CALDERAS PIROTUBULARESPRESENTADO POR: MAYKEL CATAÑO BAYUELO JOEL PRENS OLARTE CARLOS ALCALA TOLOZA HUMBERTO GONZALES PRESENTADO AL INGENIERO: CARLOS MENAZA TERMODINÁMICA I UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA MECANICA 10 DE JUNIO DEL 2011 las cuales deben encontrarse aisladas. Entre las aplicaciones mas importantes del uso del vapor generado en las calderas están: generación de potencia (plantas eléctricas). sin embargo una clasificación general ayudará a determinar que tipo de equipo es el más adecuado para el proceso. hacia los diferentes puntos del proceso. utilización del vapor en intercambiadores de calor para calentar diversas soluciones. . en la actualidad es verdaderamente abrumadora la cantidad de equipos de este tipo que se construyen e instalan. en hoteles y en hospitales.INTRODUCCIÓN Las calderas son dispositivos industriales de gran aplicabilidad en la industria a nivel mundial. su objetivo principal es el de generar calor que pueda luego ser aprovechado en diferentes secciones del proceso. El vapor generado se conduce a través de tuberías. evaporación de soluciones de sal y azúcar en evaporadores. se utiliza en la industria textil. estos últimos utilizan gran cantidad de vapor para realizar el autoclaveado (esterilización de materiales). Dependiendo del tipo de proceso que se utilizará así será la caldera a instalar. El calor es transferido en forma de vapor. el cual puede ser aprovechado para una gran diversidad de usos. La diferencia entre los calderos que producen calor y trabajo es la presión y calidad del vapor.DEFINICIÓN DE CALDERA Una caldera es un recipiente cerrado a presión. En la figura anterior se presenta el principio de funcionamiento de una caldera que produce trabajo. en el cual se calienta un fluido para uso externo. El calor necesario para calentar y vaporizar el agua puede ser suministrado por un hogar. el fluido será calentado por los gases de combustión hasta obtener las características requeridas por el sistema (2). Después que se alimenta de agua al interior de la caldera por medio de una bomba hidráulica (1). Figura (1) Principio de funcionamiento de una caldera Una caldera produce vapor que puede ser utilizado con fines de calefacción o para producir trabajo. por irradiación solar o por una corriente eléctrica. estos gases son . por gases calientes recuperados a la salida de otro aparato industrial. que es nuestro trabajo asignado . la turbina activará al generador (6). Para simplificar la clasificación se indicarán los más utilizados en el medio: a) Según el combustible utilizado: -Sólidos -Líquidos -Gaseosos -De generación de fuerza (potencia) c) Según el contenido de los tubos -Calderas de tubos de humo o pirotubulares b) Según la presión de trabajo -De mínima presión -De baja presión -Calderas acuotubulares d) Calderas eléctricas A continuación hablaremos del punto C (según el contenido de los tubos: calderas de tubos de humo o pirotubulares). materiales de construcción. posición (vertical u horizontal) entre otras. tipo de recorrido del fluido. en el caso de generación eléctrica. tipo de fijación (móviles o fijas). ya sea para procesos productivos. Después de girar la turbina el vapor pasa por un intercambiador de calor (5). como por ejemplo el combustible utilizado. El vapor obtenido es distribuido (3). el condensador evita que la bomba trabaje con fluidos a temperaturas no recomendadas.evacuados por la chimenea (3) al ambiente. CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS Existen diversos criterios para la clasificación de las calderas. las presiones de funcionamiento. o para el movimiento de turbinas (4). tienen un menor costo inicial debido a su simplicidad de diseño. se realiza mediante puertas atornilladas y abisagradas. así como en las partes inferior y posterior para facilitar la limpieza de posible acumulación de lodos. Figuras (2) El cuerpo de caldera pirotubular. situada en la parte superior del cuerpo. además de tener mayor flexibilidad de operación y menores exigencia de pureza en el agua de alimentación.CALDERAS DE TUBOS DE HUMO O PIROTUBULARES Son aquellas en que los gases y humos provenientes de la combustión pasan por unos tubos que se encuentran sumergidos en el agua. En cuanto al acceso. además este tipo de calderas no es