calderas

Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería







Avance N°1: Caracterización de fallas en calderas
Proyecto de ingeniería civil mecánica


Nombre: Héctor Andrés Soto Sáez
Profesor patrocinante: Mario Razeto
Fecha de entrega: 9/5/2014CAPITULO 1
Introducción

1.1. Definición de Caldera
De forma elemental una caldera se puede definir como un recipiente cerrado en el cual el agua se evapora en forma continua por la aplicación de calor por medio de gases. Estos gases generalmente son producto de la quema de un combustible fósil en el horno de la caldera, aunque pueden ser también el producto de un proceso comolos gases resultantes de reacciones en las unidades de ruptura catalítica.

Figura 1. Caldera elemental.
1.2. Clasificación de las Calderas
Existen diversos criterios para la clasificación de las calderas, como por ejemplo el combustible utilizado, las presiones de funcionamiento, tipo de recorrido del fluido, materiales de construcción, tipos de fijación (móviles o fijas), posición (verticalu horizontal) entre otras. Para simplificar la clasificación se indicaran los más utilizados en el medio:
a) Según el combustible utilizado:
Solidos
Líquidos
Gaseosos
b) Según la presión de trabajo:
De mínima presión
De baja presión
De generación de fuerza (potencia)
c) Según el contenido de los tubos:
Calderas pirotubulares (flujo de gas en los tubos)
Calderas acuotubulares (flujo deagua en los tubos)
d) Calderas eléctricas
Calderas de baja tensión
Calderas de alta tensión
1.3. Elementos constitutivos de una caldera
Los principales componentes de las calderas son: cámara de combustión, el quemador, el intercambiador de calor y una carcasa.
1.3.1. Cámara de combustión
También conocido como el hogar de la caldera, es una bóveda o un túnel localizada en su interior, lamisma que está completamente rodeada de tubos llenos de agua para el caso de las calderas acuotubulares y en caso de las pirotubulares se trata de un tubo robusto, el mismo que suele tener un diámetro entre 40% y 45% del diámetro de la coraza. En el hogar se desarrolla la combustión producida por la mezcla de combustible, vapor de atomización y aire. Toda la masa de gases calientes originados en elhogar son los que atraviesan el túnel de tubos transfiriendo por convección el mayor porcentaje de calor generado hacia el agua para transformarlo en vapor. La temperatura del hogar oscila alrededor de los 900°C a 1400°C.

Figura 2. Cámara de combustión del caldero (hogar).
1.3.2. El quemador
Son los elementos de la caldera encargados de suministrar y acondicionar el combustible paramezclarlo con el aire y obtener una buena combustión. Deben producir una llama estable y uniforme de manera que se realice una cierta distribución en el hogar. Los quemadores de gas son perforados y por sus orificios el gas debe salir a una velocidad mayor que la del aire para asegurar una penetración integra del chorro de aire. En los quemadores de aceite, este debe ser atomizado para aumentar lasuperficie de contacto con el aire. La atomización se realiza generalmente con vapor pero se puede utilizar aire también. Aunque el vapor produce una muy buena atomización, presenta como desventaja que causa un mayor contenido de agua en los gases de combustión y disminuye el punto de rocío de los gases, además representa consumo de vapor que no se recupera.

Figura 3. Quemadores.
1.3.3.Intercambiador de calor
Los calderos pirotubulares , al igual que los acuotubulares: utilizan tubos lisos sin costura de material resistente a la corrosión y son los que interconectan a los espejos (pirotubulares) o a los domos (acuotubulares); sus características constructivas y diseños indican que están hechos para captar con la mayor eficiencia el calor generado por la combustión en el hogar. Para el...