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CALDERAS POR: ALCAZAR CASTILLO MARLON BARRAZA GUTIERREZ MICHAEL CARVAJAL MELO INDIRA LANG CAMARGO KARINA Distribución en Planta Universidad Del Atlántico CALDERAS Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en ener...

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CALDERAS POR: ALCAZAR CASTILLO MARLON BARRAZA GUTIERREZ MICHAEL CARVAJAL MELO INDIRA LANG CAMARGO KARINA

Distribución en Planta Universidad Del Atlántico

CALDERAS Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

CALDERAS Son equipos diseñados para transferir calor producido por combustión, mediante electricidad, o un fluido determinado. Se emplean para producir agua caliente, vapor saturado, vapor sobrecalentado.

CALDERAS Es un recipiente cerrado el cual, por medio de calor producido por un combustible al quemarse, transforma el agua que contiene en vapor a una presión mayor que la atmosférica.

Capacidad de Producción de una Caldera • La capacidad de generación de vapor se da frecuentemente en libras de vapor por hora, pero como quiera que el vapor a distintas presiones y temperaturas posee diferentes cantidades de energía, este sistema no mide exactamente la energía producida. • Por lo anterior la capacidad de una caldera de vapor se expresa mas concretamente en forma de calor transmitido a través de sus superficie en BTU/Hora. • Para unidades pequeñas se utiliza el concepto de caballo de calderas o BHP (Boiler Horse Power), EL CUAL EQUIVALE A 33.475 BTU/h definido por la ASME en el año de 1889.

PARTES DE LA CALDERA

Conjunto del Quemador Prender el equipo, este dispositivo hace que se produzca una chispa entre los electrodos originada por el alto voltaje que produce un transformador, se enciende el piloto, se abre el paso de combustible y de aire para que encienda la flama, y una vez que la fotocelda verifica lo anterior, se mantiene en funcionamiento. El conjunto del quemador comprende las boquillas, los electrodos, la fotocelda y el cañón quemador.

Control De Nivel Del Agua Verifica que el nivel del agua dentro de la caldera sea un nivel seguro para que ésta encienda. Durante la operación, vigila y corrige errores; El sistema de control de nivel del agua comprende del cristal de nivel visual, grifos de prueba del cristal de nivel, columna de nivel y control de nivel de agua .

Bomba de Inyección de Agua Al bajar el agua del nivel mínimo de operación, recibe la señal del control de agua y arranca, tomando agua del tanque de condensado e introduciéndola a la caldera; en cambio, cuando sobrepasa un nivel de seguridad prefijado, también se apaga para no exceder el nivel de operación y ahogar la caldera.

Cuerpo de la Caldera En el interior de la caldera se encuentra el hogar (espacio donde se lleva a cabo la combustión) y los tubos, donde se lleva a cabo el calentamiento del agua, ya sea interior o exteriormente, y tiene un aislamiento interior y exterior para evitar pérdidas de calor y quemaduras al personal. También cuenta con tapas y registros para permitir el acceso para darle mantenimiento. Comprende de tubos, material refractario, mamparas (no siempre), empaques.

Sistema de Combustible Este sistema mantiene la alimentación de combustible adecuada para la combustión que se realiza en el hogar de la caldera. Comprende tuberías, filtros, bomba de combustible y válvula solenoide.

Controles Eléctricos El programador es el cerebro de la caldera, ya que se encarga de efectuar la secuencia adecuada del encendido y apagado del equipo. En este sistema existen auxiliares de arranque y paro por presión (presostato), a partir de una presión establecida. Envía una señal para modular la flama, variando la entrada de aire a través del modulador de entrada del aire. Comprende del control programador, presostato, control de nivel de agua, modulador de entrada del aire y alarma.

Sistema de Aire Este sistema es el elemento primordial para mantener una combustión. Debe ser regulado de acuerdo al consumo de vapor y en proporción adecuada al combustible, para mantener la flama con una combustión no contaminante y económica. Comprende la malla del ventilador, el ventilador y las varillas de ajuste para el modulador de entrada del aire.

Equipo de Suavización de Agua Convierte el agua común en agua “blanda”, la cual puede ser utilizada para alimentar la caldera.

Tanque de Retorno de Condensados Es un recipiente que contiene el agua de alimentación a la caldera y debe de cumplir con tres funciones primordiales:  Mantener una reserva mínima de agua, suficiente para alimentar a la caldera durante 20 minutos; esto determina las dimensiones que debe tener.  Recuperar el agua suave de los retornos de los condensados. Para mantener económica la producción de vapor, debe recolectarse el condensado, ya que es agua suavizada y calentada, que tiene un costo extra en su producción y por lo tanto no debe desperdiciarse.

