Calderas Pirotubulares, Plantas de Vapor Dic2012

CALDERA PIROTUBULARIng. ROBERTO GUZMÁN ORTIZ

SELECCIÓN Y CÁLCULO DE LA CALDERA.Como primer paso se necesita determinar perfectamente las

cargas térmicas, para esto es necesario saber:� CANTIDAD Y TIPO DE APARATOS Y EQUIPOS.� LA DURACIÓN DEL CICLO DEL APARATO O EQUIPO.� EL CONSUMO DE VAPOR DURANTE EL CICLO.� EL CONSUMO DE VAPOR DURANTE EL CICLO.

EN LUGAR DE LAS 2 ANTERIORES USAR EL CONSUMO HORARIO POR APARATO

� LA PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL APARATO O EQUIPO.

Recuerde que los equipos consumen una cantidad mucho mayor de vapor en el período inicial de calentamiento que la necesaria para conservar una temperatura. Los consumos que indican los fabricantes generalmente son indicativos del consumo medio fabricantes generalmente son indicativos del consumo medio horario; en la práctica suele tomarse este dato como la carga térmica del equipo.

SELECCIÓN Y CÁLCULO DE LA CALDERA.� La energía absorbida por hora de un aparato, suponiendo que

ingresa vapor saturado seco y sale líquido saturado es:

Qn = Mn(hg – hf); donde

Qn = energía por hora en BTU/hQn = energía por hora en BTU/h

Mn = consumo en libras de vap

hg = entalpía vapor saturado seco a la presión abs. de funcionamiento del aparato, en BTU/lbm

hf = entalpía líquido saturado a la presión abs. de funcionamiento del aparato, en BTU/lbm

� La suma de las cargas térmicas parciales dará la Carga Térmica Total

Qt = Q1 + Q2 + Q3+ … + Qn en BTU/hQt = Q1 + Q2 + Q3+ … + Qn en BTU/h

� La masa de vapor circulante por hora Mt es:

Mt = Qt/(hg – hf)

SELECCIÓN Y CÁLCULO DE LA CALDERA.

� LA POTENCIA NETA DE LA CALDERA EN BHP ES:

BHPnetos = Qt/(3.352*10^4)

� Debe considerar las pérdidas de energía en la tubería en BHP y la carga de calentamiento en BHP (causada por el calentamiento inicial de equipos, tubería y calentamiento en BHP (causada por el calentamiento inicial de equipos, tubería y caldera cuando están fríos, a esta carga se le llama pick up de tolerancia.� Las pérdidas por tuberías, por conducción y convección y las condiciones

siguientes:1) FLUIDO CONDUCIDO = VAPOR2) MATERIAL DEL TUBO = METAL3) CAPAS DE AISLANTE = UNA4) FLUIDO EXTERIOR = AIRE

se calculan según la ecuación:Qpor tubería = U*A*∆T en BTU/h, donde:Qpor tubería = U*A*∆T en BTU/h, donde:

U = Coeficiente total de transmisión de calor por conducción y convección en BTU/h*pie^2*°F; donde U = 1/R y R es la resistencia térmica.

A = Área de la superficie externa; A = Π*dext*L, donde L = longitud total a considerar, en pies

∆T = Diferencia de temperatura entre el vapor conducido y la temperatura exterior del aire, °F

BHPpérdida tubería = Qpor tubería/(3.352*10^4)

SELECCIÓN Y CÁLCULO DE LA CALDERA.

� LA POTENCIA DE DISEÑO DE LA CALDERA SERÁ:

BHPdiseño = BHPnetos + BHPpérdidas

� LA POTENCIA BRUTA DE LA CALDERA SERÁ:� LA POTENCIA BRUTA DE LA CALDERA SERÁ:

BHPbrutos = BHPdiseño + BHPcalentamiento

donde BHPcalentamiento es el pick up de tolerancia.

LOCALIZACIÓN Y SALA DE CALDERAS

La sala de calderas y su ubicación se determina de 2 puntos básicos:

1) Situarla en un área que permita el flujo eficiente del tránsito de materiales, combustibles, personal de mantenimiento.

2) De los gases de combustión� La altura de la chimenea debe alcanzar la altura del hospital de manera vertical. (Se � La altura de la chimenea debe alcanzar la altura del hospital de manera vertical. (Se

recomienda que como mínimo sobrepase esta altura en 3 metros)� Siempre considere los vientos dominantes para que NO lleven los gases contra el edificio.� Muy importante mantener la eficiencia de combustión mediante análisis de los gases de

chimenea, cura eficiencia se puede determinar según el % de CO2 y la temperatura de los gases de combustión.

