INGENIERIA MECANICA MAQUINARIA INDUSTRIAL CAPITULO 3 CALDERAS ING

INGENIERIA MECANICA MAQUINARIA INDUSTRIAL CAPITULO 3 CALDERAS ING. JORGE NAYHUA GAMARRA

3. CALDERAS INGENIERIA MECANICA 3. 1 DEFINICIONES Una caldera de vapor es un recipiente cerrado en el cual se genera vapor de agua, utilizando el calor extraído de un combustible o por el uso de electricidad o energía nuclear. Aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de energía térmica, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. CALDERA = GENERADOR DE VAPOR AGUA + CALOR = VAPOR

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION A. Por el paso de agua • Acuotubulares • Humotubulares B. Por el tipo de combustible • Gas • Carbón C. Atendiendo a su posición: • Horizontales • Verticales D. Atendiendo a su instalación: • Fija o estacionaria • Móviles o portátiles E. Atendiendo a la ubicación del hogar: • De hogar interior • De hogar exterior INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION CALDERAS ACUOTUBULARES Las calderas Acuotubulares (el agua está dentro de los tubos) eran usadas en centrales eléctricas y otras instalaciones industriales, logrando con un menor diámetro y dimensiones totales una presión de trabajo mayor. Se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados para que el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta, provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte más baja. (también existen de forma horizontal). INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS INGENIERIA MECANICA 3. 2 CLASIFICACION VENTAJAS - Menor peso por unidad de potencia generada. - Por tener pequeño volumen de agua en relación a su capacidad de evaporación, puede ser puesta en marcha rápidamente. - Mayor seguridad para altas presiones. - Mayor eficiencia. - Son inexplosivas DESVENTAJAS - Su costo es mayor. - Deben ser alimentadas con agua de gran pureza, ya que las incrustaciones en el interior de los tubos son, a veces, inaccesibles y pueden provocar roturas de los mismos. - Debido al pequeño volumen de agua, le es más difícil ajustarse a las grandes variaciones del consumo de vapor, siendo necesario trabajarlas a mayor presión que la necesaria en las industrias.

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION CALDERAS PIROTUBULARES El cuerpo de caldera, está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS INGENIERIA MECANICA 3. 2 CLASIFICACION VENTAJAS - Bajo coste - Bajo mantenimiento - Capacidad de soportar fluctuaciones de carga grandes y bruscas, y variaciones de presión - Simplicidad de instalación DESVENTAJAS - La limitación del tamaño por la resistencia de la carcasa - Tensiones térmicas - Peligro de explosión - Difícil mantenimiento

3. CALDERAS 3. 2 CLASIFICACION INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 PARTES DE UNA CALDERA HOGAR: es una cámara donde se efectúa la combustión. La cámara confina el producto de la combustión y puede resistir las altas temperaturas que se generan las presiones de operación. Sus dimensiones y geometría se adaptan a la velocidad de liberación del calor, el tipo de combustible y al método de combustión, de tal manera que se haga lo posible por tener una combustión completa y se proporcione un medio apropiado para eliminar la ceniza. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 PARTES DE UNA CALDERA QUEMADOR: elemento acondicionador de la mezcla comburente-combustible. 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. En los quemadores de carbón pulverizado, una parte, del 15 al 25% del aire, llamada aire primario, se mezcla inicialmente con el combustible para obtener un encendido rápido y actuar como un medio de transporte del combustible. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 PARTES DE UNA CALDERA Itercambiador de calor: es el elemento que actúa como interfase para el intercambio del calor entre los gases calientes generados en la combustión y el fluido caloportante (agua). Envolvente: elemento aislante de la caldera con el exterior. Sistemas auxiliares: se trata de los elementos de control y seguridad de la caldera, que evitan en todo momento las situaciones de funcionamiento peligroso o anormal de la instalación. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 2 PARTES DE UNA CALDERA Sistema de tiro: elemento del la caldera que permite la circulación del fluido caloportante. Puede ser natural o forzada. Por encima de determinadas presiones la diferencia de densidades entre líquido y vapor se hace tan despreciable que se hace necesario el tiro forzado. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS INGENIERIA MECANICA 3. 3 DISTRIBUCION DE VAPOR El vapor que se genera en la caldera se debe transportar mediante tuberías a los lugares donde se requiere energía calorífica. En primer lugar, habrá una o más tuberías principales o tuberías de distribución, desde la caldera hasta la zona consumidora de vapor. A partir de estas tuberías, otras de menos diámetro transportan el vapor hasta los equipos individuales.

