Unidad 4- Generadores de Vapor y calderas

Calderas

1. 1
UNIVERSIDADTECNOLOGICA NACIONAL
FACULTAD REGIONAL RECONQUISTA
CATEDRA
“MAQUINASTERMICAS”
CARRERA
INGENIERIAELECTROMECANICA
2021
UNIDAD 4
GENERADORES DE VAPOR
ELABORADO POR:
ING.MARCOS RUIZ PROFESORTITULARCATEDRA.
ING. WALTER CAPELETTI. Prof Aux.

2. OBJETIVOS
2
CONOCER EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS GENERADORES DE
VAPOR
CLACIFICAR LOS TIPOS DE GENERADORES DE VAPOR
CONOCER LAS PARTES PRINCIPALES DE UN GENERADOR DE VAPOR
DEFINIR LA CAPACIDAD DE PRODUCCION Y LA POTENCIA DE UN
GENERADOR DE VAPOR
DEFINIR EL BALANCE TERMICO DE UN GENERADOR DE VAPOR
CONSIDERACIONES PARA SELECCIONAR CALDERAS

3. TEMARIO
3
Caldera: Definición –
Clasificación –Zonas y
Partesprincipales.
Calderas Pirotubulares:
Clasificación –Partes
Constructivas –
Características Principales
de Operación.
Calderas Acuotubulares:
Clasificación –Partes y
Detalles Constructivos
–Características
Principales de
Funcionamiento.
Calderas Pirotubulares
con Antehogar: Tipos –
Partes y Detalles
Constructivos –
Características Principales
de Funcionamiento.
Calderas Pirotubulares vs
Calderas Acuotubulares
Tubos para calderas
Parámetros de Operación
de las Calderas
Definición de Capacidades
para la Producción de
Vapor
Balance Térmico de un
Generador de Vapor –
Rendimiento
Reglamentaciones –
Inspecciones, Pruebas y
Test.
Pautas para la selección
de calderas

4. DEDONDEESTUDIAR
BIBLIOGRAFÍA
•CursodeVapor–SpiraxSarco
•CENTRALESELECTRICAS,F.T.MORSE
•GENERACIÓNDEVAPOR,MarceloMesny
•CENTRALESDE VAPOR.G.A.Gaffert
•GUÍABÁSICADECALDERASINDUSTRIALES
EFICIENTES.
•https://www.fenercom.com
•www.spiraxsarco.com/ar
4

5. 5
CALDERA–DEFINICION
•“Se denomina caldera a todo recipiente metálico
cerrado destinado a la producción de vapor de
aguaaunapresiónmayorquelaatmosférica,
mediante la acción del calor que se libera en el
hogar como resultado de la combustión de un
combustible”.
U→Q→h
H2O→W
Eje
→QLat.
GENERADORDEVAPOR–DEFINICION
•“Se llama así al conjunto ó sistema formado por
unacalderayel equipamientoauxiliar,comosus
accesorios”

6. 6
CLASIFICACIONDELASCALDERAS
CLASIFICACIONDEACUERDOASUAPLICACION:
•CalderasdeusoDomésticoy/oHotelero.
•CalderasIndustrialesóCalderasdeProceso.
•CalderasdePotencia.
•CalderasdeRecuperación.
•CalderasMarinas.
CLASIFICACIONDEACUERDOASUPRESIONDETRABAJO:
•Calderasdebajapresión.Hasta2Kg/cm
2.
•Calderasdemedianapresión.Hasta10Kg/cm
2.
•Calderadealtapresión.Sobre10Kg/cm
2hasta225Kg/cm
2.
•CalderaSupercríticas.Superioresalos225Kg/cm
2

7. CLASIFICACIONdeACUERDOASU VOLUMENDEAGUA:
•Calderasdegranvolumendeagua.Másde150lt/m
2deSC.
•Calderasdemedianovolumendeagua.Entre70y150lt/m
2
deSC.
•Calderasdepequeñovolumendeagua.Menosde70lt/m
2
deSC.
CLASIFICACIONDELOSGENERADORESDEVAPOR
7

