UNIDAD 5

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío,

Climatización y Producción de Calor

5 Calderas de pie

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CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO

MÓDULO

Instalaciones de Producción de Calor

Título del Ciclo: TÉCNICO EN MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES DE FRÍO, CLIMATIZACIÓN Y PRODUCCIÓN DE CALOR

Título del Módulo: INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DE CALOR

Dirección: Dirección General de Formación Profesional. Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente. Dirección de la obra: Alfonso Gareaga Herrera Antonio Reguera García Arturo García Fernández Ascensión Solís Fernández Juan Carlos Quirós Quirós Luis María Palacio Junquera Manuel F. Fanjul Antuña Yolanda Álvarez Granda

Coordinación de contenidos del ciclo formativo: Javier Cueli Llera

Autor: Javier Prado Ruiz

Desarrollo del Proyecto: Fundación Metal Asturias Coordinación: Javier Maestro del Estal Monserrat Rodríguez Fernández

Equipo Técnico de Redacción: Alfonso Fernández Mejías Nuria Biforcos Fernández Laura García Fernández María Mera López

Diseño y maquetación: Begoña Codina González Alberto Busto Martínez María Isabel Toral Alonso Sofía Ardura Gancedo Colección: Materiales didácticos de aula Serie: Formación Profesional Específica Edita:

Consejería de Educación y CienciaConsejería de Educación y CienciaConsejería de Educación y CienciaConsejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Servicio de Formación Profesional y Aprendizaje Permanente ISBN: 978-84-690-8582-0 Depósito Legal: AS-05745-2007 Copyright: © 2007. Consejería de Educación y Ciencia Dirección General de Formación Profesional Todos los derechos reservados. La reproducción de las imágenes y fragmentos de las obras audiovisuales que se emplean en los diferentes documentos y soportes de esta publicación se acogen a lo establecido en el artículo 32 (citas y reseñas) del Real Decreto Legislativo 1/2.996, de 12 de abril, y modificaciones posteriores, puesto que “se trata de obras de naturaleza escrita, sonora o audiovisual que han sido extraídas de documentos ya divulgados por vía comercial o por Internet, se hace a título de cita, análisis o comentario crítico, y se utilizan sola-mente con fines docentes”. Esta publicación tiene fines exclusivamente educativos. Queda prohibida la venta de este material a terceros, así como la reproducción total o parcial de sus contenidos sin autorización expresa de los autores y del Copyright.

Unidad

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Objetivos ............................................................................................ 4

Conocimientos ..................................................................................... 5

Introducción ........................................................................................ 6

Contenidos generales ........................................................................... 6

Las calderas de pie............................................................................. 7

Los quemadores de gasóleo ............................................................... 12

Instalaciones de almacenamiento y alimentación................................ 33

Regulación de potencia...................................................................... 41

Resumen de contenidos........................................................................ 45

Autoevaluación .................................................................................... 48

Respuestas de actividades. .................................................................... 50

Respuestas de autoevaluación .............................................................. 52

Sumario general

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Módulo: Instalaciones de Producción de Calor � � Técnico en M

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iento de Instalaciones de Frío, Climatización y Pro

ducción de Calor

Al finalizar el estudio de esta unidad serás capaz de:

�� Reconocer y diferenciar los distintos tipos de calderas de pie existentes, así como sus características fundamentales.

�� Reconocer los componentes que forman los quemadores e combustibles líquidos y analizar su funcionamiento.

�� Realizar las instalaciones de alimentación de combustible a quemadores previa in-terpretación o diseño de los planos de montaje correspondientes.

�� Resolver las averías más frecuentes que se dan en los quemadores de combustibles líquidos.

Objetivos

Unidad

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CONCEPTOSS

• Calderas de pie.

• Quemadores de gasóleo.

• Circuitos de combustible, de aire y de control.

• Instalación de almacenamiento y alimentación

PROCEDIMIENTOS SOBRE PROCESOS Y SITUACIONESS

• Elección de la caldera y quemador más apropiados en función de las necesidades planteadas por la instalación y los costes económicos.

• Comprobación, sustitución y/o reparación de componentes de un quemador de combustible líquido.

• Diseño y montaje de la instalación de alimentación a un quemador de combustible líquido.

• Puesta en marcha.

ACTITUDESS

• Evaluar la conveniencia o no de emplear calderas con quemadores de combusti-bles líquidos frente a calderas de otro tipo, analizando y valorando las ventajas e inconvenientes respectivos.

Conocimientos que deberías adquirir

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Contenidos generales

Una de las ventajas que presentan las calderas murales es la de tener un volumen y un peso reducido. A su vez, estas utilidades pueden limitar las posibilidades de incluir ele-mentos relativamente voluminosos o pesados, condiciones que en ocasiones son necesa-rias para obtener ciertos beneficios como, por ejemplo, una potencia elevada.

Las calderas de pie son equipos que incluyen estas prestaciones y que además poseen la ventaja de poder funcionar con combustibles líquidos, sólidos y gaseosos.

En esta unidad didáctica describiremos los principales elementos de una caldera de pie, su funcionamiento, tipos y características fundamentales.

Introducción

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En muchas ocasiones, las necesidades de calefacción o agua caliente sanita-ria requieren la instalación de calderas de media o gran potencia que satis-fagan estas exigencias. Las calderas murales, si bien presentan la ventaja de tener un volumen y peso reducido, no son útiles en estos casos. En estas cir-cunstancias se recurre a la instalación de calderas de pie o grupos térmicos. ¿Cuáles son sus principales características?

Las calderas de pie

Caldera y grupo térmico son dos conceptos distintos. Con el término caldera nos estamos refiriendo al cuerpo de la caldera en sí, con su correspondiente mueble y sus elementos de regulación y medida (termómetro, termostato…). Sin embargo cuando hablamos de grupo térmico estamos haciendo referencia al conjunto de caldera y quemador, además del conjunto de accesorios imprescindibles para co-nectar la instalación y permitir que funcione.

Aunque se trata de dos términos distintos, cuando en esta unidad didáctica nos refi-ramos a las calderas de pie, salvo especificación concreta, nos estaremos refiriendo a los grupos térmicos, es decir al conjunto formado por la propia caldera y el que-mador que produce la llama.

Fig. 1: Grupo térmico.

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Tipos de calderas de pie

Al igual que ocurría con las calderas murales las calderas de pie pueden disponer única-mente de suministro de calefacción o también de suministro a ACS; en este último caso se trata de calderas mixtas. Existen, a su vez, dos tipos de calderas mixtas: las de produc-ción instantánea y las de acumulación.

o Calderas mixtas instantáneas

Al igual que ocurre con las calderas murales, en el caso de las calderas mixtas instantá-neas de gasóleo el calentamiento se puede producir:

� Mediante serpentín, tal y como se muestra en la figura 2, elemento 17.

� A través de un intercambiador de placas, como se ilustra en la figura 3.

Fig. 2: Caldera mixta instantánea con serpentín.

1- Quemador de gasóleo 10-Termo hidrómetro 2-Cuerpo de caldera 11-Termostato de caldera 3-Válvula de tres vías 12-Termostato de seguridad 4-Embudo de descarga 13-Piloto bloqueo de quemador 5-Válvula de seguridad 14-Grifo de llenado de caldera 6-Termostato de mantenimiento 15-Circulador

7-Termostato de ACS 16-Depósito de expansión 8-Interruptor general 17-Intercambiador 9-Interruptor Verano-Invierno 18-Grifo de desagüe

Fig. 3: Caldera mixta instantánea con intercambiador de

placas.

