TECNOLOGÍA EN OPERACIÓN DE PLANTA Y PROCESOS INDUSTRIALES

SISTEMA DE CALDERAS TIPO PIROTUBULAR

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JHON JAIRO FIGUEROA MORALES

NELSON ANDRÉS AMAZO AMAYA

YONATAN NAVARRO MENDOZA

EDGAR DAVID MONTES VALLE

ALAIS ARCESIO GUTIÉRREZ MARÍN

MANUEL ANDRÉS GONZALES CASTRO

JAIR BELTRAN

Tutora: IDIS ALFARO PONCE

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PROYECTO DE AULA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA TECNOLÓGICO DE COMFENALCO

TECNOLOGÍA EN OPERACIÓN DE PLANTA Y PROCESOS INDUSTRIALES

FORMULACIÓN DE PROPUESTAS DE INVESTIGACIÓN

3 SEMESTRE – SECCIÓN 3

CARTAGENA BOLÍVAR

2012

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Los procesos industriales y especialmente los de la industria petroquímica y plástica necesitan calderas para realizar la transformación de materias primas en productos útiles para el hombre. Los operadores de plantas y procesos industriales, interactúan con diferentes tipos de calderas que utilizan las empresas en sus procesos operacionales de valor agregado.

Lo anterior establece la necesidad de crear en los operadores las competencias relacionadas con el manejo, control, mantenimiento y funcionamiento de calderas para obtener un buen desempeño y excelentes resultados operativos.

De aquí se formaliza realizar un proyecto de investigación acerca del  funcionamiento de una caldera tipo pirotubular con el objetivo de tener fuertes nociones en el funcionamiento de una, para que al momento de ingresar a laborar en la industria petroquímica y plástica alcanzar una eficiente operación con excelentes resultados y cumplimiento de estándares previamente establecidos.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿CÓMO FUNCIONA UNA CALDERA TIPO PIROTUBULAR EN UNA PLANTA DE SERVICIO INDUSTRIAL?

2. JUSTIFICACIÓN

Este proyecto de investigación se hace con el fin de resaltar la importancia que tiene el conocer el manejo de las calderas piro-tubular en un proceso industrial, pero más importante aún, la manera de mejorar las  formas que tenemos para llegar a saber sus manejos y problemas en contacto directo con ellas.

Todo con el fin adquirir nuevos conocimientos en cuanto a la manipulación de las calderas en el medio industrial, las cuales en muchos casos son desconocidas por el personal de estudiantes. Implementamos esta información a tener en cuenta por los docentes que se encuentran en la industria que nos brinden la  oportunidad de tener amplios conocimientos sobre las calderas con el fin tener buenos operadores para optimizar su rendimiento en la industria.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

DESCRIBIR TÉCNICAMENTE EL FUNCIONAMIENTO DE UNA CALDERA TIPO PIROTUBULAR.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Describir los equipos que componen una caldera pirotubular.
• Describir la operación de una caldera pirotubular.
• Definir recomendaciones para una buena operación de una caldera pirotubular.
• Describir las operaciones secuenciales de parada y arranque de una caldera pirotubular.

4. MARCO TEÓRICO

4.1 ESTADO DEL ARTE O ANTECEDENTE

A continuación se presentan 3 referentes teóricos o antecedentes de nuestro proyecto de investigación “¿CÓMO FUNCIONA UNA CALDERA TIPO PIROTUBULAR EN UNA PLANTA DE SERVICIO INDUSTRIAL?”. 

4.1.1 Referente Teórico 1

En el año de 1954 señores  W. H. Severns, H. E. Degler y J.C. Miles, investigaron sobre el funcionamiento de las calderas y su clasificación. Ellos dicen que una caldera es una combinación de aparatos que puede tener cualquiera de estos elementos: caldera, hogar, equipo de quemadores o el necesario para quemar el combustible, cámaras de agua, purificador del vapor, recalentador, atemperador (dispositivo para controlar la temperatura del vapor), economizador y calentador del aire.

Según William. H. Severns, Howar Edward Degler y J.C. Miles en las calderas pirotubulares los gases pasan por el interior de uno tubos, rodeados de agua. Las calderas pirotubulares tienen un hogar integral o caja de fuego limitado por superficies enfriadas por agua, estas son utilizadas en la actualidad en instalaciones de calefacción a baja presión y algunos tipos más grandes para producción de energía.

