Universidad Tecnolgica de ACapulco

Universidad Tecnolgica de ACapulcoMateria: Instalaciones TrmicasProfesor: Ing. Renato Garca RomnTema: Tipos de hogar en una caldera

DefinicinEl hogar es la cmara donde se efecta la combustin. La misma confina el producto de la combustin y puede resistir las altas temperaturas que se presentan y las presiones que se utilizan. Las dimensiones y geometra del hogar se adaptan al tipo de combustible, al mtodo de combustin y a la velocidad de liberacin del calor.

DefinicinLa forma y dimensiones del hogar deben permitir que el combustible queme completamente antes que los gases de combustin toquen las superficies de la caldera que estn mucho mas fras que ellos.La combustin se completa siempre dentro de los lmites del hogar si la caldera est bien diseada y funciona perfectamente.

Condiciones de funcionamientoEl primer paso para el proyecto de un hogar de caldera consiste en analizar condiciones de funcionamiento, tales como:

Clase de combustible a utilizar.Mxima generacin de vapor y probables limites de carga de la caldera.Presin de funcionamiento y temperatura total deseada

TiposSegn la colocacin de los quemadores el hogar de la caldera puede ser: Paralelos: Cuando los quemadores estn colocados al frente o al frente y atrs.

Turbulento: Cuando los quemadores estn ubicados en las esquinas e inyectan el combustible en forma tangencial. Este tipo de hornos es ideal para la quema de carbn pues ofrece mayor turbulencia y mejor mezcla aire/combustible. El hogar de la caldera debe cumplir bsicamente con los siguientes requisitos: - Tener capacidad para admitir el volumen de aire necesario para la combustin. - Tener suficiente altura para asegurar circulacin adecuada de agua por los tubos. - Tener dimensin suficiente para evitar que la llama ataque las paredes de tubos. - Tener forma y dimensiones adecuadas para asegurar que los gases llene el hogar proporcionando absorcin trmica optima en todas las partes. - La tubera del hogar debe ser de la mayor longitud posible para minimizar las soldaduras

Hogares para combustibles slidos: El combustible ms utilizado es el carbn, en calderas mas antiguas se usaba el carbn con un tamao relativamente grande, en las ms modernas se usa el carbn pulverizado. Este tipo de calderas disponen de una serie de elementos distintivos.

Elementos distintivos de hogares de combustible slido

Sistema de combustin formado por un sistema de alimentacin de combustible que se coloca sobre la parrilla. En esta es donde se realiza la combustin propiamente dicha.Cenicero para la recogida de polvos que se generan en el proceso de combustin.Hogar de emparrillado mecnicoLos hogares mecnicos se disean para que el combustible se alimente mediante una parrilla, en la que se quema con aire comburente ascendente, que pasa a travs de la misma.

La parrilla se ubica en el hogar de la caldera y est diseada para evacuar los residuos o cenizas de la combustin, que quedan tras el proceso.El campo de los combustibles utilizados se extiende desde todos los tipos de carbones, hasta desechos de cscaras de almendras y arroz, basuras, etc.

Los modernos sistemas de combustin en hogares mecnicos se componen de:

Un sistema de carga o alimentacin de combustible.Una parrilla, estacionaria o mvil, que soporta la masa en combustin del combustible y admite a su travs la mayor parte del aire comburente.Un sistema de descarga de cenizas.tipos generales de alimentacin de hogares mecnicos, de carga superior e inferior.En los hogares mecnicos de carga superior, el combustible se suministra sobre la parrilla mediante cargadores, mientras que el aire comburente se alimenta desde la parte inferior de la parrilla.En los hogares mecnicos de carga inferior, el combustible y el aire comburente se suministran desde la parte inferior de la parrilla del hogar.Hogares para combustibles slidos lquidos y gaseosos:Los hogares para estos tipos de combustibles son mas sencillos porque el sistema de combustin se limita a los quemadores y por ende el hogar puede estar mas fcilmente formado por los propios tubos de la caldera (pantallas de agua). El mas utilizado industrialmente es el: Hogar ciclnico

Hogar Ciclnico

Hogar ciclnicoEn el caso de las calderas de combustible pulverizado la combustin no se realiza sobre parrillas sino en quemadores de manera similar a los de combustible lquido y gaseoso, los cuales mediante el movimiento circular permiten eliminar las cenizas y mejorar la estabilidad de la llama.

Hogar para combustibles lquidosConsiste normalmente en un cilindro con el eje horizontal, con el fondo recubierto de material refractario, contra el que se proyecta la llamarada producida por el quemador.Los gases calientes revocan y vuelven hacia la puerta del hogar y, por los laterales, entran en una serie de tubos que estn sumergidos en el caloportador, y por ellos llegan a la caja de humos, de la que arranca el conducto de evacuacin de gases quemados.El intercambiador de estas calderas envuelve el hogar en una primera instancia, pero luego tiene una serie depasos, en los que los gases calientes de la combustin dejan el calor que llevan.

Otros tipos de hogaresDe acuerdo al tipo de caldera puede haber otra clase de hogares, si nos referimos a las calderas pirotubulares, los hogares pueden ser internos o externos:

Los primeros son aquellos que se encuentran completamente rodeados por el agua de la caldera. Consta esencialmente de un cuerpo cilndrico cerrado por medio de dos placas que se unen entre s con dos barras de refuerzo para evitar las deformaciones que originan los grandes esfuerzos.

En cuanto a los de hogar exterior constan esencialmente de un cuerpo cilndrico cerrado por medio de dos placas que se unen entre s con dos barras de refuerzo para evitar las deformaciones que originan los grandes esfuerzos.

Tamao del hogar y requisitos del cicloEl cerramiento del hogar constituye gran parte de la superficie generadora de vapor de la caldera, facilitando:

- El volumen necesario para la combustin completa - El medio de enfriamiento de los gases de combustin hasta una temperatura aceptable a la salida del hogar

En las unidades que queman carbn, el volumen mnimo del hogar se fija para lograr una determinada temperatura en la ceniza del combustible, a la salida del mismo, lo que, para cumplimentar los requisitos termodinmicos correspondientes a la temperatura de salida del vapor, conduce a disponer de demasiada superficie de vaporizacin en unidades de alta presin, y a poca superficie de vaporizacin en unidades de baja presin.

Criterios Para el diseo del hogarEl hogar se puede considerar como un gran volumen con una abertura de salida, confinado por paredes refrigeradas con agua y dentro del cual se realiza el proceso de la combustin; su perfil y volumen quedan fijados por el tipo de combustible y sistema de combustin. Con paredes que utilizan quemadores o recintos de fuego circulares, la separacin mnima entre los quemadores, las paredes laterales y la solera del hogar, se establece con el criterio de llegar a la combustin completa, por lo que se:- Impide la interaccin entre los flujos de combustible y llama - Asegura la combustin completa - Evita la colisin de las llamas sobre las paredes, que provocaran el recalentamiento de los tubos o depsitos excesivos - Minimiza la formacin de NOxEl rgimen de aporte mximo de combustible y el nmero de quemadores establecen:

- El rea de la seccin recta del hogar - La altura de la zona de combustin - La altura de la zona de inyeccin de aire terciario - La distancia entre los quemadores y la solera del hogar