5-Operacion de Calderas

 

MANUL DE OPER CIÓ  C LDER S DE V O

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 INDICE Generalidades-----------Gener alidades-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3  Componentes principales principal es de una caldera de vapor----------------vapor------- ----------------------------------------------------------- 5  Elementos necesarios para la generación de vapor--------------------------------------------11  Simbologíaa de tubería------------------Simbologí tubería--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------13 -13  ¿Cómo funciona una caldera?----------------------------caldera?--------------------------------------------------------------------------------------------------14 ---------14  Ciclo completo de generación de vapor-----------------------------------------------------------20  Generalidades Gener alidades sobre el agua----------------------------agua-------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 -----21  Generalidades Gener alidades sobre el combustible----------combustible---------------------------------------------------------------------------------------------------------27 -------27  Descripción de componentes-------componentes------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------30 ------30  Arranque de la caldera------------------caldera-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 79  Dispositivos Dispositiv os de seguridad de la caldera-----------------caldera-------------------------------------------------------------------------------------------------92  Cuidados y labores de mantenimiento a la caldera--------------------------------------------99  Fallas comunes en calderas-----------------calderas---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 ----------110  Paro de emergencia--------------emergencia----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 -------115

2

 

GENERALIDADES Generador de vapor (caldera) Es la serie de dispositivos que aprovechando el poder calorífico de un combustible producen vapor. vapor. Un generador de vapor vapor está compuesto básicamente por cuatro transmisores de calor que son: 1.-La caldera propiamente con su hogar 2.-Ell precalent 2.-E precalentador ador de aire 3.-El economizador y 4.-El sobrecalentador Superficie de calefacción Es la superficie de metal que está en contacto al mismo tiempo con los gases de combustión y con el agua o vapor, es decir, es toda superficie de una caldera que está en contacto por un lado con el agua y por el otro está expuesta al fuego o a la corriente de los gases de la combustión. Caballo Caldera Se dice que una caldera tiene una capacidad de un caballo caldera, cuando es capaz de producir produ cir 15.65 kg/hr de vapor saturado saturado de 100°C utilizando agua de alimentación alimentación de la misma temperatura. Cuando esta cantidad de vapor se produce por cada m² de superficie de calefacción se dice que la caldera está trabajando con 100% de carga. Capacidad nominal Se obtiene de acuerdo a la siguiente expresión: Cn = Sc K

K = 1m² CC

K = 10pies² 10pies² CC

Sc = Superficie de caldera

3

 

Capacidad real Cr = Q 8450

Cr = Q 33500

Q = cantid cantidad ad de calor que se está trans transmitiendo mitiendo al fluído por hora en Kcal o Btu.

4

 

COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA PIROTUBULAR

CUERPO DE LA CALDERA Consta del “hogar” o cámara de combustión y los tubos fluses por donde circulan los gases de la combustión para calentar el agua. El cuerpo de la caldera tiene un aislante térmico entre sus paredes, además de registros, material refractario , chimenea y válvula de seguridad. CHIMENEA VÁLVULA ÁLVULA DE SEGURIDAD SEGU RIDAD

SALIDA DE VAPOR

CUERPO DE LA CALDERA

CAMARA DE COMBUSTION (HOGAR)

FLUSES

5

 

VALVULA DE SEGURIDAD Se abre y deja escapar el vapor cuando la presión de la caldera sobrepasa la establecida por el fabricante, esto evita daños en la caldera o una posible explosión.

CAMARA DE COMBUSTIÓN (HOGAR) En el hogar de la caldera se produce la inflamación del combustible, y los gases calientes son empujados a través de los fluses y estos a su vez calientan el agua hasta hacerla hervir.

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CONTROL DE NIVEL DE AGUA (Mc DONNELL) Dispositivo para conectar y desconectar la bomba de alimentación de agua, también desactiv desactivaa el quemador al bajar el nivel d del el agua y acciona la alarma de bajo nivel de agua.

BOMBA DE INYECCIÓN DE AGUA Inyecta agua a la caldera proveniente del tanque de condensados cuando el McDonnell detecta un bajo nivel de agua

7

 

CONJUNTO QUEMADOR Produce la flama que circula por los fluses que calientan el agua de la caldera. Se compone de: boquillas, electrodos, fotocelda y cañón quemador. Al encender el equipo, un transformador produce una chispa en los electrodos haciendo que se encienda el combustible inyectado a la cámara de combustión. La ffotocelda otocelda verifica la presencia de flama.

VENTILADOR DE TIRO FORZADO (BLOWER) Hace circular los gases de la combustión a través de los fluses y expulsarlos por la chimenea.

8

 

SISTEMA DE COMBUSTIBLE Mantiene la alimentación adecuada de combustible para la combustión en el alma de la caldera. Consta de: Tuberías Filtros Bomba de combustible Válvula solenoide. • • • •

BOMBA DE

VLAVULA

COMBUSTIBLE

SOLENOIDE

FILTRO DE COMBUSTIBLE

SISTEMA DE AIRE Comprende la malla del ventilador, el ventilador, varillas de ajuste y el “modutrol”.

MODUTROL

9

 

TABLERO DE CONTROL Es el control total de la unidad, se encarga del correcto encendido y apagado del equipo. Consta de:  Control programador  Presostato 

Control de nivel de agua  Presuretrol  Modutrol  Alarma

10

 

ELEMENTOS NECESARIOS PARA LA GENERACIÓN DE VAPOR

CALDERA VAPOR Calienta elDE agua hasta convertirla en vapor

SUAVIZADORES DE AGUA SUAVIZADORES Elimina las sales del agua ag ua para evitar incrustaciones de calcio y magnesio dentro de la caldera.

TANQUE DE CONDENSADO CONDENSADOSS Almacena el agua que proviene de los suavizadores y de las trampas de líquido y la mantiene caliente y lista para ser usada en la caldera.

11

 

CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN Distribuye el vapor a las diferentes secciones del edificio

TANQUE DE COMBUSTIBLE Almacena el combustible necesario para alimentar a la caldera

FOSA DE PURGAS Recibe el agua residual de la caldera y la manda al drenaje

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SIMBOLOGÍA DE TUBERÍA

 

UNION

VALVULA VAL VULA DE SEGURIDAD SEGUR IDAD

CODO 90°

VALVULA VAL VULA DE PURGA (CIERRE RAPIDO) FILTRO “Y”

TE

VALVULA MACHO

CRUZ

EMBUDO

TAPON

VALVULA DE RETENCION

MANOMETRO

GRIFO DE PURGA

VALVULA DE COMPUERTA VALVULA GLOBO

F

FILTRO DE CANASTA

VALVULA DE FLOTADOR

T

TRAMPA DE VAPOR

NORMALMENTE CERRADO VALVULA DE PURGA VALVULA PU RGA (CIERRE LENTO)

N.C. NIVEL PISO TERMINADO

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¿COMO FUNCIONA UNA CALDERA? La función principal de una caldera es la de calentar el agua hasta convertirla en vapor de buena calidad. La caldera cuenta con un quemador de diesel y los gases calientes producto de esa combustión se hacen circular a través de unos tubos llamados “FLUSES” o “FLUXES” los cuales calientan el agua hasta hacerla hervir y producir el vapor hasta cierta presión.

   S    E    S    A    G    S    O    L    E    D    A    D    I    L    A    S

HACIA EL CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN

CHIMENEA

V A P O R

FLUSES

C A M A R A D E C O M B U S T I Ó N GASES CALIENTES AGUA TRATADA QUEMADOR

14

 

El agua que alimenta a la caldera proviene del tanque de condensados. Esta agua está procesada por suavizadores y está libre de sales de calcio y magnesio y a una temperatur temperaturaa ideal para usarse en la caldera. Cuando baja el nivel de agua en la caldera, el control de nivel de agua (McDonnell) enciende la bomba de agua e inyecta agua proveniente del tanque de condensados hasta alcanzar el nivel adecuado.

CONTROL DE NIVEL DE AGUA (McDonnell)

A G U A

TANQUE DE DE CONDENSADOS

BOMBA DE INYECCIÓN DE AGUA

15

 

El agua común tiene sales minerales que dañan el interior de la caldera, es por eso que el agua debe ser tratada para eliminar los minerales. Para eso se utilizarán los suavizadores de agua, estos tanques son alimentados con agua común del servicio de agua potable y tras un proceso químico le son retirados las sales de calcio y magnesio. El agua se almacena en el tanque de condensados para su posterior utilización en la caldera.

AGUA CRUDA (agua común) Contiene minerales que dañan la caldera.

TANQUE DE CONDENSADOS

AGUA SUAVIZADA (está libre de sales HACIA LA CALDERA

minerales)

TANQUE DE SALMUERA Es un recipiente que contiene agua salada que se usará para lavar las

SUAVIZADORES. Son tanques llenos de bolitas de resina que capturan las sales de

bolitas de resina retirándole todos los minerales atrapados.

calcio y magnesio.

16

 

El vapor generado por la caldera es dirigido al cabezal de distribución. Este recipiente tiene una entrada de vapor principal (proveniente de la caldera) y cuatro o más salidas para los diferentes servicios. servicio s.

CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN

CALDERA

17

 

El vapor que llega al cabezal de distribución tiende a condensarse y quedarse atrapado en la trampa de vapor (situado en la parte inferior del cabezal) para luego ser enviado nuevamente al tanque de condensados para volver a usarse en la caldera. Esta agua no tiene minerales así que no ocupa suavizarse.

CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN

TRAMPA DE VAPOR

TANQUE DE CONDENSADOS

REGRESO DE AGUA

18

 

Por último está la fosa de purgas es un registro hecho de mampostería y construido bajo el nivel del suelo. En el se reciben las purgas de fondo de la caldera. Este cuenta con un agujero para inspección y limpieza, un tubo de ventilación y tubería de salida al drenaje.

CALDERA

lodos VALVULA DE PURGAS Se abre y cierra manualmente para expulsar los lodos acumulados en el fondo de la caldera

VALVULA DE CIERRE LENTO VALVULA DE CIERRE RAPIDO

DESCARGA AL DRENAJE

FOSA DE PURGAS Recibe las descargas residuales de la caldera para ser enviadas al drenaje 19

 

CICLO COMPLETO DE GENERACIÓN DE VAPOR CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN DRENAJE

FOSA DE PURGAS VAPOR CONDENSADO

VAPOR

CALDERA

Entrada de agua

TANQUE DE COMBUSTIBLE

AGUA SUAVIZADA (tratada)

SUMINISTRO DE AGUA (sin tratar)

TANQE DE CONDENSADOS

BOMBA DE INYECCIÓN DE AGUA

SUAVIZADORES DE AGUA

20

 

GENERALIDADES SOBRE EL AGUA AGUA INCRUSTACION El agua contiene sustancias disueltas y en suspensión, al fluir dentro de la caldera continuamente y a medida que el vapor se va generando, va dejándolos en ella. Al calentarse el agua hasta que se vaporiza bajo la presión de trabajo, se separan primero el oxígeno y el anhídrido carbónico, luego se depositan las impurezas y finalmente las sustancias difícilmente solubles quedan en forma de “incrustaciones”. “incrustaciones”. Las sales fácilmente fácilmente solubles siguen disueltas y no causan daños pero sí pueden aumentar el punto de ebullición del agua si la solución es muy concentrada. El efecto de incrustación en un generador de vapor de los clasificados, como de tubos de humo, resiente en los entre tuboselo agua fluses,y el toda vezde que incrustación trabaja comose aislante térmico acero losla fluses. En tales condiciones, al pasar los gases calientes por el interior del flus, el agua no puede absorber debidamente el calor, dado que se interpone la incrustación y consecuentemente el material del tubo flus se recalienta anormalmente presentándose la dilatación del flus con las consiguientes fugas de agua. Las sales que se encuentran contenidas en el agua son sales solubles, tales como los bicarbonatos, sulfatos sulfatos y cloruros de calcio, magnesio y sodio. Las sales de calcio y magnesio son las que producen lo que se ha dado en llamar “DUREZA” del agua. Este es uno de los componentes más perjudiciales perjudicia les para la buena operación de una caldera. La sílice es otro de los componentes que aparecen en las aguas naturales.

21

 

ESPUMEO Y ARRASTRE El espumeo se refiere a la condición en la operación de una caldera en la que una espuma estable es producida. Puede o no ser acompañada por el arrastre del agua. El vapor húmedo indica una operación defectuosa en una caldera. Los arrastres de agua pueden ser muy destructivos. Para tuberías, motores o máquinas. El arrastre puede ser pr producido oducido por otras causas antes del espumeo, como vapor irregular que sobrecarga a la capacidad de purgas de la caldera. El arrastre también es frecuentemente causado por un área de descarga desbalanceada, como por ejemplo, en calderas de alta capacidad donde los fluses que entran a los domos descarguen a muy altas velocidades, capaces de perturbar la superficie del agua. La causa del espumeo es la condición del agua misma de la caldera. Una muy alta concentración concentración de sales disueltas es una frecuente causa de espumeo. El espumeo también resulta de la combinación de agua con aceite o grasa. La materia orgánica que flota dentro de la caldera es otra fuente de espuma. Cuando el espumeo se debe a la concentración de sales en el agua puede ser corregida alterando el tratamiento de la misma o purgando más esta agua con altas concentraciones.

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CORROSIÓN Los llamados gases no condensados son gases que no condensan a la temperatura normal encontrada en el agua cruda, son agentes corrosivos que invariablem invariablemente ente son arrastrados arrastrados por el agua. L más peligroso de los gases es el oxígeno disuelto en agua y en segundo lugar el bióxido de carbono. Las consecuencias de oxígeno disuelto en una caldera es que ataca al fierro formando hidróxido hidróxido férrico. Esta corrosión se presenta como ámpulas en el material y dependiendo del tiempo que el oxígeno ataca al material, puede llegar a perforarlo. El bióxido de carbono corroe el material y muy especialmente en presencia de oxígeno oxígeno disuelto. El bióxido de carbono combinado con el agua, forma ácido carbónico, el cual es un agente de corrosión bajo ciertas condiciones para metales férreos, aleaciones de níquel y aleaciones de cobre, ocasionalmente se presenta otro gas no condensable en el agua, llamado hidróxido hidró xido de aminio o alcali, el cual si bien no corroe las partes metálicas metálicas de la caldera, si ataca a las aleaciones de cobre comúnmente empleadas en válvulas, tubos y otras conexiones.

23

 

IMPUREZAS QUÍMICAS MAS COMÚNES EN AGUAS DE ALIMENTACIÓN Nombre Carbonato de calcio

Fórmula CaCO₃

Bicarbonato Bicarbon ato de calcio Sulfato de calcio

Ca(HCO₃)₂

Cloruro de calcio

CaCl₂

Sulfato Sulfa to de magnesio Bicarbonato de magnesio Cloruro Clorur o de magnesio Hidróxid Hidró xido o de magnesio Cloruro de sodio Carbonato de sodio Bicarbonato de sodio Hidróxido de sodio

CaSO₄

MgSO₄

Nombre común Mármol, caliza o calcita

Efecto Incrustación Incrustación

Yeso de parís

Incrustación Corrosión

Sales Epsom

Incrustación

Mg(HCO₃)₂

Incrustación Corrosión

MgCl₂

Corrosión

Mg(HO)₂

Incrustación

NaCl Na₂CO₃

Sal común

Electrólisis

Soda ash, sosa común

Alcalinidad Espuma

Na(HCO₃)₂ NaOH

Sulfato de sodio

Na₂SO₄

Dióxido de silicio

SiO₂

Sosa cáustica

Cristalización

Sales de Glauber

Incrustación

Sílice

Incrustación

24

 

EL TRATAMIENTO DE AGUA Se llama agua de alimentación a la que se proporciona a una caldera para reponer lo que se ha extraído de ella en forma de vapor o descargas. Desgraciadamente el agua pura difícilmente se encuentra en la naturaleza y sus impurezas son muy variadas. El agua de lluvia es la más pura, pero siempre contiene oxígeno disuelto y dióxido de carbono que toma del aire, haciéndose corrosiva. Los efectos de las impurezas del agua de alimentación en las calderas son:  1.- formación de espuma y priming 2.- Formación de cieno o lodo l cual se deposita en la superficie de calentamiento con el consiguiente peligro de un sobrecalentamiento de las placas o tubos. 3.-Formación de incrustaciones en las superficies de calentamiento, lo cual retarda la transmisión de calor por el metal, perdiéndose así calor y causando peligro de que las placas se sobrecalienten y quemen o se abolsen. 4.- Corrosión Corrosión de las placas y otras otras superficies met metálicas. álicas. a).- Sustancias incrustantes: Las principales son los carbonatos y sulfatos de calcio y magnesio. b).- Sustancias espumantes: 1.-Minerales: Sosa en forma de carbonato o cloruro o sulfato. 2.-Orgánicas: Generalmente corresponden a aguas negras. c).-Sustancias c).Sustancias que forman cieno. Son generalmente partículas sólidas minerales u orgánicas en suspensión. d).-Sustancias d).Sustancias corrosivas: Estas pueden ser compuestos químicos, cloruro de magnesio, ácidos libres o gases tales como oxígeno y dióxido de carbono.

25

 

EJEMPLOS DE INCRUSTACIONES EN EL FLUS Y LA CALDERA

INCRUSTACIONES DE INCRUSTACIONES CALCIO Y MAGNESIO FLUSES FLUS

INTERIOR DE LA CALDERA

INCRUSTACION INCRUST ACION PARCIAL DEL DE L FLUS

AGUA FLUS

En este ejemplo, la incrustación en el flus no permite que el calor se transfiera al agua provocando un sobrecalentamiento en el tubo y arriesgando a que se deforme y se dañe permanentemente 26

 

GENERALIDADES SOBRE EL COMBUSTIBLE No todas las calderas trabajan con el mismo tipo de combustible, algunas utilizan diesel, otras usan gas natural, esto porque son diseñadas para distinto propósito y requieren de mayor o menor capacidad calorífica. Existen combustibles líquidos y ggaseosos, aseosos, y de es estos tos se derivan combustibles naturales ysólidos, no naturales o artificiales. artificia les. En la siguiente tabla seen muestran algunos de los más comunes.

