Generadores... combustibles tabla

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Generadores... combustibles tabla

  1. 1. Generadores de vaporMáquinas TérmicasGerardo Pauwels Sergio GalfioneMaximiliano Cabestrero Mariano EttoreCristian Drappo Maximiliano HeissFederico Rolt
  2. 2. Generadores de vapor Un generador de vapor es un conjunto de equipos mediantelos cuales se transforma agua tratada en estado líquido, a estado devapor, con distintas presiones y temperaturas, entregando caudalesmás o menos variables según el equipo. La transformación se logra mediante el aporte de energía calorífica, obtenida al quemar combustibles que pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, o a través de energía atómica.
  3. 3. Generadores de vapor
  4. 4. Clasificación• UTILITY STEAM GENERATORS, son aquellos usados en el servicio de la generación de potencia eléctrica y existen como:• Sub críticos – Operan entre 130 bar a 190bar. – Alcanzan hasta 550°C con una o dos etapas de re calentadores. – Capacidad, en los modernos podemos alcanzar de 1 a 10 millones Lbm/hora de vapor. En la planta eléctrica la potencia de salida está en el rango de 125 a 1300 megawatts (MW).• Super críticos – Operan por arriba de 3200 psia, usualmente 3500psia (240bar).
  5. 5. Clasificación• INDUSTRIAL STEAM GENERATORS, son aquellos que se utilizan en la industria pequeña de generación eléctrica, establecimientos institucionales, industriales, comerciales y en muchos usos más como en: • Industria Alimenticia • Plásticos • Construcción • Lavanderías • Cerámicas • Farmacéutica • Industria del Caucho • Química • Papel y Cartón
  6. 6. Clasificación de calderas: Las calderas se clasifican basándose en algunas de las características siguientes:• Uso • Sistema del fogón• Presión • Fuente de Calor• Materiales de que están • Clase de construidas combustible• Tamaño • Sistema de circulación• Contenido de los tubos, su • Posición del hogar forma y posición
  7. 7. Tipos de calderas•Calderas de tubos de humo (Pirotubulares) -De fogón externo -De fogón interno -Horizontales tubulares -Calderas verticales tubulares -Calderas tipo residencial•Calderas de aceite térmico•Calderas de hierro colado•Reactores de energía nuclear
  8. 8. Tipos de calderas•Calderas de tubos de agua (acuotubulares) -Calderas horizontales de tubos rectos -Calderas de tubos curvados -De circulación natural -De circulación forzada -Calderas de cuerpo de acero -Calderas de presión subcrítica -Calderas de presión supercríticas
  9. 9. CALDERAS PIROTUBULARES O TUBOS DE HUMO
  10. 10. Calderas Pirotubulares O Tubos De HumoVentaja•Almacenan gran cantidad de agua•Producen gran cantidad de vapor.•Permiten efectos de fluctuaciones en la demanda de vapor.•Su costo instalada es relativamente bajo y considerablemente menorque la correspondiente caldera Acuotubular de domo.•Son eficientes de 79% a 85%.•La caldera vertical ocupa poco espacio.•La caldera compacta adaptable a toda clase de combustible y paracualquier sistema de combustión.•Fáciles de transportar
  11. 11. Calderas Pirotubulares O Tubos De HumoDesventajas:•Su arranque en frío es demasiado lento para alcanzar la presión detrabajo.•Su posibilidad de sobrecalentamiento es limitado y depende del tipo decaldera.•No se utilizan para el accionamiento de turbinas.•El tamaño de la caja del hogar no puede ser ampliado.•Su operación se torna crítica al operar con sobrecarga de más del 40%.•Su mantenimiento interior es dificultoso.
  12. 12. CALDERAS PIROTUBULARES O TUBOS DE HUMO
  13. 13. Calderas Acuotubulares O Tubos De Agua
  14. 14. Calderas Acuotubulares O Tubos De Agua
  15. 15. Calderas Acuotubulares O Tubos De AguaVentajas:•Son de horno propio interior ubicado lejos de la zona deevaporación•Menor peso por unidad de potencia generada, con de granvolumen y altura•Admiten gran cantidad de aire en su hogar•La combustión se puede controlar•Son de alto rendimiento y producción de alta presión, apta parageneración de energía eléctrica.•Menor tiempo para levantar presión.•Entre más alta es la caldera más se aprovecha la energía calóricade los gases de combustión
  16. 16. Calderas Acuotubulares O Tubos De AguaVentajas (cont):•Mayor flexibilidad para variaciones de consumo, debido a la pequeñacantidad de agua que contienen•La posición de sus quemadores en diagonal son aptos para quemarcarbón•Puede quemar combustible líquido, gaseoso, sólido y biomásico.•Producen un vapor seco por lo que en el sistema de transmisión decalor existe un mayor aprovechamiento.•Mayor flexibilidad para variaciones de consumo, debido a la pequeñacantidad de agua que contienen.