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En estos equipos el agua calentado en el hogar se en-vía, mediante una válvula de tres vías (figura 4), de mando eléctrico o fluxostático, bien hacia el circuito de calefacción o bien hacia el intercambiador de ACS. Al igual que ocurre en las calderas murales siempre tendrá preferencia la demanda de ACS.

En la figura 5 se muestra el circuito hidráulico de una caldera de pie mixta instantánea con intercambiador de serpentín y válvula desviadora fluxostática. En la figura 6 el esquema eléctrico de con-trol de esa misma caldera.

Fig. 4: Válvula de tres vías.

Fig. 5: Circuito hidráulico de caldera mixta instantánea.

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La electrónica también ha llegado a las calderas de pie, de forma que en los últimos mo-delos se han ido sustituyendo los componentes eléctricos por elementos electrónicos como: sondas NTC, Potenciómetros, paneles digitales, etc. (figura 7).

Fig. 6: Esquema eléctrico de caldera instantánea. A- Interruptor general G-Válvula fluxostática 3 vías

B-Termostato de mantenimiento H-Quemador C-Termostato de calefacción I-Bomba de circulación D-Interruptor Invierno-Verano J-Regleta de conexiones E-Termostato de seguridad K-Termostato de ACS F-Temporizador

Fig. 7

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o Calderas mixtas de acumulación

Como ya estudiamos en la unidad anterior, este tipo de calderas se caracteriza porque mantienen caliente cierta cantidad de agua, lo que aumenta sus prestaciones en cuanto a confort, aunque con las desventajas de tener un precio más elevado y presentar mayores pérdidas térmicas debido el agua caliente acumulado.

En este grupo existen equipos con dos circuladores, uno para cada circuito tal y como se muestra en la figura 8 (elementos 13 y 20) o con un solo circulador, que envía el agua hacia el interacumulador o al circuito de calefacción según sea la posición de una válvula de tres vías incluida en estas calderas.

1- Quemador de gasóleo

2-Cuerpo de caldera 3-Embudo de descarga 4-Válvula de seguridad 5-Termostato de ACS 6-Interruptor general 7-Conmutador Invierno-Verano

8-Termohidrómetro 9-Termostato de calefacción 10-Termostato de seguridad 11-Piloto de bloqueo de quemador 12-Grifo de llenado 13-Circulador de calefacción

14-Vaso de expansión 15-Grifo de desagüe 16-Purgador automático 17-Termómetro de ACS 18-Grupo de seguridad 19-Depósito acumulador

20- Circulador de ACS 21-Termostato de mantenimiento.

Fig. 8: Grupo térmico mixto de acumulación con doble circulador.

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Formando parte del grupo térmico se encuentra el equipo encargado de mezclar en la proporción adecuada el comburente y el combustible, de forma que se produzca una llama en el interior de la caldera con el fin de calentar el agua que circula por ésta. ¿Nos estamos refiriendo a…?

Los quemadores son los encargados de producir la combustión que proporciona la energía térmica necesaria para elevar la temperatura del agua que ha de calentarse en la caldera.

En la figura 9 se ilustra un quemador me-cánico o de tiro forzado. De una manera muy simplificada se puede describir su fun-cionamiento como sigue. El combustible, en este caso gasóleo, se hace pasar por un pe-queño orificio a una presión elevada de for-ma que se pulveriza. Éste a su vez se mezcla con aire introducido por un ventilador. La combustión se produce al aplicar un arco eléctrico que provoca una llama.

El quemador está compuesto por una serie de elementos que, aunque varían según la potencia, el modelo y el fabricante, coinciden en su finalidad. A continuación describiremos estos elementos agrupándolos en tres circuitos diferentes: de combustible, de aire y de control.

El circuito de combustible

Se puede considerar que el circuito de combustible comienza en realidad en el depósito de almacenamiento, sin embargo, obviaremos esto de momento y pasaremos a analizar exclusivamente los componentes integrados en el quemador.

Los quemadores de gasóleo

Fig. 9: Quemador mecánico.

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o La bomba

La bomba del circuito de combustible en un quemador de gasóleo es de engranajes y autocebante; esto implica que no es necesario llenar la tubería de aspiración manualmente, puesto que la propia bomba está dotada para extraer el aire y succionar el combustible. Lógicamente han de respetarse los límites de longitudes y desniveles establecidos por el fabricante para cada modelo.

En la siguiente figura se muestran datos para un quemador Roca. En la tabla se contempla la utilización de 2 curvas en la línea de aspiración; en caso de emplear alguna más, cada una de ellas restaría 0,3 m a Lm.

PPPPROCESO EN EL CIRCUITROCESO EN EL CIRCUITROCESO EN EL CIRCUITROCESO EN EL CIRCUITO DE COMBUSTIBLEO DE COMBUSTIBLEO DE COMBUSTIBLEO DE COMBUSTIBLE

En el quemador una bombabombabombabomba es la encargada de aspirar el combustible desde un de-pósito y elevar su presión; después se hace pasar por una o varias solenoides solenoides solenoides solenoides (elec-troválvulas) hasta llegar a un pequeño orificio o boquillaboquillaboquillaboquilla a través de la cual el combustible sale pulverizado.

Fig. 10: Bombas de engranajes y autocebantes.

Fig. 11: Datos para quemador Roca.

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Para evitar la entrada de impurezas hacia el quemador y la propia bomba, ésta incorpora un filtrofiltrofiltrofiltro a su entrada. Hemos de tener especial precaución al quitar la tapa de la bomba que oculta el filtro, ya que habitualmente existe una junta tórica que hemos de colocar de nuevo tras la operación (figura 12); en caso contrario la bomba perdería estanqueidad y el quemador no arrancaría.

¿Cuál será el desnivel máximo del que podrá aspirar un quemador cuya línea de succión es de 8 mm de diámetro, con una longitud de 29 m, si cuenta con 5 codos?

Ignorando dos de los codos empleados, ya que la tabla de la figura 11 los con-templa directamente, la longitud Lm equivalente sería de:

Lm = 29+ (0,3 x 3) = 29,9 m � 30 m

Para este valor de Lm y un diámetro de 8 mm, la altura máxima de aspiración será de 0,5 m. En caso de que el desnivel entre el eje de la bomba y el extremo inferior del tubo de aspiración supere esta distancia, deberíamos colocar un gru-po de presión.

Ejemplo

ctividad

a ¿Cuál será el desnivel máximo del que podrá aspirar un que-mador cuya línea de succión es de 10 mm de diámetro con una longitud de 18 m, si cuenta con 5 codos?

1

Fig. 12: Tapa, filtro y junta tórica de la bomba.

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A su vez, con el objetivo de poder regular la presión del combustible y por tanto la potencia del quemador, existe un regulador de presión que es accionado mediante un destornillador (figura 13). Para conocer el valor de esta presión se coloca un manómetro (figura 14) en la bomba; para ello es imprescindible disponer una toma adecuada. Además de ésta, ha de haber otra toma que permita conectar un vacuómetro (figura 13) con el fin de conocer el valor de la presión de aspiración; este dato resulta muy útil cuando se producen algunos defectos de funcionamiento.

Fig. 13: Conexiones de instrumentos de medida en la bomba.

Fig. 14: Manómetro.

Un valor muy alto de depresión indica la existencia de filtros muy sucios, válvulas cerradas o tuberías obstruidas, mientras que una depresión baja, cer-cana a 0 cm Hg revela la entrada de aire en algún punto de la tubería de aspi-ración. Son correctos valores aproximados entre -15 y -35 cm Hg.

Fig. 15: Tomas y partes de una bomba.

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La bomba en los quemadores pequeños estará accionada por un motor eléctrico generalmente monofásico que moverá también el ventilador, mientras que en quemadores de potencia elevada puede disponer de un motor trifásico (figuras 16 y 17).

