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8/17/2019 Elementos Principales y Accesorios de Calderas
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• Elementos principales y accesorios de calderas:
o Hogar:
También se denomina fogón y actúa de manera muy
semejante a una cámara de combustión.
Dentro de él se debe producir una combinación íntima entre
el combustible y el comburente (aire).
El diseo de sus dimensiones (!ltura" anc#ura y
profundidad) debe #acerse para asegurar la combustión
completa.
$onsiste en un espacio limitado por refractario o en muc#os
casos por paredes de agua.
Del refractario%
!yuda a mantener la temperatura del #ogar.
!celera la combustión.
&esguarda y redirige los gases.
'rotege el eterior" los colectores y cabeales
de la radiación de la llama y gases.
o Tubos:
*e unen a los domos" colectores" cabeales y otros
mediante mandrinado.
+a limpiea de los tubos suele lle,arse a cabo introduciendo
largas ,arillas.
*i un tubo tiene una fuga debe anularse tapándolo porambos etremos con tapones de cobre (siempre y cuando
el número de tubos anulados no sea ecesi,o).
De los Tubos -aporiadores%
*on los tubos dentro de los cuales se produce
la ,aporiación.
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*u corrido es en dirección ascendente desde el
colector inferior #acia el domo superior.
Eisten radiantes y de con,ección según si
están o no epuestos directamente a la llama.
El diámetro de estos tubos depende de la
circulación ue eija la caldera.
'ueden estar unidos formando paredes de
agua./
De los tubos de caída%
*on los tubos ue comunican el colector
superior con el inferior.
Transportan únicamente agua.
Deben estar alejados de la radiación de la
llama.
En algunas calderas se instalan tubos de
soporte del colector.
o Colector superior:
Es un recipiente cilíndrico #oriontal.
*u función es separar el agua del ,apor.
'ro,eer de espacios donde almacenar el ,apor.
&ecibir el agua reuerida por la caldera
&ecibir y distribuir los tubos ,aporiadores y de caída.
Del desrecalentador de serpentín%
$ircula por el fondo del domo superior.
*u objeti,o es ue el ,apor recalentado ue
circula por su interior pierda recalentamiento
#asta la saturación.
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De las placas de0ectoras%
*ituadas en el fondo del domo.
Disminuyen la ,elocidad del ,apor y el agua
&educen la tendencia al burbujeo y el oleaje.
1rientan la circulación #acia el separador de
ciclón.
Del separador de ciclón%
+a coneión de entrada es tangente al cuerpo
del separador.
El agua se acumula en las paredes.
El ,apor se acumula en el centro.
El ,apor es en,iado a un depurador.
En el depurador el ,apor cambia iteradamente
y de manera brusca la dirección de su
circulación.
El agua es en,iada al fondo del separador.
De los accesos para tratamiento uímico%
2ormalmente el colector posee un tubo de
entrada para los aditi,os uímicos ue se
aaden al agua.
*uele poseer una etracción de super3cie para
aceites y espumas.
/+as ,ál,ulas y lectores de ni,el se tratan más
adelante.
o Colector inferior y cabezales:
También consiste en un recipiente cilíndrico #oriontal pero
de menor tamao ue el domo superior.
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&ecoge el agua de los tubos de caída.
&edistribuye el agua a los tubos ,aporiadores.
*uele tener una etracción para fangos.
! ,eces es sustituido por un cabeal de diámetro muy
inferior. 4ncluso en algunos casos como en las calderas en 5
se pude dar el caso ue coeistan colector inferior y
cabeal.
o Los economizadores:
*on corridos de tubos por los ue circula el agua de
admisión antes de llegar al domo.
Estos tubos suelen estar colocados en la c#imenea para
apro,ec#ar el calor de los gases para precalentar el agua.
+os tubos suelen aletearse para aumentar la sección en
contacto con los gases de escape y por tanto fa,orecer el
intercambio de energía.
En algunos sistemas de control de recalentadores con by
pass se #ace circular los gases #acia un economiador.
*i el economiador recibe muc#o calor de los gases puedellegar a ser ,aporiante (E*d4-).
+os economiadores suelen ser drenables.
o Recalentadores:
*on sistemas de tubos cur,ados ue describen un recorrido.
En su interior circula ,apor desde la saturación #asta un
determinado recalentamiento.
En los recalentadores el ,apor aumenta su temperatura y
también su ,olumen.
+os recalentadores pueden ser internos (situados dentro del
#ogar como en las calderas en D clásicas) o eternos
(situados fuera del #ogar como en las E*D).
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+os recalentadores eternos se suelen colocar en la salida
de los gases.
+os recalentadores internos pueden ser radiantes si reciben
directamente la radiación de la llama. *in embargo" ya ue
el ,apor no tiene el coe3ciente de transferencia de calor tanele,ado como el agua su capacidad para absorber calor y
por tanto refrigerar el tubo por el ue circula es muc#o
menor" así los tubos del recalentador radiante deberán ser
de mejores materiales.
Todos los recalentadores ue no son radiantes son de
con,ección.
+os recalentadores pueden estar dotados de sistemas de
control como sistemas de by pass" desrecalentadores o
atemperadores.