Tanque de Retorno de Condensados 

Precalentar el agua de alimentación a la caldera. El agua de alimentación a las calderas debe estar a la mayor temperatura posible para evitar daños internos a la caldera al introducirle agua fría , y además por economía, para gastar menos combustible al elevar la temperatura del agua para convertirla en vapor. Cuanto más caliente se le introduzca el agua, más aumenta la capacidad de la caldera.

Tiro  Es la diferencia entre la presión de la caldera y la presión atmosférica.  El tiro es necesario para el funcionamiento del hogar de una caldera, con el fin de poderle suministrar el aire necesario para la combustión del combustible y arrasar los gases quemados hacia el exterior a través de la chimenea

Tiro Mecánico Es el tiro creado por la acción de inyectores de aire, vapor o mediante ventiladores, el cual se requiere cuando deba mantenerse un determinado tiro con independencia de las condiciones atmosféricas y del régimen de funcionamiento de la caldera.

TIPOS DE CALDERAS

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS a) Por la disposición de los fluidos  De tubos de agua (acuotubulares)  De tubos de humo (pirotubulares)

a) Por la circulación de agua 

Circulación natural  Circulación asistida  Circulación forzada

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

c) Por el mecanismo de transmisor de calor  De convección  De radiación  De radiación y convección

d) Por el combustible empleado    

De carbón mineral De combustible líquido De combustible gaseoso Nucleares

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

e) Por la presión de trabajo:  Subcrítico

De baja presión p< 20 Kg /cm2 De alta presión p> 64 Kg/ cm2

Supercrítico

f) Por el tiro:

 Tiro natural  Tiro forzado  Tiro inducido

CALDERA PIROTUBULAR

CALDERA PIROTUBULAR Los gases de combustión circulan por dentro de los tubos, y el agua los rodea por fuera

Caldera Pirotubular  Este tipo de generadores, por su diseño no admiten presiones de trabajo elevadas, más allá de las dos o tres atmósferas; son de construcción sencilla y disponen de moderada superficie de intercambio, por lo que no se utilizan para elevadas producciones de vapor.  Su rendimiento global esperado a lo largo de su vida útil no supera el 65% en el mejor de los casos.  Son en compensación, muy económicos en costo y de instalación sencilla, por lo que su utilización actual primordial es para calefacción y producción de vapor para usos industriales.

Caldera Pirotubular

Las presiones de operación mas comunes son de 150 Psi y 250 Psi aun cuando puede trabajar a presiones mas bajas.

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares:

Calderas Igneotubulares o Pirotubulares: Son aquellas en que los gases y humos provenientes de la combustión pasan por tubos que se encuentran sumergidos en el agua. Ventajas:  Menor costo inicial debido a su simplicidad de diseño.  Mayor flexibilidad de operación  Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación. Inconvenientes:  Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento.  No son empleables para altas presiones

CALDERA ACUATUBULAR

Caldera Acuatubular Son aquellos en los que el agua o vapor circula por dentro de los tubos. El esquema funcional es el siguiente:

Caldera Acuotubular

Caldera Acuatubular Cuando se requieren presiones superiores a 300 Psi se hace indispensable la utilización de las calderas acuatubulares aun cuando pueden operar des de 120 Psi en adelante.

Calderas Acuotubulares:

Las capacidades de estas calderas no se acostumbran a medirlas en BHP, normalmente se expresan en lb/hr de vapor producido o en MBTU/HORA

Calderas Acuotubulares: Son aquellas en que los gases y humos provenientes de la combustión rodean tubos por cuyo interior circula agua. Ventajas: Pueden ser puestas en marcha rápidamente. Son pequeñas y eficientes. Trabajan a 30 o mas atm. Inconvenientes: Mayor consto Debe ser alimentadas con agua de gran pureza.

VENTAJAS DE CALDERAS ACUOTUBULARES  La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas presiones dependiendo del diseño hasta 350 psi.  Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP.  La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de humo, ya que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad.  El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no excede los 20 minutos.

 Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los requerimientos de normas.  Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación automática.  Son utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel.  Sistemas de modulación automática para control de admisión aire-combustible a presión

Calderas en Centrales Térmicas

Funcionamiento de una Caldera

CALENTAMIENTO DE EQUIPOS DEL PROCESO  Uno o mas calderas proporcionan el vapor necesario para usarlo en las máquinas y equipos de la planta en el proceso de calentamiento  La combustión siempre produce material de desecho hollín ,cenizas, humo  Las trampas de vapor son dispositivos que se colocan después de un equipo para separar el vapor húmedo del vapor saturado esta agua caliente se denomina condensado el mismo retorna al caldera.

MANERAS DE CALENTAR CON VAPOR SATURADO  A) Vapor directo.Inyección directa del vapor al material  Se emplea en lugares donde el condensado no es problema  Uso: limpieza de paredes, maquinas.

