El Economizador y el Precalentador

El Economizador y el Precalentador: Es un elemento que recupera calor sensible de los gases de salida de una caldera para aumentar la temperatura del fluido de alimentación de la misma.

Físicamente es un dispositivo mecánico de transferencia de calor que calienta un fluido hasta su punto de ebullición, sin pasar de él.

Hace uso de la entalpía en fluidos que no están lo suficientemente calientes como para ser usados en una caldera, al recuperar potencia que de otra forma se perdería, y mejorar el rendimiento del ciclo de vapor; también puede ayudar al ahorro de energía en edificios, usando el aire exterior como medio de enfriamiento. .

Cuando la entalpía del aire exterior es menor que la entalpía del aire recirculado, enfriar el aire del exterior es más eficiente, energéticamente hablando, que enfriar al aire que ha recirculado.

Esto reduce los costos por consumo de energía en climas templados y fríos, pero no es apropiado en climas calientes y húmedos

El Generador o Evaporador: Es el intercambiador de calor que precede al economizador, en él se produce la vaporización del agua, lleva asociados uno o dos domos a los que va a parar el vapor generado.

El Calderín o Domo: Es el elemento donde se realiza la separación entre el vapor y el agua es un depósito cilíndrico horizontal que tiene en su interior separadores de humedad y secadores de vapor, se ubica en la parte superior de la caldera.

El Sobrecalentador: Es un elemento en donde, por intercambio calorífico, se eleva la temperatura del vapor saturado procedente de la caldera.

El vapor saturado es aquel que está a la temperatura de ebullición del líquido, si está a una temperatura mayor se le denomina vapor sobrecalentado.

El Recalentador: Es un elemento en donde, por intercambio calorífico, se eleva la temperatura del vapor parcialmente expansionado.

Sistemas Aventadores de Hollín: Aun cuando la escorificación y la incrustación de las calderas que queman carbón mineral y derivados del petróleo puedan minimizarse mediante el diseño y la operación apropiados, debe suministrarse equipo auxiliar para limpiar las paredes del hogar y eliminar los depósitos de las superficies de convección, para mantener la capacidad y la eficiencia.

Para esta limpieza se usan chorros de vapor de agua y de aire lanzados por las toberas de los aventadores de hollín, para desalojar la ceniza seca o sintetizada y la escoria, las que entonces caen en tolvas o se van junto con los productos gaseosos de la combustión al equipo de eliminación.

Los tipos de aventadores de hollín varían en relación con su ubicación en la unidad de la caldera, la severidad de la ceniza o las condiciones de la escoria, y la disposición de las superficies que absorben calor.

Ceniza: Las calderas que queman carbón mineral pulverizado se diseñan para que funcionen con ceniza seca o con bigotera.

Las de tipo de ceniza seca son apropiadas en particular para aquellos carbones con temperaturas altas de fusión, la ceniza que choca con las paredes enfriadas por agua del hogar pueden extraerse con facilidad.

El hogar con bigotera utiliza carbones de temperaturas bajas de fusión de sus cenizas y se diseña para que tenga temperaturas elevadas cerca del piso, con lo que se logra que la ceniza se funda y pueda sangrarse, es decir que tenga una caída natural.

La ceniza sintetizada o fundida forma depósitos en las paredes del hogar, superficies de la caldera y en los tubos del sobre calentador, reduciendo la absorción de calor, sube la pérdida de tiro y puede provocar el sobrecalentamiento de los tubos.

Pueden ocurrir dos tipos generales de acumulación de escoria sobre las paredes del hogar y superficies de convección:

• Se produce escorificación cuando partículas de ceniza fundidas, o parcialmente fundidas, arrastradas en el gas chocan contra una pared o en la superficie de un tubo, se enfrían y se solidifican.

• Se produce la incrustación, cuando los constituyentes volátiles de la ceniza se condensan sobre partículas de ceniza muy fina, sobre los tubos de convección y sobre los depósitos existentes de ceniza, a temperaturas en las que estos constituyentes volátiles se mantienen líquidos y se les permite reaccionar químicamente para formar depósitos ligados.

Una solución para evitar estos problemas, es el uso de aditivos, como la domita, la cal, y la magnesia, los que son eficaces en la reducción de la resistencia sintetizada de la ceniza.

La domita también es eficaz para neutralizar el ácido en el gas de la combustión y eliminar la condensación y la obstrucción subsiguiente en el extremo frío de los recalentadores.

