Accesorios de Calderas INTRODUCCIÓN: Se define al Generador de Vapor como un conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. Los accesorios de la caldera son todos los elementos útiles y necesarios para permitir y/o controlar el buen funcionamiento del equipo generador de vapor cuando el equipo está en servicio. Cada uno de los accesorios tiene una función específica que cumplir. El operador de caldera debe conocer cada accesorio, la función que cumple y/o lo que indica cada uno de ellos. a) ACCESORIOS DE OBSERVAClÓN • Indicadores de nivel de agua. Tubos de nivel de agua (observación directa). Grifos o llaves de prueba o conos (observación indirecta).

• Indicadores de presión. Manómetros. Altímetros.

• Analizadores de gases de la combustión. Indicador de anhídrido carbónico. Indicador de monóxido de carbono. Indicador de oxígeno.

• Indicadores de temperatura. Termómetros. Pirómetros (altas temperaturas).

b) ACCESORIOS DE SEGURIDAD

• Válvulas de seguridad. De peso directo. De palanca y contrapeso. De resorte. • Tapones fusibles. • Alarmas Silbatos (de vapor) Luces y/o campanilla.

c) ACCESORIOS DE ALIMENTACIÓN DE AGUA

• Bombas Centrífugas De émbolo (sencilla-dúplex) • Inyectores Manuales Automáticos

d) ACCESORIOS DE LIMPIEZA • Puertas de inspección. Tapas de registro. Puertas de hombre. • Llave de purga. Válvula de extracción de fondo. Válvula de extracción de superficie. • Varios: Sopladores de hollín. Limpia tubos mecánicos. Atizadores. Escariadores. Escobillas limpia tubos.

e) ACCESORIOS DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE

• Quemadores de combustible líquido. De petróleo. De aceite. De parafina. • Quemadores de combustible sólido. De aserrín. De carbón. De leña. • Quemadores de combustible gaseoso. De gas licuado.

f) ACCESORIOS DE AUMENTO DE EFICIENCIA

• Economizadores. • Calentadores de aire. • Retardadores.

g) ACCESORIOS DE CONTROL DE CALENTAMIENTO DEL VAPOR

• Sobrecalentadores. Integrales. De fuego separado.

• Desobrecalentadores o saturadores. h) ACCESORIOS DE CONTROL AUTOMÁTICO

• Control de presión o presostato. • Control de temperatura o termostato. • Control de bajo nivel de agua. • Control de aire. • Control de la llama. • Control de encendido.

ACCESORIOS DE OBSERVACIÓN INDICADORES DE NIVEL DE AGUA a) TUBO DE NIVEL Consiste en dos tubos, generalmente de bronce, uno conectado a la cámara de vapor y el otro a la cámara de agua de la caldera; ambos unidos, exteriormente, por un tubo de vidrio que en virtud del principio de los vasos comunicantes, indica el nivel de agua que hay en el interior de la caldera. El de vidrio va empaquetado en sus extremos por medio de prensa-estopas, con sus respectivas gomas y golillas. Disposiciones oficiales que rigen en nuestro país exigen el uso de dos indicadores de nivel de agua para toda caldera, uno de los cuales debe ser de observación directa (del tipo de tubo de vidrio) pudiendo ser el otro una serie de tres grifos o llaves de prueba. UBICACION: Debe instalarse en la parte más visible para el operador de la caldera. Cuando el tubo se encuentra a una altura que dificulte la observación (más de tres metros de altura sobre el suelo) se le hará una extensión hacia adelante para facilitar su observación. INSTALACION: La conexión inferior con la caldera debe ser siempre de tal manera que la tuerca de la prensa estopa quede al nivel mínimo de agua. Con esta disposición, se notará el nivel mínimo admisible de agua en la caldera a lo largo del tubo de vidrio, el cual debe marcarse claramente. Las empaquetaduras deben ajustarse definitivamente cuando la caldera está con vapor, operación que debe realizarse con mucho cuidado para no quebrar el tubo de vidrio y sufrir accidentes y/o lesiones por quemaduras. Se recomienda que se aísle el tubo para ejecutar esta operación, ya que dispone de válvulas para este efecto. Cuando la caldera se encuentra trabajando normalmente, deben permanecer abiertas las válvulas, en el tubo de nivel, que lo comunican con la cámara de vapor y con la cámara de agua, y cerrar la válvula que comunica el tubo con la atmósfera (denominado llave de desague). Para la buena mantención de este tubo de nivel, se recomienda hacerle descargas y pruebas, diariamente, por todas sus llaves. Así se evitan indicaciones falsas de nivel de agua. Con el propósito de facilitar la visibilidad del agua, puede pintarse una raya roja delgada en su parte posterior y todos los tubos deben estar provistos de defensas contra posibles golpes que puedan provocar roturas del tubo de vidrio. PRUEBAS DEL TUBO DE VIDRIO PRUEBA DE AGUA: Se cierra la válvula que comunica con la cámara de vapor (A en la figura N0 1) manteniendo abierta la que comunica con la cámara de agua (B en la figura). El agua debe llenar el tubo de vidrio. Abriendo la llave de desagüe (C en la figura) se vacía el tubo y continúa saliendo agua por la unión inferior del tubo de nivel.

