Laboratorio de la Caldera

Esterilizar. Calentar fluidos. Calor. Energía. Caballo de caldera. Agua. Alimentadores. Tipos de Caldera. Riesgos. Impacto ambiental. Conclusiones

  • Enviado por: Rafael Martinez Churio
  • Idioma: castellano
  • País: Colombia Colombia
  • 43 páginas
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OBJETIVOS

  • Comprender el funcionamiento de una caldera.

  • Apreciar la importancia de la caldera en los procesos de transformación.

  • Aprender al manejar las tablas de presión de vapor.

  • Aplicar la primera ley de la termodinámica en una caldera.

  • Generar experiencia en la lectura de presiones y caudales.

INTRODUCCION

Las calderas se han utilizado, desde las teteras inspiradoras del tren de vapor,

Hasta generar electricidad, esterilizar, y calentar fluidos a través de los tiempos, se puede definir una caldera como todo aparato a presión en 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, a continuación se verán en altos rasgos pero de manera asertivas los procesos termodinámicos que se llevan a cabo en las calderas, también consideradas como ollas a presión gigantescas.

Marco teórico

La primera ley de la termodinámica o Primer principio de la termodinámica es una aplicación de la ley universal de la conservación de la energía, identifica el calor y el trabajo como una transferencia de energía. Uno de los enunciados de la primera ley de la termodinámica es el siguiente:

El incremento de la energía interna de un sistema es igual a la diferencia del calor transferido a él y el sistema y al trabajo realizado por el sistema a sus alrededores.

La ecuación general para un sistema cerrado (despreciando energía cinética y potencial) es:

Q-W=ΔU

Donde Q es la cantidad total de la transferencia de calor hacia o desde el sistema (positiva cuando entra al sistema y negativa cuando sale de este), W es el trabajo total (negativo cuando entra al sistema y positivo cuando sale de este) e incluye trabajo eléctrico, mecánica y de frontera; y U es la energía interna del sistema.

PROCEDIMIENTO

  • Encender la caldera (siempre de la mano del técnico competente). Recuerde que este es un equipo que requiere de la mayor precaución posible de normas de seguridad existente.

  • Seleccionar la presión de trabajo.

  • Espere que el equipo alcance el estado estacionario.

  • Tome la lectura de la temperatura del agua.

  • tome la lectura de la presión de l vapor.

  • CÁLCULOS Y PUNTOS SOBRE LOS CUALES INFORMAR

  • con la ayuda de la tabla de vapor determine la entalpía del vapor generado a la presión de trabajo.

  • en la tabla de líquido subenfriado determine la entalpía del agua de alimentación a la temperatura correspondiente.

  • mediante la ecuación de la primera ley de la termodinámica determine el calor transferido.

  • ¿Como se define el caballo de caldera, BHP?

  • Investigue sobre la importancia de las calderas y los procesos donde se aplican.

  • RESULTADOS

    1. con la ayuda de la tabla de vapor determine la entalpía del vapor con la ayuda de la tabla de vapor determine la entalpía del vapor generado a la presión de trabajo.

    Cálculos

    Datos:

    Presión del vapor: 90 psi

    Presión absoluta del vapor: P + P

    Entonces:

    P= 90 psia + 14.7 psia

    Usando la tabla de vapor:

    Realizando la interpolación tenemos que la entalpía de 104.7 psia es:

    P (psia) H (Btu/Lb)

    100 1187.8

    104.7 x

    100 1189.6

    =

    x- 1187.8 =

    x - 1187.8 = 0.846

    x=1188.646

    H= 1188.646 Btu/Lb

    Como las unidades que tiene la entalpía es Btu/Lb la convertimos a Kj/Kg:

    H = 1188.646 * * * *

    H = 2764.77 7

    2. en la tabla de líquido subenfriado determine la entalpía del agua de alimentación a la temperatura correspondiente.

    Utilizando la tabla del líquido subenfriado:

    Para una presión de 25 bar se requiere la entalpía del líquido cuya temperatura es de 31 º C.

    Interpolando:

    T (º C) H (Kj / kg)

    20 86.30

    31 x

    40 169.77

    e

    x - 86.30 =

    x - 86.30 = 45.9085

    x = 132.2085

    H= 132.2085

    3. Mediante la ecuación de la primera ley de la termodinámica determine el calor transferido.

    La presión es constante.

    Q = H

    Q = H - H

    Q = 2764.777 - 132.2085

    Q = 2632.5685

    4. ¿Como se define el caballo de caldera, BHP?

    BHP o Brake Horse Power entre otras muchas, nos indican los caballos entregados en el eje y en el freno motor. La más usada en los registros de las Sociedades de Clasificación son los NHP o Nominal Horse Power, cifra que nada tiene que ver con la realidad física del motor y que es una especie de aquellos famosos caballos fiscales de los coches.

    Cada BHP, equivale a 33.475 BTU/h (British Thermal o Thermical Units ó Unidades Térmicas Británicas por hora).

    5. investigue sobre la importancia de las calderas y los procesos donde se aplican.

    las Calderas

    Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.

    Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato a presión en 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.

    Las calderas son un caso particular de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

    Una caldera es una máquina o instalación, diseñada y construida para producir vapor de agua a elevada presión y temperatura, las hay, desde pequeñas instalaciones locales para la producción de vapor para cocción de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos sépticos de instrumentales y labores similares, con vapor de relativa baja temperatura y presión, hasta enormes instalaciones industriales, utilizadas para la alimentación de turbinas de generación de electricidad, y otros procesos industriales donde se requiere vapor en grandes cantidades, a altísimas temperaturas y presiones.
    La caldera de vapor mas elemental es la conocida olla a presión, tan común en nuestros hogares.
    En esencia una caldera es un recipiente cerrado, lleno parcialmente de agua a la que se le aplica calor procedente de alguna fuente, tal como un combustible, rayos solares concentrados, electricidad etc. para hacerla hervir y producir vapores. Como estos vapores están confinados a un espacio cerrado, se incrementará la presión interior y con ello la temperatura de ebullición del agua según muestra el diagrama de fases, pudiéndose alcanzar finalmente muy elevados valores de presión y temperatura. Estos vapores se concentran en la parte superior del recipiente inicialmente vacío, conocido como domo, de donde se extrae vía conductos para ser utilizado en el proceso en cuestión.
    Aunque el principio de trabajo es muy simple, las particularidades del proceso son complejas para un trabajo seguro y eficiente de la caldera, especialmente en las grandes instalaciones industriales.
    Hay muchos tipos de calderas de acuerdo a las temperaturas y presiones finales, tipo de energía calorífica disponible y volumen de producción de vapor.
    Cabe destacar además, que incluso, para las mismas condiciones generales, existen un gran número de diseños constructivos en cuanto al modo de intercambio de calor, la forma del quemado del combustible, forma de alimentación del agua y otros muchos factores, lo que hace el tema de las calderas, objeto de grandes tomos técnicos así como de constante desarrollo.