En la figura 18 se muestra el corte de la bomba de un quemador Crono-L de Baxi-Roca.

Fig. 16: Bomba accionada por motor monofásico. Fig. 17: Bomba accionada por motor trifásico.

Fig. 18: Corte de bomba. 1-Electroválvula

2-Regulador de presión 3-Conexión hacia la boquilla 4-Conexión de manómetro 5-Piñón excéntrico 6-Luneta 7-Corona

8-Conexión vacuómetro 9-Conexión de aspiración de combustible 10- Conexión de retorno al depósito 11-Eje de acoplamiento con el motor

ctividad

a¿Que ocurrirá si al quitar la tapa de la bomba de un quemador, la junta tórica, como la de la figura 12, se estira y posterior-mente no se ajusta a su asiento, o simplemente se pierde?

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o La solenoide

La solenoide es una electroválvula que permite o no el paso de combustible cuando se la excita con una señal eléctrica. Se encuentra situada sobre la propia bomba o en la línea de impulsión de combustible a la boquilla.

En las figuras 20 y 21 puedes ver dos solenoides distintas de un quemador Roca y Lamborginni respectivamente, acopladas directamente sobre la bomba de gasóleo.

Un quemador podrá tener una o más solenoides, según el número de boquillas que posea. En la figura 22 se muestran las dos solenoides correspondientes a un quemador de doble boquilla.

Una manera rápida de saber si una solenoide está energizada es colocar un destornillador sobre su eje; si el destornillador es atraído, esto indica que la bobina está alimentada eléctricamente y que posee continuidad; en caso contrario, o bien no le llega tensión a la bobina o está cortada.

Aunque la bobina esté excitada y en perfecto estado puede ocurrir que la solenoide no abra el paso al gasóleo, lo cual sucede si el vástago que mueve el obturador está bloqueado.

Fig. 19: Solenoide.

Fig. 20: Solenoide (quemador Roca). Fig. 21: Solenoide (quemador Lamborginni).

Fig. 22: Solenoides en quemador de doble boquilla.

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o La boquilla

Aunque todos los elementos que componen el quemador son necesarios, éste es uno de los fundamentales, ya que se encarga de pulverizar la cantidad justa de combustible para que se pueda encender la llama y ésta produzca la potencia requerida por la instalación.

Además de pulverizar el combustible, la boquilla también cumple el objetivo de impulsarlo con un movimiento giratorio que facilite su mezcla de forma adecuada con el oxígeno del aire, favoreciendo una buena combustión.

En la figura 23 se muestra una boquilla de la marca Danfoss. Debes saber que cada fabricante aconseja la utilización de un modelo determinado según el diseño de sus quemadores, con el fin de obtener el mayor rendimiento posible.

Para lograr los cometidos anteriores las boquillas están formadas por los siguientes componentes (figura 24):

1- Cuerpo con un orificio calibrado.

2- Cono con estrías.

3- Filtro.

4- Tornillo de bloqueo.

La boquilla debe dejar pasar la cantidad adecuada de combustible según la potencia que la instalación necesita, como es lógico se cumple:

A más combustible > Potencia

Pero también es cierto que para un mismo orificio la cantidad de gasóleo que lo atraviesa cambia según la presión a la que se impulsa:

A más presión > Cantidad de combustible > Potencia

Fig. 23: Boquilla Danfoss.

Fig. 24: Partes de una boquilla.

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La potencia necesaria viene impuesta por el tipo de instalación (ACS o calefacción) y la presión se regula en la bomba, por lo que es preciso buscar la relación adecuada entre la potencia, la presión y el orificio a colocar, es decir la boquilla. Esto será sencillo de lograr empleando las siguientes expresiones:

En todas las boquillas el caudal Q1 viene marcado en varias unidades para una presión de 7 bar, independientemente de cual sea el fabricante (figura 25).

Con el fin de facilitar los cálculos, existen tablas que ofrecen el caudal pulverizado según la presión de funcionamiento (tabla 1).

c

u

P.C.I.(kcal/h) P

(kg/h) Cµ⋅

=

Donde:

C: caudal de combustible que es necesario quemar

Pu: potencia útil necesaria

P.C.I: poder calorífico inferior del gasóleo (10.200 kcal/kg)

µc: rendimiento de la caldera

Expresión 1

1

2

1

2

PP

QQ

=

Donde:

Q2: caudal que es necesario quemar a la presión de funcionamiento del quemador (coincide con C (kg/h) de la expresión 1)

P2: presión de funcionamiento del quemador (bar)

Q1: caudal de la boquilla para una presión determinada (7 bar)

P1: presión con la que se obtiene Q1 (7 bar)

Expresión 2

Fig. 25: Equivalencias de presión Q1 para un valor de 7 bar.

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Tabla 1: Caudal de combustible pulverizado en función de la presión.

Halla la potencia que se obtendrá en una caldera con un quemador de gasóleo de rendimiento 85% al que se le acopla una boquilla de 2 kg/h como la de la figura. El quemador se ajustará para funcionar a una presión de 10 bar.

En primer lugar debemos hallar el caudal que saldrá por el orificio de dicha bo-quilla al aplicarle una presión de 10 bar, para lo que empleamos la expresión 2 , en la cual conocemos Q1 (2 kg/h), P1 (7 bar) y P2 (10 bar), por tanto:

kg/h 2,852710

QPP

Q 11

22 =⋅=⋅=

Ahora y según la expresión 1, la potencia que daría la caldera es igual a:

kcal/h 24.709,50,8510.2002,85µP.C.I.CP cu =⋅⋅=⋅⋅=

Ejemplo

ctividad

aDeterminar la potencia que se conseguirá al colocar en una caldera de gasóleo, con rendimiento 90%, una boquilla de caudal 1,5 kg/h, teniendo en cuenta que la presión de funcio-namiento será de 12 bar.

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Además de seleccionar la boquilla por su caudal, también han de tenerse en cuenta las recomendaciones del fabricante que, según el tipo de caldera, indicará cuáles son el ángulo de pulverización y el cono de atomización más adecuados.

En cuanto al cono de pulverización, éste se escoge en función del tipo de cabezal del quemador y del hogar de la caldera. Existen tres tipos de cono de atomización o pulverización (figura 26). Para quemadores con potencias hasta 100.000 kcal/h se utilizan boquillas con cono lleno.

ctividad

a¿Qué ocurrirá si se coloca en un quemador una boquilla de caudal excesivo, es decir, con la que se consigue una potencia muy superior a la necesitada por la instalación?

4

Como norma general son adecuados los siguientes ángulos de pulverización:

• 80° para potencias hasta 20.000 kcal/h.

• 60° para potencias de hasta 160.000 kcal/h

• 45° para potencias superiores.

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Para conseguir el correcto funcionamiento del quemador, además de eligir la boquilla adecuada, es imprescindible colocarla respetando las condiciones dadas por los fabricantes según el modelo. Des no ser así, apuede suceder que con una boquilla demasiado avanzada respecto al estabilizador (elemento analizado en el apartado siguiente) se produzcan pulsaciones en el encendido (figura 27), mientras que el caso contrario, boquilla retrasada, ocurre una mala combustión y la aparición de gotas de combustible inquemado (figura 28).

Como ejemplo, en las figura 30 y 31 se aprecian las distancias entre la boquilla, el estabilizador y los electrodos para un quemador Roca, modelo Crono 2L.

a) Cono lleno. b) Cono universal.

c) Cono hueco.

Fig. 26: Tipos de conos de pulverización.

Fig. 27: Boquilla avanzada. Fig. 28: Boquilla retrasada.

Fig. 29: Distancias entre boquilla, estabilizador y electrodos.

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El circuito de aire

El circuito de aire o de comburente cumple la misión de suministrar el aire (oxígeno) necesario para la combustión.

