Generadores de Vapor

 

 

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA. LABORATORIO INTEGRAL III PRACTICA No. 1 “GENERADOR DE VAPOR”. 

OBJETIVO: Conocer el funcionamiento, operación y control del generador de vapor del laboratorio de Ingeniería Química.

INTRODUCCIÓN: Los generadores de vapor son muy importantes en cualquier planta industrial, ya que sin ellos no habría operación de los equipos que requieren vapor y para otros usos. El generador de vapor antiguamente llamado caldera, se define como un recipiente hermético sujeto a presión, con un líquido en su interior (generalmente agua), que se evapora a partir de calor que produce algún combustible al quemarse elevando su presión y su temperatura sobre la atmosférica. De acuerdo a la construcción del generador de vapor existente en el cuarto de máquinas del laboratorio de Ingeniería Química es pirotubular, también conocido como igneotubular o tubos de humo. Por que el fuego circula por el interior de los fluxes y el agua por el exterior.

CONOCIMIENTO DEL GENERADOR DE VAPOR.

DESCRIPCIÓN DEL GENERADOR DE VAPOR: Cuerpo: Está formado por todas las partes metálicas que unidas entre sí tiene por objeto almacenar el agua y el vapor producido en el domo del generador llamado cámara de vaporización.

Hogar: Llamado comúnmente horno y fogón, es la cámara o espacio donde tiene lugar la combustión. Su forma y situación depende de cada tipo de generador de vapor. En el hogar esta situado el sistema del quemador que ésta integrado por: ventilador, bomba de combustible, compuerta, válvula solenoide, boquillas, difusor, fotocelda y motor eléctrico.

 

  Chimenea: Tiene por objeto alejar los gases nocivos y producir el tiro que facilite la combustión. El tiro es la corriente de aire que se establece dentro de la chimenea, la causa de esta corriente es la diferencia de temperaturas entre el aire interior y el aire exterior. Existen tres clases de tiro para chimenea que son:

 

Tiro Natural 

1.

  .- Es la corriente de succión de aire que hace la chimenea, cuando únicamente depende de la diferencia de temperatura de los gases del interior y el aire exterior, de su diámetro y altura. 2.  Tiro Inducido.- Es la corriente de succión de aire que se obtiene de una chimenea, al provocar en su base un vacío o depresión por medio de un abanico. 3.  Tiro  Forzado.- Es la corriente de succión producida en la chimenea al inyectar aire caliente a la cámara de combustión por medios mecánicos. Accesorios: Son los aditamentos con los cuales se obtiene el conocimiento de su buen funcionamiento y seguridad. Los accesorios indispensables de un generador de vapor son: válvulas, manómetros, indicador de nivel de agua, grifos, termómetros bimetálicos y aparatos de control que automatizan la operación (cerebro del generador de vapor), etc.

Figura 1. Este corte muestra como son forzados los gases para que circulen a través de los cuatro pasos en el orden indicado. El aire de combustión entra al quemador por el registro de ajuste 1. El soplador lo forza a través de los orificios 4, 5 y del difusor 6 en la cámara de combustión combustión lo que constituye constituye el paso número 1, el desvió desvió en (3) permite el paso de los gases hacia el frente de la caldera solamente a través del paso no.2; aquí, la placa (2) permite que los gases se dirijan hacia la parte de atrás de la caldera a través del paso no. 3. De la tapa trasera los gases son forzados por el paso no. 4 hacia el escape.

 

  10. Control de programación. 10A. Botón de restablecer. 19. Interruptor del quemador. 20. Interruptor de fijación del registro. 51. Control de bajo nivel del agua. 58. Cable de ignición. 86. Válvula de seguridad. 88. Válvula de rompe vacío o válvula de prueba. 97. Válvula de purga de la columna de agua. 106. Llave del indicador de vidrio. v idrio. 112. Manómetro de la presión del aceite en el quemador. 114. Manómetro de la presión del vapor. 120. Registro del aire secundario. 129. Llaves de prueba. 188. Motor de modulación. 410. Escudriñador. 602. Bloque terminal del aceite.