    En la imagen de la izquierda se muestra un esquema de una caldera simple, que utiliza carbón como combustible.
    Los gases muy calientes procedentes de un quemador de carbón, se conducen a través de múltiples tubos embebidos en el agua contenida en el cuerpo de la caldera, hasta una chimenea de salida al exterior. Estos tubos se conocen como tubos de fuego.
    Durante el paso por los tubos, ceden el calor al agua circundante, calentándola y haciéndola hervir, los vapores resultantes, burbujean en el resto del agua para concentrarse en el domo de donde se extraen para el proceso.
    Una válvula de seguridad calibrada, impide que se alcancen presiones peligrosas para la integridad de la caldera.

    El agua para la caldera

    Un factor importantísimo a tener en cuenta durante el trabajo de la caldera es la calidad del agua de alimentación.
    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 combustión y agua, con la consecuente pérdida de eficiencia.
    Hay calderas de funcionamiento invertido al del esquema presentado, es decir por dentro de los tubos de fuego, circula el agua a calentar, y por el exterior, los gases calientes producto de la combustión, en este caso, la capa de sales depositadas en el interior de los tubos y su consecuente aislamiento, pueden producir que el tubo se caliente mucho, se reblandezca y estalle produciendo la explosión de la caldera

    Vista de una vieja máquina de vapor que ha hecho explosión

    Aguas duras

    Las aguas naturales contenidas en ríos, estanques, y subterranea, han entrado en contacto con rocas y materiales de diversos tipos, con ello han podido disolver en mayor o menor escala, diferentes sales en dependencia del tipo de rocas con la que haya tenido contacto.
    Como de alguna de estas fuentes de abasto, es que se alimentan las fuentes de suministro de agua a nuestras casas y ciudades, puede decirse que siempre las aguas de que disponemos contienen sales disueltas.
    De estas sales, algunas, y en especial las de calcio y magnesio producen efectos perjudiciales en su uso industrial y doméstico. El agua que las contiene, se conoce como agua dura.
    El agua dura es particularmente perjudicial cuando se usa para la alimentación de las calderas y para el lavado de ropa al interactuar con el jabón.
    Hay dos tipos de dureza en el agua: dureza temporal y dureza permanente.
    De las sales que producen dureza en el agua, hay algunas que se depositan en

    las paredes del recipiente si el agua se somete a ebullición, por lo que la dureza del agua puede reducirse simplemente hirviéndola. Este tipo de dureza se conoce como temporal. Las sales que no tienen este efecto, y que hay que retirarlas del agua por otros métodos mas complejos producen lo que se conoce como dureza permanente.

    PROCESO DE PRODUCCION DE CALDERAS DE VAPOR "CONTINENTAL"


    Las calderas de vapor marca Continental son producidas en su totalidad en sus instalaciones localizada en la Zona Industrial de los Alamos en el municipio de Engativá.


    La primera etapa en la fabricación de las calderas es el trazado sobre planchas planas de acero al carbono de las partes que conforman la caldera y el corte de las mismas por medio de oxi-corte o plasma. El vaso de presión se elabora con láminas fabricadas y certificadas según las normas ASTM 285 Gr. C y ASTM 515 Gr. 70 o ASTM 516 Gr.70, en espesores adecuados a las presiones de trabajo. Las partes para la caldera tales como puertas, caja de ventilador, retorno de gases, salidas de humo se elaboran en lámina no certificada Gr. 36 o ASTM 283.

    Las láminas que conforman el cilindro exterior del vaso de presión y la cámara de combustión se curvan a tamaño en una roladora de rodillos y se sueldan manualmente. Las láminas que conforman los placa porta tubos se perforan por medio de un taladro radial. El conjunto compuesto por el cilindro exterior, la cámara de combustión y las placas porta tubos se ensamblan por medio de soldadura de arco aplicada manualmente. Las soldaduras se inspeccionan visual y radiometricamente de acuerdo a las exigencias del Código ASME, Sección VIII. Los electrodos empleados para soldar el vaso de presión son de fabricación nacional y de acuerdo a los fabricantes cumplen con las normas pertinentes para las soldaduras de las clases AWS, 6010, 6013, 7018 y 7024.

    El vaso de presión, despues de haberle colocado y soldado todas las uniones para conexión de accesorios, se coloca en el horno de normalización con el fin de someterlo a un alivio de los esfuerzos térmicos residuales producidos por las soldaduras.

    Una vez normalizado el vaso de presión, los orificios para instalación de los tubos de humo se riman a tamaño exacto y se esmerilan para eliminar rugosidades producidas por los procesos anteriores. Simultaneamete se cortan los tubos a tamaño y se procede a fijarlos a las placas porta tubo mediante expandido y rebordeado. El vaso de presión así terminado se somete a una prueba hidrostática de acuerdo a los requisitos establecidos en el codigo ASME, para determinar su estabilidad mecánica y la calidad de las uniones.

    Los tubos de humo empleados en el vaso de presión son fabricados y certificados segun las normas ASTM 178 Gr A. o ASTM A. 192

    Las partes que componen los demas elementos constitutivos de la caldera son igualmente conformados mediante operaciones de rolado, oxicorte o corte por plasma, taladrado, cizallado, y se arman por medio de soldaduras por arco eléctrico para producir la puerta delantera, la puerta trasera, la salidas de gases, el quemador, el plato del quemador, el registro de aire, el pleno de aire, la caja de ventilador, la base para caldera, las compuertas intermedias, los soportes para los motores, los soportes para elementos auxiliares y las bisagras. Todas las partes anteriores se ensamblan para conformar la caldera. El ensamble final se hace uniendo las partes por medio de soldadura de arco eléctrico y con elementos de conexión mecánica tales como bisagras y uniones atornilladas.

