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CURSO DE CAPACITACIÓN
CALDERAS INDUSTRIALES
Oct - 2022
EXPOSITORES : Ing. Juan Queirolo
Ing. Roberto Livaque
CLIENTE :
ENERGIA Y COMBUSTION SAC

MÓDULO I
1. Conceptos básicos:
– Calor y temperatura.
– Transmisión de calor: Radiación, convección y conducción.
– Transmisión de calor en una caldera.
– Leyes de la Termodinámica.
– Vapor de agua saturado. Vapor húmedo, vapor seco.
– Calor específico.
– Tabla de vapor, relación entre presión y temperatura en el vapor.
2. Combustión para calderas.
- Definición y clasificación.
- Propiedades de Combustibles Líquidos (R-500 y D2)
- Propiedades del Gas Natural.
- Propiedades del GLP
- Poderes caloríficos (GLP, GN, D2, R-500).
- Ventajas de los combustibles gaseosos versus los líquidos.
- Costo por energía entregada ($/millón de BTU).
- Tabla comparativa del costo de uso de cada combustible en calderas.
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o CALOR.
Es la cantidad de energía en transición que un cuerpo transfiere a otro,
como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos.
o TEMPERATURA.
Es una expresión de la velocidad con que se mueven las moléculas de un
cuerpo.
En ocasiones nos puede costar entender la diferencia entre calor y
temperatura porque usamos estos términos para referirnos a cosas
parecidas. El calor es la energía intercambiada entre un cuerpo y su
entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura, es decir,
energía en tránsito, mientras que la temperatura es una magnitud
relacionada con la energía interna de un cuerpo. Los cuerpos no
almacenan calor realmente, sino energía interna, y el calor es la
transferencia de parte de dicha energía de un sistema a otro
o SUPERFICIE DE CALEFACCION.
Es la superficie de metal que esta en contacto del mismo tiempo con los
gases de combustión y con el agua por el otro lado.
o PRINCIPALES UNIDADES DE CALOR
KILO CALORIA
Cantidad de calor para elevar 1ºC, 1 Kg de agua.
BTU (British Thermal Unit)
Cantidad de calor para elevar 1ºF, 1 Lb de agua.

TRANSMISION DE CALOR
Es el flujo de calor a través de un cuerpo de
temperatura más alta, hacia un cuerpo de menor
temperatura, puede ser de 3 formas:
1. CONDUCCIÓN
Se da entre dos cuerpos en contacto entre los
que existe una diferencia de temperatura.
2. RADIACIÓN.
Es la transmisión de calor de un cuerpo a algún
otro, por medio de ondas de calor, las que se
irradian a través del cuerpo con mayor
temperatura al otro con menor temperatura, sin
necesitar un medio físico entre ellos.
3. CONVECCIÓN
Ocurre debido a que un fluido en movimiento
recoge energía de un cuerpo caliente y la
entrega a un cuerpo mas frío.
TEMPERATURAS
UNIDADES Y EQUIVALENCIAS:
CELCIUS (C): C= 5(F-32)/9
FARENHEIT (F): F= 9C/5+32
KELVIN (K): K= C+273.15
RANKINE (Ra) Ra= 9K/5

Qué es el Vapor de Agua?
El vapor de agua es el gas formado cuando el agua pasa de un estado líquido a uno
gaseoso (fase líquida a fase gaseosa). A nivel molecular esto es cuando las moléculas de
H2O logran liberarse de las uniones (ej. Uniones de hidrógeno) que las mantienen juntas.
En el agua líquida, las moléculas de H2O están siendo unidas y separadas
constantemente. Sin embargo, al calentar las moléculas de agua, las uniones que
conectan a las moléculas comienzan a romperse más rápido de lo que pueden formarse.
Eventualmente, cuando suficiente calor es suministrado, algunas moléculas se romperán
libremente. Estas moléculas "libres" forman el gas transparente que nosotros
conocemos como vapor, o más especifico vapor seco.
Vapor Húmedo vs. Vapor Seco
En industrias usuarias de vapor, existen dos términos para el vapor los cuales son, vapor
seco (también conocido como "vapor suturado") y vapor húmedo.
Vapor seco aplica al vapor cuando todas sus moléculas permanecen en estado gaseoso.
Vapor húmedo aplica cuando una porción de sus moléculas de agua han cedido su
energía (calor latente) y el condensado forma pequeñas gotas de agua.

Vapor seco y vapor húmedo
Si consideramos una tetera con agua a punto de ebullición. El agua primeramente es
calentada , y conforme el agua absorbe más y más calor, sus moléculas se agitan más y
más y empieza a hervir. Una vez que suficiente energía es absorbida, se vaporiza parte
del agua, lo que puede representar un incremento de tanto como 1600 veces en
volumen molecular.
}
En algunas ocasiones se puede observar una pequeña neblina saliendo de la boquilla
de la tetera. Esta neblina es un ejemplo de que tan seco es el vapor, cuando se libera en
una atmósfera más fría, pierde un poco de su energía al transferirla al aire. Si se
pierde suficiente energía las uniones intermoleculares se empiezan a formar
nuevamente, y se pueden observar pequeñas gotas de agua en el aire. Esta mezcla de
agua en estado liquido (pequeñas gotas) y estado gaseoso (vapor) recibe el nombre de
vapor húmedo.

Calor Específico
Qué es la capacidad calorífica y para qué sirve ?
Es la dificultad con la que un cuerpo aumenta su temperatura al suministrarle calor; esto implica que cuanto
mayor es su capacidad calorífica, menor será el incremento de temperatura al proporcionarle una determinada
cantidad de calor. En el caso de los aislantes térmicos la capacidad calorífica es muy alta porque es necesario
mucho calor para aumentar su temperatura. La capacidad calorífica está relacionada con el material con el
que estemos trabajando y con la masa del mismo.
Definición y concepto del calor específico
Para centrarnos únicamente en lo que forma el material debemos fijarnos en el calor específico, que es
independiente de la masa que tengamos, y mide la cantidad de energía que debemos aportar para aumentar la
temperatura. Es la cantidad de calor que una sustancia absorbe antes de incrementar su temperatura en una
unidad.
LA FÓRMULA Y ECUACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO
La expresión que relaciona la cantidad de calor (Q) que intercambia una sustancia de masa “m”, siendo “c” el calor
específico de la sustancia y con una variación de temperatura “Δt” es:
Q = mc Δt
Por tanto, cuanto mayor sea el calor específico de una sustancia, más cantidad de energía será necesaria para
aumentar su temperatura.
Ejem : Calcular cuál será el calor necesario para elevar la temperatura de 1 m3 de agua de 20 °C hasta 90 °C
Solución : 1 m3 de agua = 1,000 kg ; c (agua) = 1 ; T2 = 90 °C ; T1 = 20 °C
Reemplazando en la fórmula : Q = m c (T2 – T1) = (1,000 kg) (1 Kcal/ kg°C) (90 °C- 20 °C)
= (1,000) (1) (70°C)
Q = 70,000 Kcal

• El calor específico nos da a entender cuando un material es más difícil tanto de calentar o enfriar,
o sea, menor es su variación de temperatura cuando recibe o pierde una misma cantidad de calor
o energía térmica. Podemos pensar en el calor específico como una medida de “resistencia” de
una sustancia a cambiar de temperatura cuando cambio el calor
• Se define calor específico como la cantidad de calor que necesita un gramo de una sustancia para
elevar su temperatura a un grado centígrado. La unidad de medida del calor específico más
comúnmente utilizada es cal / g ° C.
TABLA DE CALORES ESPECÍFICOS
ENERGIAY COMBUSTION 8

Relación entre Presión y Temperatura en el vapor
 Si es agua es calentada a su punto de ebullición, ésta se convierte en vapor, o agua en estado
gaseoso. Sin embargo, no todo el vapor es el mismo. Las propiedades del vapor varían de gran
forma dependiendo de la presión y la temperatura a la cual está sujeto.
 El vapor saturados es aquel que tiene una temperatura igual la de ebullición (correspondiente
a la presión a la que está el vapor) y consta únicamente de la fase de vapor.
 Basta la presión o su temperatura para definir un vapor saturado. Ejemplo: Vapor saturado de
10 kg/cm2 (183°C); vapor saturado de 170 °C (100 psig)
 Un vapor húmedo tiene al mismo tiempo la fase líquida y la fase de vapor. Su temperatura es
igual a la de ebullición y para definirlo se hace necesario dar su presión o su temperatura y su
calidad.
 La calidad de un vapor húmedo es la relación entre el peso del fluido que está en la fase de
vapor y el peso total del fluido.
 Una tabla de vapor saturado es una herramienta indispensable para cualquier ingeniero que
trabaja con vapor. Típicamente es usada para determinar la temperatura de saturación del
vapor a partir de la presión del vapor o viceversa, presión a partir de la temperatura de
saturación del vapor.

PROPIEDADES DEL VAPOR SATURADO
PRESIÓN PRESIÓN TEMP. DEL CALOR DE LÍQUIDO CALOR LATENTE CALOR TOTAL VOL. ESPECÍFIC VOL. ESPECIFIC
MANOMÉTRICA ABSOLUTA VAPOR (F) SAT. (BTU/LB) LATENTE DEL VAPOR DE LIQUIDO SAT. VAPOR SAT.
(PSIG) (PSIA) (BTU/LB) (BTU/LB) (PIES3/LB) (PIES3/LB)
• 0,0 14,69 212,00 180,07 970,3 1150,4 0,016715 26,80
• 1,3 16,0 216,32 184,42 967,6 1152,0 0,016746 24,75
• 2,3 17,0 219,44 187,56 965,5 1153,1 0,016768 23,39
• 5,3 20,0 227,96 196,16 960,1 1156,3 0,016830 20,09
• 10,3 25,0 240,07 208,42 952,1 1160,6 0,016922 16,30
• 15,3 30,0 250,33 218,82 945,3 1164,1 0,017004 13,75
• 20,3 35,0 259,28 227,91 939,2 1167,1 0,017078 11,90
• 25,3 40,0 267,25 236,03 933,7 1169,7 0,017146 10,50
• 30,3 45,0 274,44 243,36 928,6 1172.0 0,017209 9,40
• 40,3 55,0 287,07 256,30 919,6 1175,9 0,017325 7,79
• 50,3 65,0 297,97 267,50 911,6 1179,1 0,017429 6,66
• 60,3 75,0 307,60 277,43 904,5 1181,9 0,017524 5,82
• 70,3 85,0 316,25 286,39 897,8 1184,2 0,017613 5,17
• 80,3 95,0 324,12 294,56 891,7 1186,2 0,017696 4,65
• 90,3 105,0 331,36 302,10 886,0 1188,1 0,017775 4,23
• 100,0 114,7 337,90 308,80 880,0 1188,8 0,017850 3,88
• 110,3 125,0 344,33 315,68 875,4 1191,1 0,017922 3,59
• 120,3 135,0 350,21 321,85 870,6 1192,4 0,017991 3,33
• 125,3 140,0 353,02 324,82 868,2 1193,0 0,018024 3,22
• 130,3 145,0 355,76 327,70 865,8 1193,5 0,018057 3,11
• 140,3 155,0 360,50 333,24 861,3 1194,6 0,018121 2,92
• 150,3 165,0 365,99 338,53 857,1 1195,6 0,018183 2,75
• 160,3 175,0 370,75 343,57 852,8 1196,5 0,018244 2,60
• 180,3 195,0 379,67 353,10 844,9 1198,0 0,018360 2,34