EFICIENCIA DE GASES DE COMBUSTIÓN

EFICIENCIA DIESEL BUNKEREFICIENCIA DIESEL BUNKER

EXCELENTE 12.8 % CO2 13.8 % CO2

BUENO 11.5 % CO2 13.0 % CO2

REGULAR 10.0 % CO2 12.5 % CO2

MALO 9.0 % CO2 o menos

12.0 % CO2 O MENOS

LOCALIZACIÓN Y SALA DE CALDERASDIMENSIONES DE LA SALA DE CALDERAS� Un espacio mínimo correspondiente al largo de la mayor caldera, adicionando 1.20 m en el frente.� Una distancia del 70% del largo de la caldera en su parte posterior, esto para la limpieza de los tubos.� La altura debe ser la altura de la mayor caldera aumentada 1.20 m, nunca menor de 4 m.� Debe tener suficiente espacio para contener:

• Oficina de Encargado y operarios, incluye bodega,• Tanque de condensado,• Bombas para alimentación,• Bombas para alimentación,• Tanque de agua caliente,• Manifold de vapor,• Estaciones de reducción de presión de vapor, • Tanque diario de combustible,• Equipo para tratamiento de agua.

� La sala deberá estar aislada con paredes a prueba de fuego.� Debe estar suficientemente aireada, para proveer el aire necesario a los quemadores y mejorar las condiciones de

temperatura de la misma.

ÁREAS DE INTERCAMBIO DE CALOREN UNA CALDERA

Calderas Pirotubulares

� El fuego pasa a través del tubo y el agua rodea los tubos

� Tipo paquete -varios pasos� Tipo paquete -varios pasos

� Dry back -compuertas con refractario (espalda seca)

� Wet back -pared trasera con agua (espalda mojada)

� Capacidades desde 1.5 H.P. hasta � Capacidades desde 1.5 H.P. hasta 1,500 H. P.

CALDERA PIROTUBULAR DE DOS PASOS

La caldera consta de 3 sistemas para su funcionamiento, además de sus controles y accesorios de seguridad:1) Sistema eléctrico:1) Sistema eléctrico:

a. Sistema eléctrico principalb. Sistema eléctrico de control

2) Sistema de agua3) Sistema de combustible y combustión

Sistema eléctrico principal.

Tiene incorporadas las cargas eléctricas siguientes:a. Motor para el ventilador.b. Motor para la bomba de agua.b. Motor para la bomba de agua.c. Motor para la bomba de combustible.d. Motor para el compresor de aire.e. Calentador eléctrico de combustible.f. Circuito de control

El sistema eléctrico consta de:

a) Tres interruptores fusibles.b) Tres arrancadores:

• Un arrancador magnético para el motor ventilador y compresor

• Un arrancador magnético para el motor de la bomba de • Un arrancador magnético para el motor de la bomba de agua

• Un arrancador manual para el motor de la bomba de combustible.

c) Un transformador monofásico para el circuito de control de 220 o 440 voltios a 110 voltios en 500 watts para protección del programador.

d) Un relé magnético para las resistencias del calentador eléctrico.eléctrico.

El voltaje debe mantenerse lo más constante posible; esto es vital para el circuito de control, el cual no admite variaciones en +/- 10% de los 110 voltios nominales.

DIAGRAMA SISTEMA ALIMENTACIÓN ENERGÍA ELÉCTRICA

Alimentación principal220/440 V, 3ph, 50/60 Hz

CARGA ELÉCTRICACARGA ELÉCTRICACARGA ELÉCTRICACARGA ELÉCTRICA POTENCIA POTENCIA POTENCIA POTENCIA HP o WATTSHP o WATTSHP o WATTSHP o WATTS

VOLTAJE VOLTAJE VOLTAJE VOLTAJE (VOLTIOS)(VOLTIOS)(VOLTIOS)(VOLTIOS)

CORRIENTE CORRIENTE CORRIENTE CORRIENTE (AMPERIOS)(AMPERIOS)(AMPERIOS)(AMPERIOS)

CAPACIDAD DE CARGAS ELÉCTRICAS EN CALDERAS DE 150 a 250 BHPCAPACIDAD DE CARGAS ELÉCTRICAS EN CALDERAS DE 150 a 250 BHPCAPACIDAD DE CARGAS ELÉCTRICAS EN CALDERAS DE 150 a 250 BHPCAPACIDAD DE CARGAS ELÉCTRICAS EN CALDERAS DE 150 a 250 BHPPRESIÓN DE DISEÑO 250 psi, 60 HzPRESIÓN DE DISEÑO 250 psi, 60 HzPRESIÓN DE DISEÑO 250 psi, 60 HzPRESIÓN DE DISEÑO 250 psi, 60 Hz

MotorMotorMotorMotor VentiladorVentiladorVentiladorVentilador 7.5 HP7.5 HP7.5 HP7.5 HP 220 v220 v220 v220 v 19.0 A19.0 A19.0 A19.0 A