Estado

Natural

No natural

Sólidos

Turba, madera, carbón de antracitas antracitas y carbón bituminoso

Briquetas, *carbón coke.

Líquidos

Petróleo

Combustóleo pesado pes ado,, diesel diesel,, tractolina, gasolina

Gaseosos

Gas natural

Gas de hornos de coke, gas de altos hornos y gas pobre.

*Carbón coke: Sustancia sólida que resulta de quemar carbón mineral en hornos especiales.

27

 

COMBUSTIÓN El control de la combustión se realizará mediante el análisis periódico de los gases de escape. El color de la llama será indicativo de la eficiencia de la combustión. A mayor temperatura en el hogar corresponde a una mayor eficiencia. En la siguiente tabla se muestra el color de la llama y su correspondiente temperatura.

BLANCO BRILLANTE

1426°C

BLANCO

1200°C

NARANJA CLARO

936°C

ROJO CEREZA BRILLANTE

760°C

ROJO CEREZA OPACO

622°C

ROJO OPACO

536°C

ROJO OSCURO

483°C

28

 

Si el combustible es muy pesado deberá aplicarse un calentamiento para hacerla más fluido y ocupará aditivos para evitar la precipitación.

•

Si el combustible pesado no se quema, es por est estar ar “frio” “frio”.. Según la viscosidad del combustible se diseña un equipo atomizador a cierta presión y temperatura.

•

El combustible requiere un control de relación aire-combustible. El combustible se regula por medio de válvulas y el aire por medio de un ventilador.

•

LINEA DE RETORNO DE COMBUSTIBLE VALVULA COMPUERTA AGUA DE CALDERA A 200°F COMBUSTIBLE AL QUMADOR RETORNO DE AGUA

Línea Neutro

BOMBA DE AGUA

PRECALENTADOR ELÉCTRICO AGUA CALIENTE

VALVULA DE ALIVIO

LINEA DE LINEA DE SUMINISTRO DE COMBUSTIBLE

RETORNO DE COMBUSTIBLE

29

 

1. TABLERO DE DE CONTROL 2. PROGRAMADOR 3. CONT ONTROL DE NIVE IVEL DE DE AGUA 4. BOMBA DE AGUA 5. TAN ANQU QUEE DE C CO ONDEN DENSADOS 6. SUAVI VIZZADORE ORES DE AGUA GUA 7. TAN ANQU QUEE DE COMBUS BUSTIBL TIBLEE 8.

KI KITT MEDICIÓ ICIÓN ND DEE D DUR UREEZA DE DEL A AG GUA

9.

FOSA DE PURGAS

10.. PU 10 PUR RGAS GAS DE FOND ONDO 11. QUEMADOR

30

 

1 - TABLE ABLERO RO DE CO CONT NTRO ROLL En el tablero de control se encuentran los interruptores que controlan las funciones principales de la caldera, como por ejemplo, la bomba de combustible, o el quemador. quemador. Algunas funciones son controladas de forma manual y otras de forma automática. También cuenta con luces indicadoras que alertan al operador de un mal funcionamiento

ARRANCADOR MAGNÉTICO PARA EL VENTILADOR DE TIRO FORZADO

SOCKETS

*PROGRAMADOR

12 11 10

9

8

7

1

4

5

6

2

3

2 4 6 8 6

5

4

3

2

10 12 14 16

1 3 5 7 9

7

8

9

10

11

11 13 15 18

12

TRANSFORMADOR DEL MODUTROL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

LUZ DE INTERRUPTOR LUZ DE BAJO INTERRUPTOR DEMANDA DE MANUAL- AUTO AUTOMÁ MÁTICO TICO NIVEL DE AGUA DEL QUEMADOR LUZ FALLA VAPOR CONTROL LUZ DE VÁLVULA DEDE FLAMA MANUAL DE DE COMBUSTIBLE FLAMA 31

   

1.1 1. 1 - PROG PROGR RAMAD AMADO OR El programador es el control total de la caldera, se encarga del correcto encendido y apagado del equipo. Trabaja en conjunto ccon on el presostato, presostato, modutrol y el “McDonnell”. “McDonnell”. Se encuentra dentro del tablero de control. control. Las funciones que realiza el programador son: 

Alimentación del transformador de encendido.



Alimentación del motor eléctrico del quemador que acciona bomba y turbina.



Corte de alimentación de los electrodos si el encendido ha sido correcto.



Detección de la marcha del quemador por orden del termostato de la caldera ó presostato.



Vigilancia permanente del quemador cuando está funcionando.



Re-encendido en caso de un mal arranque.



Bloqueo de seguridad.



Encendido de la alarma.

32

 

Todos los componentes eléctricos son dependientes del tablero de control.

McDonnell

ALARMA

BOMBA DE AGUA SOLENOIDES TABLERO DE CONTROL

QUEMADOR

BOMBA DE COMBUSTIBLE MODUTROL

33

 

ALIMENTACION PRINCIPAL 220V/440V

DIAGRAMA ELECTRICO DE TABLERO DE CONTROL

L1 L2 L3

INTERRUPTORES CON FUSIBLES

INTERRUPTOR PRINCIPAL

TRANSFORMADOR

CONTACTOS DE VENTILADOR

s

s

s

s

ARRANCADOR MANUAL

B

M BOMBA DE COMBUSTIBLE

M BOMBA DE CONTROL DE AGUA BOMBA DE AGUA (RELÉ)

CIRCUITO DE CONTROL 34

 

2.-CONTROL DE NIVEL DE AGUA (McDonnell)

Todas las calderas deben estar equipadas con un interruptor de bajo nivel de agua, ag ua, el cual, impida el funcionamiento del quemador cuando no haya suficiente agua en la caldera, por otra parte, otro interruptor deberá controlar la alimentación de agua. El dispositivo de control McDonnell consiste en un flotador el cual actúa sobre un interruptor interruptor de mercurio. También van provistas provistas de una válvula de purga para desalojar sedimentos y un cristal nivel para visualizar el nivel de agua dentro de la caldera.

INTERRUPTOR ELÉCTRICO

FLOTADOR Al bajar el nivel de agua en la caldera, el flotador activa un interruptor que enciende la bomba de inyección de agua

CRISTAL NIVEL CRISTAL NI VEL Muestra el nivel de agua en la caldera

35

 

VISTA LATERAL

McDonnell CALDERA

NIVEL DE AGUA ADECUADO NIVEL DE AGUA BAJO

Cristal nivel

AGUA Cuando baja el nivel del agua, el control de nivel de agua (McDonnell) interrumpe la flama del quemador y a la vez enciende la bomba de inyección inyección de agua hasta alcanzar el nivel adecuado, entonces se vuelve a encender la flama del quemador.

36

 

3.- BOMBA BOMBA DE INYECCIÓ INYECCIÓN N DE AGU AGUA A

Cuando el nivel de agua en la caldera comienza comienza a bajar, bajar, llegara a un limite que al ser detectado por el McDonnell este activara activara la bomba de alimentación de agua inyectando inye ctando agua provenien p roveniente te del tanque de condensados hasta alcanzar el nivel apropiado, después el McDonnell cortará la

alimentación a la bomba de agua. La capacidad de la bomba de agua dependerá de la capacidad de la caldera, por ejemplo, una caldera de 100 CC (caballos caldera) llevará una bomba de agua de ½ HP.

37

 

MANÓMETRO

VALVULA VAL VULA MACHO

CALDERA

VALVULA VAL VULA GLOBO

ENTRADA DE AGUA

VALVULA

VALVULAS VAL VULAS DE

BOMBA DE AGUA

AGUA PROVENIENTE DEL TANQUE DE

GLOBO

RETENCIÓN

CONDENSADOS

38

 

CAPACIDAD CAP ACIDAD DE MOTOR MOTOR DE BOMBA DE AGUA DE ALIMENTACION (HP) Cap Capaci acidad dad de la caldera en CC

1.05kg/cm 1.05 kg/cm²²

Presión de diseño 10.5 kg/cm² 10.5 14.1 kg/cm²

17.6 kg/cm²

20

¼ HP

2 HP

3 HP

---

40

¼ HP

2 HP

5 HP

---

60

¼ HP

3 HP

5 HP

---

80

½ HP

3 HP

5 HP

---

100

½ HP

5 HP

1 0 HP

---

125 150

½ HP ½ HP

5 HP 5 HP

10 HP 10 HP

--7.5 HP

200

1 HP

7.5 HP

10 HP

7.5 HP

250

1 HP

5 HP

7.5 HP

10 HP

300

2 HP

7.5 HP

7.5 HP

10 HP

350

3 HP

7.5 HP

10 HP

10 HP

400

3 HP

7.5 HP

1 0 HP

15 HP

500

---

7 .5 H P

15 HP

1 5 HP

600

---

15 HP

15 HP

2 0 HP

700

---

15 HP

15 HP

20 HP

39

 

4.- TANQUE DE CONDEN CONDENSADO SADOSS

El tanque de condensados recibe el agua de vapor vapor que se ha precipitado en el cabezal de distribución en los retornos de alta y baja presión. En el tanque de condensados se recibe el agua que a sido suavizada y que posteriormente será inyectada a la caldera por medio de la bomba de inyección que es controlada por el McDonnell. El tanque de condensados cuenta con los siguientes componentes: COLUMNA DE NIVEL DE AGUA

Muestra al operador de la caldera cual es el nivel de agua disponible en el tanque de condensados. VALVULA FLOTADOR

Permite el paso de agua suavizada al tanque cuando el nivel de agua comienza a disminuir di sminuir.. TERMÓMETRO

Indica la temperatura del agua dl tanque tanque de condensados. Nunca debe

entrar agua fría ala caldera, pues podría implosionar o dañar los fluses. TUBO DIFUSOR DE CONDENSADOS Permite el paso lento de agua al tanque de condensados proveniente 40

 

TUBO DE VENTILACIÓN

Permite la salida de gases generados en el interior del tanque de condensados. BOMBA DE AGUA

Inyecta el agua a la caldera cuando el nivel de la caldera Inyecta disminuye. Es controlada controlada por el McDonnell.

