Calderas (Humo Tubulares)
Publicado: 1 de octubre de 2018
Por: Sergio Celis, Asesor Técnico, Diseñador de Procesos y Puesta en Marcha.
El siguiente artículo, intenta dar una noción de las partes componentes de una caldera humo tubular para todos aquellos operarios, jefes de turnos y de Plantas que diariamente tienen que operar sobre ellas aún desconociendo gran parte de la función de sus componentes y de su funcionamiento.
Y porque no, para todos los empresarios que están confiados con el cumplimiento de los organismos de control, los mantenimientos mensuales, trimestrales, anuales o la inspección periódica de un técnico en seguridad e higiene.
Pero desconocen que la caldera instalada en su Planta requiere diariamente de un chequeo de sus funciones, de un visteo de sus instrumentos o de los daños que sufre por el uso y mayormente de personal con conocimientos concretos.
En algunas plantas, me he encontrado con mecanismos de seguridad trabados o desactivados por el solo hecho de seguir produciendo, o con personal donde sus conocimientos no pasan de encender o apagar el equipo.
Definición de Caldera
Una caldera, es básicamente un recipiente sometido a presión, donde se genera vapor de agua, la presión de trabajo depende de las necesidades de la Planta preestablecida de fábrica.
Voy a agregar a la definición que también el recipiente, esta sometido a la acción del calor en sus partes metálicas y a los elementos que componen el agua de alimentación. De hecho, son las 3 cosas más importantes a controlar, para evitar averías, accidentes o disminución de la vida útil.
Partes componentes
Las partes componentes de una caldera, la vamos a separar en 3.
- Las estructurales o de funcionamiento
- Los elementos de seguridad
- Los elementos de control
Fig. 1…Partes estructurales
Como muestra la figura, la caldera esta compuesta por un cuerpo exterior que contiene el agua a calentar. Este cuerpo, se encuentra recubierto con material aislante y una chapa fina como cobertura.
Un hogar donde se inyecta el fuego a través de un quemador, los tubos de 2° y 3° paso, que sirven para que los humos calientes de la combustión se aprovechen para seguir trasmitiéndoselo al agua hasta que por final escapan por la chimenea principal.
En la parte superior se encuentra el Domo donde se aloja el vapor y las riostras que son las encargadas evitar las deformaciones del Domo y las turbulencias.
Fig. 2……Elementos de seguridad y de control
En la figura 2 se muestran los elementos de seguridad en color Rojo, los elementos de control en Verde.
Todos estos componentes para aumentar la seguridad de una caldera son instalados por duplicado.
Elementos de seguridad
Son los elementos que actuaran ante una anomalía sin la participación o presencia de un operario.
Control de nivel electromagnético (Magnetrol): es un dispositivo electromecánico. Compuesto de un eje que se desplaza verticalmente conforme al nivel del agua. En el contiene partes magnéticas que hacen trabajar a unas ampollas basculantes con mercurio en su interior y con contactos eléctricos. Las ampollas de acuerdo con su posición; abren o cierran circuitos que son los habilitantes para que la caldera se mantenga encendida o se detenga. También son los que controlan las bombas de agua por las que se inyecta agua a la caldera a medida que se va consumiendo.
Presostatos: miden la presión que existe dentro de la caldera, y hacen encender el quemador en caso de medir por debajo de una presión mínima o apagarlo en caso de que la presión supere la máxima establecida. Así la caldera se mantendrá trabajando entre un rango de presiones para mantener una entrega constante de vapor donde se lo necesite. Estos presostatos están regulados de ante mano conforme a la presión de trabajo de la caldera.
Válvulas de seguridad: ubicadas sobre el domo, tienen la función de abrir y dejar escapar el vapor, en caso de que la presión dentro de la Caldera supere la presión de trabajo. La presión a la que están reguladas es un % levemente superior a la de trabajo. Estos dispositivos no son eléctricos, por lo tanto, no están enclavados al sistema de automatización de la caldera. Pero el hecho de que se abran, indica claramente, que algunos de los dispositivos anteriores fallaron. Son el último dispositivo de seguridad que evitaría que la caldera explote. Siempre y cuando sea detectado a tiempo por los operarios. Con esto quiero aclarar que, ante una apertura de las válvulas de seguridad, lo más seguro por hacer, es apagar la caldera y dejar que pierda presión, mientras se va evaluando los motivos de la falla.
Bujía de Seguridad: Enclava la caldera totalmente, actuando como elemento de seguridad en caso de falla de los equipos de control como el Magnetrol. Puede estar instalada en la columna de niveles o en el domo de la caldera. Detecta el bajo nivel de agua
Sensor de temperatura: Esta ubicado en la chimenea de salida. Si en la caldera, no hubiese una transferencia del calor generado en el hogar, hacia el agua, la temperatura de los gases de combustión sería muy altos.
