Hoy en el blog de Las Maquinas Industriales KU8UYRZ2CCNB Las calderas que usan combustible pesado No.6 necesitan para el encendido: Aire de combustión, producido por un ventilador, y el aire de atomización generado por un compresor de aire, a la presión requerida por el quemador.
Existen por lo tanto dos controles:
Control de presión de prueba del aire de combustión
Control de presión de prueba del aire de atomización
1. Control de prueba de aire de Combustión
Es un interruptor sencitivo 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 contacto se cierra al probar que hay suficiente presión de aire para combustión, de lo contrario se mantendrá abierta y la caldera no podrá ser puesta en marcha ya que éste forma parte del control del quemador. Algunas calderas no traen estos controles sino que utilizan el interruptor de prueba de aire de atomización para el mismo fin, puesto que la presencia de aire para atomización es producida por la bomba de aire (compresor) impulsada por una correa del motor ventilador.
En algunas maquinas industriales, adicionalmente a las calderas, ciertos tipos de estos controles poseen una escala diferencial ajustable en el rango de 0,2 a 0,8; o de 1 a 3 Pulgadas de columna de agua. La presión máxima soportada sin producir fallos de presión es de 1,5 psi.
Otros tipos traen un enclavamiento macánico que exige al operario reestablecer su funsión manualmente
2. Control de presión de prueba del aire de Atomización
Es utilizado para comprobar la presencia de aire producido por el compresor a la presión apropiada para la atomización en la boquilla del quemador. La presión mínima del aire necesaria en las boquillas es de 7 psig, incrementándose de 10 psig a 12 psig cuando la caldera trabaja en fuego bajo, y a 25 psig o 30 psig en fuego alto. Si la presión baja a 7 psig, la caldera no funcionará, ya que éste interruptor abre su contacto desconectando el circuito de control del quemador.
Seguimos hablando de Calderas en nuestro blog Maquinas Industriales el día de hoy hablaremos de los:
Controles de Temperatura del Combustible
Estos dispositivos controlan las altas o bajas temperaturas del combustible No.6. Consiste en un elemento sensible que responde a los cambios de temperatura y a través de un diafragma o fuelle, un acoplamiento mecánico actúa un interruptor para mantener la temperatura dentro de un límite determinado.
Los sistemas térmicos de estos controles de temperatura comprenden: El Bulbo, un elemento de expansión y un tubo capilar que conecta al bulbo y el elemento de expansión.
Estos se dividen en cuatro clases:
Líquido no metálico: El sistema térmico está completamente lleno de un líquido no metálico y opera por el principio de la expansión de éste.
Líquido volátil: El sistema está parcialmente lleno de un líquido volátil y opera por el principio del cambio de presión con la temperatura.
Gas: El sistema está lleno de un gas y opera por el principio del cambio de presión por la temperatura
Mercurio o Mercurio Talio: El sistema térmico está lleno con mercurio en amalgama eutéctica, que opera por el principio de dilatación de líquido.
Nosotros nos referiremos a éste último por ser el más comercialmente conocido en las maquinas industriales y de mayor precisión.
En la caldera de combustible pesado No. 6 que poseen calentadores eléctricos y de vapor para el combustible encontramos los siguientes controles termostáticos
Control de baja temperatura del Combustible
Control de temperatura del calentador eléctrico de combustible
Control de temperatura del calentador de combustible No. 6 con vapor
1.- Control de baja temperatura del Combustible
Es un interruptor termostático que evita el arranque del quemador o lo para si la temperatura del aceite combustible está más baja de lo necesario para la operación adecuada del quemador. Este termostato no requiere de escala diferencial y deberá poseer un contacto normalmente abierto que se conecta eléctricamente al control programador.
2.- Control de Temperatura del Calentador Eléctrico de Combustible
Este control elimina la posibilidad de que el calentador eléctrico opere cuando el calentador de vapor esté funcionando. La temperatura al a que debe estar colocado este termostato debe ser a unos 200°F, y es más baja que la del termostato de vapor. Este calentador eléctrico industrial sirve para proveer aceite combustible a la viscosidad adecuada a la caldera durante, o antes de que el vapor esté disponible. Este termostato manda a conectar o desconectar la bobina del contactor que suministra energía a las resistencias del calentador y requiere de una escala diferencial ajustable para que la maquina opere en el rango de temperatura adecuada. 3.- Control de Temperatura del Calentador de Combustible No.6 con Vapor
Cuando en la caldera ya se ha producido vapor y mediante una válvula reguladora de presión se le suministra al calentador a una presión de 15 psi. La temperatura a que debe estar regulado es entre 200 y 230°F, y el calentador eléctrico se apagará automáticamente tan pronto trabaje el calentador de vapor elevando la temperatura de seteo del termostato enunciado en el literal 2.