  17. 17. Calderas Acuotubulares O Tubos De AguaDesventajas•Es de difícil realizar mantenimiento por lo incomodo el acceso a la zonade convección.•Mantenimiento más costoso.•El coeficiente de evaporación está estrechamente limitado por lacirculación interna.•La superficie limitada para la liberación de vapor, dificulta la separacióncorrecta del agua y el vapor durante los consumos altos.•Para su instalación requieren de una extensa área de terreno.•Su montaje con puesta en servicio pueden tomarse de uno a dos años.
  18. 18. COMPONENTES PRINCIPALES DE UN GENERADOR DE VAPOR Hogar Domo o Hervidor Quemadores Economizador Precalentador Sobrecalentador y Recalentador
  19. 19. Hogar Es el espacio donde seproduce la combustión. Sele conoce tambiéncon el nombre de Cámarade Combustión. Las calderas puedeninstalarse con hogarespara combustibles sólidos,líquidos o gaseosos, tododependerá del proyectodel equipo y de laselección del combustiblea utilizar.
  20. 20. Domo o Hervidor Es un recipiente metálico diseñado con las condiciones depresión a las que debe trabajar el generador de vapor. La función básica del domo es la de separar el vapor de lamezcla vapor-agua y mantener el vapor seco.En las unidades que no tienen economizador, es en el domodonde se dispone el agua previamente tratada y desde ahí sedistribuye por todos los tubos del circuito bien sea por mediode flujo natural o por flujo forzado. En las unidades coneconomizador, el agua es precalentada en el economizadorantes de serllevado al domo. Aquellas unidades denominadas “de un solo paso” carecende domo.
  21. 21. Quemadores Son los elementos de la caldera encargados de suministrar y acondicionar el combustible para mezclarlo con el aire y obtener una buena combustión. Deben producir una llama estable y uniforme de manera que se realice una cierta distribución en el hogar.
  22. 22. EconomizadorEl economizador, esbásicamente unintercambiador de calorgases-agua, Eleconomizador, instaladoen una caldera, consigueaprovechar el calorresidual de los gases decombustión,traspasándolo al agua dealimentación de lacaldera, con lo que seconsigue reducir elconsumo de combustibley mejorar el rendimientode manera considerable.
  23. 23. Precalentador de aire Los precalentadores de aire al igual que los economizadoresextraen calor de los gases de combustión con temperaturasrelativamente bajas. La temperatura del aire de entrada esmenor que la del agua que entra al economizador y por tanto esposible reducir aún más la temperatura de los productosgaseosos de la combustión, antes de que se descarguen en laschimeneas. El uso de aire precalentado para la combustión acelera laignición y fomenta una combustión rápida y completa delcombustible.
  24. 24. Sobrecalentador y Recalentador La adición de calor al vapor después de la evaporación o el cambio de estado,viene por un aumento en la temperatura y la entalpía del fluido. El calor se agrega alvapor en componentes de la caldera llamados sobrecalentadores y recalentadores,los cuales se componen de elementos tubulares expuestos a los productos gaseososa alta temperatura de la combustión. Las ventajas del sobrecalentamiento y recalentamiento en la generación depotencia son resultado de la ganancia termodinámica en el Ciclo de Ranking y de lareducción de las pérdidas de calor debidas a la humedad en las etapas de baja depresión en la turbina. Con presiones y temperaturas altas del vapor se dispone demás energía útil, pero los avances hacia temperaturas altas del vapor a menudo sonrestringidos por la resistencia mecánica y la oxidación del acero y de las aleacionesferrosas con los que se cuenta en la actualidad y son económicamente prácticos parasu uso en la parte a presión de las calderas y en las construcciones de alabes de lasturbinas. El término “sobrecalentado” se aplica al vapor de más alta presión y el de“recalentado” se refiere al vapor de presión más baja que ha liberado parte de suenergía durante la expansión en la turbina de alta presión. Con presión de vaporinicial alta pueden emplearse una o más etapas de recalentamientos con el fin demejorar la eficiencia térmica.
