn fabricante, la capacidad de evacuacin de vapor de la vlvula supera a la de produccin de la caldera. Seguridad de combustin por medio de sonda de deteccin de presencia de llama (en quemador). Seguridad de fallo de corriente elctrica que impide lapuesta en servicio del equipo si no se ha rearmado manualmente. Seguridad de bloqueo de la unidad si no se ha rearmado el sistema en periodos superiores 24 horas (segn marca la Norma).

1.4. CDIGO El Cdigo utilizado en este Proyecto es la Norma UNE EN 12953.La caldera, su instalacin y componentes necesarios para el funcionamiento de la lnea de vapor, cumplirn la Reglamentacin vigente de Equipos a Presin (R.D.2060/2008), y sus Instrucciones Tcnicas Complementarias ITC EP1 de Calderas.En todo el proyecto se hace referencia en repetidas ocasiones a la Directiva Europea 97/23/CE por ser esta la referencia final independientemente de Normativas y Cdigos locales.

1.5. MATERIALESChapas sometidas a presin: Caractersticas mecnicas:-Resistencia a la traccin R = 410-530 N/mm2 Segn Norma EN 10028-2 el valor mnimo del lmite convencional de elasticidad al 0,2% para el tipo de acero en cuestin a las temperaturas t de ensayo: -Lmite convencional de elasticidad a 0,2%:200 C Et = 197 N/mm2250 C Et = 181 N/mm2300 C Et = 166 N/mm2Caractersticas qumicas:-Carbono 0,2% mx.-Manganeso 0,8 % mn.-Silicio 0,40 % mx.-Fsforo 0,025% mx.-Azufre 0,015% mx.En la construccin de la caldera, van a emplearse chapas de calidad P265 GH - EN 10028-2. Tubos:Los tubos a emplear sern de calidad St-35.8 segn DIN 17175 y de las caractersticas siguientes:*Caractersticas mecnicas:-Resistencia a la traccin R = 360-480 N/mm2 -Lmite mnimo de elasticidad E = 235 N/mm2*Caractersticas qumicas: -Carbono 0,17% mx.-Manganeso 0,40% mn.-Silicio 0,35% mx.-Fsforo 0,040% mx.-Azufre 0,040% mx.

1.6. TRAZABILIDAD DEL MATERIALObjeto:El objeto del siguiente apartado es asegurar en todo momento la seguridad en la construccin de una caldera, por medio de un Cdigo de marcado que deber llevarse a cabo de acuerdo con la correspondiente Norma Europea de materiales, y que permanecer de manera inequvoca en cada componente sometido a presin, obtenido a partir de planchas metlicas.En el trazado y corte de los materiales, la identificacin del material debe situarse de manera que sea claramente visible cuando se complete la parte a presin. El fabricante debe trabajar con un sistema de documentacin que asegure la trazabilidad de todos los materiales de la caldera completa.Todos los elementos constituyentes del cuerpo a presin, es decir, toda plancha de material ser P265 GH - EN 10028-2.1.6.1. Identificacin:Los materiales para partes a presin, incluyendo los consumibles de soldeo, deben utilizar sistema que proporcione identificacin total. El sistema debe ser demostrable ante una solicitud de aprobacin. Pedido:Se pedir el material al fabricante en forma de planchas, de dimensiones:-10x2.500x12.000 mm. (para la envolvente).-12x2.500x12.000 mm. (para el hogar).-16x2.500x12.000 mm. (para la placa tubular delantera).-22x2.500x12.000 mm. (para la placa tubular trasera).Se pedir acompaando a cada plancha el certificado correspondiente de calidad de acuerdo con EN 10204 3.1B.Recepcin:A la recepcin de material se comprobar: Las dimensiones corresponden con las de pedido. Las chapas van marcadas independientemente con un nmero de identificacin de chapa. El nmero de identificacin de chapa coincide con los nmeros de identificacin de los certificados.Se dejar por escrito la conformidad o la no conformidad, en este caso se informar a quien hizo el pedido y se corregir la deficiencia.

Fabricacin: Se efectuarn segn planos de seguimiento los cortes a realizar en cada plancha, reflejando en la casilla de referencia el nmero de identificacin de la plancha. Se proceder al corte de una plancha, empezando por el lado opuesto del marcado original.

1.7. PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA TIPOLos consumibles para soldeo (electrodos, hilos y varillas de aportacin) deben seleccionarse de tal modo que las caractersticas mecnicas y la resistencia a la corrosin del metal de la soldadura sean compatibles con las de los materiales de base.Los consumibles para soldeo deben pedirse y suministrarse de acuerdo con la Norma EN 12074.En cuanto al procedimiento de soldadura a emplear podr ser de alguno de los siguientes tipos: Soldadura semiautomtica MIG. TIG (electrodo wolframio-tugsteno). Manual por arco elctrico.

Sea cual sea el procedimiento de soldeo empleado deber ser previamente homologado por el Organismo Notificado, as como los soldadores que intervengan en las soldaduras de las partes a presin de la caldera debern estar cualificados en el procedimiento empleado. En el dossier final de construccin de la caldera debern adjuntarse lasfotocopias correspondientes tanto de los procedimientos de soldadura como de la cualificacin de los soldadores.En la caldera objeto del proyecto concretamente irn soldadas con TIG: toda unin de brida con tubo y la primer pasada de raz de las soldaduras longitudinales y circulares del cuerpo de caldera y del hogar.Irn soldadas con MIG: las restantes pasadas de las soldaduras longitudinales y circulares del cuerpo de caldera y hogar, as como tambin toda la unin de las tubuladuras y boca de cabeza al cuerpo de caldera , y el tubo de la mirilla.Tambin irn soldados con MIG aunque sin requerirse cualificacin por no afectar a elementos a presin, todos los accesorios como son: caja de humos, bancada, aros de calorifugar, puertas, etc.Con arco elctrico y en calidad de acero inoxidable, ir soldado el soporte inferior y superior del cemento refractario que se encuentra en la puerta de la caldera.1.7.1. Imperfecciones de las uniones soldadasLas imperfecciones son anomalas o irregularidades que se presentan en la unin soldada.Se consideran como defecto cuando por su magnitud o localizacin puedan provocar el fallo de la unin.

