Equipos auxiliares

Equipos auxiliares de las calderas. Jasso Rodríguez Eric

Suavizadores • Los Suavizadores se encargan de eliminar la dureza en el agua (Conocido como Sarro). Con el uso de estos sistemas se evita incrustación de sarro en tuberías, calderas, enfriadores, torres de enfriamiento y cualquier equipo que esté en contacto con el agua.

Tipos de suavizado • Suavizado por Resinas.- El equipo consta de varios depósitos rellenos de resinas (zeolitas). La zeolita va perdiendo el sodio a cambio del calcio y magnesio que toma del agua. • Planta de Osmosis.- La planta de osmosis basa su funcionamiento en el proceso de “osmosis inversa” que es una técnica de separación de diferentes elementos.

Mercado mexicano. • Los distribuidores de calderas Powermaster ofrecen el servicio de la empresa Calytra para Suavizado de agua así como Suavizadores propios. • Clayton ofrece su sistema Computreat.

Sobrecalentador • Es el elemento en donde, por intercambio calorífico, se eleva a temperatura del vapor saturado por encima de su temperatura de saturación con la menor caída de presión posible.

Se clasifican en: • Sobrecalentadores separados: Requieren de una mampostería especial, espacio adicional y atención frecuente. • Sobrecalentadores integrales: Se instalan dentro de la mampostería del generador de vapor, no requieren atención especial y son los que generalmente se usan en centrales termoeléctricas.

• Sobrecalentadores de Convección: Se instalan más allá de la salida del hogar, donde la temperatura del gas son más bajas que las de las zonas en las que se usan los sobrecalentadores de tipo radiante. • Sobrecalentadores de Radiación: Por lo general se disponen para expansión directa a los gases del hogar y, en algunos diseños, forman parte de la cubierta de éste.

Mercado mexicano. • Las siguientes empresas ofrecen Sobrecalentadores dentro del mercado mexicano: • Myrggo • Clayton • Calor Standard • Powermaster

Economizador • Un economizador es un componente de la caldera que precalienta el agua de alimentación con respecto a la temperatura de suministro, utilizando el calor sensible del gas de chimenea de a caldera que sale de la unidad. En la práctica moderna de centrales termoeléctricas se usan dos tipos principales de economizadores: El integral y el unitario.

• Constan de 2 circuitos: • Circuito de agua.- Consiste en un haz de tubos unidos por codos de acero soldados a los tubos. Se completa el circuito con dos colectores laterales, uno para la entrada y reparto del agua y el otro para la salida de la misma. • Circuito de gases.- Dispuesto en contracorriente del circuito del agua está formado por una carcasa en chapa de acero y perfiles laminados.

Mercado mexicano • Las siguientes empresas ofrecen economizadores para calderas que ellos distribuyen: • Myrggo • Clayton • Calor Standard

Quemador • El propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de combustible y aire de tal manera que se asegure el encendido rápido y la combustión completa.

Los aspectos a tener en cuenta en la elección de un quemador son: • Combustible: De acuerdo al combustible que se va a utilizar se asocia un quemador óptimo para operar con él. • Exceso de aire: Cuanto menor sea el exceso de aire, más alta será la temperatura de los gases.

• Margen de Regulación: El margen de regulación indica la relación entre el caudal máximo y mínimo que puede consumir un quemador funcionando correctamente. • Estabilidad de Funcionamiento: La estabilidad de un quemador se define como la capacidad de mantener la llama dentro de los límites de su campo de regulación. Un quemador no es estable si permanece encendido únicamente cuando se emplee una llama piloto. • Forma y Dimensiones de la Llama: La forma y dimensiones de la llama son características intrínsecas del tipo de quemador.

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Powermaster Calor Standard Clayton Myrggo

Sistema Hidráulico. • Tubería.- El tubo de acero para caldera es un tubo de acero sin soldaduras que puede operar bajo condiciones de temperaturas altas, de acuerdo a los distintos requerimientos de temperatura de operación.

