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INTRODUCCION
En ingeniería el uso de una caldera es importante, pues este es un dispositivo
diseñado para generar vapor saturado a través de una transferencia de calor que
se da a presión constante. Siendo posible la utilización del vapor generado en
diferentes procesos en la industria alimentaria, tales como la esterilización,
calefacción, pasteurización, cocción, también para generar electricidad. El uso de
las calderas además también es importante en la industria petrolera para calentar
el petróleo pesado y así meorar su fluidez.
!esde el invento de la máquina "asta nuestros días, se "a desarrollado una gran
variedad de calderas. Entre la primitiva caldera cilíndrica sencilla a carbón y la
más moderna caldera atómica, e#iste una amplia gama de calderas, adecuadas
para cubrir las diferentes necesidades o demandas.
En este módulo sólo veremos los tipos de calderas más comunes más usuales en
nuestras industrias, presentando en forma esquemática las clasificaciones básicas
de ellas.
$parte de conocer la clasificación de las calderas, es importante que el %perador
de caldera conozca a fondo sus partes principales. El conocimiento de la ubicación
de cada una de estas partes, sus detalles principales de construcción, su función,
etc, le permitirán un meor maneo del equipo.
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Clasifcaciónpor Presión
Baja Presión
15 psi – 60 psiMedia Presión
60 psi – 150psi
Alta Presión
150 psi – 250psi
OBJETIVO:
!ar a conocer el proceso de funcionamiento de la caldera del comedor de la
&niversidad 'acional del (entro del )er*.
REVISION BIBLIOGRAFICA
CALDERA
El !ecreto 'o +-+ eglamento de (aldera define (aldera como un recipiente
metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción del calor.
&na definición más completa sería/
(aldera es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior a la del ambiente y
presión mayor que la atmosférica.
GENERADORES DE VAPOR0os generadores de vapor o calderas, son recipientes que trabaan a presión, para
transferir calor de la combustión, a un fluido, siendo la más com*n la conversión
del agua en vapor.
0as fuentes de calor más usadas son/
(arbón, (ombustibles líquidos o gaseosos.
(ascarillas, papel, madera, etc.
1ases calientes de procesos industriales.
CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS0as calderas se clasifican seg*n/
)resión y temperatura de trabao.
2ipo y forma de quemar el combustible.
)or el tipo de paso de "umos.
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Clasifcación por elTipo de Combustible
ólido
Carbón! Ba"a#o!Cascarilla de Arro#!Aserr$n! Basuras %
otros
&$'uido
Crudo de Castilla
(uel )il
ACPM
*eroseno
+aseoso
+as ,atural+as Propano +&P
+as Butano
&a (orma de -uemar elCombustible
Caldera de Carbón
Carbón Pul.eri#ado
Parrilla /st0tica
&ec1o (luidi#ado
Calderas deCombustible &$'uido
Presión mec0nica
Baja presión deatomi#ación
Alta presión deatomi#ación
*eroseno
Calderas deCombustible +aseoso
+as preme#clado
Me#cla en bo'uilla
Atmos23ricos
Paso de los
4umos
Calderas
Acuatubular
es
Calderas
Pirotubulare
s
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CALDERAS PIROTUBULARES
0as calderas pirotubulares están provistas de unos tubos a través de cuyo interior
circulan los gases de combustión, estando rodeados de agua por el e#terior.
0os tubos se instalan normalmente en la parte inferior de un tambor sencillo,debao del nivel de agua, de forma que nunca estén secos.
0as calderas pirotubulares pueden ser "orizontales o verticales. En las primeras,
prácticamente todo el espacio del cilindro de la caldera está ocupado por tubos, el
volumen del vapor se "a reducido al mínimo, usándose un domo para surecolección.
2odos los tubos se encuentran sumergidos, para evitar así las tensiones que se
originan en los tubos secos 0a caldera vertical se emplea fundamentalmente
cuando e#isten problemas de espacio.
Estas calderas son adecuadas en instalaciones con, presiones de trabao inferior a
unos 34 bar y capacidad de producción menor de las 34 t-". !ebido al gran
volumen de agua que almacenan, presentan el inconveniente de tener un tiempo
largo de puesta en régimen.
CALDERAS ACUOTUBULARES
0os productos de la combustión rodean usualmente los tubos y el agua esta en el
interior de éstos que se inclinan "acia un recipiente o domo en el punto más alto
de la (aldera. 0as configuraciones de estos tubos describe por lo general el tipo
de (aldera.