PRUEBA DE VAPOR: Se cierra la llave que comunica el tubo con la cámara de agua (B en la figura) manteniendo abierta la unión superior (A en la figura). Si se abre la válvula de desagüe el vapor debe escapar con toda velocidad por el tubo de vidrio.

En el sistema indicador del nivel de agua, de observación directa, se pueden presentar algunas fallas que se indican a continuación. COMUNICACION CON LAS CÁMARAS DE AGUA Y VAPOR, TAPADAS Cuando la caldera está con agua, ya sea en servicio o detenida, y al abrir la llave de desagüe no sale agua ni vapor es una demostración práctica de que se ha acumulado sedimento o hay obstrucciones de los conductos por otras razones. REPARACION: Se cierran las llaves que comunican con ambas cámaras y se destapan los conductos, sacando las tuercas que para este objeto tiene cada conexión al frente de ellas. Después se prueba su funcionamiento con agua y con vapor separadamente. Cabe hacer presente que cualquier reparación que se realice en el tubo de nivel, debe hacerse con la caldera detenida (fría). Cualquiera de las dos comunicaciones que se obstruya, el tubo indicará un nivel falso siendo mucho más peligroso que se tape la conexión con la cámara de vapor ya que el tubo se llenaría de agua, existiendo un nivel inferior dentro de la caldera por el desequilibrio de presiones que se produce dentro del tubo de vidrio, lo que podría producir incluso recalentamiento de la caldera. FUGA POR LAS EMPAQUETADURAS Al producirse filtraciones de agua o vapor por las empaquetaduras, se debe proceder de inmediato a su reparación para evitar quebraduras del tubo o daños al personal. DESGASTE DE TUBOS El tubo de vidrio se gasta por las condiciones naturales de su uso; por esta razón, en las inspecciones, se debe tener especial cuidado en su observación. Al notar cualquier principio de desgaste debe procederse a su cambio, porque en este estado se vuelve muy quebradizo.

b) GRIFOS DE PRUEBA Consisten en tres llaves colocadas a diferentes alturas. La primera debe estar colocada a un nivel superior al máximo admisible de agua, es decir en la cámara de vapor, y por ella debe salir siempre vapor al abrirla. La segunda debe estar ubicada al nivel normal de trabajo de la caldera (dentro de la cámara de alimentación) y por ella debe salir una mezcla de agua y de vapor. La tercera debe ir ubicada a una altura que corresponda al nivel mínimo permitido y por ella debe salir sólo agua.

Es importante que el tubo ajuste en forma perfecta, sin sobre apriete; además se deben evitar corrientes bruscas de aire para prevenir rupturas de tubos, especialmente cuando su verticalidad no es absoluta quedando sometido a esfuerzos diferentes en sus conexiones con las prensas estopa. Para estar seguro, si sale agua o vapor por estos grifos, bastará con dirigir el chorro de fluido contra un obstáculo que puede ser madera o cartón; así se facilita enormemente su detección. Los grifos de prueba deben encontrarse siempre en buenas condiciones de uso ya que su objetivo es reemplazar al tubo de observación directa cuando éste se quiebra o se le producen fallas de otra naturaleza. Estas válvulas deben ser probadas a lo menos una vez en cada turno. Además, estas válvulas serán del tipo cono y estarán construidas de tal forma que su mango indique inequívocamente la posición de abierta, esto es, paralelo al tubo. Por último, conviene destacar que las llaves de prueba, en general, están ubicadas a diferentes alturas comprendidas dentro de la longitud visible del tubo de vidrio.

INDICADORES DE PRESIÓN a) MANÓMETROS El manómetro es un instrumento indispensable y ningún generador de vapor puede trabajar sin él. Está destinado a indicar en forma clara y precisa la “presión efectiva” del vapor, en kg/cm2 o lb/puig2, que existe en el interior de la caldera. El manómetro deberá conectarse a la cámara de vapor de la caldera mediante una cañería que forme una curva “5” de modo que sobre él obre agua y no vapor. El objetivo de la curva es evitar que llegue vapor vivo al interior del mecanismo, para que no se deforme o dilate con el calor y se pierda su exactitud. En esta curva se acumula condensado lo cual forma un sello de agua que siempre actuará sobre el instrumento. El manómetro más sencillo consiste en un tubo elíptico cerrado en el extremo, que al moverse hace girar un sector dentado que está unido con un pequeño piñón. En el mismo eje de este piñón va montada la aguja que se desplaza sobre una esfera graduada. La presión del vapor, agua o cualquier fluido, tiende a enderezar el tubo, puesto que, por estar la presión uniformemente distribuida en su interior, ejercerá mayor fuerza sobre las paredes externas, de mayor superficie que las internas. Cuando la presión disminuye a cero la elasticidad del tubo hace que vuelva a su forma primitiva, con lo cual la aguja indicadora de presión vuelve al principio de la graduación de la esfera. Es importante anotar que en un manómetro la aguja, generalmente, empieza a moverse cuando ya existen 4,05 psi de presión y todo dependerá de la sensibilidad del instrumento.