8. CLASIFICACIÓNDEACUERDOSUDISEÑOCONSTRUCTIVO:
•Calderascilíndricas
–conhogarexterioróinterior
•Calderas, Pirotubulares ó de ‘Tubos de Humos’
(Humotubulares)Quetambiénpuedenserdehogarexterioro
hogarinterior.
•CalderasAcuotubularesóde‘TubosdeAgua’
•CalderasconTubosdeHumoyAgua,Acuohumotubulares,
Híbridas,oCalderaconAntehogar.
CLASIFICACIONDELOSGENERADORESDEVAPOR
8

9. ZONASDEUNACALDERA
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
9
•Zonadeliberacióndecalor:HogardelaCaldera.
•Enestazonael calorsetransfiereal aguaprincipalmente
por radiación. Zona crítica desde el punto de vista de
resistenciadelos materiales.
•Interior.
•Elhogarseencuentradentrodel recipientemetálico
rodeadodeparedesrefrigeradasconagua.
•Exterior.
•Elhogarestáconstruidofueradelrecipientemetálicoy
puede estar parcialmente rodeado o sin paredes
refrigeradasporagua.

10. ZONASyPARTESPRINCIPALESDEUNACALDERA
•ZonadeTubos.
•Es la zona donde los gases productos de la combustión
transfierencaloralaguaprincipalmenteporconveccióna
medidaquecirculanporsucircuito.
•Según el tipo constructivo de caldera, estos gases
puedencircularporel interioróporel exterior delos
tubos.
Caldera
Elemental.
Fte:M. Mesny
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
10
-2020

11. PARTESPRINCIPALES–HOGARES
11
•Clasificación:
•Segúnsuubicaciónrespectoalcuerpometálicoprincipal:
•HogarInterior
•HogarExterior
•Segúneltipodecombustibles:
•Hogaresparasólidos.
•Hogaresparacombustiblesgaseosos.
•Segúneltipoconstructivo:
•Hogardetuboliso.
•Hogar detubocorrugado.

12. PARTESPRINCIPALES–PUERTADE HOGAR
•Esunapiezametálicarobustaabisagrada quepuedetener
varias funcionessegúneltipodecaldera.
•Cargamanualdecombustiblesólido.
•Inspeccióndelallama
Sucarainternanormalmenteestárevestidaconladrillos
refractariosóes dedoblepared.
•En aquellas calderas que queman combustibles líquidos o
gaseosos,estapuertasereemplazaporel quemador.
12

13. PARTESPRINCIPALES–EMPARRILLADO
•Basculantes 13
•Esunaestructurametálicadeformaenrejada.
•Sirvendeapoyoparacombustiblesólidodepositadoen el
hogar.
•Permitenelingresodelaireprimarioparadarorigenala
combustióndelcombustible.
•Segúnsudiseñoestaspuedenser:
•ParrillaFija
•Parrillaseca
•Parillahúmeda.
•Parrillamóvilomecanizada:
•Transportadoresoparrillaviajera
•Reciprocantes

14. PARTESPRINCIPALES–EMPARRILLADO
•Independientemente de su diseño (Que es complejo) los
emparrilladosdebenadaptarseal combustiblequese desee
quemaryparaellodebencumplirlossiguientesrequisitos:
•Permitirconvenientementeel pasodelaireprimario
•Permitirquelas cenizas caiganalcenicero
•Queselimpienconfacilidadyrapidez
•Debenimpedirquesejunteescoria
•Materialesdebuenacalidadparaquelosbarrotesnose
quemen,deformenyperdureneneltiempo.
14

15. PARTESPRINCIPALES–CENICERO
15
•Es el espacio que queda bajo la parrilla y que sirve para
recoger las cenizas que caen de esta. Los residuos
acumuladosdebenser retiradosperiódicamenteparano
obstacularizarel pasodelaireprimario.
•Laextraccióndelacenizaspuedesermanualomecanizada
PARTESPRINCIPALES–PUERTACENICERO
•Deigualescaracterísticasconstructivasquelapuertadel
hogar, esta se utiliza para realizar las funciones de limpieza
delcenicero.
•Medianteestapuertatambiénsepuederegularlaentradade
aireprimarioal hogar,silacalderanotienetirajeforzado.

