Mantenimiento Industrial 2 Tecnicatura Superior en Mantenimiento Industrial CALDERAS.

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Mantenimiento Industrial 2Tecnicatura Superior en Mantenimiento IndustrialCALDERASQu es una calderaBsicamente, una caldera consta de un hogar, donde se produce la combustin y un intercambiador de calor, donde el agua se calienta. Adems debe tener un sistema para evacuar los gases procedentes de la combustin.El agua puede calentarse a diferentes temperaturas. En las calderas normales no se suelen sobrepasar los 90C, por debajo del punto de ebullicin del agua a presin atmosfrica. En calderas ms grandes, se llega hasta los 140C, manteniendo la presin alta en las conducciones para que no llegue a evaporarse (agua sobrecalentada). Existen tambin calderas de vapor, en las que el agua se lleva a la evaporacin y se distribuye el vapor a los elementos terminales, Existen tambin calderas en que el agua se calienta a temperaturas inferiores a 70C y que consiguen elevados rendimientos (caldera de condensacin).

IntroduccinLas calderas: la energa de un combustible se transforma en calor para el calentamiento de un fluido

Partes: Hogar Quemador Humos Intercambiador de calor Fluido caloportador ChimeneaCombustinReaccin [combustible - comburente] calor a un nivel trmico aprovechableEl quemador es el encargado de que la mezcla sea la apropiadaLa cantidad de calor por unidad de masa que desprende un combustible al quemarse es el Poder Calorfico (kJ/kg) PCI (el vapor de agua de los humos no condensa) PCS (se condensa el vapor de agua de los humos)Los elementos bsicos que reaccionan son: El oxgeno del aire como comburente (aprox. 1m3 por kWh) El carbono y el hidrgeno del combustible Otros elementos (azufre), e inertes (cenizas)CombustiblesLos combustibles slidos (lea, carbn ), importan el carbono fijo, la humedad, las cenizas y las materias voltiles; mala mezcla con el aire, ensucian superficiesLos combustibles lquidos,( fuel oil ( S2), y gas oil C) Distribucin en camiones cisterna y almacenamiento en un depsito central,alcanzando la caldera por una red de tuberasLos combustibles gaseosos, (gases licuados de petroleo GLP, gas natural,)Composicin variable, y el suministro puede ser por medio de canalizaciones a alta baja o media presin, con depsitos fijos o con depsitos mviles (bombonas);necesitan vaporizacin Tipos de Calderas Clasificacin por los materialesCalderas de fundicin; por elementos, la transmisin de calor tiene lugar en el hogar, rea de intercambio pequea y rendimientos bajo; tienen poca prdida de carga en los humos y por ello suelen ser de tiro naturalCalderas de acero; combustibles lquidos o gaseosos, por lo que tienen una mayor superficie de contacto y su rendimiento es mejorCalderas murales; de diseo compacto y reducido, empleadas para instalaciones familiares de ACS y calefaccin actualmente se est incrementando su potencia y permiten asociamiento de variasTipos de CalderasClasificacin por su diseoCalderas pirotubulares, o de tubos de humo; la llama se forma en el hogar, pasando los humos por el interior de los tubos de los pasos siguientes, para ser conducidos a la chimenea; presentan una elevada perdida de carga en los humos. El hogar y los tubos estn completamente rodeados de agua. De este grupo son las llamadas cilndricas o escocesas Calderas acuotubulares, la llama se forma en un recinto de paredes tubulares que configuran la cmara de combustin. Soporta mayores presiones en el agua, pero es ms cara, tiene problemas de suciedad en el lado del agua, y menor inercia trmica

Tipos de CalderasClasificacin por su aplicacinUsos domsticos: calefaccin, ACS o mixtasGeneracin de energa para plantas termoelctricas: para la generacin de vaporPlantas de cogeneracin: usan gases calientes, de recuperacinGeneracin de vapor o agua sobrecalentada en plantas industrialesTipos de CalderasClasificacin por T salida de los humosEstandar: no soportan condensacin, T ret > 70CBaja T: soportan T agua retorno de 35 o 40C.Tubos de doble o triple pared gran tamaoCondensacin: la soportan de manera permanente

Tipos de CalderasClasificacin por la toma de aireCircuito abierto y tiro naturalCircuito abierto y tiro forzadoCalderas con cmara estanca

Tipos de CalderasClasificacin por el tipo de combustibleSlidos: engorrosas de operar por la alimentacin, las cenizas y suciedad que generan y el difcil control de la combustinLquidos: el combustible deber ser pulverizado o vaporizado para que reaccione con el aireGaseosos: de combustin ms fcil pero ms peligrosa que los lquidosTipos de CalderasClasificacin por la presinCalderas atmosfricasCalderas de depresin, funcionan por la depresin que se crea en la chimenea o por un ventilador que aspira; se evita la salida de humos al localCalderas de sobrepresin; los gases circulan empujados por un ventilador; por lo que los gases circulen ms rpido que en las calderas de depresinTipos de CalderasClasificacin por el fluido caloportadorCalderas de aguaCalderas de agua sobrecalentada, necesitan bombas de alimentacin para elevar la presin, las fugas son muy peligrosasCalderas de vapor, las fugas son muy peligrosas, los condensados necesitan ser purgados, necesitan gran control de la calidad del aguaCalderas de aceite trmico