+os recalentadores se pueden di,idir en primario"
secundario e intermedio. !sí el recalentador primario será
auel tramo de desrecalentador circulado por el ,apor
antes de ,iajar #acia el desrecalentador y el secundario e
intermedio los ue serán circulados después" di3riendo uno
del otro en ue el intermedio no tiene por ue estar
siempre en funcionamiento.
+os recalentadores deben estar siempre refrigerados" yasea por la circulación de ,apor por su interior como por un
refrigerado eterno por aire" ya ue si no podrían
uemarse.
+os recalentadores pueden estar colocados #oriontal o
,erticalmente.
o Sistemas de control de la temperatura del vapor a la salida
del recalentador:
El primer sistema consiste en lle,ar el ,apor entre el
recalentador primario y secundario #acia un atemperador
de aire colocado en la admisión de aire de los uemadores.
El enfriamiento se regula dejando pasar más o menos
cantidad de aire por el desrecalentador.(E*d4)
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El segundo" aunue no es del todo correcto decir ue sea
un sistema de desrecalentamiento" sino un sistema de
control de la temperatura de la salida del ,apor" consiste en
#acer un by pass en los gases de la c#imenea" dejando
pasar la totalidad de los gases #acia un recalentador o
des,iando parte de éstos #acia un economiador. Elenfriamiento se controla por la cantidad de gas ue se
des,ía #acia el economiador. (E*d44)
El tercer sistema antes mencionado consiste en #acer
circular un serpentín por el fondo del domo y fa,orecer así
la transmisión de energía entre el ,apor del interior del
desrecalentador y el agua del domo. El enfriamiento se
controla por la cantidad de ,apor ue se deja circular #acia
el serpentín6 el ,apor enfriado se meclara con el no
enfriado antes de entrar en el recalentador secundario.
(E*d444)
*e puede #acer circular el ,apor por un serpentín de ida y
,uelta dentro de un contenedor inundado por agua ue es
etraída y de,uelta al domo. El enfriamiento se controla por
la cantidad de ,apor ue se circula #acia el atemperador"
de igual modo luego se meclan con el ,apor no enfriado
antes del recalentador secundario. *i se #ace una
etracción de ,apor para sistemas auiliares después del
primer atemperador se puede #acer circular por un
serpentín en el fondo del domo6 así el ,apor essuministrado cerca de la saturación.
*e puede #acer circular el ,apor saliente de un recalentador
primario por un desrecalentador de serpentín en el domo
superior y luego recalentarlo en el recalentador secundario
y" 3nalmente #acer de este ,apor la etracción necesaria
para los sistemas auiliares y #acerlo recorrer un serpentín
situado en el colector inferior.(7D8)
*e puede utiliar un atemperador de spray.
También se puede considerar sistema de control de la
temperatura del ,apor a la salida del recalentador el
sistema de recalentador intermedio (E*&d) ue deja pasar o
no el ,apor por el interior de todo un cuerpo de
recalentador. $uando este recalentador no está circulado se
enfría eteriormente con aire.
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o Los precalentadores de aire:
*e suelen colocar en la sección de c#imenea donde ya la
temperatura de los gases es poco ele,ada" esto sería
después de los economiadores.
*e puede considerar precalentador de aire el atemperador
de aire (E*d4) ya ue el ,apor calienta el aire de entrada a
los uemadores.
o Quemadores:
Tiro% *e llama tiro a la corriente de aire en la caldera"
necesario para la combustión.
Tiro natural% se produce por la diferencia de
densidades" pro,ocado por al temperatura" en
la c#imenea #ay cantidad de gases a una
temperatura ele,ada" la 'et es mayor ue la
interior" por diferencia de densidades ya ue la
altura es la misma" el producirse esta
diferencia de presiones el aire del eterior
uiere entrar" y produce el tiro natural. 'ara
mejorar el tiro" se podría conseguir ele,ando la
temperatura de los gases de escape" pero de
esta manera no conseguiríamos mayor
rendimiento de la combustión" entonces se#ace aumentando la altura de la c#imenea.
Este tipo de tiro en caldera es muy clásico"
solo utiliado actualmente en casas.
Tiro arti3cial% eisten tres tipos de tiro forado%
Tiro forado% este sistema es ue #ace
entrar aire a la caldera mediante
,entiladores.
Tiro inducido% Etrae los gases de la
cámara de combustión y los epulsa
#acia la c#imenea" pero el
incon,eniente ue tiene es ue el
,entilador ue etrae el aire de la
cámara se encuentra trabajando en una
ona con0icti,a por la ele,ada
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temperatura" trabaja en una ona donde
#ay gases corrosi,os y #ay sólidos como
cenia" ue pueden llegar a estropear
las paletas de los ,entiladores
Tiro euilibrado% *e utilia las dos cosas"el tiro forado y el tiro inducido" con
esta conseguimos no presuriar la
cámara de combustión. Este tiro es
utiliado en calderas muy largas" ya ue
#ay ue perdidas de carga muy
considerables (perdidas de presión) si
solo colocásemos tiro forado
aumentaríamos la presión de la cámara
de combustión y si solo colocásemos
tiro inducido crearíamos muc#o ,acío"
ue pro,ocaría deformaciones a la
cámara de combustión.
De los uemadores de combustibles sólidos%
De los uemadores de combustión estática%
+os uemadores de combustión estática
ueman el carbón a grandes troos.
