Laboratorio de termodinámica

Informe 4:

Reconocimiento de calderas

Integrantes: Diego Correa

Bastián Guerrero

Profesor: Alejandro Leins Blavi

Asignatura: Laboratorio de termodinámica

Sección: 763.3

Carrera: Ingeniería Civil Industrial

Índice

Introducción …………………………………………………………………………………    pág. 3

Objetivos ……………………………………………………………………………………     pág. 3

Marco Teórico ………………………..........................................................................      pág. 4

Mantención, operación y seguridad de las calderas

Según decreto N°10 Minsal 2010 y N°48 Minsal 1984 ………………....………..…..       pág. 5  

Tratamientos de aguas realizados a las calderas ………………………..…………...       pág. 6 - 7

Desarrollo del Experimento ……….……………………………………………………         pág. 8 - 9

Conclusiones …………………………………………………………………………….         pág. 10

Bibliografía y linkografía ………………………………………………………………...         pág. 11

Introducción

En este informe de laboratorio de termodinámica se tratará el tema de las calderas, principalmente de que están compuestas, que características particulares tienen, de que consta la norma de funcionamiento para estos dispositivos y como esta ha ido evolucionando en Chile, así como también, de una de las formas de tratamiento que utilizan para evitar falencias en su uso.

Objetivos

General:

• Realizar el estudio de las calderas desde un punto de vista descriptivo, analizando los diversos tipos, con sus ventajas e inconvenientes, e indicando las características particulares de cada una.

Específicos:

• Definir un criterio de decisión para para decidir sobre la caldera más conveniente o el diseño más lógico para un determinado requerimiento.
• Observar en terreno los equipos y componentes de un generador de vapor, determinando los parámetros que deben ser controlados y las mediciones que deben ser efectuadas.

Marco Teórico

En las industrias las calderas son consideradas como máquinas diseñadas para generar vapor o calentar agua. Esto lo hacen a través de una transferencia de calor a presión constante. Se pueden clasificar en calderas de vapor:

• Acuotubulares: Son aquellas donde los humos de combustión se desplazan por el exterior de los tubos y el agua por el interior de ellos. Su temperatura puede llegar hasta los 600°C, con presiones hasta 350 bares y unas producciones de 2000 t/h.
• Pirotubulares: Son aquellas donde el agua pasa por el exterior de los tubos y el humo de combustión por el interior de estos. Es utilizada para temperaturas que llegan hasta los 300°C, presiones de 30 bares y pueden llegar a producir hasta 55 t/h de vapor.

Algunas partes de una caldera:

• Puerta de la cámara de combustión: Pieza metálica cuyo interior es de doble pared, ya que por ahí se hecha el combustible a la cámara y se realizan las operaciones de fuego.

• Parrilla: Va al interior del fogón es metálica con forma de rejas rectangulares (permite el paso del aire primario produciéndose la combustión), la cuál sirve para soportar el combustible sólido.
• Cenicero: Se encuentra en la parte de debajo de la parrilla y recibe las cenizas que caen de ésta. En otras calderas su función es ser un depósito de agua.
• Puerta del cenicero: Se utiliza para la limpieza del cenicero y también se puede controlar la entrada del aire primario.
• Altar: Impide que partículas de combustible o residuos caigan de la parrilla. Sirve como resistencia a los gases calientes para que estos puedan entregar todo su calor y así logren salir la una temperatura adecuada.
• Manposteria: Su función es cubrir la caldera para que no se produzcan pérdidas de calor, y así guiar de mejor manera los humos calientes y gases en sus recorridos.
• Conductos de humo: Por aquí circulan los gases calientes de la combustión y los humos, de esta manera permiten la producción de vapor y/o calentar el agua.
• Puertas de explosión: Al momento de ocurrir un exceso de presión en la cámara de combustión estas se abren para eliminar la presión a través de la salida de los gases.
• Cámara de agua: Es el espacio ocupado por el agua el cuál nunca debe descender durante el funcionamiento de la caldera.
• Cámara de vapor: Aquí se lleva a cabo la separación del vapor de las partículas de agua. Y así el vapor se dirige al domo para ser mejorado aún más.
• Cámara de alimentación de agua: Esta cámara será ocupada por agua y/o vapor dependiendo en donde se encuentre el nivel de agua durante el funcionamiento de la caldera.

Decreto N°48 del MINSAL 1948 y N°10 MINSAL 2010.

Seguridad: La seguridad empleada en el decreto número 48 se centraba en la mantención por profesionales de las calderas de manera interna como externa de forma manual debido que la tecnología que se contaba en aquellos tiempos era insuficiente para poder detectar una falla de forma automática y dar alarma de forma inmediata y de forma computacional. La seguridad al personal era menor debido a que utilizar a este mismo para las mantenciones los hace correr más riesgos. En comparación del decreto número 10, este mantiene la seguridad de válvulas y además el uso de personal para este trabajo, pero en diferencia, este se entra más en la seguridad de público y personal al prohibir el ingreso de cualquier tipo de generador de fuego, iluminaciones de salidas de emergencias, ambulancia obligatoria para cualquier daño y también un sistema eléctrico de emergencia para que en cualquier situación esta jamás se quede sin luz.

La Mantención: Según el decreto de N°48 para verificar las condiciones de los generadores de vapor, éstos deberán ser sometidos a las siguientes revisiones y pruebas.
    a) Revisión interna y externa
    b) Prueba hidráulica
    c) Prueba con vapor
    d) Prueba de acumulación
    e) Pruebas especiales.