Además, el termostato mandará una señal eléctrica a la válvula solenoide del suministro de vapor para que cierre o abra según lo requerido.
Algunos termostatos instalados en estas maquinas industriales traen un condensador que les sirve para eliminar la chispa producida por los contactos
En nuestro blog Maquinas Industriales damos seguimiento al tema Calderas, en la entrada anterior vimos los controles eléctricos, ahora veremos:
Controles de Nivel de Agua
Las Calderas de operación automática deben estar provistas de un interruptor de bajo nivel de agua, el cual impide el funcionamiento del quemador mientras no exista suficiente agua en la caldera, y de otro interruptor que controle la alimentación del agua para mantener la caldera en operación continua y/o para evitar la inundación en la misma. Además deberá estar equipada con indicadores de nivel (tubos de vidrio) que permitan la identificación visual de la cantidad de agua que tiene la caldera en todo momento, y de una alarma por bajo nivel de agua.
Existen tres tipos de controles de nivel de agua, los más comunes son
Control de nivel de agua por flotador
Control de nivel de agua por electrodos
Control de nivel de agua por ampolletas magnéticas.
Los tres tipos de controles desempeñan la misma función pero sus mecanismos son completamente diferentes 1.- Control de Nivel de Agua por Flotados: Está compuesto por cuatro partes principales
El Receptáculo, que está construido de Hierro fundido y está roscado en la parte superior e inferior para conectarlo a través de la tubería a la caldera
El Cabezal, compuesto por la caja que contiene los interruptores (ampolletas de Mercurio) para bajo nivel de agua y para controlar la alimentación de agua a la caldera.
El vidrio visor, es un tubo vidrio templado y resistente a la temperatura que nos permite vigilar en todo momento el nivel del agua del interior de la caldera.
Las válvulas de control, son las que nos permiten referenciar el nivel adecuado del agua de la caldera y nos permiten realizar purgas de nivel de columna.
En la figura anterior se muestran: el control de nivel de llenado de agua y el control auxiliar.
En el principal monitorearemos tres niveles: El nivel Alto (marca "A" en el visor) donde la bomba de alimentación de agua de la caldera estará apagada y el quemador está en condición de trabajo. El nivel Medio (marca "B" en el visor), en este punto la bomba de agua de la caldera arranca y el quemador seguirá aun en condición de trabajo si no existe otra causa
En el nivel bajo (marca "C" en el visor) el quemador se apaga y suena una alarma.
Estos controles de flotador se montan a través de un tubo a la parte superior de la caldera (Cámara de vapor) y por la parte inferior con un tubo que va a la parte media de la caldera (Cámara de agua), con el objeto de equilibrar presiones y obtener el correcto nivel de agua.
2.- Control de Nivel de Agua por Electrodos
Consiste en un control eléctrico de baja sensitividad aplicado a sustancias de 20.000 ohm/cm de resistencia específica, sus componentes eléctricos son los siguientes:
Un transformador de 12 V. en primario y 300V. en el secundario para el caso de agua dura.
Un Relay de dos o tres contactos, normalmente cerrados o normalmente abiertos según la aplicación
Dos, tres o cuatro electrodos según sea la aplicación
Reseptáculo de hierro fundido
Tubo visor para observar el nivel del agua
Tres válvulas de prueba
Dos conexiónes roscadas para el montaje en la caldera
Cuando la caldera no tiene agua, los controles del relay se mantienen en sus posiciones de normalmente cerrados, en el secundario del transformador no circula corriente dado que los electrodos no cierran el circuito. En vista que se requiere alimentar de agua la caldera, el arrancador de la bomba de agua se conecta en serie con un contacto normalmente cerrado, y así ésta funciona. Al llenar la caldera hasta el nivel alto, cierra el circuito eléctrico a través de los electrodos 9-10, se energiza la bobina del relay, se transfiere la posición normalmente cerrada del contacto 3-4 a posición abierta, y se desconecta la bomba de agua. Al genera vapor el agua comienza a bajar, el relay se retroalimenta por medio de los electrodos 7 y 9; pero al llegar a la marca media del visor de nivel, estos rompen el circuito y nuevamente se desenergiza la bobina del relay, cierra el contacto 3-4 a su posición normalmente cerrada repitiéndose el ciclo indefinidamente
Para el control de bajo nivel de agua, se recomienda instalar un dispositivo similar al anterior con solo dos electrodos en la parte superior de la caldera y con circuito independiente, los extremos de los electrodos deberán estar al mismo nivel del limite inferior de nivel de agua en el vidrio visor. Este par de electrodos funcionarán como un simple interruptor que acciona eléctricamente el relay y desconectará el programador de la caldera por bajo nivel de agua.