• El tubo de acero para caldera general se utiliza para hacer tubo de pantalla de agua, tubo para caldera de agua, tubo de sobrecalentamiento de vapor, y tubo generador, etc.

• Bomba de agua.- En todo sistema de generación de vapor, la bomba de agua que alimenta la caldera es uno de los equipos más críticos. La confiabilidad de este sistema de bombeo parte de una correcta selección de la bomba.

Como regla general debemos considerar los siguientes puntos al dimensionar un equipo de bombeo: • Cantidad de bombas. • Tipo de operación. • Presión requerida (Altura dinámica total de la bomba).

• Temperatura del agua que se bombea. • Capacidad requerida (Caudal de la bomba).

• Tanque de alimentación.- El tanque de alimentación está diseñado para ser razonablemente silencioso y libre de vibraciones, aunque la mezcla de vapor y agua producirá inevitablemente una pequeña vibración dentro del tanque.

• En un tanque de agua de alimentación se encuentran el condensado retornado del sistema y agua fría de aportación. Para eliminar el oxígeno se debe calentar el agua de alimentación o realizar un tratamiento químico para que químicamente sea adecuada para usar en la caldera.

Un sistema de tanque de alimentación mal diseñado a menudo es una fuente de grandes pérdidas de calor y aumento de mantenimiento especialmente cuando se le permite al agua y el condensado entrar al tanque por encima de la superficie del agua, causando pérdidas por revaporizado.

Mercado mexicano -Tuberías: • Tumusa • VKK Standardkessel • Tubeca • Grupo MIM • Myrggo

-Bombas: • Calor Standard • Clayton

-Tanque de alimentación: • Clayton • Powermaster • Calor Standard

Sistemas de control • El sistema de control de una caldera es la herramienta mediante la cual se consiguen los equilibrios de masa y de energía de la misma ante las variaciones en la demanda de los consumidores. La energía y la masa introducidas en la caldera deben ser reguladas para conseguir las condiciones de salida deseadas.

Control de presión

• El control de la presión de vapor en la caldera se da por medio del control del aire de combustión y el sistema de alimentación de combustible. Es necesario recordar que la presión de la caldera solo puede ser controlada manteniendo una adecuada relación aire y combustible.

Unos de los parámetros a considerar dentro la presión de la caldera es: • Presión de diseño.-Es la máxima presión de trabajo a la temperatura de diseño y será utilizada para el cálculo resistente de las partes a presión del aparato. • Presión máxima de servicio.-Es la presión límite a la que quedará sometido el aparato una vez conectado a la instalación receptora.

Control de temperatura • Existen calderas cuya producción es vapor saturado, de tal forma que la temperatura del vapor viene marcada por la presión de operación, pues son variables directamente relacionadas.

• Temperatura de diseño.-Es la temperatura prevista en las partes metálicas sometidas a presión en las condiciones más desfavorables de trabajo. • Temperaturas de servicio.-Son las diversas temperaturas alcanzadas en los fluidos utilizados en los aparatos en las condiciones normales de funcionamiento.

Control de Nivel • La medida del nivel de la caldera suele hacerse mediante transmisores de presión diferencial. Esta medida está basada en la diferencia de presión generada por las dos columnas conectadas al transmisor. La primera es una columna fija o de referencia que mantiene una altura constante. La segunda será la columna de agua y de vapor existente en la caldera.

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Clayton Calor Standard Myrggo Spirax Sarco (México)

Intercambiador de calor • En las calderas y los condensadores, es de fundamental importancia la transferencia de calor por ebullición y condensación. • Se instalan en el flujo de gas de escape de la caldera; toman calor de los gases del tiro y lo transfieren por medio de elementos de superficie extendida al agua de alimentación inmediatamente antes de la entrada a la caldera.

