CALDERAS PROF. ING. GREGORIO BERMÚEZ

Transcripción

1 CALDERAS PROF. ING. GREGORIO BERMÚEZ

2 Definición: Caldera de Vapor: Es el recipiente metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción de calor. Generador de vapor: El conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios, destinado a transformar un liquido en vapor, a temperatura y presión diferente a la atmósfera. Las fuentes de calor mas usadas son: Carbón, Combustibles líquidos o gaseosos. Papel, madera, etc. Gases calientes de procesos industriales.

3 CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS Las calderas se clasifican según: Presión y temperatura de trabajo. Tipo y forma de quemar el combustible. Por el tipo de paso de humos. Clasificación por Presión Baja Presión 15 psi 60 psi Media Presión 60 psi 150 psi Alta Presión 150 psi 250 psi

4 CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS Clasificación por el Tipo de Combustible Sólido Líquido Gaseoso Carbón, Bagazo, Aserrín, Basuras y otros Fuel Oil Keroseno Gas Natural Gas Propano GLP Gas Butano

5 CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS La Forma de Quemar el Combustible Caldera de Carbón Calderas de Combustible Líquido Calderas de Combustible Gaseoso Carbón Pulverizado Parrilla Estática Presión mecánica Baja presión de atomización Alta presión de atomización Keroseno Gas premezclado Mezcla en boquilla Atmosféricos

6 CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS Paso de los Humos Calderas Acuatubulares Calderas Pirotubulares

7 Son aquellas donde la transferencia de calor se efectúa por el paso de los gases calientes de la combustión a través de tubos sumergidos en agua. El vapor y el agua están contenidos en una carcasa simple de forma cilíndrica. Ventajas: Son mas económicas que la acuotubulares. No requieren tanto tratamiento para el agua de alimentación. Ocupan poco o menos espacio. Facilidad para su mantenimiento. Desventajas CALDERAS PIROTUBULARES Menor eficiencia de funcionamiento en comparación con las acuotubulares. No son adecuadas para presiones elevadas.

8 CALDERAS PIROTUBULARES Las calderas pirotubulares pueden ser horizontales o verticales. En las primeras, prácticamente todo el espacio del cilindro de la caldera está ocupado por tubos, el volumen del vapor se ha reducido al mínimo, usándose un domo para su recolección. Todos los tubos se encuentran sumergidos, para evitar así las tensiones que se originan en los tubos secos La caldera vertical se emplea fundamentalmente cuando existen problemas de espacio. Estas calderas son adecuadas en instalaciones con, presiones de trabajo inferior a unos 20 bar y capacidad de producción menor de las 20 t/h. Debido al gran volumen de agua que almacenan, presentan el inconveniente de tener un tiempo largo de puesta en régimen.

9 Parte Principales de la Caldera Piro-tubular Control de Nivel Manómetro Presostatos Válvula principal Control conductividad 2 paso de gases Tubo de nivel Volumen agua Hogar 3 paso de gases Válvula purga Válvula reguladora purga

10 Panel de control PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS PIRO-TUBULAR Control de nivel de agua Tapa hombre Purga Válvula de Vapor Separador de Agua Válvula Seguridad Entrada agua Cuerpo de presión Quemador Visor de llama Tapa mano Base

11 PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS PIRO-TUBULAR

12 CALDERAS ACUOTUBULARES Son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación. Las calderas acuotubulares pueden ser de tipo de tubos rectos u curvados. Los diferentes modelos de calderas de tubos curvados, con mejores características de presión y temperatura han sido desplazados gradualmente a la caldera de tubos rectos en los servicios de alto rendimiento.

13 Partes de una Calderas Acuotubulares Son de aplicación cuando se requiere una presión de trabajo por encima de los 22 bares. en el caso de calderas de vapor, el titulo de vapor es muy bajo (0.85), es decir, que el contenido de agua por unidad de masa es muy alto (15%) si no se les añaden subconjuntos secadores del vapor, tales como recalentadores o sobre calentadores. Esta calderas alcanzan eficiencias del 78 y 80 %.

14 LOS TIPOS DE PASOS EN LAS CALDERAS

15 LOS TIPOS DE CALOR QUE HAY EN UNA CALDERAS Conducción: es el fenómeno consistente en la propagación de calor entre dos cuerpos o partes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la agitación térmica de las moléculas, no existiendo un desplazamiento real de estas. Convección: es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo. Radiación a la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor.

16 SISTEMA DE EVACUACION DE GASES (CHIMENEAS) CLASIFICACION DE LAS CHIMENEAS: se clasifican según el tiro De tiro natural: es el movimiento debido a la diferencia de densidad entre el aire de entrada y gases calientes de la salida. De tiro forzado: la circulación de los gases calientes es forzada mediante un dispositivo mecánico (ventilador) que introduce el aire al hogar. De tiro inducido: la circulación de los gases calientes es debido a un dispositivo mecánico (ventilador), que produce una depresión en el ducto que va hacia la chimenea. De tiro mixto: es la combinación de los dos últimos. Se introduce aire al hogar y se crea depresión a la salida del mismo para evacuar los gases.

17 TRATAMIENTO DE AGUA EN LAS CALDERAS El tratamiento del agua de una caldera de vapor o agua caliente es fundamental para asegurar una larga vida útil libre de problemas operacionales, reparaciones de importancia y accidentes. El objetivo principal del tratamiento de agua es evitar problemas de corrosión e incrustaciones, asegurando la calidad del agua de alimentación y del agua contenida en la caldera. El aseguramiento de la calidad del agua de alimentación y agua de la caldera se consigue cumpliendo con los requerimientos de las normas, que definen los límites recomendados para los parámetros involucrados en el tratamiento del agua.