3.- Control de Nivel por Ampolletas Magnéticas
El principio mecánico es similar al control de nivel por flotador de ampolletas de mercurio utilizado en otras maquinas industriales, con la diferencia que en este caso el control eléctrico funciona a través de ampolletas magnéticas.
Sus componentes son los siguiente:
Receptáculo de hierro fundido
Varilla desplazable verticlamente con flotador
Ampolletas magnéticas
Algunos dispositivos de estos traen incorporadas las válvulas de prueba y visor de nivel de agua, pero generalmente se instalan independientes.
La ampolleta #1 corresponde al bajo nivel de agua (marca "C"), la ampolleta #2 corresponde al nivel mínimo normal de agua (marca "B") y la ampolleta #3 al nivel alto de agua (marca "A"). En este circuito es necesario incorporar un relay auxiliar para la retroalimentación de energía.
Cuando la caldera está vacía la ampolleta 1 abre el circuito y el quemador se apaga. La ampolleta 2 y 3 cierran el circuito y energiza la bomba de agua el relay magnético R cerrando el contacto CR. A medida que el nivel de agua sube y llega a la altura de la ampolleta #1, ésta cierra el circuito, y el quemador está en condiciones de operar; cuando se alcanza el nivel de la ampolleta #2, ésta abre el circuito pero no interrumpe el funcionamiento de la bomba de agua ya que se está retroalimentando por el contacto CR. Finalmente cuando el nivel de agua alcanza la ampolleta #3, ésta abre su contacto, desconectando la bomba de agua y el Relay R.
Luego al generarse vapor el nivel de agua comienza a descender, y un poco mas abajo de la ampolleta #3, ésta cierra su contacto sin afectar en lo absoluto; si continua bajando el nivel de agua hasta un punto más bajo de la ampolleta #2, ésta cierra su contacto y nuevamente enciende la bomba y energizando el relay R, repitiéndose la operación durante el funcionamiento normal de la caldera. En caso de existir fallas en el sistema de control de nivel de agua, el nivel de agua puede llegar a bajar más de la ampolleta #1 y esta abrirá su contacto desconectando el quemador.
En nuestro blog Maquinas Industriales sequiremos hablando de calderas, en ésta ocasción hablaremos de
1.- Sistema Eléctrico Principal.
Generalmente la mayoría de las calderas tienen incorporadas las siguientes cargas eléctricas:
Motor para el Ventilador
Motor para la Bomba de Agua
Motor para la Bomba de Combustible
Motor para el Compresor de Aire
Calentador eléctrico de combustible
Circuito de Control
El sistema de alimentación de energía eléctrica recomendado para la conexión adecuada de las calderas de tubos de humo de combustible No.6 es el siguiente:
a) Tres Arrancadores
b) Tres Arrancadores
- Arrancador magnético para el Motor Ventilador y Compresor - Arrancador magnético para el Motor de la Bomba de Agua - Arrancador manual para el Motor de la bomba de Combustible
c) Un transformador monofásico para el circuito de control de 22 o 480 Voltios a 110 Voltios en 550 Watts para protección del programador
- Un relé magnético para las resistencias del calentador eléctrico.
Para el correcto funcionamiento del equipo eléctrico, es conveniente que el voltaje se mantenga lo más constante posible. Esto es de vital importancia para el circuito de control, el cual no admite variaciones en mas o menos 10% de los 110 Voltios nominales. Las capacidades de las distintas cargas eléctricas consideradas en las calderas de hasta 150 cc. se presentan en el siguiente cuadro:
2.- Sistema Eléctrico de Control Los controles eléctricos que realmente se suministran con una determinada caldera dependen del combustible a utilizar, así como del sistema para el cual esté diseñada.
El técnico y operador deberá identificar y localizar cada control o componente, además de familiarizarse con sus funsiones individuales antes que trate de entender la operación de la caldera y procedimientos de mantenimiento.
El término control cubre los controles eléctricos y los dispositivos monitoreados por el control programador usado en muchas maquinas industriales
La secuencia de operación de arranque hasta el paro, es gobernado por el programador junto con la operación de dispositivos de límite e interconexión.
El circuito de control del quemador opera a 115 V. 1 Ph, 60 Hz.
Una de las maquinas industriales más importantes que encontraremos son las Calderas; y definiremos caldera como una maquina que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.
Podemos definir una caldera como todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.
Debido a las amplias aplicaciones industriales que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:
En Hospitales, donde es común encontrar calderas, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos y de igual forma en los Hoteles para las lavanderías (planchas de formas y de rodillo y secadoras de ropa), y en la cocina en las marmitas, cocedoras de alimento y hornos de cocción a vapor y para calentar el agua de duchas y bañeras.
