CALDERAS Y REDES DE VAPOR

I. DESCRIPCION DEL EQUIPO

Una calera es un recipiente metálico, grande y más o menos redondeado y cilíndrico que sirve para hervir un líquido y generar vapor que será empleado para producir energía o como sistema de calefacción”. Una caldera es el punto de partida en la producción de energía en la inmensa mayoría de las empresas. Una caldera es un cambiador de calor; transforma la energía química del combustible en energía calorífica. Además, intercambia este calor con un fluido, generalmente agua, que se transforma en vapor de agua. En una caldera se produce la combustión que es la liberación del calor del combustible y la captación del calor liberado por el fluido.

II. HISTORIA

Cuando James Watt observó que se podría utilizar el vapor como una fuerza económica que remplazaría la fuerza animal y manual, se empezó a desarrollar la fabricación de calderas, hasta llegar a las que actualmente tienen mayor uso en las distintas industrias. Las primeras calderas tuvieron el inconveniente de que los gases calientes estaban en contacto solamente con su base, y en consecuencia se desaprovechaba el calor del combustible. Debido a esto, posteriormente se les introdujeron tubos para aumentar la superficie de calefacción. Si por el interior de los tubos circulan gases o fuego, se les clasifican en calderas piro tubulares (tubos de humo) y calderas acuotubulares (tubos de agua). Hasta principios del siglo XIX se usó la caldera para teñir ropas, producir vapor para la limpieza, etc., hasta que Papin creó una pequeña caldera llamada "marmita". Se usó vapor para mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo, ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse, ésta dejaba de producir trabajo útil. Luego de otras experiencias, James Watt completó una máquina de vapor de funcionamiento continuo, que usó en su propia fábrica, ya que era un industrial inglés muy conocido. La máquina elemental de vapor fue inventada por Dionisio Papin en 1769 y desarrollada posteriormente por James Watt en 1776.Inicialmente fue empleada como máquina para accionar bombas de agua, de cilindros verticales; fue la impulsora de la revolución industrial, la cual comenzó en ese siglo y continúa en el nuestro. Máquinas de vapor alternativas de variada construcción han sido usadas durante muchos años, como agente motor, pero han ido perdiendo gradualmente terreno frente a las turbinas. Entre sus desventajas está la poca velocidad y (como consecuencia directa) el mayor peso por kW de potencia; necesidad de un mayor espacio para su instalación e inadaptabilidad para usar vapor a alta temperatura. Dentro de los diferentes tipos de

caldera, se han construido para tracción, utilizadas en locomotoras para trenes, tanto de carga como de pasajeros. Hay una caldera multi-humotubular con haz de tubos amovibles, preparada para quemar carbón o lignito. El humo, es decir, los gases de combustión caliente pasan por los tubos, cediendo su calor al agua que los rodea. Para medir la potencia de la caldera, y como dato anecdótico, Watt recurrió a medir la potencia promedio de muchos caballos, y obtuvo unos 33.000 libras-pie/minuto o sea 550libras-pie/seg., valor que denominó Horse Power, potencia de un caballo. Posteriormente, al transferirlo al sistema métrico de unidades, daba algo más de 76 kg/seg. La Oficina Internacional de Pesos y Medidas de París, resolvió redondear ese valor a 75 más fácil de simplificar, llamándolo "Caballo Vapor" en homenaje a Watt.

III. COMPONENTES DE UNA CALDERA

HOGAR

Partes de la caldera donde se realiza la combustión.

ANILLO

Muro de material refractario, que tiene la función específica de evitar la radiación al quemador y darle forma a la llama. CUERPO Compuesto de un cilirdro de acero herméticamente cerrado expuesto a la acción de los gases y cuyos elemento principales son: · Cámara de agua · Cámara de vapor · Superficie de calefacción · Superficie de vaporización

CAMARA DE AGUA

Espacio ocupado por el agua hasta el nivel de trabajo, teniendo un volumen de alimentación dado por los niveles máximo y mínimo de operación.

CAMARA DE VAPOR

Espacio ocupado por el vapor. Se aumenta este en ocasiones por medio de un domo o cúpula llamado también colector de vapor.

SUPERFICIE DE CALEFACCION

Aquellas áreas que se encuentran por un lado en contacto con el agua y por el otro lado con los gases de la combustión (Superficies exteriores e interiores de los tubos).

SUPERFICIE DE VAPORIZACION

Es la que separa en cualquier instante el espacio ocupado por el agua del ocupado por el vapor.

CONDUCTO DE HUMOS

Todos aquellos elementos que conducen los productos de la combustión desde el hogar hasta la base de la chimenea.

TIRO

Depresión que contribuye al Paso de los gases a través de la caldera, puede ser natural, producido por la chimenea y el artificial producido por medios mecánicos, que a su vez se subdivide en tiro forzado (con sopladores) y tiro inducido (con aspiradores).