Motor CompresorMotor CompresorMotor CompresorMotor Compresor 1.0 HP1.0 HP1.0 HP1.0 HP 220 v220 v220 v220 v 3.2 A3.2 A3.2 A3.2 A

Motor Bomba de Motor Bomba de Motor Bomba de Motor Bomba de AguaAguaAguaAgua

7.5 HP7.5 HP7.5 HP7.5 HP 220 v220 v220 v220 v 19.0 A19.0 A19.0 A19.0 A

Motor BombaMotor BombaMotor BombaMotor Bomba de de de de CombustibleCombustibleCombustibleCombustible

1.0 HP 1.0 HP 1.0 HP 1.0 HP 220 v220 v220 v220 v 3.2 A3.2 A3.2 A3.2 A

Calentador EléctricoCalentador EléctricoCalentador EléctricoCalentador Eléctrico 5,000 W5,000 W5,000 W5,000 W 220 v220 v220 v220 v 22.7 A22.7 A22.7 A22.7 ACalentador EléctricoCalentador EléctricoCalentador EléctricoCalentador Eléctricode Combustiblede Combustiblede Combustiblede Combustible

5,000 W5,000 W5,000 W5,000 W 220 v220 v220 v220 v 22.7 A22.7 A22.7 A22.7 A

Circuito de ControlCircuito de ControlCircuito de ControlCircuito de Control 500 W500 W500 W500 W 110 v110 v110 v110 v 4.5 A 4.5 A 4.5 A 4.5 A maxmaxmaxmax....

Sistema eléctrico de control

El suministro de los controles eléctricos para determinada caldera depende del:� Tipo de combustible� Sistema para el que este diseñada� Sistema para el que este diseñada

El termino control cubre los controles eléctricos y los dispositivos monitoreados por el control programador.Esta integrado por:

• CONTROLES ELÉCTRICOS

• CONTROL PROGRAMADOR• Controla la secuencia de operación de arranque hasta el paro. • Controla la secuencia de operación de arranque hasta el paro.

• DISPOSITIVOS MONITOREADOS

• DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD ELÉCTRICOS

CONTROLES CONTROLES CONTROLES CONTROLES ELÉCTRICOSELÉCTRICOSELÉCTRICOSELÉCTRICOS

CONTROL CONTROL CONTROL CONTROL PROGRAMADORPROGRAMADORPROGRAMADORPROGRAMADOR

DISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSMONITOREADOSMONITOREADOSMONITOREADOSMONITOREADOS

DISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOS DE DE DE DE SEGURIDAD ELÉCTRICOSSEGURIDAD ELÉCTRICOSSEGURIDAD ELÉCTRICOSSEGURIDAD ELÉCTRICOS

Control de presión de vapor

Programador Motor Ventilador Fotocelda

Controles de nivel de agua

Amplificador Motor del compresor de aire

Control de nivel mínimo de agua

COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICOCOMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICOCOMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICOCOMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL ELÉCTRICO

agua aire

Controles de temperatura

Motor cronométrico Motor modulador Control de presión límite máximo

Controles de presión de aire

Relé Master Motor de la bomba de combustible

Controles de presión de gas propano

Relé de flama Motor de la Bomba de Agua

Interruptores de interconexión y

Interruptor de seguridad de llama y

Transformador de Ignicióninterconexión y

manualesseguridad de llama y restablecimiento

Ignición

Luces indicadoras Transformador externo Calentador eléctrico

Sub-base Válvulas solenoides

Alarmas

MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL

Control de nivel Control de nivel Control de nivel Control de nivel de aguade aguade aguade agua

Control Control Control Control auxiliar de auxiliar de auxiliar de auxiliar de nivel nivel nivel nivel de aguade aguade aguade agua

AlarmasAlarmasAlarmasAlarmas

Panel del Control Panel del Control Panel del Control Panel del Control programadorprogramadorprogramadorprogramador

Motor de la bomba Motor de la bomba Motor de la bomba Motor de la bomba de combustiblede combustiblede combustiblede combustible

AlarmasAlarmasAlarmasAlarmas

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Salida de vaporSalida de vaporSalida de vaporSalida de vapor


Chimenea de humos

Control de presión de Control de presión de Control de presión de Control de presión de vaporvaporvaporvapor



Control de Control de Control de Control de nivel de aguanivel de aguanivel de aguanivel de agua

Transformador Transformador Transformador Transformador de Igniciónde Igniciónde Igniciónde Ignición

Motor de la bomba de Motor de la bomba de Motor de la bomba de Motor de la bomba de combustiblecombustiblecombustiblecombustible

Tubería de vapor a calentador Tubería de vapor a calentador Tubería de vapor a calentador Tubería de vapor a calentador a vapor del combustiblea vapor del combustiblea vapor del combustiblea vapor del combustible

