Operacin Segurade Calderas yGeneradores de VaporFormacin de competencias en laprevencin de riesgos paratrabajadores que se desempean encalderas y generadores de vapor

Manual alumno

2

3Operacin Segura deCalderas y Generadores

de VaporFormacin de competencias en la prevencin deriesgos para trabajadores que se desempean

en calderas y generadores de vapor

4Introduccin

Objetivos

Estructura del curso

Contenidos

Materiales de apoyo didctico

Enfoque metodolgico

Mdulo 1Teora de la generacin del vapor, conceptos termodinmicos y unidades

Mdulo 2Generadores de Vapor

Mdulo 3Autoclaves

Mdulo 4Sistemas de tratamiento del agua

Mdulo 5Esterilizacin

Mdulo 6Prevencin de riesgos en calderas y generadores de vapor y Normativa aplicable

Bibliografa

INDICE

5En el transcurso del tiempo el vapor ha sido utilizado en laindustria por lo conveniente y econmico que resulta comofuente de energa motriz y calor, necesario para una granvariedad de procesos industriales, en constante crecimientoy desarrollo. El vapor producido por las centrales trmicassatisface los requerimientos de calefaccin, agua calientey esterilizacin, entre otros.

Del mismo modo, este crecimiento tambin motiva unagran preocupacin desde el punto de vista de seguridad ypor el riesgo de exposicin ocupacional del personal queopera estos equipos, de quienes se encuentran trabajandoen sus cercanas y del pblico. Tambin inquietan lasemisiones que resultan de la combustin con que se generael calor, las que deben controlarse para prevenir los seriosimpactos ambientales que estos pueden ocasionar.

Por estas razones, se ha preparado este curso sobreOperacin Segura de Calderas y Generadores de Vapor,orientado a operadores de autoclaves, calderas ygeneradores de vapor, como tambin a jefes deaseguramiento de calidad, supervisores, produccin, planta,capataces, turno o cualquier otra persona que quieradesarrollarse en esta rea.

INTRODUCCIN

6Este curso est orientado a que los operadores ysupervisores de equipos autoclaves, calderas y generadoresde vapor y otro personal relacionado con el uso de vaporcomo fuerza motriz o de transmisin de calor, adquierancompetencias en materias de seguridad de riesgos deltrabajo en tales operaciones.

Al finalizar el curso se espera que los trabajadores y trabajadoras participantes sean capaz de:a. Conocer los fundamentos del proceso fsico de la generacin del vapor.b. Asociar los conceptos termodinmicos, como la temperatura, presin con la generacin de vapor.c. Conocer la clasificacin general de las calderas y cmo han evolucionado los distintos tipos.d. Identificar las partes principales que componen una caldera, sus accesorios y la combustin.e. Identificar los distintos tipos de autoclaves, sus usos, partes principales, sus controles y tambin el proceso de

esterilizacin con vapor hmedo.f. Identificar los parmetros de calidad del agua que se suministra a las calderas.g. Conocer los distintos tratamientos de agua.h. Conocer los Riesgos asociados a la operacin de los equipos.

OBJETIVOS DELAPRENDIZAJE DEL CURSO

ORIENTACIN YPROPSITO DEL CURSO

7Los contenidos del curso estarn orientados a entregarconocimiento de los distintos tipos de equipos generadoresde vapor, de la operacin, del marco legal que los regula,con el fin de prevenir los riesgos laborales y que puedanafectar la seguridad y salud de los trabajadores. Estos sedesarrollarn de manera modular, de manera de dar mayorflexibilidad para su realizacin.

El curso consta de seis mdulos, el material correspondientea los manuales del Relator y del Trabajador sern entregadosen una sola parte.

Cada una de las unidades modulares tendr una extensinespecfica, cuyos contenidos se detallan en la tabla acontinuacin.

CONTENIDOS

El curso contempla las siguientes unidades temticas

1. Teora de la generacin del vapor2. Conceptos termodinmicos y unidades3. Generadores de vapor4. Autoclaves5. Sistemas de tratamiento del agua6. Esterilizacin7. Prevencin de riesgos en calderas y generadores de

vapor8. Normativa

ESTRUCTURA DELCURSO

MDULO CONTENIDOS DURACION

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Mdulo 1Teora de la generacin del vapor,conceptos termodinmicos yunidades

Mdulo 2Generadores de vapor

Mdulo 3Autoclaves

1. Teora de la generacin del vapor Nociones generales sobre el vapor Proceso de vaporizacin Factores que influyen en el punto de ebullicin Composicin del vapor Clases de vapor que produce una caldera

2. Conceptos termodinmicos y unidades Energa Tipos de energa Calor Tipos de calor Formas de transmisin del calor Temperatura Presin Clasificacin general de las calderas Evolucin de las calderas Tipos de calderas ndice de produccin de vapor de las calderas Partes principales que componen una caldera Accesorios de las calderas Combustin Definiciones Aplicaciones Descripcin de autoclaves de uso en esterilizacin Componentes principales de un autoclave Red de suministro de vapor a un autoclave Problemas ms frecuentes y comunes que se presentan en autoclaves

2 HRS

2 HRS

2 HRS

MDULO CONTENIDOS DURACION

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Impurezas del agua Dureza del agua Problemas derivados de la utilizacin del agua en calderas Sistemas de tratamientos de agua

Procedimientos de esterilizacin Tipos de procedimientos de esterilizacin Mtodos de esterilizacin

Situaciones de peligro en las calderas y generadores de vapor Explosiones de calderas y generadores de vapor Qumica del fuego y mtodos de extincin Decreto Supremo N48 de 1984 del Ministerio de Salud

Mdulo 4Sistemas de tratamientodel agua

Mdulo 5Esterilizacin

Mdulo 6Prevencin de riesgos encalderas y generadores devapor y Normativa aplicable

2 HRS

2 HRS

4 HRS

MATERIAL DE APOYO

a) Manual del participante

Documento que contiene la programacin, materias ydiagramas, de los cuatro mdulos para el desarrollo delcurso, acorde con las indicaciones que vaya entregando elrelator. Es de uso personal de cada uno de los participantesy constituye un cuaderno de trabajo para la clase o taller.

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Al trmino de la actividad se espera que los participantestengan una visin global del curso y el alcance que estetendr.

INICIO DEL CURSO

Actividad N 1

El relator presentar el curso completo en sus objetivosestructura y contenidos. Har hincapi en la importanciade tener conocimiento en el trabajo con estos equiposcrticos.

Para la presentacin de objetivos y contenidos se apoyaren presentacin con data show.

Dinmica de grupo

Una vez sealados los aspectos generales, cada uno de losparticipantes escribir su nombre de pila en una tarjetaque dejar visible para que los dems la vean (colgando oprendida al pecho). Se presentarn cada uno, sealandosu empresa de procedencia y su experiencia. Seconformarn los grupos de trabajo de la manera que elrelator estime ms conveniente para el desarrollo deltrabajo de acuerdo con los mdulos.

MDULO 1

Teora de la generacin del vapor yconceptos termodinmicosfundamentales

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CONTENIDOS MDULO 1

ESTRUCTURA DEL MDULO

ACTIVIDAD TCNICA DURACIONSUGERIDAMATERIALES

Teora de la generacin del vapor Nociones generales sobre el vapor Proceso de vaporizacin Factores que influyen en el punto de ebullicin Composicin del vapor Clases de vapor que produce una caldera

Conceptos termodinmicos y unidades Energa Tipos de energa Calor Tipos de calor Formas de transmisin del calor Temperatura Presin

1.1. Teora de la generacin de vapor

1.2. Conceptos termodinmicos:Energa, CalorEjercicios

1.3. Formas de transmisin del calorEjercicios

Exposicin del relator(a)

Exposicin del relator(a) Trabajo grupal

Exposicin del relator(a) Trabajo grupal

Presentacin ppt. Manual del Participante

Presentacin ppt. Manual del Participante

Manual del Participante Papelgrafo

20 min

50 min

50 min

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1.1.- NOCIONES GENERALES SOBRE EL VAPOR

Antes de referirnos a los generadores de vapor y autoclavescomo comnmente se les llama, es bsico que el operadorrecuerde los fundamentos del proceso fsico de lageneracin del vapor.

El vapor es usado en la industria por lo conveniente yeconmico para el transporte de energa y calor. La energadel combustible es traspasada por el proceso de combustinal agua, vaporizndola. El vapor producido es llevado a lospuntos de consumo para utilizar, ya sea, su fuerza, sucantidad de calor o temperatura.

DESARROLLO DE LOS CONTENIDOSY ACTIVIDADES MDULO 1

Actividad 1.1.: Exposicin Relator (20 minutosen total)

TEMA 1: TEORA DE LA GENERACION DEL VAPOR

1.2.- PROCESO DE VAPORIZACIN

Es el paso del agua de la fase lquida a la fase de vapor sepuede efectuar por evaporacin y por ebullicin.

1.2.1.- PROCESO DE EVAPORACIN

La evaporacin es el proceso por el cual un lquido cambiade fase lquida a fase gaseosa en condiciones normales detemperatura ambiente. Es un fenmeno que se desarrollaslo en la superficie libre del lquido, es ms lento que laebullicin, efectundose a temperaturas ms bajas questa y sin turbulencia visible de su masa. Toda evaporacinproduce un enfriamiento del lquido y para que el procesocontine una vez iniciado, es necesario que siga recibiendocalor para compensar el que ha perdido.

El agua se evapora lentamente en el aire, algunos otroslquidos se evaporan rpidamente, stos son los llamadosvoltiles (alcohol, ter, bencina). Otros no se evaporan olo hacen con mucha dificultad, a estos ltimos los llamanfijos (aceites). A mayor temperatura el proceso deevaporacin aumenta.

La evaporacin tiene mucha aplicacin en procesosindustriales como es el caso de la concentracin desoluciones y para producir bajas temperaturas.

1.3.- FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PUNTO DEEBULLICIN

1.3.1.- LA PRESIN

Si hacemos hervir un mismo lquido en recipiente colocadoal interior de una campana de vaco, puede observarse queal bajar gradualmente la presin, desciende en igual formael punto de ebullicin del lquido. Lo contrario sucede siaumentamos la presin.

1.3.2.- LA PROFUNDIDAD DEL LQUIDO

La presin hidrosttica se suma a la atmosfrica retardandola ebullicin, o sea elevando su punto de ebullicin.

1.3.3.- LOS GASES DISUELTOS EN EL LQUIDO

El aire o cualquier otro gas disuelto en el lquido acelera elproceso de ebullicin, por lo cual, a mayor cantidad de gasdisuelto, ms bajo punto de ebullicin.

1.3.4.- LAS SALES EN DISOLUCIN

Retardan el proceso, por lo cual hacen subir el punto deebullicin.De lo anterior, se desprende que el punto de ebullicin deun lquido puro y de poca profundidad, slo depende desu naturaleza y de la presin que soporta su superficielibre.

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1.2.2.- PROCESO DE EBULLICIN

Proceso por el cual un lquido pasa a la fase gaseosa por laadicin de calor, tiene lugar en toda la masa de manerarpida y turbulenta en forma de burbujas que la agitan. Estefenmeno se efecta a una determinada temperatura quees caracterstica para cada lquido, y en el caso del agua laebullicin tiene lugar a 100 C de temperatura, siempre quesea a nivel del mar, y en un depsito abierto a la atmsfera.