41

 

Retorno de alta presión

cerrada

Tubo Tub o de ventilación Válvula globo cerrada

Retorno de baja presión

T AN QU E D E C ON DE NS AD O S

Derrame al drenaje

Columna de

Válvula de entrada de agua

Válvula de flotador

nivel de agua

Entrada de agua suavizada

termómetro

A G U A

filtro

manómetro

Tubo difusor para

Válvula compuerta

calderas con presión de mas de 1 kg/cm²

para purgas

Válvula globo

A la caldera

BOMBA DE AGUA

42

 

5.- SUAVIZADORES SUAVIZADORES DE AGU AGUA A (proceso automático) automático) El suavizador se encarga de eliminar sulfatos presentes en el agua, también se les llama ablandadores de agua. Por medio de un proceso de intercambio iónico, es decir, sustituye o intercambia minerales duros (calcio, magnesio, etc..)

por suaves (sodio) a través de su carga eléctrica. El agua que se utiliza para alimentar a la caldera tiene un alto contenido de minerales (calcio, magnesio, carbonatos, etc.) que con el tiempo formarán costras aislantes en los fluses e incrustaciones minerales en las tuberías de agua que terminarán por obstruirlas, es por eso que el agua debe ser tratada con equipo electro-mecánico para suavizar el agua antes de entrar en la caldera. El ablandador típico es un equipo mecánico conectado a un abastecimiento de agua. Todos los suavizadores trabajan con el mismo principio, sustituyendo unos minerales por otros, por lo general, el sodio. A este proceso se le llama INTERCAMBIO IÓNICO.

AGUA DURA

MgCl₂

MgCl₂

CaCO₃ Na₂SO₄

CaSO₄

CaSO₄ MgCl₂

CaSO₄

CaCO₃ Na₂SO₄

43

 

FUNCIONAMIENTO El tanque mineral está lleno de granos de poliestireno o resina con cargas negativas. El calcio y el magnesio contenidos en el agua común tienen cargas positivas, significa que el calcio y el magnesio se adhieren a los granos de resina cuando el agua pasa a través de ellos. Cuando se detecta la saturación de calcio y magnesio en los granos de resina, se hace circular agua salada concentrada (salmuera) por todo el tanque suavizador, esto separa el calcio y el magnesio

adheridos a los granos de resina, y son expulsados del suavizador hacia el drenaje. AGUA DURA

AGUA BLANDA

MINERALES DEL AGUA

+ +

+ +

-

-

+

+ AGUA DURA

GRANOS DE RESINA SINTETICA O ZEOLITA

44

SUAVIZADOR DE AGUA  

CICLO NORMAL DE FUNCIONAMIENTO SALIDA DE AGUA SUAVIZADA

PANEL DE CONTROL

SUMINISTRO DE AGUA DURA

TANQUE MINERAL O DE RESINA GRANOS DE RESINA

TANQUE DE SALMUERA SALIDA AL DRENAJE

AGUA SALADA (SALMUERA)

GRAVA

MALLA

VÁLVULA VÁL VULA Y FLOTADOR

45

 

CICLO DE REGENERACIÓN DEL SUAVIZADOR Con el paso del tiempo, los granos de rresina esina tienden a saturarse y dejen de absorben minerales. Cuando ese momento llegue, los suavizadores inician el ciclo de regeneración, en el cual, los granos de resina son lavados y liberados de todos los minerales atrapados en ellos y siendo enviados al drenaje. El ciclo básico de regeneración consta de tres fases:

1.- Fase Fase de retr retro o lavado: lavado: El flujo de agua se invierte para quitar la suciedad del tanque. ENTRADA DE AGUA DURA

SALIDA DE AGUA SUCIA HACIA EL DRENAJE

46

 

agua salada del tanque de salmuera entraa al 2.- FASE DE RECAR RECARGA: GA: Elconsigo tanque mineral arrastrando el calcio y el magnesio adheridos los granos de resina que después serán enviados al drenaje.

SALIDA DE AGUA SALADA HACIA EL DRENAJE

SALMUERA

47

 

La fasedefinal el depósito con 3.DEeliminando ENJUAGUE ENJUAGUE: aguaFASE fresca, el:exceso sal enjuaga a la vez que se llena mineral el tanque de salmuera quedando listo para el próximo ciclo. Al terminar este ciclo, el suavizador comienza el ciclo de funcionamiento normal visto anteriormente.

SALIDA DE AGUA DE ENJUAGUE

SALMUERA

El proceso de regeneración toma aproximadamente 20 minutos y es cortado el suministro de agua suavizada durante el proceso. El tanque de salmuera deberá reabastecerse con sal industrial según lo indique el fabricante. Cuando se requiere un abastecimiento de agua suavizada de manera continua debe instalarse un sistema DUPLEX que consta de dos 48

suavizadores.  

SISTEMA SUAVIZADOR DUPLEX

VALVULA VAL VULA COMPUERTA CERRADA

AGUA SUAVIZADA AL TANQUE DE CONDENSADOS

VALVULA DE VALVULA MUESTREO (CERRADA)

ENTRADA DE AGUA DURA

VALVULAS COMPUERTA ABIERTAS

TANQUE DE SALMUERA DEPOSITO MINERAL 1

SALIDA AL DRENAJE

DEPOSITO MINERAL 2

En un sistema dúplex, un tanque se encuentra operando mientras que el segundo se encuentra regenerando.

49

 

6.-TANQUE DE COMBUSTIBLE El almacenamiento de combustible generalmente se hace en tanques cilíndricos, los cuales deben estar al nivel del piso o debajo de el. Los tanques cuentan con registros pasa-hombre para limpieza y mantenimiento, coples orificios para ventilación, coples para medición, extracción, retorno y purga. Los hay en capacidades desde 1000 litros hasta 15000 Litros. TUBO DE VENTILACIÓN

LLENADO DE COMBUSTIBLE

TAPÓN

REGISTRO PASA-HOMBRE CRISTAL CRIST AL NIVEL NI VEL

ESCALERAS

RETORNO DE COMBUSTIBLE

PURGA SALIDA DE COMBUSTIBLE

50

 

7.- DURE UREZA DEL AGUA La dureza, es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y nitratos de calcio y magnesio. En calderas y sistemas enfriados por agua, produce incrustaciones en las tuberías y una pérdida de la eficiencia de la transferencia de calor. La mayoría de los suministros de agua potable, tienen un promedio de 250 mg/L de dureza. dureza. No es recomendable utilizar agua con niveles superiores a 500 mg/L de dureza. Existen dos tipos de dureza: 1.- DUREZA DUREZA TEMPORA TEMPORALL Es determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición d del el agua seguido de la eliminación de precipitados. También se conoce como “dureza “dureza de carbonatos” 2.-DUREZA PERMANENTE Está determinada por las sales de calcio y magnesio. No puede ser eliminada por ebullición del agua. También se le conoce ccomo omo “dureza “dureza de no carbonatos”.

51

 

MEDICIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA AGUA La dureza del agua se mide en miligramos por litro (mg/L) de carbonato cálcico ó carbonato de calcio (CaCO₃)

También existen otras unidades de medida utilizados como son: Grado alemán (°dh) - Equiv Equivalente alente a 17.9mg de carb carbonato onato de calcio calcio en un litro de agua. Grado americano americano (gpg) - Equivalente Equivalente a 17.2mg de carbonato carbonato de calc calcio io en un litro de agua. Grado francés francés (°fH) – Equivalente Equivalente a 10.0mg de carbonato carbonato de ccalcio alcio en un litro de agua. Grado inglés (°eH) (°eH) - Equivalente Equivalente a 14.3mg de ccarbonato arbonato de calcio en un litro de agua. Ejemplo: Un litro de agua que contiene 250 mg de Carbonato de calcio sería equivalente a 25 °fH/L 5 °dH es equ equiva ivalen lente te a 89 89.5 .5 mg/L ppm= partes por millón

1 ppm = 1 mg de sales en un litro de agua.