    Las partes de la caldera sometida al contacto con gases calientes y no refrigeradas por agua se protegen mediante morteros refractarios vaciados sobre las partes en cuestión. Las superficies calientes exteriores se aislan térmicamente con morteros aislantes o lana de fíbra de vidrio de acuerdo a las temperaturas a que estarán sometidas. Los aislamientos de fíbra de vidrio se protegen forrandolos exteriormente en lámina de acero laminada en frio protegida exteriormente contra la corrosión con pintura anticorrosiva y esmalte de acabado. Opcionalmente el forro exterior puede hacerse en lámina de acero inoxidable.

    Las capas protectoras de pintura anticorrosiva y la pintura de acabado final se depositan sobre la superficie expuesta las cuales se someten previamente a un proceso de decapado y a un tratamiento de fosfatizado, manualmente con pistola neumática. La operación de protección exterior se

    extiende a todas las superficies metálicas exteriores y a las interiores de las puertas delanteras y del pleno de aire.

    Ensambles Especiales.

    Para suministrar y controlar el flujo de aire para combustión, la caldera se dota con un ventilador movido por un motor eléctrico incorporado a la puerta delantera o al pleno de aire.

    Sistemas de combustible

    Sobre la base de la caldera se instala el tren de combustible que según el caso puede estar compuesto por:

    Calderas de aceite liviano ( ACPM o F.O. No. 2):

    Filtro para combustible, motobomba para aceite con regulador de presión y retorno incorporado, manómetro de control, válvulas solenoide de piloto y válvula solenoide principal, boquillas de atomización de combustible, grifos manuales de corte para manómetro niples, accesorios para tubería, tubo de cobre flexible.

    Calderas de aceite pesado (Crudos, H.F.O No. 5/6)

    Filtro para combustible, motobomba para aceite pesado, precalentador eléctrico, precalentador de vapor, válvula reguladora de presión de aceite, válvula reguladora de presión de retorno, válvula reguladora de flujo de combustible, precalentador de línea; válvula reguladora de presión de vapor, vacuomanómetro de succión, manómetro de presión de atomización, boquilla de atomización de combustible, precalentador de línea, motocompresor para aire de atomización, válvula solenoide de corte de combustible, válvula solenoide de piloto, termóstato de recirculación, termóstato para combustible, manómetro de atomización y retorno, válvula solenoide para atomización de vapor, válvula solenoide para purga de lineas, grifos manuales de corte para manómetro, niples, accesorios de tubería, tubo de cobre flexible. Tubo de acero para vapor.

    Calderas de gas natural o LPG

    Válvula de corte manual, presóstato de mínima presión de gas, válvula solenoide de corte principal y de emergencia, válvula solenoide de descarga, válvula de regulación de flujo de gas, presóstato de seguridad de máxima

    presión de gas, grifos manuales de corte para manómetro, niples, accesorios de tubería Tubo de acero galvanizado para gas.

    Sistema eléctrico y de control

    Sobre un costado de la caldera se instala el tablero eléctrico de control y alimentación de energía a motores y circuitos de la caldera.

    En caja metalica fabricada de acuerdo con las normas NEMA se ensambla el sistema de control y protección compuesto por el control electrónico de combustión, control eléctrico de mínimo nivel de agua así como los sistemas de protección por sobreintensidad, corto circuito y los elementos de comando de los motores y accesorios eléctricos.

    Instalación de sistemas auxiliares.

    Sobre las conexiones apropiadas del vaso de presión se instala el sistema mecánico por flotado para protección por bajo nivel de agua y comando de la bomba de alimentación de agua a la calera, el electrodo para el control eléctrico de mínimo nivel de agua, los presóstatos de límite y modulación de llama, el presóstado de flujo de aire, el motor de modulación, las válvulas de seguridad, las válvulas de entrada de agua a la caldera, el manómetro de presión de vapor o en las de agua caliente, el termóstato de operación y limite, mirillas de inspección, empaquetaduras en huecos para mano y hueco de acceso de hombre y las placas de identificación y serie de fabricación.

    Ensamble eléctrico.

    Todos los elementos se interconectan de acuerdo con el diagrama de alambrado eléctrico para obtener una unidad operacional.


    Finalizada la interconección de todos los sistemas la caldera se prueba en la planta para ajustar el sistema, calibrar los controles y elementos de

    seguridad y determinar si la unidad opera dentro de los parámetros establecidos.

     

    PARTES QUE CONFORMAN UNA CALDERA

    ALIMENTADORES

    Casi cualquier carbón mineral puede quemarse con éxito en algún tipo de alimentador; Además, los materiales de desecho y subproductos, como el coque desmenuzado, los desechos de madera, la corteza, los residuos agrícolas como el bagazo y los desechos municipales que pueden quemarse como combustible básico o como auxiliar.

    El área requerida para la parrilla, para un tipo y una capacidad dados de un alimentador, se determina por la rapidez máxima permisible de quemado por pie cuadrado, establecida por experiencia. El limite practico de salida de vapor, en calderas con alimentación mecánica del combustible es cerca de 400 000 Lb/h.

    PULVERIZADORES

    La combustión de carbón pulverizado rara vez se aplica en calderas de menos de 100 000 Lb de vapor por hora, ya que le uso de los alimentadores es mas económico para esas capacidades. En la mayor parte de las instalaciones se aplica el sistema de inyección directa, en el que el carbón y el aire pasan directamente de los pulverizadores a los quemadores, y la rapidez deseada de combustión se regula por la rapidez de pulverización. Algunos tipos de pulverizadores de inyección directa tienen la capacidad para moler 100 toneladas por hora.

    El pulverizador proporciona la mezcla activa necesaria para secar el porcentaje de materia volátil en el combustible tiene la relación directa con la temperatura recomendada del aire primario para la combustión.

    QUEMADORES

    El propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rápido y la combustión completa. En los quemadores de carbón pulverizado, una parte del 15 al 25% del aire, llamada aire primario, se mezcla inicialmente con el combustible para obtener un encendido rápido y actuar como un medio de transporte del combustible. La porción restante o aire secundario se introduce a través de registros en la caja de viento.