Sensores o detectores de llama: Se encuentran en el quemador, la función es que no se abra o permanezca abierto el paso principal de gas, si no se detecta llama, evitando así cualquier acumulación de gas dentro del hogar, que pueda explotar cuando los electrodos de encendido del quemador actúen. No dejare de citar, que antes del encendido del quemador, hay un barrido con aire para asegurar este punto.
Alarma Sonora y/o lumínica: si bien no está detallada en los dibujos, las calderas poseen una campana o timbre y también señales luminosas, que alertan de las fallas en la caldera. Por cada vez que la caldera se detenga por la señal de un elemento de seguridad, una alarma sonora y lumínica les dará una alerta a los operarios. Quienes tendrán que evaluar las causa antes de volver a encender la caldera.
Tapón Fusible: Es una pieza construida en Bronce con un orificio relleno de una aleación de estaño que en caso de bajar el nivel de la caldera y aumente la temperatura a niveles críticos, el estaño se funde y deja escapar el vapor, dando una alarma a los operarios.
Elementos de Control
Son los elementos que el operario debe controlar visual o manualmente en su turno de trabajo. No se encuentran enclavados al circuito eléctrico, pero es importantísimos de controlar. Tarea exclusiva y de conocimiento de los operarios de producción, encargados de turno y operarios de mantenimiento
Mirilla: Desde la mirilla, se puede controlar la llama del quemador, el color, etc.
Visores de nivel de agua: de forma rápida nos dice si la caldera tiene o no tiene agua, condición fundamental para el funcionamiento de esta.
Manómetros: de forma rápida nos da lectura de la presión dentro de la caldera, sirve a los operarios para el control de que la automatización funciona o responde a las lecturas de estas
Purga de superficie: necesaria para la evacuación de
Purga de fondo: Necesaria para la evacuación de los barros formados dentro de la caldera por la acción de químicos agregados en la inyección del agua.
Toma muestras: Lugar donde se extraen muestras de agua, para conocer la conductibilidad de esta.
Funcionamiento de una Caldera Humo tubular
Una caldera genera vapor a través de la transferencia de calor desde el hogar y tubos de humo al agua circundante. Toda la superficie en contacto con el agua se denomina superficie de calentamiento.
La fuente de calor, en este caso está representado por un quemador a gas, pero también es posible hacerlo con gas oíl, carbón, leña o cascara de maní o subproductos de cereales, de legumbres, etc.
La llama originada en el hogar de la caldera transfiere la temperatura al agua a través del cuerpo de hierro, los gases de la combustión llegan al final del cuerpo y retoman por cierta cantidad de tubos, llegando nuevamente al frente de la caldera y circulando nuevamente hacia la parte trasera donde se encuentra la Chimenea para luego escapar al exterior
Para que una caldera pueda encender y ponerse en funcionamiento, deben cumplirse ciertas habilitaciones por parte de los elementos de control y seguridad.
Y es aquí donde quiero hacer mayor hincapié. En explicar estos enclavamientos y habilitaciones que hacen de una caldera generadora de Vapor, una máquina segura y confiable.
Tomaremos en este caso el encendido de una Caldera recién instalada o el encendido de todas las semanas considerando que la caldera estuvo apagada el domingo.
La caldera se encuentra instalada, los servicios de gas, agua, aire comprimido y electricidad habilitados.
Voy al tablero principal y doy encendido. Antes de que el quemador encienda, se debe cumplir que:
Elemento de control
- el nivel de agua se encuentre visible dentro del tubo de vidrio.
- La presión en los manómetros es 0
Elemento de seguridad
- el Magnetrol marque cerrando un circuito eléctrico y habilite el encendido del quemador.
Obs: Queda claro que no puede haber una discordancia entre ellos. Y si la hay, debe buscarse el motivo antes de seguir adelante con el encendido de la caldera. Esto es muy importante, no debe haber una falta de lógica entre los elementos de seguridad y los de control.
Ejemplo 1:
- El nivel de agua no marca nivel
- El Magnetrol, habilita el encendido de las bombas de agua para el llenado de la Caldera.
- Los 2 están en coincidencia que falta agua dentro de la caldera.
Ejemplo 2:
- El nivel de agua no marca nivel
- El Magnetrol, habilita el encendido del quemador
- Los 2 están en discordancia, mientras uno indica que no hay agua dentro de la caldera o por lo menos que el nivel esta por debajo del mínimo establecido, el otro habilita que se encienda el quemador.