  25. 25. Además podemos hacer mención de otroscomponentes que hacen al funcionamiento como ser: Emparrillado Cenicero Conductos de Humos Caja de Humos Forzador (Ventilador/es) Chimenea Sopladores de Hollín
  26. 26. Control en calderas•El sistema de control de una caldera es la herramienta mediante lacual se consiguen los equilibrios de masa y de energía de la mismaante las variaciones en la demanda de los consumidores.
  27. 27. Controles necesarios en las calderas de vapor• Secuencia de encendido• Nivel de agua de alimentación• Control de la llama.• Control de la presión.• Temperatura del combustible.• Temperatura de los gases de salida.• Total de sólidos disueltos
  28. 28. Control de temperatura del vaporObjetivo Existen gran cantidad de calderas en las que el vapor generado ha de estar a una cierta temperatura, que asegure el correcto funcionamiento de sus consumidores. En estos casos, la imposibilidad de diseñar la caldera para que en todas las cargas requeridas produzca el vapor a la temperatura deseada, obliga a controlar ésta de forma que se mantenga dentro de los márgenes de operación deseados.
  29. 29. Control de temperatura del vaporFilosofía del control Existen distintos métodos de control de la temperatura del vapor, los más extendidos están basados en mecanismos de control en la parte de agua de la caldera. Consisten en atemperar el vapor bien mediante la inyección directa de agua, bien mediante el uso de un intercambiador de calor agua-vapor. Para el primer método su respuesta será más rápida. Sin embargo, al introducir agua en el vapor la calidad de éste se verá modificada. En el segundo caso esta posible contaminación del vapor no existe, pero la respuesta del sistema será mucho mayor, con los inconvenientes que esto puede originar al proceso y al ajuste del sistema de control.
  30. 30. Control de la demandaObjetivo El objetivo de este lazo es generar una señal de demanda de carga para los quemadores que mantenga el equilibrio entre la energía entregada y suministrada por el sistema. Al mantener este equilibrio se asegurara una producción de vapor en las condiciones de operación necesarias para todo el rango de funcionamiento.
  31. 31. Control de nivel de alimentaciónObjetivo• Controlar el nivel en el valor deseado.• Minimizar la interacción con el control de combustión.• Crear suaves cambios en el agua almacenada ante los cambios de carga.• Equilibrar adecuadamente la salida de vapor con la entrada de agua.• Compensar las variaciones de presión del agua de alimentación sin perturbar el proceso ni modificar el punto de operación.Para una mayor seguridad las calderas están provistas de las siguientes indicaciones y protecciones. Nivel normal de trabajo. Bajo nivel. Extra bajo nivel
  32. 32. Control de nivel de alimentaciónControl a un elemento. Control a dos elemento. Control a tres elemento.
  33. 33. Control de nivel de alimentaciónControl de dos elementos
  34. 34. Control de nivel de alimentaciónInstrumentos para controlar el nivel• Control vertical usando flotante.• Medidor capacitivo.• Medidor ultrasónico.
  35. 35. Mantenimiento EL PERSONAL-Designar un responsable de la instalación-Designar operarios con conocimientos en: -Válvulas automáticas de control. -Válvulas de cierre manuales, eléctricas o neumáticas. -Válvulas de seguridad. -Controles eléctricos: fusibles, reles, temporizadores. -Cambios de presión y temperatura: cuales son las temperaturas y presiones normales de funcionamiento.
  36. 36. Mantenimiento PRUEBA HIDROSTÁTICA. PRUEBA DE PRESIÓN [Normas UNE 9-105-92 ]Definición:La primera prueba de presión de un aparato a presión es la quepermite verificar su estanquidad y su resistencia a lasdeformacionesLa presión de Prueba Pp, viene dada por la expresión: Pp = 1.5 PdDonde Pd es la presión de diseño.
  37. 37. Mantenimiento Realización de la prueba-Proceso de presurización. Tiempo-Mediciones e inspección durante la prueba-Mediciones después de la prueba-Informe
  38. 38. Mantenimiento PRUEBAS HIDROSTÁTICAS DE REDES DE TUBERÍASSe realizará una prueba de estanqueidad hidrostática, siguiendolas siguientes indicaciones:- Taponar extremos de los conductos en el montaje, antes deconectar los terminales.- Dejar las conducciones y equipos a una presión 1,5 veces mayora la de trabajo.- Realizar pruebas de circulación de agua, limpieza, filtros,estanqueidad en temperatura de régimen y medir presiones.- Efectuar el tarado de órganos de seguridad.- Limpiar también bombas, accesorios, filtros.