52

 

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA POR MEDIO DE REACTIVOS QUÍMICOS Existen diferentes sustancias que reaccionan físicamente con el carbonato deutilizan calcio (CaCO₃) (CaC y el magnesio (Mg) la contenidos lo general se tresO₃) reactivos para realizar medición:en el agua. Por

1.- SOLUCIÓ SOLUCIÓN N DE BUFFER BUFFER DE PH 10 Sirve para estabilizar el PH del agua que se va a medir. 2.-NEGRO ERICROMO T Es un colorante que hará que la muestra se torne púrpura, vino, rojo o azul según la dureza del agua. 3.- EDT EDTA (ácido etildia etildiaminot minotetr etraacé aacético tico)) Sirve para medir la dureza del agua de muestra cambiándola a color azul. Se agregan gotas, cada gota equivale a un número determinado de partes por millón (ppm) en la muestra. Si al agregar el colorante negro ericromo T la muestra se torna azul, significa que tiene 0 (cero) partes por millón (ppm) de carbonato de calcio (CaCO₃) y magnesio (Mg).

Ejemplo: al agregarse l negro ericromo T a la muestra de agua y esta se torna roja o púrpur púrpura, a, quiere decir que el agua tiene cierto grado de dureza, dureza, ento entonces nces

se procederá a agregar el EDTA para conocer el valor aproximado de ppm. Cada gota de EDTA equivale a 5 ppm, si al agregar una gota ala muestra esta se ttorna orna azul, en entonces tonces el agua contiene 5 ppm. Si el agua se torna azul después de agregar 2 gotas, entonces el agua contiene 100 ppm.

53

PASOS PARA REALIZAR LA MEDICIÓN DE DUREZA

 

Existen kits de medición de dureza que incluyen por lo general 3 reactivos y un recipiente de muestras. Los reactivos sonT yuna PHreactivos 10, Negro ericromo unasolución solucióndedeBuffer EDT EDTA. A.deLos deben aplicarse en su orden.

PH

ERICROMO

EDTA 10ml

1.- Deberá lavar el recipiente con agua limpia, seguido de eso agregará agua hasta la línea marcada (10 ml.)

2.- Se agregan 5 gotas de la solución #1 para estabilizar el PH de la muestra.

3.- Agregar 3 o 4 gotas de la solución #2 y observar la reacción, si se torna azul entonces el agua de la muestra no tiene dureza. Por el contrario, contrario, si al agregar las gotas la muestra cambia a púrpura entonces agregue gota por gota del reactivo #3 hasta que la muestra se torne azul. Cada gota del reactivo reactivo #3 equivale a 5 ppm de dureza. Nota: Los kits de dureza vvarían arían según el fabricante, será necesario leer el instructivo . 54

 

x5

x4 AGREGAR EL ERICROMO

10ml

10ml

AGREGAR ESTABILIZADOR DE PH

SI CAMBIA A PURPURA O VINO, EL AGUA TIENE DUREZA

SI CAMBIA A AZUL OK EL AGUA NO TIENE DUREZA.

10ml

10ml

x1x1 AGREGAR EL EDTA EDTA GOT GOTA AX GOTA HASTA QUE LA MUESTRA CAMBIE A AZUL CADA GOTA = 5 PPM

10ml

DETERMINAR LOS PPM DE LA MUESTRA

10ml

SI CAMBIO A AZUL CON: 1 GOTA = 5 PPM 2 GOTAS = 10 PPM55 3 GOTAS = 15 PPM

 

8- FOSA DE PURGAS Tubo de ventilación

Al drenaje

colch co lchón ón de agua agua

Tapa de acero

Piso

Tubo de purgas de la caldera

Como se menciono en páginas anteriores, la fosa de purgas, es un registro hecho de ladrillo y cemento, el cual sirve para recibir las purgas y desechos de la caldera, el tanque de condensados y los tanques suavizadores. La fosa de purgas tiene un colchón de agua que tiene la función de absorber el agua que sale a presión de la caldera. Cuando el agua llega a cierto nivel se descarga en la tubería que va al drenaje. CONDENSADOS

CALDERA

SUAVIZADORES

DRENAJE 56

 

9.- PURGAS PURGAS DE CALDERA CALDERA (manual) (manual) Las purgas de fondo sirven para eliminar los residuos y lodos que se van acumulando en el fondo de la caldera a lo largo del proceso proceso de ev evaporación. aporación. Es necesario realizarlas pues de lo contrario se formaría espumeo y arrastres de agua impidiendo que la caldera produzca vapor de buena calidad. Para las purgas Para purgas de fondo en las calder calderas as generalmente generalmente se usan dos válvulas. válvulas. Una válvula es de cierre rápido, lo mas cercano a la caldera y la otra es de cierre lento que está justo después de la anterior.

CALDERA LODOS Y RESIDUOS

A LA FOSA DE PURGAS VALVULA DE CIERRE RAPIDO

VALVULA VAL VULA DE CIERRE CIER RE

O DE PURGA

LENTO O DE INTERRUPCION

Para realizar la purga de fondo de manera manual, primero debe cerciorarse de que haya suficiente agua en el tanque de condensados o suministro de agua. Deberá abrirse primero la válvula de cierre rápido, seguido de eso, se abrirá la válvula de cierre lento. Las válvulas deben abrirse lentamente para evitar que el golpe de ariete dañe las tuberías. 57

 

GOLPE DE ARIETE El golpe de ariete, es el choque violento de un líquido con las paredes de la tubería que se da al interrumpir el flujo de manera brusca. Esto es debido a que al permitir el flujo a gran velocidad de un líquido, este se comprime un poco, llevando gran cantidad de energía cinética, y que, al detenerlo de manera brusca, esa energía se libera, expandiendo el líquido y aumentando la presión dentro de la tubería produciéndose un ruido muy fuerte y posibles daños a la tubería.

CERRADO

ABIERTO

CERRADO

58

 

PURGAS DE CALDERA CALDER A ( AUTOMÁTICO) AUTOMÁTICO) Las purgas de fondo también se pueden realizar de manera automática, esto con una válvula de purga automática controlada por un detector de total de sólidos disueltos (TDS) que al medir la conductividad eléctrica del agua debido a las partículas en suspensión , este activa la válvula eléctrica durante durante un determinado periodo de tiempo.

VÁLVULA DE VÁLVULA CONTROL SENSOR DE TDS

VÁLVULA DE VÁLVULA RETENCIÓN AGUA

CALDERA VÁLVULA DE VÁLVULA INTERRUPCIÓN

HACIA LA FOSA DE PURGAS

CONTROLADOR

SALIDAS

ENFRIADOR DE MUESTRAS

59

 

PURGAS DE CALDERA CON TEMPORIZADOR Este sistema no tiene sensor de TDS, si no más bien, utiliza un temporizador para realizar las purgas cada cierto tiempo de manera automática.

FILTRO REGULADOR

CABEZAL DE VENTEO (descargaa el vaporizado de (descarg forma segura)

VÁLVULA DE VÁLVULA INTERRUPCIÓN

CONTROL TEMPORIZADOR DE PURGAS MANÓMETRO

CALDERA TANQUE DE PURGAS (recolecta las purgas de manera segura)

VÁLVULA VÁL VULA DE URGA DE FONDO

VÁLVULA DE PURGA MANUAL

SALIDA AL DRENAJE

SALIDA AL DRENAJE 60

 

PURGAS DE TANQUE DE CONDENSADOS El tanque de condensados también necesita purgarse, de preferencia al final de cada jornada laboral, esto lo librará de residuos y lodos acumulados en el

fondo. Para realizar la purga de ffondo, ondo, primero hay que cerciorar cerciorarse se que el tanque contenga suficiente agua, después se abre la válvula de purga varios segundos y cierre.

TANQUE DE CONDENSADOS

VALVULA DE PURGA

61

 

10.0.- QUEM EMA ADOR

El conjunto del quemador es el encargado encargado de quemar el combustible para suministrar el calor necesario para calentar calentar el agua de la caldera.

El conjunto se compone de: 1.-- Foto Bomba Bom balda de combustib tible le 2. 2.Fo toce celd a combus 3.- Transform ransformador ador 4.-- Elec 4. Electr trod odos os 5.- Boquilla Boquilla de de pulveriz pulverización ación 6.-- Filt 6. Filtrro 7.- Válvula solenoide solenoide 8.- Blower Blower (ventilad (ventilador) or)

62

 

1.- BOMBA BOMBA DE COMBUSTIBL COMBUSTIBLEE La bomba de combustible comprime el fluido a la presión necesaria para producir producir la atomización atomización a la salida de la boquilla.

Las presiones varían según el tipo de combustible. Para Pa ra Gasóle Gasóleo: o: 7 - 14 Kg/cm² Kg/cm² Para Pa ra fuelól fuelóleo eo:: 17 - 25kg/c 25kg/cm² m² Las presiones más comunes son: Para Gasóleo: 12kg/cm² Para Fuelóleo: 22kg/cm² Son bombas volumétricas rotativas, normalmente compuesto de engranajes. Dan pequeños caudales a gran presión constante.