Cuando una caldera tiene un consumo irregular de vapor la aguja del manómetro mantiene pequeñas oscilaciones de avance y retroceso, lo cual es normal.

Conviene tener presente para el buen funcionamiento de manómetro las siguientes recomendaciones:

• La ubicación será tal que impida el calentamiento del manómetro a más de 50ºC.

• En la esfera, debe estar marcado con rojo, el punto exacto de la presión máxima autorizada.

• Deberá tener una capacidad para indicar, a lo menos, una y media vez la presión autorizada de trabajo. (casos de prueba hidráulica de la caldera).

• Entre el manómetro y la caldera deberá colocarse una llave de paso que facilite el cambio del instrumento. Esta llave debe permanecer completamente abierta siempre, para evitar falsas indicaciones de presión.

• La cañería curva debe revisarse periódicamente para evitar acumulación de

sedimento que pueden impedir el libre paso del vapor. • Se evitarán filtraciones en la línea de conexión del manómetro para

suprimir indicaciones falsas.

• El diámetro del manómetro debe estar en relación con el tamaño de la caldera, no pudiendo, su esfera, ser inferior a 10 cm de diámetro.

• Periódicamente debe controlarse el funcionamiento del manómetro y regularse, si es necesario. Para tal fin, se deberá contemplar una conexión conveniente donde instalar un manómetro patrón.

• No se debe mantener en servicio un manómetro cuando presente algunos de los siguientes defectos: a) Sin vidrio o vidrio quebrado. b) Con los números de su esfera borrados. c) Que marque presión cuando la caldera está fuera. de servicio. d) Cuando la llave de conexión no abra bien. e) Si su cañería de conexión no forma sello de agua.

b) ALTÍMETRO En calderas de calefacción por agua caliente se utiliza el instrumento denominado “altímetro” que indica directamente la presión en metros de columna de agua (m.c.a.). A diferencia del manómetro que indica la presión efectiva que existe en el interior de la caldera, el altímetro mide la presión estática que ejerce el agua del sistema de calefacción, vale decir, es similar a un medidor de nivel de agua que hay en el sistema, entre la caldera (punto mínimo) y el estanque de expansión ubicado en el punto más alto del sistema. El funcionamiento del altímetro es similar al de un manómetro, pudiendo usarse indistintamente uno u otro, con la salvedad de que al usarse un altímetro en lugar de un manómetro, éste deberá respetar las recomendaciones antes indicadas. La equivalencia de las unidades es de 1 kg/cm2 que corresponde a 10 m.c.a. ANALIZADORES DE GASES DE LA COMBUSTION Son aparatos destinados a controlar la combustión dentro del hogar mediante el análisis de los gases que salen por la chimenea. En el proceso de combustión, se desprenden ciertos gases como oxígeno, anhídrido carbónico y monóxido de carbono. Estos gases se analizan al salir por la chimenea determinando el porcentaje de cada uno de ellos. Al quemar eficientemente cualquier combustible, el porcentaje de anhídrido carbónico debe ser alto, llegando a valores cercano al 16% (depende del combustible). El monóxido de carbono debe ser CERO. El oxígeno no debe sobrepasar el 7%. El más simple y conocido de estos instrumentos es el «aparato de ORSAT» que mide los porcentajes volumétricos de los tres gases mencionados.

INDICADORES DE TEMPERATURA a) TERMÓMETROS Son instrumentos destinados a medir la temperatura del agua de alimentación, del vapor, de los gases de la combustión a la entrada de la chimenea, etc. El termómetro más común es el de mercurio, ya que éste se expande y contrae considerablemente con los cambios de temperatura, sin llegar a congelarse ni a evaporarse. Se puede usar a distancia, usando un tubo capilar flexible conectado a un termómetro tipo reloj ubicado en el tablero de operaciones. b) TERMOCUPLAS y PIRÓMETROS Estos instrumentos se usan para medir temperaturas más altas (sobre 500 ºC).