*uelen ser grandes parrillas de #ierro.
El anc#o de la maya debe ser más
peueo ue el grosor del carbón. El
agujereado de la maya es para la
e,acuación de cenia.
!ntes para manejar estas parrillas
#acen falta barras" rodos y ganc#os.
'ero en la actualidad es automático.
+a parrilla automática es una cinta sin
3n ue circula de forma lenta (*u3ciente
para asegurar la combustión completa).
*obre ella se introduce el carbón.
'or debajo de la parrilla circula aire.
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2ormalmente las cenias son
reinyectadas para asegurarse de la
combustión de todo el carbón eistente.
De los uemadores de combustión dinámica%
*on uemadores de carbón pul,eriado.
*e denomina fase densa cuando
llenamos un recipiente de pol,o de
carbón y luego se sopla" normalmente
se #ace de forma continua" cuando se
,a pul,eriando" se ,a soplando. 2os
interesa ue la cámara de combustión
sea los su3cientemente alta o larga para
ue de tiempo al carbón a uemarse
completamente y ue las cenias
lleguen sólidas a la salida" y de este
modo e,itar ue lleguen pastosas y se
ad#ieren a recalentadores y otros
elementos.
El carbón se pul,eria y se transporta de
manera neumática.
8na ,e el carbón pul,eriado se puede
uemar en%
9uemadores en las esuinas% se
colocan así" y en ángulo para
formar unos torbellinos y crear
buena mecla" es una combustión
muy rentable.
9uemadores ciclónicos% cámara
de combustión cilíndrica y se le
da al aire y carbón una entrada
tangencial a la cámara decombustión pro,ocado de esta
manera dentro de la cámara una
mo,imiento #elicoidal" tiene tres
mo,imientos la mecla" esto #ace
ue la combustión sea muc#o
mejor.
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Entrada progresi,a de aire%
consiste en realiar tres entradas
diferentes de aire. !ire primario"
#ay demasiadas concentraciones
de combustible y poco aire" luego
una segunda entrada" airesecundario" para uemar mejor y
3nalmente más lejos
introducimos aire terciario para
acabar de uemar y dar el eceso
de aire necesario" la introducción
de aire es progresi,a con la
disminución de temperatura. $on
esto conseguimos dos ,entajas"
:. donde #ay una temperatura
ele,ada no #ay eceso de aire y
de este modo e,itaremos la
producción de 21;
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+ec#o 0uido simple% se
realia dentro de la cámara
de combustión" también
denominado lec#o 0uido
burbujeante.
>luido recirculante% se
insu0a más aire y el carbón
es lanado fuera de la
cámara de combustión y
luego recirculado.
De los uemadores de combustibles líuidos%
+os uemadores de combustibles líuidos
pueden ser por gasi3cación" es decir" la propia
radiación de la llama eistente calienta el
combustible e,aporándolo y facilitando así la
posterior combustión en la ue" al prender
e,aporará más combustible. Este es un
proceso lento y de super3cie muy limitada.
También pueden ser uemadores por
atomiación.
De los sistemas de atomiación%
De la atomiación mecánica%
En la atomiación
mecánica el combustible
llega a una determinada
presión y se #ace pasar por
un ori3cio muy peueo"
este proceso mecánico
#ace ue el combustible se
di,ida en gotitas muy 3nas.
'uede ser #elicoidal en la
ue el combustible se #ace
rotar formando un
torbellino consiguiendo un
gran radio de epansión.
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'uede ser paralela" el
combustible se #ace pasar
por el ori3cio en el sentido
normal de su circulación"
se atomia del mismo
modo pero su radio deepansión es inferior.
De la atomiación por arrastre de
0uido auiliar%
!l combustible le es
aadido un 0uido (aire o
,apor de agua) a gran
,elocidad" de manera ue
arrastra el combustible a la
,e ue rompe su película
atomiándolo en 3nas
gotas.
De la atomiación por copa
rotati,a%
El combustible se #ace
circular por una copa
troncocónica en el sentido
de menor a mayordiámetro. Esta copa esta
en constante mo,imiento
de rotación lo ue #ace
ue el combustible se
ad#iera por fuera
centrífuga a las paredes y
acabe siendo despedido
atomiado.
De los sistemas de regulación%
+a regulación de la cantidad de
combustible uemado puede
#acerse por el método todo o
nada" es decir o circula
combustible y" por tanto #ay
combustión6 o no circula
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combustible y el uemador está
apagado.
+a regulación de marc#as
consiste en un número
determinado de atomiadores delos cuales pueden estar todos en
marc#a" máima carga" algunos
en funcionamiento y otros no"
media capacidad" o todos
apagados" uemador apagado.
'uede eistir un sistema de
regulación ue puede ser o bien
de camisa de regulación del
caudal de aire o bien por una
,ál,ula de retorno. En el retorno
ponemos una ,ál,ula de forma
ue cerrada" no tiene retorno" y
abierta si" cuanto más abierta
mas retorno. +os uemadores
pul,eriadores con retorno se
usan cuando necesitamos
,ariaciones de cuadal. Estos
pul,eriadores mecanicos tienen
tres características ue los
de3nen%
caudal
tipo de cono ue forman"
lleno" semilleno" #ueco
ángulo% el angulo ,endrá
determinado por la forma
de la camara de
combustión
De los estabiliadores de llama%
+os estabiliadores de llama son
unas pantallas troncocónicas con
aberturas practicadas a tra,és de
las cuales circula el comburente.