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Se suministran en aplicaciones industriales con capacidades "asta un millón de
5bs de vapor por "ora.
0as presiones de diseño varían desde 644 psig "asta 6344 o 6+44 psig con
temperaturas de vapor que varían desde la saturación "asta 7+48(.
PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS
(www.araucaniasur.c!"
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FUNCIONA#IENTO
9uncionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente al
quemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un
recipiente metálico. En toda caldera se distinguen dos zonas importantes/
:$na %& 'i&raci)n %& ca'r c*!ara %& c!us+i)n: es el lugar donde sequema el combustible. )uede ser interior o e#terior con respecto al
recipiente metálico.
;In+&rir: la cámara de combustión se encuentra dentro del recipiente metálico orodeado de paredes refrigeradas por agua.
,E-+&rir: cámara de combustión constituida fuera del recipiente metálico. Estáparcialmente rodeado o sin paredes refrigeradas por agua.
0a transferencia de calor en esta zona se realiza principalmente por radiación
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Seg*n la razón que e#iste entre la capacidad de la cámara de agua y la superficie
de calefacción, se distinguen calderas de gran volumen, mediano y pequeño
volumen de agua.
0as calderas de gran volumen de agua son las más sencillas y de construcción
antigua.
Se componen de uno a dos cilindros unidos entre sí y tienen una capacidad
superior a 674 > de agua por cada m3 de superficie de calefacción.
0as calderas de mediano volumen de agua están provistas de varios tubos de
"umo y también de algunos tubos de agua, con lo cual aumenta la superficie de
calefacción, sin aumentar el volumen total del agua.
0as calderas de pequeño volumen de agua están formadas por numerosos tubos
de agua de pequeño diámetro, con los cuales se aumenta considerablemente la
superficie de calefacción.
(omo características importantes podemos considerar que las calderas de gran
volumen de agua tienen la cualidad de mantener más o menos estable la presión
del vapor y el nivel del agua, pero tienen el defecto de ser muy lentas en el
encendido, y debido a su reducida superficie producen poco vapor. Son muy
peligrosas en caso de e#plosión y poco económicas.
)or otro lado, la caldera de pequeño volumen de agua, por su gran superficie de
calefacción, son muy rápidas en la producción de vapor, tienen muy buen
rendimiento y producen grandes cantidades de vapor. !ebido a esto requieren
especial cuidado en la alimentación del agua y regulación del fuego, pues defaltarles alimentación, pueden secarse y quemarse en breves minutos.
C*!ara %& 2a/r.
Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, en ella debe
separarse el vapor del agua que lleve una suspensión. (uanto más variable sea el
consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera
que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.
(www.in1&ni&ria3ui!ica.r1"
TRATA#IENTO DE AGUA
0a caldera cuenta con una ablandadora de agua, debido a que la calidad de las
aguas de alimentación de una caldera repercuten directamente en el rendimiento
de la fuente, es decir, en el rendimiento de combustión
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• 0a acumulación de lodos en los tubos, dificulta la transferencia de calor,
resultando un sobrecalentamiento de los mismos
• 0a corrosión de los tubos es el resultado de la mala regulación del p> de las
aguas y además, del e#ceso de o#ígeno disuelto en las aguas de la caldera,
principalmente cuando la bomba de retorno de agua no "a sido ?bien purgada@,
generando la presencia de bolsones de aire.
• 0a presencia de sales en suspensión, es decir, sales que no "an encontrado la
condición química para flocularse y decantar, o bien, para depositarse como
durezas. Estas sales, unto a la presencia de sustancias orgánicas , flocular los sólidos en suspensión y, ser
posteriormente eliminados a través de las ?purgas@.
(www.&ur+4&r!.&s"
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CALDERA DEL CO#EDOR DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DELCENTRO DEL PERU
SISTE#A DE ALI#ENTACION DE AGUA
Es+* c!/u&s+ %& una !a %& a'i!&n+aci)n (/&r!i+& &' in1r&s %&' a1ua"5 %& 'a 6na %& +ra+a!i&n+
Sis+&!a %& 1as&s ca'i&n+&s %& c!us+i)n
0os tubos están en forma "orizontal, donde circulan los gases calientes.
El 3u&!a%r , donde se unta el combustible con el aire, funciona con petróleo,donde se presenta un ciclo diésel, donde el encendido es por c"ispa electrónica
para producir el fuego.
