calderas pirotubulares, plantas de vapor dic2012
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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
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Chimenea de humos
Control de presión de Control de presión de Control de presión de Control de presión de vaporvaporvaporvapor
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
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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
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
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
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VENTILADOR AIRE PARA
COMBUSTIÓN
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CIRCUITO DE CONTROL
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MOTOR BOMBA DE AGUA
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
COMBUSTIÓN
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SISTEMA PRINCIPAL DE
ENERG ÍA ELÉCTRICA
MOTOR BOMBA DE BUNKER
CALENTADOR ELECTRICO DE
BUNKER
ELÉCTRICA
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
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
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
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
MONTAJE COMPONENTES DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE CONTROL
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
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