Tapas de registro de inspección o lavado: Estas tienen por objeto permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan acumulado y que no hayan salido por las purgas.

Puertas de hombre: Son puertas de tamaño suficiente como para permitir el paso de un hombre con el fin de inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es necesario (pueden tener una o más puertas de hombre según su tamaño y del equipo)

Conclusiones: Se han desarrollado muchas calderas para satisfacer necesidades especiales, además de las calderas para convertir la energía contenida en los combustibles convencionales carbón, combustóleo y gas; en vapor para obtener potencia, calefacción o utilizarlo en procesos.

El uso de hogares es indispensable en las calderas, ya que de esta manera pueden absorber el calor generado en los quemadores y así cumplir una doble función:

• Su primera función es enfriar el quemador y tener mejores propiedades mecánicas, y

• Su segunda función es aprovechar este calor, pasando los tubos de agua que posteriormente entrarán a la caldera.

En la mayoría de las calderas se distinguen tres zonas:

Zona de liberación de calor o cámara de combustión: es el lugar donde se quema el combustible; puede ser interior o exterior con respecto al recipiente metálico.

• Interior: la cámara de combustión se encuentra dentro del recipiente metálico y está rodeada de paredes refrigeradas por agua.

• Exterior: cámara de combustión constituida fuera del recipiente metálico. Está parcialmente rodeada o sin paredes refrigeradas por agua.

La transferencia de calor en esta zona se realiza principalmente por radiación (llama-agua).

Zona de tubos: es la zona donde los productos de la combustión (gases o humos) transfieren calor al agua principalmente por convección (gases-aguas).

Está constituida por tubos, dentro de los cuales pueden circular los humos o el agua.

Las calderas deben poseer accesorios que permitan su utilización en forma segura, los que se utilizan para la observación y para la seguridad.

Zona de accesorios: Acá se ubican una serie de accesorios que permiten controlar la operación de la caldera en forma segura y eficiente.

Entre otros, en esta zona se ubican los siguiente tipos de accesorios:

Accesorios de observación: dos indicadores de nivel de agua y uno o más manómetros.

En el caso de los manómetros estos deberán indicar con una línea roja indeleble la presión máxima de la caldera.

Accesorios de seguridad: tales como válvula de seguridad, sistema de alarma, sellos o puertas de alivio de sobre presión en el hogar y tapón fusible (en algunos casos).

El sistema de alarma, acústica o visual, se debe activar cuando el nivel de agua llegue al mínimo, y además deberá detener el sistema de combustión.

Esquema de una Válvula de Seguridad

Criterios de Clasificación de las Calderas

Existen varios criterios de clasificación de calderas, entre otros es posible señalar los siguientes:

a) Según la presión de trabajo, las hay de:

Baja presión de 0 a 2,5 [Kg/cm²]

Media presión de 2,5 a 10 [Kg/cm²]

Alta presión de 10 a 220 [Kg/cm²]

Súper críticas de más de 220 [Kg/cm²].

b) Según lo que generen, las calderas pueden utilizarse para la generación de:

Agua caliente,

Vapor saturado (húmedo o seco) y/o

Vapor recalentado.

c) Según la circulación de agua dentro de la caldera: Las hay de circulación natural (el agua se mueve por efecto térmico) y también las hay de circulación forzada (el agua se hace circular mediante bombas).

d) Según el Combustible utilizado: El combustible puede ser un fluido (líquido o gas) o un sólido.

En las calderas de combustibles fluidos, éste se prepara y quema en un quemador, en el que se mezcla el combustible con la cantidad precisa de aire y se impulsa dentro del hogar mediante un ventilador, donde entra en combustión.

Cuando el combustible es líquido (petróleo diesel o fuel oil) es necesario pulverizarlo para conseguir la mezcla. Los combustibles gaseosos también deben mezclarse con el aire, aunque a ellos no es necesario pulverizarlos.

Además hay calderas específicas para gases combustibles que tienen ''quemador atmosférico'‘; en ellas el gas se deja salir por unos inyectores de modo que, por [efecto Venturi], aspira aire y se mezcla con él en la proporción adecuada y se quema en unos quemadores adecuados, subdividido en pequeñas llamas, dentro de un intercambiador adecuado.

Las más conocidas de estas calderas son las llamadas murales, aunque también existen en tamaños grandes; estas calderas, por su escaso rendimiento, han quedado prohibidas en varios países europeos desde este año

...