Este documento describe los componentes y operación de generadores de vapor (calderas) utilizados en hospitales. Explica que una caldera convierte un líquido en vapor a alta presión mediante calor, y describe las partes principales de una caldera como el hogar, conductos de humo, cámaras de agua y vapor. También cubre la clasificación de calderas, sistemas de distribución de vapor, consideraciones de diseño y riesgos asociados con calderas.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA DE CS. DE LA SALUD
PROGRAMA DE INGENIERIA BIOMEDICA
PROYECTO INTEGRADOR SOCIO TECNOLOGICO III
GENERADORES DE VAPOR
(CALDERAS)
Prof. Ing. Saul alvarez

2. GENERADORES DE VAPOR
(CALDERAS)

GENERADOR DE VAPOR: Es el conjunto o sistema formado por
una caldera y sus accesorios, destinados a transformar un líquido
en vapor, a temperatura y presión diferente al de la atmósfera.

CALDERA: Recipiente metálico en el que se genera vapor a
presión mediante la acción de calor.

MANOMETRO: Instrumento destinado a medir la presión efectiva
producida por el vapor en el interior de la caldera

3. GENERADORES DE VAPOR
(CALDERAS)

MATERIAL DE CONSTRUCCION: Se pueden construir
con hierro fundido o acero al carbono.

COMBUSTIBLE UTILIZADO: Se puede usar como
combustible en las calderas de hospitales Fuel (LIQUIDO) o
Gas natural (GAS).

4. GENERADORES DE VAPOR
(CALDERAS)

UTILIDAD A NIVEL HOSPITALARIO:
• Área de Esterilización
•Tintorería y lavandería
•Cocina
•Servicios generales de agua caliente

5. GENERADORES DE VAPOR
(CALDERAS)

CLASIFICACION DE LAS CALDERAS:

PIROTUBULARES

ACUOTUBULARES

6. CLASIFICACION DE LAS CALDERAS
PIROTUBULARES
 Los gases provenientes de la
combustión pasan por los tubos
que se encuentran sumergidos en
el agua.
Son de pequeñas dimensiones.
El nivel de agua debe ser
siempre 70 mm mas alto que la
superficie de calefacción.
Todo el conjunto, agua y tubo de
gases, se encuentra rodeado por
una carcasa exterior.
La presión de trabajo no debe
exceder los 20 kg/cm2
Su producción de vapor máxima
se encuentra alrededor de 25 ton/h
ACUOTUBULARES
 Los gases provenientes de la
combustión circulan alrededor de
los tubos en cuyo interior circula
agua,
también son llamadas
“calderas de tubos de agua”.
Son de gran capacidad
y
elevado costo, poco utilizadas a
nivel hospitalario.
Estas calderas tienen un gran
espectro de producción de vapor,
el cual puede variar desde una
pequeña producción, en calderas
compactas, hasta las grandes
producciones de 1000 ton/h y
presiones hasta 150 kg/cm2.

7. CLASIFICACION DE LAS CALDERAS
PIROTUBULARES
ACUOTUBULARES

8. PARTES PRINCIPALES DE UNA
CALDERA

1.- Hogar: Fogón o caja de fuego y corresponde
a la parte en que se quema el combustible.
Pueden
instalarse
con
Hogares
para
combustibles solidos, líquidos o gaseosos.

2.- Emparrillado: Tiene por objeto servir de
sostén al lecho de combustible y permitir el paso
del aire para la combustión.
 3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que
descansa en una estructura metálica que va a
continuación de la parrilla.
 4.- Conductos de humo: Es aquella parte de la
caldera por donde circulan los humos o los
gases calientes que se han producido en la
combustión.

9. PARTES PRINCIPALES DE UNA
CALDERA
5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de la
caldera que desempeña la función de caja colectora de
los humos después de haber pasado por todos los
conductos antes de salir por la chimenea.
 6.- Chimenea: Sirve para dar la salida a los gases de
la combustión, los cuales deben ser evacuados a una
altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al
vecindario.
 7.- Mampostería: Construcción de ladrillo refractarios y
ladrillos comunes que tienen como objeto cubrir la
caldera para evitar desprendimiento de calor al exterior.
 8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que esta
ocupada por el agua y tiene como limite inferior un
cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca
el agua durante su funcionamiento.