 B) Vapor indirecto: Se realiza por medio de chaquetas, serpentines intercambiadores  Transmite calor por las paredes del recipiente al fluido  El vapor y el condensado no entran en contacto con el material a calentar

APLICACIONES DEL VAPOR SATURADO  El vapor de agua generado por una caldera tiene múltiples aplicaciones, dependiendo de su presión, temperatura y caudal son:  1.- Calentamiento de maquinaria y equipos del proceso  2.-Generación de fuerza motriz mecánica, por máquinas a vapor

APLICACIONES DEL VAPOR SATURADO  3.- Generación de fuerza motriz mecánica por turbinas

 4.- Generación de energía eléctrica por turbinas  5.- Otros usos menores

OTROS USOS MENORES  Sacar manchas en la lavandería  Limpiar fachadas de edificios  Limpieza de piezas de máquinas  Calentamiento de las zona de lavado  Calentamiento de soluciones o concentración  Aire acondicionado climatizado  VAPORADORES

NORMATIVAS

REGLAMENTO COLOMBIANO DE CALDERAS  RESOLUCION 2400 DE 1979 , TÍTULO XI: DE LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES OPERACIONES Y PROCESOS TITULO I: DE LOS GENERADORES DE VAPOR

 Certificado con las especificaciones técnicas, diseños y dimensiones usadas por el fabricante.  Se permitirá la instalación en sótanos y plantas de edificios siempre y cuando la presión de trabajo no sea superior de 2 kilogramos /cm2 y el volumen de agua no sea mayor de 50 litros.  la presión de trabajo no sea superior a 1/2 kg/cm2 y el generador de vapor se utilice únicamente como calentador de agua.  los generadores de calor sean eléctricos con una presión de operación no mayor a 5 kg/cm2 y un volumen de agua que no exceda los 50 litros.

NTC 3649 / 1994 : CALDERAS. CONTROLES Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDADPARA LAS CALDERAS DE CONTROL DE COMBUSTIÓN AUTOMÁTICO.

Proyecto de Reglamento Técnico de Calderas para Colombia El objeto fundamental del Reglamento es establecer los requisitos mínimos que deben cumplir las calderas utilizadas en la República de Colombia, así como los de sus principales sistemas de control y seguridad, sus equipos auxiliares y sus instalaciones complementarias y locaciones, tales requisitos están orientados a garantizar el cumplimiento de los siguientes objetivos legítimos:

a. Proteger la vida, la salud y la seguridad humana, animal y vegetal. b. Proteger el medio ambiente. c. Prevenir prácticas que puedan inducir a error al usuario. d. Defensa del usuario. e. Seguridad nacional en el sentido fomentar el Uso racional y Eficiente de la Energía URE.

ASME: American Society of Mechanical Engineers  Los códigos ASME, los cuales gobiernan el diseño, la inspección y el seguro de calidad de las calderas.

ALGUNOS FABRICANTES/PROVEEDORES A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL Empresa: COLMAQUINAS S.A. Dirección: Cl 57 45-83 - Barranquilla (COL) (Representación en otras ciudades) PBX: (57) (5) 3720701 Página web: http://www.colmaquinas.com Empresa: COMDISTRAL S.A. Dirección: carrera 2 N° 1F -149 (Zona Franca) – Barranquilla (COL) Teléfonos: (57)(5) 3704754 - 3720344 - 3722603 Página web: http://comdistral.com/infgeneral.html

Empresa: CALDERAS CONTINENTAL LTDA. Dirección: calle 65 N° 93-26 – Bogotá D.C (COL) PBX: (57)(1) 4388011 – 4380214 Página web: http://www.calderascontinental.com/

Empresa: TECNIK LTDA. Dirección: carrera 53 # 17 -78 – Bogotá D.C (COL) PBX: (57)(1) 405 4400 Página web: http://www.tecnik.com.co

Empresa: INCALCA-INDUSTRIA NACIONAL DE CALDERAS. Dirección: Avenida Baralt, Truco A Guanabano, No. 1903, Altagracia, Caracas (VEN) PBX: (0212) 8602608 - 860-4897 - 860-7552 Página web: NO POSEE

Empresa: CALDERÍA LÓPEZ HERMANOS S.A. Dirección: C/ Ciudad de Sevilla 49 Políg. Ind. Fuente del Jarro – Valencia (ESP) Teléfono: 96 134 37 17 - Fax 96 132 26 56 Página web: http://www.lopezhnos.es/

Empresa: HURST BOILER & WELDING COMPANY, INC. CO Dirección: Coolidge, GA 31738-0530 Georgia (USA) Teléfono: 229-346-3545 Página web: http://www.hurstboiler.com/

Empresa: BABCOCK WANSON ESPAÑA S.A. Dirección: Ctra. Bilbao-Plentzia, 31 Edificio INBISA Dpto. 107 48.950 Erandio (Vizcaya), Representación en varios países como Francia, Reino Unido, Suiza,Portugal, entre otros. Teléfono: 944523036 - 944531147 Página web: http://www.babcock-wanson.es/hi/profil_historique.htm

GRACIAS…...