El aire entra por un hueco de aspiración impulsado mediante un ventilador. La superficie de este hueco es variable, con el fin de poder ajustar la cantidad de aire que entra en función del combustible quemado y de esa manera obtener una buena combustión.

Al objeto de evitar la entrada de aire cuando el quemador ha parado, produciéndose en ese caso el enfriamiento indeseado del hogar de la caldera, algunos quemadores incorporan una compuerta que abre o cierra mediante un pistón hidráulico conectado a la bomba de gasóleo (figura 30).

El ventilador está alojado dentro de la envolvente del quemador y es siempre de tipo centrífugo (figura 31), aspirando el aire por el centro de rotación y expulsándolo por su periferia hacia el cañón de combustión; su giro se consigue mediante un motor eléctrico, que es el mismo que mueve la bomba de combustible.

Además de impulsar la cantidad adecuada de aire, el ventilador debe vencer en algunos casos la resistencia del circuito de humos de la caldera manteniendo la presión de aire necesaria para su correcto funcionamiento. Ya que esta presión depende de la cantidad de combustible quemado, los fabricantes han de suministrar la curva que relaciona el caudal de combustible con la sobrepresión en la cámara de combustión. En la figura 32 puedes ver una curva de este tipo, perteneciente a los modelos Crono de Baxi-Roca.

Fig. 30.

Fig. 31: Ventilador centrífugo.

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Una sobrepresión excesiva o menor de la deseada creará problemas de funcionamiento y disminuirá el rendimiento de la caldera, por lo que tendremos que prestar mucha aten-ción al cálculo y diseño de la chimenea, que afecta directamente a este parámetro.

Estas gráficas están obtenidas para unas características determinadas del aire, en este caso para una temperatura de 20 oC y presión atmosférica igual a 1; en el caso de que el quemador tenga que funcionar en condi-ciones muy distintas, por ejemplo con calentamiento del aire y/o aumento de la altitud, será necesario aplicar coeficien-tes de corrección.

Para medir la presión en la cámara de combustión se podrá acoplar una columna de líquido a la mirilla que todas las calde-ras poseen para observar la llama en su interior (figura 33).

El aire impulsado por el ventilador entra al quemador por el cañón o cabezal de combustión (figura 34) donde se mezcla con el ga-sóleo gracias al estabilizador o distribuidor, disco provisto de una serie de ranuras que imponen al comburente un sentido de giro contrario al del combustible pulverizado.

Fig. 32: Curva caudal-sobrepresión para módelos Crono de Baxi-Roca.

Fig. 33: Acoplamiento de columna de líquido a mirilla.

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Recuerda que el rendimiento óp-timo se consigue respetando las distancias entre el estabilizador, la boquilla y los electrodos, tal y co-mo estudiamos anteriormente.

Cada modelo es regulado de forma distinta y el fabricante se encarga en todo caso de describir el proce-so a seguir, en la figura 35 se re-

presenta cómo regular el cañón de combustión (también llamado cabezal de combus-tión) de un quemador SUN de Ferroli.

En este caso, girando el tornillo B se des-plaza el cabezal, indicándose mediante la varilla A su posición, que debe coinci-dir con la que el fabricante indica para un caudal de combustible determinado (tabla 2).

Fig. 34.

Fig. 35: Regulación del cañón de combustión.

Tabla 2.

ctividad

aLa figura 32 indica la sobrepresión que ha de existir en la cá-mara de combustión según el caudal de combustible quemado. Pero ¿cómo medirías esta sobrepresión en la práctica?

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El circuito de control

El circuito de control es el encargado de encender la llama y mantenerla estable mientras exista demanda de calor por parte de alguno de los circuitos alimentados por la caldera.

Son elementos de dicho circuito: el transformador de encendido, la fotorresistencia, el termostato de regulación, el termostato de seguridad y la caja de control.

o El transformador de encendido

Cumple la misión de elevar la tensión de alimentación hasta un valor elevado (aproxi-madamente 10.000 V) con el objetivo de lograr que salte un arco eléctrico entre los elec-trodos de encendido. El primario se conecta a la tensión de red, mientras que el secunda-rio está unido eléctricamente con los electrodos (figura 36).

En la figura 37 se muestra el aspecto del transformador de un quemador Lamborghini. En la figura 38 un detalle de cómo han de estar dispuestos los electrodos. Éstos son dos vari-llas de acero inoxidable aisladas eléctricamente entre sí y del resto del quemador; deben estar situados muy próximos para facilitar que el arco eléctrico salte entre ellos de forma que se alcance la temperatura de ignición del gasóleo

Fig. 36: Transformador de encendido.

Fig. 37: Transformador de quemador Lamborgihini.

Fig. 38: Electrodos.

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Como hemos comentado anteriormente, a cada quemador le corresponde una distancia entre electrodos determinada que habrá que respetar para que el funcionamiento sea idóneo. En el ca-so de quemadores con dos boquillas únicamente existirá un par de electrodos que encenderán la primera boquilla (Figura 39).

Fig. 39.

ctividad

a¿Qué sucederá al arrancar un quemador si los electrodos están en contacto o excesivamente separados? 7

ctividad

a¿Qué ocurrirá si en el transformador de encendido se corta uno de sus devanados? ¿Cómo lo comprobarías? 6

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o La fotorresistencia

La fotorresistencia cumple la misión de comprobar la existencia o no de llama en el quemador, emitiendo una señal que lo bloqueará cuando pueda estar saliendo gasóleo por la boquilla y la llama esté apagada (ausencia de luz).

Aunque existen distintos tipos de fotorresistencias, en general podemos afirmar que éstas consisten en una resistencia que cambia su valor según la cantidad de luz que recibe: normalmente con luz (quemador encendido) la resistencia baja y en la oscuridad (que-mador apagado) la resistencia se eleva.

La situación de la fotorresistencia será tal que permita a esta “ver” la existencia o no de luz en el interior del hogar de la caldera y lo habitual es que esté situada próxima al ca-bezal de combustión.

En la figura 40a puedes ver la situación de una fotorresistencia en un quemador Lamborghini y en la 40b el aspecto externo de esa fotorresistencia una vez fuera de su ubicación.

En las figuras 41a y 41b se muestran otros dos tipos de fotorresistencias diferentes a la anterior.

Fig. 40a. Fig. 40b.

Fig. 41a.

Fig. 41b.

Para comprobar el estado de una fotorresistencia es necesario emplear un po-límetro (escala de ohmios) y medir su resistencia exponiéndola a la luz y poste-riormente tapándola, verificando en el primer caso una resistencia óhmica baja y en el segundo una resistencia muy elevada.

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o El termostato de regulación

Mediante el termostato de regulación (figura 42), el usuario escoge la temperatura máxima del agua dentro de la caldera, parando el quemador cuando se alcance este valor. Si la calde-ra es mixta tendrá dos termostatos, uno para la calefacción y otro para el ACS.

Este elemento puede ser un simple termostato de bulbo (figura 43) que abre un circuito eléctrico al alcanzar la temperatura el valor deseado, o en los modelos más modernos una sonda tipo NTC.

o El termostato de seguridad

Cumple la misión de parar el quemador cuando por algún motivo el termostato de regu-lación falla, impidiendo de este modo que la temperatura del agua alcance valores peli-grosos.

El valor de tarado es fijo, rondando los 100 oC, y su rearme es manual, siendo necesario quitar la tapa que lo protege para accionar el pulsador (figura 44).

Fig. 42: Termostato de regulación.

Fig. 43: Termostato de bulbo.

Fig. 44: Pulsador.