16. PARTESPRINCIPALES–ALTAR
16
•Es un pequeño muro de ladrillo refractario ubicado en el
extremoopuestoala puertadel fogóny alfinaldela parrilla,
debiendosobrepasarunaalturaaproximadade30cm.
•Lasfuncionesdelaltarson:
•Impedirquecaigandelaparrillapartículasdecombustible
sinquemar.
•Ofrecerunaresistenciaalallamaygasesparaqueestosse
distribuyan a lo ancho del hogar y a la ves que estos
entreguenlamayorpartesuenergíaal agua.
•Enalgunoscasossirveparaubicarboquillasparaelingreso
deairesecundario.

17. PARTESPRINCIPALES–MAMPOSTERIA
17
•Sellamamamposteríaalaconstruccióndeladrillos
refractariosy comunesquetieneporobjetivo:
•Cubrirala calderaparaminimizarlasperdidasdecalor
•Guiarlosgasesyhumoscalientesensurecorrido
•Paramejorarlaaislacióndelamamposteríaavecesse
construyenparedesconespacioshuecos
•Enalgunostiposdecalderassehaeliminadototalmentela
mampostería de ladrillo, colocándose solamente aislación
térmica al cuerpo principal y cajas de humo con materiales
tales como lana de vidrio de alta densidad recubierta con
chapasmetálicasgalvanizadas,oinoxidable.

18. CIRCUITODE GASES
18
•CONDUCTODEHUMO:
•Sonlosespaciosporloscualescirculanloshumosy
gasescalientesdelacombustión.
•CAJADEHUMO:
•Correspondeal espaciodelacalderaen elcualsejuntan
los humos después de haber entregado su energía y
antesdesalirporlachimenea.
•CHIMENEA:
•Esuntuboquepuedeserconstruidodemamposteríao
de chapa de acero. Sirve para conducir los gases de
combustiónhaciala atmósfera.
•Ademástienelafuncióndeproducireltirodeforma
natural.

19. CIRCUITODE GASES
19
•Reguladores deTiro:
•Consisteenunacompuertametálicainstaladaenel conducto
de humo que comunica con la chimenea o bien en la
chimenea misma. Tiene por objetivo dar mayor o menor paso
ala salidade losgasesdecombustión.
•Sinembargoelreguladordetirotieneporobjetivomantener
la relación de A/F constante frente a los cambios de la
demandadevapor.
•Este accesorio es accionado por el operador de la caldera
para regular la cantidad de aire necesario para la combustión
enfunciónde la demandadevapor.
•Normalmenteseusacombinandolapuertadel cenicero, o
biendosreguladoresen calderasde medianoyaltoporte.
•Elreguladortambiénpuedeseraccionadodeforma
mecánicamediantesistemasdecontrolautomático.

20. •CAMARA DE AGUA: Es la parte de la caldera que
durante su funcionamiento NORMAL contiene agua
líquida saturada hasta un cierto nivel mínimo del cual el
NUNCAdebedescender.
•CAMARA DE VAPOR: Es el espacio o volumen que
queda definido sobre el nivel máximo de agua dónde se
almacena el vapor. Mientras más variable sea el
consumo,mayordebeserestevolumen.
Enesteespacioel vapordebesepararsedelasgotitas
de agua que arrastra cuando este se libera. Por esta
razónalgunascalderascuentanconunpequeñocilindro
enlapartesuperiordeestacámara,llamado‘DOMO’.
3.CILINDROOTAMBOR
20

21. •CAMARA DE AGUA: Es la parte de la caldera que
durante su funcionamiento NORMAL contiene agua
líquida saturada hasta un cierto nivel mínimo del cual el
NUNCAdebedescender.
•CAMARA DE VAPOR: Es el espacio o volumen que
queda definido sobre el nivel máximo de agua dónde se
almacena el vapor. Mientras más variable sea el
consumo,mayordebeserestevolumen.
Enesteespacioel vapordebesepararsedelasgotitas
de agua que arrastra cuando este se libera. Por esta
razónalgunascalderascuentanconunpequeñocilindro
enlapartesuperiordeestacámara,llamado‘DOMO’.
3.CILINDROOTAMBOR
21

22. 22
•VOLUMEN DE ALIMENTACION: Es el espacio
comprendido entre los niveles máximo y mínimo del
nivel del agua. Durante su funcionamiento este
espacio se encuentra ocupado por el agua y/o el
vapor según sea dónde se encuentre el nivel de agua
dentrodelcilindro.
•SUPERFICIEDEVAPORIZACION:Eslasuperficieoel
planoqueseparaelespacioocupadoporelvapory
elocupadoporelagua.
3.CILINDROOTAMBOR