Cuando el agua entra en el proceso de ebullicin, sutemperatura se mantendr constante, y no subir porningn motivo al aumentar la fuente de calor. Slo seconseguir una ebullicin ms violenta y tumultuosa de lamasa, pero su temperatura se mantendr constante.

A medida que se asciende en altura sobre el nivel del mar,el punto de ebullicin del agua baja, porque la presinatmosfrica disminuye, en estos casos el agua hierve a unatemperatura menor de 100 C.

Si en vez de efectuar el calentamiento en un depsitoabierto a la atmsfera, lo hacemos en un depsito cerradodonde el vapor producido por el proceso de ebullicin nopuede escapar al exterior, la temperatura y la presinsubirn con la formacin de vapor adicional. Mientras mstiempo dure la aplicacin de calor, la temperatura y lapresin continuarn subiendo, hasta que el agua y el vaporalcancen aproximadamente la temperatura de la fuentede calor, (ollas a presin, marmitas, calderas).

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1.5.- CLASES DE VAPOR QUE PRODUCE UNA CALDERA

1.5.1.- VAPOR SATURADO

Toda caldera produce vapor saturado, entendindose portal el que se encuentra en contacto con el lquido enevaporacin y que se encuentra a la misma temperaturade ebullicin. Por otra parte una caldera puede producirvapor saturado seco o vapor saturado hmedo, en el primercaso el vapor producido est exento completamente departculas de agua sin vaporizar y en el segundo caso puedellevarlas en suspensin.

La posibilidad que una caldera produzca vapor saturado secoo vapor saturado hmedo, depende del tipo de caldera, delvolumen de su cmara de vapor, de la mayor o menordistancia que existe entre el nivel de agua y la salida devapor, de la velocidad de circulacin, presin de trabajo, etc.

1.5.2.- VAPOR RECALENTADO

Ninguna caldera produce directamente en su cmara devapor, vapor recalentado. El recalentamiento es un procesoposterior a que se somete el vapor saturado de la calderahacindolo pasar por serpentines de poco dimetro ysometindolo a recalentamiento. A travs de ste procesose termina de secar el vapor y se le aumenta su temperaturasin aumentar su presin. El vapor recalentado se usa enalgunos procesos industriales y es bsico para mover lasturbinas en plantas termoelctricas, ya que la energacalrica se traduce en movimiento mecnico y ste serms efectivo a mayor temperatura del vapor. Adems selogran temperaturas de vapor que no sera posible alcanzardirectamente en la cmara de vapor porque sobrepasaracon creces las presiones de diseo de las calderas.

El vapor saturado que se usa en instalaciones de calefaccino en procesos industriales en general no requieren de unalto grado de purificacin. Un vapor de 97% de calidad 3%de humedad es adecuado para cualquier uso y es posibleobtenerlo con separadores de tipo primario o por gravedad.

1.4.- COMPOSICIN DEL VAPOR

El vapor est compuesto de los mismos elementos que elagua, o sea hidrgeno y oxgeno. Cuando est seco notiene olor, ni sabor. Al entrar en contacto con el aire tomaun color blanco debido a la formacin de gotas de aguasde condensacin.

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Actividad 1.2.: I parte Exposicin del relator(25 minutos)

TEMA 2: CONCEPTOS TERMODINMICOS YUNIDADES

2.1.- ENERGA

La capacidad para producir un efecto se denomina energa.Los efectos como por ejemplo un ruido tenue, elmovimiento de una partcula ligera, la produccin de unaonda, las actividades cotidianas, etc., requiere de energa.

Una gran parte del tema de la energa trmica trata de latransformacin de la energa. Las unidades de medicinde la energa mas corrientemente usadas son: caloras(cal), Kilocaloras (Kcal) (1Kcal = 1000 caloras) y la UnidadTrmica Britnica(BTU).

2.2.- TIPOS DE ENERGA

2.2.1.- ENERGA CINTICA

Corresponde a la energa que posee una masa debido a suvelocidad.

2.2.2.- ENERGA POTENCIAL

Es la energa que posee una masa cuando se halla sometidaa la accin de un campo gravitatorio. En otras palabras,esta energa est asociada a la altura.

2.2.3.- ENERGA INTERNA

Es la energa que posee un cuerpo debido a su actividadmolecular. Cuanto ms elevada la temperatura, ms grandees la actividad molecular y ms grande es a su vez la energainterna. La energa interna se expresa en kilocaloras porunidad de masa (Kcal/Kg).

2.3.- CALOR

La energa que fluye en virtud de una diferencia detemperatura se denomina calor. Corresponde a lamanifestacin del movimiento de las molculas de loscuerpos, mientras ms rpido se muevan las molculas deun cuerpo, ms caliente estar el cuerpo. Cuando doscuerpos uno caliente y otro fro, se colocan prximos entres el calor fluye desde el cuerpo caliente hacia el cuerpofro a causa de la diferencia de temperatura. En este casola actividad molecular del primer cuerpo decrece y encambio aumenta la del segundo, sea, la cantidad de calordepende de la masa de los cuerpos, por lo tanto, doscuerpos de la misma composicin pueden tener la mismatemperatura, pero tendr ms calor el que contenga msmasa.El calor es una forma de energa y en consecuencia se mideen las mismas unidades:- caloras (cal).- Kilocaloras (Kcal).- Unidad Trmica Britnica (BTU).

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En el sistema mtrico, se usa la Kilocalora (Kcal) y se definecomo la cantidad de calor necesaria para elevar en 1 C latemperatura de 1 litro o kilo de agua.

En el sistema ingls, se usa el B.T.U. y se define diciendoque es la cantidad de calor necesaria para elevar 1 F, latemperatura de 1 libra de agua.

En resumen: La Kilocalora y el B.T.U. son las unidades enque se expresa el calor en el sistema mtrico e inglsrespectivamente.

Equivalencias entre diferentes unidades de medicin delcalor:

2.4.- TIPOS DE CALOR

2.4.1.- CALOR SENSIBLE

Es la cantidad de calor necesario para calentar un litro (1kilo de agua) desde 0 C, hasta 100 C, a una atmsfera depresin. Si partimos de un litro de agua a 0 C, senecesitaran 100 Kcal para elevar la temperatura del aguahasta 100 C, o sea, que un litro de agua hirviendo tieneun calor sensible de 100 Kcal.

2.4.2.- CALOR LATENTE

Es la cantidad de calor necesario para transformar un litro(kilo) de agua de 100 C en vapor saturado seco a 100 C,a una presin de 1 atmsfera (1,033 kg/cm2), para esto senecesitan 543,3 Kcal.

Este fenmeno de alta absorcin de calor es el usado parala calefaccin en general, ya que el vapor al condensarsedevuelve dicho calor.

El calor latente varia levemente con la presin. Por ejemplo,para un litro (kilo) de agua a una presin de 7,03 Kg/cm2el calor latente es de 497,7 Kcal, y a 14,06 Kg/cm2, solo472,0 Kcal. (Ver anexo 1).

111111

Kg.LibraKgCKcalB.T.U.

1000453,62,20461,82,2046 x 1,80,252

GramosGramosLibrasF 3,968 B.T.U.

====== Kcal

=

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2.4.3.- CALOR TOTAL DE VAPORIZACIN

Es la cantidad de calor necesaria para transformar un litro(kilo) de agua de 0 C en vapor saturado seco a 100 C.

En consecuencia, el calor total de vaporizacin, es la sumadel calor sensible ms el calor latente, que a la presinatmosfrica tiene un valor de 643,3 Kcal.

2.- Calcular la cantidad de calor necesario para evaporar100 litros de agua, encontrndose el agua a 0 C.

Respuesta:Calor total de vaporizacin = Kcal.

Respuesta:Calor total de vaporizacin = Kcal.

Actividad 1.2.: II parte Ejercicios sobre Calor(25 minutos ).

Cada Grupo resolver los siguientes ejercicios :

1.- Calcular la cantidad de calor expresado en Kcal necesariopara calentar 1 m3 de agua desde 15 C hasta 80 C.

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Actividad 1.3.: Exposicin del relator yejercicios sobre unidades de temperatura ypresin (50 minutos en total).

Transmisin del Calor

Parte I

2.5.- FORMAS DE TRANSMISIN DEL CALOR

El calor pasa desde un cuerpo de mayor temperatura aotro de menor temperatura mediante tres formas:

2.5.1.- CONDUCCIN

Es la forma en que se trasmite el calor entre los cuerposslidos, y se propaga a travs del movimiento vibratoriode las molculas de los cuerpos. Si colocamos el extremode un metal en una fragua caliente, el calor lo sentiremosen el otro extremo porque se ha transmitido por conduccina lo largo de la barra. La rapidez de la propagacin varasegn la naturaleza del cuerpo, los buenos conductoresson aquellos en que la conduccin es rpida, y los malosaquella en que sta es lenta.

Los mejores conductores del calor son los metales, lassubstancias orgnicas y el agua son malos conductores delcalor.

2.5.2.- CONVECCIN

Es la transmisin del calor por el movimiento de la sustanciamisma, y es la forma en que se propaga el calor en loslquidos y gases. Por ejemplo, cuando calentamos el fondoy lados de una vasija que contiene agua, disminuye ladensidad de las capas de lquidos ms cercanas al foco decalor producindose un movimiento ascensional del aguams caliente y bajan las capas superiores ms fras y porlo tanto ms densas. De esta manera se produce unacirculacin contina que tiende a igualar la temperaturade toda la masa, poniendo en contacto las partes ms frascon las ms calientes.

El calentamiento del aire y de los gases tambin se trasmitepor conveccin, ya que al calentarse se hacen ms ligeroso livianos al disminuir su densidad y adquieren unmovimiento ascensional desplazando el aire ms fro quebaja por su mayor peso y al calentarse vuelve a subirgenerando movimientos llamados corrientes convectivas,que tienden a subir y bajar continuamente hasta que latemperatura se normaliza en el ambiente. A travs de laconveccin se produce el tiraje natural en las calderas y lacalefaccin por radiadores.

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2.5.3.- RADIACIN

Es la transmisin del calor de un cuerpo caliente a uno msfro a travs del espacio, sin necesidad de un medio materialque lo conduzca o transporte. Un ejemplo tpico detransmisin por radiacin es el sol que a travs de la enormedistancia que lo separa de la tierra, la calienta sin que hayacontacto de ningn tipo entre ambos planetas.Una persona colocada a cierta distancia del fuegoexperimentar una sensacin de calor que no se debe a latemperatura del aire, ya que cesa inmediatamente si seinterpone una pantalla, lo cual no sucedera, si el ambientetuviese una temperatura elevada. Lo mismo sucede cuandose interponen las nubes al paso del sol, disminuyendoinmediatamente la temperatura. El calor radiante se propagaen lnea recta y en todas direcciones alrededor del foco decalor y se trasmite en el vaco lo mismo que en el aire.

2.6.- TEMPERATURA

La temperatura se define como La medida del nivel deactividad molecular que tiene un cuerpo. Se dice que uncuerpo est caliente cuando tiene una temperatura alta yest fro cuando su temperatura es baja, no interviniendosu tamao ni cantidad de masa, sino slo la medida de suenerga interna o su actividad molecular. Una esfera defierro de 10 cm. de dimetro y otra de 1 cm. de dimetropuede tener exactamente una misma temperatura, pero laesfera de mayor dimetro poseer mayor cantidad de calor.