Ingreso combustible Ingreso combustible Ingreso combustible Ingreso combustible bunkerbunkerbunkerbunkerMotor VentiladorMotor VentiladorMotor VentiladorMotor Ventilador

Calentador Calentador Calentador Calentador eléctrico del eléctrico del eléctrico del eléctrico del

combustiblecombustiblecombustiblecombustible


Motor moduladorLuces indicadorasLuces indicadorasLuces indicadorasLuces indicadoras

Válvulas solenoidesVálvulas solenoidesVálvulas solenoidesVálvulas solenoides

Controles de Controles de Controles de Controles de presión de airepresión de airepresión de airepresión de aire

Panel del Control Panel del Control Panel del Control Panel del Control programadorprogramadorprogramadorprogramador

CalentaCalentaCalentaCalentador dor dor dor eléctrico eléctrico eléctrico eléctrico del combustibledel combustibledel combustibledel combustible


VENTILADOR AIRE PARA

COMBUSTIÓN


CIRCUITO DE CONTROL


MOTOR BOMBA DE AGUA


COMBUSTIÓN


SISTEMA PRINCIPAL DE

ENERG ÍA ELÉCTRICA

MOTOR BOMBA DE BUNKER

CALENTADOR ELECTRICO DE

BUNKER

ELÉCTRICA


VÁLVULA DE

MOTOR MODULADOR Y DAMPER

VÁLVULAS SOLENOIDES

VÁLVULA DE SEGURIDAD

TUBERÍA PURGA DE AGUA

TUBERÍA AGUA CALIENTE A CALDERA

TUBO GURADANIVEL

Y DAMPERVÁLVULAS SOLENOIDES

ALARMAENTRADA GAS PROPANO


PANEL DE CONTROL TABLERO DE CONTROL

CAJA ELÉCTRICA PRINCIPAL

1)1)1)1) VÁLVULAVÁLVULAVÁLVULAVÁLVULA DEDEDEDE SEGURIDAD,SEGURIDAD,SEGURIDAD,SEGURIDAD,2)2)2)2) CONTROLCONTROLCONTROLCONTROL DEDEDEDE NIVELNIVELNIVELNIVEL DEDEDEDE

FLOTADORFLOTADORFLOTADORFLOTADOR CONCONCONCON CRISTALCRISTALCRISTALCRISTAL DEDEDEDENIVEL,NIVEL,NIVEL,NIVEL,

3)3)3)3) CONTROLCONTROLCONTROLCONTROL AUXILIARAUXILIARAUXILIARAUXILIAR DEDEDEDE NIVELNIVELNIVELNIVEL


3)3)3)3) CONTROLCONTROLCONTROLCONTROL AUXILIARAUXILIARAUXILIARAUXILIAR DEDEDEDE NIVELNIVELNIVELNIVELDEDEDEDE ELECTRODOS,ELECTRODOS,ELECTRODOS,ELECTRODOS,

4)4)4)4) CONTROLESCONTROLESCONTROLESCONTROLES DEDEDEDE PRESIÓNPRESIÓNPRESIÓNPRESIÓNLÍMITELÍMITELÍMITELÍMITE DEDEDEDE OPERACIÓN,OPERACIÓN,OPERACIÓN,OPERACIÓN,

5)5)5)5) CONTROLCONTROLCONTROLCONTROL DEDEDEDE PRESIÓNPRESIÓNPRESIÓNPRESIÓNMODULANTE,MODULANTE,MODULANTE,MODULANTE,

6)6)6)6) MOTORMOTORMOTORMOTOR MODUTROL,MODUTROL,MODUTROL,MODUTROL,7)7)7)7) VÁLVULAVÁLVULAVÁLVULAVÁLVULA REGULADORAREGULADORAREGULADORAREGULADORA DEDEDEDE

COMBUSTIBLE,COMBUSTIBLE,COMBUSTIBLE,COMBUSTIBLE,8)8)8)8) VENTILADORVENTILADORVENTILADORVENTILADOR CONCONCONCON SUSUSUSU

COMPUERTACOMPUERTACOMPUERTACOMPUERTA REGULABLE,REGULABLE,REGULABLE,REGULABLE,9)9)9)9) MANÓMETRO,MANÓMETRO,MANÓMETRO,MANÓMETRO,9)9)9)9) MANÓMETRO,MANÓMETRO,MANÓMETRO,MANÓMETRO,10)10)10)10) TERMÓMETROTERMÓMETROTERMÓMETROTERMÓMETRO ENENENEN LALALALA BASEBASEBASEBASE DEDEDEDE

LALALALA CHIMENEA,CHIMENEA,CHIMENEA,CHIMENEA,11)11)11)11) ALARMA,ALARMA,ALARMA,ALARMA,12)12)12)12) PROGRAMADORPROGRAMADORPROGRAMADORPROGRAMADOR....