23. Vapora150
o
C
1600
o
C
400
oC
350
oC
2ºPaso(Tubos)
3erPaso(Tubos)
1erPaso(Hogar)
200
o
C
ClasificaciónSegúnlosPasos:
Retorno Simple. ‘2 Pasos’
RetornoDoble.‘3Pasos’
En esta, los gases calientes que provienen del hogar,
circulanpor elinteriordetubosdepequeñodiámetro,
mientrasqueelagualohaceporlaparteexternadelos
4.CALDERAPIROTUBULAR
“HUMO-TUBULAR”
23
mismos.
EsquemaElemental
deunaCaldera
Humo-tubular

24. HUMUTUBULAR
DEHOGARINTERIOR
HUMUTUBULAR
DEHOGAREXTERIOR
4.CALDERAPIROTUBULAR
“HUMOTUBULAR” –TIPOS
24

25. Hogar
Cajade
Humo
CilindrooTambor
PlacaTubular
Delantera
PlacaTubularTrasera
TubodeHogar
Cámarade
Inversión
Puertadeinspección
4.PARTESDEUNACALDERAPIROTUBULAR
Tapa
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
25

26. 4.CALDERAHUMOTUBULARCONHOGAR
INTERIORdeDOSPASOS
26

27. CALDERAHUMOTUBULARDE GRANPORTE Con
QUEMADOR DEFuel-Oiló GAS
27

28. COMPONENTESESTRUCTURALESDE UNA CALDERA HUMOTUBULAR
HOGAR–TUBODEFUEGO-PASOSDEHUMOS
28

29. CALDERAHUMOTUBULARENCONSTRUCCIÓN
COMPONENTESESTRUCTURALES
2
9
Mandriloexpansorde tubos

30. PUERTASDEINSPECCIÓN
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
30

31. PUERTASDEINSPECCIÓN
‘OjodeBuey’
31

32. 32
CARACTERÍSTICASPRINCIPALESDELAS
CALDERASHUMOTUBULARES
•VIENENCOMPACTAS.(PAQUETECOMPLETO)
•PRODUCENVAPORPARAPROCESO.
•DISEÑADASESPECIALMENTEPARAQUEMAR
COMBUSTIBLESLIQUIDOSOGASEOSOS.
•GRANVOLUMENDEAGUAPERODEREACCIONLENTA.
•PRESIONLIMITADA. HASTA20Kg/cm
2
.
•PRODUCCIONLIMITADA.Por logeneralnomásde20tn/hr.
•PRODUCCIÓNESPECÍFICA:18-22kg/hr-m
2
deSC.
•SUEXPLOSIONTRAECONSECUENCIASGRAVES.

33. •Son aquellas en las cuales
eselaguaquecirculapor
el interior de los tubos de
pequeñodiámetro
mientrasque losgasesde
combustiónlohacenpor
laparteexterna.
4.CALDERAACUOTUBULAR
33

34. 34
CLASIFICACIÓNDECALDERASACUTUBULARES
SEGÚNLOSTUBOS
•TUBOSRECTOS
•TUBOSCURVADOS
•1,2,3,óMASDOMOS
•TUBOSGRANDES2a5”
•TUBOSPEQUEÑOS.<a2”
•TUBOSMIXTOS–CurvadosyRectos
SEGÚNLADISPOSICIONDE LOSTUBOS
•DISPOSICIONENAóTIPO A.
•DISPOSICIONENDóTIPO D.
•DISPOSICIONENO TIPO O

35. CLASIFICACIÓNDECALDERASACUOTUBULARES
Segúnla circulacióndelaguadentrodelacaldera
•CIRCULACIÓN NATURAL
Vapor
Agua
35
Elcalorcedidoporlosgases
setransfierealagua delacaldera
porconducción,convecciónyradiación.