INSTRUCCIONES PARA EL MANEJO DEL GENERADOR DE VAPOR:   a)  b)  c)  d)  e)  f)  g) 

Comprobar que el abastecimiento de agua esté lleno y haya combustible. Operar manualmente la bomba de alimentación de agua. Verificar que el nivel de agua funcione. Purgar grifo del nivel de agua. Abrir válvulas de venteo. Accionar la válvula de seguridad. Encendido: 1.  Conectar el interruptor general y restablecer las bobinas del encendido. 2.  Arranque de fuego bajo. 3.  Pasar después de 1 kg/cm2 a fuego alto o continuar con flama baja hasta manométrica de trabajo requerida. 4.  la Al presión salir el vapor por la válvula de venteo hay que cerrarla.

 

5.  Checar el tiempo en base de fuego bajo a alto. 6.  Abrir la válvula de vapor general. h)  Vigilancia: 1.  Control de nivel de agua. 2.  Control de presión. 3.  Combustión. 4.  Presión de las bombas. 5.  Temperatura del agua, vapor y humos. 6.  Purgas. 7.  Filtro suavizador del agua. i)  Finalmente apagar el interruptor general y cerrar la válvula de vapor.

FALLAS MAS COMUNES QUE SE PUEDEN PRESENTAR EN EL GENERADOR DE VAPOR: a)  b)  c)  d)  e) 

Motor del ventilador no arranca. Motor del ventilador arranca pero no hay fuego. No hay chispa. No hay flama en el piloto. p iloto. No hay flama en el quemador.

f)  El quemador se apaga. g)  No hay presión en la bomba del diesel.

PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES:  1.  Mediante el análisis del agua utilizada en el generador de vapor se prevé la corrosión que se controla agregando los aditamentos químicos (hidróxido de sodio, hexametafosfato de sodio, nitrato de sodio, antiespumante, etc.) en estos análisis se demuestra la existencia de: a)  Carbonato de calcio y magnesio. b)  Sulfato de calcio y magnesio. c)  Oxido de fierro. d)  Sales de sílice. Y que deben ajustar a las normas establecidas para la protección del generador de vapor. 2.  Evitar la salida de humos mediante la regulación de entrada de aire en el hogar para que haya una buena combustión. 3.  Analizar periódicamente con el equipo Orsat los humos producidos por la combustión, que deben tener la siguiente composición: a)  Monóxido de carbono 0 % (CO). b)  Oxígeno entre 1 y 2 %. c)  Bióxido de carbono 12.8 % (CO2). 4.  Al notar una falla en el generador de vapor reportarla inmediatamente, según sea el grado de dicha falla y se pueda arreglar de acuerdo a los tres tipos de mantenimiento existente: a)  Predictivo. b)  Preventivo.

 

c)  Correctivo. Se recomienda más el predictivo para evitar el mayor deterioro que se presente en el generador de vapor. 5.  Regenerar con solución de cloruro de sodio la zeolita del filtro suavizador, una vez que este saturada de carbonatos de calcio y magnesio para abatir la dureza del agua utilizada en el generador de vapor.

MATERIAL, EQUIPO Y SERVICIOS: Guantes de Asbesto. Casco de protección. Generador de vapor con elementos complementarios. Energía eléctrica. Diesel. Agua.

CUESTIONARIO: 1.- ¿Cuántas válvulas de seguridad se requieren en cada generador de vapor? Se requiere de una sola válvula de seguridad, la cual debe estar calibrada. 2.- ¿Qué cuidado se debe tener en las válvulas de seguridad en un generador de vapor? La válvula de seguridad el único cuidado que debe recibir es la calibración, se calibra un kilo más del trabajo que se realice para evitar que la caldera reviente. 3.- ¿Cuál es la función de una bomba de combustible diésel en el quemador de la caldera? En este tipo de quemadores, el aire necesario para la combustión es introducido por medio de un ventilador. Estos quemadores poseen un circuito neumático, que es el encargado de controlar la entrada de aire a la combustión. Este circuito posee una compuerta para regular el caudal que se introduce en el circuito neumático por la acción del ventilador. En algunos casos es accionada por un pistón hidráulico. 4.- ¿Cuál es la importancia del nivel óptico en el generador de vapor? Verificar el nivel del agua dentro de la caldera sea un nivel seguro para que este encienda. Durante la operación, vigila y corrige errores; si baja el nivel envía una señal a la bomba de alimentación para que arranque e inyecte más agua, si continúa bajando, por seguridad envía otra señal al quemador para que se apague y no permite que se encienda hasta tener un nivel seguro. 5.- ¿Cómo se regula la combustión para evitar los negros de humo? Por medio del modulador del aire, pero también dependerá mucho del combustible a utilizar. Después de que se ha conectado el super saco a la tolva receptora y el negro de humo empieza a fluir, el aire dentro de la tolva se fuerza a salir. A menos

