EQUIPOS AUXILIARES PARA LAS CALDERAS

El presente trabajo detalla los equipos auxiliares donde se contemplan calderas. Para iniciar, el documento definirá las calderas, así como la clasificación de las mismas para posteriormente describir los equipos auxiliares.

Las calderas son utilizadas para que la energía de un combustible se transforme en calor para el calentamiento de un fluido. Las partes de una caldera son:

• Hogar

• Quemador

• Humos

• Intercambiador de calor

• Fluido caloportador

• Chimenea

En la siguiente imagen se detallan las partes anteriores:

Los tipos de caldera se clasifican de la siguiente manera:

• Por materiales

o Calderas de fundición

o Calderas de acero

o Calderas murales

• Por su aplicación

o Usos domésticos

o Generación de energía para plantas termoeléctricas

o Plantas de cogeneración

o Generación de vapor o agua sobrecalentada en plantas industriales

• Por la toma de aire

o Circuito abierto y tiro natural

o Circuito abierto y tiro forzado

o Calderas estancas

• Por el tipo de combustible

o Sólidos

o Líquidos

o Gaseosos

• Por la presión

o Calderas atmosféricas

o Calderas de depresión

o Calderas de sobrepresión

• Por el fluido caloportador

o Calderas de agua

o Calderas de agua sobrecalentada

o Calderas de vapor

o Calderas de aceite térmico

• Por su diseño

o Calderas pirotubulares

o Calderas acuotubulares

A continuación presentamos los equipos auxiliares asociados a las calderas.

Equipos auxiliares: son aquellos que complementan las calderas permitiendo su correcto funcionamiento. Normalmente se instalan en una zona próxima a las calderas y, con frecuencia, dentro de una sala que se denomina central térmica o sala de calderas. Tienen por finalidad permitir el funcionamiento armónico de la caldera, aumentar su eficiencia y aumentar el grado de seguridad en su funcionamiento.

Dentro de los equipos auxiliares encontramos los siguientes:

• Ventiladores de aire de combustión

Envían el aire al cajón, común o individual, en el que están alojados los quemadores. En las instalaciones industriales se instala en un foso situado en el frente de la caldera, para amortiguar ruidos. Las calderas están en sobre presión. El accionamiento por correas y poleas permite ajustes posteriores en el caudal impulsado. Entre el ventilador y el quemador se deben instalar juntas flexibles, para amortiguar las vibraciones y absorber las dilataciones de la caldera.

• Circuito de combustible

Para los sólidos la alimentación puede ser manual en las pequeñas y automatizada en las grandes. En las de combustibles líquidos la alimentación es con bombas que comunica presión al combustible, de engranajes.

o Son más robustas

o Son más estables

o El combustible las lubrica

En las de combustibles gaseosos la fuerza impulsora es la presión de la red de distribución o el depósito, puede ser necesario un reductor de presión.

• Circuito del fluido calor portador

Hay que considerar la pérdida de carga que supone la caldera.

La fuerza impulsora:

o Red de abastecimiento (circuitos abiertos)

o Bombas circuladoras

o Por termosifón (diferencia de densidades del agua caliente y fría, poco empleado)

En las calderas de vapor, el caudal de alimentación será la suma del vapor generado, más las purgas que se realicen (mantener la concentración de sales)

• Tratamiento de agua

El tratamiento de agua de alimentación, o reposición dependerá de las características de las aguas locales

• Bombas de circulación del agua

Las calderas industriales provistas de quemadores de combustibles líquidos o gaseosos, deben estar equipadas con un sistema de bomba de alimentación. Bombas centrífugas, de varias etapas, con una curva Q-H que no sea plana y que esté diseñada para trabajar con altas temperaturas.

• Placa de identificación, válvula de seguridad

Su función es proteger el cuerpo de la caldera de las sobre presiones. Pueden ser de varios tipos que se enumeran a continuación:

o Válvula de seguridad de reporte

o Válvula de seguridad a palanca y contrapeso

 

Equipos auxiliares de las calderas. Los equipos auxiliares tienen la misión de complementar a la caldera y así permitir un correcto funcionamiento, otra función de estos equipos es aumentar la eficiencia y reducir costos de generación. Sin estos equipos la caldera simplemente no podría operar, por ejemplo sin los pulverizadores de carbón la caldera no podría quemar su combustible, y por tanto no generar vapor. 

 Equipo de combustión. La caldera es alimentada por fuego que proviene de la combustión de carbón, aceite, gas, combustible de desperdicio o cualquier tipo de combustible adecuado. El quemador es el dispositivo cuya función es introducir el combustible dentro del hogar de la caldera en las proporciones, velocidades y turbulencias correctas para cada caso, con el fin de establecer y mantener la ignición y la combustión apropiadas para el combustible respectivo. Los quemadores se clasifican según el tipo de combustible en tres módulos: Quemadores para combustibles líquidos (gasóleo y fuel), quemadores para combustibles gaseosos (gas natural, GLP, otros) y quemadores para combustibles múltiples. Lo que se trata de conseguir en los equipos de combustión, es una combustión ideal, por lo que se busca que la cantidad de aire que se inyecta sea la justa para producir la completa combustión del combustible aportado a la mezcla, sin exceso ni falta de oxígeno. Una caldera puede estar equipada con ventiladores especiales para proporcionar una correcta circulación controlable del aire para la combustión, y también tienen la función de remover los gases producidos hacia la chimenea.