Generalmente son coplas térmicas (termocuplas) que consisten en dos metales diferentes unidos y en contacto cerrado, los que son conectados por conductos eléctricos a un galvanómetro. La diferencia de voltaje que se produce al calentar la junta de unión de los dos metales diferentes es directamente proporcional a la temperatura, la cual se indica en un dial en grados Celsius o grados Fahrenheit. ACCESORIOS DE SEGURIDAD VÁLVULAS DE SEGURIDAD Todas las calderas deben disponer de una o más válvulas de seguridad cuya finalidad es dar salida (evacuar) al vapor de la caldera cuando se sobrepasa la presión normal de trabajo autorizada, con lo cual se evitarán presiones excesivas en los generadores de vapor. La válvula de seguridad debe ser capaz de evacuar todo el vapor que produce la caldera, aún sin haber otro consumo, antes que la presión sobrepase en 10% la presión de trabajo máxima autorizada. La válvula de seguridad debe regularse a un 6% sobre la presión máxima autorizada. Deben ir conectadas directamente a la cámara de vapor de la caldera, independiente de toda otra conexión o toma de vapor, y sin interposición de ninguna válvula u obstrucción. a) VÁLVULA DE SEGURIDAD DE PALANCA CONTRAPESO El cierre de la válvula se produce mediante un contrapeso que se coloca sobre un brazo de palanca que la presiona. En este tipo de válvulas deberá utilizarse un contrapeso de una sola pieza y la palanca no debe cargarse con pesos adicionales ni amarrarse para evitar su funcionamiento. Debe probarse todos los días, levantando manualmente el contrapeso para estar seguro de su normal funcionamiento. La regulación se consigue alejando o acercando el contrapeso de la válvula. b) VÁLVULAS CARGADAS CON PESO DIRECTO En estas válvulas la presión exterior sobre la válvula se consigue colocando discos metálicos sobre ella, y la regulación se obtiene agregando o retirando discos con sus respectivas guías (orificios para alojarlos en los vástagos de las válvulas). En caso de tener que elegir válvulas de seguridad, se recomienda que se prefieran del tipo de “resorte de disparo” con el asiento a una inclinación de 45° a 90°, con respecto a la línea central del vástago. c) VÁLVULAS DE SEGURIDAD DE RESORTE El esfuerzo que mantiene cerrada la válvula se consigue mediante un resorte calibrado, cuya tensión está en proporción al rango de la presión de trabajo de la caldera. Puede regularse disminuyendo o aumentando la tensión del resorte con el mecanismo de graduación que toda válvula de seguridad de este tipo tiene para este objeto.

Las válvulas de este tipo deben tener un dispositivo que permita abrirlas, a fin de despegarlas de su asiento, operación que debe realizarse todos los días en forma manual por el operador de la caldera.

TAPÓN FUSIBLE Consiste en un tapón de bronce, con hilo para ser atornillado al hogar, y tiene un orificio cónico en el centro, el cual se rellena con una aleación metálica (plomoestaño) cuyo punto de fusión debe ser de 250 0C como máximo. Estos tapones van instalados en el cielo de aquellas calderas de hogar interior (locomóviles, Lancaster, vertical de tubos Galloway, etc.), que utilizan leña o carbón en trozos. El objeto de este elemento de seguridad es que cuando el nivel de agua baja más allá del límite inferior admisible, quedando el techo del hogar sin agua, se funde la aleación dejando caer agua con vapor sobre el fuego apagándolo, a la vez que sirve de alarma al operador evitando así mayores perjuicios a la caldera. Estos accesorios pueden atornillarse desde dentro de la caldera hacia afuera o viceversa (de afuera para adentro). Todo dependerá del tipo de fusible.

Los tapones deben ser sometidos a inspecciones periódicas con el objeto de verificar que su funcionamiento sea correcto en cualquier momento. Nunca deben reemplazarse los tapones fusibles por pernos o soldar el orificio donde éstos van alojados. Los tapones fusibles deben ser reemplazados cada vez que se observe alguno de los siguientes defectos: a) Aleación suelta (filtrará por su interior). b) Aleación recalentada (la aleación plomo-estaño aparece hundida por el

interior de la caldera. c) Filtraciones por hilo. Puede estar suelto, mal colocado o tiene hilo rodado. d) Plomo-estaño corrido. Se fundió por falta de agua. e) Tapón de bronce quebrado. Es necesario hacer presente, que si la aleación aparece ligeramente corrida por el lado del fogón puede ser normal y se debe exclusivamente a su uso. En las inspecciones que se hagan a estos accesorios por el interior de la caldera se tendrá especial cuidado en verificar que no se encuentra cubierto de sales. Cuando esto sucede y se funde la aleación, el orificio del tapón siempre queda tapado ya que las sales (incrustaciones) impiden la salida del vapor o agua. No todas las calderas llevan tapones fusibles ya que en algunos tipos (de pequeño volumen de agua) no se justifica su instalación. ALARMAS Algunos generadores de vapor llevan unos accesorios de seguridad llamados silbatos de alarma que funcionan cuando el nivel de agua en el interior de la caldera ha descendido más allá de lo normal. Consiste en un tubo metálico con el extremo inferior abierto y sumergido en el interior de la caldera hasta el nivel mínimo admisible. El extremo superior lleva un silbato con su entrada obstruido por un fusible de unos 100 ºC rodeado de un tubo espiral expuesto al enfriamiento exterior. Mientras el agua cubre la entrada inferior del tubo, la presión del vapor lo mantendrá lleno de agua. Cuando el nivel de agua en el interior de la caldera desciende más abajo del mínimo admisible queda descubierto el extremo inferior del tubo, cae el agua rápidamente al fusible lo que ocasiona la fusión de él dejando pasar vapor al silbato y produciendo la consiguiente alarma.

