Calderas pirotubulares PDF

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CALDERAS DE ACERO CON TUBOS DE HUMO DE ACERO Las calderas de tubos de humo de acero, se clasifican de la manera siguiente: 1) De fogón externo. a. Horizontales tubulares de retorno b. De fogón de caja corta c. Calderas de tipo compacto 2) De fogón interno. a. Horizontales tubulares (1) Locomóviles o de locomotora (2) De fogón corto (3) Calderas de tipo compacto (4) Calderas tipo escoces La caldera original de casco cilíndrico, fue primeramente mejorada mediante el paso de los gases calientes por dentro de los tubos colocados en el interior del cuerpo cilíndrico de la caldera. Esta modificación fue el origen de la caldera de recipiente cilíndrico, ya que el calor es de mayores proporciones. La caldera de tubos de humo se usa generalmente en donde la demanda de vapor es relativamente reducida, (comparada con la demanda de las grandes centrales termoeléctricas. No se utiliza para el accionamiento de turbinas, porque no es convenientemente adaptable a la instalación de supercalentadores. La caldera de tubos de humo tiene limitaciones en cuanto a su tamaño y en la adaptabilidad de su diseño. Tiene, sin embargo, la ventaja de su gran volumen de almacenamiento de agua, además de su peculiaridad de compensar los efectos de las grandes y repentinas fluctuaciones de la demanda de vapor. Debido a su gran volumen de agua, el tiempo que necesita para alcanzar su trabajo, partiendo de un arranque en frio, es considerablemente mayor que el requerido por una caldera acuotubular. Su posibilidad de sobrecalentamiento es limitada y depende del tipo de caldera. Con el aumento de la demanda de vapor, la temperatura de los gases se eleva rápidamente. El costo de una caldera de tubos de humo instalada, es relativamente menor que la correspondiente caldera acuotubular de domo. DISEÑO. El diseño de la caldera de tubos de humo se basa principalmente en el fogón y en los pasos de los gases a través de los tubos (retornos). Se han desarrollado muchos dispositivos. Los tubos han sido colocados horizontalmente, inclinados y en posición vertical, con uno o más retornos. La caldera recibe la denominación de caldera de tubos continuos o de tubos de retorno, de acuerdo con la dirección del flujo de los gases. Puede tener un hogar interno, o estar dotada de fogón externo. El hogar interno puede ser del tipo de tubos recto, localizado dentro del cuerpo cilíndrico y rodeados por paredes de agua (ejemplo la caldera tipo escoces de la Fig. 2.1), o puede ser del tipo de caja, con el fogón rodeado de una superficie enfriada por agua, que recibe el nombre de paredes de agua, con excepción de la parte de abajo (piso). Entre las calderas de caja de fuego, quedan comprendidas las de locomotoras Fig. 2.2; las de caja de fuego corta, Fig. 2.3; las calderas de tipo compacto, Fig. 2.4; las de tubos verticales, Fig. 2.5 y las calderas tipo residencial Fig.2.27. CONSTRUCCION. El Casco. El cuerpo de la caldera de tubos de humo puede ser cilíndrico (Fig. 2.3) o de forma ovalada (Fig. 2.10) y en cuyo extremo se adaptan o empotran los cabezales.

