UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGIA

ASIGNATURA: EQUIPOS MAQUINAS E INSTALACIONES INDUSTRIALES.

PROFESORA: MSc. ZOILA PONTILES DE HERNANDEZ.

UNIDAD I.

GUIA 1

GENERADORES DE VAPOR.

CONTENIDO.

Definición.

Componentes.

Evolución.

Tiro en las calderas.

Principales causas de accidentes y averías en calderas pirotubulares.

Riesgos Acuotubulares de Accidentes Y Averías En Calderas.

DEFINICION:

Es el conjunto de elementos cuya función es convertir el

agua en vapor a presión y temperaturas predeterminadas.

Recipiente cerrado que genera vapor de agua a presiones

superiores a la atmosférica, absorbiendo parte del calor que

desarrolla la combustión de hogar.

COMPONENTES:

Q

1

SÍMBOLO DE GENERADORESDE VAPOR

1.- PARTES SOMETIDAS A PRESIÓN.a.- Superficie de calefacción de la caldera.b.- Tanques de almacenamiento de agua y vapor.C.- Superficies de sobrecalentamiento y recalentamiento.2.- EQUIPOS DE COMBUSTION.a.- Quemadores. (Combustibles líquidos)b.- Alimentadores. (Carbón en pedazos)3.- ORGANOS AUXILIARES.a.- Preparación del combustible.b. -Sistema de tiro.c.- Remoción de cenizas.d.- Instrumentación y control.

EVOLUCION DE LOS GENERADORES DE VAPOR:Las primeras calderas eran sencillamente unos recipientes cerrados cuya parte inferior llena de agua se calentaba con un fuego en contacto con la pared o con gases calientes que la

Generador de vapor

VaporCenizas volantesGases de escape

Agua AlimentaciónCombustibleAire

Purga de CalderaCenizas de fondoCalor

2

rozaban. (CALDERAS CILÍNDRICAS CON HOGAR EXTERIOR).

El rendimiento de estas calderas era muy bajo, pues el tiempo decontacto de los gases, con la superficie de calefacción erabastante pequeño. Con el objeto de aumentar el aprovechamientodel calor desarrollado por la combustión en el hogar, losconstructores fueron mejorando la disposición de estosgeneradores de vapor. Se trata de la caldera con hervidores,cuyo cuerpo cilíndrico superior comunicaba, por sus extremos condos colectores inferiores. Los gases de la combustión envolvíanprimeramente a los hervidores en I pasando luego por un canallateral II separado del hogar por una bóveda refractaria, dondebarrían a uno de los costados de la caldera circulando de laparte posterior a la anterior. En la parte anterior, existía unaabertura que permitía el paso de los gases al canal III dondecirculaban, en contacto con el otro costado de la caldera. En sulargo recorrido los gases de combustión cedían, al agua de lacaldera una cantidad de calor mayor.

CALDERAS CILINDRICAS DE HOGAR INTERIOR:

Para elevar el rendimiento de las calderas cilíndricas seinstaló el hogar en el mismo cuerpo cilíndrico, en esa formatodo el calor que atravesaba las paredes del hogar pasaba alagua y además la formación del vapor era más uniforme y mejordistribuida.

Calor

vapor

agua

I

II

III

3

Hogarinterior

CALDERAS DE TUBOS DE HUMO (PIROTUBULARES):

Para un mejor aprovechamiento del calor de la combustión, losgases están obligados a circular por un haz de tubo de diámetrorelativamente pequeño sumergidos en el agua. La fuente de calorestá dentro de los tubos, los cuales atraviesan una carcasa,generalmente cilíndrica que contiene agua que se ha de calentaro evaporar. La distribución de calor es mas uniforme y surendimiento es mayor.

Características: Presiones hasta 150 LPPCM Generación de vapor hasta 150 KLb/h (68 Ton/h) Generación de vapor saturado Pequeñas dimensiones Carcasa cilindrica

Las calderas de tubos de humo pueden clasificarse en:a.- Calderas horizontales de tubos de humo de hogar exterior.

4

Tubos de fuego

b.- Calderas horizontales de tubos de humo de hogar interior.

Esta caldera también llamada escocesa, es compacta, con el tubode fuego instalado en el cuerpo cilíndrico

Se trata de calderas que se pueden trasladar con facilidad de unlugar a otro, e instalar con rapidez porque no requieremampostería. Se adaptan bien para ser instaladas en lugaresreducidos.

