Generadores de vapor

GENERADORES DE VAPOR(CALDERAS)

Prof. Ing. Saul alvarez

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”AREA DE CS. DE LA SALUD

PROGRAMA DE INGENIERIA BIOMEDICAPROYECTO INTEGRADOR SOCIO TECNOLOGICO III

GENERADORES DE VAPOR (CALDERAS)

GENERADOR DE VAPOR: Es el conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios, destinados a transformar un líquido en vapor, a temperatura y presión diferente al de la atmósfera.

CALDERA: Recipiente metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción de calor.

MANOMETRO: Instrumento destinado a medir la presión efectiva producida por el vapor en el interior de la caldera

MATERIAL DE CONSTRUCCION: Se pueden construir con hierro fundido o acero al carbono.

COMBUSTIBLE UTILIZADO: Se puede usar como combustible en las calderas de hospitales Fuel (LIQUIDO) o Gas natural (GAS).


UTILIDAD A NIVEL HOSPITALARIO:

• Área de Esterilización

• Tintorería y lavandería

• Cocina

• Servicios generales de agua caliente


CLASIFICACION DE LAS CALDERAS:

PIROTUBULARES

ACUOTUBULARES


Los gases provenientes de la combustión pasan por los tubos que se encuentran sumergidos en el agua.

Son de pequeñas dimensiones. El nivel de agua debe ser

siempre 70 mm mas alto que la superficie de calefacción.

Todo el conjunto, agua y tubo de gases, se encuentra rodeado por una carcasa exterior.

La presión de trabajo no debe exceder los 20 kg/cm2

Su producción de vapor máxima se encuentra alrededor de 25 ton/h

CLASIFICACION DE LAS CALDERAS

PIROTUBULARES ACUOTUBULARES Los gases provenientes de la

combustión circulan alrededor de los tubos en cuyo interior circula agua, también son llamadas “calderas de tubos de agua”.

Son de gran capacidad y elevado costo, poco utilizadas a nivel hospitalario.

Estas calderas tienen un gran espectro de producción de vapor, el cual puede variar desde una pequeña producción, en calderas compactas, hasta las grandes producciones de 1000 ton/h y presiones hasta 150 kg/cm2.

CLASIFICACION DE LAS CALDERAS

ACUOTUBULARESPIROTUBULARES

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA 1.- Hogar: Fogón o caja de fuego y corresponde

a la parte en que se quema el combustible. Pueden instalarse con Hogares para combustibles solidos, líquidos o gaseosos.

2.- Emparrillado: Tiene por objeto servir de sostén al lecho de combustible y permitir el paso del aire para la combustión.

3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que descansa en una estructura metálica que va a continuación de la parrilla.

4.- Conductos de humo: Es aquella parte de la caldera por donde circulan los humos o los gases calientes que se han producido en la combustión.

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA 5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de

la caldera que desempeña la función de caja colectora de los humos después de haber pasado por todos los conductos antes de salir por la chimenea.

6.- Chimenea: Sirve para dar la salida a los gases de la combustión, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al vecindario.

7.- Mampostería: Construcción de ladrillo refractarios y ladrillos comunes que tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al exterior.

8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que esta ocupada por el agua y tiene como limite inferior un cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca el agua durante su funcionamiento.

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA 9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la

caldera que queda sobre el nivel superior del agua. 10.- Cámara de alimentación de agua: Es el

espacio comprendido entre los niveles máximos y mínimos del agua.

11.- Tapas de registro de inspección o lavado: Tapas que tienen por objeto permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan acumulado.

12.- Puertas de hombre: Puertas cuya tamaño es suficiente para permitir el paso de un hombre para inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es necesario.

SISTEMA DE EVACUACION DE GASES (CHIMENEAS)

CHIMENEAS: ducto de sección circular o cuadrada por el cual se conducen los gases producto de la combustión hacia un lugar conveniente y seguro.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE LAS CHIMENEAS: Laminas de acero, concreto o Ladrillos, los cuales son resistentes a la acción del calor y la corrosión.


TIRO DE LA CHIMENEA: es el efecto de la salida de los gases, se produce por la diferencia entre la presión atmosférica y la que existe en el pasaje de gas de la chimenea.

• La presión de los gases emanados debe ser mayor que la

atmosférica.

• La velocidad de los gases que dejan la chimenea debe

ser al menos 1.5 veces la velocidad del viento (4 – 5

m/s), para lograr una altura mínima de la chimenea.

• La altura mínima será 2.5 m mas alta que el edificio mas

alto circundante.


CLASIFICACION DE LAS CHIMENEAS: se clasifican según el tiro

De tiro natural: es el movimiento debido a la diferencia de

densidad entre el aire de entrada y gases calientes de la salida.

De tiro forzado: la circulación de los gases calientes es

forzada mediante un dispositivo mecánico (ventilador) que

introduce el aire al hogar.

De tiro inducido: la circulación de los gases calientes es

debido a un dispositivo mecánico (ventilador), que produce una

depresión en el ducto que va hacia la chimenea.

De tiro mixto: es la combinación de los dos últimos. Se

introduce aire al hogar y se crea depresión a la salida del

mismo para evacuar los gases.

El objetivo principal de los Sistemas de Distribución de Vapor, es proveer vapor seco a los usuarios.