3. CALDERAS 3. 3 DISTRIBUCION DE VAPOR El vapor que se genera en la caldera se debe transportar mediante tuberías a los lugares donde se requiere energía calorífica. En primer lugar, habrá una o más tuberías principales o tuberías de distribución, desde la caldera hasta la zona consumidora de vapor. A partir de estas tuberías, otras de menos diámetro transportan el vapor hasta los equipos individuales. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 3 DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 3 DISTRIBUCION DE VAPOR Podríamos decir que pasa por cuatro procesos los cuales son: a. b. c. d. Generación Distribución Transferencia de calor Retorno del condensado Adicionalmente consideramos el sistema de alimentación de agua. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR TUBERIAS: son las encargadas de distribuir el vapor desde la generación, en las calderas, hacia las tomas. La de las derivaciones se realizara en la parte superior, para evitar distribuir condensado en lugar de vapor. • MATERIAL DE LAS TUBERÍAS: Se utilizará tubería de acero inoxidable u otro material adecuado que soporte la temperatura y presión máxima de diseño, así como resistentes a la acción del agua y vapor. • Diámetro de la tubería: - Estará determinado por la presión y la velocidad (< 50 m/s). - Se debe seleccionar el diámetro adecuado, ya que: A mayor diámetro mayor área de transferencia de calor, lo que implica mayor espesor del aislamiento. A menor diámetro mayor fricción y mayor perdida de presión. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR TRAMPAS DE VAPOR: son válvulas automáticas cuya misión es descargar condensado sin permitir que escape vapor vivo (abre en presencia de condensado o aire, y cierra en presencia de vapor). Se colocan : • Siempre luego de la pierna colectora • A cada 30 metros de la línea principal de distribución • En los extremos de la misma. • En los extremos de los ramales cuando excedan los 10 m de longitud • En los cambios de dirección. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR Clasificación de las trampas de vapor: • Termostática: opera por diferencia de temperatura. Es muy usada para purga de aire, y pueden ser inundadas para aprovechar el calor. • Mecánica: opera por diferencia de densidades. Se usa en procesos para controlar temperaturas. • Termodinámica: opera por cambios de estado. Es la mas usada en drenajes de líneas de distribución de vapor. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR RECOLECTOR DE CONDENSADO: Para almacenar la recuperación del condensado. �Se ubica en la sala de maquinas. �El tanque de condensado recibe el retorno de la línea de vapor, mejorando la eficiencia del equipo y evitando choques térmicos. Uniones: podrán realizarse por soldadura, embridadas o Roscadas PIERNAS COLECTORAS: Tuberías colocadas de forma vertical en la parte inferior de la tubería de vapor. Se colocan : �En Puntos Bajos, tanto en Líneas Principales y Ramales �Antes de Válvulas y cuando existan cambio de dirección hacia arriba. INGENIERIA MECANICA

3. CALDERAS 3. 4 ELEMENTOS PARA LA DISTRIBUCION DE VAPOR MANIFOLDS: Son estructuras con válvulas de globo integrada para distribuir el vapor, las válvulas regulan la presión de salida. • Se colocan en las tuberías principales para distribuir hacia los ramales. • Pueden ser de conexión bridada, roscada, soldada. VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION: Deben ser usadas cuando se desee reducir la presión, serán de cierre lento. Localizada cercana a la distribución. INGENIERIA MECANICA