Tema 1.2. Calderas De Vapor

Question 1

Caldera

Answer 1

Todo aparato a presión, en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía, se transforma en utilizable, en forma de calorías, a través de un medio de transporte en fase líquida gaseosa.

Question 2

Fluido caloportador

Answer 2

Es el medio de transporte del calor desde la caldera hasta el lugar de utilización.

Question 3

Hogar de la caldera

Answer 3

Cámara interior o exterior a la caldera, donde se lleva a cabo la combustión de combustible utilizado como fuente de energía.

Question 4

Envolvente de la caldera

Answer 4

Parte exterior que encierra el volumen de la caldera.

Question 5

Potencia nominal

Answer 5

Máxima energía térmica por unidad de tiempo aportada por el combustible en la caldera en régimen estacionario.

Question 6

Potencia útil instantánea o producción de calor máximo continuo

Answer 6

Potencia nominal, multiplicada por el rendimiento global de la caldera o energía térmica neta por unidad de tiempo entregada por la caldera al fluido caloportador.

Question 7

Producción de calor

Answer 7

Puede ser máxima continua, mínima (a la que se obtiene una combustión estable), máxima, punta y su duración.

Question 8

Presión de timbre

Answer 8

Máxima presión que se puede alcanzar trabajando la temperatura de servicio.

Question 9

Presión máxima de servicio

Answer 9

Límite de presión que se establece para la caldera una vez que se conecta a la instalación a la que aporta calor.

Question 10

Temperatura de servicio

Answer 10

Temperatura del fluido calorportador en los aparatos a los que proporciona calor.

Question 11

Temperatura mínima de retorno

Answer 11

Temperatura a la que entra el agua de alimentación de la caldera.

Question 12

Superficie de calefacción

Answer 12

Área de intercambio de calor en contacto con el fluido caloportador.

Question 13

Superficie de convección

Answer 13

Superficie de calefacción no expuesta a la acción de la llama.

Question 14

Superficie de radiación

Answer 14

Superficie de calefacción expuesta a la acción de la llama.

Question 15

Carga térmica

Answer 15

Calor total aportado al hogar por unidad de tiempo, incluyendo combustible y aire, por la superficie del hogar proyectada expuesta a la llama o por el volumen del hogar.

Question 17

Desventajas

Answer 17

Su principal desventaja es que las calderas de vapor no trabajan en un circuito totalmente cerrado, lo que supone que:
➡️ existen pérdidas de calor y fugas por purgadores y problemas asociados a su evacuación.
➡️ mayores, problemas de conservación de las líneas a causa de la corrupción y de incrustaciones.
➡️ los circuitos sean más complejos, por tener que prever desniveles y puntos de recogida de condensados.
➡️ realizar mediciones de consumos sea más complejo.
➡️ se ha necesario un almacenamiento de condensados y pueda haber problemas de revaporización.
➡️ existan gastos por tratamiento
del agua.

Otras (vapor vs fluido térmico)
➡️ cuando la temperatura supera los 200 °C, la presión de vapor saturado crece rápidamente, haciendo que el coste de la instalación sea superior al que tendría una de fluido térmico para la misma temperatura.
➡️ con un fluido térmico las presiones de trabajo no necesitan ser altas, haciendo que la instalación sea menos exigente en cuanto a funcionamiento y a las normas de seguridad.

Question 18

Ventajas ( vapor vs fluidos térmicos)

Answer 18

➡️ el coste de los fluidos térmicos es mayor.
➡️ es necesario un tanque de recogida del fluido.
➡️ las propiedades físicas de los fluidos térmicos son peores: menor calor específico que el agua, menor peso específico que el agua, mayor viscosidad que el agua.

Question 19

Tipos y principios de funcionamiento
“Características”

Answer 19

➡️ las calderas industriales de vapor son equipos capaces de producir calor a partir de la quema de cualquier tipo de combustible.
➡️ su fluido calor, portador es agua, la cual experimenta un cambio de fase de estado líquido gaseoso.
➡️ son ampliamente usadas en procesos industriales de generación de energía hasta usos de calefacción.

Question 20

Tipos y principios de funcionamiento
“Problema tocho”

Answer 20

Uno de los problemas de las calderas es que la constante evaporación de agua la caldera trae consigo un aumento en la concentración de sólidos disueltos. No eliminarlos implica riesgos de incrustación, corrosión o precipitación que podrían provocar incluso la explosión de la propia caldera.
Debido a ello, la purga de la caldera es muy importante. consiste en descargar el agua y reemplazarla con agua de alimentación.

Question 21

Tipos y principios de funcionamiento
Tipos en función de la disposición de los fluidos.

