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Definición de generador de va-por y de caldera El término de generador de vapor está siendo utilizado en la actualidad para re-emplazar la denominación de caldera, e indica al conjunto de equipos compuestos por: horno (u hogar), cámaras de agua(o evaporador), quemadores, sobrecalen-tadores, recalentadores, economizador y precalentador de aire (Fig. 2). Las cal-deras son dispositivos de ingeniería dise-ñados para generar vapor saturado (va-por a punto de condensarse) debido a una transferencia de calor, proveniente de la transformación de la energía quími-ca del combustible mediante la combus-tión, en energía utilizable (calor), y trans-ferirla al fluido de trabajo (agua en estado líquido), el cual la absorbe y cambia de fa-se (se convierte en vapor). El término de caldera ha sido por mucho tiempo utili-zado y los dos términos se usan indistin-tamente. Es común la confusión entre los términos de caldera y generador de va-por, pero la diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado (vapor se-co) y el otro genera vapor saturado (va-por húmedo).La producción de vapor a partir la combustión de combustibles fó-siles se utiliza en todo tipo de industrias de transformación de materias primas y en las centrales termoeléctricas.

Funcionamiento de un generador de vapor

Elaborado por Ing. Carlos R. López

ENTREGA 1

ClasificaciónEntre la clasificación de las calderas se puede catalogar:• Por la naturaleza del servicio pueden

ser: fija, portátil, locomotora o marina.• Por el tipo de combustible: calderas

de carbón, de combustibles líquidos, de combustibles gaseosos, mixtos y de combustibles especiales (residuos, licor negro, cáscaras de frutos).

• Por el tiro: tiro natural o tiro forzado (con hogar en sobrepresión, en de-presión o en equilibrio).

• Por los sistemas de apoyo: calderas apoyadas y calderas suspendidas.

• Por la transmisión de calor: calderas de convección, calderas de radiación, calderas de radiación-Convección.

• Por la disposición de los fluidos: cal-deras de tubos de agua (acuotubula-res o generadores de vapor) y calde-ras de tubos de humos (pirotubulares)

.La caldera de vapor pirotubular general-mente tienen un hogar integral (denomi-nado caja de fuego) limitado por super-

Como es bien sabido, la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma, y el hombre en su afán de aprovechar mejor la energía que extrae de la naturaleza, para mejorar y garantizar su calidad de vida, ha originado diversas formas de realizarlo desde hace mucho tiempo, pero emplea parte de la misma energía para lograrlo, con variados dispositivos, sistemas y/o equipos, por ejemplo en las centrales termoeléctricas. Esta forma de transformar la energía química de un combustible en energía calorífica, se realiza en el dis-positivo llamado caldera o generador de vapor (GV).

Figura 1. Caldera pirotubular

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ficies enfriadas por agua. Las horizon-tales con hogar integral se utilizan en instalaciones de calefacción a baja pre-sión. Estas calderas, diseñadas espe-cialmente para el aprovechamiento de gases de recuperación, presenta las si-guientes características: El cuerpo de la caldera, está formado por un cuerpo ci-líndrico de disposición horizontal, incor-pora interiormente un paquete multitubu-lar de transmisión de calor y una cámara superior de formación y acumulación de vapor (Figura 1.). La circulación de ga-ses se realiza desde una cámara frontal dotada de brida de adaptación, hasta la zona posterior donde termina su recorri-do en otra cámara de salida de humos.

Características del generador de vapor o caldera acuotubularEl generador de vapor que se tomará co-mo base para este trabajo es el pertene-

ciente a la unidad Nº 1 la central termo-eléctrica Planta Centro, Edo. Carabobo, Venezuela, que es una caldera acuotu-bular fija, de combustible gaseoso, de tiro forzado con el hogar en sobrepre-sión, suspendida mediantes grandes vi-gas I, con transmisión de calor a través de convección y radiación, de tipo acuotubu-lar, es de tubo hervidor de tipo radiante, de colector de vapor único (tipo “el pa-so”), que es conocida mundialmente co-mo una caldera de circulación natural de gran capacidad. Su función es generar vapor sobrecalentado y está compuesta en su interior por: Un economizador, un tambor separador o domo, el evapora-dor, un sobrecalentador seccionado, un recalentador y un precalentador de aire. El corte longitudinal de este generador de vapor junto a sus principales equipos, es construido con el software SCADA MOVI-COM.X2 (Figura 2) para una mejor com-

prensión del recorrido de los fluidos de sus principales sistemas que conforman dicho dispositivo. Principales sistemas del genera-dor de vaporDebido a la extensa gama de sistema que conforman un generador de vapor, a continuación se describen solo tres sistemas o circuitos con sus respecti-vos equipos, que están involucrados en este trabajo, que son: circuito de aire de combustión, circuito de gases de com-bustión y circuito de agua-vapor.