18 Parámetros Tratamiento de Agua Los principales parámetros involucrados en el tratamiento del agua de una caldera, son los siguientes: El Ph : representa las características ácidas o alcalinas del agua, por lo que su ph. control es esencial para prevenir problemas de corrosión (bajo ph) y depósitos (alto ph). La dureza: del agua cuantifica principalmente la cantidad de iones de Dureza. calcio y magnesio presentes en el agua, los que favorecen la formación de depósitos e incrustaciones difíciles de remover sobre las superficies de transferencia de calor de una caldera. El oxígeno: presente en el agua favorece la corrosión de los Oxígeno. componentes metálicos de una caldera. La presión y temperatura aumentan la velocidad con que se produce la corrosión.

19 CONTINUACION DE LOS PARAMETRO DE TRATAMIENTO DE AGUA El hierro y el cobre: forman depósitos que deterioran la Hierro y cobre. transferencia de calor. Se pueden utilizar filtros para remover estas sustancias. El dióxido de carbono: al igual que el oxígeno, favorecen corrosión. Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de ranuras y no de tubérculos como los resultantes de la corrosión por oxígeno. La corrosión en las líneas de retorno de condensado generalmente es causada por el dióxido de carbono. El CO2 se disuelve en agua (condensado), produciendo ácido carbónico. La corrosión causada por el ácido carbónico ocurrirá bajo el nivel del agua y puede ser identificada por las ranuras o canales que se forman en el metal.

20 CONTINUACION DE LOS PARAMETRO DE TRATAMIENTO DE AGUA El aceite: favorece la formación de espuma y como consecuencia el Aceite arrastre al vapor. El fosfato: se utiliza para controlar el ph y dar protección contra la dureza. Los sólidos disueltos: la cantidad de sólidos (impurezas) Sólidos disueltas en al agua. Los sólidos en suspensión: representan la cantidad de Sólidos en suspensión sólidos (impurezas) presentes en suspensión (no disueltas) en el agua. Los secuestrantes de oxígeno: corresponden a Secuestrantes de oxígeno. productos químicos (sulfitos, hidrazina, hidroquinona, etc.) utilizados para remover el oxígeno residual del agua

21 CONTINUACION DE LOS PARAMETRO DE TRATAMIENTO DE AGUA La sílice :presente en el agua de alimentación puede formar incrustaciones Sílice. duras (silicatos) o de muy baja conductividad térmica (silicatos de calcio y magnesio). Alcalinidad: Representa la cantidad de carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos y Alcalinidad silicatos o fosfatos en el agua. La alcalinidad del agua de alimentación es importante, ya que, representa una fuente potencial de depósitos. La conductividad :del agua permite controlar la cantidad de sales (iones) disueltas en el agua.

22 PROBLEMAS MÁS FRECUENTES A continuación se describen los problemas, asociados al tratamiento de agua, encontrados con mayor frecuencia en las calderas. Corrosión por Oxígeno o Pitting. La corrosión por oxígeno consiste en la reacción del oxígeno disuelto en el agua con los componentes metálicos de la caldera (en contacto con el agua), provocando su disolución o conversión en óxidos insolubles. Los resultados de este tipo de corrosión son tubérculos de color negro, los que se forman sobre la zona de corrosión. La prevención de la corrosión por oxígeno se consigue mediante una adecuada desgasificación del agua de alimentación y la mantención de un exceso de secuestrantes de oxígeno en el agua de la caldera.

23 Corrosión Cáustica. La corrosión cáustica se produce por una sobreconcentración local en zonas de elevadas cargas térmicas (fogón, cámara trasera, etc.) de sales alcalinas como la soda cáustica. Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de cavidades profundas, semejantes al pitting por oxígeno, rellenas de óxidos de color negro, presentes solamente en las zonas de elevada liberación térmica (fogón, placa trasera y cámara trasera) de una caldera. La corrosión cáustica puede ser prevenida manteniendo la alcalinidad, OH libre y ph del agua de la caldera

24 Incrustaciones Las incrustaciones corresponden a depósitos de carbonatos y silicatos de calcio y magnesio, formados debido una excesiva concentración de estos componentes en el agua de alimentación y/o regímenes de purga insuficientes. Es posible observar la corrida superior de los tubos de humo de una caldera con incrustaciones de espesores superiores a los 8 mm. La acción de dispersantes, lavados químicos o las dilataciones y contracciones de una caldera pueden soltar las incrustaciones, por lo que deben ser eliminadas de una caldera muy incrustada para prevenir su acumulación en el fondo del cuerpo de presión.

25 CONTINUACION DE LAS INCRUSTACIONES En el caso de que estas incrustaciones no sean removidas, se corre el riesgo de embancar la caldera y obstruir las líneas de purga de fondo, con lo que el problema puede tornarse aun más grave. La presencia de incrustaciones en una caldera es especialmente grave debido a su baja conductividad térmica actúa como aislante térmico, provocando problemas de refrigeración de las superficies metálicas y puede llegar a causar daños por sobrecalentamiento. La formación de incrustaciones en una caldera puede ser prevenida, satisfaciendo los requerimientos del agua de alimentación y agua de la caldera, tratando el agua de alimentación y manteniendo adecuados regímenes de purga.