Ellos investigaron y encontraron que uno de los tipos de calderas pirotubulares es la caldera fija con tubos de retorno horizontales (HRT). Tiene una combinación de parrilla, altar de refractario, puertas de carga y cenicero, cenicero y cámara de combustión.

Las paredes interiores del hogar están cubiertas de refractario. “el cuerpo de la caldera se halla suspendido de vigas de hierro mediante tirantes”. “Las calderas de menos de 150 cm de diámetro suelen descansar sobre la obra de ladrillo por medio de orejas salientes”.

“Los gases calientes pasan por encima del altar y, a continuación, lamen todo el fondo de la caldera, volviendo a la parte frontal de la misma por el interior de los tubos”. “Finalmente, del extremo frontal de estos, los productos de la combustión pasan a la chimenea”. “El diámetro de los tubos puede ser 3, 31/2 y 4 pulgadas, según sea el combustible empleado”. “Las calderas HRT de tipo estándar se construyen de acuerdo con el reglamento de las calderas de la ASME (American Society Of mechanical Engineers)”. “Los diámetros del cilindro o cuerpo de estas calderas están comprendidos entre 91 y 213 cm; la longitud de los tubos correspondientes, entre 3 y 6 metros; las presiones relativas del vapor llegan hasta 12 kg/cm2; y las superficies de caldeo se hallan comprendidas entre 13 y 225 m2”. Para grandes centrales térmicas las calderas con tubos de retorno no son apropiadas por su poca capacidad de producción de vapor a pesar de esta falencia son utilizadas en pequeñas centrales industriales por su bajo costo, gran volumen de agua, gran compacidad y facilidad de limpieza, si se quisiera construir para presiones y capacidades de producción elevadas no se podría porque el espesor de sus planchas sería excesivo. Este tipo de caldera tiene casi las mismas limitaciones de todas las calderas pirotubulares.

La siguiente caldera que investigaron fue la locomóvil portátil, este tipo “tiene el hogar en el interior limitado en cuatro caras por superficies enfriadas por agua”. “la parte alta del hogar, denominada coronamiento, se halla bajo el nivel del agua”. “Los gases pasan del hogar a la salida de humos por el interior de tubos rectos”. “los virotillos necesarios para sujetar la superficies curvas y planas sometidas a la presión de vapor, no sostenidas por los pirotubos”.

En estas calderas los gases a temperaturas altas no entran en contacto con la superficie externa de la caldera y por consiguiente puede operar a presiones más elevadas que las calderas pirotubulares, teniendo en cuenta que estas tienen parte de su “superficie externa expuesta al calor irradiado por el combustible ardiendo, y la acción de los gases calientes que salen del hogar”.

La caldera tipo locomóvil destinada principalmente a servicio estacionario opera con fuel-oil, a “presiones relativas hasta 28 kg/cm2 y con potencias hasta 150 HP de caldera”. Estos científicos Analizando los datos recopilados encontraron que las ventajas de las locomóviles son: gran capacidad de producción de vapor en comparación a su tamaño, ser portátiles, excelente coste de entretenimiento mínimo en condiciones de trabajo severas y servicio continuo. Como consiguiente ellos encontraron también las desventajas de esta las cuales son: grandes superficies metálicas planas que exigen un arriostrado considerable a base de virotillos y remaches y pequeña velocidad de circulación de agua.

Por último estudiaron un moderno generador de vapor pirotubular horizontal de cuatro pasos, que opera con fuel-oil o gas, esta máquina está totalmente equipada con controles automáticos, ventiladores de tiro inducido y forzado, y otros accesorios. Este tipo de caldera tiene una unidad que va montada sobre un bastidor el cual facilita su instalación y transporte. La cámara de combustión pasa por todo el largo de la caldera; las placas divisoras orientan los gases, de  tal manera que pasan por cuatro pasos a través de aquella. Para este generador se encuentran ubicadas en la parte de atrás y adelante tapas para tener acceso a los tubos. Gracias a las planchas deflectoras ubicadas en la entrada del aire se consigue una buena mezcla entre el combustible y el aire. Los pirotubos ayudan a mantener en su posición las planchas portatubos contra la presión interna; así como estos también se utilizan una serie de virotillos y roblones que están ubicados en la parte alta de la cámara de vapor. “Las calderas de este tipo se construyen en tamaños comprendidos entre 15 y 500 HP, con presiones relativas de 1 a 17 kg/cm2”.

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