- Si la lectura del visor es real, entonces hay una falla en el Magnetrol que podría derivar en un recalentamiento del cuerpo de la caldera, también estaría fallando el electrodo de seguridad y hasta el sensor de temperatura de la chimenea. Estaríamos hablando de una falla sistemática que solo es posible en Calderas que no realizan mantenimiento o peor, que los elementos están anulados.
- También puede ser que la lectura del visor de nivel no sea real, en este caso las llaves de paso superior e inferior al nivel están cerradas. Lo que no ocasionaría ningún riesgo, y se solucionaría con solo abrir las llaves.
Ejemplo 3:
- La caldera, se encuentra trabajando en régimen. El consumo de vapor hace que el nivel de agua se encuentre por debajo del nivel mínimo. El Magnetrol habilita el encendido de las bombas de agua. Pero, porque personal de mantenimiento cerro las llaves de paso de agua, o se quemó la bomba inyectora de agua, o se cortó el suministro de agua a la Planta, el agua no ingresa a la Caldera.
- El Magnetrol abrirá el circuito que energiza al quemador, hasta que el nivel de agua no se restablezca. Por otro lado, habilitará la alarma sonora y lumínica para la atención de los operarios
- Si el Magnetrol fallara, debe ser el presostato de presión quien detenga el quemador y evite que la presión dentro del recipiente siga subiendo.
Ejemplo 4:
- La purga de fondo quedo trabada y el agua de la caldera se escapa bajando los niveles de agua rápidamente.
- Nuevamente el Magnetrol habilitará las bombas de agua para restablecer el nivel de agua. Como no puede reestablecerlo, apaga el quemador y mandara una orden para que se encienda la alarma sonora.
- La purga de fondo suele trabarse, ya sea por desgaste de uso o por incrustaciones en sus partes componentes o obstrucciones de sales durante el proceso de purgados. Esto nos lleva a hablar de la importancia del agua de alimentación, en un capítulo aparte, porque requiere mucha importancia el estudio del agua, porque de ello depende como la tratamos y/o conoceremos de antemano las consecuencias de su uso.
Lo importante de este artículo es que se forme una concientización de “que una caldera es una máquina noble que debe ser atendida por personal con conocimientos y se deben realizar en ella los controles y mantenimientos periódicos para que no se vuelva una máquina peligrosa”
Espero haber contribuido con mi aporte a todo el personal en Planta.
Temas relacionados:
Autores:
Cuatro Molinos S.A
Referentes que Recomendaron :
Nestor Londoño, Manuel RuizRecomendar
Comentar
Compartir
Grupo Motta
13 de diciembre de 2019
Muchas gracias Antonio, por su aporte, y me alegra saber que por un tiempo fuimos coterraneos (panzas verdes)
saludos cordiales
Recomendar
Responder
Grupo Motta
9 de diciembre de 2019
Buenos días, alguien tiene experiencia en el uso de CHIP de madera como combustible. Calidad del material, Calorías, estbilidad, etc.
gracias
Recomendar
Responder
25 de noviembre de 2019
Buenos dias, compañeros foristas; el tema de combustión es un tema muy amplio y complicado si lo vemos desde el angulo de la eficiencia de combustión; debemos cumplir con parámetros básicos del elemento a quemar: BÁSICOS: BTU POR KILOGRAMO, FLASH POINT DE LA MASA; NECESIDAD REAL DEL VOLUMEN DE AIRE REQUERIDO; NECESIDAD REAL DE LA CANTIDAD DE OXIGENO REQUERIDO POR KG DE COMBUSTIBLE; ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR DEL SITIO DE COMBUSTIÓN; TAMAÑO DE LA CÁMARA DONDE SE REALIZARÍA LA COMBUSTIÓN; TIRAJE REAL DE LA CHIMENEA EN MILIBARES PARA PODER CALCULAR LA VELOCIDAD DE LA LLAMA PRODUCIDA; una vez sepamos y manejemos claramente estos parámetros haríamos " prueba y error" de lo que vamos a quemar.
Ahora bien; quemar aceites vegetales No son líquidos estables (si los consideran quemables es porque han perdido muchas características básicas ya sea por deterioro (rancidez) o por contaminación) entonces mi cámara de combustión se debe predisponer para que sea capaz de quemar estos aceites con todo y diferencias.
Los invito a realizar combustiones en sus hornos, calderas, calderines con la inspección en tiempo de real de los parámetros básicos de la combustión: Exceso de O2, temperatura de gases, NOx, CO, CO2, gases residuales contaminantes, de cantidades mínimas, que sea la combustión total de la cámara quien les indique que tanto "combustible" quema eficientemente.