Se ha demostrado que funcionan en forma aceptable con aguas conconcentración de sólidos relativamente elevada, porque estos seacumulan en la parte baja de la unidad y se eliminan fácilmente.

El tubo de fuego está totalmente rodeado de agua y constituyeuna superficie eficiente de absorción de calor. No se produceninfiltraciones de aire del exterior al hogar. Estas calderas sefabrican para fines estacionarios y marinos. Ej.:

Caldera escocesa de tipo estacionario

Se clasifican en, de fondo seco y de fondo húmedo En las defondo seco la cámara de humo posterior, revestida con ladrillosrefractarios, esta agrega al cuerpo cilíndrico y al no estarsometida a la presión del vapor. Su construcción es sencilla ybastante barata.

Caldera escocesa del tipo marino

5

En está caldera, la caja de humo está rodeada de agua en sutotalidad y por lo tanto, no requiere mampostería.Se hanconstruido con diámetros de hasta 6 m pero los diámetros másusuales eran de 3 a 4.5 m y largos de 2 a 3 m.El nivel de aguadebía ser tal que, a pesar de los movimientos de la nave, no sedescubriera la parte superior de la cámara de humos.

Caldera tipo locomotora

Esta construida por un cuerpo cilíndrico largo con respecto a sudiámetro. El hogar interno a caldera, llamada caja de fuego, esde forma rectangular. Las paredes laterales del hogar y las dela caldera que las enfrentan son planas. Para evitar que sedoblen por la presión del vapor, ambas chapas se unen entre sícon virutillas

Este tipo de calderas, por su paso reducido y su aptitud pararesistir las vibraciones se empleo principalmente paralocomotoras y en las locomóviles.

Las calderas de las locomotoras se proveen de un domo en el quese aumenta el volumen de la cámara de vapor, y al instalar en élla toma de vapor, está se encuentra más alejada del nivel delagua, obteniéndose así vapor más seco.

Las ventajas son:

6

Son de construcción compacta, por lo cual se adapta a las instalaciones móviles.

Ausencia casi completa de mano de obra de mampostería que reduce el costo de instalación y facilita el transporte.

El cambio de tubos no ofrece dificultades.

Habiendo sólo dos medidas de tubos no resulta difícil que el deposito tenga su respectiva reserva.

Razonablemente económica.

Inconvenientes:

Circulación deficiente del agua. Muchas partes difíciles de limpiar, provocándose

corrosiones.

Se adapta difícilmente al cambio de combustible.

En ciertas condiciones las chapas de la caja de fuego, se doblan por la acción del calor.

La presión está limitada por su construcción misma (paredes planas).

No pueden soportar cargas elevadas sin que las chapas se recalientan.

c.- Calderas verticales de tubos de humo.Se utilizan donde el espacio en planta es reducido.

Ventajas:Costo relativamente bajo.Ocupa poco espacioSe transporta fácilmente.

Inconvenientes:Circulación lenta y defectuosa.

7

CALDERAS DE TUBOS DE AGUA (ACUOTUBULARES):

Están compuestas por tambores y tubos. Los tambores sonutilizados para almacenar agua y vapor; los tubos siempre sonexternos a los tambores y sirven para interconectarlos.

Clasificación: Acuotubulares de tubos rectos Acuotubulares de tubos doblados-dos domos-

multidomos

Características: Presiones hasta 1500 LPPCM Generación de vapor mayor a 300 Klb/h ( 136

Ton/h) Generación de vapor sobrecalentado Grandes dimensiones

8

CALDERAS DE CIRCULACION FORZADA.

La circulación natural se debe a la diferencia de pesos, las columnas de agua que descienden, contenida en el tubo no calentado y la columna de vapor que asciende.

A medida que las exigencias en presiones y las cantidades decalor puestas en juego aumentaron se tomaron las medidasnecesarias para obtener la carga capaz de asegurar lacirculación óptima, por tal motivo se reemplaza las fuerzasindefinidas producto del fenómeno termosifón por una bomba decirculación capaz de producir una fuerza considerablemente mayorque las que se desarrollan en las condiciones mas favorables, enlos generadores bien proyectados de circulación natural.Entre los generadores de circulación forzada se pueden distinguir:a.- Calderas de circulación forzada o recirculación.b.- Calderas de paso forzado o de circuito abierto

CLASIFICACIÓN DE LOS GENERADORES DE VAPOR POR MATERIALES DE DISEÑO:

–Calderas de fundición; por elementos, la transmisión decalor tiene lugar en el hogar, área de intercambiopequeña y rendimientos bajo; tienen poca pérdida de cargaen los humos y por ello suelen ser de tiro natural.