I.2 COMBUSTIBLES PARA CALDERAS
Qué es un combustible ?
Los combustibles son materiales sólidos, líquidos o gaseosos que liberan energía útil por medio
de la combustión (energía luminosa y calorífica). Entre ellos podemos citar:
 Combustibles gaseosos: hidrocarburos (metano, etano, butano,…).
 Combustibles líquidos: derivados del petróleo (gasóleo, gasolina, queroseno,…) y alcoholes
(metanol, etanol,…).
 Combustibles sólidos: carbón (mineral y vegetal), coque y biomasa.
 También se consideran combustibles, el Uranio 235 y el plutonio 239. Son combustibles de
reacción nuclear.
Combustibles para calderas. Clasificación.
Los tres tipos más comunes de combustible que se usan en las calderas de vapor son:
carbón, petróleo y gas. Normalmente, el tipo de combustible se elige por el precio.
CARBÓN
Carbón es el término genérico dado a una familia de combustibles sólidos con un alto
volumen de carbono. En esta familia, hay varios tipos de carbón, cada uno relacionado con
la fase de formación del carbón y el volumen de carbono. Estos estados son:
 Turba.
 Lignito.
 Carbón bituminoso.
 Semi bituminoso.
 Antracita
Como combustible de la caldera, se suele usar el bituminoso y la antracita.
Un promedio razonable es: para producir aproximadamente 8 kg de vapor
se ha de quemar 1 kg de carbón.
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• PETRÓLEO INDUSTRIAL N° 6
Hoja de Datos de Seguridad de Materiales (HDSM 0885)
Nombre comercial : PETROPERÚ PETRÓLEO INDUSTRIAL N° 6
Nombre alternativo : Combustible residual 6, Bunker C
COMPOSICIÓN :
El Petróleo Industrial N° 6 está constituido por una mezcla de hidrocarburos derivados del petróleo, en el rango aproximado de
C12 a C50, presenta alta viscosidad.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
APARIENCIA, COLOR, OLOR : Líquido viscoso, color marrón oscuro a negro y olor característico.
PUNTO DE INFLAMACIÓN, °C : 60 mín.
LÍMITES DE INFLAMABILIDAD, % vol. en aire : 1.3 a 6 aprox.
PUNTO DE AUTOIGNICIÓN, °C : 407 aprox.
SOLUBILIDAD EN AGUA : Insignificante ; AZUFRE : Máx. 3.5 %
PODER CALORÍFICO : 37,800 Kcal/gl ; AGUA Y SEDIMENTOS : Máx. 2.0 %
Características técnicas
• Bajo contenido de azufre, lo que minimiza los problemas de corrosión en el sistema de combustible.
• Mínima cantidad de agua y sedimentos, lo que evita la obstrucción de filtros y boquillas de los quemadores.
• Usos : Principalmente en calderas y quemadores, como una fuente de producción de energía.
• En hornos industriales y comerciales.
IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS:
El producto es una sustancia combustible e inflamable. La presencia de fracciones volátiles puede generar vapores inflamables.
La clasificación de riesgos según la NFPA (National Fire Protection Association) es la siguiente:
Salud : 0
Inflamabilidad : 2
Reactividad : 0
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Propiedades de Combustibles Líquidos
• PETRÓLEO R-500
Hoja de Datos de Seguridad de Materiales (HDSM 0885)
Nombre comercial : PETROPERÚ PETRÓLEO INDUSTRIAL N° 500
Nombre alternativo : P.I. N° 500
COMPOSICIÓN :
El Petróleo Industrial N° 500 está constituido por una mezcla de hidrocarburos derivados del petróleo, en el rango
aproximado de C12 a C50, presenta alta viscosidad.
APARIENCIA, COLOR, OLOR : Líquido viscoso, color marrón oscuro a negro y olor característico.
GRAVEDAD ESPECÍFICA a 15.6/15.6°C : 0.96 – 0.99 aprox.
VISCOSIDAD CINEMÁTICA a 50°C, cSt : 641 - 1060
PUNTO DE INFLAMACIÓN, °C : 65 mín.
LÍMITES DE INFLAMABILIDAD, % vol. en aire : 1 a 5 aprox.
PUNTO DE AUTOIGNICIÓN, °C : 407 aprox.
SOLUBILIDAD EN AGUA : Insignificante ; AZUFRE : Máx. 3.5 %
PODER CALORÍFICO : 38,000 Kcal/gl ; AGUA Y SEDIMENTOS : Máx. 2.0 %
IDENTIFICACIÓN DE PELIGROS:
El producto es una sustancia combustible e inflamable. La presencia de fracciones volátiles puede generar vapores
inflamables. La clasificación de riesgos según la NFPA (National Fire Protection Association) es la siguiente:
Salud : 0
Inflamabilidad : 2
Reactividad : 0
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DIESEL 2
NOMBRE DEL PRODUCTO : DIESEL B5 S-50
SINÓNIMOS : Combustible Diesel.
USO RECOMENDADO : Combustible para motores Diesel y sistemas de generación de energía.
COMPOSICIÓN
El diesel que deriva del petróleo se compone en un 75% por hidrocarburos saturados (isoparafinas y
cicloparfinas), el resto son hidrocarburos aromáticos (alcalobencenos y naftalenos).
Su fórmula química es C12H26, incluye otros hidrocarburos con fórmulas entre C10H22 a C15H32, dependiendo
de la pureza y finalidad del mismo.
El Diesel B5 S-50 presenta un contenido máximo de 50 mg/Kg (ppm) de azufre y está constituido por una
mezcla de:
• Apariencia : Líquido claro y brillante Color : Típico 1.0, máx. 3.0 (ASTM) (*)
• Olor : Característico ROMBO NFPA 704
• Color : Blanquecino o verdoso;
• Densidad : 850 kg/m3;
• Poder Calorífico : 8.800 kcal/kg.
• Punto de inflamación, °C : 52 mínimo
14
COMPOSICIÓN % Vol
Diesel N°2: Mezcla compleja de hidrocarburos, cuya composición consta de cadenas
carbonadas que contienen entre 9 y 30 carbonos (C9-C30) aprox.
95
Biodiesel (B100): Se compone principalmente de ésteres mono alquílicos de ácidos
grasos de cadena larga (FAME: Mín. 96.5% Masa).
5

Gas Natural - Propiedades
Composición y propiedades
• El gas natural es un hidrocarburo formado principalmente por metano, aunque también suele contener una
proporción variable de nitrógeno, etano, CO2, H2O, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos
más pesados.
• El metano es un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno (CH4) y puede constituir
hasta el 97% del gas natural.
• En su estado natural, el gas natural es inodoro, incoloro e insípido, sin embargo para advertir
su presencia en caso de fuga se le administra un odorífico (mercaptanos) que le da el olor
característico a huevos podridos.
• Densidad relativa (aire=1) : 0.62
• Límite de Explosividad Inferior / Límite de Explosividad Superior : 5 a 15
• El gas natural se consume tal y como se encuentra en la naturaleza. Desde que se extrae de los yacimientos
hasta que llega a los hogares y puntos de consumo, el gas natural no pasa por ningún proceso de
transformación.
• La estructura molecular más simple del gas natural facilita que queme limpiamente, por ello su combustión no
produce partículas sólidas ni azufre.
• El gas natural es una de las fuentes de energía fósiles más limpia ya que es la que emite menos gases
contaminantes (SO2, CO2, NOx y CH4) por unidad de energía producida.
• Su densidad relativa lo hace más ligero que el aire por lo que las fugas o emisiones se disipan rápidamente en
las capas superiores de la atmósfera dificultando la formación de mezclas explosivas en el aire.
• Es eficiente y abundante. No es tóxico. No es corrosivo.
• Se paga después de consumirlo y es uno de los combustibles más baratos. 15

Características del GLP
 El GLP es fundamentalmente una combinación de moléculas de propano y
butano, con trazas de otros compuestos.
 Es un combustible fósil y su fórmula química es C3H8
 El GLP tiene dos orígenes: el 60% de la producción se obtiene durante la
extracción de gas natural y petróleo del suelo. El 40%restante se produce
durante el refinado de crudo de petróleo. El GLP es, por tanto, un producto
secundario que existe de forma natural. En el pasado, el GLP se destruía por
venteo o quema en antorcha (era un producto indeseable y se quemaba). Con
ello se desperdiciaba el enorme potencial de esta fuente de energía excepcional.
 El GLP es incoloro e inodoro. Se le añade un agente fuertemente “odorizante”
(Mercaptano) para detectar con facilidad cualquier fuga, por pequeña que sea.
 En condiciones normales de temperatura, el GLP es un gas. Cuando se somete a
presiones moderadas ( > 80 psi) o se enfría, se transforma en líquido.
 En estado líquido, se transporta y almacena con facilidad. Una vez enfriado o
presurizado, el GLP suele almacenarse en contenedores de acero o aluminio.
 Es más pesado que el aire (densidad relativa con respecto al aire = 1.52), por lo
que en caso de fuga tiende a acumularse en el piso y zonas bajas.
 Es una fuente de energía rentable y económica.
 Es extremadamente versátil y transportable.
 Es una de las energías convencionales más limpias.
 Ofrece beneficios a los consumidores, la industria y el medio ambiente.
 Usos : combustible alternativo automotriz, agricultura, para cocinar,
calefacción, generación de energía, etc.
GLP - Propiedades

Poder Calorífico de algunos combustibles
Petróleo Residual 500 : 152,000 Btu/gl
Petróleo Diesel 5 : 140,000 Btu/gl
GLP : 96,000 Btu/gl
Gas Natural : 1,000 Btu/pie3 ò 35,000 Btu/ m3
Carbon Antracítico : 30,000 Btu/kg
Carbón Bituminoso : 24,500 Btu/kg
Madera (< 20% humedad) : 13,500 btu/kg
Aceite de pescado : 132,500 Btu/gl

Instalación de Combustibles
Líquidos
Cisterna
Tanque
almacenamiento
Calentamiento*
Calentamiento*
Tanque
diario
Bomba
Bomba
Precalentamiento
para atomización*
Quemador
de petróleo
* Sólo petróleo residual

Instalación Típica de Gas
Natural
Quemador
de Gas
Rb
Rm
Gas Natural
Medidor
Red de Gas

 Más económico.
 Combustión mas limpia.
 Menos mantenimiento.
 Disminución del gasto logístico.
 No necesitan bombas, ni sistemas de calefacción
(ahorro de mantenimiento y consumo eléctrico).
 Permite trabajar con menor exceso de aire
(ahorro de combustible, más eficiencia).
VENTAJAS GN vs COMBUSTIBLES
LIQUIDOS

TIPOS DE COMBUSTIBLES EN PERÚ
Los combustibles más utilizados en calderas en Perú son el petróleo residual, el Gas Natural (Metano),
el GLP y el carbón antracítico. En las fotos adjuntas se puede observar la diferencia en las llamas del
petróleo, gas natural y carbón. El petróleo residual tiene una llama muy brillante, es necesario
observarla con protección de lentes oscuros para evitar el daño a los ojos. El gas natural tiene una
llama con poco brillo, su índice de emisividad es 0.3 frente a un índice de 0.9 del petróleo residual, esto
es, el petróleo emite 3 veces más energía por radiación que el gas.
Llama de petróleo residual Llama de gas natural Llama de carbón antracítico
El carbón antracítico tiene la propiedad que se consume sin emitir humos, es decir, su combustión
depende de la cantidad de aire que ingresa al quemador. Si se retira el aire, se apaga la llama. Es muy
diferente a la combustión del carbón bituminoso el cual emite gran cantidad de humo si no tiene el
aire de combustión adecuado.

COSTO POR ENERGÍA ENTREGADA
COMBUSTIBLE US$ / MM BTU
1 Petróleo Residual 500 16.7
2 Petróleo Industrial N°6 18.9
3 Diesel 2 28.2
4 GLP 23.0
5 Gas Natural Comprimido 14.0
6 Gas Natural 6.3
7 Carbón Antracítico 8.6
8 Residuos de Producción 0.0
Tipo de cambio (Soles/US$) : 3.88

TABLA COMPARATIVA DE COSTO DE USO DE
CADA COMBUSTIBLE EN CALDERAS
(US$/hr)
COMBUSTIBLE / BHP 100 300 600 900 1200
R-500 67.10 201.30 402.61 603.91 805.22 US$/hr
PET.IND.6 76.55 229.66 459.31 688.97 918.62 US$/hr
DIESEL 2 109.56 328.67 657.35 986.02 1314.69 US$/hr
GLP 95.19 285.56 571.11 856.67 1142.22 US$/hr
GAS NATURAL 25.88 77.65 155.30 232.95 310.60 US$/hr
G. NAT. COMPRIMIDO 55.14 165.43 330.85 496.28 661.70 US$/hr
CARBÓN ANTRACITICO 48.36 145.08 290.15 435.23 580.30 US$/hr

MÓDULO II
1. Generalidades sobre calderas
 Breve descripción del Código ASME.
 Elementos que componen una caldera.
 Elementos de seguridad.
 Partes principales de una caldera.
 Transmisión de calor en una caldera.
 Transferencia de calor del hogar y los tubos.

EL CÓDIGO ASME
• Desde principios del siglo XX, a causa de las explosiones continuas
que se daban en el ámbito industrial, muchos esfuerzos se han
realizado en pos de desarrollar criterios fiables de diseño y
fabricación de calderas, junto a los requisitos para los adecuados
sistemas de seguridad. Es así que en 1915, a partir de un trabajo de
unificación de reglamentos preexistentes, la American Society of
Mechanical Engineers (ASME por sus siglas en inglés) publicó la
primer edición del Código para el Diseño de Calderas y Recipientes
a Presión. Desde entonces, el Código ha sido objeto de un proceso
continuo de revisión y actualización.
• Los criterios establecidos en esta norma son una referencia
obligada para el diseño y operación segura de calderas a nivel
mundial.