DIAGRAMA BLOQUES INTERRELACIÓN DELSISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL

ASPECTOS QUE HACEN INDISPENSABLE UTILIZAR LOS CONTROLES ELÉCTRICOS

• Por la producción de vapor es necesario controlar la presión apagando y encendiendo el quemador cuando la presión ha llegado al límite de operación y si la presión sobrepasa ese valor.llegado al límite de operación y si la presión sobrepasa ese valor.

• Cuando se tiene tiro forzado, es necesario controlar la presión de aire de combustión.

• Es necesario controlar la presión del aire para atomización.• Controlar la temperatura de precalentamiento del combustible

para disminuir su viscosidad y llevarlo cerca de su punto de inflamación, ocupando un calentador eléctrico-vapor.

• Se requiere modular automáticamente la mezcla aire-combustible para obtener una adecuada combustión.combustible para obtener una adecuada combustión.

• Detectar si la llama de combustión es correcta para mantener o parar el funcionamiento del quemador.

• Al generar y utilizar vapor, el nivel del agua de la caldera debe ser controlado.

Control de presión de vapor

Básicamente se tienen cinco controles funcionando:• Control límite de operación• Control de límite para fuego bajo• Control de límite para fuego alto• Control de presión proporcional• Control límite de presión de vapor ó Control de presión de • Control límite de presión de vapor ó Control de presión de

seguridad de límite alto. (DISPOSITIVO DE SEGURIDAD)

• Control de límite de operación: detiene la operación del quemador cuando la presión ha alcanzado la presión de trabajo, la que se coloca en la escala principal, y encender el quemador cuando la presión baja hasta el punto donde se ha determinado el diferencial.

• Control de límite de presión para fuego bajo y para fuego alto.El control de límite para fuego bajo es seteado en la escala principal a una presión de 25 o 30 psi con la intención de arrancar la caldera en fuego bajo. El control de límite para fuego alto, tiene las mismas característica físicas que el de fuego bajo, pero se setea a una presión de 20 % ó 25% menor a la presión de operación para que la caldera pare a fuego bajo.

• Control de presión proporcional (modulante).• Control de presión proporcional (modulante).

Es un dispositivo de control proporcional de posición. Difiere de los anteriores por el hecho que el mecanismo eléctrico es un potenciómetro variable en lugar de un interruptor. Se interconecta con el motor modulador para la regulación de la cantidad de aire combustible.

Control límite de presión de vapor ó Control de presión de seguridad (DISPOSITIVO DE SEGURIDAD)Dispositivo electromecánico para controlar la presión de vapor de la caldera. Responden a un cambio de presión y a través de un acoplamiento mecánico actúan un interruptor manteniendo la presión dentro del límite establecido.

Control límite de presión de vapor ó Control de presión de seguridad (continúa)

� Dispositivo de control de presión que bloquea totalmente laoperación de la caldera cuando la presión excede de lapresión normal de operación; por esta razón es llamadotambién control límite.también control límite.

� Preferiblemente del tipo de Re-Set manual

� Indispensable en toda caldera

Control de Presión sin Ampolletas de Mercurio L4079

CONTROL DE PRESION ON-OFF PARA VAPOR/AGUA CALIENTE (ALTO RANGO DE PRESION-HASTA 150 PSI)

AJUSTE DE SET POINTAJUSTE DE SET POINT

SET POINTMICRO SWITCHSNAP ACCION SWITCH

CUBIERTA RESETMANUAL

Control límite de presión electrónico

SERIE P7810SERIE P7810SERIE P7810SERIE P7810

Control límite de presión electrónico

EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS P7810CSUSTITUYE EL L404A, C y L91

CONTROLES DE NIVEL DE AGUA

Toda caldera de operación automática esta prevista de un interruptor de bajo nivel, el queimpide el funcionamiento del quemador mientras no exista suficiente agua en la caldera,(como interruptores del quemador cuando existe bajo nivel de agua), y de otro interruptorque controle la alimentación de agua para mantener la caldera en operación continua yevitar su inundación.Posee indicadores de nivel de tubos de agua (tubo de vidrio pyrex vena roja) para verificar deforma visual el nivel de agua en la caldera, también posee alarma de bajo nivel de agua.Esta montado a través de un tubo a la parte superior de la caldera (cámara de vapor y por laEsta montado a través de un tubo a la parte superior de la caldera (cámara de vapor y por laparte inferior con un tubo que va a la parte media de la caldera (cámara de agua) paraequilibrar presiones y obtener el correcto nivel de agua

Los tipos de nivel de agua más utilizados son:• Control de nivel de agua por flotador y

ampolletas de mercurio; McDonnell & Miller, Mod. 150.

