ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL
IMPLOSIN EN CALDERAS
Nombre: Nixon Alvia AlvaradoMateria: Termodinmica IIProfesor:
Ing. Eduardo Rivadeneira.2015 - I Trmino
La caldera es una maquina diseada por la ingeniera, con la
finalidad de producir vapor saturado, para ello a la maquina se le
ingresa una energa (aire-combustible) la cual se transfiere a una
sustancia de trabajo (frecuentemente agua) efectundose el proceso
de evaporacin, cuyo mecanismo de transferencia de calor depende del
tipo de caldera.CALDERAS
Figura 1.-Esquema del funcionamiento de una caldera.Sin embargo,
desde su invencin han estado presentes situaciones de peligro y
riegos a la integridad fsica de quienes manejan y se encuentran
cerca de estas mquinas. Uno de los accidentes que puede ocurrir es
la implosin de la caldera, este accidente es provocado debido a que
la presin en la caldera es inferior a la del exterior, produciendo
el hundimiento y rotura hacia dentro de las paredes de la caldera,
en otras palabras es como si la caldera fuera succionada.Las
implosiones en calderas ocurren generalmente cuando el flujo de
agua de entrada para producir vapor no ingresa al equipo,
ocasionando un sobrecalentamiento excesivo y el colapso del
material. Esto se debe un mal proceso de combustin, dicho proceso
es muy importante en la operacin de las calderas. Para que se
efecte es necesario un combustible, un comburente (aire) y algn
elemento que facilite y produzca la ignicin (chispa), cuando esto
ocurre se produce una reaccin entre el combustible y el oxgeno del
aire, que libera energa con la produccin de los gases de combustin,
cuando este proceso no ocurre en condiciones adecuadas, como por
ejemplo no existe una relacin aire/combustible adecuada, produce un
paro durante el encendido.De igual manera, un mal mantenimiento en
los tubos conduce a la formacin de corrosin el cual es un factor
que influye en la implosin de ciertas calderas. Esto se debe a que
cuando por los tubos de agua se conduce una cierta cantidad de agua
muy por encima o muy por debajo de lo que indica el fabricante, se
incrementa la concentracin de sales en la caldera.CAUSAS PROPABLES
DE LA IMPLOSIN EN CALDERAS:A continuacin se nombran las principales
causas de las implosiones en calderas: Cuando el flujo de agua no
est ingresando a la caldera, ocasionando un sobrecalentamiento
excesivo y luego el fisuramiento del material del que est elaborado
las paredes de la caldera. Muy rpidas o bruscas cadas indebidas en
el suministro de aire forzado, ya sea por paradas espurias de los
ventiladores de Tiro Forzado o tambin por falla y cierre brusco (
muy rpido) de los dampers (compuertas en forma de pantalla plana)
de regulacin del caudal de aire forzado. Muy rpido o brusco
incremento indebido en el nivel de apertura de los dampers de
regulacin del caudal de gases de combustin aspirado por el
ventilador de Tiro Inducido. Una imprevista fuerte reduccin del
caudal de combustible o un sorpresivo apagado de la llama (por
falla de llama o disparo del sistema de seguridad BMS) que provocan
un repentino enfriamiento de los gases en el hogar de la caldera y
con ello una brusca contraccin del volumen de los mismos que se
traduce en un repentino aumento de la depresin en el hogar. Una
cada rpida de la presin del horno debido a un desabastecimiento
abrupto de la lnea del combustible. Cuando el nivel de agua en la
caldera est bajo (el nivel se encuentra debajo del 50% del volumen
total) o cuando se aade agua helada a la caldera. Una repentina
reduccin del flujo de aire en los tubos de la caldera.