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ducción de Calor

o La caja de control

Es la encargada de activar o no los elementos que hemos visto hasta ahora según las seña-les que le llegan de los termostatos y la fotorresistencia, por tanto controla el accionamien-to del motor que mueve el ventilador y la bomba, la solenoide, el transformador, etc.

Las cajas de control poseen un pulsador para arrancar el quemador cuando por algún motivo éste se ha bloqueado (por ejemplo: falta de combustible), eso sí, para que su ac-cionamiento sea efectivo y el quemador se ponga en marcha es imprescindible esperar unos segundos. Cuando el quemador se bloquea de forma continua es señal de que exis-te algún tipo de anomalía.

Aunque su aspecto y funcionamiento puede variar de un fabricante a otro, todas están fabricadas con circuitos y componentes electrónicos y actúan de forma muy similar para arrancar y apagar un quemador, siguiendo las fases que se describen a continuación.

Prebarrido

Una vez que el termostato de la caldera y el ambiente (si existe) solicitan demanda de calor, se pone en marcha el motor que mueve el ventilador. Durante unos segundos se insufla aire en el hogar de la caldera para eliminar los posibles gases acumulados y así poder con posterioridad encender con seguridad la llama.

Los modelos pequeños suelen disponer de una resistencia precalentadora de combustible dotada de termostato, el cual, al abrir un contacto, por haber llegado el combustible a la temperatura adecuada, da una señal a la caja de control para que ésta ponga en marcha el motor iniciando el prebarrido. Esta función suele ser opcional y la podemos anular fácilmen-te si las temperaturas no son muy bajas, basta simplemente con poner o quitar un puente eléctrico situado en la caja de control (figura 46).

Fig 45: Cajas de control.

Fig. 46.

Unidad

Calderas de pie 5

31

En cualquier caso es importante saber cuando arrancamos un quemador si la resistencia de

precalentamiento está conectada o no, ya que en el primer caso el quemador tarda algunos

minutos en arrancar y puede llevarnos a pensar que está estropeado.

Preencendido o tiempo de seguridad

En este periodo el transformador de encendido recibe tensión al mismo tiempo que se excita la

electroválvula. El combustible sale pulverizado a través de la boquilla y hay un tiempo de

segundos para la correcta formación de la llama. La fotorresistencia juega aquí un papel

importante ya que, al captar la luz de la llama, permite el funcionamiento del quemador, en caso

contrario lo bloquea.

Postencendido

La llama se estabiliza y el transformador de encendido se desexcita. Seguirá el funcionamiento en

tanto no haya un paro por termostato.

A continaución se representan esquemáticamente las fases de funcionamiento de un quemador.

FASE DE REPOSO

La electroválvula (8) permanece sin tensión. El

pistón (4) del regulador de presión (5) a través de la

fuerza ejercida por su muelle cierra el conducto (7)

hacia la electroválvula (8) y ésta a su vez hacia la

boquilla. El hidráulico del aire (9) cierra el paso de

aire del quemador.

FASE DE PREBARRIDO

Al arrancar el quemador, el combustible es aspirado

por la bomba (3) a través del conducto de aspiración

(1) y el filtro (2), siendo enviado al regulador de

presión (5) incorporado en la propia bomba y al

pistón (9) abriendo la capleta del aire. Tras realizar

un by-pass en el regulador, el combustible va hacia

el conducto de retorno (6) ya que la electroválvula

(8) se halla cerrada por estar desexcitada.

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ducción de Calor

FASE DE ENCENDIDO CON PLENO RÉGIMEN

Tras 17 segundos aproximadamente de prebarrido,

se excita la electroválvula (8) y el combustible sale

pulverizado a través de la boquilla produciéndose el

encendido del quemador.

FASE DE PARO

Al paro del quemador, se desexcita la electroválvula

(8) obteniéndose de este modo un apagado neto de

la llama, al mismo tiempo que el pistón (4) del regu-

lador de presión (5) vuelve a su posición inicial

cerrando el conducto (7) y el hidráulico del aire (9)

cierra el paso de aire del quemador.

Unidad

Calderas de pie 5

33

Como es lógico, para que una caldera provista de quemador de gasóleo pueda funcionar éste ha de estar conectado a un depósito de combustible.

La instalación de dicho depósito debe cumplir la normativa correspondien-te; en este caso además del Reglamento de Instalaciones Petrolíferas y muy particularmente sus instrucciones técnicas MI-IP03 y MI-IP04, habrá que te-ner en cuenta las posibles normativas autonómicas y municipales que pue-dan existir.

Independientemente del tipo de depósito empleado (chapa de acero, polietileno de alta densidad,

plástico reforzado, etc.), de su emplazamiento (enterrado o en superficie) y del tipo de tuberías y

accesorios empleados; la instalación del quemador debe hacerse siguiendo las instrucciones que

el fabricante ofrece.

En la figura 47 se muestran varios depósitos de polietileno de alta densidad Rothalen

pertenecientes al fabricante Roth, los cuales pueden unirse entre sí, para aumentar la capacidad

de almacenamiento, mediante accesorios especiales (figura 48). En la página www.roth-spain.com

puedes encontrar más información.

En la figura 49 se indican las partes fundamentales de una instalación de carga y almacenamiento

de gasóleo enterrada.

Instalación de almacenamiento y alimentación

Fig. 47. Fig. 48.

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ducción de Calor

El primer condicionante a tener en cuenta a la hora de realizar la instalación es la disposición

del depósito respecto al quemador, ya que el depósito podrá estar situado por encima o por

debajo del quemador. Además hemos de decidir entre realizar una instalación de alimentación

monotubo o bitubo. Mientras que la primera, consistente en llevar un solo tubo desde el

depósito al quemador, es más sencilla y económica, la segunda, en la que se añade otro tubo para

retornar el gasóleo que no se quema, es la recomendada por los fabricantes.

En la figura 50 se representa una instalación

monotubo con el depósito por encima. En

este caso se tendrá en cuenta la máxima

altura de aspiración de la bomba del

quemador y el mayor desnivel permitido

entre el punto más alto y el quemador, que

en el ejemplo representado es de 4 metros.

Si la altura “H” es muy elevada, la bomba del

quemador no será capaz de aspirar el combustible y debe colocarse una bomba de trasiego

independiente. En cuanto al desnivel, si éste supera el valor recomendado por el fabricante, se

colocará una válvula reductora de presión para evitar dañar los retenes de la bomba del

quemador.

1- Boca de carga 2- Tubería de llenado 3-Tubería de aireación 4- Tubería de aspiración del quemador 5- Tubería de retorno del quemador 6- Depósito de chapa de acero 7- Válvula de esfera 8- Filtro de vaso 9- “T” de ventilación 10-Válvula de pie Fig. 49: Instalación enterrada.

Fig. 50

Unidad

Calderas de pie 5

35

En otras ocasiones el depósito estará situado por

debajo del quemador (figura 51), en cuyo caso

habrá que tener en cuenta la altura de aspiración,

y comprobar que la bomba del quemador es

capaz de succionar el combustible.

En estas instalaciones, dado que no existe tubo de

retorno para el gasóleo que no se quema,

tendremos que activar el by-pass interior que la bomba del quemador incorpora y que suele venir

taponado de fábrica (el quemador viene preparado para funcionar en bitubo), para abrir el by-pass

basta generalmente con quitar un tornillo interno que actúa como tapón.

Si se realiza una instalación bitubo debe colocarse un tubo más por el que retornará el gasóleo

que no se quema. Tanto el tubo de aspiración como el de retorno serán habitualmente de cobre y

estarán introducidos en un tubo coarrugado para protegerlos mecánicamente; incluso en zonas

muy frías es recomendable aislar térmicamente los tubos mediante coquilla. Aunque el diámetro

del tubo a emplear dependerá del tipo de quemador y las dimensiones de la instalación, suele ser

adecuado un diámetro interior de 10 mm.