COMBUSTIBLE ATOMIZADO

REGULADOR DE PRESIÓN BOMBA DE COMBUSTIBLE BOQUILLA DE PULVERIZACIÓN

63

 

CICLO DE FLUJO DE COMBUSTIBLE Para que el combustible llegue al quemador, este debe ser impulsado por la bomba eléctrica, el cual eleva la presión en el circuito de tubería haciendo

que circule con una presión de 22 kg/cm² dependiendo del tipo de combustible. El fluido está constantemente circulando en el circuito que comienza en el tanque de combustible, llega al quemador y regresa de nuevo al tanque.

CALDERA VALVULA ANTI-RETORNO

TANQUE DE COMBUSTIBLE

RETORNO

REGULADOR DE PRESION BOMBA DE COMBUSTIBLE

FILTRO DE COMBUSTIBLE VALVULA COMPUERTA

64

 

DIAGRAMA DE FLUJO DE COMBUSTIBLE

VENTILADOR TRANSFORMADOR DE

ALTO VOLTAJE ELECTRODOS DISTRIBUIDOR DE AIRE

BOQUILLA DE PULVERIZACION RETORNO

ALIMENTACIÓN DE CONBUSTIBLE

REGULADOR DE PRESIÓN BOMBA DE COMBUSTIBLE

 

FILTRO

65

2.- FOTOC FOTOCELD ELDA A (DETECTOR (DETECTOR DE FLAMA) La función de la fotocelda es detectar la flama del quemador.. Si hubiera una falla en el proceso quemador proceso de encendido, la fotocelda detecta la ausencia de flama y hace que se apague la caldera, esto evitará que se acumule el combustible en el hogar de la caldera y así se evita que haya una explosión. El fuego emite luz infrarroja o ultravioleta dependiendo del tipo de combustible. Esta propiedad es aprovechada utilizando un sensor que reacciona eléctricamente al incidir la luz sobre él, después, esa corriente es amplificada y procesada en el tablero de control y este da la orden orden de parar o continuar con el proceso de encendido de la caldera.

LUZ INFRARROJA SENSOR INFRARROJO FLAMA

SEÑAL ENVIADA AL TABLERO DE CONTROL 66

 

La fotocelda puede estar ubicada en el quemador o en la caldera, muy cerca de la flama, ya que es necesario que incida la luz sobre ella. En el ejemplo de abajo, se muestra como el quemador no encendió correctamente, al no haber luz de la flama, el sensor mandará la señal al tablero de control y este interrumpe el suministro de corriente al quemador y a la bomba de combustible, seguido de eso se encenderá la alarma de aviso.

C A L D E R A FOTOCELDA

QUEMADOR

TABLERO DE CONTROL

BOMBA DE COMBUSTIBLE

RELAY DE ALIMENT ALIM ENTACIÓN ACIÓN DE BOMBA Y QUEMADOR ABIERTO 67

 

3.- TRANSFORMA TRANSFORMADOR DOR DE IGNICIÓN IGNICIÓN El transformador de ignición eleva el voltaje de entrada de 110v/220v hast entrada hastaa 10,000/ 12,000v de salida, y con una intensidad de 25mA / 50mA. Al arrancar la caldera se alimenta el transformador y este envía la corriente a los electrodos donde se produce el arco eléctrico que encenderá el combustible pulverizado. Al detectarse la flama, el transformador deja de enviar corriente a los electrodos y la chispa eléctrica se apaga. El transformador puede estar ubicado en la caldera cerca del quemador, o en el quemador mismo. TRANSFOR TRAN SFORMADO MADOR R 110V 110V/220V - 10,000v 10,000v CABEZA DE

L1

COMBUSTIÓN

CHISPA

L2 Aislante

Aislante

COMBUSTIBLE

ELECTRODOS

BOQUILLA DE PULVERIZACIÓN

68

 

4.- ELECTRODO ELECTRODOSS DE DE ENC ENCENDIDO ENDIDO Son varillas de níquel o acero inoxidable de unos 2mm de grosor con una cubierta de cerámica aislada de 12mm a 14mm de diámetro. Existen dif diferentes erentes tipos y modelos dependiendo del fabricante.

69

 

5.- BOQUIL BOQUILLA LA DE DE PUL PULVERIZA VERIZACIÓ CIÓN N La boquilla de pulverización es el encargado de atomizar el combustible para que haya un quemado correcto y eficiente. El combustible sometido a una gran presión, es obligado a salir por un orificio pequeño después de haber recibido el impulso de rotación de la bomba de combustible. La selección de la boquilla depende de: -La forma del hogar -Potencia térmica de la caldera -Tipo de combustible

COMBUSTIBLE CIRCULANDO

FILTRO

COMBUSTIBLE ATOMIZADO

CON GRAN PRESIÓN

BOQUILLA DE PULVERIZACIÓN

70

 

MARCADO DE LAS BOQUILLAS ESTANDAR Muestra información sobre el caudal de la boquilla en US gal/hr, forma y ángulo de pulverización a 700 Kpa.

Danfoss

80° S

Danfoss

Kg/h 2.00

Us gal/h al/h 0.60

L/h 2.27

Kg/h

Capacidad del combustible en kilogramos por hora con una viscosidad de 4.4 cST, un peso específico de 0.83 y una presión de atomización de 7 bar bar..

Us gal al/h /h

Capacidad del combustible líquido en galones US por hora.

L/h

Capacidad del combustible líquido en litros por hora.

60°

Angulo de rociado.

S, H, B

Cono de salida

71

 

ANGULO DE PULVERIZACIÓN DE LA BOQUILLA Existen 6 ángulos de pulverización es estandarizados. tandarizados. 90° 80° 70° 60°

CONO DE FLAMA

45°

30°

CONO HUECO S

CONO SEMI-HUECO O UNIVERSAL H

 

BOQUILLA CON RETORNO SALIDA COMBUSTIBLE

CONO LLENO B 72

TIPOS DE BOQUILLA

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE

RETORNO DE COMBUSTIBLE

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE CÁMARA DE TURBULENCIA Este tipo de boquilla tiene dos conductos de inyección de combustible y un conducto de retorno, el cual hace que una parte del combustible no utilizado regrese al circuito.

BOQUILLA DE RANURAS VARIABLES POR PISTÓN

CÁMARA DE TURBULENCIA

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE ATOMIZADO

BARRA DE REGULACIÓN INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE En este tipo de boquilla, el flujo de combustible puede ser regulado manualmente a través de un pistón, el cual se mueve a adelante o hacia atrás para permitir que circule por los canales tangenciales hasta la cámara de turbulencia.

CANALES TANGENCIALES

73

 

BOQUILLA CON DOBLE CIRCUITO DE COMBUSTIBLE

ATOMIZADOR SECUNDARIO

CIRCUITO PRIMARIO COMBUSTIBLE

COMBUSTIBLE ATOMIZADO

CIRCUITO SECUNDARIO PASTILLA Este tipo de boquilla tiene d dos os conductos de combustible que van a dar a una pastilla que los une formando una atomización única.

BOQUILLA DE PISTÓN

ATOMIZADOR PRIMARIO

PISTÓN DE REGULACIÓN

ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

74

 

6.-FILTRO DE COMBUSTIBLE El filtro de combustible retiene cualquier impureza de estado sólido proveniente del tanque de combustible o las tuberías conductoras del mismo. Es importante utilizar el filtro recomendado por el fabricante de la caldera, ya que de no hacerlo se corre el riesgo de un filtrado pobre o malformaciones y roturas por trabajar con altas presiones. Los filtros pueden limpiarse cada semana para una mayor eficiencia.

FILTRO LÍNEA DE COMBUSTIBLE

El filtro puede odesenroscarse para limpiarlo para remplazarlo.

75

 

7.- VÁLVULA ÁLVULA SOLENOIDE SOLENOIDE La válvula solenoide es un dispositivo electro-mecánico que permite o detiene el flujo de algún líquido a través de él cuando es aplicada una corriente eléctrica a la bobina.

BOBINA

SOLENOIDE ACTIVADO ACTIVADO ON

LINEA OFF NEUTRO

PISTÓN

FLUJO DE AGUA

FLUJO DE AGUA

Al alimentar la válvula solenoide, la bobina crea un campo magnético que eleva el pistón abriendo la válvula y permitiendo permitiendo el flujo de agua. Al ccortar ortar la alimentación, el pistón vuelve a su lugar cerrando la válvula bloqueando el paso de agua.

VÁLVULA

76

 

8.- BLOWER BLOWER (VENTILADOR) (VENTILADOR) El ventilador forma parte del circuito de aire de combustión y suministra el aire necesario para que se realice la combustión de manera correcta. Debe tener suficiente fuerza para vencer la contrapresión del hogar de la caldera. Al formar formar parte del quemador quemador,, el ventilador ventilador está controlado por el programador.