En cambio, según el decreto que se mantiene hasta la actualidad la mantención sigue igual y además se agregó la limpieza de los lugares de trabajo y agregar recipientes para botar desechos.

Operación: El principio básico de funcionamiento de las calderas consiste en una cámara donde se produce la combustión, con la ayuda del aire comburente y a través de una superficie de intercambio se realiza la transferencia de calor. A partir de esta información en el decreto numero 48 los implementos que se utilizaba para el personal no era de carácter obligatorio portar algún tipo de seguridad ni un límite de uso, a partir del decreto 10 se empezó a limitar el uso de caldera de forma tal que no cause mayor problema de energía. Por ejemplo: En caso de locales con dos o más destinos, se calculará la carga de ocupación de personas correspondiente a cada sector según su destino y si en un mismo sector se contemplan usos alternados, deberá considerarse la carga de ocupación más exigente.

[pic 2]

Tratamientos de aguas realizados a calderas

El tratamiento de agua de calderas se realiza para evitar la corrosión (ataque químico sobre las superficies metálicas) tanto en las calderas como en la zona donde se realiza la condensación, también se realiza para que no se produzcan fracturas en las tuberías y formación de sarro ya que éste haría aumentar el consumo de energía. Para poder realizar este tratamiento de aguas hay que tener en cuenta que se debe producir un intercambio de calor continuo y vapor de alta calidad.

Existen dos tipos de tratamientos:

• Tratamiento externo: Se lleva a cabo cuando la impureza del agua es demasiado elevada como para que la caldera la tolere. Es por eso que existe el ablandamiento, desaireación, evaporación, conectores de membrana, entre otros procesos más de tratamiento externo.

• Evaporación: Se condensa para luego ser empleado en la alimentación de la caldera. Como evaporador podemos encontrar un tanque de agua donde pasan bobinas de vapor para calentar el agua hasta que llegue al punto de ebullición. Luego puede pasar a un segundo tanque de agua por bobinas para que se produzca calor adicional y así tener una mayor eficiencia con la desmineralización al momento de evaporación de agua.
• Ablandamiento: Puede desarrollarse como proceso cal-zeolita, ya que es el más eficiente donde se pretrata el agua con cal para reducir la alcalinidad, dureza y algunas veces la sílice de ésta (agua). Y para que sea aún más efectivo el proceso se lleva a cabo el tratamiento de ablandadores con intercambio catiónico (eliminación de turbidez, sólidos suspendidos y reducción de oxígeno).
• Desaireación: Extrae el aire y otros componentes volátiles que podrían haber entrado en contacto con el agua, también actúa como tanque de amortiguación, regulando el flujo ( se instala un caudalímetro).

• Tratamiento interno: Se realiza para eliminar el oxígeno, acondicionar los lodos, como también para tener una buena reacción ante la dureza del agua de alimentación. Y así poder evitar que se forme espuma en el agua de la caldera.

Lo primordial para el tratamiento de aguas es saber el análisis físico-químico del agua para poder saber con mayor precisión que tratamiento es el más adecuado. A continuación, se nombrará algunos parámetros que hay que tener en cuenta, y más adelante hay una tabla con los requerimientos que se deben satisfacer para el agua de alimentación y de una caldera. Imagen (1).

• Dureza: Son aquellos minerales de iones de magnesio y calcio existentes en el agua, que causan las incrustaciones que se forman en las calderas (uno de los problemas más comunes en calderas de vapor). Para evitar la dureza se utiliza el suavizado de agua que intercambia los iones magnesio y calcio por sodio.
• PH: Es el causante de la corrosión en las calderas (bajo PH) y depósitos (alto PH). Para disminuir o aumentar las purgas^[1] en las calderas se puede utilizar la dealcalinización, proceso donde el agua suavizada pasa por una unidad que contiene resina aniónica y es regenerada con sal bruta, es decir todos los aniones que contenía esta agua son reemplazados por cloruros.
• Oxígeno: Al igual que el PH, éste también es causante de la corrosión en las calderas, pero en este caso la presión y temperatura hace que la corrosión se produzca más rápido.
• Dióxido de carbono: Al igual que la mayoría de los parámetros, éste también causa corrosión, pero en forma de ranuras.
• Cobre y hierro: la transferencia de calor es deteriorada por depósitos producidos por el hierro y cobre, para remover estas sustancias se utilizan filtros.

[pic 3][pic 4]

Equipos para el tratamiento de aguas:

• Adiconline FQ: Este equipo puede ser personalizable acoplándose a las necesidades de cada caso (medición de parámetros)y puede integrar un Adicontrol web que sirve para ver el estado de la instalación por Internet en tiempo real.
• Adicontrol: Sirve para controlar, supervisar y gestionar la implementación de un tratamiento químico.
• Bombas dosificadoras: Según el tipo de fluidos a tratar y los parámetros operativos es como se llevará a cabo la construcción de éstas bombas.

La formación de incrustación en las superficies de la caldera es el problema más serio encontrado en la generación de vapor. La primera causa de la formación de incrustación es debido al hecho de que la solubilidad de las sales decrece a medida que se incrementa la temperatura aumentando la facilidad de precipitación. Consecuentemente, la alta temperatura (y presión) en la operación de las calderas, las sales se vuelven más insolubles, la precipitación o incrustación aparece. Esta incrustación puede ser prevenida de ser formada en las calderas mediante el empleo de un tratamiento externo. (suavizador). Como sea para alcanzar un alto grado de eficiencia, se recomienda el control de la dureza antes de entrar a la caldera, el suavizador en sí mismo es un medio muy adecuado para proteger a la caldera de incrustación. 

...