ESCALAS TERMOMTRICAS

2.6.1.- EQUIVALENCIAS DE UNIDADES DE TEMPERATURA

De acuerdo a la figura es posible establecer una equivalenciaentre estas escalas:

Para medir la temperatura se usan las escalastermomtricas, siendo las ms usadas la escala centgradao Celsius en el sistema mtrico (C) y la escala Fahrenheiten el sistema ingls (F).

0C (0F - 32)

100 180= Ecuacin 1

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Entonces tenemos:

La temperatura absoluta es la que se mide a partir del ceroabsoluto ( 0 K -273 C). Nunca se ha alcanzado esteltimo punto, la temperatura ms baja a la que se ha llegadoesta alrededor de (-250 C).

La temperatura se mide con termmetros y conpirmetros.

En los termmetros se utiliza mercurio (para rangos entre-39,5 C y 357 C) o alcohol (para rangos entre -130,5 Cy 78 C).

Los pirmetros generalmente son del tipo termocuplas,que consiste en una barra metlica de distintos metales yen contacto cerrado, los que son conectados porconductores elctricos a un galvanmetro. La diferenciade potencial elctrico generado en los diferentes metalespor calentamiento, se traduce en una variacin que serepresenta en un dial expresando la temperatura ya seaen C o en F.

0C5 x (0F - 32)

9= 0C

(0F - 32)

1,8=0C

100 x (0F - 32)

180=

0K = 0C + 273

0R = 0F + 460

Para obtener la temperatura en grados absolutos tenemoslas escalas Kelvin (0K) y Rankine (0R).

0F180 x 0C

100= + 32 0F

9 x 0C

5= + 32 0F = 1,8 x 0C + 32

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Ejercicios

Trabajan los alumnos en grupos pequeos de 3 o 4 personasy luego el relator proyecta los resultados para comparary aclara el procedimiento de resolucin.

1. Exprese la temperatura de 100 F en C.Resp. = C

2. Exprese la temperatura de 60 C en F.Resp. = F

3. Exprese la temperatura de 100 F en R.Resp. = R

4. Exprese la temperatura de 60 C en K.Resp. = K

2.7.- PRESIN

Es la fuerza que se ejerce sobre una superficie. En elsistema mtrico, la fuerza se mide en kilos (kg) y la superficieen centmetros cuadrados (cm2), obtenindose la unidadde presin (kg/cm2). En el sistema ingls la fuerza se mideen libras (lbs.) y la superficie en pulgadas cuadradas (pulg2),obtenindose la unidad de presin (lbs./pulg2).

La presin se mide algunas veces en funcin de la presinatmosfrica normal, que es la presin equivalente a laejercida por una columna de mercurio de 760 mm. dealtura, a la temperatura de 0 C, a nivel del mar y a 45 delatitud.

Los instrumentos que miden la presin atmosfrica sellaman barmetros. En las calderas y autoclaves, la presin,se mide con un instrumento llamado manmetro. Losmanmetros miden presiones relativas o manomtricas,si a la presin manomtrica le sumamos la presinatmosfrica, tendremos la presin absoluta.

Estos instrumentos, destinados a medir presiones, se debenrevisar peridicamente, para que su lectura sea segura. Eldesajuste se produce por vibraciones, sobrepresiones opor trabajar a temperatura demasiado elevada. La mayorade los manmetros, se pueden comprobar rpidamentecomparando sus lecturas con las de otro manmetro patrn.

Parte II

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2.8. TIPOS DE PRESIN

2.8.1.- PRESIN ATMOSFRICA

Presin que ejerce la atmsfera sobre los cuerpossumergidos en ella.En un nivel determinado, la presin atmosfrica es igualal peso de la columna de aire existente encima de dichonivel. Al nivel del mar, y a 0 C, su valor normal se considerade 760 mm Hg (1.033 kg/cm2).

2.8.2.- PRESIN RELATIVA

La presin relativa (manomtrica), es la presin referidaa la presin atmosfrica del lugar; es decir, la presinatmosfrica del lugar sera el punto de referencia cero eneste caso.

2.8.3.- PRESIN ABSOLUTA

Es la presin medida sobre el cero absoluto, como nivelde referencia, y es igual a la presin relativa ms la presinatmosfrica.

Pabs = Patm + PrelativaP relativa = Pabs - Patm

Las conclusiones que se pueden sacar son importantes:

La presin absoluta, es la presin medida teniendo comoreferencia un vaco perfecto, el cero absoluto; por lotanto nunca podr ser negativa.

Las presiones manomtricas son referidas a la presinatmosfrica del lugar; siendo positivas las presiones queestn por encima de dicha presin y negativas las queson menores. Una presin menor que la presinatmosfrica del lugar, es una presin manomtricanegativa y se llama vaco parcial.

Las presiones manomtricas negativas no puedenexceder de un lmite terico de la presin atmosfricadel lugar, pues se estara por debajo del cero absoluto,lo cual no es posible.

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2.9.- EQUIVALENCIAS DE UNIDADES DE PRESIN

1 atm = 1,033 kg/cm2 = 14,22 lbs./pulg2 = 10,33 mts.Columna de agua.

1 psi = 1 lbs./pulg21 bar = 1 kg/cm2

Ejercicios

1.-Se tiene un manmetro que marca 90 lbs./pulg2 y sedebe reemplazar por otro que est graduado en kg/cm2. Cunto deber marcar el nuevo instrumento?

Respuesta: (kg/cm2.)

2.-Transformar 7 kg/cm2 a lbs./pulg2

Respuesta: lbs./pulg2

MDULO 2

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Generadores de vapor

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CONTENIDOS MDULO 2

ESTRUCTURA DEL MDULO

ACTIVIDAD TCNICA DURACIONSUGERIDAMATERIALES

Presentacin ppt. Manual del Participante

Manual del Participante Papelgrafo, plumones

Exposicin sobre generadores devapor

TallerIdentificando partes y accesorios, susfunciones y riesgos

Exposicin del relator

Trabajo Grupal

Clasificacin general de las calderas Evolucin de las calderas Tipos de calderas ndice de produccin de vapor de las calderas Partes principales que componen una caldera Accesorios de las calderas Combustin

60 min

60 min

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DESARROLLO DE LOS CONTENIDOSY ACTIVIDADES MDULO 2Este mdulo tiene como objetivo que los participanteslogren reconocer los distintos tipos de generadores devapor y sus partes componentes e identificar los principalesproblemas de seguridad que podran presentar para lostrabajadores y pblico en general el mal funcionamientode dichos componentes .

El relator har una presentacin general de clasificacinde calderas, y sus partes componentes y explicar basadoen los contenidos que se adjuntan.

Actividad 2.1.: Exposicin Relator (60 minutosen total)

GENERADORES DE VAPOR

El relator har una presentacin general de clasificacinde calderas, y sus partes componentes y explicar susfunciones basado en los contenidos que se adjuntan.

Actividad 2.2.: Trabajo de Taller (60 minutosen total)

Identificando partes y accesorios, susfunciones y riesgos

Materiales:Manual del Alumno, papelgrafo, plumones.

Paso 1El curso se divide en 4 grupos y basados en su experienciacompletarn el cuadro que se adjunta en anexo 2.1 ,traspasando a un papelgrafo sus anotaciones

Paso 2Los grupos tomarn a su cargo los anlisis segn siguientedistribucin:

Grupo 1: Cuadro N 1Grupo 2: Cuadro N 2Grupo 3: Cuadros N 3 y 4Grupo 4: Cuadros N 5 y 6

Paso 3El representante del grupo pondr el papelgrafo con elcuadro y las anotaciones hechas por el grupo y expondrsus resultados ante el curso

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CONTENIDOS DE APOYO

2.1.- CLASIFICACIN GENERAL DE LAS CALDERAS

Las mltiples, aplicaciones que tienen las calderasindustriales, las condiciones variadas de trabajo y lasinnumerables exigencias de orden tcnico y prctico quedeben cumplir para que ofrezcan el mximo de garantasen cuanto a solidez, seguridad en su manejo, durabilidady economa en su funcionamiento, ha obligado a losfabricantes de estos equipos a un perfeccionamientoconstante a fin de encarar los problemas cuyas solucioneshan originado los varios tipos existentes y que ser necesarioagrupar segn sus caractersticas ms importantes.

La clasificacin general de las calderas de acuerdo al mayoruso en nuestro pas, es la siguiente:

1.-Atendiendo a su posicina) Horizontales.b) Verticales.

2.-Atendiendo a su instalacina) Fija o estacionada.b) Mvil o porttiles.

3.-Atendiendo a la ubicacin del Hogara) De Hogar exterior (tpica la cilndrica sencilla).b) De Hogar interior (escocesas).

4.-Atendiendo a la circulacin de los gasesa) Recorrido en un sentido.b) Con retorno simple (tpica: caldera marina).c) Con retorno doble (algunas escocesas).

5.-Con respecto a su forma de calefaccina) Cilndrica sencilla de hogar exterior.b) Con un tubo hogar (liso o corrugado).c) Con dos tubos hogares (lisos o corrugados).d) Con tubos Galloway (calderas horizontales o verticales).e) Con tubos mltiples de humo (Igneotubulares). Los

tubos pueden ser horizontales, inclinados o verticales.f) Con tubos mltiples de agua (Acuotubulares).g) Con tubos mltiples de agua y mltiples de humo

(combinados o mixtas).

6.-De acuerdo a la presin del vapor que producena) De Baja Presin (hasta 2,0 kg/cm2).b) De Mediana Presin (Sobre 2,0 kg/cm2 hasta 10

kg/cm2).c) De Alta Presin (ms de 10 kg/cm2).

7.-Con respecto al volumen de agua que contienen enrelacin con su superficie de calefaccina) De gran volumen de agua (ms de 150 Its. de agua

por m2 de superficie de calefaccin).b) De mediano volumen de agua (entre 70 y 150 Its.

de agua por m2de superficie de calefaccin).c) De pequeo volumen de agua (menos de 70 Its. de

agua por m2 de superficie de calefaccin).

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2.2.- EVOLUCIN DE LAS CALDERAS

Los primeros tipos de calderas que se utilizaron eran dehogar exterior y solamente podan trabajar a presionesmuy bajas, a causa de su forma y calidades deficientes delos materiales utilizados.Posteriormente se observ la necesidad de disminuir elcosto de funcionamiento de las calderas y a la cilndricasencilla se le aument el rendimiento instalndoles tuboshogares (nace la caldera de hogar interior). Adems, laexperiencia seal la conveniencia de obtener mayorespresiones de trabajo, lo cual se tradujo en variaciones delas formas de las calderas.

Con el propsito de aumentar la superficie de calefaccinde las calderas (sin aumentar su tamao) se dividi estasuperficie en pequeas porciones, insertando tubos depequeo dimetro por cuyo interior circulaban los gasesprovenientes del sistema de combustin. Estas constituyen,hoy da, las calderas denominadas de tubos mltiples dehumo (Igneotubulares).