  39. 39. Mantenimiento PRIMERA PUESTA EN MARCHAAntes de poner en servicio el generador:*Comprobar que las válvulas de cierre del circuito de combustibleestán abiertas.*Comprobar que las válvulas de cierre del circuito de agua dealimentación están abiertas.*Si comenzamos con el generador desde presión cero, abrir laválvula de aireación.*Observar el agua en los niveles.*Colocar el interruptor general en posición ON*Accionar el pulsador de desbloqueo.*Colocar el interruptor del quemador en posición conectado.*Cerrar la válvula de aireación cuando salga un flujo continuo devapor por la misma.
  40. 40. Mantenimiento COMPROBACIONES EN RÉGIMEN DIARIO-Purgado de indicadores de nivel.- Comprobación de alarma, desconexión y bloqueo del quemadorpor bajo nivel de agua- Comprobación del control de llama en marcha continua- Comprobación del control de llama durante el encendido.- Control de las características del agua de alimentación de lacaldera
  41. 41. Mantenimiento COMPROBACIONES EN RÉGIMEN SEMANALSe comprobara:- Las tuberías (deterioros y estado del aislamiento)- Los aparatos e intercambiadores de calor (suciedad, purgas,filtros...)- La ausencia de transpiración y fugas por los prensaestopas,juntas, etc.- Las bombas (ruidos o vibraciones anormales)- Las válvulas de seguridad, aparatos de control y los pilotos deseñalización.
  42. 42. Mantenimiento COMPROBACIONES EN RÉGIMEN MENSUAL-Limpieza de la instalación-Limpieza del hollín de los tubos del generador-Limpieza de las partes internas de la caja de humos.- Comprobación los manómetros, termómetros, presostatos ytermostatos
  43. 43. Mantenimiento COMPROBACIONES EN RÉGIMEN SEMESTRAL- Control del estado de juntas y acoplamientos (corrosión).- Revisión, limpieza y puesta a punto de los equipos de regulaciónde combustión- Revisión de las purgas, se comprobara si hay fugas.- Engrasado de válvulas.
  44. 44. Mantenimiento COMPROBACIONES EN RÉGIMEN ANUAL-Inspeccionar y limpiar los filtros.-Comprobar si las tuberías presentan corrosiones, picaduras odaños mecánicos.-Comprobar si hay condensación en las tuberías.-Inspeccionar si el aislamiento y la barrera de vapor estándeteriorados.-Comprobar la suciedad y las incrustaciones en el lado del aguade los aparatos de presión.-Control del correcto funcionamiento de los ventiladores-Inspeccionar el estado de los componentes de la instalacióneléctrica.
  45. 45. Mantenimiento PURGADO-Los purgadores van en la parte mas baja de la caldera-Se utilizan para extraer los lodos, sedimentos y espumas.-Se emplea un purgado continuo, por medio de un tubo pequeño.-No obstante, los purgadores grandes hay que abrirlosperiódicamente
  46. 46. Mantenimiento LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO CON CALDERA FUERA DE SERVICIOToda caldera cuyo servicio no se precise durante un periodo detiempo prolongado, deberá acondicionarse debidamente paraevitar corrosiones internas y externas.Procedimiento Seco: se utilizara cuando la caldera tenga queestar fuera de servicio durante varios meses y no esté expuesta aque se recurra a ella al menor aviso.Procedimiento Húmedo: se utilizará en aquellos casos en que lacaldera vaya a permanecer inactiva únicamente durante unassemanas y sujeta a entrar en servicio en cualquier momento.
  47. 47. Generadores de vapor Hogares
  48. 48. HogaresRecinto o cámara donde se efectúa la combustión. La cámaraconfina el producto de la combustión y puede resistir las altastemperaturas que se presentan y las presiones que se utilizan.Dado que los generadores de vapor son esencialmenteintercambiadores, y que el calor a transferir proviene de laenergía del combustible, se puede inferir que el hogarconstituye el transductor primario de la energía. Por ello, la graninfluencia de este conjunto en el rendimiento global de unainstalación.La combustión se completa siempre dentro de los límites delhogar si la caldera está bien diseñada y funcionaperfectamente.
  49. 49. Hogares Parámetros característicos de un hogar:• Clase de combustible a utilizar: El tipo de combustible que se utilizará puede predecir en primera aproximación el volumen físico requerido, así como también la geometría para el hogar y ciertas partes constitutivas• Máxima generación de vapor y probables limites de carga de la caldera: El diseño determinará la capacidad de la caldera para sostener una carga normal con una eficiencia alta.• Presión de funcionamiento y temperatura total deseada: Las paredes del hogar deben estar soportadas de forma adecuada tomando en cuenta la expansión térmica y diferencias de presiones. La temperatura de los gases a la salida del hogar está relacionada con el aporte de calor por el combustible y con la efectividad de las paredes del hogar.
