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Technical Documents - Documentos Técnicos: Calderas. Equipos auxiliares.
Equipos auxiliares: Son aquellos que complementan las calderas permitiendo su
correcto funcionamiento.
Normalmente se instalan en una
zona próxima a las calderas y, con
frecuencia, dentro de una sala
que se denomina central térmica
o sala de calderas.
Equipos de combustión
Son el conjunto de elementos necesarios para generar la llama en el interior del hogar de las calderas
de forma regulada y segura.
Como es sabido, el proceso de la combustión que genera la llama, es la reacción exotérmica de los
combustibles utilizados con el oxigeno del aire atmosférico.
A continuación, se describirán los elementos esenciales que forman parte de los equipos de combustión.
Combustibles
- Tipos de quemadores
- Bombas de combustibles líquidos
- Estaciones de regulación de gas de combustión
- Ventiladores de aire de combustión
- Medios auxiliares
- Sistemas de regulación de la carga
Combustibles:
A Continuación, se citan los de uso más importante:
– Líquidos, cuyas características son:
· Gasóleo clase C:
- Densidad, a 15ºC: < 0,9 kg/l
- Viscosidad cinemática, a 40ºC 7 mm2/s
- Azufre, en peso: 0,2 %
- Poder calorífico inferior: min. 9.700 kcal/kg
· Fuelóleo pesado nº 1:
- Viscosidad, a 100ºC: 25 mm2/s
- Azufre, en peso: máx. 2,7 % (1)
- Poder calorífico inferior: min 9.600 kcal/kg
(1) cuando el contenido en azufre de esta calidad
no supere el 1% en peso se denominará "Fuelóleo número 1 BIA"
· Fuelóleo pesado nº2:
- Viscosidad, a 50ºC: máx. 50 ºE
- Azufre, en peso: máx. 3,5 %
- Poder calorífico inferior min. 9.400 kcal/kg
– Gaseosos, cuyas características son:
Gas natural de ENAGAS:
Composición: |
MetanoCH
|
96,6% |
|
EtanoC2H
|
3,2 % |
|
NitrógenoN2
|
0,2 % |
Poder calorífico superior: 9.900 a 10.900 kcal/m³N
Poder calorífico inferior: 8.900 a 9.800 kcal/m³N
Indice de WOBBE: 11.520 a 13.860 kcal/m³N
Peso molecular,a 0ºC y 760 mm Hg: 15 a 16 g/mol
Peso especifico: 0,7 a 0,9 kg/mol
Tipos de quemadores
Los quemadores aplicables a las calderas de instalaciones industriales, se pueden clasificar en los
siguientes grupos esenciales, teniendo en cuenta la forma de tratar el combustible para configurar la
llama:
- De pulverización mecánica, o por presión
- De pulverización asistida, o por inyección de fluido auxiliar
- Rotativos, de pulverización centrífuga
- De flujo paralelo, con mezcla por turbulencia
DE PULVERIZACIÓN MECÁNICA, O POR PRESIÓN
En estos quemadores, se queman combustibles
líquidos, fundamentalmente, gasóleo o fuelóleo.
Estos llegan por el interior de la caña a su extremo,
ya en el interior de la cámara de combustión, en
donde se encuentran instalados los mecanismos de
pulverización. (Fig. 1)

Fig. 1 - Cabeza del quemador para pulverización
mecánica |
1. Tuerca soldada
2. Distribuidor
3. Atomizador
4. Tuerca de bloqueo
5. Pastilla
6. Tubo del quemador |
Para que realice la pulverización, es
imprescindible que el combustible entre a la caña
con una presión que oscilará entre 16 y 20 bar,
según el fabricante y el tipo de combustible.
Para el uso de combustibles ligeros, gasóleo y
similares, no será necesario precalentarlo, porque
ya tienen una viscosidad adecuada a la
temperatura ambiente. En el caso de los
combustibles pesados, fuelóleo en sus
variedades, se precisa una viscosidad de unos
2ºE a la entrada a la caña, por lo que se tendrán
que precalentar, normalmente en dos niveles:
· En el primer nivel: a unos 40ºC, según
tipo del fuelóleo, para que sea bombeable.
· En el segundo nivel: a unos 120ºC,
según el tipo de fuelóleo, para que alcance
los 2ºE que, aproximadamente, se requieren
para su pulverización.
DE PULVERIZACIÓN ASISTIDA, O POR INYECCIÓN
DE FLUIDO AUXILIAR
En estos quemadores, se queman también
combustibles liquidos pero, exclusivamente,
pesados, como fuelóleo números 1, ó 2.
La diferencia con los quemadores de pulverización
mecánica es que, a través de la caña, se conduce un
fluído auxiliar que se inyecta en su
cabeza y emulsiona el combustible,
formando una mezcla que se
pulveriza más fácilmente, a una
presión, generalmente algo más
baja que en el caso de pulverización
mecánica.