Finalmente, debido al desarrollo industrial, se fabricaronlas calderas acuotubulares, en las cuales por el interior delos tubos pasa agua o vapor y los gases calientes se hallanen contacto con la superficie externa. Estas calderas son,generalmente, de alta presin. En la actual idad seencuentran trabajando calderas de este tipo a presionesrelativas de 164 kg/cm2 llegando en algunos casosespeciales a 315 kg/cm2.

2.3.- TIPOS DE CALDERAS

2.3.1.- CALDERA CILNDRICA SENCILLA

An es posible encontrar hoy da trabajando este tipo decalderas, que se caracterizan por pertenecer al grupo decalderas de gran volumen de agua, de baja o medianapresin, y de hogar exterior. Se emplea principalmentecuando se requiere gran cantidad de vapor al iniciar elconsumo.Consiste esencialmente en un cilindro de unos 2 mts. dedimetro con su hogar exterior debajo del cuerpo principal. Los gases calientan la parte inferior del cilindro, circulandoadems por canales (ductos) construidos por ladrillorefractario que constituyen la mampostera de la unidad.

Ventajas: Se podran mencionar como ventajas, su fcilconstruccin; mantienen una gran reserva de energa porser de gran volumen de agua; son fciles de limpiar enforma manual o mecnica por tener todas sus partesaccesibles a una persona, lo que implica bajo costo demantencin.

Desventajas: Su rendimiento es muy bajo, se producendilataciones disparejas debido a su tamao, lo que puedeocasionar fisuras en su planchaje. La puesta en marcha esdificultosa porque necesita por lo menos 24 horas deprecalentamiento, a fin de normalizar su temperatura entodas sus partes. Son peligrosas en casos de accidentes.

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2.3.2.- CALDERAS CON TUBOS HOGARES

En las calderas cilndricas sencillas, se produce gran prdidadebido a la irradiacin del calor. Con el propsito desuprimir este inconveniente, se introdujo una modificacinque consisti en colocar un tubo hogar dentro del cuerpoprincipal, en la parte inferior, y que lo atraviesa de lado alado en el sentido longitudinal.En el interior de este tubo, se ubic el fogn de parrillasplanas. Con esto se consigui, adems, de reducir lasprdidas, aumentar considerablemente la superficie decalefaccin sin variar el tamao de la caldera. Si se quiereobtener una mayor superficie de calefaccin, se instala untubo hogar ondulado (corrugado) lo que ofrece tambinmayor resistencia mecnica.

Ventajas: Como ventajas pueden sealarse las mismas quecorresponden a la caldera cilndrica sencilla, agregandoque stas ltimas son de mayor rendimiento.Desventajas: Los hogares de estas calderas son de magnitudmuy l imitada, datos prcticos indican que elemparrillamiento no debe pasar de 2 m2 de su superficie,debido a dificultades en la alimentacin de combustible.Cuando es necesario una mayor superficie de parrilla, seinstalan dos o tres tubos hogares con el propsito deeliminar un hogar demasiado grande. Estas ltimas calderas(de dos o tres hogares) son similares en sus caractersticasa las calderas de un tubo hogar, con la diferencia queaumenta la superficie de calefaccin y facilitan la carga delhogar.

2.3.3.- CALDERAS CON TUBOS GALLOWAY

En algunas calderas horizontales, se han instaladotransversalmente tubos cnicos en los tubos hogares, conel objeto de aumentar la superficie de calefaccin y acelerarla circulacin del agua en el interior de la caldera; a estostubos Galloway se les denomina tambin, en este caso,tubos hervidores.Entre las calderas con tubos galloway, la ms comn es lavertical, que pertenece al grupo de mediano volumen deagua y se utiliza en aquellas industrias que necesitan pocaenerga. Los tubos de seccin cnica atraviesan de lado alado el tubo central vertical (tubo hogar), y frente a cadatubo existe (generalmente) una tapa removible parainspeccionar, interiormente, los tubos y efectuar su limpieza.

2.3.4.- CALDERAS CON TUBOS MLTIPLES DE HUMO

Estas calderas son denominadas tambin Igneotubulareso Pirotubulares y pueden ser verticales u horizontales.Entre las calderas verticales pueden encontrarse dos tiposrespecto a los tubos:

a) De tubos semi sumergidos.b) De tubos totalmente sumergidos.

En el primer caso, el agua no cubre totalmente los tubos,en cambio en el segundo caso stos estn totalmentecubiertos.

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Se encuentran en este grupo de calderas las locomvilesy las locomotoras, que se caracterizan principalmente porser de mediano volumen de agua, tiraje forzado y cuentancon tres partes bien definidas:

a) Una caja de fuego donde va montado el hogar. Estacaja puede ser de seccin rectangular o cilndrica,es de doble pared, por lo que el hogar queda rodeadode una masa de agua. Debido a esta doble pared,las planchas deben, reforzarse con tirantes o estayes(pernos o refuerzos con un orificio central paradetectar filtraciones cuando se cortan por corrosioneso exceso de tensiones).

b) Un cuerpo cilndrico atravesado longitudinalmente,por tubos de pequeo dimetro, por cuyo interiorcirculan los gases calientes.

c) Una caja de humos, que es la prolongacin del cuerpocilndrico, a la cual llegan los gases despus de pasarpor el haz tubular, para salir hacia la chimenea. Estascalderas trabajan casi siempre con traje forzado, elcual se consigue mediante un chorro de vapor de lamisma caldera (vapor vivo) o utilizando vapor deescape de la mquina.

2.3.5.- CALDERAS ACUOTUBULARES (HIDROTUBULARES)

Como se dijo anteriormente, por el interior de los tubosde estas calderas pasa agua o vapor y los gases calientesse hallan en contacto con las caras exteriores de ellos, sonde pequeo volumen de agua. Las calderas acuotubularesson las empleadas casi exclusivamente cuando interesaobtener elevadas presiones y rendimiento, debido a quelos refuerzos desarrollados en los tubos por las altaspresiones, se traducen en esfuerzos de traccin en toda suextensin.

La limpieza de estas calderas se lleva a cabo fcilmenteporque las incrustaciones se quitan utilizando dispositivoslimpia tubos accionados mecnicamente o por medio deaire.

Las calderas horizontales con tubos mltiples de humo,hogar interior y retorno simple o doble retorno, son lasllamadas (hoy da) calderas escocesas y son las de aplicacinms frecuente en nuestro pas. Estas calderas, comocualquier otro tipo, pueden ser utilizadas con hogar paraquemar carbn, lea o bien con quemadores de petrleo.

Como se puede apreciar, estas calderas(igneotubulares) necesitan mayor preocupacin ycuidado en su fabricacin y manejo. Especial cuidadodebe tenerse con la calidad del agua de alimentacin,ya que existe mayor riesgo de que ellas seembanquen por exceso de incrustaciones y por elhecho que es difcil efectuar una limpieza mecnica(manual) de los tubos por el reducido espacio quehay entre ellos.

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2.3.6.- CALDERAS DE CIRCULACIN FORZADA

Existen calderas acuotubulares en que la circulacin delagua se hace a presin por medio de bombas. Normalmentetrabajan a presiones relativas superiores a los 100 kg/cm2.

Cuando se trata de calderas de este tipo, el dimetro delos tubos se reduce, el circuito de los tubos puede alargarsey puede disminuirse el espesor de sus paredes para presindada. Los tubos pueden disponerse como serpentinescontinuos e incluso pueden formar el revestimiento delhogar. De este modo se mejora la transmisin de calor, elespacio requerido para su instalacin se reduce al mnimoy los colectores y cuerpos cilndricos quedan suprimidos.Otras ventajas que pueden mencionarse a esta clase decalderas son: su puesta en marcha es muy rpida, bastan

La circulacin del agua en este tipo de caldera alcanzavelocidades considerables, con lo que se consigue unatransmisin eficiente del calor; por consiguiente, se elevala capacidad de produccin de vapor.

La amplitud de uso de este tipo de calderas ha dado comoresultado muchos diseos y modificaciones. Tal es el casoque se encuentran calderas con tubos rectos, tubos curvos,de varios colectores y las posiciones relativas de los hacestubulares pueden ser horizontales, verticales o inclinados.Existen tambin calderas que se caracterizan por ser unacombinacin de igneotubulares y acuotubulares. Estascalderas son las denominadas acuopirotubulares.

slo algunos minutos para obtener vapor. En comparacincon las calderas de tipo convencional de la misma capacidad,stas son ms livianas en cuanto a peso total y sus funcionesson ms sencillas, adems de requerir menor espacio.

El problema grave que tienen estas unidades, es que elagua de alimentacin debe ser de muy buena calidad, casocontrario, los tubos se incrustan y se queman inutilizandola caldera. Son totalmente automticas, lo que implica unaconstante mantencin de sus controles y revisionesperidicas de sus instrumentos.

2.4.- NDICE DE PRODUCCIN DE VAPOR DE LAS CALDERAS

La produccin de vapor de una caldera puede expresarseen funcin de los kilogramos de vapor producido, por metrocuadrado de superficie de calefaccin y por hora. Estaproduccin de vapor se ha ido elevando cada da ms enlos tipos modernos, pasando de los 15 a 25 kg/m2, quedan las calderas ordinarias de gran y mediano volumen deagua, a 50 kg/m2 en ciertos tipos de calderas de radiaciny circulacin forzada.

La intensificacin de la produccin de vapor se basaprincipalmente en la circulacin de agua en el interior delos tubos, con una velocidad tal, que el vapor que se vaformando por el calentamiento de los mismos, vaya saliendocon la misma corriente del agua que se evapora, porquede no ser as, las burbujas de vapor formadas crearan

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espacios huecos en el liquido que no podran absorber elcalor transmitido, quemndose el material de los tubos.

Cabe hacer presente que en las primitivas calderas dehervidores y grandes cuerpos cilndricos, apenas se acusala circulacin del agua y que nicamente puede acelerarsealgo por la ubicacin de la lnea de alimentacin de agua.

En las calderas acuotubulares con tubos poco inclinadosya se asegura una circulacin ms definida, aunque unpoco lenta. Finalmente, en las calderas de tubos verticalesy fuertemente inclinados, la circulacin por diferencia detemperatura adquiere ya velocidades considerables, sobretodo si al disear la caldera se aslan los tubos descendentes.En estas condiciones se puede obtener una potenciavaporizada de hasta 66 kg/m2 de superficie de calefaccin.

2.5.1.- HOGAR

Prcticamente, se designan tambin con los nombres defogn o caja de fuego, y corresponde a la parte en que sequema el combustible.

Actualmente, se ha descartado el uso de calderas de hogarexterior, por ser antieconmicas, usndose slo calderasde hogares interiores, en los cuales el fogn queda rodeadopor el agua a evaporar, lo que redunda en un mejoraprovechamiento del calor.

Las calderas pueden instalarse con hogares paracombustibles slidos, lquidos o gaseosos, todo dependerdel proyecto, del equipo y de la seleccin del combustiblea utilizar (mayores informes sobre hogares se encuentranen el tema combustin).

2.5.- PARTES PRINCIPALES QUE COMPONEN UNA CALDERA

Es importante antes de mencionar las partes constitutivasde una caldera, conocer las siguientes definiciones: Caldera: Es un recipiente metlico destinado a producir

vapor, mediante la accin de calor, a una temperaturay presin mayores a la atmosfrica.