Los fluses se colocan en el cabezal de tubos, interior del cuerpo o dentro de los cabezales de los extremos, esta construcción es especialmente adaptable a las calderas que trabajan a una presión de 250 lb/plg2 o menos, tales como las calderas horizontales tubulares de retorno las de tipo escoces y las calderas tubulares verticales. La línea del nivel de agua se fija generalmente en un punto localizado a no menos de cinco (5) centímetros arriba del borde de la hilera superior de fluses. El espacio comprendido arriba del nivel del agua, es llamado “cámara de vapor”. Las calderas tubulares verticales son similares a las horizontales de tubos de humo, con la excepción de que los fluses van colocados perpendicularmente a la caja del fogón. Los fluses, Los fluses se fijan al cabezal por medio de expansión (ya sea rolándolos o expandiéndolos a presión), o bien se soldán al espejo del cabezal. Los fluses pueden ir dispuestos en hileras verticales o en forma alternada de zigzag Fig. 214. Los fluses son regularmente de 5 a10 centímetros de diámetro y a su selección depende la perdida de tiro y el tipo de combustible a usar. Frecuentemente se aumenta el diámetro en 2.5 cms. (1”) por cada 1.22metros (4”) de aumento en la longitud de los fluses. Esta relación es variable. Las calderas portátiles con chimeneas cortas requieren diámetros grandes en los fluses; las que van dotadas de ventiladores de tiro, pueden llevar fluses de menor diámetro. La caldera puede ser de uno, dos y ocasionalmente cuatro retornos; y es así decir que se considera un retorno a un grupo de fluses a través de los cuales pasan en una misma dirección, los gases calientes que proceden de la combustión. La caja de fuego. Cuando la caja del fogón es de paredes de agua, está construida como parte integral de la caldera, y es así que recibe el nombre de portátil con fogón de caja Figs. 2.2, 2.3, y 2.4. Si se hace necesario aumentar el volumen del fogón más allá de lo que permiten las dimensiones de la estructura de la caldera, la ampliación se logra construyendo una base más alta. Cajas de humo. (Conocidas también como cámaras de humo). Las cajas de humo tienen por objeto recolectar los gases calientes de la combustión, para reencausarlos hacia un segundo paso, o retorno, para su expulsión posterior por la chimenea o para conducirlos hacia la recamara. Puertas. Las puertas de acceso a los fluses se encuentran localizadas frente a los mismos; las puertas para la limpieza se encuentran en las cajas de humo y otras partes convenientes. Estas puertas son necesarias para remover el hollín y para el cambio de fluses. Las puertas destinadas a la carga del combustible, así como a la eliminación de escoria y cenizas, dan acceso al fogón. Por lo general, las puertas son de hierro colado y se montan con un marco ya sea de acero de hierro colado también. Las puertas pueden llevar un aislamiento térmico o una placa de reflexión metálica. Registros. Para el acceso se cuenta con registros de hombre y para la limpieza, desfogue de sedimentos y lodos, así como para la inspección de las partes en contacto con el agua, se dispone de registros de mano y orificios con tapones roscados (Fig. 2.1). Los grifos de drenaje colocados en las partes inferiores se conocen como grifos de purga. El vapor o agua caliéntese descarga de la parte superior de la caldera por una o varias boquillas o conexiones roscadas. Mamparas o placas deflectoras internas. Las mamparas o placas deflectoras internas, consisten en hojas metálicas que sirven para canalizar la circulación del agua (Fig.2.14) o deflectores para los gases hechos de metal o material refractario. Ocasionalmente se colocan tiras metálicas en forma de serpentina dentro de los

fluses, para crear un flujo turbulento de los gases calientes, a fin de evitar sobrecalentamientos concentrados localmente (Fig. 2.5). Tirantes. Cuando no hay tubos que puedan servir de refuerzo a las superficies planas contra los presiones internas, existe la posibilidad de reforzar estas superficies mediante tirantes que pueden ser de brazo y tirantes corridos los cuales atraviesan la longitud total del cuerpo de la caldera y conectan los espejos o cabezales entre sí Cubiertas. Estas calderas están dotadas de aislamiento térmico y revestido de una chaqueta plana. Otras están provistas de revestimiento térmicamente aislante o con láminas metálicas interiores de acción reflexiva. Las cubiertas suelen ser lisas, ya que con el quemador y controles sobrepuestos exteriormente, o bien del tipo de extensión, con quemador y controles ocultos. Serpentines de calefacción. En las calderas para servicio doméstico de agua caliente, suelen instalarse serpentines de calefacción de cobre para fines de calefacción. El serpentín de tipo tanque, está hecho de tubos largos, es de volumen reducido y se utiliza para calentamiento de agua de tanques de almacenamiento. El serpentín de tipo instantáneo es de gran volumen y sirve para el suministro de agua continua. Soportes. Las calderas se suspenden de la estructura por medio de barras de suspensión que se sujetan de las orejas del casco (Fig. 2.11). El cuerpo de la caldera está dotado de ménsulas (extremo de un voladizo de una viga) en escuadra y soportes estructurales independientemente de las cimentaciones de tabique (ladrillos). Se monta sobre una base de acero o de hierro colado (Fig.2.12) que a su vez descansa sobre el piso en una cimentación de tabique. Puede tener también ménsulas a escuadra y una plancha a manera de base, para su colocación sobre una cimentación de tabique.

CALDERAS TUBULARES HORIZONTALES DE RETORNO. Diseño. La caldera de tipo tubular horizontal de retorno consta de un casco cilíndrico dotado de tapas planas que forman los espejos en los extremos y entre los cuales se colocan los fluses de humo cuyo diámetro varía entre 3” y 4” (pulgs.), en número considerable. Con un nuevo diseño más moderno se están utilizando fluses de menor diámetro ya que ha mejorado las condiciones de trabajo de la caldera, pues permite la instalación de una superficie adicional de calefacción. Todos los fluses de estas calderas son del mismo diámetro y longitud....