utilizado para grandes presiones. . al lado agua se efectúa a través de la boca de hombre. El peso y tamaño es más grande comparado con las acuotubulares. incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor. hasta la zona posterior o superior (tipo vertical) donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos. La circulación de gases se realiza desde una cámara (hogar) de adaptación. El acceso al cuerpo lado gases. el tiempo para elevar la presión interior y entrar en funcionamiento es comparativamente alto. está formado por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal o vertical. En general la caldera de retorno horizontal tiene una pobre transferencia térmica al agua y peligros de deterioro rápido por el . caldera vertical sin tubos. la caldera de tipo marina escocesa la ha reemplazado por su principal desventaja que es la dificultad de arrancar las incrustaciones de las filas de tubos principales. tubular vertical. Cada tipo posee características que la diferencian: Calderas tubulares de retorno horizontal Este tipo de caldera es de construcción sencilla y económica. tienen una esperanza de vida menor. Las calderas pirotubulares se clasifican en: tubulares de retorno horizontal. tipo marina escocesa. subida de carga rápida así como cortes o enfriamientos rápidos y programas de tratamientos de agua pobre o inexistente.63 kg/h de vapor. esto por la presencia de depósitos o capas espesas de lodo sobre la chapa. siendo también un buen generador de vapor. Las expectativas de vida están afectadas por el sobrecalentamiento.Las calderas de tubos de humos a causa de su diseño compacto. así como el peligro de quemado de las chapas que están encima del fuego. Figura (3) Caldero pirotubular de retorno horizontal Las presiones de trabajo no exceden los 14 kg/cm2 y una tasa de producción por HP de 15. así como su resultante mantenimiento reducido. Sin embargo. entre otras. operación y marcha automática. horizontal económica. dos. Su producción de vapor máxima se encuentra alrededor de 22. Figura (4) Caldero pirotubular horizontal tipo marina escocesa . En calderas de diámetro grande es práctico utilizar más de un hogar. La presión de trabajo normalmente no excede los 20 kg/cm2. Esta caldera es adecuada para combustión de carbón.calentamiento que sufren las chapas expuestas directamente a las llamas. Calderas tipo marina escocesa El diseño de la marina escocesa de hogar interior es el tipo pirotubular dominante para ambos tipos de procesos. gas y combustibles líquidos derivados del petróleo. tres o incluso cuatro hogares se utilizan en las grandes calderas. ya que a presiones más altas obligarían a espesores de carcasa demasiados grandes. tanto industriales como de calefacción. Los gases calientes del hogar pasan desde una cámara de combustión con revestimiento refractario hacia la parte trasera (placa deflectora) y entonces retornan a través de los tubos de humos hasta el frontal de la caldera y después a la chimenea. Por encima de esta capacidad de producción generalmente se utilizan las calderas de tubos de agua.5 ton/h. El número de tubos se reduce notablemente para mantener la velocidad elevada de los gases. La cantidad de ladrillo refractario y obra es mucho menor. . Caldera horizontal económica Esta caldera aporta con algo más de superficie de calefacción por metro cuadrado que la caldera de retorno horizontal. mientras más numero de pasos. los gases de combustión transfieren más calor al agua y así se enfrían. Mejor cuántos pasos de gases pueden utilizarse. hoy el límite práctico es cuatro. ocupando menos volumen a medida que progresan por los diferentes pasos. Posee las mismas desventajas y limitaciones que una caldera de retorno horizontal. por tener la caldera su propio armazón.Figura (5) Número de pasos de los gases de una caldera horizontal El número de pasos del caldero es otra característica importante. Figura (5) Caldera horizontal económica Calderas verticales La caldera vertical de tubos de humos es compacta. ideal para espacios reducidos (tintorerías. planchados industriales. lavanderías.) cuyos requisitos de presión y capacidad entran dentro del alcance de este tipo de caldera. etc. . se junta con el que produce la caldera superior y del domo sale al consumo. molinos. La caldera se compone