Generador de Vapor: Es el conjunto formado por lacaldera y sus accesorios.

Superficie de calefaccin de una caldera: Es la superficieen contacto con los gases y humos de combustin, porun lado, y con el agua por el otro, medida esta superficiepor el lado que est en contacto con los gases calientes.

2.5.2.- PUERTA DEL HOGAR

En aquellas calderas que utilizan combustibles slidos, elhogar lleva una puerta metlica, abisagrada, revestidainteriormente con refractarios. A veces se construye dedoble pared y con orificios de refrigeracin. Debe tenerajuste hermtico para suprimir entradas de aireperjudiciales. Por esta puerta se alimenta el combustible,se aviva el fuego y se saca la escoria.

En las calderas que trabajan con combustibles lquidos, lapuerta de Hogar la constituye el marco metlico sobre el

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cual va montado el quemador y puede abrirse cuando esnecesario efectuar alguna inspeccin o reparacin del hogarpor disponer de articulaciones (bisagras).

Las paredes de los hogares, en las calderas modernas,pueden ser de tres clases:

Refractario macizo. Refractario colgante o sostenido. Camisa de agua.

Los primeros se emplean en calderas de poca produccinde vapor por m2 de superficie de calefaccin, ya que suuso est limitado por el efecto combinado del peso ytemperatura a la cual se deforma el ladri l lo.Las paredes de refractarios "colgante" o "sostenido",descansan en una armazn de perfiles metlicos. Laestructura es refrigerada por aire que se utiliza como airesecundario en la combustin.

Las camisas de agua consisten en haces tubulares continuosadosados a una pared de refractarios. Estas hileras detubos protegen las paredes de la erosin y son altamenteeficientes en la absorcin de calor radiante pudindoseconseguir con ellos grandes producciones de vapor.Es frecuente construir el hogar dentro de estructuras detubos lo cual se denomina Calderas de Hogar Integral.

2.5.3.- CONDUCTOS DE HUMO

Es aquella parte de la caldera por donde circulan los humoso los gases calientes que se han producido en la combustin. En estos conductos se realiza la transmisin del calor alagua que contiene la caldera. Estos conductos debeninstalarse o construirse de modo que su extremo superiorquede 10 cm. (4") por debajo del nivel mnimo de agua dela caldera.

2.5.4.- CAJA DE HUMOS

Corresponde al recinto o espacio de la caldera quedesempea la funcin de caja colectora de los humos,despus de haber pasado por todos los conductos, antesde salir por la chimenea.

2.5.5.- CHIMENEA

La chimenea sirve para dar salida a los gases de lacombustin, los cuales deben ser evacuados a una alturasuficiente para evitar perjuicios o molestias al vecindarioy para producir, adems, el tiro necesario para que lacombustin se efecte en buenas condiciones y de unmodo continuo. Esto es, haciendo pasar el aire necesarioy suficiente para quemar el combustible.

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2.5.6.- REGULADOR DE TIRAJE O TEMPLADOR

El tiraje es regulado por medio de una compuerta metlicainstalada en el conducto de humo que comunica con lachimenea, o bien ubicado en la chimenea misma. Se llamatambin templador, y el operador de caldera puede accionara voluntad cerrando o abriendo con el fin de dar mayor omenor paso a la salida de los gases de combustin, lo queinvolucra la regulacin de la cantidad de aire.

2.5.7.- MAMPOSTERA

Se llama mampostera a la construccin de ladrillosrefractarios y ladrillos comunes que tienen como objetocubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor alexterior y mediante los cuales, muchas veces, se disponen

La circulacin del aire se produce debido a la diferencia depesos (densidades) entre los gases calientes y el aireambiental que desciende, mientras los gases calientessuben por el interior de la chimenea. Este fenmeno originauna corriente de aire fresco que atraviesa el cenicero y quese utilizar en la combustin.

Las dimensiones de la chimenea en cuanto a su altura ydimetro estarn determinadas por el tiraje necesario ycondiciones de instalaciones respecto a edificacionesvecinas. En las calderas modernas existe un tiraje artificialen que el movimiento del aire se hace por ventiladores sindescartar, desde luego, el uso de la chimenea.

los conductos de humo. Para mejorar la aislacin en lamampostera o sea, para dificultar el paso de calor a travsde ella, se disponen a menudo en sus paredes espacioshuecos de dilatacin para evitar rupturas de ladrillos odestruccin de la mampostera. Todo agrietamiento debeser reparado oportunamente para suprimir prdidas detiraje o fugas de gases.

En algunos tipos de calderas se ha eliminado totalmentela mampostera de ladrillo y se coloca slo aislacin trmicaen el cuerpo principal y cajas de humo. Para este objetose utiliza lana minera (con una cubierta metlica o bienaislantes a base de asbestos u otros materiales adecuadospara este objeto).

2.5.8.- CMARA DE AGUA

Es el volumen de la caldera que est ocupado por el aguaque contiene y tiene como lmite inferior un cierto nivelmnimo, del que no debe descender nunca el agua durantesu funcionamiento.

Existen grandes diferencias entre las que tienen "granvolumen de agua" y las de pequeo volumen", que cadauno de estos tipos tiene un campo de aplicacinperfectamente definido segn las condiciones de marchadel generador de vapor.

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2.5.9.- CMARA DE VAPOR

Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivelsuperior del agua (volumen ocupado por el vaporconsiderando el nivel mximo admisible de agua). En estacmara, el vapor debe separarse de las partculas de aguaque lleve en suspensin. Cuanto ms variable sea elconsumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen deesta cmara de manera que aumenta tambin la distanciaentre el nivel del agua y la vlvula principal de salida devapor. Por esta razn, algunas calderas llevan un pequeocilindro, en la parte superior, llamado domo que contribuyea mejorar la calidad del vapor.

2.5.11.- TAPAS REGISTRO DE INSPECCIN O LAVADO

Todas las calderas tienen convenientemente distribuidascierto nmero de tapas que tienen por objeto permitirinspeccionar ocularmente el interior de las calderas olavarlas si es necesario para extraer, en forma mecnica omanual, los Iodos que se hayan acumulado y que no hayansalido por las purgas. Cuando la incrustacin se encuentraadherida a las paredes o planchas, se pueden utilizar paravarillar o picar.

Casi todas las tapas tienen forma ovalada, para ajustar lastapas de adentro hacia fuera; llevan empaquetadura parasu ajuste hermtico y un perno central para su apriete.Algunas calderas tienen orificios cilndricos, los cuales sesellan con tapas tornillos.

En muchas calderas acuotubulares, se sita una tapa encada extremo de los tubos, para inspeccionarlosinteriormente. Los orificios de estos colectores son tambinelpticos para que las tapas mencionadas puedanintroducirse por ellos y quedan en posicin normal por lapresin ejercida desde el interior (Ej.: Caldera Galloway).

2.5.10.- CMARA DE ALIMENTACIN DE AGUA

Es el espacio comprendido entre los niveles mximo ymnimo de agua. En otras palabras, podra definirse la"cmara de alimentacin" diciendo que: es aquella partede la caldera que durante su funcionamiento se encuentraocupada indistintamente por vapor o por agua, segndnde se encuentre su nivel. Por vapor, si est con su nivelmnimo y por agua si est en su nivel mximo de trabajo.La magnitud de esta cmara depender del volumen deagua que contiene la caldera y es de todo punto de vistanecesario que ella sea grande si se quiere aprovechar lasventajas que proporciona el uso de calderas con una cmaraamplia.

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2.5.12.- PUERTAS DE HOMBRE

Como su nombre lo indica, estas puertas tienen el tamaosuficiente para permitir el paso de un hombre parainspeccionar interiormente la caldera y limpiarla si esnecesario.Una caldera puede tener una o ms puertas de hombre,dependiendo slo del tamao y del tipo equipo.

2.6.- ACCESORIOS DE LAS CALDERAS

2.6.1.- ACCESORIOS DE OBSERVACIN

Los accesorios de observacin de una caldera son lossiguientes : indicadores de nivel de agua, de presin,analizadores de gases de combustin e indicadores detemperatura.

El tubo de vidrio va empaquetado en sus extremos pormedio de prensas-estopas con sus respectivas gomas ygolillas.

Disposiciones oficiales que rigen en nuestro pas exigen eluso de dos indicadores de nivel de agua para toda caldera,uno de los cuales debe ser siempre de observacin directa(del tipo de tubo de vidrio) pudiendo ser el otro formadopor una serie de tres grifos o llaves de prueba.Debe instalarse en la parte ms visible para el calderero.Cuando el tubo se encuentre a una altura que dificulte suobservacin (ms de 3 metros de altura sobre el suelo) sele dar una inclinacin hacia delante para facilitar suobservacin.

La conexin superior con la caldera debe ser siempre conla cmara de vapor y la inferior debe ser de tal manera quela tuerca de la prensa-estopa quede al nivel mnimo delagua. Con esta disposicin, el nivel mnimo admisible deagua en la caldera estar a lo largo del tubo de vidrio, elcual debe marcarse claramente en forma indeleble.

Las empaquetaduras deben ajustarse definitivamentecuando la caldera est con vapor, operacin que deberealizarse con mucho cuidado para no quebrar el tubo devidrio y sufrir accidentes y lesiones por quemaduras. Serecomienda que se asle el tubo para ejecutar operaciones,ya que dispone de vlvulas para este efecto.

2.6.1.1.- INDICADORES DE NIVEL DE AGUA

a) Tubos de nivel (observacin directa)

Consiste en dos tubos, generalmente de bronce, unoconectado a la cmara de vapor y el otro a la cmara deagua de la caldera, ambos unidos exteriormente por untubo de vidrio que, en virtud del principio de los vasoscomunicantes, indica el nivel de agua que hay en el interiorde la caldera.

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Comunicacin con las cmaras de agua y vapor tapadas :Esto sucede cuando al abrir las llaves que comunican conla atmsfera no sale agua ni vapor, entonces es probableque se halla acumulado sedimento o hay obstruccin delos conductos por otras razones.

Para reparar, se deben cerrar las llaves que comunican conambas cmaras y se destapan los conductos sacando lastuercas que para este objeto tienen cada conexin al frentede ellas. Despus se prueba su funcionamiento con aguay con vapor, separadamente. Cualquiera de las doscomunicaciones que se obstruya, el tubo indicar un nivelfalso, siendo mucho ms peligroso que se tape la conexincon la cmara de vapor, ya que el tubo se llenara de aguaexistiendo un nivel inferior dentro de la caldera por eldesequilibrio de presiones que se produce dentro del tubode vidrio, lo que podra producir incluso recalentamientode la caldera (falsa lectura de nivel de agua).

Fuga de las empaquetaduras: Al producirse filtraciones deagua o vapor por las empaquetaduras, se debe procederde inmediato a su reparacin para evitar quebraduras deltubo o daos al personal.

Desgaste de tubos: El tubo de vidrio se gasta por lascondiciones naturales de su uso, por esta razn, en lasinspecciones debe tenerse especial cuidado de observacin.Al notarse cualquier principio de desgaste, debe procedersea su cambio, porque en ese estado se vuelve muyquebradizo.