Fig.2: Cabeza de quemador para pulverización asistida
Preferiblemente, se inyecta vapor
saturado a una presión de 8 a 12
bar, que se deriva del
generado,reduciéndole y
regulándole a la presión requerida
antes de inyectarlo al quemador
(Fig. 2).
ROTATIVOS, DE PULVERIZACIÓN CENTRÍFUGA
En estos quemadores se queman combustibles
líquidos, indistintamente, ligeros (gasóleo), o
pesados (fuelóleo).
La pulverización se logra por la fuerza centrifuga
que se comunica al combustible por medio de un
elemento rotativo interno.
El elemento rotativo suele ser una copa, que gira
a gran velocidad, distribuye el combustible y lo
lanza perimetralmente hacia delante en forma de
tronco de cono (Fig.3 ).

Fig. 3 : Esquema rotativo de combustibles líquidos |
- 10. Motor quemador
- 11. Correas quemador
- 12. Polea meter quemador
- 13. Junta
- 14. Timón aire
- 15. Anillo int. refractario
- 16. Tubo separación placa
- 17. anillo refractario
- 18. Tubo alimentación
- 19. Eje quemador
- 20. Polea quemador
- 21. Cojinete quemador
- 22. Tapa cojinete
- 23. Ventilador
- 24. Caja ventilador
- 25. Palomilla aire primario
- 26. Placa frontal
- 27. Boquilla
- 28. Copa
- 29. Refractario
|
Para el uso de combustibles ligeros con este tipo
de quemador, tampoco es necesario
precalentarlos, sin embargo con combustibles
pesados, fuelóleo en sus variedades, se precisa
un precalentamiento entre 60 y 80ºC, dependiendo
de sus calidades.
Es evidente que, al tener elementos móviles en
interior, estos quemadores rotativos requieren un
mantenimiento más cuidadoso que los de
pulverización mecánica, si bien son menos
propensos al ensuciamiento.

Fig. 4: Quemador de gas de flujo paralelo |
- 1. Roseta de palas curvilíneas
- 2. Director de aire cilíndrico
- 3. Núcleo de fijación de llama
- 4. Cono deflector
- 5. Jacket-tube central
- 6. Virola perforada de equilibrado estático
- 7. Virola móvil de equilibrado
- 8. Lanzas para gas (equipos en la
versión gas o mixta F.O./gas)
|
DE FLUJO PARALELO, CON
MEZCLA POR TURBULENCIA
En estos quemadores se queman
combustibles gaseosos como el
gas natural.
El principio fundamental de
diseño y funcionamiento de estos
quemadores, es el siguiente
(Fig.4).
La cabeza de combustión se
compone, esencialmente, de un
dispositivo con aletas, llamado
roseta (1), dispuesto en un
director de aire cilíndrico (2).
El aire comburente, que llega
paralelamente al eje del
quemador, se pone
parcialmente en rotación por la
acción de la roseta. Esta última,
no ocupa toda la sección del
conducto de aire; el espacio
anular permite conservar una
parte de la vena de aire en
movimiento axial. Esta
combinación de un flujo axial y
de un flujo rotacional compone
un chorro de torbellino, que
provoca la mezcla en el gas.
Cuando se combinan los
quemadores que se acaban de
describir para quemar,
simultáneamente o por
separado, más de un
combustible se emplean los
quemadores mixtos (Fig.5).

Fig.5 : Quemador rotativo para combustibles mixtos |
- 1. Elementos abatibles del quemador
- 2. Cuerpo del quemador
- 3. Aletas móviles
- 4. Anillo refractario
- 5. Lanza con caña de entrada de fuel-oil
- 6. Copa giratoria
- 7. Tobera de turbulencia del aire
- 8. Toberas de reparto del gas
- 9. Ventilador de aire de pulverización
- 10. Aletas del aire de pulverización
- 11. Conexión de fotocélulas con mirilla
|
Bombas de combustibles líquidos
Para hacer circular los combustibles líquidos, entre los depósitos de almacenamiento y los quemadores,
es necesario utilizar bombas que lo impulsen a través de las correspondientes tuberías.