    El quemador de tipo circular esta diseñado para quemar carbón mineral y puede equiparse para quemar cualquier combinación de los tres combustibles principales, si se toman se toman las precauciones adecuadas para evitar la formación de coque en el elemento carbón, si se esta quemando combustoleo y carbón mineral. Este diseño tiene una capacidad hasta de 165 millones de Btu/h para el carbón, y más elevada para combustoleo o gas.

    HOGARES

    Un hogar es una cámara donde se efectúa la combustión. La cámara confina el producto de la combustión y puede resistir las altas temperaturas que se presentan y las presiones que se utilizan. Sus dimensiones y geometría se adaptan a la velocidad de liberación del calor, el tipo de combustible y al método de combustión, de tal manera que se haga lo posible por tener una combustión completa y se proporcione un medio apropiado para eliminar la ceniza.

    Los hogares enfriados por agua se utilizan con la mayor parte de unidades de calderas, es decir en su gran mayoría, y para todos los tipos de combustible y métodos de combustión. El enfriamiento por agua de las paredes del hogar reduce la transferencia de calor hacia los elementos estructurales y, en consecuencia, puede limitarse su temperatura a la que satisfaga los requisitos de resistencia mecánica y resistencia a la oxidación. Las construcciones de tubos enfriados por agua facilitan el logro de grandes dimensiones del hogar y optimas de techos, tolvas, arcos y montajes de los quemadores, así como el uso de pantallas tubulares, planchas o paredes divisoras, para aumentar la superficie absorbente del calor en la zona de

    combustión. El uso de hogares con enfriamiento por agua reduce las perdidas de calor al exterior.

    Las superficies absorbentes del calor en el Hogar, lo reciben de los productos de combustión, en consecuencia, contribuyen directamente a la generación de vapor, bajando al mismo tiempo la temperatura de los gases que sales del mismo. Los principales mecanismos de transferencia de calor se efectúan en forma simultánea. Estos mecanismos incluyen la radiación entre sólidos que proviene del lecho de combustible o de las partículas de combustible, la radiación no luminosa de los productos de la combustión, la transferencia de calor por convección de los gases del hogar y la conducción de calor a través de los materiales metálicos de los depósitos y tubos. La eficacia de la absorción de las superficies del hogar es influida por los depósitos de ceniza o escoria.

    Los hornos difieren en tamaño y forma, en la localización y esparcimiento de los quemadores, en la disposición de la superficie absorbente del calor y de la distribución de los arcos y tolvas. La forma de la llama y su longitud afectan la geometría de la radiación, la velocidad y distribución de absorción del calor por las superficies enfriadas por agua.

    Las soluciones analíticas de la transferencia de calor en los hogares de las unidades generadoras de vapor son extremadamente complejas, y es muy difícil calcular la temperatura de los gases a la salida del hogar por métodos teóricos. Sin embargo, se debe predecir la temperatura de estos gases en forma precisa, ya que esta temperatura determina el diseño del resto de la unidad de la caldera, en particular el del sobrecalentador y del recalentador. Los cálculos deben de basarse en resultados obtenidos en pruebas, complementados por datos acumulados por la experiencia en operación y juicios, basándose en el conocimiento de los principios de la transferencia de calor y de las características de los combustibles y escorias. Este método se suma a los sistemas aventadores de hollín.

    SISTEMAS AVENTADORES DE HOLLÍN.

    Aun cuando la escorificación y la incrustación de las calderas que queman carbón mineral y combustoleo puedan minimizarse mediante el diseño y la operación apropiados, debe suministrarse equipo auxiliar para limpiar las paredes del hogar y eliminar los depósitos de las superficies de convección, para mantener la capacidad y la eficiencia. Chorros de vapor de agua y de

    aire lanzados por las toberas de los aventadores de hollín desalojan la ceniza seca o sintetizada y la escoria, las que entonces caen en tolvas o se van junto con los productos gaseosos de la combustión al equipo de eliminación.

    Los tipos aventadores de hollín varían en relación con su ubicación en la unidad de la caldera, la severidad de la ceniza o las condiciones de la escoria, y la disposición de las superficies que absorben calor.

    CENIZA

    Las calderas que queman carbón mineral pulverizado pueden diseñarse para que funcionen con ceniza seca o con bigotera. Las de tipo de ceniza seca son apropiadas en particular para aquellos carbones con temperaturas altas de fusión, la ceniza que choca con las paredes enfriadas por agua del hogar pueden extraerse con facilidad. El hogar con bigotera utiliza carbones que tienen temperaturas bajas de fusión de sus cenizas y se diseña para que tenga temperaturas elevadas cerca del piso, con lo que se logra que la ceniza se funda y pueda sangrarse, es decir que tenga una caída natural.

    La ceniza, al sintetizarse o fundirse, forma depósitos sobre las paredes del hogar, superficies de la caldera y en los tubos del sobrecalentador, lo que reduce la absorción de calor, aumenta la perdida de tiro y posiblemente provoca el sobrecalentamiento de los tubos. Pueden ocurrir dos tipos generales de acumulación de escoria sobre las paredes. Pueden ocurrir dos tipos generales de acumulación de escoria sobre las paredes del hogar y superficies de convección.

    Se produce escorificación cuando partículas de ceniza fundidas, o parcialmente fundidas, arrastradas en el gas chocan contra una pared o en la superficie de un tubo, se enfrían y se solidifican.

    Se tiene la incrustación, cuando los constituyentes volátiles de la ceniza se condensan sobre partículas de ceniza muy fina, sobre los tubos de convección y sobre los depósitos existentes de ceniza se condensan sobre partículas de ceniza muy fina, sobre los tubos de convección y sobre los depósitos existentes de ceniza, a temperaturas en las que estos constituyentes volátiles se mantienen líquidos y se les permite reaccionar químicamente para formar depósitos ligados.

    Una solución para evitar estos problemas, es el uso de aditivos, como la domita, la cal, y la magnesia, son eficaces en la reducción de la resistencia sintetizada de la ceniza. La domita también es eficaz para neutralizar el ácido en el gas de la combustión y eliminar la condensación y la obstrucción subsiguiente en el extremo frío de los precalentadores.

    Tipos de caldera

    Calderas de Gran Volumen de Agua.