Cuando la caldera se encuentra trabajando normalmente,en el tubo de nivel deben permanecer abiertas las vlvulasque lo comunican con la cmara de vapor y con la cmarade agua y cerrada la vlvula que comunica el tubo con laatmsfera ( la l lamaremos l lave de desage).Para una buena mantencin de este tipo de nivel, serecomienda hacerle descargas y pruebas diariamente portodas sus llaves para evitar indicaciones falsas de nivel deagua.

Con el propsito de facilitar la visibilidad del nivel de aguapuede pintarse una raya roja delgada en su parte posteriory todos los tubos deben ser provistos de defensas contraposibles roturas del tubo de vidrio.

El tubo de nivel debe ser peridicamente probado, paraello se procede de la siguiente manera:

Prueba de agua: Se cierra la vlvula que comunica con lacmara de vapor manteniendo abierta la que comunicacon la cmara de agua; el agua debe llenar el tubo de vidrio.Abriendo la llave de desage, se vaca el tubo y continasaliendo agua por la unin inferior del tubo de nivel.Prueba de vapor: Se cierra la llave que comunica el tubocon la cmara de agua manteniendo abierta la uninsuperior, si se abre la vlvula de desage, el vapor debeescapar con toda velocidad por el tubo de vidrio.En el sistema indicador de nivel de agua, de observacindirecta, se pueden presentar algunas fallas que se indicana continuacin.

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b) Grifos o llaves de prueba

Consisten en tres llaves colocadas a diferentes alturas. Laprimera debe estar colocada a un nivel superior al mximoadmisible de agua, es decir, en la cmara de vapor, y porella debe salir siempre vapor al abrirla. La segunda debeestar ubicada al nivel normal de trabajo de la caldera(dentro de la cmara de alimentacin) y por ella debe saliruna mezcla de agua y vapor. La tercera debe ir ubicada auna altura que corresponde al nivel mnimo permitido ypor ella debe salir slo agua. Para estar seguro si sale aguao vapor por estos grifos, bastar con dirigir el chorro defluido contra un obstculo que puede ser madera o cartn,as se facilita enormemente su deteccin.

Los grifos de prueba deben encontrarse siempre en buenascondiciones de uso, ya que su objetivo es reemplazar altubo de observacin directa cuando est se quiebra o sele producen fallas de otra naturaleza.

Por ltimo conviene destacar que las llaves de prueba engeneral, estn comprendidas dentro de la longitud visibledel tubo de vidrio.

2.6.1.2.- INDICADORES DE PRESIN

a) Manmetros

El manmetro es un instrumento indispensable y ningunacaldera puede trabajar sin l. Est destinado a indicar enforma clara y precisa la presin efectiva del vapor, enkg/cm2 o lb/pulg2, que existe en el interior de la caldera.

El manmetro deber conectarse a la cmara de vapor dela caldera mediante una caera que forme una curva "S",de modo que sobre el manmetro exista agua y no vapor.El objeto de la curva es evitar que llegue vapor vivo alinterior del mecanismo, para que no se deforme o dilatecon el calor y se pierda su exactitud. En esta curva seacumula condensado, lo cual forma un sello de agua quesiempre actuar sobre el instrumento.

El manmetro ms sencillo consiste en un tubo elpticocurvado, cerrado en un extremo, el que al moverse hacegirar un sector dentado que engrana con un pequeopin; en el mismo eje de este pin, va montada el aguaque se desplaza sobre una esfera graduada. La presin delvapor, agua o cualquier fluido tiende a enderezar el tubo,puesto que, por estar uniformemente distribuida en suinterior, ejercer mayor fuerza sobre las paredes externas,de mayor superficie que las internas.

Es importante evitar corrientes bruscas de aire para prevenirrupturas de tubos, especialmente cuando su verticalidadno es absoluta, quedando sometido a esfuerzos diferentesen sus conexiones con las prensas estopas.

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Se evitarn filtraciones en la lnea de conexinmanmetro para suprimir indicaciones falsas.

El dimetro del manmetro debe estar en relacincon el tamao de la caldera.

No se debe mantener en servicio un manmetro cuandopresente alguno de los s iguientes defectos:

Sin vidrio o vidrio quebrado. Con los nmeros de su esfera borrados. Que marque presin cuando la caldera est fuera

de servicio (paralizada). Cuando la llave de conexin no abra bien. Si su caera de conexin no forma curva en "S.

Cuando la presin disminuye la elasticidad del tubo haceque vuelva a su forma primitiva, con lo cual el aguaindicadora de presin vuelve al principio de la graduacinde la esfera. Es importante anotar que en un manmetro,el agua, generalmente empieza a moverse cuando ya existen4 o 5 lbs./pulg2 de presin y todo depender de lasensibilidad del instrumento.

Cuando una caldera tiene un consumo irregular de vapor,la aguja del manmetro mantiene pequeas oscilacionesde avance y retroceso, lo cual es enteramente normal.

Conviene tener presente para el buen funcionamiento deun manmetro las siguientes recomendaciones:

La ubicacin ser tal que impida el calentamientodel manmetro ms de 50 C.

Siempre debe estar marcado con rojo, en la esfera,el punto de la presin mxima de trabajo.

Deber tener una capacidad para indicar, a lo menos,una y media vez la presin autorizada de trabajo(casos de Prueba Hidrulica de la caldera).

Entre el manmetro y la caldera, deber colocarseuna llave de paso que facilite el cambio deinstrumento. Esta llave debe permanecer siemprecompletamente abierta para evitar falsas indicacionesde presin.

La caera curva debe revisarse peridicamente paraevitar acumulacin de sedimento que puedenimpedir el libre paso del vapor.

b) Altmetro

En calderas de calefaccin por agua caliente, se utiliza elinstrumento denominado "altmetro", que indicadirectamente la presin en metros de columna de agua.

2.6.1.3.- INDICADOR DE GASES DE COMBUSTIN

Son aparatos destinados a controlar la combustin dentrodel hogar mediante el anlisis de los gases que salen porla chimenea. Mientras mayor sea el porcentaje de anhdridocarbnico (CO2) que indique el instrumento, mejor ser lacombustin, o sea, que la mezcla de combustible y aire seest realizando en la proporcin debida. Este analizadorest basado sobre una comparacin de las influencias

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respectivas del aire y de los gases de combustin sobre laresistencia de alambres, generalmente, de platino delinstrumento; unos alambres quedan sometidos a lainfluencia del gas de combustin, en tanto que otros vanalojados en una cmara de aire. La mala conductibilidadcalrica del CO2, dificulta el enfriamiento normal de losalambres en comunicacin con los gases, de lo cual resultauna diferencia entre las resistencias y un desequilibrio enlas corrientes que atraviesan los conductores que va a serfuncin de la proporcin de CO2 que contienen los gases.

La proporcin de CO se mide mediante un segundo puente,cuyos dos alambres de platino son calentadoselctricamente a una temperatura relativamente alta. Unode estos dos hilos est sometido a la influencia del gas decombustin. Debido a la accin catalizadora del platino elCO (que es combustible) se quema sobre la superficie deeste alambre recalentndola, lo que rompe el equilibrioen el instrumento indicando directamente la proporcinde monxido de carbono (CO).

La lectura del instrumento de CO (gases no quemados)debe ser lo ms reducida posible, as ser menor la cantidadde combustible que se pierde por mala combustin.

2.6.1.4.- INDICADORES DE TEMPERATURA

Las distintas medidas de temperatura se realizan mediantepirmetros termoelctricos para temperaturas de hasta1.500 C mediante termmetros con resistencias utilizableshasta temperaturas de 550 C como mximo. En calderasse utilizan los termmetros y pirmetros para medirtemperaturas del agua de alimentacin, temperatura delvapor, la de los gases de combustin y del hogar.

2.6.2.- ACCESORIOS DE SEGURIDAD

Los accesorios de seguridad son vlvulas, tapn fusible yalarmas. Se describen a continuacin

2.6.2.1.- VLVULA DE SEGURIDAD

Todas las calderas deben disponer de una o ms vlvulasde seguridad cuya finalidad es: dar salida (evacuar) al vaporde la caldera cuando se sobrepasa la presin normal detrabajo autorizada, con lo cual se evitar presiones excesivasen los generadores de vapor.

La vlvula (o vlvulas) de seguridad debe ser capaz deevacuar todo el vapor que produce la caldera, an sin haberotro consumo antes de que la presin sobrepase un 10%(diez por ciento) la presin de trabajo autorizada.

La vlvula de seguridad debe regularse a un 6% (seis porciento) sobre la presin mxima de trabajo.

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a) Vlvula de seguridad de palanca y contrapeso

El cierre de la vlvula se produce mediante un contrapesocolocado sobre un brazo de palanca que la presiona.En este tipo de vlvulas deber utilizarse un contrapeso deuna sola pieza y, la palanca no debe cargarse con pesosadicionales ni amarrarse para evitar su funcionamiento.Debe probarse todos los das, levantando manualmente elcontrapeso, para estar seguro de su normal funcionamiento.

La regulacin se consigue alejando o acercando elcontrapeso de la vlvula.

b) Vlvulas de seguridad de peso directo

En estas vlvulas la presin exterior sobre la vlvula seconsigue colocando discos metlicos sobre ella y laregulacin se obtiene agregando o colocando discos consus respectivas guas (orificios para alojarlos en los vstagosde las vlvulas).

En caso de tener que elegir vlvulas de seguridad serecomienda que se prefieran el tipo de "Resorte de Disparocon el asiento a una inclinacin de 45 a 90 con respectoa la lnea central del vstago.

Deben ir conectadas directamente a la cmara de vapor dela caldera, independiente de toda otra conexin o toma devapor y sin interposicin de ninguna vlvula u obstruccin.

c) Vlvulas de resorte

El esfuerzo que mantiene cerrada la vlvula se consiguemediante un resorte calibrado cuya tensin est enproporcin al rango de la presin de trabajo de la caldera.Puede regularse disminuyendo o aumentando la tensindel resorte con el mecanismo de graduacin que todavlvula de seguridad de este tipo tiene para este objeto.Las vlvulas de este tipo deben tener un dispositivo quepermita abrirlas, a fin de despegarlas de su asiento,operacin que debe realizarse todos los das, en formamanual, por el operador.

2.6.2.2.- TAPONES FUSIBLES

Consiste en un tapn de bronce, con hilo para ser atornilladoal caldero, y tienen un orificio cnico en el centro, el cualse rellena con una aleacin metlica (Plomo, Estao) cuyopunto de fusin debe ser de 250 C, como mximo.

Estos tapones van instalados en el cielo de aquellas calderasde hogar interior (Lancashire, locomviles, locomotoras,vertical de tubos galloway, etc.). El objeto de este elementode "seguridad" es que cuando el nivel de agua baja msall del lmite inferior admisible, quede el techo del hogarsin agua, se funde la aleacin dejando caer agua con vaporsobre el fuego apagndolo, a la vez que sirve de alarma aloperador de caldera, evitando as mayores perjuicios en lacaldera.

Estos accesorios pueden atornillarse desde adentro de lacaldera hacia fuera o viceversa (de afuera para adentro).Todo depender del tipo de fusible.

Los tapones deben ser sometidos a inspecciones peridicascon el objeto de verificar que su funcionamiento seacorrecto en cualquier momento.