ACCESORIOS DE ALIMENTACIÓN DE AGUA Los accesorios de alimentación de agua tienen por objeto reponer el líquido que se ha vaporizado en el interior de la caldera. Requisitos que deben cumplir: a) Cada caldera dispondrá de dos o más medios de alimentación. En el caso de

calderas con combustible sólido, uno de los medios de alimentación será independiente de la energía eléctrica.

b) Cada dispositivo de alimentación debe ser capaz de inyectar 1,6 veces la cantidad máxima de agua vaporizada por la caldera.

c) La presión que debe producir cada elemento alimentador debe ser, por lo menos 1,25 veces la presión máxima de trabajo del generador de vapor, aumentada en el porcentaje que corresponda a posibles pérdidas de carga ocasionadas por cañerías.

d) Siempre deben estar en buenas condiciones de servicio. e) La cañería de alimentación estará provista de una válvula de retención

ubicada cerca de la caldera y de una válvula de cierre manual ubicada entre la caldera y la válvula de retención

BOMBAS DE ALIMENTACIÓN Las bombas de alimentación de agua para calderas se pueden clasificar: a) Bombas de émbolo, con uno o varios cilindros.

b) Bombas centrífugas, con uno o varios escalonamientos (impulsiones). BOMBAS DE ÉMBOLO Las bombas de émbolo funcionan ejerciendo directamente la presión sobre el líquido bombeado. La entrada y salida del agua de la bomba está controlada por válvulas que se abren y cierran intermitentemente. Pueden ser accionadas por motores eléctricos y un mecanismo de biela, corredera y cruceta, o por una pequeña máquina a vapor. Para escasa potencia pueden ser manuales. Una bomba de émbolo sencilla consiste en un cilindro dentro del cual se desplaza un émbolo o pistón, alternativamente. Son generalmente de simple efecto; esto es succionan (aspiran) e impulsan sólo por una cara del émbolo. Estas bombas también son conocidas con el nombre de “aspirantes-impelentes”. Si la bomba lo constituye sólo un cilindro se llama simple y si tiene dos se llama duplex. Las bombas duplex, conocidas en la práctica como “caballitos de vapor”, tienen dos cilindros de vapor y dos de agua con sus respectivos émbolos. Los cilindros de vapor van instalados uno al lado del otro. Igual ubicación llevan los cilindros de agua, es decir, son también contiguos entre sí, situados en el otro extremo de la máquina de vapor que los acciona. Todas las bombas de este tipo son de doble efecto, es decir, los émbolos de la bomba aspiran y descargan con ambos extremos (ambas caras). El sistema bomba-máquina de vapor forma un solo cuerpo y es fácilmente transportable. El vapor consumido por estas bombas generalmente se pierde, lo que se traduce en pérdidas de calor y menoscabo del rendimiento de la caldera. BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas ejercen la presión sobre el líquido por rotación de un impulsor alojado dentro de una carcasa. En estas bombas la entrada y salida del agua son continuas, sin válvulas y sin dispositivos de control en la unidad misma. Las bombas centrífugas pueden ser accionadas por turbinas de vapor, por correas de transmisión, por motores de combustión interna o acoplados directamente sobre el eje de un motor eléctrico, mediante un acoplamiento flexible. En estas bombas el agua entra al elemento impulsor (difusor) rotatorio, por su centro, fluyendo radialmente hacia afuera y abandonando el rodete con gran velocidad. En la carcasa y tuberías, esta velocidad se transforma en energía de presión capaz de vencer la resistencia interna de la caldera. La capacidad de una bomba se expresa generalmente por la cantidad de agua que puede descargar cada cierto tiempo. Así por ejemplo: 2 l/s, 120 l/min, etc. Las bombas centrífugas proporcionan un caudal continuo y se utilizan ventajosamente para servicios de grandes presiones relativas, empleando unidades de varios rodetes impulsores, los que se conocen también como bombas de escalonamiento múltiples.

Tienen un costo menor de instalación, mantención y de funcionamiento que las de émbolo. INYECTORES DE AGUA Los inyectores funcionan con el mismo vapor de la caldera y son capaces de descargar agua contra una presión relativa de 2 a 4 kg/cm2 mayor que la del vapor que los alimenta. El calor que lleva el vapor es devuelto a la caldera por el calentamiento del agua de alimentación, al mezclarse en el interior del inyector. Al entrar el vapor en el dispositivo adquiere una gran velocidad en la primera tobera (cono) debido a su presión y comunica una cierta cantidad de energía al agua que llega de la cañería de alimentación. Esta acción obliga a pasar el agua a lo largo de la tobera de aspiración, de la tobera de descarga y de la cañería de salida. Este mismo efecto hace posible que se levante la válvula de retención de descarga del aparato y se venza la presión interna de la caldera.