  50. 50. Hogares Refrigeración de hogaresEl enfriamiento por agua de las paredes del hogar reduce latransferencia de calor hacia los elementos estructurales y, enconsecuencia, puede limitarse su temperatura a la que satisfaga losrequisitos de resistencia mecánica, etc.El uso de hogares con enfriamiento por agua reduce las perdidas decalor al exterior
  51. 51. Tipos de hogares Clasificación• Según la colocación de los quemadores el hogar de la caldera puede ser: Paralelos: Cuando los quemadores están colocados al frente o al frente y atrás. Turbulentos: Cuando los quemadores están ubicados en las esquinas e inyectan el combustible en forma tangencial.
  52. 52. Tipos de hogares Clasificación• Según el tipo de combustible a utilizar la caldera Hogares para combustibles sólidos: Hogares de emparrillado mecánico
  53. 53. Tipos de hogares• Según el tipo de combustible a utilizar la caldera Hogares para combustibles sólidos, líquidos y gaseosos: Hogares ciclónicos
  54. 54. Tipos de hogares•Otros tipos de hogaresHogares internos: Se encuentran dentro de la caldera y totalmente rodeadospor el agua de la mismaHogares externos: Se encuentran fuera del alcance del cuerpo de agua, o sea,no tienen un contacto directo con el cuerpo de agua a evaporar
  55. 55. Generadores de vapor 6) Combustión
  56. 56. Combustión• Reacción: combustible + comburente calor• Los elementos básicos para que se produzca la combustión son: 1. El oxígeno del aire como comburente 2. El carbono y el hidrógeno del combustible + otros elementos (azufre), e inertes (cenizas) 3. Temperatura de ignición
  57. 57. Combustión• Reacción: combustible + comburente calor• Condiciones a satisfacer para que se produzca la combustión son: 1. Adecuada proporción entre combustible y comburente. 2. La mezcla de las dos sustancias debe ser uniforme. 3. La temperatura de ignición se establecerá y será monitorizada de manera que el combustible continúe su ignición sin calor externo cuando comience la combustión.
  58. 58. Combustión• Tipos de combustión:• Combustión con exceso de aire: Existe una cantidad de aire superior al mínimo necesario. Cuando se utiliza exceso de aire, no se producen inquemados.• Combustión con defecto de aire: Es la que se lleva a cabo con menor cantidad que el aire mínimo necesario. Cuando se utiliza un defecto de aire tiene a producirse inquemados.• Combustión completa: Es aquella donde el carbono se consume completamente; caso contrario la combustión es incompleta.• Combustión perfecta: Es aquella en la cual el carbono se transforma totalmente en CO2; En el caso de producirse CO la combustión imperfecta.
  59. 59. CombustiónRendimiento de la combustión El rendimiento de combustión es la relación entre la fracción de energía realmente liberada en el proceso, y el total teórico disponible, que da una idea del grado de aprovechamiento del combustible, para las condiciones de trabajo dadas.Control de la combustión Consiste en regular la entrada de combustible para mantener un suministro continuo de vapor a una presión constante, y de regular la entrada de aire a la caldera en proporción correcta a la entrada de combustible. Control mecánico/neumático Control de medida en serie/paralelo Control de medida en paralelo con límites cruzados:
  60. 60. COMBUSTIBLES• Poder Calorífico: Es la energía por unidad de masa del combustible que se libera en una combustión completa y perfecta.• Poder Calorífico Superior (PCS): Tiene en cuenta el calor latente de vaporización del agua generada en la combustión.• Poder Calorífico Inferior (PCI): No tiene en cuenta el calor latente de vaporización del agua formada en la combustión.
  61. 61. Tipos de Combustibles
  62. 62. I - Combustibles Sólidos• Madera PCI = 4.500 Kcal/Kg.• Carbón Natural # Turba : 50/60% C – 70/80% Humedad – PCI = 750 Kcal/Kg. # Lignito: 65/75% C – 50/70% Humedad – PCI = 3.500 Kcal/Kg. # Hulla: 75/85% C – 5/15% Humedad – PCI = 8.500 Kcal/Kg. # Antracita: > 90% C - < 3% Humedad – PCI = 8.000 Kcal/Kg.• Carbón Vegetal PCI = 6.500 Kcal/Kg.