Answer 21

Los tipos de calderas de vapor se clasifican en función de la disposición de los fluidos. Puede ser pirotubulares o acuotubulares. La elección entre una u otra se hace en función de la potencia útil, la presión y la temperatura de funcionamiento y si se quiere obtener vapor saturado o sobrecalentado.

Question 22

Calderas de vapor pirotubulares

Answer 22

Estos equipos se caracterizan por su gran volumen de agua, el cual actúa como un almacén de energía, proporcionando una respuesta adecuada para demandas puntuales. por otro lado, para evitar utilizar carcasas con grandes espesores, su presión de trabajo evapores limitada, por lo que no se podrá trabajar con elevadas presiones. estas calderas suelen ser usadas para generar vapor saturado.

Question 23

Calderas de vapor pirotubulares
Virola o envolvente

Answer 23

Elemento encargado de contener el calor y los fluidos (agua, vapor).

Question 24

Calderas de vapor pirotubulares
Quemador

Answer 24

Inyecta el combustible y el aire en la cámara de combustión e inicia la combustión.

Question 25

Calderas de vapor pirotubulares Cámara de combustión u hogar

Answer 25

Contiene la reacción de combustión

Question 26

Calderas de vapor pirotubulares Haz tubular

Answer 26

Conjunto de tubos que funcionan como intercambiador de calor entre los gases de combustión y el agua. En estas calderas, los humos van por su interior mientras atraviesa una zona llena de agua.

Question 27

Calderas de vapor pirotubulares Chimenea

Answer 27

Lugar de salida de humos.

Question 28

Calderas de vapor pirotubulares Cajas de humos

Answer 28

Lugar donde confluye el haz de tubos. Suele haber 1 o 2 en función del número de pasos (que es la cantidad de veces que los tubos atraviesan la caldera).

Question 30

Calderas de vapor pirotubulares Circuito de humos

Answer 30

Comienza con la acción del quemador que inicie la combustión. Seguido a él, ya en el interior de la caldera, se encuentra el hogar en la zona inferior. Dicha cámara se divide en dos partes: el tubo hogar que es donde se quema el combustible y la cámara de hogar que este elemento que recibe los humos. A dicha cámara la sigue el haz tubular por donde circulan los humos, pasando por la caja de humos (3 o 4 pasos). Y acaba el circuito con la chimenea.

Question 31

Calderas de vapor pirotubulares Circuito de agua

Answer 31

El espacio sobrante dentro de la caldera se llama cámara húmeda. Envuelve tanto al hogar como al haz tubular con el fin de producir la transferencia de calor y generar el vapor. Cabe destacar que la caldera no se llena completamente de agua, ya que se necesita un espacio en la zona superior para almacenar el vapor hasta su extracción.

Question 32

Calderas de vapor acuotubulares

Answer 32

Esta clase de caldera son especialmente aptas para trabajar a altas presiones, adaptándose a las máximas potencias. Gracias a su, relativamente, reducido volumen de agua y su buena circulación interior, alcanzan con gran rapidez altas presiones. Sin embargo, debido a este menor volumen de agua, su poder acumulativo se reduce al trabajar con grandes variaciones en el consumo de vapor. estas calderas suelen ser usadas para generar vapor sobrecalentado.

Question 33

Calderas acuotubulares: Quemador

Answer 33

Inyecta el combustible y el aire, la cama del combustión e inicia la combustión.

Question 34

Calderas acuotubulares: Cámara de combustión u hogar

Answer 34

Contiene la reacción de combustión. En su interior pueden haber pantallas para guiar a los humos a largo de su circuito hasta la chimenea.

Question 35

Calderas acuotubulares: Domos o calderones

Answer 35

En ellos están los dos fluidos (agua y vapor). Como mínimo debe haber dos. El agua líquida se sitúan en el inferior y el vapor saturado se obtiene en el superior..

Question 36

Calderas acuotubulares: Haz tubular

Answer 36

Conectan los domos, así que por ellos circula agua. Hay dos tipos, de subida y de bajada. Los tubos de subida llevan el fluido más caliente al domo superior. Los tubos de bajada devuelven el fluido enfriado al inferior y a las zonas de calentamiento..

Question 37

Calderas acuotubulares: Virola o envolvente

Answer 37

Elemento encargado de contener el calor y los humos.

Question 38

Calderas acuotubulares: Circuito de humos

Answer 38

Comienza en el quemador. Seguido a él se encuentra ae hogar, el cual es la zona más amplia de la caldera y por donde circula una gran parte del circuito de agua. además, en su interior se encuentran varias pantallas para conducir el circuito de humos hasta la chimenea.