Las causas que pueden originar estas imperfecciones son, entre otras, una inadecuada: Preparacin, disposicin o limpieza de las piezas a unir. Ejecucin de la soldadura. Soldabilidad del metal base. Eleccin de los consumibles (gases, metal de aporte).Los principales defectos que se producen en el soldeo por fusin estn clasificados en la Norma UNE-ENE ISO 6520-1 en los siguientes grupos:1- Grietas.2- Cavidades.3- Inclusiones slidas, (escoria, xidos, inclusiones de volframio o de cobre).4- Falta de fusin y de penetracin.5- Imperfecciones de forma y dimensin.Una soldadura con imperfecciones puede cumplir o no una Norma, es decir, podr ser aceptada o ser rechazada. Se aceptar si las dimensiones de sus defectos estn por debajo de lo establecido en la Norma aplicable en funcin del nivel de calidad considerado.Las dimensiones mximas aceptables de las imperfecciones estn recogidas en las Normas UNE EN ISO 5817:2004, en el caso de los aceros. Estas Normas establecen tres niveles de calidad, de moderado a elevado, de forma que cuanto mayor sea el nivel de calidad, las imperfecciones admitidas sern de menores dimensiones. Los niveles de calidad, en cada caso, debern ser definidos por la Norma de aplicacin (Norma de Diseo) o por la persona responsable junto con el fabricante, usuario o cualquier otra persona involucrada. El nivel de calidad debe ser especificado antes del comienzo de la produccin.Para la cualificacin de soldadores (segn la Norma UNE-EN 287) se exige el nivel ms alto: el nivel elevado o nivel B; excepto para algunas imperfecciones de forma que se admite el nivel intermedio o nivel C.La eleccin del nivel de calidad para cualquier aplicacin debe tener en cuenta las consideraciones de diseo, estados tensionales, condiciones de servicio y consecuencias de fallo. 1- Grietas:Ningn Cdigo de Diseo admite este tipo de defecto, ya que cuando la construccin soldada se someta a la carga para la que ha sido diseada la grieta crecer y provocar su rotura catastrfica.Pueden ser paralelas al cordn de soldadura, denominndose longitudinales, o pueden ser perpendiculares a ste, denominndose transversales.

Las causas de las grietas pueden ser: Soldar con excesiva intensidad. Enfriamiento rpido de la soldadura. Mala secuencia de soldeo que provoque excesivas tensiones y deformaciones. Inadecuado e insuficiente material de aportacin (electrodos, varillas, alambres o gases de proteccin). Metal base de mala soldabilidad. Finalizar el cordn de soldadura retirando el electrodo de forma rpida y brusca. En este caso se formarn grietas de crter.2- Cavidades:Se pueden distinguir los siguientes tipos:Sopladuras de forma esfrica que tambin se denominan poros.Sopladuras vermiculares, es decir con forma de gusano que se forman al escapar el gas cuando existe una alimentacin continua de ste y la velocidad de solidificacin es muy rpida.Si el cordn de soldadura presenta una ligera porosidad, puede no representar en la realidad un defecto grave, sobre todo si tienen forma esfrica. Se permiten, por tanto poros y sopladuras en los Cdigos de Construccin o en las Normas de Calidad, limitndose sus dimensiones en funcin del nivel de calidad requerido.Las causas ms probables de la existencia de los poros y sopladuras son: Falta de limpieza en los bordes de la unin, presencia de xidos, pintura o grasa. Intensidad excesiva. Emplear electrodos mal conservados, hmedos u oxidados. Condiciones atmosfricas desfavorables: exceso de viento. Mala tcnica operatoria: soldar con el arco demasiado largo o con un ngulo de desplazamiento muy grande. Equipo de soldeo en mal estado: fugas en el sistema de refrigeracin, gases de proteccin con humedad, etc. Gas de proteccin inadecuado o insuficiente.

3- Inclusiones slidas: Inclusiones de escoria, es decir residuos del electrodo o del fundente. xidos metlicos, aprisionados durante la solidificacin. Partculas de metal extraas aprisionadas en el metal fundido. Pueden ser de volframio, cobre u otro metal.En ningn caso se admite la inclusin de volframio ni de cobre. Las inclusiones de xidos normalmente tampoco se admiten.Causas ms probables:Soldeo con intensidad muy baja en el caso de inclusiones de escoria, o con intensidad demasiado alta para el caso de inclusiones de volframio en el soldeo TIG (tan alta que funda el electrodo de volframio). Mala preparacin de la unin a soldar. Falta de limpieza de la escoria, sobre todo al realizar soldaduras de varias pasadas. Inclinacin incorrecta del electrodo. Proteccin deficiente del bao de soldadura, que favorece la aparicin de xidos.4- Falta de fusin y penetracin:La falta de fusin es la falta de unin entre el metal base y el metal depositado, o entre dos cordones consecutivos de metal depositado. Es decir, se produce una pegadura y no una verdadera unin.Este es un defecto muy peligroso y por lo tanto normalmente no es aceptado.Las causas ms probables son: Arco demasiado largo. Intensidad baja. Excesiva velocidad de desplazamiento.Defectuosa preparacin de bordes, separacin pequea entre las chapas a unir o existencias de una desalineacin entre las piezas.Causas ms probables: Contaminacin del bao de fusin de la varilla por contacto con el electrodo de volframio. Mala preparacin de la unin. Arco demasiado largo. Inclinacin incorrecta del electrodo o inadecuado balanceo de ste.La falta de penetracin es una falta de fusin en la zona que se conoce como raiz de la soldadura. Este tipo de imperfeccin tambin es peligroso y slo se admite en los niveles de calidad moderado e intermedio, cuando la falta de penetracin tiene dimensiones muy pequeas. Nunca es admisible en los niveles de calidad elevados.Las causas ms probables son: Baja intensidad de soldeo. Excesiva velocidad de soldeo. Separacin en la raz muy pequea, ngulo del bisel demasiado pequeo o taln de la raiz muy grande. Desalineamiento entre las piezas.5-Imperfecciones de forma y dimensin.Son aquellas que afectan a la forma final del cordn de soldadura. Las caractersticas de estas imperfecciones son:5.1 Mordedura: Una mordedura es una falta de metal, en forma de surco de longitud variable. Este defecto es tanto ms grave cuanto mayor es su profundidad.Causas ms probables: Electrodo demasiado grueso. Excesiva intensidad de soldeo.5.2 Solapamiento:Exceso de metal depositado que rebosa sobre la superficie del metal base sin fundirse con l.No se permite en los dos niveles de calidad ms elevados.5.3 Sobreespesor excesivo:Es un exceso de metal depositado en las pasadas finales. Puede ser debido a: Poca velocidad de soldeo. Poca separacin entre las chapas a unir.