Al igual que en las instalaciones monotubo, el

depósito podrá estar por encima o por debajo

del quemador, y han de tenerse en cuenta,

según el caso, los distintos desniveles que

existen entre ambos (figuras 52 y 53).

Cuando se alimenten varios quemadores desde un

mismo depósito se deberán colocar tubos de

aspiración independientes para cada quemador,

pudiendo ser el de retorno común a todos ellos

(figura 54).

Fig. 51.

Fig. 52.

Fig. 53.

Fig. 54.

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ducción de Calor

Para evitar que el tubo de aspiración se vacíe cada vez que el quemador se

para, lo que produciría un posible bloqueo de éste en la próxima puesta en

marcha, ha de colocarse una válvula de pie (figura 55) en el extremo que

queda sumergido en el depósito, separado unos centímetros del fondo para

evitar la entrada de las impurezas depositadas en el tanque. Esta válvula podrá

eliminarse en las instalaciones bitubo dejando el tubo de aspiración e

impulsión a la misma altura.

También en el tubo de aspiración, antes de la entrada del combustible al quemador se colocará

un filtro denominado de vaso (figura 56). Algunos de estos filtros poseen una carcasa

transparente (figura 57), lo que permite ver el grado de suciedad del filtro.

Para facilitar la conexión del quemador a los tubos de aspiración y retorno (si lo hubiese), además

de para favorecer las labores de mantenimiento, se emplean latiguillos o manguitos.

También para ayudar en las labores de mantenimiento, o en caso de avería, es necesario colocar

una válvula de corte en el tubo de aspiración, que cierre la salida del gasóleo cuando los

latiguillos de alimentación se sueltan. Aunque en el tubo de retorno también puede ser útil, el

empleo de una válvula en este caso aporta ciertos riesgos, ya que si se pone en funcionamiento el

quemador con el retorno cerrado se pueden producir desperfectos en la bomba del quemador.

Cebado del quemador

Antes de poner el quemador en funcionamiento debe seguirse un protocolo similar al descrito a

continuación, con el fin de asegurar, además de una correcta puesta en marcha, su

funcionamiento adecuado.

Fig. 55.

Fig. 56.

Fig. 57.

Unidad

Calderas de pie 5

37

Verificaremos que el tubo de retorno hacia el depósito

no tenga ninguna obstrucción o llave cerrada. Recuerda

que un eventual obstáculo puede provocar la rotura del

retén situado en el eje de la bomba. Además el tubo de

aspiración debe ser completamente estanco. Para

comprobar esto, debemos cerrar el retorno de la bomba

(1) para posteriormente introducir aire a una presión de

aproximadamente 1bar (2). Mediante la colocación de

un manómetro (3) confirmaremos la existencia o no de

fugas comprobando si la presión se mantiene constante

(figura 58).

Verificaremos también que la llave o llaves situadas en

el tubo de aspiración estén abiertas y que el depósito

tenga combustible.

Para que la bomba pueda auto-cebarse es indispensable

aflojar el tapón del orificio conexión del manómetro

situado en la bomba (figura 59), o el manómetro si esta

instalado, para que pueda salir el aire del tubo de

aspiración.

Pondremos en marcha el quemador actuando sobre los

termostatos y el interruptor de encendido.

Cuando el gasóleo empiece a salir por el tapón o por la

rosca del manómetro, la bomba ya está cebada. Pararemos

el quemador y apretaremos el tapón o el manómetro.

Ten en cuenta que el tiempo necesario para esta operación depende del diámetro y de la longitud

del tubo de aspiración.

Si la bomba no se ceba en la primera puesta en marcha y el quemador se ha bloqueado,

esperaremos unos 50 segundos para poder desbloquearlo y repetir la puesta en marcha y así

sucesivamente. Si hemos efectuado 5-6 tentativas de puesta en marcha, esperaremos 2-3 minutos

para que se enfríe el transformador.

Fig. 58.

Fig. 59.

Normalmente, las bombas salen de fábrica llenas de gasóleo. Si abrimos la bomba, debemos rellenarla de gasóleo por el orificio donde se conecta el va-cuómetro, sino se podría bloquear. También cuando la tubería de aspiración supere los 20 m deberemos llenarla manualmente de gasóleo.

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ducción de Calor

Es recomendable colocar un vacuómetro en la puesta en marcha y comprobar que la depresión es

menor de -35/-40 cm Hg; de superar esta depresión la bomba estaría trabajando excesivamente

forzada y su desgaste será mayor.

En la figura 60 se muestra la toma del vacuómetro en una bomba y en la figura 61 un vacuómeto

de rango 0 a -75cm Hg.

Fig. 60.

Fig. 61.

ctividad

a¿Qué ocurrirá si colocamos una válvula de corte en la línea de retorno de gasóleo y arrancamos el quemador con está válvula cerrada?

8

Unidad

Calderas de pie 5

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Anomalías

En las siguientes tablas puedes ver las anomalías más habituales que se producen en un

quemador, así como sus posibles causas y soluciones, las que aquí se especifican son propias de

los quemadores TECNO de Roca, pero se pueden aplicar en general a la mayoría de los

quemadores de gasóleo.

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ducción de Calor

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Calderas de pie 5

41

Piensa en una caldera que alimenta la instalación de calefacción y ACS de un edificio de varias plantas. En invierno, la demanda de calefacción y ACS será alta y por tanto la potencia que la caldera ha de producir elevada. En verano sin embargo, no hay necesidad de calentar las viviendas y además parte de los vecinos estarán disfrutando sus vacaciones, con lo que bajará el ACS consumida y con ello la potencia que ha de suministrar la caldera.

Puesto que la caldera ha de proporcionar toda la potencia necesaria en in-vierno, al llegar el verano estará sobredimensionada para la demanda exis-tente y trabajará en régimen de continuas paradas y arrancadas. Todo ello concluye en la disminución del rendimiento de la instalación o, lo que es lo mismo, aumenta el gasto de combustible innecesariamente.

Para evitar un gasto innecesario de combustible la potencia de las calderas debe ajustarse lo

máximo posible a la demanda instantánea; con este fin existen diversas soluciones técnicas.

POTENCIA TÉRMICA NOMINAL

DEL GENERADOR (KW) REGULACIÓN

P < 70 Una marcha o modulante

70 < P < 400 Dos marchas o modulante

P > 400 Tres marchas o modulante

Regulación de potencia

El RITE en su instrucción I.T.1.2.4.1.2.3 Regulación de quemadores especifica el tipo de regulación que obligatoriamente se debe adoptar según la potencia de la instalación (tabla 3).

Tabla 3.

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ducción de Calor

Regulación TODO-NADA

Es el sistema más simple de regulación. Es propio de quemadores de pequeña potencia (una sola

boquilla) y consiste en parar o arrancar el quemador según las necesidades de la instalación

(figura 62).

Regulación TODO-POCO-NADA

Es el sistema propio de los quemadores con más de una boquilla. En éstos se van encendiendo las

distintas llamas según las necesidades de la instalación mediante los termostatos de cambio de

llama.

En un quemador de dos boquillas, por

ejemplo, el quemador funcionaría con una

llama entre los 90 y los 75 oC y con ambas

llamas por debajo de los 75 oC.

Para evitar arranques bruscos, no arrancan

ambas llamas a la vez sino que existe un

pequeño retardo para el encendido de la 2ª.

En la figura 63 se representan gráficamente

las etapas de arranque y funcionamiento de

un quemador de este tipo (a continuación

se incluye su explicación).

Fig. 62.

Fig. 63.