  63. 63. II - Combustibles Líquidos • Gas Oil: PCI = 10.200 Kcal/Kg. • Fuel Oil: PCI = 9.800 Kcal/Kg. Propiedades de los Combustibles Líquidos1. Viscosidad2. Fluidez Crítica3. Inflamabilidad4. Contenido de Azufre5. Contenido de Agua
  64. 64. II - Combustibles Gaseosos • Gas Natural: PCS = 9.300 Kcal/m3. • GLP: PCI = 10.950 Kcal/Kg.Propiedades de los Combustibles Gaseosos1. Densidad Relativa (ρr )2. Intercambiabilidad de los Gases Combustibles3. Módulo de un Gas
  65. 65. Criterios para la elección de un combustible• Ubicación geográfica de la industria• Posibilidades de aprovisionamiento• Precio del combustible• Problemas ambientales derivados de su uso.
  66. 66. QUEMADORES
  67. 67. Criterios para la elección de un quemador• Combustible• Exceso de Aire• Margen de Regulación• Estabilidad de Funcionamiento - Turbulencia en la mezcla aire / combustible - Precalentar el aire de combustión• Forma y Dimensiones de la Llama - Turbulencia - Exceso de Aire - Presión del Aire de Combustión - Tamaño de las Gotas Pulverizadas
  68. 68. Clasificación de los Quemadores
  69. 69. Quemadores para combustibles sólidos* Quemadores de Carbón Pulverizado
  70. 70. Quemadores para combustibles líquidos* Quemadores Rotativos de Pulverización Centrífuga
  71. 71. Quemadores para combustibles líquidos* Quemadores de * Quemadores dePulverización Mecánica Pulverización Asistida
  72. 72. Quemadores para combustibles líquidos* Quemadores Rotativos de Pulverización Centrífuga
  73. 73. Quemadores para combustibles gaseosos• Quemadores Atmosféricos * Quemadores de Premezcla• Quemadores de Flujo Paralelo con Mezcla por Turbulencia• Quemadores Mixtos
  74. 74. Quemadores para combustibles gaseosos• Quemadores de Flujo Paralelo con Mezcla por Turbulencia
  75. 75. Quemadores MixtosPara quemar combustibles líquidos y gaseosos con el fin de garantizar la continuidad del servicio.
  76. 76. Generadores de vaporTiro de una caldera
  77. 77. CORRIENTE DE TIRO DE UNA CHIMENEA• La combustión en el hogar lo llena de gases neutros (no se pueden utilizar para seguir quemando más combustible) siendo necesario eliminarlos y hacer penetrar el aire nuevo que permita que la combustión prosiga.• Al mismo tiempo este mismo gas que se encuentra a elevada temperatura debe intercambiar esa energía de la combustión al líquido por los conductos y cámaras que hacen contacto.• Se designa chimenea a cualquier clase de tubo o hueco destinado a conducir los gases de la combustión hacia arriba, dándoles salida al exterior.• Se llama corriente de tiro a la establecida por la depresión que se genera en la base de una chimenea por la diferencia de peso específico entre los humos y el aire exterior.
  78. 78. DIFERENTES TIPOS DE TIRO• En el tiro natural la aspiración debe ser suficiente para vencer todas las resistencias opuestas al movimiento del aire y de los gases de la combustión.• El tiro artificial consiste en hacer llegar al hogar el aire necesario para la combustión, utilizando un ventilador, extractor u otro medio mecánico. Se subdivide en: • tiro forzado y • tiro aspirado o inducido • Combinación de ambos
  79. 79. TIRO ARTIFICIAL O MECÁNICO• Se designa tiro forzado a la corriente que se genera cuando el aire es inyectado con el combustible al hogar de la caldera.• Se llama tiro aspirado o inducido a la corriente que se genera cuando los gases de la combustión son aspirados luego de la caldera.• Se llama tiro balanceado o equilibrado a la combinación de los anteriores.