El agua de alimentación entra al inyector por la cañería de alimentación debido que al pasar el vapor se produce un vacío parcial al entrar la tobera de aspiración y la presión atmosférica empuja el agua hacia el interior del inyector. La presión mínima necesaria para que un inyector funciones es de 35 psi, aprox. 2,4 kg/cm2, aunque a veces se ofrecen aparatos que se garantizan para trabajar con presiones inferiores. En la práctica, no siempre han dado buenos resultados. Un inyector trabaja mejor mientras mayor sea la presión del vapor de la caldera y el agua de alimentación lo más fría posible. Los inyectores llamados automáticos no tienen válvula de aguja; se accionan directamente con la válvula manual que permite el paso de vapor al dispositivo.

En este tipo de inyector, las toberas (conocidas comunmente con el nombre de corneta) son cambiables cuando la sección de los conos acusa mucho desgaste. Las toberas no tienen regulación y sólo se calibran al fabricarlas. En el rebalse, lleva una válvula que impide la entrada de aire al inyector. ALIMENTACIÓN POR CALDERETE O BOTELLA Algunas calderas de muy pequeña potencia tienen un sistema de alimentación de agua que se denomina caldereta o botella y que consiste en un recipiente que debe tener la misma resistencia mecánica que la caldera. Va ubicada a un nivel más alto que la caldera. Tienen sus cámaras superiores e inferiores comunicadas entre sí. La botella, además tiene comunicación con la atmósfera y una conexión por la cual puede llenarse de agua fría mediante un embudo. Para alimentar la caldera, se igualan las presiones, abriendo la válvula que permite el paso de vapor desde la caldera a la botella, Después se abre la válvula de paso de agua desde la caldereta y ésta caerá por su propio peso. Este sistema se designa también como “Alimentación por Gravedad Ningún sistema de alimentación de agua para calderas puede estar conectado directamente a la red de agua potable.

ACCESORIOS DE LIMPIEZA Como su nombre lo indica, sirven para efectuar ya sea limpieza interior de la caldera o exterior, por el lado de los conductos de humos. PUERTAS DE INSPECCIÓN Se conocen como puertas de visita y tapas de registro. Van instaladas en la misma caldera y sirven, para efectuar limpiezas e inspecciones interiores de los colectores principales o de los tubos, según sea su ubicación. Existen también puertas de visita que permiten efectuar la limpieza a los conductos de humos. Muchas veces estas puertas se acondicionan con contrapesos o resortes

calculados para que se abran a un exceso de presión y permitan la salida de los gases al producirse una mezcla explosiva en la cámara de combustión. Las puertas que cumplen con este objetivo se llaman ‘puertas de explosión”. LLAVES DE PURGA Se conocen como llaves de purga o de extracción de fondo y van ubicadas en la parte más baja de la caldera. Sirven para extraer los lodos o barros provenientes de la evaporación de “aguas duras” y acción del uso de “desincrustantes”. También se utilizan para vaciar las calderas. Estas llaves deben abrirse totalmente y dejar libre toda la sección de la cañería o descarga. No se deben usar válvulas de compuerta ni de globo. Algunas calderas tienen también a la altura del nivel de agua, dentro de la cámara de alimentación, una llave llamada de extracción de superficie para botar algunas impurezas livianas. Algunas calderas modernas, traen además un sistema de purga continua, por intermedio de un tubo pequeño, para ir sacando las impurezas a medida que precipitan. De vez en cuando deben abrirse las válvulas grandes de extracción de fondo, para sacar completamente los lodos acumulados. Las extracciones de fondo pueden hacerse a cualquier presión que tenga la caldera y el método que se utilice dependerá de cada instalación en particular. Lo mismo sucede con respecto a la frecuencia de las purgas. La descarga de los tubos de purga estará dispuesta en tal forma que no presenten peligro de accidentes para el personal y sólo podrá vaciarse al alcantarillado a través de un estanque intermedio de retención o de purgas. SOPLADORES DE HOLLÍN Así como la incrustación se deposita sobre la superficie de la caldera bañada con agua, el hollín se acumula sobre la cara expuesta a los gases de la combustión. Como el hollín tiene alto poder aislante del calor, se hace necesario evitar que se adhiera a las paredes de la caldera, lo que se consigue limpiándolas con lanzas de vapor movidas a manos, con sopladores de hollín con chorro de vapor o con un buen cepillo de acero. Los sopladores de hollín están instalados permanentemente en la caldera y distribuidos de tal manera que todas las paredes expuestas a la acumulación de hollín puedan limpiarse con chorros de vapor. Los mecanismos de los sopladores pueden girar para dirigir el vapor. Como medio automático de soplado de hollín se emplea el aire comprimido. En algunas instalaciones, las altas temperaturas de determinadas zonas de los conductos de humos exigen que se retiren los sopladores de hollín, cuando no se utilizan, para evitar su fusión. Los limpia tubos mecánicos pueden ser de tipo “vibratorio”, que desprenden la incrustación por medio de golpes rápidos y que son aplicables a las calderas acuotubulares y a las ígneo tubulares, o de tipo “fresa rotatoria o giratoria” que arrancan la incrustación por medio de una herramienta cortante. Este tipo de limpia tubos sólo se emplea en calderas de tubos de agua.