36. ESQUEMACALDERAACUOTUBULAR DE
CIRCULACIONFORZADA
36

37. CALDERA
ACUOTUBULAR
DECIRCULACION
FORZADA
37

38. COMPONENTES ESTRUCTURALES DEUNACALDERA
ACUOTUBULAR
38
PuertadeInspección
DomoSuperior
TubosdeSubida
Tubos
de
Bajada
Hogar
Cenicero
DomoInferioro
CalderindeLodos

39. CALDERA ACUOTUBULAR
CONSOBRECALENTADOR
yQuemadoresconcopa
rotativa
39

40. SEPARACIÓNDELAGUADELVAPOREN
CALDERASDE POTENCIA
Laseparacióndelasgotitasdeaguaquepudieranser
arrastradasporelvaporserealizaparaevitarquesu
evaporaciónenelsobrecalentadordejedepósitosque
dificultenladetransferenciasdecalor;ocasionando:
–Recalentamientoyposiblesquemadodesustubos.
–Mayorpérdidadelapresióndevapor
Esta separación se realiza mediante dos mecanismos:
Separaciónprimaria:Estemecanismoseefectúamediante
laacción delagravedad,accióncentrífugaeimpacto.
Separación secundaria o secado: La separación de las
minúsculas gotas que viajan en suspensión dentro del vapor,
se logra haciéndolo pasar por recorridos intrincados a través
defiltrosdemalla,virutaoplacasperforadas.
40

41. DOMOSUPERIORCALERADEPOTENCIA
ASPECTOINTERNO
41
•Seccióntransversaldeundomo
de una caldera de potencia en
que se destacan las partes
principales.
•a)TubosdeBajada
•b)Tubosdesubida
•c)Tubodealimentacióndeagua
•d)SalidadeVaporsaturado
seco
•e)Separadorciclónico
(Separaciónprimaria)
•f)Tamiz(Filtro).(Separación
secundaria)

42. DOMOSUPERIOR–ASPECTOINTERNO
42

43. DETALLESCONSTRUCTIVOS
MANDRILADO DE TUBOSSOBREUNDOMOINFERIOR
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
43

44. DETALLESCONSTRUCTIVOS
DOMOSPERIORYCOLECTOR
44

45. DETALLES CONSTRUCTIVOS
45

46. DETALLES CONSTRUCTIVOS
46

47. INSPECCIONESDELASUNIONESSOLDADAS
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
47

48. CALDERAACUOTUBULARDEPOTENCIA
48

49. CALDERAACUOTUBULAR
49

50. CENTRALTERMICA
50

51. 51
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LAS CALDERAS
ACUOTUBULARES
VENTAJAS
•SUCONTRUCCIÓNYMONTAGESEREALIZAENEL
LUGARDEEMPLAZAMIENTO.
•BAJOPESO,(25a50%)yOCUPANMENOSESPACIO
CONRELACIÓNALASHUMOTUBULARESDEIGUAL
POTENCIA.
•PUEDE ADAPTARSE FACILMENTE A DISTINTOS TIPOS DE
COMBUSTIBLES.
•POSIBILIDAD DE GENERAR VAPOR SOBRE CALENTADO
OVAPORPARAPROCESO.

52. 52
•SUSPARTESSON DEFACILACCESOPARALIMPIEZAEXTERNAY/O
REPARACIÓN
•LAROTURADEUNTUBOENPRINCIPIONOTRAECONSECUENCIAS
GRAVES.
•SUDISEÑOPERMITEQUECONSOBRECARGAS NOSEDAÑELA
UNIDAD.
•SECEPTIBLEALASFLUCTUACIONES DEPRESIÓNYCARGA
RESULTANTESDELPROCESO.
ADIFERENCIADELASHUMOTUBULARES
•SEPUEDENFABRICARPARAALTAPRODUCCIÓNDEVAPOR
•GENERACIÓNDEVAPOR AMAYORES PRESIONES
•LALIMITACIÓNESTADADAPORLARESISTENCIA DELOS
MATERIALESyCUESTIONES ECONÓMICAS.
•MAYORPRODUCCIÓN ESPECIFICA:30-40kg/hr.m
2SC.

53. 53
CARACTERÍSTICASDELASCALDERASACUOTUBULARES
DESVENTAJAS
•SONMASCARAS.MENORESA100 BoHP,NOSE
JUSTIFICAN.
•MAYOR GRADO DE TRATAMIENTO EN EL AGUA DE
ALIMENTACION.
•LIMPIEZA INTERNAMÁSDIFICULTOSA.

54. ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
54
6.COMPARACIÓNENTRECALDERAS
PIROTUBULARESYACUOTUBULARES

55. 7.CALDERAHUMOTUBULARCONHOGAR
EXTERIORY TUBOSDEAGUA
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
55

56. 8.CALDERAACUOHUMOTUBULAR
CALDERACONANTEHOGARINTEGRADO
56

57. CALDERASCONANTEHOGARINTEGRADO
57

58. CALDERAACUOHUMOTUBULARCONHOGAR
SEPARADO
58

59. CALDERAACUOHUMOTUBULARSEPARADO
ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
59

60. 60
CARACTERÍSTICASPPALESDELAS
CALDERASCONANTEHOGAR
•FUERONDISEÑADASESPECIALMENTEPARA
UTILIZARRESIDUOSBIOMÁSICOSCOMO
COMBUSTIBLES.
•BUENAPRODUCCIÓNDEVAPOR.HASTA22-25
kg/hr.m
2SC.
•GENERACIÓNDEVAPORPARAPROCESOE
INCLUSOPARAPOTENCIA.

61. Largos:4.000a24.000mm.
TubosparaSobrecalentadores:TEMPLADO:AA-1(18Cr-10Ni-3Cu-Ti-Nb-B)
61
9.TUBOSPARACLADERA

67. •VAPORNORMAL–Régimendesde/hasta100ºC.
•Eselpesode vapor que seobtiene vaporizandoagua
tomadaa100ºCya1Atm.depresión.
•VAPORIZACIONNORMALEQUIVALENTE
10. DEFINICIONESDECAPACIDADES
67

68. 63
DEFINICIONES
•SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN (SC): Se denomina superficie de
calefaccióndeunacalderaatodasaquellaspartesmetálicas
que por un lado se encuentran en contacto con el agua (o el
vapor) y delotroladorecibenelcalordelasllamasy/ogases.
•Seexpresaenmetroscuadrados(m
2)y semidedelladodelos
gases.
Lasuperficiedecalefacciónsedivideen:
•SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN DIRECTA: Es la parte de la
caldera que por un lado está en contacto con el agua y por el
otro lado recibecalor directamentedelasllamas.
•SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN INDIRECTA: Es la parte de la
calderaqueporunladoestáencontactoconelaguaypor
el otrorecibecalorque entregan los gases de combustión

69. DEFINICIONES
•PRODUCCIÓN(MEDIA)ESPECIFICADEVAPOR
.
•CARGATÉRMICADELASUPERFICIEDE CALEFACCIÓN
M
V Kg
Calef.
S

hm
2

 
)
.
69
V
HO(h
V−h
q
C=
Kcal

hm
2

Calef.
M
S
2

70. HPdeCALADERA-BoHP
•Lapotenciadeunacaldera,talcomofueestablecidaen
1889porlaASME,estababasadaenunamáquinadevapor
queempleaba13,62kg/hrdevaporporHPaunapresión
relativade4,9kg/cm
2,conaguadealimentacióna38,5°C.
Estosecorrespondealavaporizaciónequivalentede15,66
kgdeaguaporhoraa100°C,apresiónatmosféricanormal
(1,033kg/cm2).
•Bajoestascondiciones,cadakg.devaporproducido
requiereaproximadamente543,4Kcal.
•Estoequivalealatransmisióndecalorde8436,56Kcal/hró
33,479BTU/hora.(9.81kW).
(
HpdeCaldera=
Kcal
70
h−h
.
M
VV H
2O)
hr
 
 
=Hp
Kcal 
Hphr 
8435

71. ConstruccioneseInstalacionesIndustriales
-2020
71
HPDECALDERA-(BoHP)
SegúnlaAmericanSocietyofMechanicalEngineers
(ASME),unHPcalderaequivale0.93m
2(ó10ft
2)de
superficie
transfiere
decalefacción.Estoeselcalorquese
alaguaatravésdeunasuperficiede
calefacciónde0.93m
2.
Todaslascalderasestánbasadasenqueporcada0,93m
2de
superficiedecalefacciónsedesarrollaunBoHP.Estosignifica
quetodaslascalderasquetenganlamismaS.C.tienenla
mismapotencianominal.
C
Nom.=SC/K
Dónde:
C
Nom.=CapacidadNominalenBoHP
ASME
SC= Superficiedecalefacción(enm
2opie
2)
K=0.93m
2/BoHP
ASMEó10pie
2/BoHP
ASME

72. Porciento de
cargadeuna
caldera(R)
72
•Cabeseñalarquelapotencianominalnoexpresalas
limitacionesdecapacidad,yaquelamayoríadelas calderas
actuales pueden superar el 100% de su capacidad nominal.
•Se llama por ciento de carga a la relación entre el calor que se
transmite por hora y el que se debería transmitir de acuerdo
con su superficie de calefacción a razón de 8435 kcal/hr-BoHP.