ELEMENTOS DE UNA CALDERA
Los elementos fundamentales
de una caldera pirotubular son:
o El quemador.
o El hogar o cámara de
combustión.
o Circuito de gases de
combustión (humos).
o La cámara de combustión
posterior.
o Circuito de alimentación de
agua.
o Circuito de suministro de
combustible.
o Suministro de energía
eléctrica.

CIRCULACION DE GASES DE COMBUSTIÓN EN
UNA CALDERA CLEAVER BROOKS DE 04 PASOS
TAPA POSTERIOR TAPA DELANTERA
1
2
2
2
2
2
3 3
4
4
4
3
1
1P

ELEMENTOS DE SEGURIDAD
Los controles de seguridad generalmente son aquellos que limitan la entrada de
energía y así cierran o cortan los equipos cuando surgen condiciones de inseguridad.
Estos son:
1) Limitadores de presión y/o temperatura.
2) Indicadores de nivel.
3) Controles de corte de combustible del quemador por bajo nivel de agua.
4) Salvaguardas por fallo de llama.
5) Controles de encendido automático.
6) Válvulas de corte de combustible gaseoso o líquido
7) Controles interconectados de presión de aire y de combustible.
8) Dispositivos de suministro y control de alimentación de agua.
9) Controles de sobrepresión de vapor.

CONTROLES DE SEGURIDAD
Válvulas de Seguridad
Manómetro y Presostatos
Control de nivel MDM
Presostato de Aire
Fotocelda UV Programador
Control de nivel por Electrodo

Dispositivos de Control y seguridad de
una Caldera

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
Puerta
delantera
Quemador
Válvulas de
seguridad
Válvula de
vapor
Bombas
de agua
Tablero
eléctrico
Control
de nivel
Manómetro
y presostato
Purga
de fondo

PARTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA

Partes Principales de Caldera CLEAVER BROOKS
350 BHP – GN / D2
Tablero de
Fuerza
Quemador
Tablero de
control
Válvula
de Gas
Precalentador
de petróleo
Línea de
gas
Control de
nivel MDM
Motor
Ventilador
Motor
Modutrol
Presostatos
Controles
de presión

II.2. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS DE
CALDERAS PIROTUBULARES
- Casco y placa portatubos.
- Hogares y cámaras de combustión.
- Tubos, formas de unión tubo/placa
portatubos.
- Cono refractario.
- Turbulentadores.

CALDERAS PIROTUBULARES
VENTAJAS
 Menor costo inicial, debido a la simplicidad de diseño en comparación con las
acuotubulares de igual capacidad.
 Mayor flexibilidad de operación, ya que el gran volumen de agua permite
absorber fácilmente las fluctuaciones en la demanda del vapor.
 Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación, porque las
incrustaciones formadas en el exterior de los tubos son más fáciles de atacar yson
eliminadas por las purgas.
 Facilidad de inspección, reparación y mantenimiento.
DESVENTAJAS
 Mayor peso que las acuotubulares de igual capacidad.
 Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento.
 Menor velocidad de respuesta ante demandas bruscas de carga.
 Gran peligro en caso de explosión o ruptura, debido al gran volumen de agua
almacenado.
 No son empleadas parea altas presiones.

Proceso de fabricación de Caldera
•Tipo de planchas corte y biselado
•Rolado de virolas
•Preparación de juntas
•Ensamble de virolas
•Fabricación de cámara de combustión
•Fabricación de hogar (Flue)
•Elaboración de placas
•Ensamble General
•Forrado y montaje de equipos
•Prueba, transporte e instalación.

TIPO DE PLANCHA
Para la fabricación de una caldera se utiliza planchas tipo ASTM-A285 C
Tanto en el casco como el hogar y las placas portatubos. La característica
fundamental de este tipo de planchas es su bajo contenido de carbono. (C ≤
0,28 %, Mn ≤ 0,9 %, P ≤ 0,035 %) Es dúctil, maleable y muy plástico.
Los aceros ASTM A 285 pueden rolarse y soldarse fácilmente, utilizando
prácticas de campo por todos los métodos habituales; blindado metal-arco,
sub-arco combinado, arco de metal de gas y soldadura por resistencia.
ASTM – A285 C

Las planchas
roladas se biselan,
se apuntalan y se
sueldan.
En la vista se
observa la
preparación del
bisel para realizar
el alineamiento de
las virolas y el
ensamble de las
mismas (Casco de
una caldera de
300 BHP para
Coca Cola).
FABRICACIÓN DEL CASCO
Rolado de virolas.

Una vez ensamblado el casco, se procede a realizar los cortes para las
coplas, registros de mano y de hombre.

PLACAS PORTATUBOS : inicialmente se fabrican en par ya que los agujeros deben
coincidir exactamente para que el hogar y los tubos de fuego queden bien instalados más
adelante. Al final se separan para cortar los agujeros de los registros de mano frontales.

CÁMARA DE
COMBUSTIÓN

En forma paralela se ejecuta la fabricación
del hogar (Flue).
Este elemento es la parte central de una
caldera, recibe directamente el calor de la
llama por radiación y lo transfiere al agua.
Es la parte más expuesta al calor del
equipo, y está sometido a un esfuerzo
mecánico mayor que el casco puesto que
recibe presión externa, siendo por esta
razón el elemento “crítico”en la caldera.
HOGAR (FLUE) LISO

El hogar Tiene dos formas
constructivas : liso reforzado o
corrugado. En la vista se puede
observar la fabricación de un
hogar liso reforzado.
El hogar corrugado se utiliza
para bajar los costos de
fabricación puesto que se emplea
una plancha más delgada para
soportar el mismo esfuerzo. El
hogar de la vista esta elaborado
en plancha de 16 mm, el
corrugado equivalente sería en
plancha de 11mm.
FORMAS CONSTRUCTIVAS
DEL HOGAR

HOGAR (FLUE) CORRUGADO
El hogar corrugado se fabrica en caliente, usando plancha más delgada
que uno equivalente liso.

La placa posterior
soldada con el hogar,
está lista para poder
acoplarse con el
conjunto soldado
casco-placa delantera.

Empieza la maniobra de ensamble, introduciendo el
conjunto Placa de hogar dentro del casco

La maniobra está casi terminada, y ya falta
poco para terminar el ensamble.

Se ha terminado el ensamble y se puede apreciar
las soldaduras en la placa potatubos y el hogar.

La placa portatubos está muy limpia y pulida,
esperando la instalación de los tubos de fuego.

Cortando los tubos de fuego a la medida,
para instalarlos en la caldera
ENTUBADO DE LA CALDERA

Lijando las puntas de los tubos
al “espejo”, para poder instalarlos
en las placas portatubos.
Tubos para caldera de 3”ϕ,
Norma ASTM – A192, sin costura,
con espesor de pared de 3 mm

V
Vista interior de la instalación parcial de los tubos

FORMAS DE UNIÓN ENTRE TUBO Y PLACA
Hay varias formas de unión entre tubo y placa en una caldera. Las más usadas son:
• Unión expandida, ribeteada y expandida.
El tubo una vez instalado en la placa portatubos, se expande, se rebordea y luego se vuelve a expandir.
• Unión expandida, soldada y expandida.
El tubo una vez instalado en la placa portatubos, se expande, luego se suelda y finalmente se vuelve a espandir.
En este caso es crítico el largo del tubo que sobresale de la placa, el cual no debe sobrepasar los 3 o 4 mm.
para que los extremos del tubo no se quemen y después se fisuren.

Los tubos de fuego se sellan en la placa
por medio de una herramienta llamada
EXPANSOR, y luego se sueldan.
Es muy importante que los bordes no
sobresalgan demasiado, de lo contrario se
quemaran y dañaran el tubo y la placa.

EXPANDADO DE LOS TUBOS
Los tubos se sellan mecánicamente en la
placa por medio de una herramienta
llamada EXPANSOR, y luego se sueldan.
Es muy importante que los bordes no
sobresalgan demasiado, de lo contrario se
quemaran y dañaran el tubo y la placa.

Vista de la placa portatubos con los tubos expandados y listos
para soldar.

En esta parte del proceso de
fabricación, ya se han expandido
todos los tubos y se ha comenzado
ha soldarlos, como se puede
observar en la foto.
Después de haber terminado con la
soldadura de todos los tubos, se
procederá a expandirlos otra vez.
Lo que seguirá después será la
realización de una prueba
hidrostática para verificar la
estanqueidad de la caldera (lado
del agua)

PRUEBA HIDROSTATICA DE LA CALDERA
TALSA 20 BHP

TURBULENTADORES
Los turbulentadores son dispositivos mecánicos que se instalan dentro de los tubos de
fuego y sirven para mejorar la transferencia de calor de los gases de combustión al agua.
Son de dos tipos, helicoidales y planos en zig-zag, cumpliendo ambos la misma función.
Se fabrican en acero resistente al calor y su función es aumentar la velocidad del flujo de
gases de combustión dentro del tubo, logrando con esto aumentar notablemente la
transferencia de calor .
ENERGIAY COMBUSTION informes@energiaycombustion.com.pe
Flujo de gases
de combustión
TurbulenTurbulentadore helicoidal
tadore helicoidal
Tubo de Fuego
Turbulentadore
helicoidal
Turbulentador
plano zig-zag

62
CONO REFRACTARIO
El cono refractario es un accesorio de la caldera que se fabrica a
una medida precisa del hogar. Se utiliza una variedad de tierras
refractarias muy resistentes al calor (alúmina), del orden de los
1,500 °C.
La función de cono refractario es mantener una zona de alta
temperatura alrededor de la boquilla o tobera(s) donde se genera
la llama del quemador, esto facilita el arranque y la formación
inicial de la llama.
Se manufacturan con la técnica de vaciado y pueden ser fabricados
en una sola pieza o múltiples piezas en forma de ladrillos diversos,
para luego ser ensamblados in situ, uniéndolas con una argamasa
especial.

Calentadores de Aceite Térmico
- Usos:
Equipos utilizados en sistemas de calentamiento que requieren altas temperaturas en un rango de
200 a 350 °C, a baja presión.
Porqué usar aceite como fluido a calentar en una caldera?
Cuando las temperaturas en los procesos a realizar están en el orden de los 160º - 190º C, es
conveniente el uso de calderas a vapor.
Cuando los procesos a realizar requieren temperaturas mayores a 200º C, entonces se deben usar
calderas de aceite térmico, las cuales pueden alcanzar altas temperaturas con presiones
relativamente bajas en comparación con las calderas a vapor.
- Caracteristicas:
Equipos horizontales o verticales, acuotubulares en forma de serpentín, en cuyo interior los tubos
tienen como fluido de transferencia de calor, aceite térmico. Cuentan con una bomba que circula
constantemente el fluido dentro del equipo a una presión promedio de 4 Bar. El quemador acciona de
acuerdo a la señal de un controlador de temperatura el cual apaga, prende o modula la llama de
acuerdo a la caída de temperatura del sistema.
Los aceites térmicos son fluidos basados en aceites minerales parafìnicos, altamente refinados y
cuidadosamente seleccionados para proporcionar una perfomance o desempeño superior, en
sistemas de transferencia térmica.
Si bien el aceite térmico es más caro que el agua, el aceite circula en un circuito cerrado, sin pérdidas
y por un período de varios años, minimizando los costos de mantención y operación. El tiempo de
vida ùtil promedio de este tipo de aceite es de 30,000 horas.
- Aplicaciones típicas:
En la industria textil para ramas de secado de estampado.
En la industria pesquera para secado con aire caliente y producir la harina premium.
En la industria de envases y etiquetas de productos alimenticios, snacks.
En fabricas de pinturas, colorantes, industria química entre otros.

MÓDULO III
1. Accesorios e Instrumentos de Control
Controles de nivel MDM principal y auxiliar (tipo bulbo
Hg, tipo microswitch, tipo electrodos, elementos,
despiece, funciones de control y seguridad, fallas
mecánicas y eléctricas, mantenimiento detallado).