    Calderas Sencillas.

    Estas calderas se componen de un cilindro de planchas de acero con fondos combados. En la parte central superior se instala una cúpula cilíndrica llamada domo, donde se encuentra el vapor más seco de la caldera, que se conduce por cañerías a las máquinas.

    La planchas de la calderas, así como los fondos y el domo se unen por remachadura.

    Esta caldera se monta en una mampostería de anillos refractario, y allí se instalan el fogón carnicero y conducto de humo. En el hogar, situado en la parte inferior de la caldera, se encuentran las parrillas de fierro fundido y al fondo un muro de ladrillos refractarios, llamado altar, el cual impide que se caiga el carbón y eleva las llamas acercándolas a la caldera.

     

    Calderas con Hervidores.

    Este tipo de calderas surgieron bajo la necesidad de producir mayor cantidad de vapor. Los hervidores son unos tubos que se montan bajo el cuerpo cilíndrico principal, de unos 12 metros de largo por 1.50 metros de diámetro; estos hervidores están unidos a este cilindro por medio de varios tubos adecuados.

    Los gases del hogar calientan a los hervidores al ir hacia adelante por ambos lados del cuerpo cilíndrico superior, tal como en la caldera anteriormente mencionada.

    Las ventajas de estas calderas, a comparación de las otras, es por la mayor superficie de calefacción o de caldeo, sin aumento de volumen de agua, lo que aumenta la producción de vapor. Su instalación, construcción y reparación es sencilla. Los hervidores pueden cambiarse o repararse una vez dañados.

    La diferencia de dilatación entre la caldera y los hervidores pueden provocar escape de vapor en los flanches de los tubos de unión y, a veces, la ruptura. Esta es una de las desventajas de esta caldera.

    Calderas de Hogar Interior.

    En este tipo de calderas, veremos las características de funcionamiento de la caldera con tubos hogares "cornualles". Estas calderas están formadas por un cuerpo cilíndrico principal de fondos planos o convexos, conteniendo en su interior uno o dos grandes tubos sumergidos en agua, en cuya parte anterior se instala el hogar.

    El montaje se hace en mampostería, sobre soportes de fierro fundido, dejando un canal para que los humos calienten a la caldera por el interior en su recorrido hacia atrás, donde se conducen por otro canal a la chimenea. Su instalación se puede hacer por medio de dos conductos en la parte baja, para que los humos efectúen un triple recorrido: hacia adelante por los tubos hogares, atrás por un conducto lateral, adelante por el segundo conducto y finalmente a la chimenea.

    Los tubos hogares se construyen generalmente de plantas onduladas, para aumentar la superficie de calefacción y resistencia al aplastamiento.

    Caldera de Mediano Volumen de Agua (Ignitubulares).

    Caldera Semitubular.

    Esta caldera se compone de un cilindro mayor de fondos planos, que lleva a lo largo un haz de tubos de 3" a 4" de diámetro. Los tubos se colocan expandidos en los fondos de la caldera, mediante herramientas especiales; se sitúan diagonalmente para facilitar su limpieza interior.

    Más arriba de los tubos se colocan algunos pernos o tirantes para impedir la deformación y ruptura de los fondos, por las continuas deformaciones debido a presión del vapor, que en la zona de los tubos estos sirven de tirantes.

    Para la instalación de la caldera se hace una base firme de concreto, de acuerdo al peso de ella y el agua que contiene. Sobre la base se coloca la mampostería de ladrillos refractarios ubicados convenientemente el hogar y conductos de humos. La caldera misma se mantiene suspendida en marcos de fierro T, o bien se monta sobre soporte de fierro fundido.

    Estas calderas tienen mayor superficie de calefacción.

     

    Caldera Locomotora.

    Esta caldera se compone de su hogar rectangular, llamada caja de fuego, seguido de un haz tubular que termina en la caja de humo. El nivel del agua queda sobre el ciclo del hogar, de tal manera que éste y los tubos quedan siempre bañados de agua.

    Para evitar las deformaciones de las paredes planas del hogar, se dispone de una serie de estayes y tirantes, que se colocan atornillados y remachados o soldados a ambas planchas. Los tubos se fijan por expandidores a las dos placas tubulares y se pueden extraer por la caja de humo, cuando sea necesario reemplazarlos.

    Todas las calderas locomotoras se hacen de chimenea muy corta, las que producen pequeños tirajes naturales.

     

    Calderas de Galloway.

    Reciben este nombre las calderas de uno o dos tubos hogares, como la Cornualles, provistas de tubos Galloway. Estos tubos son cónicos y se colocan inclinados en distintos sentidos, de tal manera que atraviesan el tubo hogar. Los tubos Galloway reciben el calor de los gases por su superficie exterior, aumentando la superficie total de calefacción de la caldera.

     

    Locomóviles.

    Este nombre lo recibe el conjunto de caldera y máquina a vapor que se emplea frecuentemente en faenas agrícolas. La caldera puede ser de hogar rectangular, como la locomotora, o cilíndrico. La máquina se monta sobre la caldera, y puede ser de uno o dos cilindros. Todo el conjunto se monta sobre ruedas y mazos para el traslado a tiro.

    Estas calderas tienen también tiraje forzado al igual forma que las locomotoras. Deberán estar provistas, además, de llave de extracción de fondo, tapón fusible, válvula de seguridad, manómetro, etc., accesorios indispensables para el estricto control y seguridad de la caldera.

     

    Calderas Marinas.

    Los buques a vapor emplean calderas de tubos de humo y de tubos de agua. Entre las primeras se emplean frecuentemente las llamadas "calderas de llama de retorno" o "calderas suecas".

    Este tipo de calderas consta de un cilindro exterior de 2 a 4.1/2 metros de diámetro y de una longitud igual o ligeramente menor. En la parte inferior van dos o tres y hasta cuatro tubos hogares, que terminan en la caja de fuego, rodeado totalmente de agua.

    Los gases de la combustión se juntan en la caja de fuego, donde terminan de arder y retoman, hacia atrás por los tubos de humo, situados más arriba de los hogares. Finalmente los gases quemados pasan a la caja de humo y se dirigen a la chimenea.

     

    Semifijas.

    En algunas plantas eléctricas, aserraderos, molinos, etc., se emplea el conjunto de caldera y máquina vapor que recibe el nombre de "semifija".