Question 39

Calderas acuotubulares: Circuito de agua

Answer 39

Comienza en el domo inferior al cual le llega el agua de alimentación. El agua circula por convección entre los dos calderines, mientras te calor atraviesa los haces de tubos. El agua fría desciende al domo inferior y el agua recalentada asciende al superior donde se produce el proceso de vaporización del agua y la generación de vapor. El vapor saturado se extrae de la parte superior del domo para consumo o para llevarlo al sobrecalentador posterior, situado en medio del flujo de gases de escape con el fin de incrementar más la temperatura en función del tipo de demanda.

Question 40

Elementos de seguridad: Inspecciones

Answer 40

Periódicas para comprobar: ➡️ no fugas ➡️ combustión correcta ➡️ dispositivos y medidores de seguridad funcionen correctamente

Question 41

Elementos de seguridad: Anomalías

Answer 41

Comprometen el correcto funcionamiento, se detectan y controlan. Es importante definir adecuadamente las anomalías realmente trascendentes y las que no son tanto. Anomalías controladas habitualmente: ➡️ nivel de agua correcto en el calderín: ➡️➡️ interruptores de nivel de tipo de boya o flotador. Transmiten desplazamiento diferencia de empuje vertical a través de mecanismos provistos de contactos magnéticos o de levas mecánicas. ➡️ presión de combustible correcta: ➡️➡️ presostatos: instrumentos activos que en función de la presión, posiciona unos contactos para abrir o cerrar una electroválvula. ➡️ temperatura de combustible correcta: ➡️➡️ termostatos con alarma o con corte temporizado. ➡️ alta presión de vapor: ➡️➡️presostatos: actúan sobre el corte de combustible, parando la combustión. ➡️➡️ válvulas de seguridad: evacúan el vapor necesario para que la presión del aparato no sobrepase los límites establecidos.

Question 42

Dispositivos de control y/o seguridad

Answer 42

➡️ control de sales disueltas: ➡️➡️ controla la cantidad total de sólidos disueltos en el agua de caldera ➡️➡️ se compara muestra del agua de caldera con un punto de referencia ➡️➡️ nivel alto: se libera una cantidad de agua de caldera para ser sustituida por agua de alimentación ➡️ válvulas de purga de fondo: ➡️➡️ todas las calderas deben tener como mínimo una válvula ➡️➡️ situada en un lugar cercano donde se acumula el sedimento o lodo ➡️ rompedores de vacío, funcionamiento: ➡️➡️ operación normal: válvula apoyada asegurando el cierre ➡️➡️ enfriamiento: vapor condensa. Válvula permanece en el asiento hasta que la presión cae por debajo de la presión dental del aire. ➡️➡️ punto de vacío: válvula instantáneamente se levanta del asiento, permitiendo la entrada de aire y evitando la formación de vacío. ➡️ otros elementos: control de temperatura de humos, detector de falta de aire comburente, detector de extinción de la llama y manómetros, etc.

Question 43

Mejoras del rendimiento: Aislamientos

Answer 43

➡️ aislamiento adecuado, a fin de que las pérdidas por las paredes sean las más bajas posibles ➡️ materiales muy diversos: fibras de vidrio, lanas minerales, espumas, uretanos, etc. ➡️ ejemplo: aislar la cámara de combustión para evitar la pérdida de calor por radiación.

Question 44

Mejoras del rendimiento: Recuperación del calor sensible de los gases

Answer 44

➡️ economizadores Bancos de tubos colocados en las zonas de convección de calderas La temperatura del agua de alimentación, absorbiendo calor sensible de los gases de combustión. Aumenta la eficiencia térmica. Disposición en serie o by-pass. ➡️ calentadores de aire Equipos que recuperan parte del calor sensible de los gases de combustión y lo transfieren al aire comburente Al reducir las pérdidas de calor, se obtiene aproximadamente 1 % de ahorro de combustible. Se reducen los excesos de aire.

Question 45

Mejoras del rendimiento: Recuperación de condensados

Answer 45

Normalmente el condensado del vapor se recupera como agua de alimentación. En muchos casos, el condensado retorna porque el vapor se ha autorizado en procesos de contacto indirecto. En otros casos, puede requerir un tratamiento especial antes de su alimentación a la cadera y previamente al desgasificafor térmico. Supone ahorro energético, reducción de las purgas y reducción considerable de agua de aportación.

Question 46

Mejoras del rendimiento: Filtros

Answer 46

Cuando las condiciones ambientales de la zona donde se capta el aire comburente son tales que el aire admitido puede contener impurezas, que afecten a elementos mecánicos o al mismo proceso de combustión, conviene colocar filtros en la aspiración de los conductos. ➡️ el aire contiene sólidos abrasivos que producen desgastes en los elementos mecánicos del circuito del aire. ➡️ el aire aspirado está contaminado con sustancias que pueden interferir en el proceso de combustión o contaminar a los gases de combustión. ➡️ el aire aspirado está contaminado con sustancias que actúan como catalizadores en los procesos de corrosión asociados al SO2.