Utilizacion De Recursos Energeticos

SOS ENERGETICOS3.3

Calderas

Bibliografia Hewitt G.F. et al., Process Heat Transfer, CRC Press, 1994, chap. 13 Steam Generators Links The Boiler Book On Line: http://www.bhes.com/fr-bb0-Home.htm Boilers: http://energy.navy.mil/menus/boilers.htm Calderas: http://www.cerney.es/ Introducción El vapor es el fluido más utilizado para el calentamiento en la industria. Así la generación de vaporforma una parte importante de los procesos. Existen dos tipos principales de calderas o generadores de vapor: Calderas de combustible fósil: funcionan con fuelóleo, gasóleo, carbón, gas natural, residuos sólidos industriales. Calderas de recuperación: utilización de exceso de calor para precalentamiento de corrientes o alternativamente para generar vapor En la cámara de combustión se quema elcombustible. La temperatura que se puede alcanzar depende de diversos parámetros, principalmente de la relación aire-combustible. El circuito de humos puede ser más o menos sinuoso, dependiendo del diseño de la caldera. La transferencia de calor desde llamas y humos se hace por radiación y convección. A la caja de humos también se puede denominar colector de humos. Es la parte de la caldera dondeconfluyen los gases de combustión en su recorrido final: de aquí mediante un tramo de conexión se conduce a la chimenea. 3.3.1 Calderas de combustible fósil Clasificación • • • • • Según el tipo de circulación: circulación natural / forzada Según el tipo de transmisión de calor: predominio de la convección, de la radiación y calderas mixtas de radiación y convección Según el tipo de operación: calderasautomáticas, semiautomáticas, de operación manual Según la presión de trabajo: baja (64 bar) presión Según el tipo de disposición de los fluidos: tubos de aguas (acuotubular), tubos de gases (pirotubular)

Caldera pirotubular (Fire tube boiler) Forma original, para maquinas de vapor. En general relativamente pequeñas, producción de vapor hasta 25 t/h, presiones hasta 20 bar. Haz de tubos montadoen una carcasa de presión, que esta parcialmente llenado con agua. Tubos de mayor diámetro para la combustión y de un diámetro más pequeño para los gases de combustión. Todavía se manufactura este tipo, pero para calderas grandes modernas se usan más las calderas aquotubulares, para evitar el diseño de carcasas para altas presiones.

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Caldera aquotubular(Water tube boiler) Para grandes producciones de vapor (más de 5t/h). Circulación del agua dentro de los tubos por circulación natural o forzada. Los tubos forman la pared de la caldera. Transferencia de calor por radiación de llama y gases calientes. La mezcla de vapor y agua liquida formada se separa en el colector de vapor. De allí el vapor va directamente al proceso o pasa por una turbina.colector de vapor

flujo de calor radiante colector de fondo

Caldera con circulación natural : Calderas con circulación natural tienen en general muchos circuitos paralelos.

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Watertube Boiler "O Type" Configuraciones de colectores:

Caldera con circulación forzada

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El calor de los gases de combustión seextrae en el recalentador y economizador. Precalentamiento del aire para aumentar la eficiencia.

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Colector de vapor: Calidad del vapor importante para evitar daños en las turbinas y tuberías. Separación de vapor y liquido en el colector de vapor en ciclones y separadores.

Aspectos importantes en la operación decalderas • • • • • • problema de tubos secos (dryout, burnout) caudal de circulación: a partir del cálculo de la perdida de carga en flujo bifasico inestabilidad: repartición desigual del caudal entre tubos separación: evitar arrastre de vapor en el agua líquida (carryunder) y de gotas en el vapor (carryover) control de la calidad del agua: tratamiento, pH, conductividad, niveles de fosfatos, …...