QuemadoresPone en contacto el combustible y el comburente en cantidades y condiciones adecuadasPara combustibles slidos: parrillas, mala regulacin, estn en desusoPara combustibles lquidos : valvulera, filtros, elementos de control y de seguridadPara combustibles gaseosos: ms sencillos, ya que la mezcla con el aire se consigue fcilmente. La valvulera, filtros, elementos de control y seguridadQuemadores para lquidosDe pulverizacin mecnica o por presin, colocan el lquido en rotacin formando un cono de gotas que se mezcla con el aireNecesitan presiones entre 16 y 20 bar, que ha de ser suministrada por la bomba del combustibleLos combustibles pesados, como el fuel, precisan precalentarse por su elevada viscosidad

Quemadores para lquidosDe pulverizacin asistida, o inyeccin de fluido auxiliar, slo para combustibles pesados, junto con ellos se se inyecta un fluido auxiliar formando una mezcla que se pulveriza fcilmente

Quemadores para lquidosRotativos, de pulverizacin centrfuga, una copa que gira a gran velocidad, distribuye el combustible y lo lanza perimetralmente hacia delante en forma de tronco de conoAl tener elementos mviles, requieren un mantenimiento ms cuidadoso, pero es menos propenso al ensuciarse

Quemadores para gasesPara combustibles gaseosos: son ms sencillos, ya que la mezcla con el aire se consigue fcilmente. Quemador atmosfrico: la presin del gas provoca la aspiracin del aire (primario) para la combustin (40 al 60%),el resto se completa en el quemador. La regulacin de potencia se controla con la seccin de paso del combustible.

Quemadores para gasesPara combustibles gaseosos: son ms sencillos, ya que la mezcla con el aire se consigue fcilmente. Quemador de premezcla: el aire, incluido el exceso, se mezcla con el gas antes del quemador, no existiendo aire secundario

QuemadoresPara combustibles gaseosos:De flujo paralelo, con mezcla por turbulencia, el aire llega paralelo al eje del quemador, se pone parcialmente en rotacin por la accin de la roseta (dispositivo con aletas)

QuemadoresQuemadores mixtos: simultneamente o por separado ms de un combustible .Se utilizan en grandes calderas para dar seguridad de servicio

Equipos auxiliaresVentiladores de aire de combustinEnvan el aire al cajn, comn o individual, en el que estn alojados los quemadoresEn las instalaciones industriales se instala en un foso situado en el frente de la caldera, para amortiguar ruidosEl accionamiento por correas y poleas permite ajustes posteriores en el caudal impulsadoEntre el ventilador y el quemador se deben instalar juntas flexibles, para amortiguar las vibraciones y absorber las dilataciones de la calderaEquipos auxiliaresVentiladores de aire de combustin

Circuito de combustiblePara los slidos la alimentacin puede ser manual en las pequeas y automatizada en las grandesEn las de combustibles lquidos la alimentacin es con bombas que comunica presin al combustible, de engranajes Son ms robustas Son ms estables El combustible las lubricaEn las de combustibles gaseosos la fuerza impulsora es la presin de la red de distribucin o el depsito, puede ser necesario un reductor de presin.

Circuito fluido caloportadorHay que considerar la prdida de carga que supone la calderaLa fuerza impulsora:Red de abastecimiento (circuitos abiertos)Bombas circuladorasPor termosifn (diferencia de densidades del agua caliente y fra, poco empleado)En las calderas de vapor, el caudal de alimentacin ser la suma del vapor generado, ms las purgas que se realicen (mantener la concentracin de sales) Tratamiento de aguaEl tratamiento de agua de alimentacin, o reposicin depender de las caractersticas de las aguas locales

Bombas de circulacin de aguaLas calderas industriales provistas de quemadores de combustibles lquidos o gaseosos, deben estar equipadas con un sistema de bomba de alimentacinBombas centrfugas, de varias etapas, con una curva Q-H que no sea planaDiseada para trabajar con altas temperaturasNPSHR < NPSHD para evitar la cavitacinUn factor importantsimo a tener en cuenta durante el trabajo de la caldera es la calidad del agua de alimentacin .Esta agua debe estar desprovista de dureza temporal, de lo contrario, las sales depositadas en torno a los tubos de fuego van formando una capa aislante que impide el intercambio adecuado de calor entre gases de la combustin y agua, con la consecuente prdida de eficienciaSeguridad y controlEncendido de la chispa,Piezoelctrico; es un cristal de cuarzo de que se carga elctricamente cuando se le deforma, no necesita conexin elctricaPor filamento incandescente; se calienta al paso de una corriente elctrica; necesita conexin elctrica, y el filamento es muy frgil.Por chispa de alta tensin; un transformador genera una tensin que produce el salto de u