Nunca deben reemplazarse los tapones fusibles por pernoso soldar el orificio donde stos van alojados.Los tapones fusibles deben ser reemplazados cada vez quese observen algunos de los siguientes defectos:a) Aleacin suelta (filtrar por su interior).b) Aleacin recalentada (la aleacin plomo-estao aparece

hundida por el interior de la caldera).c) Filtraciones por el hilo. Puede estar suelto, mal colocado

o tiene el hilo rodado.d) Plomo-estao corrido. Se fundi por falta de agua.e) Tapn de bronce quebrado.

Es necesario hacer presente, que si la aleacin apareceligeramente corrida por el lado del fogn, puede ser normaly se debe exclusivamente a su uso.

En las inspecciones que se le hagan a estos accesorios porel interior de la caldera, se tendr especial cuidado enverificar que no se encuentra cubierto de sales. Cuandoesto sucede y se funde la aleacin, el orificio del tapnsiempre queda tapado, ya que las sales (incrustaciones)impiden la salida del vapor o agua.

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No todas las calderas llevan tapones fusibles, ya que enalgunos tipos no se justifica su utilizacin.

2.6.2.3.- ALARMAS

Silbato de alarma: Algunos generadores de vapor llevanunos accesorios de seguridad llamados silbatos de alarma,que funcionan cuando el nivel de agua en el interior de lacaldera ha descendido ms all del nivel normal.

Consiste en un tubo metlico con el extremo inferior abiertoy sumergido en el interior de la caldera, hasta el nivelmnimo admisible. En el extremo superior lleva un silbatocon su entrada obstruido por un fusible de unos 100C,rodeado de un tubo espiral expuesto al enfriamientoexterior. Mientras el agua cubre la entrada inferior deltubo, la presin del vapor lo mantendr lleno de agua.Cuando el nivel de agua en el interior de la caldera desciendems bajo del mnimo admisible, queda al descubierto elextremo inferior del tubo, cae el agua rpidamente alfusible, lo que ocasiona la fusin de l, dejando pasar vaporal silbato y produciendo la consiguiente alarma.

2.6.3.- ACCESORIOS DE ALIMENTACIN DE AGUA

Los accesorios de alimentacin de agua tienen por objetoreponer el lquido que se ha vaporizado en el interior dela caldera.

Requisitos que deben cumplir:

a) Cada caldera dispondr de dos medios de alimentacin,d e l o s c u a l es u n o d e b e s e r a c c i o n ad oindependientemente del vapor de la caldera.

b) Cada dispositivo de alimentacin debe ser capaz deinyectar 1,6 veces la cantidad mxima de agua vaporizadapor la caldera.

c) La presin que debe producir cada elemento alimentadodebe ser, por lo menos, 1,1 veces la presin mxima detrabajo del generador de vapor, aumentada en elporcentaje que corresponda a posibles prdidas de cargaocasionadas por caeras.

d) Siempre deben estar en buenas condiciones de prestarservicio.

e) La caera de alimentacin estar provista de una vlvulade retencin, ubicada cerca de la caldera, y de unavlvula de cierre manual ubicada entre la caldera y lavlvula de retencin.

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2.6.3.1.- BOMBAS

El agua es suministrada a la caldera por medio de unconjunto de bombas, permaneciendo una en stand by, paramantenciones y reemplazo en caso de falla de una de ellas.Tenemos :

a) Bombas de alimentacin de mbolo

Las bombas de mbolo funcionan ejerciendo directamentela presin sobre el liquido bombeado, la entrada y salidadel agua de la bomba est controlada por vlvulas que seabren y cierran intermitentemente.Pueden ser accionadas por motores elctricos y unmecanismo de biela, corredera y cruceta o por una pequeamquina a vapor, para escasa potencia pueden sermanuales.

Una bomba de mbolo sencilla consiste un cilindro dentrodel cual se desplaza un mbolo o pistn, alternativamente. Generalmente son de simple efecto, esto es, succionan(aspiran) e impulsan slo por una cara de mbolo. Estasbombas tambin son conocidas con el nombre deaspirantes-impelentes". Si la bomba lo constituye slo uncilindro, se llama simple, y si tiene dos, se llama dplex.

Las bombas dplex, conocidas en la prctica como caballitode vapor", tienen dos cilindros de vapor y dos de agua consus respectivos mbolos. Los cilindros de vapor vaninstalados uno al lado del otro; igual ubicacin llevan loscilindros de la bomba, es decir, son tambin contiguosentre s, situados en el otro extremo de la mquina devapor que los acciona. Todas las bombas de este tipo sonde doble efecto, es decir, los mbolos de la bomba aspirany descargan por ambos extremos (ambas caras). El sistemabomba-mquina de vapor forma un solo cuerpo y esfcilmente transportable.

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Las bombas dplex, siempre los dimetros de los cilindrosde la mquina a vapor son ms grandes que los dimetrosde los cilindros de la bomba, propiamente tal, por lo questas pueden descargar el agua a presiones mayores quela del vapor que las acciona.

Con el propsito de conseguir un caudal de agua constanteen la descarga de estas bombas, muchas veces se utilizancampanas de aire o cmaras de aire. El aire encerrado eneste recinto se comprime cuando la bomba descarga aguay al cambiar el sentido del movimiento del pistn (cuandova aspirando) se expansiona el aire en la cmaramanteniendo as constante la descarga. Esta campana esms necesaria en la bomba simple que en la dplex, porsu intermitencia en las descargas.

El vapor consumido por estas bombas generalmente sepierde, lo que se traduce es prdida de calor y menoscabodel rendimiento de la caldera.

combustin interna o acoplados directamente sobre el ejede un motor elctrico, mediante un acoplamiento flexible.En estas bombas, el agua entra al elemento impulsor(difusor, elemento rotatorio, turbina o mariposa) por sucentro, fluyendo radialmente hacia fuera y abandonandoel rodete con gran velocidad. En la carcasa y tuberas, estavelocidad se transforma en energa de presin, capaz devencer la resistencia, interna de la caldera.

La capacidad de una bomba se expresa, generalmente, porla cantidad de agua que puede descargar en cierto tiempo.As por ejemplo: 2 litros/segundo, 120 litros/minuto, etc.Las bombas centrfugas proporcionan un caudal continuoy se utilizan ventajosamente para servicios de grandespresiones relativas, empleando unidades de varios rodetesimpulsores, lo que se conoce tambin como bombas deescalonamientos mltiples. Tienen costo ms pequea deinstalacin y mantencin de funcionamiento que las dembolo.

Como desventaja puede citarse que su rendimiento no escorrientemente tal alto como el de las de mbolo de buenaconstruccin y que no funciona satisfactoriamente cuandotienen que aspirar de mucha altura o han de bombearcaudales pequeos y descargarlos a grandes presiones, esdecir, no pueden emplearse cuando la presin y el caudalson muy variables.

b) bombas centrfugas

Las bombas centrfugas ejercen la presin, sobre el liquidopor rotacin rpida del impulsor alojado dentro de unacarcasa. En estas bombas la entrada y salida de agua soncontinuas, sin vlvulas y sin dispositivos de control en launidad misma.

Las bombas centrfugas pueden ser accionadas por turbinasde vapor, por correas de transmisin, por motores de

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2.6.3.2.- INYECTORES DE AGUA

Los inyectores funcionan con el mismo vapor de la calderay son capaces de descargar agua contra una presin relativade 2 a 4 kg/cm2 mayor que la del vapor que los alimenta.El calor que lleva el vapor es devuelto a la caldera porcalentamiento del agua de alimentacin al mezclarse enel interior del inyector.

Al entrar el vapor en el dispositivo, adquiere una gran velocidaden la primera tobera (cono) debido a su presin y comunicauna cierta cantidad de energa al agua que llega de la caerade alimentacin. Esta accin obliga a pasar el agua a lo largode la tobera (cono) de aspiracin, de la tobera de descarga yde la caera de salida. Este mismo efecto hace posible quese levante la vlvula de retencin de descarga del aparato yse venza la presin interna de la caldera.

El agua de alimentacin penetra al inyector por la caera dealimentacin, debido a que al pasar el vapor, se produce unvaco parcial al entrar en la tobera de aspiracin, y la presinatmosfrica empuja el agua hacia el interior del inyector.

La presin mnima necesaria para que un inyector funcione,es de 35 lbs./pulg2. Aunque a veces se ofrecen aparatosque se garantizan para trabajar con presiones inferiores,en la prctica no siempre han dado buenos resultados.Un inyector trabaja mejor mientras mayor sea la presindel vapor de la caldera y el agua de alimentacin lo msfra posible.

2.6.3.3.- ALIMENTACIN POR CALDERETA O BOTELLA

Algunas calderas de muy pequea potencia tienen un sistemade alimentacin de agua que se denomina caldereta o botellay que consiste en un recipiente que debe tener la mismaresistencia mecnica que la caldera. Va ubicada a un nivelms alto que la caldera. Tienen sus cmaras superiores einferiores comunicadas entre s. La botella, adems, tienecomunicacin con la atmsfera y una conexin por la cualpuede llenarse de agua fra mediante un embutido.

Para alimentar la caldera se igualan las presiones, abriendola vlvula que permite el paso de vapor desde la caldera ala botella; despus se abre la vlvula de paso de agua desdela "caldereta" a la caldera y sta caer por su propio peso. Este sistema se designa tambin de "alimentacin porgravedad". Desde luego, se entiende la vlvula atmosfricay dems comunicaciones con el exterior deben estartambin cerradas.

Los inyectores llamados automticos no tienen vlvula deagua", se accionan directamente con la vlvula manual quepermite el paso de vapor al dispositivo.

En este tipo de inyector, las toberas (conocidasprcticamente con el nombre de corneta), son cambiablescuando la seccin de los conos acusa mucho desgaste. Lastoberas no tienen regulacin, y slo se calibran al fabricarlas. En el rebalse llevan una vlvula que impide la entrada deaire al inyector.

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duras" y accin del uso de "desincrustantes". Tambin seutilizan para vaciar las calderas. Estas llaves deben abrirtotalmente y dejar libre toda la seccin de la caera odescarga.

Algunas calderas tienen tambin a la altura del nivel deagua, dentro de la cmara de alimentacin, una llavellamada de extraccin de superficie para botar algunasimpurezas livianas.Algunas calderas modernas traen adems un sistema depurga (extraccin de fondo) continua, por intermedio deun tubo pequeo, para ir sacando las impurezas a mediaque precipitan, no obstante, de vez en cuando debenabrirse las vlvulas grandes de extraccin de fondo, parasacar completamente los Iodos acumulados.

Las extracciones de fondo pueden hacerse a cualquierpresin que tenga la caldera y el mtodo que se utilicedepender de cada instalacin en particular, lo mismosucede con respecto a la frecuencia de las purgas.

Ningn sistema de alimentacin de agua para calderaspuede estar conectado directamente a la red de aguapotable.

2.6.4.- ACCESORIOS DE LIMPIEZA

Como su nombre lo indica, sirven para efectuar la limpiezainterior (por el lado del conducto de humo) y exterior dela caldera.