CHIMENEA Conducto destinado a evacuar los productos de la combustión a la atmósfera a una altura suficiente para evitar molestias.

CONJUNTO DEL QUEMADOR

Las partes esenciales de un quemador son las siguientes: · Amortiguador de aire. · Anillo del aire primario. · Anillo del aire secundario. · Boquilla. · Boquilla de gas. · Brazo de horquilla. · Conjunto del registro. · Cuerpo del ventilador. · Entrada de gas. · Guía del aire primario. · Impelente del ventilador. · Interruptor de límite bajo. · Mallas de admisión de aire. · Motor. · Refractario. · Regulador de presión de vapor. · Transformador de lgnición. · Válvula a circulación del petróleo.

VENTILADOR

Unidad que provee aire en el volumen y la presión adecuada para la combustión. COMPRESOR Provee aire a mayor presión para atomizar el combustible.

SISTEMA DE IGNICION

Por medio de un transformador de alto voltaje produce la chispa en los electrodos para iniciar la combustión.

CONTROL DE LLAMA

Una célula fotoeléctrica detecta la existencia de la llama y en su defecto corta el combustible y apaga el Caldera.

BOMBA DE COMBUSTIBLE

Provee la presión necesaria para llevar el combustible hasta las boquillas del quemador. Cuando la caldera entra en funcionamiento por primera vez, deberá hacerse el ajuste correcto de la combustión en base a un análisis de los gases de escape y la medición del tiro a través de la caldera. No debe efectuarse modificación alguna de la calibración, ya que cualquier desajuste se traducirá en reducción de eficiencia de la combustión.

IV. PRINCIPIOS FISICOS DE FUNCIONAMIENTO

El agua de alimentación que va a la caldera es almacenada en un tanque o cámara de agua (nombre que se le da al espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera) con capacidad suficiente para atender la demanda de la caldera, así una válvula de control de nivel mantiene el tanque con agua, a su vez una bomba de alta presión empuja el agua hacia adentro de la caldera por medio de tuberías (tubos), al tiempo que, se da la combustión en el horno u hogar, esta es visible por el funcionamiento del quemador en forma de flama, el quemador es controlado automáticamente para pasar solamente el combustible necesario (el combustible puede ser solidó, liquido o gaseoso, dentro de los mas conocidos se encuentran el carbón, el combustoleo, y el gas), la flama o calor es dirigida y distribuida a las superficies de calentamiento o tuberías donde la energía térmica liberada en el proceso de combustión se transmite al agua contenida en los tubos (en algunos casos el agua fluye a través de los tubos y el calor es aplicado por fuera a este diseño se le conoce como Acuotubular, en otros casos los tubos están sumergidos en el agua y el calor pasa por el interior de los tubos a este diseño se le conoce como Pirotubular, estos dos diseños de calderas son los mas utilizados) donde por medio de los procesos de radiación, conducción y convección el agua se transforma en vapor, dicho vapor es conducido por tuberías a los puntos de uso o puede ser colectado en cámaras para su distribución; en la parte superior de la caldera se encuentra una chimenea la cual conduce hacia afuera los humos o gases de la combustión; en el fondo de la caldera se encuentra una válvula de salida llamada purga de fondo por donde salen del sistema la mayoría de polvos, lodos y otras sustancias no deseadas que son purgadas de la caldera.En conjunto en la caldera existen múltiples controles de seguridad para aliviar la presión si esta se incrementa mucho, para apagar la flama si el nivel del agua es demasiado bajo o para automatizar el control del nivel del agua.

V. Uso hospitalario

Este equipo es muy importante en un hospital ya que su trabajo es critico, pues si una de estas no se controla correctamente puede quedar fuera de uso o explotar, con los perjuicios que ello conllevaría, inclusive el cierre del hospital, pues de el depende el

agua caliente, el vapor para marmitas, la lavandería y la cocina. Además controla la temperatura del agua para toda la institución, su trabajo es permanente.

VI. En qué consiste e mantenimiento preventivo

Con el mantenimiento preventivo de este equipo se busca

a) lograr que se alargue la vida útil del equipo.

b) Disminuir costos operacionales del equipo.

c) Mantener la confiabilidad y continuidad de los equipos.

d) Disminuir riesgos para operadores, pacientes y visitas.

e) Racionalizar el uso de los recursos para mantenimiento.

f) Mejorar el rendimiento o efectividad del personal.

Es considerado como las redes de vapor al sistema de distribución de este gas proveniente de la caldera hasta el sitio a ser utilizado, generalmente es utilizado como medio de esterilización.

