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Resumen general hasta 01/10 Tipos de Calderas: 1. Acuatubulares (tubos de agua): El fluido portador de calor (agua/vapor) circula dentro de los tubos, rodeados por gases de combustión. 2. Pirotubulares (tubos de fuego): Los gases calientes circulan dentro de los tubos, rodeados...

Resumen general hasta 01/10 Tipos de Calderas: 1. Acuatubulares (tubos de agua): El fluido portador de calor (agua/vapor) circula dentro de los tubos, rodeados por gases de combustión. 2. Pirotubulares (tubos de fuego): Los gases calientes circulan dentro de los tubos, rodeados por el fluido caloportante. Clasificación de Calderas: Por circulación del fluido (acuatubulares): o Circulación natural o Circulación forzada o Circulación asistida Por combustible utilizado: o Carbón, Combustible líquido, Gas, Combustibles especiales, Policombustible Por presión: o Baja presión: < 1 Bar o Media presión: 1 Bar - < 15 Bar o Alta presión: > 15 Bar Por fluido caloportante: o Vapor de agua (saturado o sobrecalentado) o Agua (caliente o sobrecalentada > 110°C) Componentes de una Caldera: Hogar: Donde se produce la combustión. Calderín: Cámara que recoge el vapor para su consumo o sobrecalentado. Economizador: Intercambiador de calor para aumentar la eficiencia. Precalentador, Sobrecalentador y Recalentador: Para aumentar la temperatura del vapor. Funcionamiento y Control: Tiro y chimenea: Pueden ser inducidos o forzados. Una correcta altura de la chimenea y diseño del tiro ayudan a mejorar la eficiencia de combustión. Control operativo: Control de nivel de agua, presión, y mecanismos visuales. Presostatos: Controlan el arranque y apagado de la caldera dentro de un rango de presión definido. Válvulas de seguridad: Último recurso en caso de fallos de presostatos, deben evacuar más vapor del que la caldera produce. Seguridad: Prueba hidrostática: Se realiza para verificar la integridad de la caldera aumentando la presión al 1.5 veces la presión máxima de diseño. Secuencia de arranque: Incluye purgas, verificación de interruptores, ignición y sensores de flujo de aire. Elementos de seguridad: Válvula piloto y detectores de llama que cierran la caldera si no detectan combustión. Mantenimiento: Tubos: Los tubos acuatubulares son propensos a fallos por sobrecalentamiento, especialmente los del segundo paso. Su vida útil es de 7 a 8 años, y se recomienda cambiar varios antes de que fallen. Resocado: Se realiza cuando los tubos están dañados por expansión térmica. Un tubo puede resocarse hasta 2-3 veces. Eficiencia y Capacidad: Eficiencia: El rango de máxima eficiencia no coincide con la máxima capacidad de la caldera (eficiencia máxima entre el 70-80%). Capacidad nominal y real: Fórmulas para calcular la capacidad de producción de vapor (1 HP = 34.5 lb/h de vapor). Consideraciones Químicas y de Instalación: Corrosión: Puede ser causada por aire (dentro de la caldera) o dióxido de carbono (en tuberías). Químicos: El mal manejo de químicos puede reducir la vida útil de la caldera. Permisos y placas: Las instalaciones deben cumplir con normativas específicas y tener permisos visibles. Estándares y Pruebas: Pruebas estándar ASME: Consideran la evaporación real, la presión manométrica y la capacidad máxima de la caldera. Lomo de elefante: Rango donde se alcanza la máxima eficiencia operativa. Resumen más completo hasta 01/10 Tipos de Calderas: 1. Calderas Acuatubulares (tubos de agua): o El fluido que transporta calor (agua o vapor) circula dentro de los tubos. Estos tubos están rodeados por los gases de combustión calientes. Son ideales para aplicaciones de alta presión y capacidad, ya que permiten manejar mejor las elevadas temperaturas y presiones que se generan. 2. Calderas Pirotubulares (tubos de fuego): o Los gases de combustión pasan a través de los tubos, y el fluido caloportante (generalmente agua) rodea los tubos. Se usan para aplicaciones de menor capacidad y presión, como en procesos industriales pequeños o calefacción. Clasificación de Calderas: 1. Según la circulación del fluido en las acuatubulares: o Circulación natural: El movimiento del fluido se da por diferencia de densidad debido a la variación de temperatura entre las zonas calientes y frías de la caldera. o Circulación forzada: Se utiliza una bomba para forzar la circulación del fluido, lo que permite mayor control y eficiencia en el proceso. o Circulación asistida: Es una combinación de circulación natural y forzada para optimizar el funcionamiento. 2. Según el combustible utilizado: o Carbón, Combustible líquido (diesel, fuel oil), Gas natural: Estos son los combustibles más comunes. o Combustibles especiales: Pueden ser biomasa o residuos industriales. o Policombustible: Calderas que pueden operar con diferentes tipos de combustibles. 3. Según la presión de operación: o Baja presión: Calderas que operan con una presión menor de 1 Bar, utilizadas para procesos de calefacción o en sistemas de vapor de baja demanda. o Media presión: Operan entre 1 y 15 Bar, comunes en la industria para procesos de generación de vapor de menor escala. o Alta presión: Superan los 15 Bar, se usan en aplicaciones industriales donde se requiere gran capacidad de producción de vapor, como en plantas de energía. 