Taponamientos crecientes o destaponamientos bruscos en los tubos de
sobrecalentadores, economizador y/o precalentadores de aire, los
que debern mantenerse limpios de holln, cenizas, etc, con el doble
propsito de preservar la mayor eficiencia de intercambio calrico y
para mantener al mnimo la prdida de carga de los gases de combustin
a travs de ellos, evitando la necesidad de tener que operar con
mayor depresin para poder aspirar el necesario caudal de gases de
combustin generados por la caldera. Operacin inapropiada de los
operadores cuando se est trabajando con presiones muy altas.Imagen
2.- Falla en caldera por implosin.MEDIDAS PREVENTIVAS PARA LA
IMPLOSIN DE CALDERAS:Todos los factores anteriores llevan a una
disminucin de la presin interna de la caldera, si esta presin es ms
baja que la presin externa de la caldera ocurre la implosin. Es por
esto que se deben tomar en cuenta ciertas consideraciones para la
prevencin de implosiones en las calderas, tales como: Poner la toma
de presin en un punto del hogar verdaderamente representativo,
donde se vean rpidamente reflejados los efectos de los cambios en
el balance de movimientos de los volmenes de aire y de gases de
combustin. Tener un adecuado control de las presiones negativas del
horno. El operador debe tener un rpido acceso al control de la
presin del horno para poder evaluar la tasa de cambio del flujo
entre el aire y los gases de combustin. Hacer uso de tres medidores
(transmisores) de depresin en un esquema de triple redundancia
(incluido tomas independientes al hogar pero muy prximas entre s
para que sean representativas de una misma zona de medicin) cuyas
seales sern procesadas por comparacin para utilizar de ellas la
seal del valor intermedio y para detectar fallas en las mediciones
por apartamientos anormales entre las mismas. Se debe prestar mucha
atencin al lado del ingreso de combustible en calderas que reciben
carbn pulverizado o gases de recuperacin de otros procesos,
usualmente suministrados a travs de conductos de bajas presiones.
Chequear el flujo de aire y asegurarse de que este llegando
correctamente a la caldera, es muy importante anticiparse a los
cambios en la demanda del flujo de aire.
COMBUSTIBLES USADOS EN LAS CALDERASLa combustin en los hogares
de las calderas, hornos industriales, fraguas y las variadas
aplicaciones domsticas, es uno de los fenmenos qumicos ms
frecuentes y el ms importante de las formas terrestres de generacin
de calor. Se denomina sustancias combustibles a todas las que al
combinarse con el Oxgeno del aire a ciertas temperaturas, se
quemanproduciendo calor. Atoda sustancia quese puede quemarse llama
combustible. Para que haya combustin es necesaria la presencia de
tres elementos que son: Combustible Oxgeno (comburente) CalorSi uno
de estos elementos falta, no puede haber combustin. Ahora si estn
los tres elementos, la combustin puede ser mala o incompleta si: El
combustible es inadecuado o de mala calidad. El aire es poco
(insuficiente). La temperatura es baja
Como el aire es el que da el oxgeno necesario para la combustin,
siempre debe mantenerse una adecuada relacin aire combustible para
que la combustin sea correcta o completa.ELEMENTOS CONTENIDOS EN
LOS COMBUSTIBLESLos principales elementos contenidos en los
combustibles usados comnmente en las Calderas son:ELEMENTOSSIMBOLO
QUIMICO
CarbonoC
HidrgenoH2
AzufreS
NitrgenoN
OxgenoO
Humedad y cenizas---
Los distintos combustibles tienen estos elementos pero en
diferentes proporciones.CONTROL DE UNA BUENA COMBUSTINHay varios
factores que influyen para que una combustin se realice en buena
forma. Los principales son:a) La cantidad de aire.b) El tiro.c) La
temperatura del hogar.d) El estado de la instalacin.e) El tiempo
necesario para asegurar una buena combustinPor regla general, la
eficiencia de equipo que quema combustible se basa en el poder
calorfico del combustible, el cual es la cantidad de calor liberado
cuando se quema por completo una cantidad unitaria de combustible y
los productos de la combustin se enfran a la temperatura ambiente.
Es la cantidad de calor que se obtiene al quemar un kilogramo o m3
de combustible. Cuando se trata de combustibles slidos se expresa
en Cal/Kg, cuando se trata de combustibles lquidos en Cal/Kg o
Cal/m3 y para los combustibles gaseosos se expresa siempre en
Cal/m3. En el cuadro siguiente se presenta el poder calorfico de
los combustibles ms usados, enprocesos de combustin de
calderas:Figura 3.- Poder calorfico de los combustibles ms
usados
BibliografaCabrera, J. A. (s.f.). Controles SA. Obtenido de
http://es.slideshare.net/dannygonzalo/art-b07-implosionrev01Cengel,
Y. A. (2009). Termodinmica. Mc Graw Hill.VSQUEZ., S. L. (s.f.).
UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA. Obtenido de
http://www.usm.cl/