Los atizadores, rastrillos, escariadores, barrotes y escobillas limpia tubos completan los accesorios de limpieza. ACCESORIOS DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE Estos accesorios se estudiarán en el tema ”Combustión” ACCESORIOS DE AUMENTO DE EFICIENCIA ECONOMIZADORES En algunas instalaciones de calderas para aprovechar el exceso de calor que llevan los humos y gases antes de salir por la chimenea, se les dota de economizadores. En estos se precalienta el agua de alimentación. Están formados por un haz de tubos por el interior del cual circula agua y por el exterior los gases de la combustión antes de salir por la chimenea. Las principales ventajas que se obtienen con el uso de economizadores son: • Se amortiguan las grandes variaciones de temperatura en las planchas y

tubos de la caldera, con lo que se consigue más estabilidad de la presión. • Se aprovecha el calor, que de otro modo se perdería al ser llevado

directamente a la chimenea. • El rendimiento general del sistema de combustión aumenta al aprovechar

mejor el calor. • Economíza combustible. CALENTADORES DE AIRE (PRECALENTADORES) Son accesorios que tienen por objeto calentar el aire que se envía al hogar para la combustión, aprovechando parte del calor que contienen los gases calientes antes de salir por la chimenea. Las ventajas que pueden mencionarse utilizando aire precalentado son: • Conservación de calor, por cuanto al llegar aire caliente no se desperdicia energía en calentarlo en el hogar. • Se mejora considerablemente la combustión. • Aumenta el rendimiento del sistema de combustión de la caldera. RETARDADORES Consisten en una plancha lisa, del mismo ancho que el diámetro interior del tubo y torcida en forma de hélice, la que se mete en el tubo. Los gases calientes tienen ahora que recorrer un camino mayor, siendo más lento el paso de ellos por el interior de los tubos y entregando mayor cantidad de calor. La eficiencia de la caldera aumenta entre un 2% y 8% con el uso de retardadores. ACCESORIOS DE CONTROL DEL GRADO DE CALENTAMIENTO DEL VAPOR. SOBRECALENTADORES

El vapor saturado se puede convertir en vapor sobrecalentado si lo separamos de la caldera y le suministramos calor manteniéndole su presión. El vapor sobrecalentado no tiene humedad y su uso en turbinas y ciertos tipos de máquinas trae muchos beneficios. El sobrecalentador se instala de tal manera que aprovecha los gases calientes de la combustión. Consta de un haz de tubos por cuyo interior circula el vapor mientras que los gases calientes pasan por el exterior. Los hay de dos tipos: • Integral • De fuegos separados DESOBRECALENTADORES O SATURADORES En muchos procesos se requiere vapor saturado. Si la planta está entregando vapor sobrecalentado es necesario transformarlo, para lo cual se usan los saturadores. Estos consisten en un tubo en forma de serpentín sumergido en la cámara de agua de la caldera. Entregan así el calor al agua y dejan el vapor a la temperatura de saturación. ACCESORIOS DE CONTROL AUTOMÁTICO Hasta hace pocos años, sólo en las grandes calderas se justificaba la instalación de sistemas de control automáticos. Actualmente, los elevados precios de los combustibles hacen necesario incrementar la eficiencia de las calderas de todas las capacidades, con el objeto de minimizar sus costos de operación y contribuir a la labor del operador. “En ningún caso los accesorios de control automáticos reemplazan al operador de caldera. Tampoco pueden considerarse como accesorios de seguridad, ya que no lo son’. Estos controles automáticos deben ser revisados periódicamente por personal especializado, para obtener de ellos un correcto funcionamiento. Debe recordarse que su operación es sensible y complicada, susceptible de fallas imprevistas. En general, estos elementos funcionan en base a la dilatación de un metal o aleación de metales, por efecto del calor o la presión en base a la luz o al nivel del agua. En general, hace que se conecte o desconecte un circuito eléctrico, controlando automáticamente (sin la intervención del operador de la caldera) ya sea la presión, la temperatura o cualquier otra variable. Algunos de los controles automáticos más comúnmente usados por los equipos generadores de vapor son: • Control de presión o presostatos. • Control de temperatura o termostatos. • Control de aire. • Control de la llama. • Control de encendido (chispa o piloto) CONTROL DE PRESIÓN O PRESOSTATOS Son accesorios que funcionan en base a la máxima y mínima presión de trabajo del vapor de la caldera. Enciende, detiene y regula el sistema de combustión

(suministro de aire y combustible) manteniendo la “presión” del vapor en los límites establecidos. Se conocen dos tipos básicos de control. INTERMITENTES Mantienen la presión del vapor (en la caldera) en un estrecho límite, abriendo o cerrando el circuito del quemador. Se usan en calderas de bajas o medianas capacidades (menores a 10.000 kg vapor/h). CONTINUOS Miden la presión del vapor y actúan sobre la válvula de entrada de aire. En calderas de gran capacidad (mayores a 25.000 kg vapor/h.), se introducen también analizadores de gases y detectores de la presión del hogar que optimizan la regulación.