    La caldera se compone de un cilindro mayor, donde se introduce el conjunto de hogar cilíndrico y haz de tubos, apernado y empaquetados en los fondos planos del cilindro exterior. El hogar y el haz de tubos quedan descentrados

    hacia abajo, para dejar mayor volumen a la cámara de vapor. Todo este conjunto se puede extraer hacia el lado del hogar, para efectuar reparaciones o limpieza.

    El emparrillado descansa al fondo en un soporte angular, llamado "puente de fuego" y tiene también varios soportes transversales ajustables. El hogar se cierra por el frente por una placa de fundición, revestida interiormente de material refractario, donde va también la puerta del hogar y cenicero.

    El vapor sale por el domo de la caldera, pasa por el serpentín recalentador, se recalienta y sigue a la máquina.

     

    Calderas Combinadas.

    Las construidas con más frecuencia son las calderas de hogar interior y semitubular. En la parte inferior hay una caldera Cortnualles de dos o tres tubos hogares o una Galloway, combinada con una semi tubular que se sitúa más arriba. Ambas calderas tienen unidas sus cámaras de agua y de vapor, por tubos verticales.

    Los hogares se encuentran en la caldera inferior. Los gases quemados se dirigen hacia adelante, suben y atraviesan los tubos de la caldera superior, rodean después a esta caldera por la parte exterior, bajan y rodean a la inferior, pasando finalmente a la chimenea.

    El agua de alimentación se entrega a la caldera superior y una vez conseguido el nivel normal de ésta, rebalsa por el tubo vertical interior a la cámara de agua de la cámara inferior. Ambas calderas están provistas de tubos niveles propios. El vapor sube por el tubo vertical exterior, se junta con el que produce la caldera superior y del domo sale al consumo.

    Calderas de Pequeño Volumen de Agua

    Acuotubulares

    Las calderas acuotubulares (el agua está dentro de los tubos) eran usadas en centrales eléctricas y otras instalaciones industriales, logrando con un menor diámetro y dimensiones totales una presión de trabajo mayor, para accionar las máquinas a vapor de principios de siglo.

    En estas calderas, los tubos longitudinales interiores se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados para que el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta, provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte más baja. Originalmente estaban diseñadas para quemar combustible sólido.

    La producción del vapor de agua depende de la correspondencia que exista entre dos de las características fundamentales del estado gaseoso, que son la presión y la temperatura.

    A cualquier temperatura, por baja que esta sea, se puede vaporizar agua, con tal que se disminuya convenientemente la presión a que se encuentre sometido dicho líquido, y también a cualquier presión puede ser vaporizada el agua, con tal que se aumente convenientemente su temperatura.

    Tipos de calderas acuotubulares (Tipos, Características, Producción)

    Un ejemplo de estas calderas es la caldera acuotubular STEINMÜLLER. Estas calderas mixtas o intermedias, tienen tubos adosados a cajas, inclinados sobre el hogar y un colector cilíndrico grande encima, llamado domo o cuerpo cilíndrico, en donde se produce la separación del agua y el

    vapor. Además el vapor que se obtiene puede ser húmedo o seco, haciéndolo pasar por un sobrecalentador.

    La producción de vapor de estas calderas es de unos 1500 kg/hora cada una, a una presión de régimen de 13 atm. absolutas y 300 °C de temperatura. Desde su construcción estaban preparadas para quemar carbón, pero en el año 1957 el Prof. Lorenzo Lambruschini con la ayuda de sus alumnos, le incorporó sopladores y quemadores para combustibles líquidos.

    En general los tubos son la parte principal de la caldera, y dos o tres accesorios llamados colectores, en donde se ubican las válvulas de seguridad, termómetros, tomas de vapor, entrada de agua, etc.

        A lo largo de los últimos 50 años, el concepto sobre el que se basa el proyecto de los generadores de vapor, ha sufrido cambios fundamentales como consecuencia de las innumerables investigaciones que permitieron conocer los procesos de la combustión, transmisión del calor, circulación del agua y de la mezcla agua-vapor y del acondicionamiento del agua de alimentación.

    Las calderas se construyen en una amplia variedad de tamaños, disposiciones, capacidades, presiones, y para aplicaciones muy variadas.

       La caldera de la derecha tiene un hogar con dos entradas para ingreso del combustible sólido, con los tubos hervidores horizontales y domo frontal superior, con las válvulas de seguridad incorporadas. Es para una presión de unas 30 atm. y una temperatura de unos 400 ° C.

    Otros tipos de caderas acuotubulares.

    Las calderas de vapor verticales acuotubulares marca OLMAR, están formadas por un tubo de gran diámetro en su interior al que se acoplan una serie de colectores por los que circula el agua.

    Este tipo de calderas permiten una muy fácil accesibilidad a su interior y están especialmente diseñadas para pequeñas industrias tales como tintorerías, lavanderías, lácteos, panaderías.

    Las calderas verticales OLMAR, se construyen con producciones que varían desde la obtención de 70 Kg/h hasta 1.200 Kg/h y a unas presiones

    comprendidas entre 2 y 14 Kg/cm2. Se utilizan distintos tipos de combustibles, pero no solo los líquidos, sino que las calderas verticales OLMAR, permiten la construcción de hogares especiales para combustibles sólidos, tales como orujillo, madera, e incluso en algunos casos se fabrican con hogares mixtos para combustibles solidos-liquidos.

    Caldera Babcock-Wilcox.

    Compuesta de uno hasta tres colectores superiores de agua y vapor, unidos al haz de tubos rectos inclinados por ambos extremos y el colector inferior de impurezas.

    El hogar es generalmente de parrilla mecánica, utiliza como combustible hulla menuda, la cual es depositada en la tolva avanzando al interior del hogar.

    Una vez penetrado al hogar, se destila quemándose los gases con llama larga; el coke que resulta se sigue quemando, hasta quedar solo ceniza y escoria. Los gases calientan primeramente la parte superior del haz tubular, el recalentador del vapor, para continuar según las flechas hasta dirigirse a la chimenea.