Las Calderas se dividen en dos grandes grupos importantes a saber:
Calderas de Tubos de Humo o Pirotubulares, en las cuales los gases producto de la combustión en el hogar, circulan por dentro de los tubos.
Calderas de Tubos de Agua o Acuotubulares, en las que el fluidos que circula dentro de los tubos.
1.- Calderas de Tubos de Humo.
Las Calderas de Tubos de Humo pueden se:
Estacionarias, Locomoviles, Portátiles o Marinas, según sea su aplicación.
Horizontales o Verticales, de acuerdo con la posición del eje colector.
De Uno, Dos o más pasos, de acuerdo con el número de grupos de tubos en paralelo que estén en serie.
De Hogar exterior, interior o debajo de la Caldera, según la posición relativa del horno o Hogar.
Las Calderas de tubos de Humo verticales pueden ser: a) de Tope Seco o b) de Tope Húmedo o sumergido.
Las Calderas de tubos de Humo Horizontales pueden ser: a) Marina de respaldo Seco. b) Marina de respaldo Húmedo y c) Tubular de retorno Horizontal.
1.1 Calderas de Tubos Verticales.
La Caldera vertical de tubos de humo, espejo superior o tope seco y de Hogar interior, esta constituida por un cuerpo cilíndrico vertical con dos espejos transversales a los que están conectados sierto numero de tubos de humo de pequeño diámetro. El calor del fuego del hogar pasa al agua de la caldera a través de las placas del hogar. Los gases calientes suben por el interior de los tubos de humo hacia la chimenea, cediendo parte de su calor al metal de los tubos, los que a su vez los transmiten al agua que los rodea.
El nivel del agua llega aproximadamente a una altura igual a las dos terceras partes de la longitud de los tubos sobre el espejo inferior o cielo del Hogar; por esta razón se dice que la parte superior de los tubos es seca, es decir, existe vapor en un lado y gases calientes por el otro.
De hecho que el tercio superior de los tubos sea seco hace que estos se sobrecalienten y den un ligero sobrecalentamiento al vapor.
Las calderas de tubos de humo de espejo superior o tope húmedo o sumergido es casi en todos sus aspectos, similar a la anterior; únicamente varía en que al espejo superior esta remachada una placa cónica. Esta construcción permite que el nivel del agua quede arriba del espejo superior y, por lo tanto, los tubos en toda su longitud se encuentran abajo del nivel del agua.
Ventajas de las Calderas Verticales de Tubos de Humo
No es fácil el acceso a su interior para limpieza, reparación o inspección.
Pequeña capacidad para agua, dificultando conservar una presión constante del vapor bajo variaciones de la demanda.
Debido al pequeño espacio del vapor, la caldera está expuesta a que se forme espuma cuando la demanda es grande.
Baja eficiencia en los tipos pequeños. Los gases calientes hacen un recorrido muy corto en su paso hacia la chimenea y ceden muy poco calor al agua.
1.2 Calderas de Tubos Horizontales Son las más comunes, y también son llamadas de tipo Paquete, ya que es una unidad generadora de vapor completa. Viene con el equipo de encendido, los ventiladores de tiro, la bomba de alimentación y los controles automáticos todos montados en una sola base. Tal unidad puede embarcarse completamente armada y puede instalarse con un mínimo de trabajo de construcción y montaje. Puesto que el generador de vapor esta diseñado como una unidad, se deben coordinar diversos elementos para producir los resultados deseados y el trabajo entero es una sola responsabilidad. Las características comunes de las unidades paquete son:
Un solo Horno, normalmente sin corrugaciones
Un respaldo seco
Un sistema de pasos múltiples por medio de pantallas (espejos) para dirigir los gases hacia atrás o hacia adelante a través de la caldera
2. Calderas de tubos de Agua
Consisten en uno o más colectores cilíndricos colocados verticalmente, colineales sus ejes y conectados por un gran numero de tubos de agua verticales. Las calderas se encuentran cubiertas por paredes de tabiques o ladrillos refractarios y sostenidas por ménsulas fijadas al colector interior y descasando en bases de acero o concreto.
Esta construcción permite que la caldera se expanda y contraiga libremente sin grandes perturbaciones en la base. Una mampara refractaria vertical esta colocada en el centro del conjunto de tubos y desvía los productos de la combustión del hogar hacia arriba por el grupo frontal de tubos y luego hacia abajo por el grupo posterior de tubos. La circulación de agua es en el mismo sentido, hacia arriba por los tubos del frente y hacia abajo por los tubos de atrás.