• Control de nivel de agua por electrodos;Warrick.

• Control de nivel de agua por flotador y• Control de nivel de agua por flotador ymicro switch; Magnetrol.

Control de Nivel de agua� Elemento principal de seguridad para mantener el nivel

de agua en toda caldera

� Controla la alimentación automática de agua activando y � Controla la alimentación automática de agua activando y apagando la bomba.

� Protege la caldera por bajo nivel de seguridad, evitando las explosiones.

� Se recomienda utilizar un control auxiliar

CONTROLES DE NIVEL DE AGUA

EL control más utilizado es el CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR FLOTADOR.Se compone de cuatro elementos:

1. El receptáculo ó Cámara del flotador: esta construido de hierro fundido y estároscado en la parte superior e inferior para conectarlo a la caldera a través detuberías.

2. El cabezal compuesto por la caja que contiene los interruptores para bajo nivel deagua y para control de alimentación de agua a la caldera.

3. Fuelle4. Flotador ó Boya de Flotación

Ampollas de mercurioAmpollas de mercurioAmpollas de mercurioAmpollas de mercurio

Cámara de flotadorCámara de flotadorCámara de flotadorCámara de flotador

Mecanismo Mecanismo Mecanismo Mecanismo

Boya de flotaciónBoya de flotaciónBoya de flotaciónBoya de flotación

Mecanismo Mecanismo Mecanismo Mecanismo oscilanteoscilanteoscilanteoscilante

Control de nivel de aguaControl de nivel de aguaControl de nivel de aguaControl de nivel de agua

CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR FLOTADOR Y AMPOLLETAS DE MERCURIO; MCDONNELL & MILLER

CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR AMPOLLETAS DE MERCURIO

CABEZAL CON AMPOLLETAS DE MERCURIO CABEZAL CON MICROSWITCH

CABEZAL DEL CONTROL DE NIVEL DE AGUA

CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR FLOTADOR.

Posee tres niveles dados como A, B, C; los que se describen así:�Nivel A: indica alto nivel de agua; por lo que la bomba de alimentación de la caldera

se apaga en ese punto y el quemador está en condición de trabajar.�Nivel B: la bomba de alimentación de la caldera arranca cuando el nivel llega a ese

punto y el quemador aún esta en condiciones de trabajar si no existe otra causa.�Nivel C: indica punto de cierre del bajo nivel de agua, el quemador se apaga si el nivel

de agua baja a ese nivel y se activa la alarma.de agua baja a ese nivel y se activa la alarma.

A- Nivel normal del agua: la bomba de agua para en este punto

B- La bomba arranca cuando el agua alcanza este nivel, la distancia entre A-B es aproximadamente 3/4 “

C- Corte de bajo nivel de agua, el quemador se dispara

CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR FLOTADOR.

C- Corte de bajo nivel de agua, el quemador se dispara cuando el agua baja a este punto.

D- Primer punto visible en el visor de nivel

CONTROL DE NIVEL DE AGUA POR ELECTRODOS (CONTROL DE NIVEL LEVEL MASTER)

Consiste en un control eléctrico de baja sensitividad aplicado en sustancias menores de 20,000 ohms/cm de resistencia específica. Los componentes eléctricos son:• Un transformador de dos polos a 120 voltios en primario y 300 voltios en el

secundario para el caso de agua dura.• Un relé de dos o tres contactos, normalmente cerrado o normalmente abiertos

según la aplicación• Dos, tres o cuatro electrodos según la aplicación• Dos, tres o cuatro electrodos según la aplicaciónLos componentes mecánicos son:• Receptáculo de hierro fundido• Tubo visor para observar el nivel de agua• 3 válvulas de prueba• 2 conexiones roscadas para el montaje en la caldera

Control electrónico con anunciador de fallas, suprimidor de vibración, control de purgas, columna visual de nivel

Termostatos -control de temperatura-

� Aquastato Honeywell L-4006A;L-6006A

• Fijan limites bajos y altos de temperatura permitiendo • Fijan limites bajos y altos de temperatura permitiendo controlar la operación de pre-calentadores, agua caliente etc.

� Termoswitch Fenwal

• Control operacional de resistencias o solenoides sensando temperatura.

� Bulbo remoto o bulbo de inmersión.

CONTROLES DE TEMPERATURA

Interruptor de baja temperatura del combustible: Interruptor termostático que envía una señal al control principal para que inicie con el encendido; evita el arranque del quemador, o hace que no encienda si la temperatura seleccionada del combustible es menor que la requerida para la operación adecuada del quemador.Termostato eléctrico del calentador de combustible bunker: Percibe la temperatura del combustible y activa o desactiva el calentador de aceite eléctrico para temperatura del combustible y activa o desactiva el calentador de aceite eléctrico para mantener la temperatura requerida del combustible. Esta compuesto por una resistencia eléctrica mediante la cual calienta el bunker, esta funciona hasta que la caldera produzca vapor para que inicie la operación el calentador a vapor.Termostato del calentador a vapor del combustible bunker: Percibe la temperatura del combustible y controla la apertura y cierre de la válvula solenoide del vapor para mantener la temperatura requerida del bunker.