  80. 80. INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES ATMOSFÉRICAS• Presión: Al aumentar la presión atmosférica crece el peso específico del aire, también el tiro.• Temperatura: Al disminuir la temperatura exterior aumenta el ∆ con gases en la chimenea, esto aumenta el tiro.• Humedad: Al aumentar la humedad, disminuye el peso específico del aire, también el tiro.• Viento: puede favorecer o perjudicar el tiro
  81. 81. CORRIENTE DE TIRO DE UNA CHIMENEA Tipo Ventaja Desventaja • No es necesario un gasto de • Inútil en instalacionesNatural energía adicional. industriales • Se regula fácilmente (con • no permite baja calidad consumo bajo y uniforme) combustibles sólidos • gran altura chimenea • suprime la necesidad de tiro • mayor gasto de energía de natural de chimeneaArtificial o • Fácil regulación mediante • Debe regularse lamecánico variador combustión para evitar • Independiente de las excesos de aire y condiciones del clima pérdidas • Se adapta a las condiciones de carga
  82. 82. CORRIENTE DE TIRO DE UNA CHIMENEA Tipo Ventaja DesventajaArtificial • Reduce el tiro de una • Debe evitarse un sopladoForzado chimenea enérgico capaz de • Se puede agregar el arrastrar cenizas y finos combustible • puede instalarse antes de precalentadorArtificial • Es posible reducir al mínimo •Calentamiento del motor yainducido o reforzar la acción de la que todo el gas pasa por él chimenea •Mayor consumo energético • Puede utilizarse un by-pass •Necesita la adecuada según las condiciones adición del combustibleArtificial • Combina ambas ventajas • Mayor inversiónequilibrado • Reduce al mínimo el tiro • Grandes instalaciones necesario
  83. 83. CORRIENTE DE TIRO DE UNA CHIMENEA
  84. 84. Economizadores
  85. 85. EconomizadoresEl economizador representa una sección independiente de superficiede intercambio que absorbe calor sensible de los gases decombustión para entregárselo al agua de alimentación antes que lamisma ingrese a la caldera. •Recupera la energía de los humos antes de ser evacuados a la atmósfera y por lo tanto aumenta el rendimiento del generador de vapor •Reduce la posibilidad de que se presenten choques térmicos y grandes fluctuaciones en la temperatura del agua de alimentación de la caldera
  86. 86. EconomizadoresComo aproximación tenemos que, por cada 22ºC de disminuciónde la temperatura de los humos en un economizador, elrendimiento de la caldera aumenta un 1%
  87. 87. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la disposición geométrica:•Horizontales•VerticalesDe acuerdo a la dirección del gas con respecto a los tubos:•De flujo longitudinal•De flujo cruzadoDe acuerdo a la dirección relativa del flujo de gas y de agua:•De flujos en paralelo•De contracorrienteDe acuerdo al tipo de superficie absorbente del calor:•De tubos desnudos o lisos•De tubos con superficies extendidas
  88. 88. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la disposición geométrica:•Verticales
  89. 89. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la disposición geométrica: Horizontales
  90. 90. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la superficie absorbente del calor: De tubos lisos Alineación regular Alineación al tresbolillo (flujo longitudinal) (flujo cruzado)
  91. 91. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la superficie absorbente del calor: De superficies extendidas a) Protuberancias Protuberancia Protuberancia parabólica Protuberancia cilíndrica parabólica cóncava convexa Pirámide cuadrangular Paralelepípedo de sección Protuberancia cónica cuadrada
  92. 92. Clasificación de los economizadoresDe acuerdo a la superficie absorbente del calor: De superficies extendidas b) Aletas longitudinales c) Aletas helicoidales d) Aletas anulares de perfil rectangular
  93. 93. EconomizadoresDeflectoresPara evitar que los humos rodeen los tramos rectos aleteados, queofrecen una sección de paso más restringida, se disponen tabiquesdeflectores
  94. 94. EconomizadoresConsideraciones generales• Límite de velocidades Para mantener la velocidad de los humos a través de las distintas secciones del economizador, el banco inferior se diseña con tubos de mayor diámetro, lo que reduce la sección de paso de humos, mejora la transferencia de calor y requiere menor superficie e inversión.• Necesidad de acceso Alrededor de los bancos tubulares del economizador, se necesitan una serie de huecos para: • Facilitar los trabajos de mantenimiento en cada una de las diferentes ramas tubulares individuales • Disponer del espacio requerido por los sopladores durante el servicio de la unidad• Características geométricas Los diámetros de tubos están comprendidos entre 44,5 y 65,5mm Si se usan superficies ampliadas, los espaciados laterales y verticales deben permitir una separación entre aletas de 13 mm. Para tubos lisos conviene un espaciado con holgura mínima de 19 mm. El espaciado mínimo vertical de los tubos debe ser 1,25 veces el diámetro exterior de los mismos. -Si éste espaciado es menor, la transferencia de calor se puede reducir hasta un 30%. -Si éste espaciado es mayor la transferencia de calor queda poco afectada, aumentando la profundidad del banco y la resistencia en el lado de humos.