 

que el aire desplazado pase a través de un filtro, las partículas de polvo volátiles pueden escaparse a la atmósfera circundante, creando una situación potencialmente peligrosa. Un colector de polvo montado en el marco descargador contendrá el negro de humo dentro del sistema de transportación. El polvo de negro de humo atrapado en los medios de filtración puede regresarse a la tolva receptora por medio de una pulsación neumática a través del filtro. 6.  ¿Qué tipo de válvulas se utilizan en la purga de lodos de un generador de vapor? Las Purgas de Fondo se limitan a una válvula de corte (generalmente de bola), que permita sacar de manera brusca cierta cantidad de agua desde el fondo de la caldera, llevándose con él parte del lodo e impurezas sólidas que se encuentran allí. Esta apertura se realiza de manera periódica y por un tiempo razonable (el tiempo dependerá de lo indicado por los expertos en el tratamiento de agua que lo asesoren), sólo para evitar la acumulación. Es un proceso manual (a lo más, automatizado por un timer, pero sin control proporcional) y el agua perdida no es fácilmente recuperable.  

Válvula de romper vacío o válvula de prueba.   Válvula de purga de la columna de agua.

7.- ¿Cuáles son las válvulas de control automático? La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada. Partes de la válvula de control. Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el cuerpo. 8.- ¿A que se le llama cámara de evaporación del generador de vapor? Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera en ella debe separarse el vapor del agua que lleve una suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor tanto mayor debe de ser el volumen de esta cámara de manera que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor. 9.- Generalmente ¿De qué material están construidos los generadores de vapor? Acero inoxidable. 10.- ¿Qué es el cerebro del generador de vapor y explique cómo funciona? Es el programador el cual muestra leyendas explicando las fallas, como está trabajando, y otras características del cual se puede modificar conectando una computadora y hacer del proceso un proceso diferente a las condiciones que guste.

 

11.- ¿Qué tipo de ventilador tiene el generador de vapor? Ventilador de tiro forzado. Es un ventilador centrífugo que toma el aire de la atmósfera a 30 °C y lo succiona para descargarlo descargarlo en un ducto cuadrado de metal a cierta presión (milímetro de columna de agua) para que llegue al hogar

OBSERVACIONES El mejor combustible a utilizarse en la caldera es el Diesel, aunque puede trabajar con gasolina y gas butano, con anterioridad se han hecho pruebas con los combustibles antes mencionado, dando como mejor resultado el uso de Diesel. Si la caldera funciona correctamente, su mantenimiento puede realizarse cada año debido a sus perfectas condiciones de estado. La caldera tiene más de 50 años dentro del Laboratorio de IQ y debido a ello, tiene partes obsoletas. Con el tiempo se han realizado cambios, entre ellos, un programador automático

Las partes importantes de la caldera son: •

 

Cuerpo,

  El hogar (circulo ubicado en el centro que esta de extremo a extremo) y •

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El de tiro de la chimenea.

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Accesorios

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Aparatos auxiliares

Los accesorios son aquellos que ponen a funcionar la caldera, y los aparatos auxiliares son los que van a automatizar toda la caldera. Frente de la caldera existe un interruptor, en el cual es donde comienza su función y la energía pasa a través de un programador progr amador y directamente energiza al motor. El motor hará una extracción de aire ambiente y lo lleva dentro de la caldera. Dentro de la l a caldera, el aire lo transporta dentro de todos los pasos que consta dicha caldera para después ir a la atmosfera.

 

Es importante mencionar que uno de los fluxes se dañó durante la realización de la práctica y por este motivo ya no podrá utilizarse el generador de vapor hasta su posterior reparación.

CONCLUSIONES Pudimos ver la gran importancia y la basta aplicación de los generadores de vapor en la industria, así como a nivel laboratorio para muchos procesos. Muchos son los conocimientos que necesitamos adquirir para el manejo de los generadores de vapor, ya que consta de muchas partes muy importantes, así como tener en cuenta que son indispensables para su buen manejo sin olvidar el hecho de estar certificados.