TABLERO DE CONTROL
9&E'2E )%)5$/ 9igura 6
Tablero
de
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9&E'2E )%)5$/ 9igura 3
0uego ingresa el agua a la caldera, donde se calienta y luego se vaporiza. )araque después los gases de combustión salgan por la c"imenea de combustión,
donde se regula la entrada y salida de los gases calientes.
9&E'2E )%)5$/ 9igura A
• 0a tubería negra forrada con una cubierta blanca, la cual es de un material
fibra de vidrio, el cual act*a como aislante, para evitar que bae la
temperatura y presión en el trayecto
Sa'i%a %& 2a/r %& a1ua
0os vapores de agua son controlados por instrumentos de control, como el
manómetro que controla la presión, para lo cual ingresa al CABECERO donde eseacumula el vapor de agua, donde se estrangula el vapor para baar la presión.
$na %& +ra+a!i&n+ %& a1ua
Se ablanda el agua en los tanques de ablandamiento de agua
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0uego el agua blanda va "asta un dispositivo donde es succionado el agua por
una bomba centrifuga, donde luego descarga a la caldera agua líquida.
#7+% cua'i+a+i2 /ara %&+&r!inar si &' a1ua &s+a 'an%a %ura:
0lena en un frasco el agua "asta un tercio. )ara iniciar el e#perimento, agrega 6-+
de cuc"aradita de abón al frasco y agitarlo.
El agua si es blanda, tendrá más espuma de abón
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9&E'2E )%)5$/ 9igura B
VAPORES DE AGUA DE LA CALDERA
!e las calderas sale vapor de agua que se va al comedor para las ollas de
cocción, para calentamiento y ebullición, ese vapor de agua no se pierde, solo una
parte utilizan para limpieza y desinfección, lo demás retornan por tuberías, en el
trayecto se va enfriando y va llegar a un lugar donde se acumulan
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9&E'2E )%)5$/ 9igura C
N&1r: donde "ay circulacion de vapor de agua
9&E'2E )%)5$/ 9igura
V&r%& ni': agua ablandada
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9&E'2E )%)5$/ 9igura D
A!ari'': donde "ay combustible
9&E'2E )%)5$/ 9igura 64
P'a+&a%: gases calientes
9&E'2E )%)5$/ 9igura 66
SITE#A ELECTRICO DE CALDERA
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CONCLUSIONES
El tratamiento de agua es fundamental en la vida *til, la prevención de
accidentes y la operación eficiente de las calderas.0a caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para
generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de
calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en
estado líquido, se calienta y cambia su fase.0a caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas un
set de intercambiadores de calor , en la cual se produce un cambio de fase.
$demás, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte
con acero laminado a semeanza de muc"os contenedores de gas.
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Recipiente_de_presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_laminadohttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Estados_de_la_materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Recipiente_de_presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_laminado
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RECO#ENDACIONES• $ntes de operar un caldero "ay que tener presente leer el
dimensionamiento del equipo proporcionado por el fabricante para evitar
accidentes en el área de trabao.• !eberá "aber un mantenimiento continuo de las calderas, para mantener su
buen funcionamiento.
• !ebemos recordar que el agua de alimentación de la caldera siempre debe
ser tratada previamente para evitar daños en los equipos de la planta de
operaciones que utilizan vapor.
)ara evitar accidentes por e#plosiones de calderas deberán ser controlados
permanentemente los siguientes elementos/
• ("equear y observar el funcionamiento de las bombas de alimentación de
agua
• evisar el funcionamiento de quemadores, y estar atentos a cualquier
anomalía
• %bservar presión indicada en los manómetros, teniendo presente que en
ning*n momento debe sobrepasar la presión má#ima de trabao.
• ("equear la temperatura de los gases de combustión, así como también la
temperatura del agua de alimentación.
• Estar atento a cualquier ruido u olor e#traño a los normales.
• $ccionar válvulas de seguridad
• $ccionar gráficos de pruebas con el obeto de descartar los niveles de aguafalsos.
• )urgar columna del control automático del agua.
• ealizar análisis químico de alimentación y el agua de la caldera.
• antener sala de calderas en perfectas condiciones de aseo y orden.
• !osificar productos químicos/ anticrustante, neutralizante y secuestrador de
o#ígeno.
• Eliminar cualquier ingreso de aire que no intervenga en la combustión y
solo contribuirá a diluir los contaminantes
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