10. PARTES PRINCIPALES DE UNA
CALDERA
9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la
caldera que queda sobre el nivel superior del
agua.
 10.- Cámara de alimentación de agua: Es el
espacio comprendido entre los niveles máximos
y mínimos del agua.
 11.- Tapas de registro de inspección o lavado:
Tapas que tienen por objeto permitir inspeccionar
ocularmente el interior de las calderas o lavarlas
si es necesario para extraer, en forma mecánica
o manual, los lodos que se hayan acumulado.
 12.- Puertas de hombre: Puertas cuya tamaño
es suficiente para permitir el paso de un hombre
para inspeccionar interiormente una caldera y
limpiarla si es necesario.


11. SISTEMA DE EVACUACION DE
GASES (CHIMENEAS)


CHIMENEAS: ducto de sección circular o cuadrada por el cual se
conducen los gases producto de la combustión hacia un lugar
conveniente y seguro.
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DE LAS CHIMENEAS:
Laminas de acero, concreto o Ladrillos, los cuales son resistentes
a la acción del calor y la corrosión.

12. SISTEMA DE EVACUACION DE
GASES (CHIMENEAS)

TIRO DE LA CHIMENEA: es el efecto de la salida de los gases, se
produce por la diferencia entre la presión atmosférica y la que existe en el
pasaje de gas de la chimenea.
•
La presión de los gases emanados debe ser mayor que la
atmosférica.
•
La velocidad de los gases que dejan la chimenea debe ser al
menos 1.5 veces la velocidad del viento (4 – 5 m/s), para lograr
una altura mínima de la chimenea.
•
La altura mínima será 2.5 m mas alta que el edificio mas alto
circundante.

13. SISTEMA DE EVACUACION DE
GASES (CHIMENEAS)

CLASIFICACION DE LAS CHIMENEAS: se clasifican según el tiro

De tiro natural: es el movimiento debido a la diferencia de
densidad entre el aire de entrada y gases calientes de la salida.

De tiro forzado: la circulación de los gases calientes es forzada
mediante un dispositivo mecánico (ventilador) que introduce el
aire al hogar.

De tiro inducido: la circulación de los gases calientes es debido
a un dispositivo mecánico (ventilador), que produce una
depresión en el ducto que va hacia la chimenea.

De tiro mixto: es la combinación de los dos últimos. Se introduce
aire al hogar y se crea depresión a la salida del mismo para
evacuar los gases.

14. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

El objetivo principal de los Sistemas de Distribución de Vapor, es
proveer vapor seco a los usuarios.

En el proceso se produce condensado, el cual es reciclado para
ahorrar agua, energia y otros.

Un sistema de distribución de Vapor, requiere de tuberías,
accesorios (anclajes, soporte, válvulas etc), aislamientos térmicos,
trampas para evacuación de condensados y retorno de
condensado.

15. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

TUBERIAS: son las encargadas de distribuir el vapor desde la
generación, en las calderas, hacia las tomas. La de las derivaciones se
realizara en la parte superior, para evitar distribuir condensado en lugar
de vapor.

MATERIAL DE LAS TUBERÍAS: Se utilizará tubería de acero
inoxidable u otro material adecuado que soporte la temperatura y
presión máxima de diseño, así como resistentes a la acción del agua
y vapor.

Diámetro de la tubería:

Estará determinado por la presión y la velocidad (< 50m/s).

Se debe seleccionar el diámetro adecuado, ya que:



A mayor diámetro mayor área de transferencia de calor, lo
que implica mayor espesor del aislamiento.
A menor diámetro mayor fricción y mayor perdida de
presión.
Uniones:
roscadas
podrán realizarse por soldadura, embridadas o

16. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

AISLAMIENTO: Es un material que posee baja conductividad
térmica y que por lo tanto presenta una gran resistencia al paso
de calor

PRINCIPALES MATERIALES DE AISLAMIENTO.
 Fibra de vidrio.
 Vidrio espumado.
 Lana de roca.
 Perlita expandida.
 Poliuretano.