Columna Nivel de Agua MDM 157S (150 psi)
Columna de nivel de agua principal con microswitch. Presión de operación de 150psig n de 1″ NPT.
Controla el ingreso de agua de manera “on-off”. Cuando el nivel de agua alcanza un mínimo, la
columna envía una señal que enciende la bomba para agua reponiendo la cantidad consumida.
Cuando el nivel máximo de agua es alcanzado, el control de nivel manda una señal para apagar la
bomba de agua.
Caja de
Conexiones con
microswitch
Trycocks
Válvulas del
Tubo de Nivel
Tubo de Nivel
Válvulas del Tubo
de Nivel
Boya
Brida del
Cabezal
ENERGIAY COMBUSTION

Cabezal de Control de Nivel MDM con bulbos Hg
Caja conexiones eléctricas
Bulbo de mercurio
de 3 vías
3 vías
Cabezal Control de Nivel MDM con microswitch
Bulbo de mercurio
de 2 vías
Microswitch
de 3 vías
Microswitch
de 2 vías
Terminales
Terminales:
1 y 2 : Contactor B. Agua
3: No existe
4: Alarma
5: Común
6: En serie con quemador

Despiece del Cabezal MDM
Empaques Fuelle
Switch de
2 vías
Switch de
3 vías
Caja de
conexiones
Brida
Boya
Terminales
Terminales
1 y 2 : Switch de 2 vías
4, 5 y 6 : Switch de 3 vías

Columna de Nivel de Agua MDM 194 (250 psi)
Control de bajo nivel de agua mecánico. Sistema “on-off” para caldera con repulsión
magnética el cual elimina la necesidad del fuelle. Presión de trabajo 250 psi. Tomas de
conexión para válvulas de nivel y trycock, conexión de 1 ¼” NPT.
Caja de
conexiones
Brida del
cabezal
Boya

Control de Nivel Principal de Agua MDM
Válvula
de purga
Brida de
Cabezal
Caja de
Conexiones
Visor de nivel
de agua
Válvula de
purga

Bomba On/Off
Caldera On/Off
Operación del Control de nivel MDM
Nivel normal
Arranque bomba agua (on)
Apagado caldera (off)
Encendido caldera (on)

Es el segundo elemento de seguridad (respaldo) por bajo nivel de agua, en caso de no responder el
MDM. Apaga el quemador por muy bajo nivel de agua. Está conformado por un cabezal,
electrodo (s) inmerso (s) parcialmente en el agua y un relé electromecánico o electrónico.
PORTA ELECTRODOS, ELECTRODOS Y CABEZALES
CONTROL DE NIVEL POR ELECTRODOS
Relé electromecánico, electrónico
y Tarjeta electrónica 71

Control
Bomba
Agua
Corte
bajo
nivel MDM
INSTALACIONES TIPICAS
Control de nivel
MDM
MDM-2
“Warrick”
Electrodo Inox.
NOTA : Hay varias combinaciones típicas.
1.- Un MDM con un control de nivel por electrodo.
2.- Dos MDM ( Uno principal y uno auxiliar: No.l y No.2)
Corte bajo
nivel por
electrodo
Nivel normal
Nivel arranque
bomba de agua

SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL
Cleaver Brooks Level Master

El Level Master de Cleaver Brooks es un control (basado en microprocesador) de
nivel de agua de seguridad primaria para calderas de vapor.
El sistema consiste de cuatro partes: un controlador, un sensor de nivel de agua de
lectura continua, una columna de agua y un cable sensor y tres conectores.
El controlador tiene nivel seleccionable por el operador y config. de sensibilidad.
La parte superior del sensor se monta en una columna de agua y puede retirarse
fácilmente para su inspección o limpieza. La columna de agua soporta 250 psig de
presión de vapor y tiene conexiones para un tubo de nivel y sensor de nivel.
Seguridad
• Corte por nivel bajo de agua (LWCO).
• Sistema de vigilancia independiente para apagado por falla del microprocesador.
• Contactos para alarmas externas para condiciones de falla por muy bajo nivel.
• Ocho ajustes de nivel de agua pre-configurados y seleccionables por el usuario.
• Detección de no-movimiento de flotador y alarma.
• Función de alarma por nivel alto de agua.
• Rutina de purga de columna de agua.
• Memoria no-volátil para todos los eventos registrados.
Controlador
• Visualización continua del nivel de agua en gráfico de barras.
• Pantalla luminosa LCD.
• Indicador Encendido/Error (Power/Error).
• Botón Menu/Reinicio (MENU/ERROR) para recuperación de diagnóstico.
• Configuración del sistema por medio de botón MODE (Modo).
Sensor de nivel
Enlace de alta velocidad al controlador, inmune al ruido.
Flotador y tubería de acero inoxidable.
Fácil instalación con cable apantallado.
Pantalla del Level Master
Tablero de Sensor de Nivel

Columna de agua
• Hecha de hierro fundido.
• Capacidad nominal ASME a vapor 250 PSI.
• Conexiones para mirilla de nivel, sensor de nivel y llaves de tres pasos (opcionales).
• Marca de fundición para señalar el punto de corte por bajo nivel de agua.
Especificaciones del Controlador
Energía de entrada de 120 VAC, 50/60 Hz.
Consumo de energía de 20VA
Máximo de temperatura de operación de 122 grados Fahrenheit
Panel frontal de una pieza con botones de membrana integral
Contactos de relé de 10 amperes, para controles
Sensor de nivel
Enlace a controlador RS-485
Alojamiento Nema 4x
Temperatura máxima de operación de 130 grados Fahrenheit para electrónicos y 400 grados Fahrenheit para sensor
Largo de la carrera de sensor de 11.3 pulgadas
Índice de actualización de 10.0 milisegundos
Tubería de acero inoxidable y conexión de cámara
Flotador de acero inoxidable
Level Master

OPERAACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL LEVEL MASTER
Operación
Con la caldera apagada y el nivel de agua en la caldera dentro de los límites normales, el controlador muestra 2 líneas alfanuméricas:
La primera línea nos indica la altura de agua sobre el nivel de corte (LWCO). En el caso del
ejemplo mostrado: “ 1.29” > LWCO “ , es 1.29” (37 mm) sobre el nivel de corte.
Al arranque la caldera la segunda línea de la pantalla debe cambiar ya sea a bomba encendida/apagada (Pump On/Off) o la salida de
porcentaje.
Para verificar el corte por nivel muy bajo de agua, durante el ciclo del pre-purga de la caldera, abra la válvula de purga en la columna de
agua. La caldera debería apagarse con poca agua de purga y debería aparecer el mensaje de nivel bajo de agua con una marca de tiempo.
Bajo operación normal, el controlador del Level Master indicará en pantalla el nivel actualizado de agua que está por encima del nivel
de corte por bajo nivel de agua. Los LED’s verdes en el controlador indican un nivel de agua relativo en la columna de agua,
dependiendo del ajuste de la sensibilidad.
Mantenimienro
Con la caldera fría y sin presión, se desmonta la brida superior, y debajo del sensor, se retira el sensor hacia arriba y se tiene acceso al
sensor completo para su revisión y mantenimiento.
Luego se procede a la limpieza de la columna de nivel aplicando agua a presión al interior, hasta eliminar los lodos y sarro acumulados.
Se limpia la parte inferior del sensor y se revisa el interior de la caja de conexiones eléctrica. Finalmente, se monta nuevamente el
sensor con empaque nuevo.

MANTENIMIENTO DE CONTROLES DE NIVEL DE AGUA
Mantenimiento de MDM
La mayoría de los casos de daño grave a la caldera, son el resultado de la falla de los controles de bajo
nivel de agua, del uso de agua no tratada o tratada incorrectamente. Por esta razón es tan importante la
limpieza y revisión periódica del control de nivel.
• Desmontaje del cabezal : si no se remueven estos accesorios desde hace mucho tiempo, aplicar
“aflojatodo” a los pernos de la brida y aflojarlos teniendo cuidado de no romperlos por el óxido
formado entre las roscas. Si los pernos extraídos tienen hilos corroídos y están en mal estado,
cambiar los pernos y repasar los agujeros roscados el cuerpo del MDM con machos adecuados.
• Después de retirar el cabezal revisar y limpiar la boya del óxido, sarro e incrustaciones que pueda
tener adherida, teniendo cuidado de no doblar o descentrar la varilla de bronce. Verificar que la
varilla esté perfectamente recta, la boya sin picaduras, abolladuras ni óxido.
• Realizar la siguiente prueba: sujetar el cabezal con una mano en su posición normal como si estuviera
dentro del cuerpo principal, tomar la boya con la otra mano, subirla y bajarla varias veces en forma
natural sin forzarla hacia ningún lado. La varilla debería pasar de tope a tope sin rozar con la angosta
ranura por donde se desliza. En caso contrario, se debe cambiar la varilla o en su defecto todo el
cabezal, ya que este defecto puede ocasionar un accidente o daño grave a la caldera.
• Eliminar todo el sarro e incrustaciones acumulados en el interior del cuerpo del control de nivel (
alojamiento de la boya) que pueda impedir el funcionamiento normal de la boya.
• Limpiar escrupulosamente las caras de las bridas, colocar un empaque nuevo , aplicar forma-
empaque si es necesario y montar nuevamente el cabezal. Ajustar los pernos firmemente.
• Inspeccionar la caja de borneras , bulbos de mercurio o microswitches. Verificar que el exceso de
cableado que llega a esta caja no impida la acción o movimiento normal de los bulbos, los
microswitches o el puente que los acciona. Verificar el ajuste de los cables en las borneras.
• Una falla común y frecuente de los MDM ocurre cuando los flejes de los microswitches se vencen, y
como consecuencia el nivel de agua de la caldera aumenta por encima del nivel normal, causando
inconvenientes. En este caso no se recomienda volverlos a calibrar, sino cambio inmediato.

• Revisar y cambiar el tubo de nivel y los anillos (empaques) siempre. cuidando que la “raya roja” quede del
lado contrario a la visual del usuario. Al momento de su instalación tratar de compartir la parte superior e
inferior del tubo que va ingresar dentro de las válvulas, sujetar el tubo firmemente para evitar que gire y no
sobreajustar las tuercas de bronce.
• En el caso de cabezales electrónicos modelo 157 E con electrodos, limpiar minuciosamente los 3 electrodos y
tener cuidado de volver a instalarlo en la misma posición (ver letra A ó B en el borde de la brida ó marcar).
Mantenimiento y fallas del control de nivel por electrodos (warrick)
• Antes de empezar asegurarse que la energía eléctrica está desconectada en el tablero respectivo.
• Retirar la tapa superior del cabezal y acceder al cableado eléctrico para desconectarlo, luego desmontar el
cabezal junto con el portaelectrodo y la varilla de inoxidable (electrodo).
• La falla más común es la falta de continuidad eléctrica debido al sarro y suciedad acumulada en la varilla.
Limpiar con una lija fina la varilla hasta que quede brillante, luego asegurarse que la varilla de inox. esté
firmemente ajustada al portaelectrodo y volver a montar el cabezal en su lugar original. Conectar el
cableado eléctrico y entornillar la tapa del cabezal (una conexión deficiente ocasionará fallas).
Mantenimiento del Control de nivel Level Master
• Previa desconexión del cableado eléctrico, desmontar la brida del cabezal con el sensor de nivel y retirarlo.
• Limpiar el sarro acumulado en el interior de la carcasa y la parte inferior del sensor eliminando todo rastro
de suciedad y lodo.
• Volver a montar el sensor en su lugar cambiando un empaque nuevo en la brida y reconectar el cableado
eléctrico.

SISTEMAS INDICADORES DE NIVEL
El control del nivel de agua en calderas industriales es una tarea de importancia crítica, tanto para optimizar
la eficiencia del proceso como para garantizar la seguridad en la operación. La falla de estos sistemas puede
tener resultados catastróficos, produciendo graves pérdidas materiales y poniendo en peligro la vida de las
personas. Los reportes indican que la condición de bajo nivel de agua es la principal causa de accidentes
relacionados con calderas.
Según ASME I, PG-60, existen varias técnicas utilizadas para la determinación de nivel :
a) Instrumentos de indicación directa
Son instrumentos que determinan el nivel a través de una observación directa, tales como los indicadores de
vidrio. En esta categoría se incluyen: indicadores tipo réflex, indicadores transparentes y por refracción
(bicolor). Pueden estar conectados directamente a la caldera, o bien a una columna de agua instalada
específicamente para este fin.
Vidrio Pyrex
(Transparente)
Pmáx = 200 PSI
(14 barg)

b) Instrumentos de indicación indirecta/remota
Los indicadores de nivel remotos no permiten una observación directa del nivel, si no que el mismo es
inferido según el principio de medición utilizado. Este tipo de indicadores permiten monitorear el nivel sin
necesidad de tener que aproximarse a la caldera para realizar la lectura. Además, la adición de contactos y
señales analógicas permite comandar alarmas o sistemas de control. En esta categoría se incluyen:
indicadores de sondas de conductividad, indicadores de nivel magnético, radares de onda guiada, y
transmisores de presión diferencial.