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Calderas de pie 5

43

� Para que se produzca la puesta en marcha, además de estar activado el interruptor general que alimenta al quemador se ha de cerrar el termostato TL (90 ºC).

� A continuación se pone en marcha el motor y llega tensión al transformador de en-cendido.

� La bomba aspira el combustible del depósito, pasa por el filtro y desplaza el pistón que abre el registro del aire y efectúa el prebarrido con el caudal de aire de la llama.

� Posteriormente la electroválvula de la llama 1ª se abre. El combustible llega al fil-tro de la boquilla, sale pulverizado y la chispa del electrodo de encendido encien-de la 1ª llama.

� Después cesa la tensión eléctrica en el transformador de encendido. Si el termosta-to TR está cerrado (temperatura menor a 75 ºC) ( o está sustituido por un puente), la electroválvula de 2ª llama se abre, el combustible llega al filtro de la boquilla de 2ª llama que sale pulverizado y se enciende; a la vez desplaza el pistón que abre el registro del aire para la 2ª llama. Finaliza de esta manera el ciclo de puesta en mar-cha.

� Una vez finalizado el ciclo de puesta en marcha, el mando de la electroválvula 2ª llama lo efectúa el termostato TR.

� Cuando la temperatura aumenta hasta la abertura de TR (75 oC) el quemador pasa de 2 a 1 llama de funcionamiento.

� Cuando la temperatura desciende y se cierra TR el quemador pasa de 1 a 2 llamas. Y así sucesivamente.

� El paro total del quemador se produce cuando la temperatura sube del valor regu-lado en TL (90 oC).

Fig. 64.

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ducción de Calor

Regulación modulante

La regulación modulante (figura 65) consiste en variar de forma continua la potencia ofrecida por el quemador, es decir, que es posible encender una llama en cualquier pun-to intermedio entre el mínimo y el máximo según sea la demanda de calor.

Lógicamente, además de regular la cantidad de gasóleo que se inyecta, también se varía de forma proporcional el aire introducido.

Todo esto hace que estos quemadores sean más sofisticados y complejos requiriendo, en cualquier caso, de una centralita electrónica de regulación.

Fig. 65

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45 �

Resumen

Tipos de calderas de pie Las calderas de pie pueden disponer únicamente de suministro de calefacción o también ACS (calderas mix-tas). Algunos modelos incorporan todos los elementos necesarios para ser acoplados directamente al circuito de emisores y ACS; a otros, se les deben añadir ciertos componentes como: vaso de expansión, válvulas de seguridad, intercambiadores, etc.

� Calderas mixtas instantáneas. En las calderas mixtas instantáneas de gasóleo, el calentamiento de ACS puede hacerse, al igual que en las calderas murales mediante un intercambiador de placas o de serpentín. En estos equipos el agua calentado en el hogar se envía hacia el circuito de calefacción o, mediante una válvula de tres vías, de mando eléctrico o fluxostático, hacia el inter-cambiador de ACS. Como en las calderas murales siem-pre tendrá preferencia la demanda de ACS.

� Calderas mixtas por acumulación. Estas calderas man-tienen caliente cierta cantidad de agua, lo que aumenta el confort, eso si, a costa de elevar el precio y las pérdi-das térmicas por el agua caliente acumulado. En este grupo existen equipos con dos bombas, una para cada circuito o con una sola bomba que envía el agua hacia el interacumulador o al circuito de calefacción según la posición que ocupe la válvula de tres vías necesaria en estas calderas.

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ducción de Calor

Quemadores de gasóleo

Los quemadores mecánicos o también quemadores de tiro forzado son equipos que mezclan en la proporción adecuada el comburente y el combustible (en este caso gasóleo), produciendo una llama en el interior de la caldera con el fin de calentar el agua que circula por ésta.

En ellos el gasóleo pasa a través de un pequeño orificio a una presión elevada, de forma que el combustible se pulveriza mezclándose con el aire que un ventilador introduce; al aplicar un arco eléctrico la llama se en-ciende.

El quemador está compuesto por una serié de elementos que varían según la potencia, el modelo y el fabricante, aunque coinciden en su finalidad. A continuación se agrupan en tres circuitos diferentes:

� Circuito de combustible.Circuito de combustible.Circuito de combustible.Circuito de combustible. El gasóleo llega a una bom-ba que se encarga de aspirarlo desde un depósito y elevar su presión, pasa por una o varias solenoides (electroválvulas) y atraviesa un pequeño orificio (bo-quilla), saliendo pulverizado.

� Circuito de aire.Circuito de aire.Circuito de aire.Circuito de aire. El circuito de aire o de comburente suministra el aire (oxígeno) necesario para la combus-tión. El aire impulsado por el ventilador entra al quemador por el cañón o cabezal de combustión, donde se mezcla con el gasóleo gracias al estabiliza-dor o distribuidor; éste es un disco provisto de una serie de ranuras que imponen al comburente un sen-tido de giro contrario al del combustible pulverizado.

� Circuito de control. Circuito de control. Circuito de control. Circuito de control. Es el circuito encargado de en-cender la llama y mantenerla estable mientras exista demanda de calor por parte de alguno de los circui-tos alimentados por la caldera.

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Calderas de pie 5

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Instalación

de almacenamiento y

alimentación

Regulación de potencia

En el circuito de control se encuentran los siguientes elementos: • Transformador de encendido. • Electrodos. • Fotorresistencia. • Termostato de seguridad. • Termostato de regulación. • Caja de control.

Para que una caldera provista de quemador de gasóleo pueda funcionar, ha de estar conectada a un depósito de combustible. La instalación del depósito ha de hacerse de acuerdo a la reglamentación establecida al efecto: además del Reglamento de Instalaciones Petrolíferas y particularmente sus instrucciones técnicas MI-IP03 y MI-

IP04, han de tenerse en cuenta las normativas autonó-micas y municipales que puedan existir.

Cebado del quemador: antes de poner el quemador en funcionamiento, debe seguirse un protocolo, con el fin de asegurar además de una correcta puesta en marcha un funcionamiento adecuado del quemador.

La potencia de las calderas debe ajustarse lo más posible a la demanda instantánea, apareciendo a tal fin varias soluciones técnicas:

• Regulación todo-nada. • Regulación Todo-poco-nada. • Regulación modulante.

El RITE en su instrucción I.T.1.2.4.1.2.3 Regulación de quemadores especifica el tipo de regulación que obliga-toriamente se debe adoptar según la potencia de la ins-talación.

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ducción de Calor

Autoevaluación

1. ¿Podrá el quemador aspirar correctamente el gasóleo de un depósito situado tal y como se representa en la figura? La línea de aspiración es de diámetro 8 mm y po-see 5 codos. La capacidad de aspiración de la bomba que incorpora este quema-dor puedes consultarla en la tabla de la figura 11 recogida en esta misma unidad didáctica.

2. ¿Cómo podrías determinar que la línea de succión de un quemador se encuentra

obstruida? 3. Un vacuómetro colocado en la bomba de un quemador que está funcionando indica

una depresión de -20 cm Hg. ¿Cuál es la equivalencia de esa medida en bar? 4. En un quemador en el que estaba instalada una boquilla de 2 kg/h, funcionando a

10 bar, se coloca otra de 1,5 kg/h (por no disponer de una idéntica). ¿Será posible con la nueva boquilla obtener la misma potencia si hacemos funcionar el quema-dor a otra presión?

5. Al realizar el mantenimiento de un quemador observamos que el estabilizador

tiene restos de gasóleo sin quemar.¿A qué puede ser debido?

Unidad

Calderas de pie 5

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6. Pon el nombre a las partes numeradas del siguiente quemador.

7. En las figuras siguientes está representado el proceso de comprobación de una

fotorresistencia. En vista de lo que señala el polímetro, según esté tapada o no la fotorresistencia, ¿es correcto su funcionamiento?