Circuito de aire de combustiónEste circuito es el sistema que se encar-ga de suministrar el aire, para que jun-to al combustible, se realice la combus-tión. Pero este aire a su paso tiene que atravesar unas series de equipos de re-cuperación de calor, encargados de ab-

Figura 2. Corte longitudinal del generador de vapor

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sorber la energía que pudieran arrastrar hacia la chimenea los humos, el vapor y el condensado (ya utilizados) antes de ser tratado nuevamente.

A continuación se describe el recorrido del aire solo por ramal o lado, porque el otro es simétrico. Se especifican las ca-racterísticas principales de los equipos que atraviesa a su paso el aire, rumbo al hogar de la caldera para la combus-tión, el cual comienza por el:- Ventilador de tiro forzado (VTF): Es un ventilador centrifugo que toma el ai-re de la atmósfera a 30 ºC y lo succiona para descargarlo en un ducto cuadrado de metal a cierta presión baja en mm-ca (milímetro de columna de agua) para que llegue al hogar (Figura. 3) - Calentador de aire con condensa-do (CAC): Son varios paneles compues-to cada uno por un colector (entrada de condensado) superior, unido a otro simi-lar colector inferior (de descarga) me-

diante tubos con aletas, para una me-jor transferencia de calor entre el con-densado en su interior (proveniente de los CAV) y el aire que pasa entre los tu-bos con aletas (Figura 4). Su función principal es aumentar la tem-peratura al aire hasta 80 ºC a expensas del calor del condensado proveniente de los CAV, disminuyendo la presión del ai-re, para luego pasar al:

Ducto de metal

Colector Condensadofrio

Aire

Condensado

Figura 3. Ventilador de tiro forzado

Figura 4. Calentador de aire con condensado (CAC)

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- Calentador de aire a vapor (CAV): Equipo similar a los CAC pero en su in-terior pasa vapor saturado (Figura 5). Su función es de aumentar la tempera-tura del aire a 140 ºC, pero su presión cae para entrar al:- Precalentador de aire regenerativo (Luvo): Es un intercambiador de calor gas-gas, circular, de 5 mts de diáme-tro por uno de alto, que rota a una velo-

cidad angular (ω) de 1 a 3 rpm, debido a un motor acoplado a una caja reduc-tora de engranajes. (Figura 6) Estos “lu-vos” están compuestos por láminas co-rrugadas (u onduladas) paralelas y con-céntricas a su eje de rotación. A la en-trada y salida del precalentador, se con-forma un ducto con una pared divisoria longitudinalmente que origina dos sec-ciones (canales) en el precalentador: un canal para el aire y otro (en sentido con-

trario) para los gases. A medida que el “Luvo” gira, los gases de combustión, que vienen de atravesar y calentar los serpentines del economizador, entran al precalentador y pasan paralelamente entre las planchas corrugadas y las ca-lientan. Debido al constante giro, estas planchas ya calientes, se colocan en el paso o trayectoria del aire, saliendo este último con una temperatura de 312ºC, rumbo al hogar de la caldera para la com-bustión. Luego estas láminas enfriadas por el aire se colocan nuevamente, de-bido a la constante rotación, en la tra-yectoria de los gases para ser calenta-das nuevamente, y así sucesivamente. La presión del aire en este equipo cae y llega a la:- Caja de aire: Es el recinto que cubre a los quemadores y deja pasar el aire a los;

- Registros: Son láminas colocadas en forma solapada (semejante a las persia-

nas de una ventana circular) encargadas de regular el aire de combustión, al es-tar abiertas dejan pasar el aire y al estar cerrada forman un cilindro que no de-ja pasar el aire hacia su interior, en don-de se encuentra la lanza del quemador.(Figura 7).

Figura 6. Precalentador de aire regenerativo (PAR)

Figura 7. Caja de aire y registros

Figura 5. Calentador de aire a vapor (CAV)

Ducto de metal

Condensadofrio

Aire

Vapor Aletas

Tubos

Salida de Airede combustión

Salida de Gasesde combustión

Entrada de Gasesde combustión

Entrada de Airede combustión

Láminas corrugadas u onduladas

Caja de aire

Registro abierto Registro cerrado Continuará...

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