2.6.4.1.- PUERTAS DE INSPECCIN

Puertas de hombre y tapas de registro: Van instaladas enla misma caldera y sirven, como ya se dijo, para efectuarlimpiezas e inspecciones interiores de los colectoresprincipales o de los tubos segn sea su ubicacin. Existentambin las llamadas puertas de explosin, que se ubicaen los extremos del hogar, y que tambin sirven paraefectuar inspeccin y limpieza, an cuando su funcinprincipal es liberar la energa provocada por una explosinal producirse una mezcla explosiva en la cmara decombustin. Su caracterstica constructiva est basada enacondicionamientos con contrapesos o resortes calculadospara que se abran a un exceso de presin determinado.

2.6.4.2.- LLAVE DE PURGA DE AGUA DE LA CALDERA

Llaves de purga de extraccin de fondo: Son llaves, ubicadasen las partes ms bajas de la caldera; sirven para extraerlos Iodos o barros provenientes de la evaporacin de aguas

2.6.4.3.- SOPLADORES DE HOLLN

Sopladores de holln, limpia tubos mecnicos: As como laincrustacin se deposita sobre la superficie de la calderabaada con agua, el holln se acumula sobre la cara expuestade los gases de combustin. Como el holln tiene altopoder aislante del calor, se hace necesario evitar que seadhiera a las paredes de la caldera, lo que se consiguelimpindolas con lanzas de vapor movidas a mano, con

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sopladores de holln con chorro de vapor o bien con cepillosde acero. Los sopladores de holln estn instaladospermanentemente en la caldera y distribuidos de tal maneraque todas las partes expuestas a la acumulacin de hollnpuedan limpiarse con chorros de vapor. Los mecanismos delos sopladores pueden girar para dirigir el vapor. Como medioautomtico de soplado de holln, se emplea el aire comprimido.

En algunas instalaciones, las altas temperaturas dedeterminadas zonas de los conductos de humos, exigenque se retiren los sopladores de holln, cuando no se utilizan,para evitar su fusin.Los limpia tubos mecnicos pueden ser de tipo "vibratorio"que desprenden la incrustacin por medio de golpes rpidosy que son aplicables a las calderas acuotubulares y a lasigneotubulares o de tipo Fresa Rotatoria o Giratoria", loscuales arrancaban la incrustacin por medio de unaherramienta cortante. Este tipo de limpia tubos slo seemplea en calderas de tubos de agua.

Los atizadores, rastrillos, escoriadores, barrotes y escobillalimpia tubos completan los accesorios de limpieza.

pueden considerarse como "accesorios de seguridad" yaque no son tales y sera un grave error decir que sonelementos de seguridad.

Estos controles automticos deben ser revisadosperidicamente para obtener un correcto funcionamiento,ya que son de condiciones muy sensibles y complicadas,susceptibles de fallas imprevistas. Una revisin mensuales lo recomendable, lo que deber ser hecho por personalespecializado en esta clase de dispositivos.

Funcionan a base de la dilatacin de un metal o aleacinde metales, por efecto del calor o de la presin en fro, seencuentran en una posicin de circuito cerrado o abiertoy el calor o la presin graduada, los dilata o los cambia deposicin (de circuito abierto a cerrado y de circuito cerradoa circuito abierto).

Los hay que funcionan en razn a mxima y mnima presin(presostatos) de trabajo y actan sobre el quemador,apagndolo al llegar a la mxima presin y encendindoloal llegar a la mnima presin. Otros actan de acuerdo ala temperatura del agua (termostatos), vapor o gases decombustin y paran el quemador cuando se obtiene latemperatura deseada y lo encienden cuando se ha enfriado.

Los controles de nivel de agua funcionan por medio de unflotador, que al llegar al nivel mximo de agua se corta lacorriente de la bomba de alimentacin de agua; al bajarel nivel al mnimo de trabajo, vuelve a conectar la bomba.

2.6.5.- CONTROLES AUTOMTICOS

Los generadores de vapor traen controles automticos enlos sistema de alimentacin de agua y combustin. Tienenpor objeto regularizar el funcionamiento de las calderas ycontribuir a la labor del operador, pero en ningn casopueden reemplazar al operador de la caldera. Tampoco

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2.6.5.1.- CONTROL DE PROGRAMACIN

Gobierna las secuencias de operacin del quemador, unavez que el interruptor de este se coloca en automtico.

2.6.5.2.- CONTROL DE PRESIN (PRESOSTATOS)

Enciende o apaga el quemador por rangos de presin.

2.6.5.3.- CONTROL DE TEMPERATURA (TERMOSTATOS)

Enciende o apaga el quemador por rangos de temperatura.

2.6.5.4.- CONTROLES DE NIVEL DE AGUA (MAC DONALL)

Forman parte de toda caldera generadora de vapor defuncionamiento automtico. Es un control combinado debajo nivel de agua y funcionamiento de la bomba dealimentacin: de nivel mximo y corte de la bomba dealimentacin; y de apagado del quemador si falla el controlde bajo nivel.

Se encuentran de dos tipos: Control de nivel por flotadory control de nivel por electrodos.

2.6.5.5.- VAPOSTAT

Interruptor de mercurio accionado por presin de aire, queevita la operacin del quemador si no hay suministro deaire.

2.6.5.6.- SCANNER

Detiene el trabajo del quemador (corta pasada decombustible) si la llama se apaga.

2.6.5.7.- TRANSFORMADOR DE IGNICIN

Transformador de alto voltaje para suministrar la chispanecesaria para la ignicin. Se emplea slo en calderas decombustibles lquidos y gaseosos.

2.6.5.8.- PARTIDORES MAGNTICOS

Interruptores operados magnticamente para controlar laoperacin del ventilador, bomba de alimentacin, bombade combustible y compresor.

2.6.5.9.- CONTROL DE ENCENDIDO OPERADO POR CELDAFOTOELCTRICA

Su funcin es asegurar el encendido de la mezcla.

En caso de que la bomba no respondiera a la puesta enmarcha y el nivel de agua continuara bajando. Esteautomtico, generalmente, tiene una tercera posicin enla cual corta la corriente al quemador.

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2.6.5.10.- COMPONENTES DE CONTROL

a) Celda fotoelctrica

Es un tubo electrnico que contiene una pantalla sensiblea la luminosidad que ndice sobre ella. Dicha pantallaentrega energa en proporcin directa a la iluminacin querecibe. La misin es captar la energa luminosa de la llamay transmitirla a la unidad electrnica.

b) Unidad electrnica

Es un conjunto acondicionado para recibir la dbil sealde la celda y amplificarla hasta valores que permitan laoperacin de rels.

c) Rel de llama

Energizado por una seal remota inicialmente y por mediodel rel de llama, despus, controla vlvulas decombustibles, motores de ventiladores o el quemadormismo de una caldera.

d) Interruptor trmico de seguridad

Es un mecanismo de alternativa, su operacin se basa enla dilatacin d una placa bimetal. Entra en el circuito enla operacin de partida y su funcionamiento depende decmo se realice el encendido. Provee de 30 segundos detiempo para la partida y no es ajustable.

2.6.6.- NORMAS DE MANTENCIN PARA CONTROLESAUTOMTICOS

2.6.6.1.- CONTROL DE PRESIN CON AJUSTE DIFERENCIAL

a) Calibracin de ajustes: sese el siguiente mtodo.Colquese el ajuste diferencial en el centro de su escala yel ajuste principal en el lmite inferior de su escala.

Sin presin en la caldera hgase presin en el extremoizquierdo del accionador y llevarlo a medio recorrido entreel tope superior y el tope inferior y dese un pequeo ajusteal diferencial. Esta condicin no debera hacer actuar elinterruptor.

Sgase aumentando la presin sobre el punto de prueba.El accionador subir hasta su lmite de ajuste superior,arrastrando el diferencial y accionar el interruptor.

Djese de hacer presin y el accionador tratar de alcanzarsu regulacin normal, observndose que slo despus dehaber pasado por el centro del recorrido el interruptor serepone a su condicin de partida.

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b) Control de nivel por flotador:

Ver condicin del flotador. Mantener limpio de sedimentacin los accesorios que

unen la caldera con el control. Ver condicin elctrica del interruptor.

c) Control de nivel accionado por electrodos:

Mantener limpios los electrodos. Mantener en buen estado los soportes de electrodos;

que no se hayan lozas quebradas o fisuradas. Comprobar con las medidas dadas por catlogos de

diferentes largos de electrodos y su correcta ubicacin. Ver condicin elctrica del equipo.

d) Interruptor de temperatura:

La nica recomendacin respecto a este control es haceruna prueba parecida a la descrita en el control de presin.

Es decir buscar un punto donde hacer presin y suavementeir aplicndola hasta la operacin del interruptor dejarlobien y observar su reposicin.

Si el control es por elemento trmico, mantener el bimetallimpio, para asegurar movimientos durante la dilatacin ocontraccin.

Si el control es por celda fotoelctrica, mantener limpia lacelda misma, como tambin sus vidrios de proteccin y engeneral, todo el acceso de la luz.

2.6.7.- ACCESORIOS PARA AUMENTAR LA EFICIENCIA

2.6.7.1.- ECONOMIZADORES

En algunas instalaciones de generadores de vapor paraaprovechar el exceso de calor que llevan los humos y gasesa la chimenea, se les dota de economizadores, en los cualesse precalienta el agua de alimentacin.

Las principales ventajas que se obtienen con el uso deeconomizadores son:a) Se amortiguan las grandes variaciones de temperaturas

en las planchas y tubos de las calderas, con lo que seconsigue ms estabilidad de la presin.

b) Se aprovecha el calor que de otro modo se perdera, lo quesera evacuado con los gases y humos de la combustin.

c) Se purifica parcialmente el agua de alimentacin, ya queal calentarse en el economizador, parte de las impurezasprecipitarn en l.

d) El rendimiento general del sistema de combustinaumenta, al aprovechar mejor el calor.

e) Controles de encendido:

Respecto a los controles de encendido, sean del tipoaccionado por celda fotoelctrica, o por elemento trmico,se recomienda conservar la condicin elctrica de ambos.

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2.6.8.- ACCESORIOS PARA CONTROLAR ELRECALENTAMIENTO DEL VAPOR

Son dispositivos que se utilizan para elevar la temperaturadel vapor por sobre la del vapor saturado y sin aumentode la presin, es decir, son intercambiadores de calordestinados a comunicar energa adicional al vapor ademsde la que posee en el estado de saturacin. En losrecalentadores se puede aprovechar la temperatura de losgases calientes que van a la chimenea. En tal caso, sellaman de conveccin, y los que estn ubicados en lasinmediaciones de la cmara de combustin expuestos alas llamas, se denominan recalentadores de radiacin.

Existen, tambin, recalentadores con su propio sistema decombustin, es decir, la adicin de calor se efecta sinintervencin del calor producido en la cmara decombustin de la caldera, los cuales disponen dequemadores regulables que pueden dirigirse a voluntadsegn sean las necesidades. Incluso, para conseguir unatemperatura de recalentamiento constante, existencontroles automticos accionados por la temperatura.

2.6.8.1.- RECALENTADORES DE AIRE

Estos dispositivos sirven para recalentar el aire necesariopara la combustin y pueden utilizarse como recuperadoresde parte del calor de los gases que van a la chimenea. Otromtodo de precalentar el aire es mediante vapor yradiadores instalados en la lnea de succin de los inyectoresde