    El agua se inyecta a la cámara de agua del colector superior, bajando e iniciando así su calentamiento, poniéndose en contacto con la parte menos

    caliente de los tubos de agua. Se junta con el vapor que allí se forma y circulan activamente, favorecidos por la inclinación de los tubos. El vapor se recibe por válvulas colocadas en la parte más alta y se recalienta en su paso por el recalentador al encender la caldera y para impedir que se fundan los tubos secos del recalentador, se inunda, abriendo la llave de vapor y la de agua, posteriormente se cierra esa llave y se elimina el agua por la llave inferior.

     

    Calderas Stirling.

    Constan de tres colectores superiores dispuestos paralelamente entre sí, con sus cámaras de vapor interconectadas por tubos de acero. Las cámaras de agua de los dos primeros colectores están comunicadas. Los colectores superiores están conectados al inferior mediante tres haces de tubos delgados, expuestos al calor del hogar y de los gases producto de la combustión.

    Consumen hulla u otro combustible sólido, como también líquidos o gaseosos. Los gases siguen el recorrido de las flechas calentando sucesivamente los haces tubulares, pasando finalmente a la chimenea.

    El agua es inyectada al último de los tres colectores superiores, descendiendo por el haz menos calentado, para luego ascender por los dos anteriores, junto con el vapor que se produce en ellos. El vapor es obtenido del colector central superior, colocado a mayor altura que los otros dos, pudiendo ser enviado al recalentador que se monta sobre el primer haz de tubos. Se pueden obtener más de 80.000 Kg. de vapor por hora en esta caldera.

     

    Caldera Borsig.

    Compuesta de un colector superior de agua y vapor, unido al inferior de agua e impurezas por un haz de tubos verticales curvados en sus extremos, de tal manera que penetren radialmente en las paredes de los colectores, para facilitar su expandidura. En un extremo superior se encuentra el recalentador de vapor.

    Tiene dos clases de tubos:

    • De descenso del agua (90-12 mm. diámetro).

    • De vaporización (53,5-60 mm. diámetro).

    El agua de alimentación es inyectada en forma directa a los tubos de descenso, que están provistos de un embudo, mientras que el otro embudo donde terminan esos tubos por su parte inferior, permite la precipitación de los sedimentos sobre el fondo del hervidor superior.

    El agua más caliente sube por los tubos de vaporización al colector superior, de donde se extrae el vapor. Sobre los tubos de descenso va un mamparo refractario, para guiar los gases producto de la combustión.

    Caldera Yarrow y Thornycroft.

    Empleadas principalmente en buques de vapor. Compuestas ambas de un colector superior y de dos inferiores, unidos por dos haces de tubos. La caldera Yarrow tiene los colectores inferiores achatados para así facilitar la expandidura de los tubos. La Thornycroft tiene tubos curvos, que entran radialmente a los colectores, aumentando también su longitud y superficie y superficie de calefacción de la caldera.

    Pueden quemar hulla o petróleo, en su amplio hogar, donde es quemada toda la materia volátil. Los gases suben calentando los tubos y recalentadores, que se ubican sobre ellos.

    Es común encontrar dentro de este tipo las llamadas calderas verticales. 

    Con tubos de Humo y de Agua.

    Están compuestas de un cilindro mayor con un hogar cilíndrico y tubos de humo, de agua o de ambos a la vez. El hogar es interior y queda rodeado de una parte de la cámara de agua. Los gases ascienden verticalmente a lo largo de los tubos de humo o rodean los tubos de agua, entregándoles la mayor parte de su calor. Son montados sobre una base de concreto y ladrillos refractarios. Son empleados en la pequeña industria.

    Padecen en general de algunos defectos, tales como:

    • Rendimiento bajo por combustión deficiente y escape caliente de humos.

    • Destrucción rápida de los tubos al nivel del agua por el recalentamiento de ellos.

    • Son peligrosas en caso de explosión.

    Como cualidades positivas presentan:

    • Son de fácil construcción.

    • Ocupan reducido espacio y son fáciles de ubicar.

    Pirotubulares.

    La caldera de vapor pirotubular, concebida especialmente para aprovechamiento de gases de recuperación presenta las siguientes características.

    El cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor.

    La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

    El acceso al cuerpo lado gases, se realiza mediante puertas atornilladas y abisagradas en la cámara frontal y posterior de entrada y salida de gases, equipadas con bridas de conexión. En cuanto al acceso, al lado agua se efectúa a través de la boca de hombre, situada en la bisectriz superior del cuerpo y con tubuladuras de gran diámetro en la bisectriz inferior y placa posterior para facilitar la limpieza de posible acumulación de lodos.

    El conjunto completo, calorífugado y con sus accesorios, se asienta sobre un soporte deslizante y bancada de sólida y firme construcción suministrándose como unidad compacta y dispuesta a entrar en funcionamiento tras realizar las conexiones a instalación.

    La caldera, una vez realizadas las pruebas y comprobaciones reglamentarias y legales por una Entidad Colaboradora de la Administración, se entrega adjuntando un "Expediente de Control de Calidad" que contiene todos los certificados y resultados obtenidos.

     

    Tipos de calderas pirotubulares (Tipos, Características, Producción)

     

    Calderas horizontales

    Las calderas de vapor pirotubulares OLMAR, se fabrican con producciones comprendidas entre un mínimo de 200 Kg/h y un máximo de 17.000 Kg/h y con presiones que pueden oscilar desde 8 Kg/cm2 hasta 24 Kg/cm2.


     

    Cada unidad pasa por estrictos controles durante el proceso de fabricación. Los resultados de estos controles, a los que se suman los que realizan nuestros proveedores en su propio material, conforman un Expediente de Control de Calidad. De esta forma se cumple lo indicado en el Código de Construcción, así como en todas las normas oficiales en vigor, tanto nacionales como de la Unión Europea.

    Los procesos de soldadura están homologados y los operarios cualificados, siendo las soldaduras radiografiadas según las exigencias del Código de Diseño empleado.

    A diferencia de otras calderas, cuya parte trasera solo es asequible por el interior del hogar, la caldera de vapor OLMAR dispone en la parte de atrás de una puerta abisagrada y de apertura total que deja al descubierto todo el interior. La facilidad de manipulación y la total accesibilidad, permiten al operario realizar las tareas de limpieza y mantenimiento desde el exterior y lo que es muy importante, incluso inmediatamente después de haber detenido el quemador.