En el proceso se produce condensado, el cual es reciclado para ahorrar agua, energia y otros.

Un sistema de distribución de Vapor, requiere de tuberías, accesorios (anclajes, soporte, válvulas etc), aislamientos térmicos, trampas para evacuación de condensados y retorno de condensado.

SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR Y CONDENSADO

TUBERIAS: son las encargadas de distribuir el vapor desde la generación, en las calderas, hacia las tomas. La de las derivaciones se realizara en la parte superior, para evitar distribuir condensado en lugar de vapor.

MATERIAL DE LAS TUBERÍAS: Se utilizará tubería de acero inoxidable u otro material adecuado que soporte la temperatura y presión máxima de diseño, así como resistentes a la acción del agua y vapor.

Diámetro de la tubería: Estará determinado por la presión y la velocidad (<

50m/s). Se debe seleccionar el diámetro adecuado, ya que:

A mayor diámetro mayor área de transferencia de calor, lo que implica mayor espesor del aislamiento.

A menor diámetro mayor fricción y mayor perdida de presión.

Uniones: podrán realizarse por soldadura, embridadas o roscadas


AISLAMIENTO: Es un material que posee baja conductividad térmica y que por lo tanto presenta una gran resistencia al paso de calor

PRINCIPALES MATERIALES DE AISLAMIENTO. Fibra de vidrio. Vidrio espumado. Lana de roca. Perlita expandida. Poliuretano.

USO Y APLICACIÓN DEL AISLAMIENTO:

Control de la temperatura de proceso

Conservación de energía

Protección al personal

Anticondensación


ELEMENTOS Y ACCESORIOS: El aislamiento térmico disminuye la transferencia de calor de la tubería, pero no la elimina por completo, ni prevenir la formación de condensado.

PIERNAS COLECTORAS: Tuberías colocadas de forma vertical en la parte inferior de la tubería de vapor.

Se colocan :

En Puntos Bajos, tanto en Líneas Principales y Ramales

Antes de Válvulas y cuando existan cambio de direccion hacia arriba.


TRAMPAS DE VAPOR: son válvulas automáticas cuya misión es descargar condensado sin permitir que escape vapor vivo (abre en presencia de condensado o aire, y cierra en presencia de vapor).

Se colocan :

Siempre luego de la pierna colectora

A cada 30 metros de la línea principal de distribución

En los extremos de la misma.

En los extremos de los ramales cuando excedan los 10 m de longitud

En los cambios de dirección.


Pierna Colectora

Trampa de Vapor

Clasificación de las trampas de vapor:

• Termostática: opera por diferencia de temperatura. Es muy usada para purga de aire, y pueden ser inundadas para aprovechar el calor.

• Mecánica: opera por diferencia de densidades. Se usa en procesos para controlar temperaturas.

• Termodinámica: opera por cambios de estado. Es la mas usada en drenajes de líneas de distribución de vapor.


RECOLECTOR DE CONDENSADO: Para almacenar la recuperación del condensado.

Se ubica en la sala de maquinas.

El tanque de condensado recibe el retorno de la línea de vapor, mejorando la eficiencia del equipo y evitando choques térmicos.


MANIFOLDS: Son estructuras con válvulas de globo integrada para distribuir el vapor, las válvulas regulan la presión de salida.

• Se colocan en las tuberías principales para distribuir hacia los ramales.

• Pueden ser de conexión bridada, roscada, soldada.


VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION: Deben ser usadas cuando se desee reducir la presión, serán de cierre lento. Localizada cercana a la distribución.


VALVULAS DE SEGURIDAD: Abre completamente cuando el sistema donde esta instalada alcanza la presión de calibración. Deben estar ubicadas convenientemente para que el vapor evacuado no produzca daños a personas.


MEDIDORES DE PRESION: A la entrada y salida de los reductores de presión


RIESGOS DE UNA CALDERAAumento Súbito de la Presión.Descenso Rápido de la Presión.Descenso Excesivo del Nivel de

Agua.Explosiones.

Las tuberías podrán ser aéreas y subterráneas, pero en todos los casos deberán ser accesibles.

Todas las tuberías deberán estar convenientemente aisladas.

Todo sistema de purga de condensados conectado a tubería de retorno común estará provisto de una válvula de seccionamiento.

La tubería de alimentación de agua tanto a calderas como a depósitos, tendrá como mínimo 15 mm. de diámetro interior

Las tuberías de vaciado de las calderas tendrán como mínimo 25 mm.

No se permite el vaciado directo al alcantarillado de las descargas de agua de las calderas y purgas de condensados.

En la instalación de sistemas de tratamiento de agua de alimentación a calderas deberá instalarse a la entrada del mismo una válvula de retención si se conecta directamente a una red pública.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA REDES DE VAPOR

SALA DE CALDERAS Esta sala será de material incombustible y

estará cubierta de techo liviano. No podrá ubicarse la caldera sobre construcción

destinada a habitación o lugar de trabajo. La distancia mínima entre la caldera y las

paredes del recinto será de un metro, esta misma distancia debe respetarse entre la caldera y cualquier otro equipo o instalación.

Esta sala deberá tener dos puertas o más, en direcciones diferentes, éstas se deben mantener en todo momento despejadas y deberán permanecer sin llave mientras las calderas están funcionando.

SALA DE CALDERAS

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