77

 

SUMINISTRO DE AGUA CISTERNA

DIAGRAMA DEL PROCESO DE OPERACIÓN DE UNA CALDERA

BOMBA DE CISTERNA

SIMBOLOGÍA TANQUE DE ALIMENTACIÓN

ACTIVIDAD,TRATTAMIENTO, PROCESO ACTIVIDAD,TRA CONTROL ALMACENAMIENTO

SUAVIZADORES DE AGUA

TRANSPORTE

BOMBA DE CONDENSADOS

BOMBA DE ALIMENTACIÓN

TANQUE DE CONDENSADOS

TANQUE DE CONDENSADOS

PRESIÓN DE VAPOR TRAMPAS DE VAPOR

DOSIFICACIÓN

BOMBA DE ADITIVOS

ADITIVOS

BOMBA DE ALIMENTACIÓN DE LA CALDERA FORMACIÓN DE CONDENSADOS ALIMENTACIÓN A LA CALDERA

TRANSPORTE DE VAPOR CALDERA

CALENTAMIENTO, FORMACIÓN DE VAPOR

TANQUE DIARIO

TRATAMIENTO DE COMBUSTIBLE

ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

QUEMA DE COMBUSTIBLE. FORMACIÓN DE GASES DE HUMOS COMBUSTIÓN

BOMBA BOMBA DE COMBUSTIBLE

CISTERNA

78

COMBUSTIBLE

 

1.- VERIFICAR VÁL VÁLVULAS VULAS ABIERTAS ABIERTAS 2.-  VERIFICAR VÁLVULAS CERRADAS 2.3.- REVISAR CONTROL DE NIVEL DE AGUA 3.-  4.- REVISAR EL NIVEL DEL TANQUE 4.-  TANQUE DE CONDENSADOS  CONDENSADOS  5.- REVISAR EL NIVEL DE COMBUSTIBLE 5.-  6.-  ACCIONAR INTERRUPTOR PRINCIPAL 6.7.-  ENCENDER EL TABLERO DE CONTROL 7.-

8.- CONTROLAR EL ENCENDIDO DE LA CALDERA 8.-  9.- VIGILAR EL AUMENTO DE PRESIÓN DE LA CALDERA  9.-  CALDERA   10.- VIGILAR EL AUMENTO DE TEMPERATURA DE LA 10.-  CHIMENEA

79

 

PROCESO PROCES O DE ARRANQUE DE LA CALDERA

Ahora que ya vimos la descripción y funcionamiento de los componentes más importantes de una caldera continuaremos con la siguiente parte de este manual que corresponde al arranque, mantenimiento mantenimient o y precauciones que se deben de tener al operar una caldera de vapor. Antes de proceder al arranque de la caldera se deben verificar que los tanques de combustible, condensados, suministro de agua y caldera estén en su nivel aceptable para poder operar, ya que si alguno estuviera en bajo nivel el tablero de control no permitiría que la caldera arranque. También es requerido que ciertas válvulas estén cerradas y

otras estén abiertas, la temperatura del combustible es importante (en calderas calderas de fueloil) ya que al ser más denso necesita ser calentado para hacerlo más fluido para que pueda ser atomizada en la boquilla del quemado. Cuando una caldera está fría, debe arrancarse lentamente lentamente para que las piezas se templen gradualmente y no se vayan a deformar con el aumento repentino de temperatura, tempera tura, más adelante se especificará como hacerlo.

80

 

VERIFIQUE LOS SIGUIENTES COMPONENTES:

VERIFIQUE QUE LAS SIGUIENTES VÁLVULAS ESTÉN CERRADAS: 1.- Purga de fo fondo ndo de la caldera caldera 2.- Purga Purga de colum columna na de agu aguaa 3.- Alimentador Alimentador de agua del inyector inyector 4.- Entrada Entrada de vvapor apor al inyec inyector tor 5.- Entrada Entrada de agua desde el tanque elevado y d dee la red

VERIFIQUE QUE LAS SIGUIENTES VÁLVULAS ESTÉN ABIERTAS 1.- Purga Purga alta alta de la colu columna mna de agua

2.- Entrada Entrada de agua al tanque de alimen alimentación tación de la caldera caldera 3.-Entrada de agua a la caldera a través de la bomba de alimentación.

1 Válvula de purga alta

81

 

2

ABRIR LAS VÁLVULAS DEL TANQUE DE ALIMENTACIÓN DE LA CALDERA

ABRIR

TANQUE DE CONDENSADOS

ABRIR

AGUA A LA CALDERA BOMBA DE AGUA

VALVULA VAL VULA DE AGUA A LA CALDERA

VALVULA DE ENTRADA DE AGUA

82

 

3

ABRIR LA VÁLVULA DE ENTRADA DE AGUA A LA CALDERA PROVENIENTE DE LA BOMBA DE ALIMENTACIÓN. ALIMENTACIÓN.

CALDERA

ABRIR

VÁLVULA DE ENTRADA DE AGUA

BOMBA DE AGUA

83

 

Revisar el nivel de agua de la caldera abriendo completamente las válvulas de purga de limpieza del cristal nivel. También deberá por un momento las válvulas de purga alta, media y baja de la columna de nivelabrir de agua, luego ciérrelas. CONTROL DE NIVEL DE AGUA

ALTA VÁLVULAS DE PURGA DE COLUMNA

MEDIA

BAJA

CRISTAL CRIST AL NIVEL NIV EL

VÁLVULA DE PURGA DE CRISTAL CRIST AL NIVEL NIV EL

84

 

Comprobar el nivel y temperatura de el agua en el tanque de condensados limpiando el cristal y purgando el tanque. La temperatur temper aturaa debe osci oscilar lar entr entree 80° C.

EL NIVEL DE AGUA DEBE ESTAR EN EL LÍMITE INDICADO

VÁLVULA COMPUERTA PARA PURGA DEL TANQUE DE CONDENSADOS

85

   

Comprobar que el nivel de combustible en el tanque sea el adecuado.

TANQUE DE DE COMBUSTIBLE

86

 

Encender el interruptor principal de energía. Al activar el interruptor interruptor principal se alimentará el tablero de control y sus componentes.

87

 

No todos los tablero tienen los mismos interruptores, por ejemplo, las calderas que queman dos combustibles distintos tienen un interruptor de selección de combustible. En est estee ejemplo se muestran los controles básicos de una caldera. - Deberá Deberá poner el interrupt interruptor or en automático. automático. - Mover el contr control ol manual de flama al mínimo. - Y accionar el interrupto interruptorr del quemador quemador..

12 11 10

9

8

7

1

4

5

6

2

3

2 4 6 8

10 12 14 16

6

5

4

3

2

1 3 5 7 9

7

8

9

10

11

11 13 15 18

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

INTERRUPTOR DEL QUEMADOR

INTERRUPTOR MANUAL- AUTO AUTOMÁ MÁTICO TICO

CONTROL MANUAL DE FLAMA 88

   

Al arrancar la caldera deberá mantenerse encendido durante 10 minutos a fuego bajo, después parar durante 3 minutos. Repetir esta operación hasta lograr que la caldera alcance 50 lbs. de presión. Cuando la caldera alcance 50 lbs. Se procede a purgar la caldera y se dejará funcionando hasta alcanzar su presión normal de trabajo. Por último se pone la caldera a fuego alto. - Abrir muy lentamente lentamente la válvula p principal rincipal de salida de vapor vapor (válvula globo) y luego purgar la línea de vapor. VAPOR

VÁLVULA GLOBO

C

A

L

D

E

R

A

89

 

Deberá observar el manómetro de presión de la caldera para vigilar el aumento progresivo de la presión presión de vapor. vapor. Cuando la caldera alcance su presión de trabajo normal, la caldera se apagará. Cuando la presión disminuya, el presostato activará nuevamente la caldera

PRESOSTATO

MANOMETRO

Mc Donnell

C

A

L

D

E

R

A

90

 

Cuando el termómetro indica una temperatura muy alta en los gases de salida es manifestación de susiedad en el interior de la caldera. La temperatura de salida de gases debe ser 52°C mas alta que la temperatura del agua. GASES DE COMBUSTIÓN CHIMENEA TERMÓMETRO

Cuando el termómetro indica 80°C por encima de la temperatura agua es hollínuna en labor el interior de la del caldera. Es indicativo necesario de realizar de limpieza a los fluses.

C

A

L

D

E

R

A

91

 



VÁLVULA ÁLVULA DE SEGURIDAD SEGUR IDAD



INDICADORES DE NIVEL



MANÓMETROS



ALARMA



PRESOSTATOS



FOTOCELDA



TERMÓMETROS

92

 

VÁLVULA DE SEGURIDAD La válvula de seguridad es para desahogar el vapor en exceso que genere la caldera. La presión no debe exceder más del 6% sobre la presión máxima. Cuando la caldera tiene dos válvulas, la segunda debe ser regulada a una presión 3% más alta que la primera, para que, en caso de que la primera válvula no funcione la segunda libere la presión.

LÍMITE DE LIBERACIÓN DE VAPOR

3% + PRESIÓN

VÁLVULA

PRESIÓN

VÁLVULA

SECUNDARIA PRIMARIA

C

A

L

D

E

R

A

93

 

INDICADORES DE NIVEL La caldera esta provista de al menos dos dispositivos que permiten conocer el nivel de agua o combustible. La función que ofrecen es estos tos dispositi dispositivos vos es la de dar a conocer al operador la cantidad de algún fluido dentro de un deposito hermético, que en este caso sería la cantidad de agua de la caldera y el tanque de condensados y la cantidad de combustible en el deposito de almacenamiento de diesel.