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Estas pantallas #acen ue el
comburente circule en forma de
torbellino regresando de nue,o
#acia el uemador de dónde
,enía" así" se e,ita ue la llama
se despegue del uemador y ue"por tanto sea necesario ir
encendiendo constantemente el
uemador.
De los uemadores de gas%
+os uemadores de gas pueden ser de
difusión" es decir" al empear las reacciones
uímicas se meclan combustible y
comburente.
También pueden ser de premecla6 el
combustible y comburente ya #an sido
meclados antes de entrar en la cámara de
combustión. !sí" en este tipo eisten las
cámaras de mecla ue son precedidas por
una tobera ue aumenta la ,elocidad del gas y
disminuyen su presión6 en esta cámara se
aade el aire por una entrada y la salida de la
mecla se realia por un difusor ue disminuirá
su ,elocidad pero aumentará su presión.
+as instalaciones con sistema de combustión
de gas deben #acerse colocando los siguientes
elementos en este orden% +la,e de paso" 3ltro"
regulador de presión" entrada : del sistema de
detección de fuga" ,ál,ula de cierre" entrada <
del sistema de detección de fuga y ,ál,ula de
cierre.
Detectores de fugas% *e instala un detectorpara detectar si #ay fugas. !costumbra a ser
un ori3cio ue ,a a un recipiente con aceite de
manera ue si pasa gas burbujea.
De los uemadores de combustible mito%
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Eisten un tipo de uemadores ue pueden
uemar combustible líuido y gaseoso. *uelen
ser utiliados en metaneros y lo más común es
ue se trate de un uemador tradicional de
líuido con un ,olante agujereado eterior por
el ue se inyecta el líuido.
De los detectores de llama%
Eisten tres tipos de detectores6 los detectores de
temperatura ue" como su nombre indican detectan
la temperatura a la salida del uemador. El problema
de estos detectores es ue normalmente" aun
#abiéndose apagado la llama" la salida del uemador
conser,a la alta temperatura durante un rato" rato en
el ue" si no se da la orden el combustible continúa
emanando" perdiéndose en el mejor de los casos y
pudiendo llegar a ser objeto de eplosión al
reencender la llama.
+os detectores de ioniación. *i introducen dos
electrodos en la llama se conduce la corriente. *i no
#ay llama no se conduce. Este sistema se suele
utiliar solo en uemadores de gas. *e utilia
corriente alterna y dos electrodos de secciones muy
diferentes y por tanto diferente resistencia" así se
debe leer una seal muy característica ue noadmite engaos.
+os detectores de radiación luminosa de la llama. ?a
ue las llamas emiten en ultra,ioleta" ,isible e
infrarrojo. *egún el combustible" puede tener una
emisión muy diferente. !sí" para detectar en ,isible
se usan fotocélulas de sulfuro de cadmio y oido de
cesio. 'ara infrarrojo sulfuro de plomo y para
ultra,ioleta cuaro y tungsteno. $uando el gas es
ioniado permanece ioniado" así ue lo ue se #acees interrumpir la tensión periódicamente. 'ara líuido
se suele usar infrarrojo o ,isible y para gas
ultra,ioleta.
o Válvulas:
De las di,ersas presiones%
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'resión de timbre es la presión en la cual se #a
proyectado el generador. *e llama así porue
esta presión ,a timbrada en la en,ol,ente de
la caldera.
'resión de régimen% es la presión a la ue lacaldera funciona normalmente. Es una presión
algo inferior a la de timbre.
Estas presiones se encuentran con la prueba
#idráulica según el modo ue establecen las
sociedades clasi3cadoras.
De los reuisitos de una ,ál,ula de seguridad%
! una ,ál,ula de seguridad se le eige ue
abra automáticamente cuando la presión
eceda en un peueo ,alor de la presión de
timbre.
Tenga una sección de fuga su3ciente como
para ue deje salir todo el caudal ue produce
la caldera.
9ue una ,e restituida la presión cierre
automáticamente. ! una presión algo inferior a
la de timbre.
También debe poder abrirse manualmente.
De la colocación de las ,ál,ulas%
*e suelen colocar < ,ál,ulas. 8na en el
colector y otra a la salida del recalentador.
+a ,ál,ula de la salida del recalentador abre a
más baja presión ya ue se tiene en cuenta laspérdidas de carga sufridas.
De los tipos de ,ál,ula%
+os pesos% $onsisten en colocar un peso mó,il
sobre la salida de la ,ál,ula. Este peso debe
tener el ,alor de la presión de timbre por la
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sección de la ,ál,ula. El problema de este tipo
de ,ál,ulas" por otro lado muy efecti,as" es
ue como a#ora se trabaja con calderas de
grandes caudales y grandes presiones de
timbre" los pesos a colocar son ecesi,amente
ele,ados.