  95. 95. Calentadores de aireSe utilizan para calentar el aire comburente, mejorando el proceso de combustión, obteniendo un incremento en la eficiencia la caldera. Clasificación:- Recuperativos, son en los que la transferencia de calor se verifica de forma directa y continua- Regenerativos, son en los que la transferencia de calor es indirecta
  96. 96. Calentadores de aireCalentadores tubulares
  97. 97. Calentadores de aireCalentadores de chapa
  98. 98. Calentadores de aireCalentadores de tubos isotermicos
  99. 99. Calentadores de aire RegenerativosCalentador LjungströmCalentador de aire Rothemühle
  100. 100. Calentador Ljungström
  101. 101. Calentador de Aire Rothemühle
  102. 102. AGUA PARA GENERACIÓN DE VAPOR En su utilización para la generación de vapor el hecho deposeer sales, gases, partículas, bacterias, etc., conlleva a una seriede fenómenos negativos para su utilización, por ello es indispensablesu previo tratamiento de prevención. Problemas: •Incrustaciones, •Corrosión •Espumas •Arrastres
  103. 103. PRUEBAS QUIMICAS•Prueba de acidez o alcalinidad•Prueba de dureza, calcio y magnesio•Prueba del hidróxido•Prueba del fosfato•Prueba del sulfito•Prueba del hierro•Prueba del cobre•Prueba de conductividad eléctrica
  104. 104. TRATAMIENTO DEL AGUA• Pretratamiento del suministro de agua bruta.• Tratamiento del agua de aportación que va a la caldera.• Tratamiento del condensado que está siendo retornado a la caldera.• Control de purga para eliminación de los lodos precipitados en la caldera.
  105. 105. TRATAMIENTO DEL AGUA
  106. 106. TRATAMIENTO DEL AGUA Ablandador: Un ablandador consta de tres elementos principales: estanque de resina, válvula y estanque de salmuera. En el estanque de resina es donde se produce el “ablandamiento” del agua, al producirse un intercambio iónico entre el agua “dura”, rica en Calcio y Magnesio y la resina, rica en Sodio. Cuando esto ocurre la resina retiene el Calcio y Magnesio y el agua se lleva el Sodio.
  107. 107. Formación de depósitos La incrustación es indeseable ya que alformar una capa en los tubos y demáscomponentes del equipo, evitan latransmisión efectiva del calor. Losdepósitos se producen por sólidossuspendidos que el agua pueda contener yprincipalmente por formación de depósitosde sulfatos y carbonatos de calcio ymagnesio, en mezclas complejas con otroscomponentes como sílice, bario, etc.
  108. 108. Corrosión por Oxidación del metal Los principales componentes de la caldera son metálicos. Losagentes que atacan el hierro y lo disuelven son los gases corrosivos(oxigeno y dióxido de carbono) y agentes oxidantes (como loscompuestos clorados).También la acidez del agua causa corrosión por lo que el pH debemantenerse entre 9.0 y 11.5.
  109. 109. Formación de Espumas Esto ocurre cuando hay presencia de materia orgánica o de unagran cantidad de sólidos, así como de grasas y aceites del equipo deproceso que puedan contaminar el agua de la caldera. Prevención de arrastre El Arrastre se puede dividir en dos partes: •Elementos transportados mecánicamente por el vapor y agua. •Elementos que se volatilizan en el vapor. El arrastre mecánico se controla manteniendo la concentración de sólidos. La sílice se volatiliza a altas presiones siendo arrastrada por el vapor. Para reducir estos arrastres, se mantiene la sílice por debajo de 5 ppm en el agua de la caldera.
  110. 110. Polímeros o acondicionamiento de lodos Se utilizan para la formación de lodos provocando la precipitaciónintencionada de las sales de dureza cálcica. Esto introduce en loslodos un grado de dispersión o fluidez que permite la eliminación delos mismos más fácilmente por purga inferior de caldera. Depósitos de aceiteEl aceite es un aíslate del calorUn origen común→uso de equipos alternativos de vapor de escape→lubricación de motores de vapor y bombas de retorno decondensadoDebería utilizarse un tipo eficiente de separador de aceite en elsistema de escape.
  111. 111. La eliminación mecánica de la incrustación Las zonas accesibles, se limpian mecánicamente Las superficies interiores de los tubos de agua con una Turbina Tubular. Los depósitos exteriores sobre las superficies externas de los tubos de humos pueden desprenderse por vibración con un resonador o vibrador tubular o por medio de sacudidas con una barra larga y pesada en cada tubo. La limpieza con ácido de las calderas se usa a menudo para eliminar óxidos metálicos. Los disolventes utilizados para la limpieza acida son variados •. ácido clorhídrico • ácido fosfórico.

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