Requerimientos para la instalación del indicador directo
6
1) Lado de la conexión de vapor.
2) Lado de la conexión de agua.
3) Nivel “A”: Nivel de agua mínimo permisible, en el cual
no hay riesgo de sobrecalentamiento del recipiente.
4) Límite de visión inferior.
5) Nivel de la caldera.
6) Límite de visión superior.
7) Conexión de vapor.
 El limite de visión inferior del indicador de vidrio (4) debe estar al menos 2” por encima
del nivel de agua mínimo permisible (3).
 El límite de visión inferior (4) no puede estar por debajo de la conexión de agua (2).
 El límite de visión superior (6) no puede estar por encima de la conexión de vapor (1)
 Las conexiones del indicador a la columna de agua deben ser de ½” NPS como mínimo.
 Las válvulas de conexión a la columna de agua, por seguridad, deben poder ser operadas
desde el piso o plataforma, por medio del uso de cadenas (PG-60.1.2).

Mantenimiento y fallas de los indicadores de nivel
El mantenimiento de estos accesorios debe ser realizado con una periodicidad permanente, de preferencia
durante un lavado mecánico del lado del agua de la caldera.
Después de tomar las precauciones necesarias, se debe desmontar el tubo de vidrio “Pyrex” con mucho
cuidado para una limpieza exhaustiva interior y exterior con un paño suave. No se debe usar elementos
metálicos o abrasivos que puedan rayarlo.
Inspeccionar detenidamente el tubo buscando fisuras o rajaduras especialmente en los extremos del tubo.
Si se encuentran fisuras, rajaduras o desgaste por erosión debido a una fuga de vapor, cambiar
inmediatamente el tubo por uno nuevo.
Nunca tratar de sellar un tubo defectuoso con selladores de silicona o cinta teflón.
Nunca tratar de reajustar un tubo de nivel con una fuga, si la presión de la caldera es más del 30 % de la
presión máxima de trabajo, a menos de estar seguro al 100% que las válvulas de cierre son herméticas.
Si hay desgaste severo de los empaques de neoprene en alguno de los extremos del tubo, parar la caldera,
bajar la presión y después recién cambiar los empaques y el tubo si es necesario.
Es muy importante cuando se cambia un tubo de nivel “Pyrex”, verificar la longitud exacta del tubo nuevo
que se va a instalar. Si es demasiado largo y se fuerza su instalación, no se dejará espacio para la dilatación
del tubo cuando se caliente. Si es muy corto será muy difícil centrarlo en su posición de instalación y la
posibilidad de fuga será muy grande.
Siempre que se cambie un tubo nuevo también se debe cambiar los empaques.
Si se hace mantenimiento a un indicador de nivel de vidrio transparente o prismático, cambiar el empaque
con el espesor adecuado, muy delgado se puede romper fácilmente, muy grueso puede impedir el ajuste o
cierre correcto. Tampoco debe obstaculizar o disminuir la visión del indicador.

Es un interruptor controlado por
presión.
Es el control que apaga el quemador
cuando la presión de vapor que está en
ascenso, llega hasta la presión de
trabajo; y enciende el quemador
cuando la presión desciende en una
magnitud seleccionada en la escala de
ajuste diferencial.
Tanto el apagado y encendido del
quemador debe realizarse cuando el
quemador está en la condición de
llama mínima.
PRESOSTATO PARADA / ARRANQUE ON-OFF
Escala
Principal
Escala
Diferencial
Tornillo de
ajuste de mica
Diafragma
Ingreso ¼”
Microswitch
Microswitch de 3 posiciones

Es el instrumento que responde a las variaciones de presión de
vapor de la caldera variando su resistencia (potenciómetro), la
cual es transmitida a un servo motor (MODUTROL) el que
reacciona incrementando o disminuyendo el tamaño de llama del
quemador.
A partir de cierto punto, cuando la presión aumenta el tamaño de
llama disminuye o a la inversa cuando la presión disminuye el
tamaño de llama aumenta, logrando así el efecto modulador, es
decir que el tamaño de la llama (Potencia) se adapte a la carga de
la planta, manteniendo la presión de vapor constante.
OPERACIÓN
Las variaciones de presión hacen que el diafragma o fuelle en la
entrada, se expanda o se contraiga. La articulación entre el fuelle
y el potenciómetro hace que el cursor se mueva a través del
devanado del potenciómetro. Esto varía la resistencia entre R y B,
y entre R y W provocando un desbalance en el circuito conectado
al controlador.
PRESOSTATO DE MODULACIÓN (c/potenciómetro)
Potenciómetro
Cursor
Perilla escala
principal
R
W
B
Diafragma
Ingreso
Terminales
Diagrama eléctrico Potenciómetro
Cuando la presión cae
Cursor
Escala Principal
Devanado
PRESOSTATO L91B

MOTOR MODUTROL M9484 HONEYWELL
Es un actuador de control proporcional reversible de bajo voltaje, para
válvulas , dampers y equipos auxiliares. Están diseñados especialmente para
sistemas de control de quemadores comerciales e industriales de petróleo o gas.
• El motor y tren de engranajes están inmersos en aceite.
• Terminales de fácil acceso e interruptores de fin de carrera alta y baja.
• La caja de conexiones y cableado tiene protección NEMA 3.
• El sistema trabaja con 24 V AC por medio de un transformador interno.
• El giro del torque es ajustable de 90° (30 seg) a 160° (60 seg).
• El torque nominal es de 150 lb/pulg.
• Carcasa de aluminio fundido a presión.
• Es un SERVO–MOTOR controlado por el programador y el presostato de
modulación, el cual varía el tamaño de llama aumentando o disminuyendo
la apertura de la válvula de combustible de forma sincronizada con las
persianas del aire de combustión, manteniendo una relación adecuada
entre el aire y el combustible para una óptima combustión.
• Este Motor Modutrol se calibra conjuntamente con el varillaje que controla
la apertura del aire y el combustible, de tal manera que siempre debe
encender y apagar el quemador en llama mínima.
SERVO MOTOR DE MODULACION

OPERACIÓN
Este servo motor trabaja en forma conjunta con el presostato de modulación de tal manera que los circuitos
eléctricos de ambos forman un Puente Wheatstone (ver fig.). Este circuito puente se caracteriza por un V=0
cuando está equilibrado (R1.R3 = R2.RX), Si por ejemplo, se varía el potenciómetro R2 entonces el puente se
desequilibra y va circular una corriente y un por lo tanto V≠ 0
1. Dos potenciómetros, uno en el controlador y otro en el motor, junto con la red de resistencias del motor,
forman un circuito puente. Siempre que el valor de la presión permanece en el punto de ajuste, el circuito
permanece equilibrado y el motor no funciona.
2. Cuando el valor de la presión cambia, el cursor sobre el potenciómetro del presostato se mueve,
desequilibrando el circuito puente.
3. El desequilibrio se amplifica y energiza el motor en la dirección necesaria para corregir el cambio de la
presión.
4. A medida que gira el eje del motor, gira el potenciómetro de retroalimentación, reequilibrando el circuito
del puente, deteniendo el motor.
Puente Wheatstone
MM-9484
Presostato
Mod. L91B

FALLAS Y MANTENIMIENTO DEL PRESOSTATO DE MODULACIÓN.
• La falla más común es desgaste de las espiras del potenciómetro causando discontinuidad y funcionamiento
errático. En este caso se debe cambiar el potenciómetro que se suministra como respuesto,
• Si hay obstrucción del agujero de entrada inspeccionar y limpiar.
• Limpiar la tapa transparente con un paño suave para evitar rayarla u opacarla. No usar solventes ni bencinas.
• Inspeccionar con cierta frecuencia una inspección , limpieza del polvo o suciedad del devanado del potenciómetro
y el cursor, con aire seco.
• Usar un limpia contactos que no contenga solventes.
• Al realizar la limpieza tener extremo cuidado de evitar doblar el brazo del cursor, cambiando su tensión sobre el
devanado y/o dañando las espiras del potenciómetro.
• No usar lijas o herramientas abrasivas, cartón o tarjetas de presentación para realizar esta limpieza.
FALLAS Y MANTENIMIENTO DEL MOTOR MODUTROL
• La falla más común es el deterioro del transformador 110 v – 24 V que alimenta al motor modutrol.
• Los modelos electro mecánicos y electrónicos no necesitan mayor mantenimiento.
• Se debe mantener la tapa siempre bien ajustada para evitar el polvo y la humedad, que es enemigo de todo circuito
eléctrico o tarjeta electrónica.
• Usar un limpia contactos que no contenga solventes
• Si el funcionamiento es errático revisar el ajuste de los terminales a presión en los terminales R, W, B.

TERMOSTATOS
Un termostato es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito
eléctrico en función de la temperatura.
TIPOS : básicamente hay 2 tipos de termostatos, analógicos y digitales.
ANALÓGICOS :Entre los analógicos se encuentra el termostatos de bulbo que se caracterizan
justamente por el bulbo.
Su funcionamiento se basa en que al dilatar el líquido contenido en el bulbo, -el contenido en el
capilar es poco y no influye-, éste se dirige por el capilar hacia el fuelle, dilatándolo, y
haciendo actuar el interruptor.
DIGITALES : Los termostatos digitales utilizan sensores electrónicos de temperatura, mucho
más exactos que los físicos. Los termostatos digitales muestran una información más completa
a través de la pantalla y permiten más funciones de control.
Fallas y Mantenimiento
• Los termostatos con bulbo y capilar no necesitan mayor mantenimiento, salvo eliminar el
polvo de los contactos y conexiones, reponer cuando sea necesario el gel conductor entre el
termopozo y el bulbo sensor.
• Se debe tener cuidado de no golpear o abollar el capilar que es una tubería por donde
circula el líquido desde el bulbo hasta el fuelle, que activará el interruptor.
• Los termostatos digitales no necesitan mayor mantenimiento, solo eliminar la
acumulación de polvo y verificar el ajuste de los terminales para evitar fallas.

MANTENIMIENTO DE CONTROLES DE PRESIÓN Y
TEMPERATURA
La mayoría de los controles limitadores de presión temperatura requieren poco
mantenimiento aparte de una inspección periódica.
a) Presostatos:
• Mantener la tapa o cubierta de plástico siempre en su lugar.
• Verificar el ajuste de las conexiones y eliminar el polvo con una brocha de nylon.
• Verificar que no tengan “puentes” en caso de presostatos de petróleo, aire o gas, además
de la regulación adecuada.
• No sobre ajustar el tornillo que sujeta la tapa transparente de plástico, en el caso de
presostatos modelo L404F “Honeywell”.
• En todas las marcas de presostatos, luego de desmontarlos previa desconexión eléctrica,
limpiar minuciosamente el agujero en la conexión de ingreso.
• En el caso de sensores de presión digitales, sólo verificar que la conexión a la línea de
vapor este limpia.
• En el caso de controladores de presión, verificar el ajuste de sus terminales y eliminar el
polvo en su interior.
b) Termostatos.
•Chequear las conexiones y eliminar el polvo con una brocha de nylon.
•Verificar que no hayan puentes y que tengan la regulación adecuada.
• En los termostatos de bulbo remoto verificar que el capilar no tenga dobleces ni este
rajado o roto.
•Las fundas de los bulbos remotos deben estar limpias y en buen estado. Reponer el gel
conductor si es necesario.
•En el caso de controladores de temperatura, verificar el ajuste de sus terminales y eliminar
el polvo en su interior.

MANOMETROS
Manómetro Bourdon
Los muelles Bourdon son óptimos para la medición de la
presión relativa y consisten en tubos curvados en arco de
sección oval. A medida que se aplica presión al interior
del tubo, éste tiende a enderezarse. El trayecto del
movimiento se transmite a un mecanismo y es la medida
de presión que se indica mediante una aguja.
Los muelles curvados en un ángulo de aprox. 250° son
adecuados para presiones de hasta 60 bar. Para presiones
mayores, se utilizan tubos Bourdon con varios devanados
superpuestos del mismo diámetro angular (tubos
helicoidales) o con una bobina espiral en un plano (tubos
en espiral)
La presión de un manómetro es la presión relativa a la
presión atmosférica. La presión manométrica es positiva
para presiones por encima de la presión atmosférica, y
negativa para presiones por debajo de ella. La presión
absoluta es el sumatorio de presión manométrica y
presión atmosférica.