+as palancas% consiste en colocar el peso en el
etremo de una palanca ue pi,ota sobre una
articulación situada de forma diametral a la
abertura de la ,ál,ula. El problema de este
tipo de ,ál,ulas es ue a pesar de poner
palanca en muc#os casos el peso o el brao de
la palanca debían ser demasiado grandes"
además guarda el problema en las máuinas
marinas ue según la escora del buue la
,ál,ula abre antes o después.
+os resortes% $onsiste en colocar un resorte
con un obturador en su etremo sobre la
sección de la ,ál,ula. El problema del resorte
es ue según se ,a comprimiendo la presión
necesaria para comprimirlo más aumenta. !sí"
si deseamos ue abra a una presión un poco
superior a la de timbre nos encontraremos ue
a esa presión comenará a abrir pero no
alcanará la altura necesaria para e,acuartodo el caudal. #@dAB. $omo este tipo de
,ál,ulas no consiguen e,acuar el caudal se
denominan ,ál,ulas de apertura menor.
De cru% $onsiste en dar una forma muy
particular al obturador de la ,ál,ula y también
a la sección de la apertura. El obturador ,a"
igual ue antes unido a un resorte" pero
debido a esta forma especial semejante a una
peona tallada en forma de cru y a la formade cru de la apertura" el ,apor ejerce más
presión y encuentra mayor sección.
'istón más camisa% $onsiste en colocar una
especie de pistón dentro de una camisa
cilíndrica ue se llena con el ,apor arrastrando
este pistón como si se tratara de un émbolo.
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*er,o ,ál,ula% $onsiste en #acer circular parte
del ,apor de fuga por un peueo circuito ue
será el ue comience a abrir la ,ál,ula y dar
paso a todo el ,apor. Después todo el ,apor
ejercerá presión y abrirá en su totalidad.
Electroimán% $onsiste en dos sensores de
presión ue dan corriente a un imán para
#acer abrir la ,ál,ula.
Electro neumáticas%
Electro #idráulicas%
o Sistemas de eliminación del holln:
Están destinados a eliminar el #ollín ue se acumula en los
#aces tubulares y elementos de las calderas.
De los sopladores de #ollín%
$onsiste en lanas ue disparan c#orros de
,apor de agua a gran presión cuando se
reuiere.
Estos sopladores pueden ser estáticos o
retráctiles" usados estos últimos en las onasdonde la temperatura es tan ele,ada ue si se
dejaran colocados sin estar circulando ,apor
por su interior para refrigerarlos se uemarían.
*uelen ser rotati,os" giran sobre su propio eje
para ue los c#orros de ,apor alcancen el
mayor radio posible. *uelen ser mo,idos por
un sistema de correas a un motor mayor o por
un peueo motor neumático.
En algunos casos también se trabajan las
salidas del ,apor con cierta inclinación"
también para alcanar el mayor radio. (Esto se
suele #acer en los retráctiles).
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*iempre se ponen en funcionamiento desde el
más alejado #asta el más cercano a la
c#imenea.
De los otros sistemas de eliminación de #ollín%
El sistema de ultrasonidos consiste en utiliar
este tipo de ondas para #acer ,ibrar los #aces
tubulares y ue se desprenda el #ollín.
El pac#ín es un sistema ue consiste en
perdigonar los tubos con peueas bolas de
acero.
o !ndicadores de nivel:
Es de ,ital importancia saber ue ni,el de agua y de ,apor
eisten en el domo. 'or eso se colocan unos ,isores ue nos
lo indican.
Estos ,isores siempre deben poder ser drenables.
De los distintos ,isores%
El elemental consiste en unos ,asos
comunicantes de ,idrio donde nosotros
podemos obser,ar el menisco del agua. +osproblemas de este ,isor son ,arios. Debido a
las altas presiones ue debe soportar" el ,idrio
debe ser muy grueso y" por tanto impide
bastante la ,isión. El ,apor y el agua poseen
eactamente el mismo color (ninguno) así ue
lo único ue se ,e es el menisco. *i se #a de
,er desde algún punto un pelín alejado es
imposible. *uelen romperse con facilidad.
El sistema Clinger consiste en un ,isor demetal y cristal unidos como en forma de
prensa ue mantienen en su interior el ni,el de
agua. +a cara del cristal ue da al interior" es
decir al agua o al ,apor está labrada con unas
formas ue apro,ec#ando las propiedades de
re0eión y refracción del agua líuida y del
,apor6 si nosotros aplicamos lu frente al ,isor"
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el ,apor re0eja la lu" ,iendo nosotros toda la
ona de ,apor brillante y el agua la absorbe
,iendo nosotros esta ona negra. El problema
es ue como el agua y el ,apor erosionan
muc#o pronto el gra,ado del cristal se pierde y
el ,isor pierde con ello sus propiedades.
1tro sistema consiste en colocar unas
bombillas detrás del ni,el. Este ni,el encerrado
entre mica ue no se erosiona y es
transparente en capas muy 3nas. 8na pared
con aberturas en ángulo #ace llegar al ni,el la
lu de las bombillas con un grado de
inclinación tal ue" justo el menisco donde
cambia de agua a ,apor re0eja esta lu
dejando una peuea franja brillante en un
fondo completamente negro.
1tro sistema consiste en colocar también lu
detrás del ,isor" pero colocando dos pantallas
de dos colores diferentes y bien distinguibles
(,erde y rojo" por ejemplo) con ángulos
diferentes. !sí" el agua dejará pasar tan solo la
lu ue ,iene de un color re0ejando #acia
atrás la otra y ,ice,ersa. !sí obtendremos un
,isor con dos colores" uno para el agua y otro
para el ,apor.