Fig.6 : Bomba de engranajes (esquema)
Se deberán usar, preferentemente, bombas de impulsión del fluído por medio de engranajes (Fig. 6)
que ofrecen las siguientes ventajas, respecto de las centrifugas:
- Son más robustas
- Son más estables y trabajan de modo más
uniforme.
- El propio combustible, al ser un producto petrolífero, actúa como lubricante de los
engranajes, siendo su vida útil más larga.
- > Bombas de engranajes : ampliar tema aquí
Estaciones de regulación de gas de combustión
Toda instalación para combustión de gas está constituida generalmente por:
– Una estación principal de filtrado, de
regulación y medida (ERM), instalada por la
compañía distribuidora y que suministra el
gas al utilizador a una presión de 3 a 5 bar.
– Una estación reguladora secundaria,
alimentada por la estación anterior, que
regula la presión del gas, en general entre
0,3 y 1,25 bar.
– Una red de tuberías, comprendiendo:
- Un circuito de gas que une, de una parte,
la estación principal con la estación
secundaria y, de otra, la estación
secundaria con los equipos de combustión.
- Un circuito de aire comprimido, limpio,
desengrasado y seco, a una presión de 3 a
6 bar, destinado a la alimentación de los
aparatos de regulación y seguridad.
– Un conjunto de elementos de regulación y
control, que mantienen el gas en condiciones óptimas, para una buena combustión.
– Un conjunto de aparatos de seguridad, que
protegen la instalación contra las anomalías
de funcionamiento y regulación.
– En su caso, un quemador para
mantenimiento de una llama piloto, o
encendido, por cada equipo de combustión.
El encendido de estos quemadores se hace
eléctricamente.
– Uno o varios equipos principales, que
consumirán el gas mediante un proceso de
combustión.
La estación reguladora secundaria, comprende
principalmente (Fig. 7 ):

Fig.7 : Estación reguladora secundaria de gas |
- 1. Válvula electroneumática de
seccionamiento automático
- 2. Válvulas de seccionamiento de los
filtros
- 3. Filtros de cesta con malla
- 4. Vlavulas de seccionamiento de los
reguladores
- 5. Regulador de presión automotor,
utiliza el gas como fluido motor
- 6. Manómetro
- 7. Manostato de exceso de presión
de gas
- 8. Manostato de falta de presión de
gas
- 9. Válvula de seccionamiento y bypass
del regulador
- 10. Llave de seccionamiento del
manómetro
|
– Un filtro (3), colocado a la llegada del gas y
constituido por una cesta metálica de malla
fina, situada en un cuerpo fácilmente
desmontable para su limpieza.
– En las instalaciones de marcha continua, se
colocan dos filtros en paralelo con valvulería
de seccionamiento, que permite la limpieza
de la cesta sin parar la instalación.
– Un regulador (5), que tiene como misión,
mantener en el circuito hacia los equipos de
combustión una presión constante,
aproximadamente de 1 bar efectivo Se pueden emplear diferentes tipos de
reguladores:
· Automotores (51), que utilizan el propio gas
de la instalación como fluído motor.
· Comandos (52), que son accionados por
aire comprimido como fluído auxiliar.
En las instalaciones importantes, es frecuente
montar dos reguladores, manteniendo uno en
reserva.
Ventiladores de aire de combustión
Son los elementos destinados a enviar el aire
comburente al cajón, común o individual, en el
que están alojados los quemadores.
En las instalaciones industriales el ventilador
siempre se instala separadamente del quemador
y, preferentemente, se aloja en un foso situado
en el frente de la caldera, para amortiguar ruidos
(el ventilador es el elemento más ruidoso de una
central industrial), y para emplear menos espacio.
Es frecuente equipar estos ventiladores con
silenciadores acoplados al oído de aspiración,
para reducir el nivel sonoro que producen.
Tanto las calderas pirotubulares, como las
acuotubulares realizan la combustión a
sobrepresión, es decir, tienen los hogares y
demás compartimentos estancos, y trabajan a
sobrepresión interior.
Estos ventiladores se deberán prever e instalar,
siempre, con los siguientes criterios:
– El accionamiento del motor eléctrico al eje
del ventilador será por correas y poleas. De
este modo, se podrán realizar ajustes
posteriores en el caudal impulsado, variando
la velocidad de rotación, mediante la
instalación de otros juegos de poleas y
correas, lo que no permite una transmisión
directa.
– Entre el ventilador y elementos de impulsión
al quemador, o el cajón de aire, se deberán
instalar juntas flexibles, para amortiguar las
vibraciones y absorber las dilataciones de
la caldera.
Medios auxiliares
Además de las bombas y ventiladores, existen otros elementos que complementan los equipos
de combustión, permitiendo su correcto funcionamiento y vigilancia, diferentes según sea el
combustible que utiliza el quemador.
- Quemador para combustibles líquidos
- Quemador para combustibles gaseosos
El quemador para combustibles líquidos (El esquema de principio típico para fuelóleo se refleja
en la Fig.8):

