Clasificación de los Generadores de vapor

máquinas y equipos térmicos

Tema 2

Objetivo

Describir la clasificación de los Generadores de Vapor, sus componentes, aplicar las relaciones fundamentales para la solución de problemas en la generación de vapor, elaborar un balance térmico de un Generador de vapor.

Contenido1. Clasificación2. Componentes de los generadores de vapor3. Dispositivos auxiliares4. Sistema de agua de alimentación5. Sistema de combustible6. Sistema de control de presión7. Otros sistemas de control 8. Relaciones fundamentales en el generador de vapor 9. Superficie de calefacción10. Capacidad de producción11. Calor liberado en el horno12. Calor absorbido (en la caldera, economizador y

sobrecalentador)13. Eficiencia térmica14. Porcentaje de carga15. Balance térmico de un generador de vapor

Definición Un generador de vapor es un conjunto de

aparatos y equipos auxiliares que se combinan para generar vapor.(caldera, economizador, sobrecalentador de vapor, precalentador de aire, etc.)

Una caldera de vapor es un recipiente cerrado en el cual se genera vapor de agua, utilizando el calor extraído de un combustible o por el uso de electricidad o energía nuclear.

Clasificación de las calderas de vapor Por la posición relativa de los gases calientes y el agua se

clasifican en: Acuotubulares: agua dentro de los tubos Pirotubulares: gases dentro de los tubos

Por la posición de los tubos se clasifican en: Verticales, horizontales e inclinados.

Por la forma de los tubos se clasifican en: Tubos rectos y tubos curvados.

Por la naturaleza del servicio que prestan: Fijas, portátiles, locomoviles y marinas

CALDERAS ACUOTUBULARES

Las calderas Acuotubulares (el agua está dentro de los tubos) eran usadas en centrales eléctricas y otras instalaciones industriales, logrando con un menor diámetro y dimensiones totales una presión de trabajo mayor.

se emplean para aumentar la superficie de calefacción, y están inclinados para que el vapor a mayor temperatura al salir por la parte más alta, provoque un ingreso natural del agua más fría por la parte más baja. (también existen de forma horizontal)

La producción de vapor de estas calderas es de unos 1500 kg/hora cada una, a una presión de régimen de 13 atm. absolutas y 300 °C de temperatura. 

VENTAJAS La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder trabajar a altas

presiones dependiendo del diseño hasta 350 psi. Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP. Por su fabricación de tubos de agua es una caldera "INEXPLOSIBLE". La eficiencia térmica está por arriba de cualquier caldera de tubos de humo, ya

que se fabrican de 3, 4 y 6 pasos dependiendo de la capacidad. El tiempo de arranque para producción de vapor a su presión de trabajo no

excede los 20 minutos. Los equipos son fabricados con materiales que cumplen con los

requerimientos de normas. Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para su operación

automática. Son utilizados quemadores ecológicos para combustóleo, gas y diesel. Sistemas de modulación automática para control de admisión aire-

combustible a presión. El vapor que produce una caldera de tubos de agua es un vapor seco, por lo

que en los sistemas de transmisión de calor existe un mayor aprovechamiento. El vapor húmedo producido por una caldera de tubos de humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo cual actúa en las paredes de los sistemas de transmisión como aislante, aumentando el consumo de vapor hasta en un 20%.

CALDERAS PIROTUBULARES

El cuerpo de caldera, está formado

por un cuerpo cilíndrico de disposición horizontal, incorpora interiormente un paquete multitubular de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor.

La circulación de gases se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorrido en otra cámara de salida de humos.

POWER MASTER

POWER MASTER

En 1989 se sustituye el marco refractario por una cámara de retorno de gases totalmente enfriada por agua "Wet-Back" en calderas de 80 HP en adelante. Elevando el aprovechamiento de calor de la caldera y eliminando el lado débil de la caldera de tubos de humo. Permitiendo el

diseño y la fabricación de calderas de mayor capacidad.

POWER MASTER 10 A 25 HP Capacidad: 10 a 25 HP. Presión: Hasta 21 kg/cm2 (300 psi). Temperatura: Hasta 216°C. Servicio: Vapor saturado seco. Combustible: Diesel, Gas L.P., Gas Natural o Duales. Operación automática con 1 o 2 flamas.    Características: Caldera de tubos de humo de dos pasos. Diseñada y fabricada con estricto apego al código

ASME. Tubo cañón diseñado para bajos coeficientes de fatiga

por calor (Larga vida útil). Unidad tipo paquete con tanque de condensados y

bomba de alimentación de agua montados en fábrica. Panel de control integrado. Operación automática con una o dos flamas. Puertas delantera y trasera embisagradas para fácil

acceso a las cámaras de humo. Base de acero estructural. Quemadores ecológicos marca Weishaupt con

aprobaciones DIN o CE y Powerflame con aprobaciones UL, IRI o FM. Ambas unidades cumplen ampliamente con la NOM-085-ECOL-1994.

POWER MASTER 80 A 1200 HP

Capacidad: 80 a 1200 HP. Alta presión: Hasta 21 kg/cm2 (300

psi) ASME sección I. Temperatura: Hasta 216°C. Servicio: Vapor saturado seco. Combustible: Diesel, Gasóleo,

Combustóleo, Gas L.P., Gas Natural o Duales.

Baja presión: vapor 15 psi y hot water por ASME sección IV.

CORTE ESQUEMATICO

CLEAVER BROOKS 15 HP

CALDERAS VERTICALES

Capacidad: 20 y 40 HP (C.C.) Presión: 85 PSI = 6.0 kg/cm2 (Hasta 250 PSI = 17.5 kg/cm2) Servicio: Vapor saturado seco. Combustible: Gas L.P. o Gas Natural. Alimentación eléctrica requerida: 115 V monofásica.      Características: Caldera de tubos de humo de cuatro pasos. Diseñada y fabricada con estricto apego al código ASME, sección I. Operación automática. Base de acero estructural. Quemadores ecológicos marca  Powerflame con aprobaciones UL que

cumple ampliamente con la NOM-085-ECOL-1994.

CALDERAS VERTICALES POWER MASTER

GENERADORES CLAYTON

Un Generador de Vapor Clayton es una caldera de circulación forzada, monotubular utilizando un intercambiador de calor en forma de serpentín helicoidal espiral construido con tubo de acero. Cuando el Generador de Vapor opera, la bomba suministra agua constantemente al intercambiador de serpentín helicoidal, donde el calor es trasmitido de los productos de la combustión al agua de alimentación - un factor que contribuye a incrementar la eficiencia de los Generadores de Vapor Clayton. Un separador mecánico a la salida del serpentín intercambiador realiza una separación positiva del líquido y vapor para asegurar vapor de alta calidad para procesos de hasta 99.5% en la mayoría de los casos. Un hecho muy significativo es que los Generadores de Vapor Clayton no requieren de un gran recipiente lleno de agua, este hecho conlleva a las muchas ventajas que ofrece el equipo Clayton.

SIMULACIÓN

CONOCIMIENTOS PARA LA SELECCIÓN DE UNA CALDERAEntre los diversos datos debemos conocer:

La Potencia de la Caldera El Tipo de Combustible que esta Necesita para

Trabajar La Demanda de Vapor que se Requiere, etc.

Podemos decir que en realidad existen varios factores importantes al momento de elegir una caldera, tales como:

Capacidad de Consumo de la Empresa Capacidad de la Caldera Capacidad de Turbina / Generador.