–Calderas de acero; combustibles líquidos o gaseosos, porlo que tienen una mayor superficie de contacto y surendimiento es mejor.

9

–Calderas murales; de diseño compacto y reducido, empleadas parainstalaciones familiares de ACS y calefacción actualmente seestá incrementando su potencia y permiten asociamiento de variasIncluyen, de manera compacta, todos los elementos requeridos enuna central térmica. Hasta 60 kW, hoy en día se permite laasociación de varias en paralelo. Las hay mixtas: con bitérmico,o con intercambiador exterior, algunas presentanmicroacumulación para el A.C.S.

CALDERAS ELÈCTRICAS:

10

EL TIRO EN LAS CALDERAS.

El funcionamiento de una instalación generadora de vaporexige que circule a través de la misma los gases calientesproducidos por la combustión y que simultáneamente llegueaire al hogar y se descarguen los gases fríos por lachimenea.

Tiro es el fenómeno que produce el movimiento de la masagaseosa.

Tipos:Natural.

Artificial - Forzado- Aspirado (Integral, inducido)- Equilibrado

Tiro NaturalMovimiento debido a la diferencia de densidad entre elaire de entrada y los gases calientes de salida.

Tiro ForzadoLa circulación de los gases calientes es forzada por undispositivo mecánico (ventilador) que introduce aire enel hogar de la caldera.

Q

Aire

GasesCalientes

Ductos

Chimenea

11

Aire

Tiro AspiradoCirculación de gases calientes debido a un dispositivo mecánico (ventilador) Integral. O (eyector o tromba)Inducido que produce una depresión (vacío) en el ducto que va hacia lachimenea.

Tiro Equilibrado o MixtoLa circulación de los gases calientes es debido a la combinación de tiro forzado e inducido.

Aire

Q

Aire

GasesCalientes

Ductos

Chimenea

Ventilador

Aire

Q

Aire

GasesCalientes

Ductos

Chimenea

Ventilador

Aire

Q

Aire

GasesCalientes

Ductos

Chimenea

Ventilador

12

PRINCIPALES CAUSAS DE ACCIDENTES Y AVERIAS EN CALDERAS pirotubulares.

1.RIESGO DE FISURAS Y ROTURAS EN SOLDADURAS DE ELEMENTOS DE REFUERZO

2.RIESGO DE CORROSION EN EL AGUA

3. RIESGO DE DEFORMACION DEL HOGAR

Deformación del hogar debido a la presión - Falta de agua en la caldera

Depósitos e incrustaciones en la pared del hogar -Mal reglaje de la llama delquemador

Ausencia de circulación de agua

4. RIESGO DE FISURAS EN EL HOGAR

Fisuras en la zona de apertura de llama -Fisuras en la zona posterior delhogar

RIESGOS ACUOTUBULARES DE ACCIDENTES Y AVERÍAS EN CALDERAS

RIESGO DE DEFORMACIÓN Y ESTALLIDO DE TUBOS

Mala refrigeración de los tubos-Mal reglaje del quemador-Sobrecarga de lacaldera

RIESGO DE FISURAS EN LOS TUBOS DEL HOGAR

RIESGO DE CORROSION EXTERIOR DE TUBOS

13

Corrosión de tubos recubiertos de refractario ,por hollin, con bajoaislamiento.

RIESGO DE EROSION DE TUBOS EN EL HAZ DE CONVECCION

Sopladores de hollín mal regulados -Acción de cenizas y hollines

RIESGO DE CORROSION INTERNA DE TUBOS

RIESGO DE DEFORMACION, ROTURA Y CORROSION DE LOS TUBOS DEL SOBRECALENTADOR

RIESGO DE CORROSION, ROTURA Y DEFORMACION DE LA ENVOLVENTE EXTERIOR DE LASCALDERAS

Corrosiones ,Explosión en el lado fuego

14