! distancia se puede utiliar un liuido
inmiscible y de color llamati,o ue debido a
,asos comunicantes con el domo y a una
peuea cámara superior nos indicará en todo
momento donde esta el agua.
También a distancia se puede utiliar un
presostato con un imán y una espiral ue nos
dará la seal del agua con una 0ec#a sobre unpanel ,isor.
o Sistemas de control del nivel del colector:
2o solo nos basta con conocer el ni,el de la caldera"
también nos interesa poder controlarlo. 'ara este 3n se
utilian los sistemas de control de ni,el.
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El más sencillo consiste en un 0otador unido en su ona
superior a un ,ástago en cuyo etremo se encuentra un
interruptor magnético. Este interruptor magnético ,a
subiendo o bajando según el ni,el de la caldera" y según
suba o baje puede colocarse ante cuatro indicadores
magnéticos cada uno de los cuales da una seal con undiferente signi3cado. El inferior y superior centrales indican
a la bomba de alimentación su arranue o su parada. +os
dos etremos indican ni,el gra,emente alto o bajo y dan
seal de parada al motor y suena una alarma de paro
manual.
'or supuesto" en un barco no se puede con3ar en un
0otador" ya ue continuamente daría orden de arranue o
parada. 'ara esto lo ue se #ace es 3ltrar la seal utiliando
un temporiador antes no dar la seal de arranue o
parada.
También se puede utiliar un sistema de electrodos
introducidos en el agua ue darán seal mientras estén
sumergidos" pero nos ,ol,emos a encontrar con el
problema del oleaje y los mo,imientos.
1tro tipo de controlador es el termo #idráulico" consiste en
colocar un ,aso comunicante inclinado ue circula dentro
de una cámara llena de agua. Este ,aso transmite calor al
agua dependiendo de su propio ni,el de agua o ,apor#aciendo ue en la cámara ue lo rodea #aya de igual
manera más agua o más ,apor. +o ue nosotros medimos
es la presión ue ejerce el ,apor dentro de la cámara
eterior.
El controlador termostático consiste en un tubo inclinado
3jo por uno de los etremos y unido a la caldera de manera
ue dentro de éste #aya el mismo ni,el. El ,apor tiene un
coe3ciente de con,ección muy ele,ado y el agua no. !sí el
tubo se dilatará muc#o más cuando esté lleno de ,apor ueno cuando lo esté de agua. !sí" midiendo el tubo sabremos
cuanto ni,el de ,apor o agua #ay en la caldera.
Eisten otros sistemas de control automático ue son
capaces de a,anarse a la necesidad de apertura o cierre
de la bomba calculando di,ersos ni,eles y presiones.
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CONCEPTOS BASICOS
El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas, para evaporar disoluciones qumicas, para procesos de calentamiento, para mover tur!inas, m"quinas # !om!as, para realizar los miles #
miles de procesos en todas las ramas de la industria$
El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque e%iste unanecesidad de calor # ener&a al mismo tiempo # el vapor es la maneramas adecuada # económica de transportar &randes cantidades decalor # ener&a$
El vapor es f"cil de producir #a que se o!tiene del a&ua #&eneralmente se requiere de un recipiente adecuado para producirloindustrialmente, este recipiente es una caldera o un &enerador devapor$
Aunada con la producción de vapor, como es ló&ico se encuentranntimamente li&ados una serie de principios # cam!ios fundamentales,los cuales se e%plican en forma practica a continuación$
ENE'(IA$)*a ener&a es in+erente en la materia$ Por ener&a indicamos al&o queaparece en muc+as formas, las cuales se relacionan entre s, por el+ec+o de que se pueden +acer la conversión de una forma de ener&aa otra$ El termino &eneral de ener&a no es deni!le, pero si se puede
denir con precisión las diversas formas en que aparece$
*a ener&a solo tiene ma&nitud -# sentido., por lo tanto es unacantidad escalar$ *a ener&a de un sistema de cuerpos es simplementela suma de las ener&as -con sus sentidos. en cada uno de ellos$ O seaque la ener&a total de un solo sistemas es la suma de las ma&nitudes-con sus sentidos o si&nos. de las diversas formas de ener&a-cin/tica, mec"nica, qumica, t/rmica, etc$.$
*a materia esta compuesta de un a&re&ado de mol/culas que s/ esta
moviendo continuamente, pero al azar$ Como las mol/culas tienenmasa, tienen ener&a cin/tica interna, la ener&a cin/tica internatotal, se ori&ina principalmente por0 el movimiento de traslación delas mol/culas1 el movimiento de rotación de las mol/culas # unmovimiento de vi!ración de los "tomos dentro de las mol/culas$
Adem"s de la ener&a cin/tica interna, las sustancias tienen unaener&a potencial interna, cu#o cam!io resulta de una fuerza de
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atracción entre las mol/culas que cam!ian de posición unas respectoa otras$
*a suma de estas ener&as se llama ener&a interna, que es la ener&aalmacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad #
con&uración de sus mol/culas # de las vi!raciones dentro de ellas$Nos referimos a esta ener&a como ener&a molecular o t/rmica$
CA*O'$)El calor es ener&a en transición -en movimiento. de un cuerpo osistema a otro, solamente de!ida a una diferencia de temperaturaentre los cuerpos o sistemas$