Fig.8: Esquema típico para equipo de combustión de combustibles líquidos
- Ventilador
- Flexible
- Quemador
- Enlace tambor
- Válvula magnética de paso de fuel-oil
- Válvula cierre rápido fuel-oil
- Manómetro 6 kg/cm2
- Válvula cuantitativa
- Termómetro
- Válvula cuello largo regulación presión circuito
- Válvula cierre rápido fuelóleo
- Válvula seguridad fuelóleo
- Grupo moto-bomba fuelóleo
- Filtro de fuelóleol
- Válvula de paso fuelóleo
- Válvula de paso gas
- Manómetro de 0,6 bar
- Manoreductor
- Válvula de paso gas de encendido
- Válvula reguladora de presión
- Manómetro
- Válvula magnética encendido
- Botella de gas
- Presostato aire secundario
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Elementos esenciales que comprende:
– La valvulería y elementos de control, que
para una instalación de marcha continua
suele ser:
· Cuatro válvulas (15), para aislamiento de
bombas y filtros de alimentación de
combustible.
· Cuatro válvulas (11), para seccionamiento de los circuitos de impulsión y retorno de combustible.
· Dos válvulas cuantitativas (8), para regular el caudal de impulsión/retorno de combustible.
· Dos válvulas manuales de cierre rápido (6), a la entrada de combustible a quemadores
· Dos válvulas manuales de cierre rápido (5), a la entrada de combustible a quemadores.
· Dos válvulas de derrame (10), para mantenimiento de la presión en el circuito de combustible a los quemadores.
– Elementos de seguridad sobre aire de combustión y el fuelóleo:
· Un presostato (24), en el conducto de aire entre el ventilador y quemador para detectar baja presión.
· Un presostato y un termostato en el colector de impulsión de las bombas (13), para detectar baja presión y baja temperatura del combustible respectivamente
El ejemplo de la Fig.8, corresponde a unos equipos de combustión con dos quemadores rotativos, con precalentamiento previo fuelóleo.
Todos los elementos anteriormente enumerados están unidos entre sí por tuberías de acero, y pueden constituir un cuadro monobloc.
– Circuito de aire comprimido: Sí existen válvulas neumáticas en los circuitos, el aire comprimido para su alimentación deberá ser desengrasado y seco, por ello, se suele aportar por un grupo moto-compresor, manteniendo la presión, aproximadamente de 6 bar efectivos.
– Elementos de seguridad sobre quemadores:
Los quemadores tienen las siguientes seguridades, además de las ya mencionadas anteriormente:
· Presostato de alta presión en caldera.
· Célula de vigilancia de llama.
Instrucción Técnica relativa a Calderas Industriales, Economizadores, Precalentadores, Sobrecalentadores y Recalentadores. Terminología, definiciones y clasificación. Caldera. Caldera de vapor. Caldera de agua caliente. Caldera de agua sobrecalentada. Caldera de fluido térmico. Calderas de Tubos de Humo (Pirotubular). Calderas de Tubos de Agua (Acuatubular). Economizador precalentador. Sobrecalentador. Recalentador. Calderas de nivel definido. Calderas sin nivel definido. Calderas automáticas. Intercambiadores de Calor. Componentes básicos de una caldera. Ahorro de energía en la explotación de calderas. Coste de combustible. Producción estimada de valor de una caldera. Funciones y límites de control del tratamiento químicos para calderas industriales. Clasificación de las calderas según su aplicación. Esquemas gráficos de calefacción industrial. Sobrecalentadores de vapor. Economizadores. Precalentadores. Manómetros. Quemadores. Válvulas de seguridad. Combustibles.
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