Suministros:

Vapor de agua

Herramientas:

Termómetro

Gasómetro

Barómetro

Guantes de goma

Alicate

Llave Allen

Destornillador

Llaves fijas

Precauciones:

No exponerse a un contacto directo de la piel con la tubería de la red.

Procedimiento:

SEMANAL (Por el operador de la caldera)

3.2.2.1 Pruebas cualitativas

3.2.2.1.1 Realizar una inspección de forma visual general.

3.2.2.1.2 Las tuberías deben tener etiquetas fácilmente visibles y colocadas a una distancia mínima de 6 metros. Verificar el estado de las etiquetas en los tramos de la red.

3.2.2.1.3 Inspeccionar las condiciones ambientales en las que se encuentra la red: que quede protegida contra corrosión, humedad, calentamiento o congelamiento. (según institución, cuando aplique)

3.2.2.1.4 Caldera. Inspeccionar la caldera generadora del vapor.

3.2.2.1.5 Tubería. Revisar el correcto diámetro de la tubería, verificar que no haya sedimentos. 3.2.2.1.6 Inspeccionar externamente la red central de distribución, identificar daños o partes faltantes.

3.2.2.1.7 Revisar los purgadores y brazos colectores.

3.2.2.1.8 Sistema de combustible. Verificar si hay presión de gas y/o residuos (según lo indique el manual).

3.2.2.1.9 Conmutadores automáticos. Cerciorarse que la planta quede en estado automático y además revise fusibles.

3.2.2.1.10 Compresor de vapor. Evaluar: Subir el nivel de presión a un nivel superior, para comprobar alarmas. Consumidor de vapor: Condensador de vapor (según lo indique el manual).

3.2.2.1.11 Inspeccionar externamente el estado de los manómetros.

3.2.2.1.12 Inspeccionar externamente el estado los reguladores.

3.2.2.1.13 Inspeccionar el estado de las roscas en conectores. Ajustar si es necesario.

3.2.2.1.14 Verificar soporte de tubería.

3.2.2.1.15 Verificar el estado de los tomas de entrada y de salida del sistema.

3.2.2.1.16 Funcionamiento. Verificar el Funcionamiento total.

3.2.2.2 Pruebas cuantitativas.

3.2.2.2.1 Generador. Indicar el rango (según lo indique el manual de servicio).

3.2.2.2.2 Turbina. Comprobar las revoluciones por minuto (según lo indique el manual de servicio).

3.2.2.2.3 Medir y verificar la presión de la tubería sea la adecuada (según lo indique el manual de servicio).

3.2.2.2.4 Verificar la continuidad del suministro.

ANUAL (Por el operador de la caldera)

3.2.2.3 Mantenimiento preventivo

3.2.2.3.1 Reemplazar empaques de los reguladores.

3.2.2.3.2 Reemplazar los diafragmas de los reguladores.

3.2.2.3.3 Reemplazar resortes de los reguladores.

3.2.2.3.4 Verificar el funcionamiento de las válvulas de control.

3.2.2.3.5 Limpiar purgadores.

3.2.2.3.6 Limpiar la tubería y empalmes.

3.2.2.3.7 Prueba de estanqueidad: Esta prueba se realiza con una presión de 150 psi durante 24 horas y la presión no debe caer más de un 5 %, en caso de que esto suceda se deben hacer las correcciones y volver a hacer la prueba.

3.2.2.3.8 Prueba de barrido de red: En esta prueba se utiliza aire por sectores, con el fin de eliminar las partículas que puedan quedar después de la instalación y uso, se deben hacer dos barridos con una diferencia de 5 minutos para garantizar que se expulsen todas las partículas.

3.2.2.3.9 Prueba de detección de fugas: Esta prueba se realiza con agua jabonosa. Se debe de hacer seguimientos con el agua jabonosa a la tubería en busca de orificios creados por corrosión, perforaciones, golpes y /o daños causados, que puedan causar algún tipo de pérdida en la presión del vapor que se genera.

BIBLIOGRAFIA

http://bdigital.uao.edu.co/bitstream/10614/1139/8/TBM0267G.pdf

http://www.minsa.gob.pe/dgiem/cendoc/pdfs/GUIAS%20DE%20MANTTO%20Y%20REDES%20DE%20DISTRIBUCION%20DE%20VAPOR.pdf

https://books.google.com.co/books?id=lrMCVNsvX70C&pg=PA192&lpg=PA192&dq=cual+es+el+USO+HOSPITALARIO+de+una+caldera&source=bl&ots=Jp5p_NIu7z&sig=zAhpYOwha3hizTeQ9z1Ma3BcXoY&hl=es&sa=X&ved=0CC0Q6AEwAzgKahUKEwiArIvRtObHAhWFJx4KHcrXD2U#v=onepage&q=cual%20es%20el%20USO%20HOSPITALARIO%20de%20una%20caldera&f=false