5.4 Exceso de penetracin:Es un exceso de metal depositado en la raz de una soldadura, normalmente ocurre cuando se suelda por un solo lado.Si el exceso de penetracin se presenta en la parte interior de una tubera puede ser muy perjudicial.Se produce por:Separacin de los bordes excesiva.Intensidad demasiado elevada al depositar el cordn de raiz.Velocidad muy baja de soldeo.5.5 Falta de metal de soldadura:Canal longitudinal continuo o discontinuo en la superficie de la soldadura debido a una insuficiente deposicin de metal de aportacin.5.6 Perforacin:Hundimiento del bao de fusin que da lugar a un agujero en la soldadura.5.7 Rechupe:Los rechupes son cavidades debidas a la contraccin del metal durante su solidificacin, pueden formarse, entre otros sitios, en el crter de la soldadura, denominndose rechupes de crter. Su origen se debe a: Soldar con intensidad excesiva. Interrumpir bruscamente el arco.1.7.2. Consecuencias de las imperfecciones de las soldaduras Mala calidad de la estructura soldada y por tanto posible rotura de la misma. Mayor tiempo invertido (al tener que reparar). Mayor coste (por la reparacin o rechazo y demora en el plazo de entrega).Cuando las imperfecciones sean superiores a las indicadas por la Norma se rechazar la pieza. Si lo permite el Cdigo o Norma de Diseo aplicable se resanar el cordn y se volver a soldar.El soldador corregir (y no tapar) cualquier imperfeccin que detecte durante el soldeo empleando los tiles adecuados, o variando los parmetros de soldeo.

1.8. CONTROL DE FABRICACINComo mnimo se realizarn los siguientes controles:-Marcado y trazado de las chapas del cuerpo a presin. Conforme la verificacin de los certificados de numeracin y colada cada vez que entre material en fbrica.-Proceso de corte y conformacin en fro. -Control del proceso de soldadura de las partes a presin. Comprobacin de los parmetros propios de los aparatos tales como intensidad, avance, etc...-Ensayos no destructivos de las costuras soldadas de las partes a presin. Preferiblemente por ultrasonidos. Estos sern llevados por una entidad acreditada al efecto (ATISAE).-Prueba hidrosttica de la caldera segn legislacin vigente. La Norma dice que se realizar a 1,43 veces la presin de diseo (LLOYS REGISTER). El momento en el cual se lleva a cabo dicha prueba hidrosttica se detalla en la parte correspondiente a fabricacin.

1.9. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)El personal responsable de los END, incluyendo su interpretacin, evaluacin e informe se certificar de acuerdo a la Norma EN 473.Todas las uniones soldadas deben examinarse visualmente para detectar imperfecciones en el perfil de acuerdo con la Norma EN 970.Las herramientas, galgas, instrumentos y otros dispositivos de ensayo y medicin utilizados, estarn adecuadamente calibrados y ajustados a intervalos de tiempo especificados, para mantener su exactitud dentro de unos lmites definidos.Segn la Norma UNE EN 12953-5 y para un coeficiente de soldadura de v = 0,85 el alcance de los END se reducir a un examen por muestreo del 10% de las costuras longitudinales y circunferenciales de las envolventes sometidas a presin interior. Tendrn preferencia las zonas de los cruces que se examinaran al 100%. Las soldaduras en el tubo hogar y partes sometidas a presin exterior se examinarn en un 10%. Las soldaduras entre virolas y placas sern objeto de examen en un 10%. Si el examen revelase la presencia de un defecto inaceptable, se examinar la zona anterior y posterior y se subsanarn los defectos encontrados.En cada aparato se realizarn mediante equipo de ultrasonidos las pertinentes inspecciones de las soldaduras de acuerdo con el nivel A de la Norma EN 1714, por parte de una entidad certificada por AENOR (PROYEX, CUALICONTROL, ATISAE, etc).Para controlar la continuidad de la calidad de la produccin, y que las caractersticas mecnicas de las uniones soldadas cumplan las especificaciones, debe soldarse un cupn de ensayo con la caldera. Se har:-Un cupn por cada 100 m. de soldadura longitudinal, si v = 0,85.-Los cupones de ensayo de control de la produccin slo deben aplicarse a las soldaduras longitudinales y circulares principales de la carcasa.-Si las soldaduras circulares se han realizado segn un procedimiento distinto a las longitudinales, un cupn de ensayo por ao.-Si las soldaduras circulares se han realizado segn el mismo procedimiento que las longitudinales, no sern necesarios cupones de ensayo para las soldaduras circulares.-El material para los cupones deber cumplir las mismas especificaciones que las placas representadas.-Las soldaduras de los cupones de ensayo se sometern a ensayos de ultrasonidos.