"QUEMAR RESIDUALES SIEMPRE SE CORRERÁ EL RIESGO DE UNA COMBUSTIÓN INCOMPLETA"
Recomendar
Responder
.jpg&w=3840&q=75)
Sistemas Rendering
8 de febrero de 2019
Otro de los problemas ademas falta de oxigeno como comenta el amigo Humberto Ramos en la combustion es la falta de temperatura en el combustible para el caso del aceite de soja es conveniente calentar a 90 grados centigrados--ademas tal vez falta la camara de combustion ya que la mayoria instala un quemador que era para gas oil o lanza aire o lanza vapor--- atte severino perez
Recomendar
Responder
28 de noviembre de 2022
Bueno dia por lo menos donde yo trabajo en venezuela, la empresa donde estoy fabrica tablero de madera, hay dos caldera una a gas y la otra aceite, la de gas usa dos quemadores y la otra q trabaja con aceite caliente que son calentado en una camara de combustión que a través de un ventilador es succiona el aire caliente ?? que se produce en la camara o horno, esa camara tiene quemador ventilador, polvo y aparte el combustible principal que es el la quema de biomasa, que es la corteza del pino.
Recomendar
Responder
21 de agosto de 2022
Buen día a todos... Muchas gracias por sus aportes, me ha Sido de gran entendimiento y aprendizaje... Gracias
Recomendar
Responder
29 de julio de 2021
Nunca me han gustado las calderes pirotubulares, son mucho mas seguras las acuotubulares.
Si bien es cierto que las primeras tienen un mayor rendimiento.
Recomendar
Responder
26 de noviembre de 2019
ES UN ARTICULO BIEN EXPLICADO, SE SUGIERE HACER UN ARTICULO DE LA PARTE ELÉCTRICA CON SUS COMPONENTES ELECTRÓNICOS Y OTRO CON LAS CARACTERÍSTICAS DEL AGUA A UTILIZAR Y SU RESPECTIVO TRATAMIENTO.
Recomendar
Responder
Energetica y Agroindustria scrl
26 de noviembre de 2019
Estimados amigos
Todas las razones expuestas son valederas.
Lo importantes es que ese Aceite residual se pueda combustionar bien en la Caldera, si es que no se va a utilizar como tal; es decir, en otro proceso.
Un analisis de Composicion Quimica del aceite, nos daria mayores luces acerca del poder calorifico que tiene, que gases residuales se van a producir, cuanto aire es necesario para combustioonarlo completamente, a que temperatura esta el punto de imflamacion para saber si necesita o no Precalentamiento y luego adecuar el Quemador para este Objetivo.
Saludos.
Recomendar
Responder
Acondicionamiento y sistemas de vapor: Luis Manuel Campos
Enlace recomendado
25 de noviembre de 2019
Muy interesante todo lo que se ha dicho sobre el manejo de las calderas pirotubulares o himotubulares, sin embargo quisiera aportar algunas consideraciones.
1.- Para una buena combustión es necesario tener un quemador adecuado que pulverice y mezcle muy bien el combustible con el aire (comburente). Existe una relación óptima entre ambos de tal manera que no haya falta de aire (oxígeno) o exceso de combusible, en este caso ello se traduce en una mala combustión o combustión incompleta, con generación de humos u hollín, y lo que es peor con pérdida de combustible (aumenta costo de vapor). Si por el contrario hay un exceso de aire de combustión se pierde también combustible ya que estarmos calentando aire que sobra en una buena combustión, decimos que se está calentando el aire circundante y se pierde calor por la chimenea.
Es importante calentar el combustible a fin de bajar viscosidad y mejorar la pulverización y mezclado con el aire.
2.- Con el fin de controlar la calidad de la combustión h ay diferentes instrumentos, el menos oneroso y que sirve de Control es el Orsat que da las concentraciones de Oxígeno (O2), de Monóxido de Carbono (CO) y de Anhídrido Carbónico (CO2). En una buena combustión no
debería haber CO, y un exceso de oxígeno entre 5 a 7 % máximo. De esta forma se tiene una combustión completa y con un exceso de aire mínimo para segurarla.
Es fundamental tener algo para controlar, el ojo no es bueno.
3.- Es muchos países se obliga a tener caldereros que conocen su oficio y debn rendir una prueba de suficiencia en el manejo y control de una caldera.
Cualquier otra cosa a la orden
Recomendar
Responder
.jpg&w=3840&q=75)
¿Quieres comentar sobre otro tema? Crea una nueva publicación para dialogar con expertos de la comunidad.