Es una forma de ener&a que causa un cam!io fsico en la sustanciaque es calentada$ Sólidos, tales como metales, cuando son calentadosinicialmente, se e%panden # aumentan su temperatura, +asta cam!iaral estado liquido$
*os lquidos cuando son calentados, vaporizan # el vapor producido alentrar en contacto con una supercie de menos temperatura secondensa, entre&ando a dic+a supercie el calor con la cual +a!alo&rado su vaporización$
CA*O' *ATENTE$)Es la cantidad de calor requerida para lo&rar el cam!io de estadofsico de una sustancia sin que e%istan variaciones en su temperatura$
CA*O' SENSIB*E$)Es el calor que produce una elevación de temperatura en un cuerpo$
T'ANS2ISION 3E CA*O'$)Es el 4u5o de calor a trav/s de un cuerpo de temperatura m"s alta,+acia un cuerpo de menos temperatura$
*a transmisión del calor puede ser por conducción o radiación ó por
am!as$
CON36CCION$)Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos enlos que e%iste una diferencia de temperatura$
'A3IACION$)Es la transmisión del calor a trav/s de un cuerpo a al&7n otro por
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medio de ondas de calor, las cuales radian a trav/s del cuerpo conma#or temperatura al otro con menor temperatura, sin tomar encuenta el calentamiento del medio entre ellos$
896: ES E* ;APO'<
;apor es una fase intermedia entre la liquida # la de &as$ *os vaporestienen caractersticas seme5antes a los &ases, puesto que llenan porcompleto los recipientes que los contienen, pero no si&uen las le#esde los &ases perfectos$
El vapor de a&ua es un =Transportador de ener&a t/rmica= que tienelas si&uientes venta5as0
>?) Se produce con a&ua, la cual es relativamente a!undante # !arata$@?) Es limpio # no tiene sa!or ni olor$?) Por sus propiedades termodin"micas, su control es relativamentesencillo$?) Es una de las formas m"s económicas de transporte de calor #aque su capacidad de transporte de calor por unidad de peso es mu#alta$?) Entre&a su calor a una temperatura constante$D?) En muc+os casos, despu/s de que se +a utilizado su calor, sevuelve a calentar pudiendo usarse varias veces$
;APO'IACION$)Es el cam!io de un cuerpo de la fase sólida o lquida a la fase de
vapor$
E;APO'ACION$)Es la vaporización de un lquido que tiene lu&ar e%clusivamente en lasupercie li!re del lquido$
EFE2P*O0 *a evaporación del a&ua en el mar o en cualquier supercieli!re del lquido$ *a evaporación puede tener lu&ar a cualquiertemperatura del lquido$
EB6**ICION$)Es la vaporización de un lquido que tiene lu&ar en el seno mismo dellquido$ E5emplo0 la e!ullición de un recipiente a!ierto que conten&aa&ua1 la e!ullición del a&ua en el interior de una caldera$
*a e!ullición de un lquido tiene lu&ar a una temperatura, cu#o valordepende de la presión a que est" el lquido1 mientras ma#or sea est",ma#or ser" aquella$
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CON3ENSACION$)
Es el cam!io de vapor -fase &aseosa. a lquido con una transferenciade calor del vapor a la supercie de condensación$
*os vapores saturados$ Son aqu/llos que tienen una temperaturai&ual a la de e!ullición -correspondiente a la presión a que est" elvapor. # constan 7nicamente de la fase de vapor$
6n vapor +7medo tiene al mismo tiempo la fase lquida # la fase devapor$ Su temperatura es i&ual a la de e!ullición$ Para denirlo se+ace necesario dar su presión o su temperatura # su calidad$
*a calidad de un vapor +7medo es la relación del peso del 4uido queest" en la fase vapor # el peso total del 4uido$
*os vapores so!recalentados tienen una temperatura superior a latemperatura de e!ullición # en ellos est" presente solamente la fasevapor$
Para denir un vapor so!recalentado +a# que indicar su presión # sutemperatura o !ien su so!recalentamiento$
El so!recalentamiento de un vapor es la diferencia entre sutemperatura # la temperatura de e!ullición correspondiente a su
presión$
6n lquido saturado consta solamente de la fase lquida # est" a sutemperatura de e!ullición, Basta la presión o la temperatura paradenirlo$
P'ESION$)Es la fuerza e5ercida por el 4uido en la unidad de supercie de la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del 4uido$ Semide por medio de un manómetro # se e%presa en G&Hcm@, l!sHpl&@,
!ars, etc$
*os manómetros miden la presión relativa, es decir, la presión arri!ade la presión atmosf/rica$ Para o!tener la presión a!soluta +a# quesumar a la lectura del manómetro la presión atmosf/rica, en el lu&ardel e%perimento, la cual se mide con un !arómetro$ *as ta!las #&r"cas de vapores se reeren a la presión a!soluta$
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P'ESION ABSO*6TA$)Es la presión que resulta de la adición de la presión manom/trica # la presión atmosf/rica$
P'ESION 3E ;ACIO$)
Si la presión a!soluta es menor que la atmosf/rica, a la lecturamanom/trica se le llama presión de vaco o vaco$
CAI3A 3E P'ESION$)Es la diferencia de presión entre dos puntos, causada por laresistencia a la fricción # condensación en una lnea de tu!era$
TERMINOS COMUNES A CALDERAS
GENERADOR DE VAPOR.-
Es la serie de dispositivos qe aprove!"a#do el poder !alor$%i!o de # !o&'sti'le prod!e# vapor. U# (e#erador de vapor est) !o&pesto ')si!a&e#te* por !atro
tra#s&isores de !alor qe so#+ La !aldera propia&e#te !o# s "o(ar* el pre!ale#tador de
aire* el e!o#o&i,ador el so're!ale#tador.