1.10. EVALUACIN FINAL DE LA CALDERACada caldera acabada, diseada y construida segn esta Norma Europea, debe someterse a una evaluacin final. 1. Se realizar una inspeccin visual y dimensional de la caldera: En el que se comprobar la conformidad de la construccin con los planos de fabricacin de la caldera aprobados, el estado de la caldera terminada con atencin especial a las uniones soldadas, conexiones de tubuladuras, y se comprobarn los marcados de los materiales para contrastar la trazabilidad con los informes documentados.2. Un examen de la documentacin: En el que se comprobarn los certificados de ensayos de aprobacin de procedimientos de soldeo, certificados de aprobacin de soldadores, certificados del personal de END, informes de ensayos de produccin, informes de END3. Una prueba de funcionamiento a plena carga: La caldera terminada se someter a la prueba de presin hidrosttica segn la Norma EN 12953-3, para demostrar su resistencia e integridad, y para establecer que no hay ningn error o defecto importante. La presin de ensayo deber aplicarse y mantenerse durante al menos 30 minutos. La caldera no debe mostrar ninguna seal de deformacin plstica o de fugas. Es importante purgar adecuadamente la caldera para evitar la formacin de bolsas de aire antes de aplicar la presin de ensayo.4. Un examen posterior a la prueba de funcionamiento a plena carga. Es un examen visual que se realizar a continuacin de la prueba a presin, despus de vaciar y limpiar la caldera. El examen debe determinar que no hay deterioro como resultado de la prueba de presin hidrosttica.

1.11. AISLAMIENTO El aislamiento en una caldera de vapor como en todo aparato que trabaje fuera de las temperaturas ambientales de su entorno es fundamental ya que supone un incremento notable en los rendimientos de produccin, lo que se nos refleja inmediatamente en el ahorro de combustible. As mismo se logra una mayor durabilidad de los componentes por la reduccin de sus horas de trabajo. La importancia del aislamiento es todava mayor en aparatos que trabajen con frecuentes tiempos muertos de trabajo, ya que de cada arranque hasta el punto ptimo de servicio es menor dependiendo de la temperatura inicial del agua. As mismo aislando la caldera conseguimos una medida de proteccin y seguridad en la sala de calderas.El aislamiento trmico se realizar con manta SPINTEX 322-G PALET de las siguientes caractersticas:

SPINTEX 322-G PALETESPESOR 80 mm.LONGITUD 3.000 mm.ANCHURA 1.000 mm.CONDUCTIVIDAD TRMICA 0,035 W/(m.K) a 10 CRESISTIVIDAD 2,25 m2.K /wREACCIN AL FUEGO M-0

1.12. EXPEDIENTE DE CONTROL DE CALIDADEs el conjunto de informacin que avala la adecuada fabricacin del aparato. Constar de los siguientes documentos:Constar de:-Certificados de calidad de los materiales empleados en las partes sometidas a presin, extendidos por los fabricantes de los mismos o por alguna entidad homologada por la Administracin. -Fotocopia del certificado dehomologacin del proceso de soldadura.-Fotocopia de los certificados de cualificacin de los soldadores que han intervenido en su fabricacin.-Resultados de los END, controles e inspecciones realizados, que sern, como mnimo, los correspondientes al Cdigo de Diseo y Construccin utilizado.

1.12.1. Documentacin de la calderaCada caldera construida se acompaara como mnimo de la siguiente documentacin con el fin de tener una fiable identificacin de materiales y un seguimiento durante la vida de la caldera. IDENTIFICACIN DEL FABRICANTEFABRICANTE DIRECCIN REGISTRO FABRICANTE FECHA AUTORIZACIN

IDENTIFICACIN DEL APARATOAPARATO CALDERA DE VAPORCATEGORA Clase primeraNUMERO DE FABRICACIN PRESION DE DISEO 9 kg/cm2TEMPERATURA DE DISEO 200-250-300 CVOLUMEN DE AGUA 1,068 m3VOLUMEN DE VAPOR 0,263 m3PRODUCCIN 1.000 kg/hLUGAR DE FABRICACIN NUMERO PLACA INDUSTRIA FECHA FABRICACIN DESTINO

CHAPAS EMPLEADAS EN LA FABRICACIN DE LA VIROLA DEL CUERPO (envolvente)Nmero certificado Nmero identificacin Nmero colada Dimensiones 10x2.500x12.000 mm.Fabricante ACERALIACalidad P265 GHNorma EN 10028-2

CHAPAS EMPLEADAS EN LA FABRICACIN DE LA PLACA TUBULAR DELANTERANmero certificado Nmero identificacin Nmero colada Dimensiones 16x2.500x12.000 mm.Fabricante ACERALIACalidad P265 GHNorma EN 10028-2

CHAPAS EMPLEADAS EN LA FABRICACIN DE LA PLACA TUBULAR TRASERANmero certificado Nmero identificacin Nmero colada Dimensiones 22x2.500x12.000 mm.Fabricante ACERALIACalidad P265 GHNorma EN 10028-2

CHAPAS EMPLEADAS EN LA FABRICACIN DE LA VIROLA TUBO-HOGARNmero certificado Nmero identificacin Nmero colada Dimensiones 12x2.500x12.000 mm.Fabricante ACERALIACalidad P265 GHNorma EN 10028-2

MATERIAL EMPLEADO EN LA FABRICACIN DE LOS TUBOS DE HUMOSNmero certificado Nmero identificacin Nmero colada Dimensiones 33,7x2,6 mm.Fabricante TUBOS REUNIDOSCalidad St-35.8Norma DIN 17175

1.13. PLACA DE CARACTERSTICASLa caldera deber marcarse de forma legible y permanente mediante una placa identificativa de material resistente y en ningn caso se retirar del conjunto.El marcado deber mostrar lo siguiente: Modelo de la caldera. Contrasea de homologacin. Fecha de homologacin. N de fabricacin. Fecha de fabricacin. Presin de servicio. Presin de prueba. Presin de diseo. Produccin de vapor. Potencia trmica. Superficie de calefaccin. Temperatura de servicio. Volumen de agua. Razn social del fabricante.