73. DEFINICIONES
T.S
S
T
F=
T
100
68
DISPONIBILIDAD:
INDICA EL TIEMPO QUE UNA CALDERA SE ENCUENTRA DISPONIBLE PARA SER UTILIZADA
DURANTE UN PERIODO DEFINIDO ENTRE DOS INSPECCIONES CONCECUTIVAS.
HORAS EN UN AÑO = 8760 hr.
FACTOR DE USO:
SE DEFINE COMO LA RELACIÓN ENTRE EL TIEMPO TOTAL EN HORAS EN QUE LA CALDERA
REALMENTE PRESTO SERVICIO Y LA DISPONIBILIDAD.

74. DEFINICIONES
•FACTORDEPRODUCCION
•Mv (real): ES EL PESO DEL VAPOR REALMENTE
PRODUCIDO POR LA CALDERA ENTRE DOS INSPECCIONES
CONCECUTIVASOTIEMPODISPONIBLE.
•Mv: ES EL PESO DE VAPOR QUE HUBIESE GENERADO LA
CALDERA SI ESTA HUBIESE TRABAJADO A SU MAXIMA
CAPACIDAD.
.
=
MV.(Real)
P .
MV
F
69

75. Ladistribucióndelcalorresultantedela
combustióndelcombustibleenelhogardeuna
calderasecomprendemejorpormediodel
balancetérmico.
Consisteenelaborarunatabla,conelcalor
absorbidoporelgeneradordevaporyconlas
pérdidasdecalorocurridasdurantela
combustión.
GeneralmenteloscálculosseexpresanenKcal
porkgdecombustiblequemadoyen%.
seconsideransonlosLosconceptosque
siguientes:
70
11.BALANCETÉRMICODEUNGENERADORDE
VAPOR

76. Calorabsorbidoporelaguaenel
generadordevapor
Elcalorabsorbidoporelagualíquidaparaconvertirseenvapor
(incluyendoeconomizadorysobre-calentadorencasodeutilizarlos),
puedecalcularsedelasiguientemanera:
H
1=Calorabsorbidoporelaguay elvaporporkgdecombustibletal
comosequemaenkcal/kgdeComb.
m
v=Eselcaudaldevaporgeneradoen Kg/hralapresióndetrabajo
delacaldera.
m
Comb=Eselcaudaldecombustibletalcualsequemakg/hr
h
2=entalpíadelvaporalasalidadelacalderaenkcal/kg
h
1=entalpíadelaguadealimentaciónalaentradadelacalderaen
kcal/kg
71

77. Pérdidascaloríficasdebidasala
humedaddelcombustible
La humedad del combustible se vaporiza y abandona la caldera en
formade vapor sobrecalentado junto con los gases de combustión.
Deformaestimada,lapresiónabsolutaparcial delvaporenlosgases
decombustiónes0,07kg/cm
2ysutemperaturaesladelosgases.
H
2=Pérdidadecalorenkcal/kgdeComb.Porlahumedaddel
combustible.
Hu= humedad del combustible en kg de agua/kg de Comb.
h
”=entalpíadelvaporsobrecalentadoaunapresiónabs.0.07
kg/cm
2ytemperaturadelosgasesen kcal/kg.
h
´=entalpíadelíquidoalatemperaturaalaqueentraelcombustible
enelhogarenkcal/kg.
72

78. CALORPERDIDOPORLACOMBUSTIÒN DEL
HIDRÓGENO
•El hidrógeno del combustible al quemarse se
transforma en agua, la que abandona la caldera en
formadevaporsobrecalentado.
H
3=Pérdidadecalor enkcal/kgdeComb.Poraguadeformación
H
H=Composiciónen Peso delhidrógenoenkg/kgdecombustible
talcomo sequema
h
”=entalpíadelvaporsobrecalentadoaunapresiónabs.0.07
kg/cm
2ytemperaturadelosgasesenkcal/kg.
h
'=entalpíadelíquidoalatemperaturaalaqueentrael
combustibleen elhogaren kcal/kg.
73