8. En una vivienda se quiere instalar un sistema de calefacción por agua caliente me-

diante radiadores. Tras calcular, mediante un programa informático, la potencia de los radiadores de cada local, los resultados son los siguientes:

Dormitorio 1 1.000 kcal/h Aseo 1 330 kcal/h

Dormitorio 2 960 kcal/h Aseo 2 419 kcal/h

Salón 3.200 kcal/h Ccocina 895 kcal/h

Calcula la potencia que ha de proporcionar la caldera de gasóleo que se vaya a instalar (rendimiento 85%), así como la boquilla que se tiene que colocar en l/h, si la presión de funcionamiento se va a ajustar mediante un manómetro a 10 bar. (PCI 10.213 kcal/kg) (densidad 0,84 kg/l).

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ducción de Calor

Respuestas Actividades

1. Ignorando dos de los codos empleados, ya que la tabla de la figura 11 los contempla directamente, la longitud Lm equivalente sería de:

Lm = 19+ (0,3 x 3) = 19,9 m ≈ 20 m

Para este valor de Lm y un diámetro de 10 mm, la altura máxima de aspiración será de 3,5 m.

2. En cualquiera de los dos casos la bomba perdería estanquidad y succionaría aire y

no gasóleo, por lo que el quemador no arrancaría. Si no nos percatamos rápidamente de este detalle se deteriorarán los retenes de la bomba, lo cual supone un problema serio.

3. En primer lugar debemos hallar el caudal que saldrá por el orificio de dicha

boquilla al aplicarle una presión de 12 bar, para lo que empleamos la expresión 2 , en la cual conocemos Q1 (1,5 kg/h), P1 (7 bar) y P2 (12 bar), por tanto:

1,96kg/h1,5712

QPP

Q 11

22 =⋅=⋅=

Ahora y según la expresión 1, la potencia que daría la caldera es igual a:

kcal/h 17.992,80,910.2001,96µP.C.I.CPu c =⋅⋅=⋅⋅=

4. Un exceso de potencia elevado hará que el quemador funcione en un régimen de arrancadas y paradas continuas, al no ser capaz la instalación de absorber toda la energía que ésta produce. Esto disminuirá el rendimiento de la instalación, es decir aumentará el gasto de combustible innecesariamente, además de incrementar el desgaste y averías del quemador.

5. El método empleado consiste en conectar un instrumento de medida de presión

(una columna de líquido por ejemplo) en el agujero que queda abierto al quitar la mirilla de la caldera (figura 33).

Unidad

Calderas de pie 5

51

6. Al cortarse cualquiera de los devanados del transformador, no saltará el arco y por tanto el quemador no arrancará, bloqueándose al finalizar el tiempo de seguridad.

Como un fallo en la placa integrada que controla el funcionamiento del quemador puede causar el mismo efecto, tendríamos que comprobar si existe continuidad en los devanados del transformador, mediante un polímetro en la escala de resistencia.

7. Podría no saltar el arco. Si están en contacto, la corriente eléctrica pasará

directamente de un electrodo al otro y si están muy separados la resistencia eléctrica del propio aire que los separa puede ser suficientemente elevada como para impedir la circulación de intensidad y por tanto del arco.

8. Con la bomba en funcionamiento y la válvula de retorno de gasóleo cerrada se

estropeará la bomba. Por este motivo no se suele colocar válvula de corte en la tubería de retorno.

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ducción de Calor

Respuestas Autoevaluación

1. En primer lugar determinamos el desnivel entre el quemador y el depósito . En este caso es igual a 3 m.

La longitud de la línea de aspiración es de 8 m. Como cada codo equivale a 0,3 m de longitud 3 x 0,3 =0,9 m Por tanto la longitud total de tubería será: 0,9 + 8 = 8,9 m Según la tabla de la figura 11 para un desnivel de 3 m y un diámetro de 8 mm la bomba sería capaz de succionar una longitud máxima de 8 m, cifra inferior a la longitud real de la instalación, por lo que no podrá aspirar correctamente el gasóleo. Deberíamos rediseñar la línea de aspiración o colocar un grupo de presión auxiliar.

2. Se podría determinar mediante la colocación de un vacuómetro en la toma

correspondiente de la bomba. En caso de existir una obstrucción o una válvula cerrada en la línea de aspiración, el vacuómetro señalaría una depresión elevada, por encima de 45 cm Hg.

3. Debes utilizar el factor de conversión adecuado. Piensa que el uso de unidades

diferentes es habitual, y varía según el modelo del instrumento de medida empleado.

En este caso concreto: 1cm Hg = 0,133 bar y por tanto 20 cm Hg = 0,267 bar

4. En primer lugar debemos hallar el caudal que saldrá por el orificio de dicha

boquilla al aplicarle una presión de 10 bar, para lo que empleamos la expresión 2 , en la cual conocemos Q1 (2 kg/h), P1 (7 bar) y P2 (10 bar), por tanto:

2,85kg/h2710

QP

PQ 1

1

22 =⋅=⋅=

Como deseamos obtener el mismo caudal, con la nueva boquilla tendremos los siguientes datos: P1= 7 bar; Q1=1,5 kg/h; Q2=2,85 kg/h y por tanto sólo nos queda hallar el valor de la presión de funcionamiento, P2.

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Calderas de pie 5

53

Despejando P2 de la expresión 2 tendremos:

1

2

1

2

P

P

Q

Q= bar 25,2

1,5

2,857

Q

QPP

2

2

21

221

2 =⋅

=⋅

=

Si bien en teoría para lograr la misma potencia bastaría con subir la presión hasta 25,2 bar, en realidad esa presión es excesivamente elevada para las bombas empleadas en los quemadores, por lo que no sería viable la solución adoptada.

5. El motivo más habitual es que la boquilla esté retrasada respecto al estabilizador. La distancia adecuada entre la boquilla y el estabilizador es diferente para cada modelo y es un dato que ofrece el fabricante.

6. Los nombres de las partes numeradas son los siguientes:

NumeraciónNumeraciónNumeraciónNumeración ComponenteComponenteComponenteComponente

1 Bomba de gasóleo

2 Solenoide

3 Caja del ventilador (voluta)

4 Caja de control

5 Latiguillo de aspiración

6 Cañón de combustión

7 Condensador de arranque del motor bomba/ventilador

7. La comprobación de la fotorressitencia indica que ésta actúa de forma adecuada.

Cuando está tapada, la resistencia es “alta” (circuito abierto), mientras que cuando está destapada, la resistencia es “baja”.

54


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ducción de Calor

8. La potencia útil necesaria será la suma de todas las potencias individuales.

Pu = 1.000 + 960 + 330+ 410 + 3.200 + 895=6.795 kcal/h

La potencia que debe suministrar la caldera será:

µc

PuPabsPcaldera ==

kcal/h 7.994,110,85

6.795PabsPcaldera ===

El caudal correspondiente a esa potencia será:

kg/h 0,78PCI

PqabsC ==

Teniendo en cuenta que este caudal es el ha de salir por la boquilla cuando el quemador esté en funcionamiento, ya disponemos de datos suficientes para hallar mediante la expresión 2 el tarado de la boquilla.

kg/h 0,65107

0,78PP

QQ2

121 =⋅=⋅=

Como en el enunciado se pide el caudal de la boquilla en l/h, utilizando el valor de la densidad del gasóleo y factores de conversión:

l/h 0,47kg 0,84

l 1hkg

0,65 =⋅

Unidad

Calderas de pie 5

55

Notas

Técnico en Montaje y Mantenimiento de Instalaciones de Frío, Climatización y Producción de Calor

UNIDAD 5

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