CONTROL DE TEMPERATURA O TERMOSTATOS Son accesorios que funcionan de acuerdo a la temperatura del agua, vapor o gases de la combustión. Se utiliza sólo en calderas que producen vapor sobrecalentado. Consiste en mantener la temperatura del vapor en un valor o rango establecido previamente. La regulación de la temperatura se puede realizar de las siguientes formas:

a) CON SOBRECALENTADOR SEPARADO DE LA CALDERA Se actúa sobre el quemador del sobrecalentador. Es de tipo intermitente. Se usa conectado a calderas piro tubulares. b) MODIFICACIÓN DE LAS CONDICIONES DE COMBUSTIÓN Se actúa sobre el exceso de aire y la dirección de la llama en el hogar. c) RECIRCULACIÓN Y DESVIACIÓN DE LOS GASES DE LA COMBUSTIÓN El flujo de gases, o parte de él, no se hace circular a través de los tubos del sobrecalentador. La desviación se realiza con templadores. d) SOPLADORES DE HOLLÍN Consiste en limpiar los tubos en las zonas donde se desea transmitir más calor. e) DESOBRECALENTADORES O ATEMPERADORES Consiste en regular la temperatura del vapor mediante la inyección de agua a menor temperatura. CONTROL DE NIVEL DE AGUA El principal objetivo de este sistema es “mantener el nivel de agua” en el domo (calderas acuotubulares) o en la caldera misma (piro tubulares), en un valor constante bajo todas las condiciones de consumo de vapor. IMPORTANCIA DEL NIVEL: • Si disminuye: afecta la circulación del agua, reduce la efectividad del

tratamiento químico y puede desproteger los tubos en una caldera piro tubular.

• Si aumenta: se reduce el área superficial y el volumen de la cámara de vapor y puede entrar agua al sistema de distribución de vapor por arrastre.

FUNCIONES ESPECÍFICAS DEL CONTROL DE NIVEL • Mantener la interfase vapor-agua al nivel especificado. • Proporcionar el agua de alimentación en las cantidades requeridas. TIPOS DE SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL Dependiendo de la capacidad de la caldera y de las variaciones en el consumo de vapor, se utilizan los siguientes sistemas: a) De un elemento: mide el nivel del agua b) De dos elementos: mide el nivel de agua y flujo de vapor. c) De tres elementos: mide el nivel de agua, flujo de vapor y el flujo de agua de alimentación. a) CONTROL DE NIVEL DE UN ELEMENTO Mide el nivel y lo mantiene constante, regulando el flujo de agua de alimentación. Es efectivo sólo en calderas de capacidad menores a 34.500 kg vapor/h con cambios pequeños o moderados en el consumo de vapor. Existen dos tipos de sistemas: INTERMITENTES: detectan las variaciones de nivel y actúan haciendo funcionar o deteniendo la bomba de alimentación. Se usan en calderas de vapor y agua caliente. CONTINUOS: Detectan las variaciones de nivel y actúan abriendo o cerrando parcialmente la válvula de agua de alimentación.

b) CONTROL DE NIVEL DE DOS ELEMENTOS Mide el nivel de agua y el flujo de vapor y actúa sobre el flujo de agua de alimentación. Es adecuado para cambios moderados en el consumo de vapor (en magnitud y velocidad). Se usan para cualquier capacidad de calderas, preferentemente entre 34.500 y 90.700 kg vapor/h.

c) CONTROL DE NIVEL DE TRES ELEMENTOS Mide el nivel de agua, el flujo de vapor y el flujo de agua de alimentación, proporcionando un ajustado control durante condiciones altamente variables.

Se utiliza en calderas de capacidades superiores a 90.700 kg vapor/h. CONTROL DE AIRE Este control consiste en un switch de mercurio que actúa por medio de la presión de aire y que está conectado en el cabezal del quemador, previniendo la operación de éste sin el aire auxiliar. CONTROL DE LA LLAMA Mediante una celda fotoeléctrica se controla la llama (su largo), impidiendo la alimentación de combustible en caso que ésta se haya extinguido en el hogar. CONTROL DEL INCENDIO (CHISPA) Por medio de este control se impide que salga combustible sin que exista la chispa para encenderlo.