FALLAS :Las dos razones más comunes para el fallo de un manómetro mecánico son las vibraciones del tubo y la
condensación del agua, ya que en climas más fríos se puede congelar y dañar la cubierta del medidor. Los delicados
enlaces, pivotes y los piñones de un manómetro analógico tradicional son sensibles tanto a la condensación como a
la vibración.
La vida del manómetro de presión con aceite es más larga, no sólo porque tiene menos partes móviles, sino porque
su carcasa está llena de un aceite viscoso o glicerina. Este relleno de aceite es beneficioso no sólo porque amortigua
las vibraciones punteras, sino también porque no deja espacio para la entrada de aire húmedo. Como resultado, el
agua no se puede condensar y acumular.
Al utilizar manómetros digitales hay que considerar la disponibilidad de energía, la vida de la batería, temperatura
ambiente/temperatura del proceso, la humedad y los golpes/vibraciones.
MANTENIMIENTO
El mantenimiento de un manómetro consiste básicamente en mantener limpio el canal reductor de entrada, mantener
limpia la luna o mica que protege al dial, verificar el cero del puntero o aguja y la instalación del instrumento en una
posición de vibración nula o mínima.
Si se comprueban mediciones erróneas continuas se deberá proceder a una recalibración del manómetro en cuestión.
Manómetro Simple Manómetro c/Glicerina Manómetro Digital

TERMÓMETROS
Un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa, a través de diversos
mecanismos y escalas.
Tipos
Termómetro de mercurio. Aprovechando la enorme capacidad de dilatación del único metal líquido. Son
sumamente prácticos y exactos. Aún tienen mucho uso, aunque ya está restringido por su contaminación ambiental.
Pirómetros. Empleados en fundiciones y fábricas, en las que se requiere medir la temperatura exacta (muy alta),
operan en base a diversos mecanismos: la captación de la radiación infrarroja, la distribución de la radiación
térmica (en base al color), e incluso el efecto fotoeléctrico.
Termómetro de gas. Sometidos a una presión y volumen constante, ciertos gases se emplean en base a su
capacidad de expansión al calentarse. Esto arroja resultados muy certeros y se emplean por eso para calibrar otros
termómetros.
Termocupla. un termopar o termocupla es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza
electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.
Termómetro bimetálicos. Se constituye por dos láminas de metales que presentan coeficientes de dilatación
diferentes, unidas por una soldadura en frío, que pueden enrollarse en forma espiral o helicoidal.
Termómetros digitales. Operan en base a circuitos electrónicos y sensores especializados (transductores), capaces
de medir pequeñas variaciones de tensión y traducirlas en dígitos dentro de una de las escalas de temperatura (o
varias).
Los más usados en la industria son los bimetálicos, las termocuplas y los digitales.
• Estos tres tipos de termómetros generalmente vienen sellados y no necesitan mayor mantenimiento, salvo la
limpieza ocasional del vidrio o mica y los bulbos y/o termopozos.
• Los bimetálicos suelen descalibrarse al exceder su rango de operación, lo cual los inutiliza sin son sellados.
• Los digitales y las termocuplas trabajan con circuitos electrónicos que no requieren mantenimiento, pero si una
configuración inicial.

CONTROLADORES DE COMBUSTION RM -7840
(PROGRAMADOR)
.
Los Módulos o Programadores RM7800/RM7840 de Honeywell son controles
de combustión para quemadores, basados en micro procesadores para su
aplicación en sistemas de encendido automático de petróleo, gas, diesel o
combinación de combustibles en un solo quemador. Estos programadores se
utilizan para su aplicación en quemadores On/Off y aplicaciones de
quemadores con Modulación.
• Rangos eléctricos :120 Vca, (+10% / -15%), 50 ó 60 Hz (± 10%).
• Disipación de Energía: RM7800 / RM7840: 10 W máximo.
• Fusibles: Carga Total Conectada: máximo 20 A.
• Temperatura Ambiente: De Operación: De -40°F a 140°F (-40°C a +60°C)
• Humedad: 85% de humedad relativa continua, sin condensación.
• Vibración: 0.5G ambiental.
El sistema RM7800/RM7840 consiste en un Módulo de Relé,
Módulo de Pantalla con Teclado, Cubierta Guardapolvo,
Subbase, Amplificador y Tarjeta de Purga. Las opciones
incluyen Interfaz para Computadora Personal, DATA
CONTROLBUS MODULE, Montaje Remota de Pantalla,
Anunciador Expandido y el Software Combustion System
Manager. Las funciones que proporciona el RM7800 /
RM7840 incluyen la secuencia automática de encendido de
quemadores, supervisión de llama, indicación del estado del
sistema, diagnóstico del sistema o autodiagnóstico y detección
de problemas.

DESPIECE RM-7840
HONEYWELL
Temporizador de
pre-purga
Módulo Principal
Amplificador UV
Base
Pantalla

PROGRAMADOR “HONEYWELL” RM 7840L
Pantalla removible (display)
Botones para acceder a la
Información del programador
Amplificador Infrarrojo
Led Programador encendido
Led Piloto encendido
Led llama encendida
Led quemador encendido
Led de alarma apagado
Boton de Reinicio (Reset)

FALLA CUANDO SE MUEVE EL BOTON DESLIZANTE EN LA PARTE SUPERIOR DEL PROGRAMADOR
BOTÓN DESLIZANTE
(RUN – TEST)
Esta falla ocurre cuando el interruptor o botón deslizante que está ubicado en
la parte superior del progamador “Honeywell” de la serie RM 7800, es
movido accidentalmente.
Este interruptor o botón tiene dos posiciones RUN y TEST.
La posición habitual y normal es RUN (marcha) y siempre debe permanecer en
esa posición para un funcionamiento normal de la caldera.
La función de este botón se aplica principalmente en el arranque y regulación
inicial de la caldera después de su fabricación, y consiste en detener la
secuencia de encendido en el punto que se desea controlar o regular, moviendo
o deslizando el interruptor o botón a la posición TEST ( prueba).
Esta opción se usa especialmente en la calibración de la llama del piloto de
gas, ya que la duración del encendido de la llama del piloto está limitada a 25
seg., y a veces no da tiempo para regular el tamaño y forma de la llama
adecuados.
Después del arranque inicial de la caldera, este interruptor o botón se debe
regresar a su posición inicial RUN (prueba).
Si al realizar la limpieza del polvo o suciedad de la parte superior del
programador se mueve accidentalmente este interruptor o botón a la posición
TEST, aparecerá un mensaje en la pantalla del programador indicando que “el
interruptor Marcha/Prueba esta en posición : Prueba” ( ver pantalla) , se
encenderá el ventilador pero la secuencia de encendido se detendrá, quedando
encendido el ventilador pero no encenderá el piloto ni la llama principal, hasta
que se regrese el interruptor o botón a la posición RUN.

SECUENCIA DE ENCENDIDO
•La secuencia de encendido se realiza automáticamente por
medio del controlador de combustión RM7840L “Honeywell”
que es un sistema microcomputarizado encargado de llevar a
cabo paso a paso la secuencia completa de encendido.
•Este programador (controlador de combustión) controla,
ordena y verifica miles de veces por segundo, el estado de los
circuitos y accesorios de control a los cuales esta
interconectado eléctricamente, cumpliendo en forma
inequívoca y automática las secuencias de su programa
interno que lo gobierna.

SECUENCIA PASO A PASO
1. INICIO/ESPERA
2. PRE PURGA ( 10,20,30,40,50,60seg.)
3. PRE-IGNICION (Piloto de gas)
4. ENCENDIDO DE LA LLAMA PRINCIPAL
5. APAGADO DEL PILOTO DE GAS
6. ESTABILIZCION DE LA LLAMA PRINCIPAL
7. PERIODO DE OPERACIÓN
8. APAGADO DE LA LLAMA PRINCIPAL
- Condiciones normales.
- Condiciones de falla.
9. POST PURGA ( 15 seg.)

FOTOCELDA INFRAROJA (IR)
C7015, C7915 Honeywell
DETECTOR DE LLAMA IR
Este dispositivo sensa la presencia de llama debido a la radiación
infrarroja que emite y la transmite como una señal eléctrica muy débil al
amplificador y luego va al programador.
Esta fotocelda viene con su propia tubería conduit y tiene forma de una
pastilla muy pequeña con dos patitas, que está protegida dentro de una
carcasa metálica y detrás de una lupa de aumento para optimizar la
detección de la llama.
La parte externa de la carcasa es roscada y al igual que en el caso
anterior se debe realizar el ajuste, solo con la presión de la mano.
Se debe limpiar el interior de la carcasa con aire y la lupa con un paño
suave.
AMPLIFICADOR DE LLAMA
INFRARROJO R7852A Honeywell
Es un amplificador enchufables de estado sólido que responden a las
entradas del detector de llama IR para indicar la presencia de llama
cuando se usan con programadores de la serie 7800.
Tiempo de respuesta de fallo de llama: 2.0 segundos o 3.0 segundos
Compatible con programadores de la Serie RM7800
Compatible con detectores de llama: Gas, petróleo, carbón: Infrarrojo
C7015, C7915 Amplificador IR

FOTOCELDA ULTRA VIOLETA (UV) C7027A
Es un sensor que detecta la presencia de radiación ultra-violeta presente en una llama y la
transmite como una señal eléctrica muy débil a un amplificador, y una vez amplificada, la
envía al programador.
Mientras que exista presencia de llama durante la secuencia de arranque y operación del
quemador la fotocelda le indica al programador la existencia y calidad de la misma.
Ante un eventual falla de llama, deja de transmitir la señal eléctrica y el programador se
bloquea apagando el quemador por seguridad.
Este dispositivo viene en una cápsula de vidrio sellada al vacío y protegida por una carcasa
metálica.
El extremo que termina en un par de cables de diferente color, debe protegerse de
interferencias eléctricas dentro de una tubería conduit y no debe coincidir en el mismo tubo
con cableado de fuerza .
En el otro extremo está la parte que detecta o sensa la llama y la tuerca de conexión, la cual
debe ajustarse sólo con la mano.
Cada vez que se realiza mantenimiento al quemador se debe limpiar el vidrio de la punta con
un paño suave.
AMPLIFICADOR DE LLAMA ULTRAVIOLETA (UV) R7849A
Amplificadores enchufables de estado sólido que responden a las entradas del detector UV
para indicar la presencia de llama cuando se usan con los programadores de la serie RM7800.
Tiempo de respuesta de fallo de llama de 0,8 o 3,0 segundos.
La intensidad de la señal de la llama varía de 0.0 a 5.0 Vcc.
Se conecta directamente al terminal correspondiente del programador y tiene tomas de prueba
de señal de llama para medir el voltaje de señal de llama del amplificador.
DETECTOR DE LLAMA UV
100
Fotocelda UV
Amplificador UV

ELECTROVÁLVULAS
Una electroválvula es una válvula electromecánica diseñada para controlar el paso de un fluido por un
conducto o tubería. El fluído puede ser aire, gas, agua, petróleo o gas.
El vástago de la válvula se mueve mediante una bobina solenoide. Generalmente no tiene más que dos
posiciones: abierto y cerrado, o todo y nada.
Las electroválvulas de tipo directo pueden ser cerradas en reposo (NC) lo cual quiere decir que cuando
no hay alimentación eléctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipo abiertas en reposo (NA) que
quedan abiertas cuando no hay alimentación. Es decir, en el primer caso la válvula se mantiene cerrada
por la acción de un muelle y el solenoide la abre venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que
el solenoide debe estar activado y consumiendo energía mientras la válvula está abierta. Las
normalmente abiertas, funcionan al revés.
• La falla más común es el deterioro de la bobina solenoide.
por uso, sobrecalentamiento , posición inadecuada.
• Falla por deterioro del aislamiento de los cables de
alimentación.
• Durante el mantenimiento se debe desmontar la bobina
y la parte superior de la electroválvula para poder acceder al vástago y el asiento , eliminando
cualquier materia extraña y suciedad que impida un sello hermético.
• El cableado que llega a la electroválvula siempre debe estar protegido por una tubería conduit.