    Obsérvense otras dos características técnicas de suma importancia, la cámara tornafuego refrigerada por agua en su interior y la ondulación del tubo hogar.

    Como puede apreciarse el conjunto configura un sistema de tres pases de gases antes de la salida de estos por la chimenea, lo que permite la obtención de altos rendimientos térmicos que garantizan un 89 +/- 2%.

    Igual atención que el proceso de fabricación, nos merece el mantenimiento de las máquinas, para lo cual la empresa dispone de técnicos especialmente formados pudiendo así garantizar un servicio de asistencia rápido y profesional.

    Elementos, términos y componentes de una caldera

    • Agua de alimentación: Es el agua de entrada que alimenta el sistema, generalmente agua de pozo o agua de red.

    • Agua de condensado: Es el agua que proviene del estanque condensador y que representa la calidad del vapor.

    • Vapor seco: Vapor de óptimas condiciones.

    • Vapor húmedo: Vapor con arrastre de espuma proveniente de una agua de alcalinidad elevada.

    • Condensador: Sistema que permite condensar el vapor.

    • Estanque de acumulación: Es el estanque de acumulación y distribución de vapor.

    • Desaireador: es el sistema que expulsa los gases a la atmósfera.

    • Purga de fondo: Evacuación de lodos y concentrado del fondo de la caldera.

    • Purga de superficie: Evacuación de sólidos disueltos desde el nivel de agua de la caldera.

    • Fogón: Alma de combustión del sistema.

    • Combustible: Comburente que se transforma en energía calórico que permite la vaporización.

    • Agua de calderas: Agua de circuito interior de la caldera cuyas características dependen de los ciclos y del agua de entrada.

    • Ciclos de concentración: Número de veces que se concentra el agua de caldera respecto del agua de alimentación.

    • Alcalinidad: Nivel de salinidad expresada en ppm de CaCO3 que confiere una concentración de iones carbonatos e hidróxilos que determina el valor de pH de funcionamiento de una caldera, generalmente desde 10,5 a 11.5.

    • Desoxigenación: Tratamiento químico que elimina el oxígeno del agua de calderas.

    • Incrustación: Sedimentación de sólidos con formación de núcleos cristalinos o amorfos de sulfatos, carbonatos o silicatos de magnesio que merman la eficiencia de funcionamiento de la caldera.

    • Dispersante: Sistema químico que mantiene los sólidos descohesionados ante un evento de incrustación.

    • Antiincrustante: Sistema químico que permite permanecer a los sólidos incrustantes en solución.

    • Anticorrosivo: Sistema químico que brinda protección por formación de films protectivos ante iones corrosivos presentes en el agua.

    • Corrosión: La corrosión es definida como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos.

    • Índice de vapor/combustible: Índice de eficiencia de producción de vapor de la caldera.

    RIESGOS DE LAS CALDERAS

    - Las calderas y recipientes a presión (denominación: BPV) y sus sistemas de tuberías, plantean accidentes por explosiones e implosiones por exceso o reducción excesiva de la presión interna, o por fallo de la resistencia de las paredes o sus componentes a cualquier presión.
    - Estas explosiones e implosiones provocan daños por la propagación de la onda de presión liberada, por las llamas, humos y escapes de fluidos y por los fragmentos que salen proyectados.
    - El Reglamento de Aparatos a Presión (ITC.MIE.AP.1) clasifica las calderas por su grado de peligrosidad.

    Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

    • Esterilización , es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos.

    • Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petróleos pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.

    • Generar electricidad a través de de un ciclo Ranking. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.

    Además en:

    Central termoeléctrica

    Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.

    Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear

    Centrales termoeléctricas clásicas

    Se denominan centrales clásicas a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (fueloil) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de

    que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. Este tipo de centrales eléctricas generan el 16,5% de la energía eléctrica necesaria en España

    Componentes principales de la Caldera de combustión

    • Turbina de vapor.

    • Sistema de refrigeración (puede ser de caudal abierto o mediante torres de refrigeración).

    • Instalaciones de control.

    • Área de tratamiento de agua.

    • Área de tratamiento de combustible.

    • Área de tratamiento de aceite.

    • Área de protección contra incendios

    Centrales termoeléctricas de ciclo combinado

    En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.

    Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Al funcionar con petróleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.

    Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.

    Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.

    Impacto ambiental

    La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.

    El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre.[3] En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.

    En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida, una central térmica emite aproximadamente:

    Combustible

    Emisión de CO2
    kg/Kwh.

    Gas natural

    0,44

    Fuelóleo

    0,71

    Biomasa (leña, madera)

    0,82

    Carbón

    1,45

    Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del 50%), lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes.

    Ventajas e inconvenientes en el uso de las Centrales termoeléctricas

    • Ventajas

    Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.

    Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, 0,35 kg de CO2, por Kwh. producido.

    • Inconvenientes

    El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.

    Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.

    Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.

    Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.

    Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un

    30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).

    Aplicaciones de la caldera

    Por sus características, puede ser aplicada en diferentes industrias, tales como:

    -Queseras

    -Lavanderías y Tintorerías

    - Embotelladoras

    - procesadores de alimentos

    - Mataderos

    - Industria alimenticia

    - industria del cromado

    - Plantas textiles

    - Plantas de secado

    -Plantas de confección

    -Calefacción

    -Fabricas de bloques de concreto

    -Plantas de curaje de concreto

    -Procesadoras de plásticos

    -Plantas de industria química

    -Tenerías

    - Procesadoras de asfalto.

    CONCLUSIONES

    Realizar esta práctica nos permite, decir que la cantidad de calor transferido es relativamente grande, ya que el sistema es cerrado, produciendo una cantidad de trabajo (-), pues es ejercido hacia las afueras del sistema.

     

    La caldera requiere necesariamente agua para la producción de vapor de agua, si el agua llegara a faltar, la caldera podría quemarse, también que es necesario para la introducción de dicha agua una bomba que ejerza una presión mayor a la ejercida por la caldera.

     

    Las calderas tienes muchos usos, pero en el caso particular de la caldera de la Universidad Popular Del Cesar, es utilizada para múltiples propósitos; principalmente el instructivo, además es demás que es de naturaleza pirotubular, ósea no es hueca por dentro si no que tiene unos tubos que al calentarse permiten aumentar la cantidad calorífica del sistema.