Mc Donnell

CALDERA

AGUA

La oscilación del nivel de agua alrededor de su nivel de trabajo es una característica de operación normal. Si el agua en el nivel está completamente quieta, significa que las conexiones están obstruidas. Habrá que ejecutar una labor de limpieza al Mc Donnell 94

 

MANÓMETROS Aparato destinado a medir al presión de la caldera sobre la presión atmosférica. Deben estar instalados en un sitio visible y alejados de fuentes de calor. calor. El manómetro está conectado directamente a la caldera por medio de una tubería. Existen manómetros con diferentes unidades de medidas, Pa (pascales), PSI (libra sobre pulgada cuadrada), BAR, ATM (atmósferas), kg kg/cm² /cm² (kilogramo sobre centímetro cuadrado) y cada cada unidad de medida tiene diferente indicación numérica en el manómetro. Ejemplo:

bar

Kg /cm²

95

 

ALARMA Indica que el nivel de agua de la caldera está bajo. El operador debe rectificar la condición de funcionamiento de la caldera.

CALDERA

ALARMA LUMINOSA

BAJO NIVEL DE AGUA

AGUA ALARMA SONORA

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PRESOSTATO Es un interruptor ajustable a la presión de trabajo deseada. Al alcanzar la presión seleccionada, el presostato manda abre sus puntos de contacto para que se apague la caldera.

Mc Donnell

presostato

Control regulable de presión

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FOTOCELDA Sensor que detecta la llama del quemador. quemador. En caso de falla durante el encendido, la fotocelda ordena apagar la caldera para evitar que se siga inyectando combustible sin quemar. quemar. La fotocelda debe mantenerse limpia. la fotocelda se encuentra dentro del quemador, cerca de la flama.

TERMÓMETROS El termómetro indica la temperatura de algún fluido, en las calderas se usan para

medir la temperatura del agua del tanque de condensados, el agua de la caldera, los gases de la chimenea, y en algunos casos la temperatura del combustible. Son muy parecidos a los manómetros.

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 CUIDADOS DEL LADO DE AGUA  CUIDADOS DEL LADO DE FUEGO  CUIDADOS DE LOS CONTROLES  MANTENIMIENTO

DIARIO Y SEMANAL

 MANTENIMIENTO

TRIMESTRAL

 MANTENIMIENTO TRIMESTRAL DE ACCESORIOS  MANTENIMIENTO ANUAL

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CUIDADOS DE CALDERAS CUIDADOS DEL LADO DE AGUA El descuido del mantenimiento por el lado de agua trae como consecuencia la formación de incrustaciones, picaduras, corrosión, espuma, arrastre de humedad y “crestas “crest as de nivel de agua”. agua”. Es importante el tratamiento de agua con procedimiento adecuado de purgas para conservar las superficies de calefacción de la caldera libres de incrustaciones y prolongar la vida de la caldera. Deberá consultarse con expertos en tratamiento tratamiento de agua. Ellos analizarán el agua y le recomendarán un tratamiento adecuado basado en el análisis y cantidad de agua cruda que usarán. 1.-  PICADURAS Y CORROSIÓN POR OXÍGENO Para proteger su caldera contra este mal, la única solución es el tratamiento de agua adecuado. Haga una inspección visual de tubos, hogar, hogar, envolvente y espejos cuando al menos una vez al año ( se recomienda 2 veces por año) vaciando la unidad y quitado todos los registros de mano y hombre previamente. Revise la superficie del lado del agua (especialmente las partes más calientes) con ayuda de lámparas y espejos buscando abolsamientos, deformaciones o erosiones de

la superficie metálica. Si nota cualquiera de estas condiciones mencionadas, su programa de tratamiento necesita una inmediata comprobación y revisión. Y la caldera una buena reparación. 2.-  FORMACIÓN DE INCRUSTACIONES Esta información es muy importante. La incrustación actúa como un aislante térmico y puede resultar en un sobrecalentamiento del hogar, hogar, tubos y espejos. Esta situación puede causar fugas en los tubos, agrietamientos en el extremo de los mismos y otros problemas del recipiente a presión. Nuevamente su programa de mantenimiento de agua requiere una comprobación.  Durante la revisión visual del lado del agua, emplee una cuchilla o un pequeño martillo para obtener muestras de la incrustación y envíelas inmediatamente al consultor en tratamiento de agua. Cuidadosamente verifique la porción trasera o la zona más caliente de la caldera ya que ésta es el área más susceptible de formación de incrustación. La formación de incrustación dentro de la caldera es motivo de preocupación y de 100  

solución inmediata.  

4.- ACUM ACUMULA ULACIÓ CIÓN N DE LODO LODOSS Algunas veces las condiciones del agua o del tratamiento químico dan por resultado una acumulación de “lodos” y sedimentos en el fondo de la caldera, su revisión visual le revelará la presencia de estos “lodos”. Use una manguera con agua a presión para lavar estas acumulaciones y revise nuevamente la superficie metálica frotando con sus manos y viendo que se ha hecho un trabajo efectivo. 5.- VAPOR VAPOR HUMEDO Y ARRASTRES ARRASTRES DEL VAPOR VAPOR Esto puede ser causado por: a) Alta concen concentración tración de sólidos sólidos en la caldera debido debido a falta de purgas. purgas. b) Falta de de un tratamiento tratamiento de agua adecuado. c) Líneas de vapor “estr “estranguladas” anguladas” a la salida de línea caldera que producen velocidades excesivas causando desprendimiento o arrastres de agua de la caldera. d) Cargas súbitas, súbitas, ocasionadas por aperturas rápidas rápidas de las válvulas válvulas produciendo sobrecargas instantáneas en la caldera. e) Caldera Caldera sobrecargada sobrecargada por incrementos incrementos en las demandas de la planta. f) Cabezales Cabezales o líneas principales de vapor con con condensaciones condensaciones sin trampas adecuadas. 6. 6.-- EMP EMPAQUE AQUESS

Tenga enmetálicos su almacén juegoside empaques paracondiciones los registrospueden (tortugas). Los a usar empaques de un espiral, están en buenas volverse pero es conveniente voltearlos. Aunque la recomendación es la de utilizar siempre empaques nuevos. Los empaques no metálicos deben ser descartados y no deberán deberán volverse a emplear. emplear. 7.- ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO DE CALDERAS FUERA DE USO USO Información importante a)Para un período corto sin operación (menos de tres meses): Es una buena práctica llenar totalmente la caldera de agua. Esto reduce la posibilidad de corrosión por oxidación y picaduras.

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Para eliminar un alto porcentaje de oxígeno libre contenido en el agua, conviene llenar la caldera y dejarla abierta a la presión atmosférica en el punto más alto, encendiéndola y dejándola operar en fuego bajo hasta que empiece a evaporar. Este seguro de que no existe larecomendadas posibilidad de congelamiento dentro de caldera y agregue las substancias por el consultordel en agua tratamiento de la agua. Cierre todas las válvulas y abra los interruptores eléctricos. Abra las puertas de los hogares y evite la corriente del aire por convección natural, a través de la caldera hasta donde sea posible, con el fin de evitar el incremento de humedad por el medio ambiente. b) Para Para periodos largos largos sin operación operación Revise su manual de operación y consulte con su técnico en calderas para un procedimiento adecuado. Si existe la posibilidad de que se congele el agua de la caldera o si su caldera está localizada en un clima seco, es preferible el método de almacenamiento “ en seco”. Drene la caldera y abra todos los registros de hombre y de mano. Coloque bandejas con un deshumedecedor en al parte alta de los tubos para absorber la humedad. Abra la tapa frontal de la caldera para evitar el tiro natural con aire húmedo a través de la caldera.

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CUIDADOS DEL LADO DE FUEGO 1.-HOGAR, TUBOS Y ESPEJOS Cuidadosamente revise (con ayuda de lámparas) las superficies expuestas al fuego del hogar y tubos, buscando evidencias de abolsamientos o marcas de cavidades. Esto podría indicar corrosión resultante de condensación de la corriente de gases con formación de ácidos. Esta situación se puede solucionar así: a) Manteniend Manteniendo o una mínima temperatura temperatura del agua en la caldera caldera de 77°C, con el propósito de evitar condensaciones de vapor de agua presentes en los gases de combustión. (Calderas de agua caliente). b) Ajuste de controles controles y quemador quemador para que la unidad esté esté lo más que sea posible posible en la posición de encendido. Frecuentes “recicleos” ayudan a promover la condensación. c) Reduzca Reduzca la alimentación de combustible combustible , si la unidad es relativ relativamente amente grande comparada con la demanda de vapor. 2.- LIMPIEZA LIMPIEZA DE TUBOS TUBOS El hollín disminuye la transferencia de calor y baja la eficiencia de la caldera. Los períodos de limpieza de los tubos varían de acuerdo con el combustible y el tipo de quemador.. Algunas instrucciones quemador instruccion es de operación recomiendan limpiarlos dos veces veces por año, actualmente, una unidad con un buen diseño de quemador bien ajustado, podrá