USO Y APLICACIÓN DEL AISLAMIENTO:

Control de la temperatura de proceso

Conservación de energía

Protección al personal

17. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

ELEMENTOS Y ACCESORIOS: El aislamiento térmico disminuye la
transferencia de calor de la tubería, pero no la elimina por completo, ni
prevenir la formación de condensado.

PIERNAS COLECTORAS: Tuberías colocadas de forma vertical en la parte inferior
de la tubería de vapor.
Se colocan :

En Puntos Bajos, tanto en Líneas Principales y Ramales

Antes de Válvulas y cuando existan cambio de direccion hacia arriba.

18. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

TRAMPAS DE VAPOR: son válvulas automáticas cuya misión es descargar
condensado sin permitir que escape vapor vivo (abre en presencia de
condensado o aire, y cierra en presencia de vapor).
Se colocan :

Siempre luego de la pierna colectora

A cada 30 metros de la línea principal de distribución

En los extremos de la misma.

En los extremos de los ramales cuando excedan los 10 m de longitud

En los cambios de dirección.
Pierna Colectora
Trampa de Vapor

19. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO
Clasificación de las trampas de vapor:
•
Termostática:
opera
por
diferencia de temperatura. Es
muy usada para purga de aire,
y pueden ser inundadas para
aprovechar el calor.
•
Mecánica: opera por diferencia
de densidades. Se usa en
procesos
para
controlar
temperaturas.
•
Termodinámica: opera por
cambios de estado. Es la mas
usada en drenajes de líneas de
distribución de vapor.

20. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

RECOLECTOR DE CONDENSADO: Para almacenar la recuperación del
condensado.

Se ubica en la sala de maquinas.

El tanque de condensado recibe el retorno de la línea de vapor, mejorando
la eficiencia del equipo y evitando choques térmicos.

21. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

MANIFOLDS:
Son estructuras con válvulas de globo integrada para
distribuir el vapor, las válvulas regulan la presión de
salida.
• Se colocan en las tuberías principales para distribuir hacia
los ramales.
• Pueden ser de conexión bridada, roscada, soldada.

22. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION:
Deben ser usadas cuando se desee reducir la
presión, serán de cierre lento. Localizada
cercana a la distribución.

23. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

VALVULAS DE SEGURIDAD:
Abre completamente cuando el sistema donde
esta instalada alcanza la presión de calibración.
Deben estar ubicadas convenientemente para
que el vapor evacuado no produzca daños a
personas.

24. SISTEMA DE DISTRIBUCION DE
VAPOR Y CONDENSADO

MEDIDORES DE PRESION:
A la entrada y salida de los reductores de presión

25. RIESGOS DE UNA
CALDERA
Aumento Súbito de la Presión.
 Descenso Rápido de la Presión.
 Descenso Excesivo del Nivel de Agua.
 Explosiones.


26. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA
REDES DE VAPOR

Las tuberías podrán ser aéreas y subterráneas, pero en todos los casos
deberán ser accesibles.

Todas las tuberías deberán estar convenientemente aisladas.

Todo sistema de purga de condensados conectado a tubería de retorno
común estará provisto de una válvula de seccionamiento.

La tubería de alimentación de agua tanto a calderas como a depósitos,
tendrá como mínimo 15 mm. de diámetro interior

Las tuberías de vaciado de las calderas tendrán como mínimo 25 mm.

No se permite el vaciado directo al alcantarillado de las descargas de
agua de las calderas y purgas de condensados.

En la instalación de sistemas de tratamiento de agua de alimentación a
calderas deberá instalarse a la entrada del mismo una válvula de
retención si se conecta directamente a una red pública.

27. SALA DE CALDERAS
Esta sala será de material incombustible y
estará cubierta de techo liviano.
 No
podrá ubicarse la caldera sobre
construcción destinada a habitación o lugar
de trabajo.
 La distancia mínima entre la caldera y las
paredes del recinto será de un metro, esta
misma distancia debe respetarse entre la
caldera y cualquier otro equipo o instalación.
 Esta sala deberá tener dos puertas o más, en
direcciones diferentes, éstas se deben
mantener en todo momento despejadas y
deberán permanecer sin llave mientras las
calderas están funcionando.


28. SALA DE CALDERAS