TRANSFORMADOR DE IGNICION
El Transformador de Ignición es un dispositivo que genera voltaje de alta tensión para
generar la chispa de encendido del piloto de pre-ignición.
Este dispositivo puede general en el secundario varios miles de voltios, pero con una
corriente del orden de los 20 a 30 mA.
El voltaje de entrada en el primario a través de dos cables y puede variar de 120 -220 VAC
y la salida de alta tensión se obtiene a través de uno ( más tierra) o dos terminales, que
varían su posición según el modelo.
CARACTERISTICAS
Marca : L.G.B.
Prim.: 220 v, 2 A
Sec.: 1 X 8 Kv , 30 mA
Marca : ALLANSON
Prim.: 120 v , 4 A
Sec.: 1 X 6000 v , 20 mA
Fallas y mantenimiento
- Se deben mantener siempre protegidos del medio ambiente, bajo techo.
- Eliminar el polvo y la humedad que se puedan acumular en los terminales y la base.
- Mantener bien ajustados las tuercas de los terminales.
- La falla más común es cuando se acumula polvo y humedad en el interior de los
terminales, generando pequeños arcos eléctricos. Limpiar a fondo con una astilla de
madera para evitar dañar la loza.
- Cuando la chispa comienza a fallar y después se arregla solo y hay chispa de nuevo es
señal del término de su tiempo de vida. Realizar el cambio a la primera oportunidad

VÁLVULAS DE PURGA DE FONDO
Válvula de
Purga Lenta
“Y”
Válvula de Purga
Rápida
Qué es una purga de fondo ?
Es la eliminación del agua concentrada en el interior de la caldera y su reemplazo
con agua de alimentación, a fin de disminuir la concentración de sólidos en el agua
de la caldera.
Las válvulas de purga se usan para drenar o purgar parcialmente el agua de la
caldera. Pueden ser de varios tipos, siendo las más usadas las de tipo “Y” y las de
tipo palanca.
Válvula tipo “Y” o de purga lenta, generalmente son de bronce con asiento metálico
y pistón de sellado con teflón.
- La falla más común es la falta de un cierre hermético al incrustarse en el teflón
material extraño. De ser el caso, es posible el cambio del disco de teflón.
- En el mantenimiento se debe desmontar el pistón para hacer una limpieza interior
de la válvula y así eliminar la posibilidad que leguen partículas al teflón.
- Verificar el estado de la prensa estopa y si es necesario cambiarlo.
Válvula de purga rápida con cuerpo de fierro y discos de acero inoxidable, abre y
cierra por medio de una palanca.
- Suele bloquearse al ingresa materia extraña entre sus discos y puede rayarlos
perdiendo hermeticidad.
- Ocurren fugas por el eje de la palanca cuando hay desgaste de la prensaestopa.
- El mantenimiento de esta válvula requiere de cierta pericia y experiencia para
poder desmontarla y realizar una limpieza interior. Se debe tener a la mano un
juego de empaques ya que los originales se dañaran al desarmarla.
- De ser necesario se debe cambiar el prensaestopa del eje.

PROCEDIMIENTO DE PURGA DE FONDO
La purga es más efectiva cuando la caldera está en su nivel más bajo de generación de vapor o
cuando esta apagada.
La líneas de purga constan de dos válvulas, generalmente una válvula de acción de acción
rápida bien cerca ala caldera y una válvula globo de acción lenta, más adelante.
PROCEDIMIENTO
1ro.: Abrir la válvula de palanca que está más cerca a la caldera y luego se abre la segunda
válvula tipo globo de acción lenta, o la que está más lejos de la caldera.
2do.: Cuando se abre la segunda válvula o la que está más lejos de la caldera, ábrala
ligeramente para que las líneas se calientes un poco, y luego continúe abriéndola despacio.
3ro.: La duración de cada purga debe deteminarse por el análisis del agua actual.
4to.: Cerrar tan rápido como sea posible la válvula de acción lenta que está más lejos, luego
cerrar la válvula que está más cerca a la caldera.
Abrir ligeramente la primera válvula y después ciérrela firmemente.
NO SE DEBE ABRIR PRIMERO LA VALVULA LENTA Y BOMBEAR DESPUES LA
VÁLVULA DE ACCIÓN RÁPIDA PORQUE EL GOLPE DE ARIETE ES CAPAZ DE
ROMPER LOS CUERPOS DE LAS VALVULAS, CONEXIONES Y ACCESORIOS DE
LA TUBERÍA.
BAJO NINGUNA CIRCUNSTANCIA SE DEBE DEJAR ABIERTA UNA VÁLVULA DE
PURGA SIN SUPERVISIÓN Y EL OPERADOR NO DEBE ALEJARSE HASTA HABER
COMPLETADO LAACCION DE PURGA Y LAS VÁLVULAS SE HAYAN CERRADO.

VÁLVULA DE SEGURIDAD
Es el elemento mecánico que alivia la presión de la caldera ante un
incremento repentino de presión, descargando el vapor al medio ambiente
por medio de una tubería de descarga.
La tubería de descarga debe conducir el vapor obligatoriamente fuera de la
sala de calderas y debe estar debidamente soportada para evitar deformaciones entre el pistón y su
asiento.
- La falla más común es la fuga de vapor o condensado por el escape, lo cual
se puede deber a falta de mantenimiento o disparos manuales frecuentes.
- Suele ocurrir que se realicen disparos manuales frecuentes que ensucian
los asientos y generan fugas posteriormente. Como regla general los
disparos manuales de prueba deben efectuarse cuando la caldera está al
menos al 80% de su presión máxima.
- Falla de disparo por asientos pegados. Generalmente esta falla es
causada por la anterior, debido a la formación acelerada de incrustaciones
en los asientos lo cual crea un sello que inutiliza a la válvula.
- La falta de mantenimiento o el mantenimiento muy espaciado pueden
generar corrosión en los asientos.
- El mantenimiento debe realizarse por personal especializado y luego
calibrarse en un banco de pruebas bien equipado.

MODULO IV
1. Combustión.
2. Quemadores.
3. Eficiencia

Conceptos básicos sobre el efecto tiro
• El tiro de una chimenea es la depresión que se origina en la base de
la misma, como consecuencia de la diferencia de presiones creadas
por los gases contenidos en ella, es decir, los humos y la columna
de aire exterior.
Tipos de tiro en Calderas :
• Tiro natural : el tiro natural forma parte del diseño de la caldera, es
la corriente de aire que permite la expulsión de los gases de
combustión hacia el exterior.
• Tiro forzado , es la evacuación de los gases de combustión por
medio de un sistema de ventilación que trabaja de manera
complementaria con el tiro que genera la chimenea.
• El tiro forzado (ventilador) generalmente se situa en el quemador
empujando el combustible desde el inicio de la combustión. En
este caso se dice que el hogar a sobrepresión. Si el ventilador se
coloca en la base de la chimenea actua aspirando los gases de
combustión , en este caso se dice que el hogar trabaja en
depresión.
ENERGIAY COM BUSTION informes@energiaycombustion.com.pe 107
P1
P2
P2 > P1
P2 – P1 > 0

Requerimientos de Aire
• Se necesita en teoría 16 Kg de aire por cada kg. Pet. No. 6
• Se necesitan 9.3 m3 de aire porcada m3 de gas natural.
• Se necesitan 23.9 m3 de aire porcada m3 de GLP gaseoso.
• L a sala de calderas debe tener una ventana para aire fresco de 0.5 m2 por cada 100 BHP (a nivel del mar).
COMPOSICION VOLUMETRICA DEL AIRE
• 21 % Oxígeno
• 78% Nitrógeno
• 1 % Argón, CO2, vapor de agua, neón,
helio y otros.
• Cabe señalar que, en altura no disminuye la concentración de oxígeno en el aire, pues esta se mantiene de
manera estable hasta los 100 kilómetros aproximadamente. Lo que disminuye es la presión atmosférica y, en
consecuencia, la presión de todos los gases (nitrógeno, oxígeno, etc.).
• La presión atmosférica es la presión que ejerce sobre nuestras cabezas la columna de aire que tenemos en el
planeta, y esta disminuye conforme ganamos altura: a mayor altura, menor número de partículas de aire
(menor peso de la columna de aire), por lo que la presión es menor.
• Por tanto, mientras que a nivel del mar la presión atmosférica es de 100 kPa, a 8848 metros de altura
(Everest) se reduce a 34 kPa. Esto significa que en la cima del Everest la cantidad de moléculas que tiene el
aire (oxígeno incluído) es de un 34% en comparación con el 100% a nivel del mar.
• Por tanto, en la cima del Everest respiramos la misma concentración de aire que en la playa, pero la cantidad
de moléculas de oxígeno es menor por la reducción de la presión atmosférica.
108

COMBUSTIÓN del Gas Natural
(Metano CH4)
Metano Oxígeno Dióxido
de
Carbono
Agua
Ecuación química de la combustión del metano
(gas natural) al oxidarse con el oxígeno del aire,
produciendo CO2 y agua, con desprendimiento de
luz y calor.
REACTIVOS
PRODUCTOS

TIPOS DE COMBUSTION EN QUEMADORES

COMBUSTIÓN ESTEQUIÓMETRICA (Teórica)
• Combustión estequiométrica o neutra: es la que tiene lugar cuando se utiliza la cantidad exacta o
teórica de aire. Cuenta con la particularidad de que resulta ser tan perfecta, que únicamente
puede conseguirse en forma ideal en un laboratorio.
COMBUSTIÓN INCOMPLETA
• Si no hay suficiente oxígeno presente, o la mezcla combustible/aire es insuficiente, los gases de
combustión son enfriados parcialmente debajo de la temperaturas de ignición (demasiado aire o
pared del quemador frío) y el proceso de combustión se hace incompleto.
• Los gases de la combustión incompleta aun contienen componentes que pueden quemarse,
principalmente monóxido de carbono (CO), carbono C (hollín) y varios hidrocarburos CXHY
• Como estos componentes son, junto con NOX, pululantes que dañan nuestro medio ambiente, se
deben tomar medidas para prevenir la formación de ellos.
COMBUSTIÓN COMPLETA
• Para asegurar una combustión completa, es esencial suministrar una cierta cantidad de aire en
exceso.
• La calidad de un sistema de combustión está determinada por un máximo porcentaje de
combustión completa, junto con un mínimo exceso de aire (generalmente de 5 a 20% sobre el
nivel necesario para la combustión ideal)

Exceso de Aire
Cada combustible requiere una cantidad determinada de aire teórico para quemarse completamente, a
este aire se denomina aire estequiométrico (teórico).
Pero, como la mezcla de aire - combustible no es perfecta en los quemadores, se necesita una cantidad
de aire adicional para garantizar que no queden moléculas de combustible sin contacto con el aire, a
este aire adicional se le llama EXCESO DE AIRE.
Si colocamos menos aire que el teórico, es decir defecto de aire, se producirá humo y CO, si
aumentamos demasiado el exceso de aire, el % de CO2 disminuye y la eficiencia también.
En los quemadores MODULANTES, se requiere colocar un adecuado exceso de aire en cada punto de la
regulación de la llama.
Gas Natural GLP Residual 6 Residual 500
Exceso de Aire 10 - 15 % 15 - 20 % 20 - 30 % 30 - 35 %
Valores recomendados del Exceso de Aire en quemadores industriales

LA COMBUSTION INDUSTRIAL
Es el proceso físico químico que permite la realización de las
reacciones de combustión en condiciones que favorezcan la
máxima disponibilidad de calor, en la forma que resulte
aprovechable con la mayor eficiencia, en un proceso
industrial determinado.
QUEMADOR
GN

CONDICIONES DE UNA BUENA COMBUSTION
1. PROPORCION CORRECTA AIRE – COMBUSTIBLE
• Diseño de quemador, suministro aire – combustible proporción correcta.
• Exceso de aire mínimo posible.
• Análisis de gases.
• Combustión completa.
2. MEZCLA ADECUADA AIRE COMBUSTIBLE
• Diseño de quemador.
• Mezcla uniforme en todo el rango.
• Lograr máximo contacto superficial entre oxígeno y el combustible.
3. IGNICION INICIAL Y SOSTENIDA DE LA MEZCLA.
• Se requiere aporte de calor de una fuente externa.
• Es necesario aplicar mucho calor a una área localizada para acelerar la
reacción.
• La mezcla encenderá sólo al alcanzar su temperatura mínima de ignición.
• Al producir la reacción de combustión mas calor que el que se pierde en los
alrededores, se logrará una ignición sostenida.

EL CUMPLIMIENTO DE ESTOS 03
REQUERIMIENTOS PERMITE
• Lograr el máximo aprovechamiento del poder
calorífico del combustible utilizado.
• Aportar el calor requerido por el sistema con el menor
consumo de combustible y las condiciones operativas
técnica y económicamente más adecuadas.