PLACA DE CARACTERSTICAS DE UNA CALDERA DE 1.000 Kg/h

Modelo NCK-100 Presin de prueba 13,5 kg/cm2Contrasea de homologacin Presin de diseo 9 kg/cm2Fecha de homologacin Produccin de vapor 1.000 kg/hN de fabricacin Potencia trmica 584.800 kcal/hFecha de fabricacin Superficie de calefaccin 17,833 m2Presin de servicio 8 kg/cm2 Volumen de agua 1,068 m3

CLCULO DEL

GENERADOR

2.1. MATERIALES- Chapas sometidas a presin, P265 GH - EN 10028-2

Caractersticas mecnicas:

-Resistencia a la traccin R = 410-530 N/mm2Segn Norma EN 10028-2 el valor mnimo del lmite convencional de elasticidad al 0,2% para el tipo de acero en cuestin a las temperaturas t de ensayo:-Lmite convencional de elasticidad a 0,2%:

200 C Et = 197 N/mm2250 C Et = 181 N/mm2300 C Et = 166 N/mm2 Caractersticas qumicas:

-Carbono 0,2% mx.-Manganeso 0,8 % mn.-Silicio 0,40 % mx.-Fsforo 0,025% mx.-Azufre 0,010% mx.-Tubos:Los tubos a emplear sern de calidad St-35.8 segn DIN 17175 y de las caractersticas siguientes: Caractersticas mecnicas:-Resistencia a la traccin R = 360-480 N/mm2-Lmite mnimo de elasticidad E = 235 N/mm2 Caractersticas qumicas:-Carbono 0,17% mx.-Manganeso 0,40 % mn.-Silicio 0,35 % mx.-Fsforo 0,040% mx.-Azufre 0,040% mx.

2.2. SUPERFICIE DE CALEFACCIN : La superficie de calefaccin es un valor caracterstico de la caldera que debe proporcionarnos el fabricante. La caldera objeto del proyecto para una produccin de 1.000 k/h de vapor tendr una superficie de calefaccin de 17,833 m2.

2.3. CONSUMO Y RENDIMIENTOEl mximo rendimiento que puede obtenerse en un generador trmico de estas caractersticas en base a la experiencia es del 89%.Se evala el consumo de nuestra caldera mediante la siguiente frmula:En la que:

-Rendimiento-Q = Fluido caloriportante producido = 1.000 kg/h-PCI = Poder calorfico inferior (gas-natural) = 9.100 kcal/Nm3-H2 = Entalpa del fluido caloriportante a la salida = 663,61 kcal/kg, tomando como temperatura la del agua a la temperatura de saturacin a 9 kg/cm2 (175 C); el vapor de saturacin correspondiente segn tabla es de 2.773,9 kJ/kg-H1 = Entalpa del fluido caloriportante a la entrada

Para: -20 C, H1 = 20 kcal/kg-70 C, H1 = 70 kcal/kg-100 C, H1 = 100 kcal/kgAs pues:

-H2 = 2.773,9 kJ/kg x 1 kcal/4,18 kJ = 663,61 kcal/kg.. -H1 = 100 kcal/kg, porque es la situacin ms favorable

Sustituyento los valores en la frmula:

-Fh = Combustible consumido = 69,59 Nm3/h

La razn de estimar 3 temperaturas diferentes de entrada es por la diferencia sensible en los consumos de combustible necesarios para el pleno aprovechamiento del aparato. As para cada caso obtenemos:T. entrada H1 T salida H2 Rendimiento Consumo20 20 175 663,61 0,89 79,4670 70 175 663,61 0,89 73,29100 100 175 663,61 0,89 69,59

Como apreciamos en la tabla el consumo se incrementa conforme es mayor el salto de temperaturas, as diferenciamos estos tres casos que corresponderan a las situaciones diferentes siguientes:-T = 20 C el agua se encontrara a la temperatura ambiente.-T = 70 C se produce un incremento de temperatura en la alimentacin de agua mediante la recogida de condensados desde los puntos de consumo de vapor.-T = 100 C situacin ms favorable llevada a cabo mediante la instalacin de un economizador que actuara de precalentador del agua de alimentacin por medio de los productos de la combustin.

2.4. PRESIN DE CLCULOSegn planos el dimetro interior de la envolvente del cuerpo es de 1.162 mm.Segn la Ecuacin Fundamental de la Hidrosttica: P = h.d.g = 1,162 m x 103 kg/m3 x 9,8 m/s2 = 11.620 N/m2 x 1kg/9,8 N = 1.162 kg/m2 x 1m2/1 x 104 cm2 = 0,1162 kg/cm2 Una columna de agua de 1,162 m es equivalente a una presin hidrosttica de 0,1162 kg/cm2, por lo tanto la presin mxima en la generatriz ser: P = 9 + 0,1162 = 9,1162 kg/cm2

Ya que la presin de diseo es 9 kg/cm2

Segn apartado: 5.6.2 de la Norma UNE 12953-3: la presin de clculo no debe ser menor que la suma de la presin mxima admisible y de la presin de altura hidrosttica. Si sta ltima es menor que el 3% de la presin mxima admisible, el efecto de la presin de altura hidrosttica debe ignorarse.El 3% de la presin de diseo es 0,03x9 = 0,27 kg/cm2 y como 9,1162 < 9,27, segn Cdigo tomamos como presin de clculo la misma que la de diseo.P = 9 kg/cm2 = 0,883 N/mm2

2.5. TEMPERATURA DE CLCULOPara la determinacin de la temperatura de clculo de los diversos componentes se seguir el apartado 6.1:-t en envolvente:Teniendo en cuenta que la temperatura correspondiente al vapor saturado a 9 kg/cm2 es 175 C, se tomar como temperatura 200 C porque segn Norma en apartado 6.1a.: la temperatura de clculo para la envolvente no ser menor que la temperatura de saturacin a la presin mxima admisible.t = 200 C

-t en tubos de humos:Segn apartado 6.1c. UNE 12953-3t = ts + 50 ; siendo ts = 175 Ct = 225 CTomaremos t = 250 C

-t en t t = ts + 50 ; siendo ts = 175 Ct = 225 CTomaremos t = 250 C

-t en tubo hogar:

Segn apartado 6.1e. UNE 12953-3 para tubos de combustin de gas, la temperatura del tubo del hogar se calcular a partir de la ecuacin:tc = ts + 3e + 65Siendo:ts = 175 C la temperatura de saturacin del agua a la presin de 9 kg/cm2e = el espesor mnimo a utilizar para el clculo de t en tubo hogarEl espesor mnimo a emplear se determinar a partir de la siguiente ecuacin:

- c = sobreespesor por corrosin = 2- s = coeficiente de seguridad segn apartado 13.1.3 de la Norma para hogares expuestos a la llama = 2,5

- Pd = presin de diseo = 9 kg/cm2 = 0,883 N/mm2- di =dimetro interior del hogar = 650 mm.- ReH = lmite elstico para el acero empleado en su costruccin: P265 GH = 265 N/mm2 Operando nos da un espesor mnimo e = 5,41mm. que sustituyndolo en la primera ecuacin, da una temperatura para el hogar tc = 256,24 C.Tomaremos t = 300 C

2.6. TENSIN DE CLCULOSegn UNE 12953-3 apartado: 6.2:

F = Rp 0,2 tc /1,5 = Et /1,5

Siendo: Rp 0,2 tc es el valor mnimo del lmite convencional de elasticidad al 0,2% para el acero P265 GH a las temperaturas tcEt = es la tensin de diseo de las partes sometidas a presinF = es la tensin de clculo de las partes sometidas a presin

200 C Et = 197 N/mm2 f = 131 N/mm2 250 C Et = 181 N/mm2 f = 120 N/mm2 300 C Et = 166 N/mm2 f = 110 N/mm2

2.7. CLCULO DE ESPESORESEl espesor a utilizar en cada uno de los componentes de la caldera de vapor ser superior al calculado tericamente, dentrode la gama comercial correspondiente y siempre respetando los espesores mnimos marcados por la Norma.El clculo de espesores se cie a aquellos elementos que por estar sometidos a presin deben cumplir como mnimo con unos coeficientes de seguridad. El resto de espesores correspondientes a elementos de baja responsabilidad tendrn espesores arbitrarios siempre dentro de un producto de calidad.

2.8. ESPESOR DE ENVOLVENTEAplicando la frmula del apartado 7.2 de UNE 12953-3: e = ecs + c Donde:

Siendo:

- Pc =presin de clculo = 0,883 N/mm2- di = dimetro interior = 1.162 mm.- v = coeficiente de soldadura = 0,85- c = coefiente de sobreespesor por corrosin = 1- fs = tensin de clculo (200 C) = 131 N/mm2

Segn Norma se tomar como temperatura 200 C porque la temperatura de clculo para la envolvente no ser menor que la temperatura de saturacin a la presin admisible.As obtenemos un espesor de e = 4.62 + 1 = 5.62 mm.La envolvente se construir con chapa comercial de 10 mm.en calidad P265 GH.

2.9. ESPESOR DEL HOGARPara hogares lisos se seguir el apartado 13.1.1 de UNE 12953-3:= 9,23 +1 = 10,23 mm. con = 4,252Siendo: - e = espesor en mm.- dm = dimetro medio = 650+12 = 662 mm. - P = presin de clculo = 0,883 N/mm2- L = longitud cilndrica del hogar = 1.889 mm.- u = ovalamiento en % = 1,5% segn marca la Norma para hogares lisos- Rp 0,2 tc es la tensin de diseo (300 C) = 166 N/mm2- S = factor de seguridad = 2,5 segn apartado 13.1.3 de la Norma para hogares expuestos a llama- c =coeficiente de sobreespesor por corrosin = 1Resultando un valor para e = 10,23 mm., el tubo del hogar se construir con chapa comercial de 12 mm. de espesor en calidad P265 GH.

2.10. ESPESOR PLACA TUBULAR DELANTERAEl espesor de la placa tubular delantera se calcular segn frmula del apartado 10.2.4 de la Norma UNE 12953-3:= 9,17 mm.= 8,17 mm.Siendo:- c1 = coeficiente segn sistema de soporte, como espesor estimado placa (16 mm.)/espesor de envolvente (10 mm.) = 1,6 mm.Segn tabla 10.2-1 de la Norma:- c1 = 0,36- b = dimetro del crculo soporte = 264,6 mm. (segn plano de placa) - y = segn apartado 10.2.4 de la Norma para superficies contenidas en crculos que pasen a travs de cuatro o ms puntos de anclaje uniformemente distribuidos y debe tomarse como 1 - P = presin de clculo = 0,883 N/mm2- f = tensin de clculo (250 C) = 120 N/mm2- c = coeficiente de sobreespesor por corrosin = 1Obteniendo un e = 9,17 mm., la placa tubular delantera se construir con chapa comercial de 16 mm. de espesor en calidad P265 GH. El espesor mnimo de cualquier placa tubular con tubos mandrilados ser:-12,5 mm. si el dimetro del agujero no excede de 50 mm.

2.11. ESPESOR PLACA TUBULAR TRASERA El espesor de la placa tubular trasera se calcular segn formula del apartado 10.2.4 de la Norma UNE 12953-3: = 10,53 mm.= 9,53 mm.Siendo:- c1 = coeficiente segn sistema de soporte, como espesor estimado placa (22 mm.) /espesor de envolvente (10 mm.) = 2,2 mm.Segn tabla 10.2-1 de la Norma:- c1 = 0,42- b =dimetro del crculo soporte = 264,6 mm. (segn plano de placa)- y = segn apartado 10.2.4 de la Norma para superficies contenidas en crculos que pasen a travs de cuatro o ms puntos de anclaje uniformemente distribuidos y debe tomarse como 1 - P = presin de clculo = 0,883 N/mm2- f = tensin de clculo (250 C) = 120 N/mm2- c = coeficiente de sobreespesor por corrosin = 1

Obteniendo un e = 10,53 mm., la placa tubular trasera se construir con chapa comercial de 22 mm. de espesor en calidad P265 GH. El espesor mnimo de cualquier placa tubular con tubos mandrilados ser:- 12,5 mm. si el dimetro del agujero no excede de 50 mm.Como puede apreciarse, tanto la placa tubular delantera como la trasera irn sobredimensionadas, el espesor a utilizar en cada uno de los componentes de la caldera de vapor ser superior al calculado tericamente dentro de la gama comercial correspondiente, y siempre respetando los espesores mnimos marcados por la Norma.