Cuando la caldera ya produjo vapor y mediante una válvula reguladora se le suministra al calentador a una presión entre 15 a 30 psi. La temperatura a la que se suministra al calentador a una presión entre 15 a 30 psi. La temperatura a la que se regula es 80C a 96C y el calentador eléctrico se apaga automáticamente tan pronto trabaje el calentador a vapor.El termostato manda una señal eléctrica a la válvula solenoide del suministro de vapor para cerrar o abrir según lo requiera.

CALE�TADOR ELECTRICO-VAPOR DEL COMBUSTIBLE

CONJUNTO BÁSICO DEL GASPara el caso de calderas con alimentación de combustible mixto (gas propano y aceites pesados Nos. 4, 5 o 6 el gas propano es utilizado para la llama piloto. Este sistema esta formado por tubería de cobre o de hierro galvanizado, válvula Reguladora de presión, válvula solenoide, manómetro, llave de cierre.

Este combustible provee la llama piloto en las calderas de bunker, que como su viscosidad es muy alta cuesta, aun ya precalentado, que encienda; de aquí la importancia del sistema de gas propano que es el que provee el calor suficiente al bunker para su combustión.

VÁLVULA REGULADORA DE GAS: Sirve para asegurar que la cantidad de gas sea suficiente VÁLVULA REGULADORA DE GAS: Sirve para asegurar que la cantidad de gas sea suficiente para generar una buena llama piloto.

VÁLVULA SOLENOIDE DE GAS: Es accionada por el programador y abre el paso de gas según el ciclo de funcionamiento de la cadera.

MANÓMETRO: Indica la presión del gas propano (20 psi aprox.)

CONTROLES DE PRESIÓN DE AIRE

Las calderas que utilizan combustible pesado necesitan para el encendido aire para combustión, generado por un ventilador, y aire para atomización, generado por un compresor de aire, a la presión requerida por el quemador.Los controles son:� Control de presión de prueba del aire para combustión

Es un interruptor sensitivo a la presión, de diafragma y que se mueve por medio de la presión del aire del ventilador (rango de 3 a 35 pulgadas de columna de agua. El presión del aire del ventilador (rango de 3 a 35 pulgadas de columna de agua. El contacto se cierra cuando detecta que hay suficiente presión de aire para combustión, de lo contrario permanece abierto y la caldera no entra en operación ya que este forma parte del control del quemador.

� Control de presión de prueba de aire para atomizaciónInterruptor actuado a presión cuyos contactos están cerrados cuando hay suficiente presión de aire atomizado del compresor para encender el aceite combustible (bunker). Las válvulas de combustible no se abrirán o no permanecerán abiertas a menos que los contactos del interruptor estén cerrados.Este control también puede ser del tipo presuretrol, poseen una escala diferencial ajustable en el rango de 0.2 a 0.8 ó de 1 a 3 pulgadas de columna de agua. La presión máxima soportada sin producir fallos es de 1.5 psi.La presión máxima soportada sin producir fallos es de 1.5 psi.

� Interruptor del quemador.� Interruptor manual-automático.� Control manual de llama.� Luces indicadoras para falla de llama.� Luz indicadora de la válvula de combustible.� Luz indicadora para bajo nivel de agua.� Luz indicadora de demanda de carga

INTERRUPTORES MANUALES Y LUCES INDICADORAS

� Luz indicadora de demanda de carga

Las señales de luces más comunes según su color son :• Luz de demanda de carga (blanco): indica que la caldera esta funcionando y

generando vapor.• Luz de ignición (ámbar): ilumina cuando el transformador de ignición es

energizado.• Luz de válvula principal de combustible (verde): ilumina cuando la válvula

principal de combustible es energizada.• Luz de falla de llama (rojo): ilumina cuando el sistema • Luz de falla de llama (rojo): ilumina cuando el sistema

de seguridad detecta falla de llama piloto o falla de la llama pricipal.

• Luz de bajo nivel de agua (rojo): cuando el nivel de aguaha bajado al punto C.

PROGRAMADORDispositivo que controla la secuencia de operación del quemador, desde el

arranque hasta el paro. Es el centro del sistema de control que recibe y envía las señales de los diferentes dispositivos de operación de la caldera.