Pulverizadores. Estos son equipos para pulverizar el carbón que servirá como combustible a la caldera. El carbón llega a la planta en tamaños grandes y necesita ser “molido” a tal grado que pueda combinarse con el aire de alimentación para ser quemado. Las calderas pueden estar equipadas con uno o más pulverizadores, según sea la necesidad, existen dos sistemas de pulverización: el sistema de almacenamiento, y el sistema individual, o de combustión directa.7 

Sobrecalentadores. Los sobrecalentadores son dispositivos instalados en interior del hogar que permiten aumentar la temperatura del vapor producido, manteniendo constante la presión del mismo. Otra función es que convierten el vapor saturado en vapor recalentado con el fin de disminuir el peligro de que se condense en las tuberías. La cantidad de calor absorbida y la cantidad de sobrecalentamiento dependen del tamaño, ubicación y disposición de las superficies absorbentes al calor. Hay dos tipos de sobrecalentadores: el tipo radiante y el tipo de convección. Diagrama de colocación de quemadores. a) Caldera acuotubular con 2 quemadores. b) Caldera pirotubular con un solo quemador. 

 Economizadores. Estos son elementos de la instalación que tiene como función calentar el agua de alimentación a la caldera, son una especie de serpentín donde se elimina el calor de los gases que salen de la sección de generación de vapor y calientan el agua de alimentación. Al ser mayor la temperatura del agua que entra, menor será la energía necesaria para producir el cambio de fase (agua-vapor). Los economizadores pueden ser del tipo: integral, exterior, interior, de tubo continuo y de prevaporización. 1.14.5 Precalentadores de aire. Estos extraen el calor de los gases de combustión con temperatura relativamente baja para calentar el aire que se envía al hogar para la combustión, el uso de aire precalentado acelera la ignición y fomenta una rápida y completa combustión. Están disponibles en tipo recuperativo y tipo regenerativo.

Precalentadores de aire. Estos extraen el calor de los gases de combustión con temperatura relativamente baja para calentar el aire que se envía al hogar para la combustión, el uso de aire precalentado acelera la ignición y fomenta una rápida y completa combustión. Están disponibles en tipo recuperativo y tipo regenerativo.

Domo de vapor. En todas las grandes calderas acuotubulares se cuenta con un domo (también llamado tambor de vapor), la función de este equipo es recibir, almacenar y distribuir el agua de alimentación a los tubos descendentes o pared de tubos de agua, y principalmente en el domo se separa el vapor saturado del agua de ebullición por medio de separadores divididos en: - Separación por gravedad. - Separación mecánica. - Separación centrifuga. A la salida del domo del vapor el vapor es distribuido por un cabezal para ser conducido al sobrecalentador.

cLa diferencia de presión es conocida como tiro y es necesario para el correcto funcionamiento del hogar con el fin de poderle suministrar el aire necesario para la combustión y arrastrar los gases quemados hacia el exterior a través de la chimenea. Hay dos tipos de tiros: tiro natural que es producido térmicamente y por el efecto creado por la chimenea, el tiro mecánico es producido por la acción de grandes ventiladores. Por gravedad. b) Acción mecánica (por rejillas). c) Centrifuga El tiro mecánico se divide en: - Ventiladores de tiro forzado. - Ventiladores de tiro inducido. Son muchos los equipos auxiliares en las calderas cuyo fin es aumentar los rendimientos y mejorar los procesos. Según sea el tipo de esta, serán sus equipos auxiliares, en este trabajo solo se han explicado algunos de ellos por su importancia. Otros equipos auxiliares son: sistemas para eliminar escoria y cenizas, sistemas de alimentación, bombas para agua y combustibles, controles de temperatura, chimenea, etc.

 Accesorios de las calderas. Los accesorios o auxiliares en la calderas de todo tipo, son aparatos o dispositivos instalados para el correcto funcionamiento, operación, control, manteniendo, eficacia, seguridad y economía de la caldera. Las armaduras externas incluyen dispositivos tales como: indicadores del nivel del agua, grifos de pruebas, reguladores de agua de alimentación, grifos de ventilación, conexiones para muestras de agua, válvulas de seguridad o alivio, tapones fusibles, purgadores, sopladores de hollín e inyectores de aire por encima del fuego. Las válvulas se explicaran con mayor detalle en el apartado de distribución de vapor. Los accesorios de medición son de gran importancia para el control de las condiciones de operación (principalmente flujo de vapor, presión y temperatura.), los principales son: manómetros, indicadores de nivel del agua de la caldera, termómetros, medidores de flujo de vapor, indicadores de tiro. Los dispositivos de seguridad protegen a la caldera contra situaciones que pongan en riesgo la instalación, por ejemplo: bajo nivel de agua, presiones fuera del rango establecido, altas temperaturas, falta de suministro de combustible y averías en el sistema. 

Control de la caldera. La necesidad de instrumentos para una correcta operación y controles manuales o automáticos varia con el tamaño y tipo equipo, tipo de procesos a realizar, métodos de alimentación de agua y combustible. La operación segura y el rendimiento eficiente requieren información acerca de: - Nivel de agua en la caldera o nivel de agua en el domo. - Rendimiento del quemador o quemadores. - Presión del vapor y agua de alimentación. - Temperaturas del vapor. - Condiciones químicas del agua de alimentación. - Operación correcta de bombas, ventiladores y demás equipos. - Temperaturas y flujos de combustible, aire y agua. Generalmente estos sistemas han tenido una gran evolución tecnológica y actualmente la mayoría de procesos son computarizados

http://recursosbiblio.url.edu.gt/publicjlg/biblio_sin_paredes/fac_ing/Manu_cald/cap/12.pdf

http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/32934/1/godosfonseca.pdf