2.12. ESPESOR DE LOS TUBOS Siguiendo el apartado 12.1 de la Norma, el espesor de los tubos de dimetro exterior nominal menor o igual a 170 mm., y sometidos a presin externa, se calcular como sigue:

= 0,155Donde: - e = espesor del tubo- c = coeficiente de sobreespesor por corrosin = 1 - P = es la presin de clculo = 0,883 N/mm2- do = dimetro exterior = 33,7 mm.- f = tensin de clculo (250 C) = 120 N/mm2Por condiciones de seguridad no se admite que los tubos empleados sean de un espesor menor a 2,5 mm. As por razones de existencias en mercado los tubos de humossern de 33,7 mm. de dimetro y 2,6 mm. de espesor.

2.13. PASO ENTRE LOS TUBOSEn el punto 12.6 de la Norma se nos indica que la separacin entre los agujeros de los tubos soldados y mandrilados ser segn la ecuacin:a) para tubos mandrilados:-S = 0,125D + 12,5 = 16,81 mm.

Siendo:

-S = separacin mnima entre agujeros-D = dimetro de agujero en placas = 34,5 mm.A efectos prcticos, para determinar los centros de los taladros, consideraremos la distancia entre los ejes de los pasos de tubos s:s = S+D = 16,81 mm. + 34,5 mm. = 51,31 mm.Tomaremos s = 52 mm.

2.14. CLCULO DE LA VLVULA DE SALIDA DE VAPORSegn la Norma la velocidad de salida de vapor no ser superior a 40 m/s. As esta caldera equipa una vlvula de salida de vapor de DN-50 la cual para presin de trabajo de 8 kg/cm2 permite una velocidad de salida w tal y como se calcula a continuacin:= 34,02 m/s

Donde: - Q = produccin nominal = 1000 kg/h-v = volumen especfico del vapor a 8 kg/cm2 = 0,2404 m3/kg (segn tabla)- t = 1 h = 3.600 s- S = seccin nominal = = = 0,00196 m2

2.15. VLVULA DE SEGURIDAD Las vlvulas de seguridad tendrn que estar de acuerdo con la Norma UNE 9-100, correspondiendo al fabricante de las mismas su certificacin. En la caldera se colocar 1 vlvula de seguridad de DN-25 en su entrada y DN-40 en la salida y PN-16. Cabe remarcar la obligacin de poseer un tirador manual de disparo.Por ejemplo en la marca Spirax Sarco se certifica que a una presin de tarado de 8 kg/cm2 se evacua 1.953 kg/h de vapor.2.16. BARRAS TIRANTESLa funcin de las barras tirantes es la de atirantar entre s la placa tubular delantera y la placa tubular trasera. Segn dice la Norma en el apartado 10.20.7: el dimetro de los tirantes no debe ser menor de 25 mm. en ninguna parte.As pues, colocaremos en la caldera dos barras tirantes de 30 mm. de dimetro y 2.145 mm. de longitud; puesto que la longitud de la caldera de placa a placa es de 2.132 mm. y para asegurar bien las soldaduras han de sobresalir unos milmetros por ambos lados de dicha caldera.Taladraremos un agujero testigo en cada una de las barras tirantes de 5 mm. de dimetro y 60 mm. de longitud. La misin de los agujeros testigo es, como ya dice su nombre, de avisar: Cuando una barra tirante se rompe, por los agujeros testigo comienza a salir el agua.. 2.17. CARACTERSTICAS TCNICAS

PRODUCCIN MXIMA CONTINUA 1.000 kg/hPRESIN DE DISEO 9 kg/cm2PRESIN MXIMA DE SERVICIO 8 kg/cm2CATEGORA DE LA CALDERA Clase primeraRENDIMIENTO TRMICO 89 %TEMPERATURA SALIDA GASES 220 CPOTENCIA 584.800 Kcal/hCOMBUSTIBLE gas-naturalCONSUMO COMBUSTIBLE 69,59 Nm3/hP.C.I.(gas-natural) 9.100 kcal/Nm3SUPERFICIE DE CALEFACCIN 17,833 m2 VOLUMEN DE AGUA A NIVEL MEDIO 1,068 m3VOLUMEN DE VAPOR 0,263 m3VOLUMEN TOTAL 1,331 m3

FABRICACIN DEL GENERADOR

3.1. INTRODUCCINEste documento trata de planificar cmo llevar a cabo las funciones de taller, teniendo en cuenta todos los procesos necesarios en la construccin de una caldera de vapor. El estudio de taller se ha llevado a cabo bajo laexperiencia de industrias dedicadas a la calderera en las cuales disean procesos similares.El proceso sin duda cabra realizarse de formas diferentes, dependiendo de los tipos de soldadura a aplicar, capacidad tcnica de taller, maquinaria existente, sin olvidar la necesidad de soldadores homologados en los procedimientos de soldadura por un Organismo Notificado.A continuacin se va a exponer el proceso de fabricacin de una caldera de vapor para una produccin de 1.000 kg/h. En este apartado se muestra el recorrido de los materiales desde su llegada al almacn hasta finalizar la caldera al punto de poder ser instalada donde se precisase, completando una serie de etapas imprescindibles todas a ellas. Algunas de las actividades se realizan en un mismo sitio y otras van realizndose en funcin de un flujo de materiales .El orden en la realizacin de las tareas viene marcada en la mayora de los casos por la necesidad en la secuencia del montaje, sin embargo, muchas de estas tareas o actividades podran realizarse simultneamente, ya que son independientes. El proceso ha sido dividido en 31 tareas principales, cada una de ellas representa un conjunto de subtareas elementales indispensables en la construccin del generador a presin. Se tratar de dar una estimacin aproximada del tiempo necesario para el desarrollo de cada una de ellas.Todos los procesos, materiales empleados en las zonas sometidas a presin, cualificaciones profesionales de soldadores necesarias as como sus correspondientes certificados de calidades, ensayos (END), accesorios a equipar, etc,estn estudiados para adecuarse a las diferentes reglamentaciones y directivas:

Reglamento de Equipos a Presin (RD. 2060/2008). Instrucciones Tcnicas Complementarias: ITC EP1 de Calderas. Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 97/23/CE (marcado CE).

