Calderas De Generacion De Potencia

XXI.- CARACTERÍSTICAS OPERATIVAS DE LOS
COMPONENTES DE UNA CALDERA
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La evaluación de las características de funcionamiento de una caldera depende de muchos factores,
de los que unos pocos se pueden analizar con precisión y otros, la mayoría, son consecuencia de datos
tomados en unidades operativas.
La ceniza del combustible tiene, posiblemente, la mayortrascendencia sobre las características de
funcionamiento de la caldera, que se diseña, construye y funciona de acuerdo con unas determinadas especificaciones de diseño. La combustión se completa siempre dentro de los límites del hogar si la caldera
está bien diseñada y funciona perfectamente.
Aguas abajo del hogar, la disposición de las superficies de transferencia de calor implica un equilibrio entrelas diferencias de temperatura, espacio, caídas de presión y pérdidas de tiro. La disposición final de estas superficies debe cumplir con los requisitos de funcionamiento, y con el control de deposición
de cenizas, corrosión y erosión.
En los generadores de vapor que queman combustible fósil, el medio más caliente en la transferencia de calor son los gases de combustión. El medio refrigeradorde estos gases depende del tipo de intercambiador de calor; puede ser el vapor sobrecalentado, las mezclas de vapor-agua a la temperatura de
saturación, el agua o el aire.
Las superficies de transferencia de calor se pueden clasificar, de acuerdo con la dirección y temperatura de los flujos de los medios caliente y frío en:
- Bancos de caldera y pantallas del hogar
- Sobrecalentadores yrecalentadores
- Economizadores
- Calentadores de aire

Las características de funcionamiento se utilizan para determinar uno de los tres parámetros siguientes:
- Temperaturas
- Área de la superficie de transferencia de calor
- Limpieza de la superficie termointercambiadora

siendo la evaluación de las características de funcionamiento de la caldera un proceso iterativo.
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FigXXI.1.- Central térmica de carbón

Para evaluar la temperatura de los humos y del vapor, se suele conocer el área de la superficie termointercambiadora y el estado de limpieza de la superficie, mientras que las temperaturas se prefijan
de antemano.
La temperatura de salida se consigue mediante iteraciones:
- Si la temperatura calculada de salida de los humos es elevada, se precisa más superficie
-Si la temperatura calculada de salida de los humos es baja, hay que quitar superficie

El tamaño de una superficie termointercambiadora se puede determinar, con unas temperaturas
de fluidos y una limpieza de superficie dadas, asumiendo una disposición de superficie inicial y calculando
y comprobando a posteriori las características térmicas funcionales.
El área de la superficietermointercambiadora se ajusta hasta que las temperaturas calculadas supuestas converjan. Si se obtiene un error menor de 5ºF entre dos iteraciones consecutivas, se considera
que la solución es válida.
A título de ejemplo, para dar una idea elemental del cálculo de las características de funcionamiento, vamos a considerar una pequeña caldera, Fig XXI.1a con una disposición muy simplificada de hogar
y desuperficie calefactora.
XXI.1.- CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO
Se definen por el comprador de la caldera y en ellas se incluyen:
- Las condiciones de salida del vapor, como la presión, temperatura y gasto másico
- Las condiciones del agua de alimentación
- El combustible y análisis de ceniza
- El intervalo de cargas
- La capacidad de producción continua máxima de vapor)
- La eficienciaXXI.-634

Fig XXI.1a.- Caldera industrial de carbón

El diseño final de la caldera tiene que cumplimentar eficientemente las especificaciones sobre materiales, pérdidas de caudal y superficie mínima.
El procedimiento de análisis se inicia con etapas ligeramente diferentes, según se trate del análisis
de un componente existente en un equipo o del diseño de una planta nueva.
a) Para una...