4. Según el fluido portador de calor: o Vapor de agua: Puede estar a temperatura de saturación o sobrecalentado, siendo este último más eficiente para la transmisión de energía. o Agua: Puede usarse agua caliente (temperatura inferior a 110°C) o agua sobrecalentada (por encima de los 110°C) para procesos que no requieren vapor, pero sí la transmisión de calor en estado líquido. Componentes de una Caldera: 1. Hogar (Cámara de Combustión): o Es el espacio donde se realiza la combustión del combustible. Está revestido con material refractario para resistir las altas temperaturas generadas. El diseño debe optimizar la mezcla de aire y combustible para maximizar la eficiencia de la combustión. 2. Calderín: o Es el recipiente donde se almacena el vapor generado. En las calderas acuatubulares, el calderín también sirve para separar el vapor del agua líquida y alimentar los sobrecalentadores. 3. Economizador: o Es un intercambiador de calor que utiliza los gases de escape para precalentar el agua de alimentación, mejorando la eficiencia global del sistema al recuperar parte del calor que de otra manera se perdería. 4. Precalentador de Aire: o Se utiliza para aumentar la temperatura del aire que ingresa al hogar, utilizando los gases de escape. Mejora la combustión y aumenta la eficiencia térmica de la caldera. 5. Sobrecalentador: o Este dispositivo calienta el vapor saturado, elevando su temperatura sin aumentar la presión, lo que mejora la eficiencia del sistema de vapor para aplicaciones donde se necesita vapor seco. 6. Recalentador: o Similar al sobrecalentador, se utiliza para elevar la temperatura y presión del vapor que ha perdido energía después de pasar por la turbina o equipo. Funcionamiento y Control de Calderas: 1. Chimenea y Tiro: o Tiro forzado: Ventiladores que introducen aire para mejorar la combustión. o Tiro inducido: Se colocan ventiladores para extraer los gases de combustión, ayudando al movimiento de aire a través del sistema. o Una correcta altura de la chimenea (70-75% de la longitud de la caldera) asegura un buen flujo de aire y evacuación de los gases de combustión. 2. Control de presión: o Presostato: Se usa para controlar el rango de presión dentro de la caldera. El presostato de operación define las presiones máximas y mínimas en las que la caldera se debe apagar y encender. Otro presostato de seguridad actúa como respaldo en caso de que el de operación falle. 3. Válvulas de seguridad:  o Son el último recurso de protección en caso de que la presión exceda los límites seguros. Deben estar dimensionadas para evacuar más vapor del que la caldera puede generar bajo condiciones normales. Mantenimiento: 1. Prueba Hidrostática: o Se inunda la caldera con agua y se incrementa la presión hasta 1.5 veces la presión máxima de diseño, lo que permite verificar posibles fugas y la integridad estructural de la caldera. 2. Resocado de Tubos: o Se refiere a la acción de reemplazar o sellar tubos que presentan fugas debido a la expansión térmica. Un tubo puede ser resocado hasta 2-3 veces antes de necesitar reemplazo definitivo. 3. Vida útil de los tubos: o Los tubos tienen una vida útil de 7 a 8 años, dependiendo del uso. Los tubos del segundo paso de las calderas acuatubulares son más propensos a fallar debido a la mayor exposición al calor. Eficiencia y Capacidad: 1. Rendimiento de la caldera: o El rango de máxima eficiencia de una caldera no coincide con su máxima capacidad de producción. La eficiencia óptima suele alcanzarse en un rango de carga del 70- 80%, fuera del cual la eficiencia tiende a disminuir. 2. Caballo caldera (HP): o Un caballo caldera equivale a la capacidad de producir 15.65 kg/h de vapor saturado a 100°C (o 34.5 lb/h). Este valor es utilizado para calcular la capacidad nominal de las calderas. Aspectos Químicos: 1. Corrosión: o Puede ser causada por aire dentro de la caldera (corrosión interna violenta) o por dióxido de carbono en las tuberías, lo que deteriora el sistema y acorta su vida útil. 2. Químicos en el tratamiento de agua: o El mal manejo de químicos para el tratamiento del agua de alimentación puede reducir drásticamente la vida útil de los componentes de la caldera, provocando depósitos y corrosión. Consideraciones de Instalación y Seguridad: 1. Normativas ASME: o Las calderas deben cumplir con las normativas de la ASME, incluyendo pruebas de rendimiento y seguridad, así como la correcta instalación de las válvulas de seguridad sin obstrucción alguna en el camino del vapor. 2. Instalación adecuada:  o Las calderas deben instalarse siguiendo normativas específicas, con placas de identificación visibles y cumplir con las regulaciones locales, según el tipo de caldera y su aplicación (tipos A, B, C, D). Fenómenos Críticos en Calderas: 1. Sobredemanda: o Cuando la caldera se ve forzada a producir más vapor del que puede manejar, puede colapsar debido al sobrecalentamiento. 2. Tubos expuestos: o Si no se disipa correctamente el calor, los tubos pueden sobrecalentarse y deformarse, provocando fallos estructurales.