SUPERICIE DE CALEACCION.-
Es la sper%i!ie de &etal qe est) e# !o#ta!to al &is&o tie&po !o# los (ases de !o&'sti/#
!o# el a(a o vapor* es de!ir* es toda la sper%i!ie de #a !aldera qe est) e# !o#ta!to por
# lado !o# el a(a por el otro est) e0pesta al %e(o o a la !orrie#te de los (ases de la!o&'sti/#. Se &ide del lado de los (ases e# &1 o pies1* e# las !alderas de t'os de "&o
por el lado del a(a e# las !alderas de t'os de a(a.CA2ALLO CALDERA.-
Se di!e qe #a !aldera tie#e #a !apa!idad de # !a'allo !aldera* !a#do es !apa, de
prod!ir 34.54 6(7"r 89:.4 l's7"r.; De vapor satrado de 3
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tra'a>a#do !o# 3
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E# la %i(ra qe se &estra e# estos ap#tes se &estra esqe&)ti!a&e#te las partes
ese#!iales al(#as op!io#es #e!esarias para prod!ir vapor por &edio del !alor li'erado
dra#te !o&'sti/# de # !o&'sti'le. Estos ele&e#tos so# los si(ie#tes+
3. - U# eqipo para li'erar !alor del !o&'sti'le.
1. - U#a !)&ara de !o&'sti/#
9. - U# &edio para a'sor'er el !alor li'erado.
:. - U# siste&a para prod!ir el tiro.
4. - U# &edio de reposi!i/# del a(a.
5. - U# &edio para !aptrar el vapor (e#erado.
. - U# &edidor de la presi/# del vapor # i#di!ador de #ivel del a(a.
. - U# &edio o &edios para !oordi#ar el %#!io#a&ie#to.
I.- Eqipo para li'erar el !alor del !o&'sti'le.- Este eqipo es ')si!a&e#te el qe&ador*
del !al e0iste# varios tipos se(J# el !o&'sti'le qe se se* la !apa!idad la %or&a deoperar* pri#!ipal&e#te.
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II.- U#a !)&ara de !o&'sti/#.- Es el espa!io e# do#de se e%e!tJa la o0ida!i/# del
!o&'sti'le o sea la rea!!i/# q$&i!a e#tre el !o&'sti'le Kl o0i(e#o del aire* !o#
despre#di&ie#to de l, !alor. Esta !)&ara as&e di%ere#tes %or&as se(J# el tipo de
!aldera.
III- U# &edio para a'sor'er el !alor li'erado.- El !alor li'erado dra#te la !o&'sti/# de'e
pasar al a(a para prod!ir s vapori,a!i/# pero si# qe e0ista e# #i#(J# &o&e#to
!o#ta!to dire!to e#tre los prod!tos de la !o&'sti/# el a(a o el vapor* a&'os &edios see#!e#tra# separados por t'os* pla!as otras sper%i!ies &et)li!as qe !o#stite# los qe
se lla&a sper%i!ie de !ale%a!!i/#. or&a#do #a variedad de i#ter!a&'iador de !alor.
IV- U# siste&a para prod!ir el tiro.- El aire #e!esario para s&i#istrar Kl o0i(e#o para
e%e!tar la !o&'sti/# as$ !o&o los prod!tos de di!"a !o&'sti/# de'e# despla,arseade!ada&e#te a travKs de la !aldera ser desalo>ados a la at&/s%era* esto se lo(ra !rea#do
#a !orrie#te de aire a la qe se de#o&i#a Tiro* la !al pede o'te#erse por &edios
#atrales o &e!)#i!os.
V- U# &edio de reposi!i/# del a(a.- E# la &edida e# qe se va prod!ie#do el vapor* el
#ivel del a(a va 'a>a#do* !o&o el #ivel del a(a e# la !aldera de'e !o#servarse de#tro de
li&ites de%i#idos* es #e!esario s&i#istrar a(a #eva a la !aldera para &a#te#er el a(a
de#tro de los li&ites de%i#idos de opera!i/# pes si #o se "a!e as$ pede# prese#tarseries(os (raves* los qe pede# lle(ar "asta prod!ir #a e0plosi/# sJ'ita. La reposi!i/# del
a(a re!ale#tador del vapor* estos so# i#ter!a&'iadores de !alor* op!io#ales* !a %#!i/#
es o'te#er !o# el &)0i&o aprove!"a&ie#to el !alor qe a# !o#tie#e# los (ases prod!tode la !o&'sti/#.
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