• Por tanto, los intercambiadores de calor aumentan la eficiencia de la caldera y tienen la ventaja adicional de reducir el choque térmico. • Todo intercambiador de calor debe contar con una válvula de seguridad para aliviar la presión.

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Myrggo Clayton Calor Standard Powermaster

Precalentadores • Los precalentadores, igual que los economizadores extraen calor de los gases de combustión con temperaturas relativamente bajas. • Los precalentadores de aire se clasifican en general como: Recuperativos o Generativos. En ambos se usa la transferencia por convección del calor, de la corriente del gas a un metal o una superficie sólida y la transferencia por convección de esta superficie al aire.

• Recuperativos: En éstos, las partes metálicas estacionarias forman una frontera de separación entre los fluidos, el que se calienta y el que se enfría, y el calor pasa por conducción a través de la pared metálica.

• Regenerativos.- Hay dos tipos básicos, en el primer tipo, los elementos de transferencia de calor se mueven alternadamente a través de las corrientes de gas y aire que pasan por ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento, y reciben la transferencia de calor por la capacidad de almacenamiento térmico de los elementos

• . El otro tipo, posee elementos estacionarios y el flujo alterno del gas y del aire se controla al hacer girar las conexiones de entrada y salida.

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Myrggo Clayton Calor Standard Powermaster

Chimenea • La chimenea suministra una vía de escape para el gas de cola y algún calor residual hacia la atmósfera. A través de ella es donde se produce la mayor pérdida de calor. Siempre algo de perdida de calor es inevitable y aun en las calderas más eficientes perderán entre un 6% a un 13% de calor, dependiendo de la cantidad de hidrogeno que tenga el combustible.

• Como norma general son completamente verticales para asegurar que los gases calientes puedan fluir sin problemas, moviéndose por convección térmica (diferencia de densidades).

Mercado mexicano • Clayton • Powermaster

Combustión y Flama • La función primaria del control de combustión es entregar una mezcla de aire y combustible al quemador a una tasa que satisfaga los requerimientos de carga de la caldera bajo condiciones seguras y eficientes.

• Con insuficiente aire, se desperdicia combustible debido a combustión incompleta, además esta mezcla rica puede causar explosiones en puntos calientes. Un exceso de aire también desperdicia combustible, calentando aire que luego sale por la chimenea.

• En una combustión de gasoil, la llama ha de ser de un color amarillo intenso, esto nos indica que la combustión es buena, el color amarillo se genera por las partículas de hollín quemadas y la temperatura más baja que la de otros combustibles. Cuando una caldera de gasoil tiene una mala combustión, por exceso de combustible o defecto de aire, la temperatura de llama se hace menor y adquiere un color rojizo.

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Myrggo Clayton Calor Standard Powermaster

Válvulas • Las válvulas de seguridad.- Son imprescindibles en todas las plantas de vapor. La seguridad del personal es el primer requisito, la segunda prioridad es salvaguardar la planta y procesos de daños y paradas. • Un dispositivo de alivio de presión esta diseñado para aliviar la presión o abrir para evitar una subida interna de presión de una vasija o recipiente cerrado (Caldera) con presión excesiva sobre la admisible de trabajo.

• La válvula de retención.- Se instala en la tubería del agua de alimentación de la caldera entre la bomba de alimentación y la caldera. • Contiene un resorte que mantiene la válvula cerrada cuando no hay presión en la caldera aunque el tanque de alimentación tenga un nivel elevado, además previene que la caldera se inunde por la presión estática del agua de alimentación.

• Válvula de Purga.- Las calderas deben tener como mínimo una válvula de purga de fondo, en un lugar cercano al que pueda que se acumule el sedimento o lodo. • Estas válvulas deben accionarse con una llave y están diseñadas de tal manera que es imposible sacar la llave con la válvula abierta.

• Ejemplo:

Válvula de purga

Mercado mexicano • Spirax Sarco (México) • Myrggo