Los programadores electromecánicos poseen los siguientes elementos:� Relevador principal (Relé Master): primero en recibir energía iniciando la secuencia

de programación.Relevador de llama (Relé de flama): recibe energía cuando la fotocelda indica la llama � Relevador de llama (Relé de flama): recibe energía cuando la fotocelda indica la llama adecuada en el quemador. Cuando existe falla de llama se desenergiza este relé y transfiere energía al interruptor de seguridad.

� Interruptor de seguridad de llama de restablecimiento manual: Después de una fallad de llama, falla de ignición o falla en que el re{e de flama quede desenergizado, enclava para quitar la energía al relé master y apagar la caldera. Para su restablecimiento debe de esperarse un período de enfriamiento y es obligación del técnico investigar y corregir la causa de la falla antes de arrancar nuevamente la caldera.

� Motor cronométrico: actúa las levas para abrir y cerrar los contactos en un � Motor cronométrico: actúa las levas para abrir y cerrar los contactos en un programa cronometrado no ajustable a fin de que se lleven a cago roas las operaciones del quemador; este motor funciona después de energizarse el relé master. En un extremo del eje del motor lleva incorporado un dial indicador de la operación del quemador.

En la mayoría de programadores, el motor cronométrico desarrrolla una velocidadde 1/3 de rpm aproximadamente, por lo que tarda 180segundos en dar una vuelta completa.

TABLERO DE CONTROL CON CONTROL PROGRAMADOR

SECUENCIA BÁSICA DEL PROGRAMADOR

1) PREPURGA: Período de tiempo en el que el motor ventilador produce un barrido de gases residuales existentes dentro de la tubería de fuego y chimenea de la caldera. Los gases son evacuador por la chimenea.

2) ENCENDIDO DE LA LLAMA PILOTO: luego de haber finalizado el período de prepurga se energiza el transformador de ignición y la válvula de gas propano para producir la llama piloto. Generalmente el tiempo establecido para este paso es de 10 segundo aunque podría prolongarse hasta 30 segundos. prolongarse hasta 30 segundos.

3)4) ENCENDIDO DE LA LLAMA PRINCIPAL: formada y establecida la llama piloto la detecta la

fotocelda y envía la señal eléctrica a la válvula principal de combustible y a la válvula de paso de aire para atomización, permitiendo el ingreso de combustible y aire para atomización del combustible y con ello encender la llama principal. Este período dura lo suficiente para que la llama principal se establezca y antes de que se corte la llama piloto. El detector de llama mantendrá la llama principal durante el tiempo que la caldera permanezca funcionando hasta alcanzar la presión de trabajo.

5) POSTPURGA: habiéndose apagado el quemador se establece es paso para que el ventilador 5) POSTPURGA: habiéndose apagado el quemador se establece es paso para que el ventilador elimine los gases producto de la combustión y el combustible no quemado.

DISPOSITIVOS MONITOREADOSMOTOR VENTILADOR: impulsa directamente el ventilador de tiro forzado para proveer aire de combustión, airepara pre y post purga. Referido también como motor soplador.

VENTILADOR DE TIRO FORZADO: suministra todo el aire, bajo presión, para la combustión del piloto, delcombustible principal y para la purga.

TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN: provee chispa de alto voltaje (10,000 voltios) para la ignición del piloto de gas oel piloto de aceite liviano.

MOTOR DEL COMPRESOR DE AIRE: mueve el compresor de aire para proveer aire comprimido para la atomizacióndel combustible.del combustible.

MOTOR DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE: mueve la bomba de combustible para suministrar combustible alquemador y establecer la llama principal.

MOTOR BOMBA DE AGUA: mueve la bomba de agua para proveer a la caldera de agua cuando así lo requiera elcontrol de nivel de agua.

CALENTADOR ELÉCTRICO: dispositivo que precalienta el combustible a la temperatura adecuada (90 a 100celcius) para asegurar una buena atomización y combustión. Este se desconecta al activarse el calentador a vaporde combustible.

VÁLVULAS SOLENOIDES: según la marca de la caldera este sistema de válvulas puede variar. Básicamente estaVÁLVULAS SOLENOIDES: según la marca de la caldera este sistema de válvulas puede variar. Básicamente estaconstituido por:• Válvula de combustible para llama principal.• Válvula de aire para atomización,• Válvula de retorno de combustible.• Válvula de paso de gas propano para llama piloto.

MOTOR MODULADOR: dispositivo electromecánico o electrónico que por medio de un sistema articulado controlala compuesta del aire y la válvula medidora de combustible para mantener constante la relación aire-combustibledurante el encendido. Durante la operación del quemador el motor modulador es controlado por el controlmodulador de la presión La operación normal deberá ser con el interruptor manual-autmático en la posiciónautomático y bajo el control del motor modulador

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE BUNKER

Calderas Pirotubulares, Plantas de Vapor Dic2012

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