de un cilindro mayor. revestida interiormente de material refractario. Semifijas. donde se introduce el conjunto de hogar cilíndrico y haz de tubos. combinada con una semi tubular que se sitúa más arriba. El hogar y el haz de tubos quedan descentrados hacia abajo. Las construidas con más frecuencia son las calderas de hogar interior y semitubular. Se construyen en modelos de 50 a 600 Kg/h. En la parte inferior hay una caldera Cortnualles de dos o tres tubos hogares o una Galloway. se emplea el conjunto de caldera y máquina vapor que recibe el nombre de "semifija".. Todo este conjunto se puede extraer hacia el lado del hogar. En algunas plantas eléctricas. por tubos verticales. aserraderos. siendo todos ellos de categoría Otros tipos de calderas pirotubulares Calderas Combinadas.Figura (6) Caldera pirotubular vertical Los tubos de humos se encuentran en posición vertical y están parcial o completamente rodeados de agua. etc. llamado "puente de fuego" y tiene también varios soportes transversales ajustables. Para aumentar la eficiencia de este tipo de calderos muchas veces se utilizan dos pasos de humos. El vapor sube por el tubo vertical exterior. pasando finalmente a la chimenea. El agua de alimentación se entrega a la caldera superior y una vez conseguido el nivel normal de ésta. suben y atraviesan los tubos de la caldera superior. apernado y empaquetados en los fondos planos del cilindro exterior. El hogar se cierra por el frente por una placa de fundición. donde va también la puerta del hogar y cenicero. El emparrillado descansa al fondo en un soporte angular. para efectuar reparaciones o limpieza. Los gases quemados se dirigen hacia adelante. bajan y rodean a la inferior. Ambas calderas están provistas de tubos niveles propios. Ambas calderas tienen unidas sus cámaras de agua y de vapor. Los hogares se encuentran en la caldera inferior. rodean después a esta caldera por la parte exterior. rebalsa por el tubo vertical interior a la cámara de agua de la cámara inferior. para dejar mayor volumen a la cámara de vapor. . La caldera puede ser de hogar rectangular. En las calderas tipo locomóvil los gases calientes no están en contacto con la superficie externa del cuerpo de la caldera y por esta razón pueden trabajar a presiones más elevadas que las calderas pirotubulares. Estas calderas tienen también tiraje forzado al igual forma que las locomotoras. como dispositivos para generar vapor. tapón fusible. Deberán estar provistas. aplicaciones en hospitales. Todo el conjunto se monta sobre ruedas y mazos para el traslado a tiro. . accesorios indispensables para el estricto control y seguridad de la caldera. y puede ser de uno o dos cilindros. se halla bajo el nivel del agua. se recalienta y sigue a la máquina. tiene el hogar interior limitado en cuatro caras por superficies enfriadas por agua. como la locomotora. etc. denominada coronamiento. etc. van desde generación de potencia. CONCLUSION 1. o cilíndrico. pasa por el serpentín recalentador. concentración de soluciones a traves de la evaporación. La caldera locomóvil portátil. hoteles e industrias textiles.. Este nombre lo recibe el conjunto de caldera y máquina a vapor que se emplea frecuentemente en tareas agrícolas. además. de llave de extracción de fondo.El vapor sale por el domo de la caldera. manómetro. Las calderas. evaporación. La máquina se monta sobre la caldera. tienen grandes aplicaciones industriales. válvula de seguridad. Los gases pasan del hogar a la salida de humos por el interior de tubos rectos. Locomóviles. La parte alta del hogar. las cuales tienen parte de su superficie externa expuesta al calor irradiado por el combustible ardiendo y a la acción de los gases calientes que salen del hogar. Existen dos tipos principales de calderas. 3. la potencia que puede extraerse en forma de vapor. cada una posee cualidades específicas. Existe una amplia gama de calderas pirotubulares. dependiendo de el fluido que se conduzca dentro de los tubos. que la hacen ideal para el proceso y para el uso que se necesite. la presión y la temperatura de salida del vapor. . éstas son: pirotubulares y acuatubulares. esta selección debe hacerse basandose principalmente en la cantidad de vapor que genera la caldera (capacidad). y la calidad con la que se extrae el mismo.2.