El generador de vapor objeto del presente proyecto est pensado y construido en aplicacin de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 97/23/CE, donde por caractersticas de presin de diseo y volumen de agua contenida se clasifica en cuanto a su construccin como CATEGORA IV, clasificndose en cuanto a su futura instalacin como Clase primera.La legalizacin del generador se har de acuerdo a los mdulos de la citada directiva:-Examen CE de tipo (Mdulo B).-Verificacin de los productos (Mdulo F).Estos mdulos independientes entre s se llevarn a cabo por un Organismo Notificado.

3.2. PROCESO DE FABRICACINPodemos considerar como principal centro de produccin el rea de soldadura y montaje, alrededor de la cual se hallan situados una serie de centros satlites de trabajo. A continuacin describimos el proceso de produccin:Fase ILa constituye lo referente a la recepcin de material, por una parte la materia prima para ser trabajada, en nuestro caso chapas, tubos y perfiles, y por la otra, accesorios y equipamiento.Fase IIEn esta fase se corta la materia prima para conformar los diferentes componentes de la caldera. As, en la sierra se cortarn, segn medidas requeridas los tubos para las conducciones de humos.Por otro lado, en el centro deoxicorte se prepararn las planchas de acero con las geometras requeridas para la posterior conformacin de ellas.Fase IIIEsta fase ana los centros de taladrado, cilindrado y curvado. Con el taladro se dar forma a la placa tubular delantera y a la placa tubular trasera.Mediante la curvadora se configurarn la virola delantera del cuerpo de la caldera, la virola trasera del cuerpo y la virola del tubo hogar.Fase IVPertenece a esta fase toda el rea de preparacin de la bancada que se har por medio de perfiles soldados dependiendo del modelo al que est designada, as como los apoyos necesarios para equipamiento de la bomba de agua, as como el apoyo del cuadro de mandos.Fase VAntes de llegar al rea de montaje, la virola del hogar es cerrada por soldaduras y preparada para montar en el cuerpo de la caldera. En este punto se realizar la prueba de ultrasonidos. Se examinarn al 100% los cruces de las costuras y el 10% de las soldaduras longitudinales.Fase VIYa en el rea de montaje se irn acoplando los distintos componentes tratados anteriormente conformando el cuerpo de la caldera. Los tubos adems de soldados irn mandrilados. Fase VIICon el cuerpo ya conformado se realizar una prueba hidrulica, llamada tambin prueba de presin (a 1,43 veces de la presin de diseo del aparato en cuestin). Es el llamado ensayo en fro, y en el caso de nuestra caldera en la prctica se realiza a 13,5 kg/cm2.

Fase VIII Con la caldera verificada se llevar a cabo el acoplamiento sobre la bancada, se instalar la valvulera, cajas de nivel de agua,vlvula de seguridad, etc.Fase IXEsta fase comprende el aislamiento de la caldera para reducir las prdidas trmicas y aumentar el rendimiento, se llevar a cabo con un revestimiento de manta trmica SPINTEX 322- G PALET, (adecuada para la caldera de 1.000 kg/h) de 80 mm. de espesor, recubierto todo por chapa de aluminio; es el llamado calorifugado de la caldera.Fase XMontaje del equipamiento final:-Quemador.-Bomba de agua.-Cuadro de mando.-Cableado.-Colocacin de vlvula de seguridad, aireacin, vapor, etc.

3.3. LISTADO DE ACTIVIDADES QUE INTERVIENEN EN LA FABRICACIN DEL GENERADORTAREA 1 OXICORTE DE CHAPA TAREA 2 ACHAFLANADO DE CANTOS DE VIROLAS PARA PREP. DE SOLDEO TAREA 3 PREP. DE CANTOS DE PLACAS CIRCULARES DE TUBOS DE HUMOSTAREA 4 TALADRADO DE PLACAS CIRC. PARA UNIN CON TUBOS DE HUMOSTAREA 5 CURVADO DE VIROLAS TAREA 6 UNIN DEL CUERPO POR SOLDEO TAREA 7 UNIN DE PLACA DELANTERA Y PLACA TRASERA AL CUERPO TAREA 8 PREPARACIN DE TUBULADURAS TAREA 9 OXICORTE Y UNIN DE COMPONENTES DE DISEO TAREA 10 COLOCACIN DE TUBULADURAS Y COMPONENTES TAREA 11 MONTAJE CONJUNTO HOGARTAREA 12 CONTROL DE SOLDADURA POR ULTRASONIDOSTAREA 13 COLOCACIN DE TUBOS DE HUMOS TAREA 14 MONTAJE Y UNIN CUERPO-HOGAR TAREA 15 EXPANSIONADO DE TUBOS TAREA 16 OREJETAS DE AMARRE TAREA 17 SOLDADURA EN VERTICAL TAREA 18 PREPARACIN DE BANCADA TAREA 19 MONTAJE CUERPO BANCADATAREA 20 ULTRASONIDOS DE LAS PLACAS DELANTERA Y TRASERA TAREA 21 PRUEBA HIDROSTTICATAREA 22 PREPARACIN DE CAJA DE HUMOS TAREA 23 PREPARACIN DE PUERTADELANTERA TAREA 24 UNIN DE CAJA DE HUMOS Y PUERTA DE CALDERA AL CUERPO TAREA 25 COLOCACIN DE TURBULADORES O CHAPAS HELICOIDALES TAREA 26 MONTAJE BRIDA QUEMADORTAREA 27 PREPARACIN DE CALORIFUGADO TAREA 28 OPERACIN DE CALORIFUGADO TAREA 29 PINTURA TAREA 30 EQUIPAMIENTO DEL GENERADORTAREA 31 PARTE ELCTRICA3.4. ACTIVIDADES DEL PROCESO DE FABRICACIN Y DIAGRAMAS DE FLUJOACTIVIDAD 1- OXICORTE DE CHAPALa construccin de la caldera comenzar en