79. Calorperdidoporhumedaddelaire
Estecalor perdidoespequeñoysecalculadelasiguientemanera:
m
h.a=Humedadabsolutacontenidaen elaireempleadoporcadaKg.
decombustibletalcomosequema.
c
v=calorespecificomediodelvaporsobrecalentado(0.46kcal/Kg
oC).
T
g=temperaturadelosgasesalasalidadelachimenea.en
oC
T
a=temperaturadelairealaentradadelacalderaen
oC.
74

80. Calorperdidoconlos gasessecosdela chimenea
Estapérdidaeslamásimportanteysecalculaasí:
C
g.s=Calorespecificomediodelosgases(Sin muchoerrorsepuede
tomar0.24Kcal/kg.
oC)
r
CO2, r
O2, r
CO,r
n2 = Composición en volumen de gases secos
g’
c=Carbonorealmentequemado=(m
fc
f –m
rc
r)/m
f
C
f=carbonodelcombustiblesegúnanálisiselemental(%)
m
f=pesodelcombustiblequemadoenKg/h
m
r=residuosycenizasenkgoen%
C
r=carbonocontenidoenm
renkg o en %
75

81. Calorperdidoporcombustiblegaseoso
sinquemar
Estapérdidageneralmenteespequeñaysedebea
que elaireesinsuficienteparalacombustiónlo
quedacomoresultadoquepartedelcombustible
formemonóxidodecarbono
H
6=pérdidaspormalacombustiónenkcal/kgde
combustibletalcualsequema
76

82. Calor perdido por combustible sin
quemarcontenidoencenizasy residuos
Partedelcarbonodelcombustible,yaseasin
quemaroparcialmentequemado,caeenel
cenicero.Estapérdidadependedel tipode
parrilla,velocidaddecombustión,tamañoy
clasedecarbón.
H
7=Pérdidascaloríficasenkcal/kgdecombustible
tal comosequema.
82

83. Calorperdidoporradiación,hidrógeno
e hidrocarburos sin consumir, y otras
pérdidas
Estaspérdidassedeterminanrestandoelcalorabsorbido
por el agua en la caldera y las pérdidas caloríficas a la
potencia calorífica superior del combustible tal como
sequema.
P
C.S.=Podercaloríficosuperiordelcombustibletalcomo
sequemakcal/kgdeComb.
83

84. •En funcióndelovisto¿Cómoestimamosel
rendimientodelgeneradordevapor?
79
Pensemos:
Sihacemos……
DespejamosH
1

85. RendimientoGlobal
(Eficienciatérmica)
Alarelaciónentreelcalortransmitidoyelcalorsuministrado
porelcombustibleseleconocecomoeficienciatérmica(
G.V.)
orendimientoglobal.
Dónde:
G
v=Esel caudal devaporgeneradoenKg/hra lapresiónde
trabajodela caldera.
G
Comb=Esel caudal decombustibletalcualsequemakg/hr
h=Diferenciadeentalpíaentreelvaporgeneradoyelagua de
alimentación.
P
C.S.= Poder calorífico superior del combustible en kcal/kg de
Comb.
80

86. •LascalderasdebenserregistradasenlaEmpresa
ProvincialdelaenergiadeSantaFeysedebellevarun
libroderegistrodondeestáelNºdeinscripciónyel
diariodevidadelacaldera.
•Bajocondicionesnormalesdeoperaciónsedeben
realizarcontrolesperiódicos(Comomínimounavezal
año)pororganismoshabilitados.Porejemplo:una
pruebahidráulica,contrastedeinstrumentales,
medicióndeespesores,etc.
•Sielaguaconquesealimentaunacalderacontiene
masde1g/ldedurezadeberevisarseinternamente
cada6meses.
•Losoperadoresdecalderasdebenteneruncarnetde
Foguista 81
12.REGLAMENTACIONPARACALDERAS

87. 13.PAUTASPARASELECCIÓNDEGENERADORESDE
VAPOR
87
•Tipo,disponibilidad,y costodelcombustibleautilizar
•Tipodevaporaproducir–ProcesooPotencia
•PresiónyCaudaldevaporrequerido
•Régimendecarga-Cargadepuestasenmarchay
derégimen

88. MUCHAS GRACIASPORSU
ATENCION!!!
88