Equivalentes de pérdidas de energía que causa el hollín
acumulado en la superficie del lado del fuego de los
tubos de una caldera
Espesor de la costra
de hollín en los tubos
de fuego
Pulg (mm)
Pérdida de calor
que se produce
( % )
Aumento consumo
combustible equivalente
( % )
1/ 32 ( 0.8 mm ) 12 2.5
1/16" ( 1.6 mm ) 24 4.5
1/8" ( 3.2 mm ) 47 8.5

* Llama menos radiante.
* Llama muy convectiva.
* Menos largos de llama.
* Temperatura gases más
alta en chimenea.
* Mayor contenido de
humedad en los gases de
combustión.
* Un Quemador a G N tiene
cierta vibración acústica.
CARACTERISTICAS
DE LA LLAMA GN
Llama con G N
Llama con Pet. 6

Parámetros de combustión
CO2 : dióxido de carbono, es el resultado o producto de la combustión.
CO : monóxido de carbono, es un producto indeseable de la combustión el cual debe minimizarse.
O2 : concentación del oxígeno, este parámetro al igual que el CO2 nos indicará la calidad de la
combustión.
Exceso de aire : es el aire adicional que se debe añadir al aire teórico o estequiométrico, para lograr
una combustión completa.
Si colocamos menos aire que el teórico, es decir defecto de aire, se producirá humo y CO, si
aumentamos demasiado el exceso de aire, el % de CO2 disminuye y la eficiencia también.
Eficiencia : es la medida de que tan bien está quemando el quemador , el combustible que ingresa. Esta
es la eficiencia de combustión.
Temperatura en chimenea : es la temperatura de salida de los gases o productos de la combustión.
Gas Natural GLP Residual 6 Residual 500
CO2 8 - 10 % 9 - 11 % 12.5 - 13.5 % 12.8 - 13.8 %
Exceso de Aire 10 - 15 % 15 - 20 % 20 - 30 % 30 - 35 %
CO < 100 ppm < 100 ppm < 100 ppm < 100 ppm
Eficiencia 80 - 85 % 80 - 85 % 86 - 90 % 86 - 90 %
O2 3 - 5 3 - 5 2 - 4 2 - 4
Temp. Gases en Chimenea
Mín. : La temperatura del punto de rocío, 150 ºC.
Máx.:83 ºC más que temperatura de vapor en caldera
Valores recomendados de los parámetros de combustión en quemadores industriales

Parte Interior de una Caldera Horizontal

Impulsión del aire para la combustión
• Se necesita en teoría 16 Kg de aire por cada kg. Pet. No. 6
• Se necesitan 10 m3 de aire por cada m3 de gas natural.
• La sala de calderas debe tener una ventana para aire fresco de 0.5 m2 por cada 100 BHP.
(a nivel del mar )
AIRE DE COMBUSTIÓN (Aire primario)
El aire necesario para la combustión en una caldera lo suministra el conjunto motor-
ventilador de un quemador.
El ventilador puede ser de varios tipos :
• Centrífugo
• Tangencial
• Tiro forzado
• Tiro aspirado.

AIRE DE ATOMIZACION
Llamado también aire secundario, sirve para
pulverizar el combustible líquido en millones
de gotas muy pequeñas, cuanto más pequeñas
mejor.
El pulverizado o atomización lo realiza la tobera
al pasar por su interior el aire a presión junto
con el combustible
1 cm3 Pet. 6 10 millones de gotas.
Cada gota con un diámetro del orden de
las micras (10 – 200)
1 micra milésima parte de 1 mm.
Lanza de la tobera
Tobera

EXTRACCIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN Y CHIMENEAS
• El tiro en un caldera es la depresión o contra-presión que
hay que vencer en una caldera para poder extraer los
productos de la combustión.
• Tipos de tiro en Calderas :
- Tiro Natural: El tiro natural forma parte del diseño de la
caldera, ya que los gases calientes tienen menor densidad
que el aire de la atmósfera.
- Tiro Forzado: Se utiliza un ventilador mecánico como
puede ser un ventilador o similar.
• Qué ventajas tienen ambos tiros ?
En el tiro natural tenemos que:
- Una mayor altura de la chimenea.
- Una mayor temperatura de los gases de combustión.
- Mayores secciones.
En el tiro forzado la ventaja es:
- Menor altura de la chimenea.
- Menor diámetro.
- Mayor consumo de electricidad.
- Averías y mantenimiento del ventilador.
CHIMENEAS DE TIRO NATURAL
CHIMENEAS DE TIRO FORZADO

QUEMADORES
DEFINICIÓN : es un equipo que aprovecha el poder calorífico de un combustible para
convertirlo en energía calorífica por medio de la combustión.
FUNCIONES DE UN QUEMADOR
 Aportar combustible a la cámara de combustión en condiciones de ser quemado.
Aportar aire o comburente a la cámara de combustión.
 Mezclar íntimamente el aire y el combustible.
 Encender y quemar la mezcla.
 Desplazar los productos de combustión.

Interior del Quemador Cleaver Brooks
Toma de Aire
Difusor de Aire
Brida
Difusor - mezclador
Alabes
Difusor recto

TIPOS DE QUEMADORES
Quemadores on-off
Se usan en aplicaciones sencillas, de muy baja potencia y son aquellos que tienen una
sola etapa y tamaño de llama. Sus ventajas son su simplicidad y su bajo costo.
Quemadores bajo-alto-bajo
Para aplicaciones de baja y media potencia y tienen dos posiciones fijas: llama baja y
llama alta. El paso de una a otra puede ser manual o automático. por medio de un servo
motor.
Quemadores modulantes
Son aquellos que tienen una llama variable automática, de modo que el tamaño de la
llama se adecua al consumo de calor del usuario.
Esto se consigue con un servo-motor y un presostato de modulación o con un PLC y un
sensor de presión.
También puede modularse la potencia (el tamaño) de la llama por un sistema electrónico,
que regula en función de las necesidades de calor, necesidades que conoce por medio de
un sensor (presión o temperatura)

Quemador con R-500
Conexión
de Gas
Lanza de
la tobera
Fotocelda
Varillaje
Línea de
Motor
Modutrol
Val.Sol.
petróleo
Regulador
de presión

Conjunto de válvulas cuya función es alimentar de forma automática y
segura el gas al quemador. Normalmente están conformados por dos
electro válvulas especiales, un filtro, válvula tipo esférica, venteo
automático, manómetros ,interruptor de alta y baja presión
TREN DE VALVULAS

Sistema alimentación y control de comb. gaseoso
Válvulas de Gas
Ventilador
Válvula de Cierre
Quemador
Válvulas del
Piloto de Gas
Válvula
Reguladora
-Filtro
Válvula
Mariposa
MDM

EFICIENCIA DE UNA CALDERA
La eficiencia de una caldera, dicho de manera simple, corresponde a la razón entre
el calor absorbido (por el agua, vapor, fluido térmico, etc.) y el calor liberado en el
equipo. La diferencia entre el calor liberado y el calor absorbido corresponderá a las
pérdidas de calor de la caldera.
Calor Aprovechado
Eficiencia = -------------------------------
Calor Liberado
La eficiencia de la combustión: es un cálculo de que tan bien un equipo está
quemando un combustible especifico, presentado como porcentaje.
Una completa eficiencia de combustión extraería toda la energía disponible en el
combustible. Sin embargo una eficiencia de 100% de combustión no es alcanzable.
Procesos comunes de combustión produce eficiencias desde 10% hasta 95%.
La eficiencia térmica, se refiere a la capacidad de una caldera de operar como
un intercambiador de calor , lo cual se da en las superficies de calentamiento donde
se realiza la transferencia de calor generado por el quemador al fluido.

DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UNA CALDERA
La eficiencia general de la caldera depende de muchos más parámetros, aparte de la
combustión y la eficiencia térmica. Estos otros parámetros incluyen pérdidas de radiación,
encendido-apagado, pérdidas por purgas, pérdidas por convección, etc.
Calculo de la eficiencia de una caldera : en la práctica, se utilizan dos métodos
comúnmente para conocer la eficiencia de la caldera, el método directo y método indirecto.
Método Directo
Para calcular la eficiencia de la caldera mediante este método, dividimos la producción total
de energía de la caldera por entrada total de energía dada a la caldera, multiplicada por 100.
E = [Q (H-h)/q * GCV] * 100
Donde,
Q = cantidad de vapor generado (kg/hr)
H = entalpía de vapor (kcal/kg)
h = entalpía del agua (kcal/kg)
GCV = valor calorífico bruto del combustible.
Método Indirecto
Este método consiste en calcular las pérdidas individuales de la caldera y restarla del 100%,
es decir, consiste en averiguar las magnitudes de todas las pérdidas medibles.
Ei = 100 - Pèrdidas

Calor Aprovechado = Calor Suministrado - Pérdidas

Análisis de gases de combustión
Diagrama de la combustión

MODULO V
1. Equipos de la sala de calderas.
2. Tratamiento de agua para calderas.

EQUIPOS SALA CALDERAS DE VAPOR
MANIFOLD DE VAPOR
TQ. DIARIO
CALDERA DE VAPOR
ABLANDADOR
ROMPEDOR
DE PURGAS
TQ.CONDENSADO

INGENIERO MASIAS GABRIEL ALBUJAR ESCUDERO - ETEPSA - 2010 137
OPERACIÓN DE UNA CALDERA

EQUIPOS DE CALDERAS DE VAPOR
TANQUE DE CONDENSADO
Recipiente metálico cuya función es recepcionar los
condensados de vapor, así como dosificar el agua de
reposición a fin de tener suficiente cantidad de agua para
alimentar a la caldera por un periodo de 20 minutos.
El tanque debe ser fabricado con una altura que cumpla con
el NPSH (Altura de aspiración neta positiva) para evitar la
cavitación de la bomba, parámetro que es proporcionado por
el fabricante.
CAVITACIÓN
Es la formación y explosión repentina de burbujas de vapor
en puntos del interior de una bomba, en los que la presión
cae por debajo de la presión de vapor del medio bombeado.

EQUIPOS CALDERAS DE VAPOR
TANQUE DIARIO DE PETROLEO

EQUIPOS CALDERAS DE VAPOR
TANQUE ROMPE-PURGAS
TANQUE ROMPEDOR DE PURGAS
Recipiente que sirve para recibir el
agua caliente presurizada procedente
de la caldera, a través de la purga de
fondo.
La función principal de este tanque es
de enfriar el agua hasta 60ºC antes de
enviarla al desagüe publico, al mismo
tiempo sirve para separar y ventear el
revaporizado de forma segura,
evitando quemaduras del operario y
golpes de ariete en la instalación.

ABLANDADOR DE AGUA
Retiene y elimina las sales de calcio (CaCo3) y magnesio que conforman la dureza del agua y evita la
formación de incrustaciones en la caldera. El principio de funcionamiento de estos equipos se basa en un
proceso llamado “intercambio iónico”, que consiste en la sustitución de los iones de calcio por iones de
sodio.
Actualmente la gran mayoría de ablandadores son automáticos con un cabezal programable que realiza
los procesos de ablandado del agua dura, previa configuración del equipo. Sin embargo requieren de un
ingreso de presión de agua mínimo de 40 psi constantes, por lo que es necesario usar en muchos casos
equipos hidroneumáticos.

EQUIPO ABLANDADOR DE AGUA
Ite
m
Descripción
Ite
m
Descripción
1
Salida de agua blanda
y/o desague 13 Base del salero
2 Tapa bombeada 14 Tapa bombeada
3 Placa porta tubos 15 Grava 1/8” ,1/4”,3/8”
4 Toberas de pvc 16 Agua
5 Resina cationica 17 Salida de agua salada (10-12%)
6 Cuerpo del Reactor 18 Registro para llenado de sal
7 Registro auxiliar 19 Ingreso de agua dura
8
Distribuidor (agua dura
o blanda)
20 Cuerpo del salero
9 Ingreso de agua dura 21 Colector de agua salada
10 Venteo 22 Purga del salero
11 Registro de hombre 23 Sal industrial
12 Base del reactor

Deareadores
Es un equipo totalmente compacto diseñado para
eliminar el aire y otros gases del agua que ingresa a la
caldera. La necesidad de eliminar el oxígeno (O2) y el
dióxido de carbono (CO2) del agua de alimentación a
calderas, tiene como objeto el prevenir daños por
corrosión en el lado agua de las calderas.
Colector de vapor
Son distribuidores de vapor horizontales construidos
con tubería de acero al carbono, con una entrada de
vapor proveniente de una o más calderas y varias salidas
para los consumos. Cada estrada y salida está provista de
su respectiva válvula y en la parte inferior está provisto de
un pántalon recolector de condensado y una circuito de
trampas.

Chimeneas
• La chimenea tiene por misión la conducción de los gases de
la combustión desde la caldera hasta el exterior. En las
calderas que funcionan con combustibles sólidos, (carbón o
leña), el aire necesario para la combustión proviene de
modo natural del tiro que ejerce la propia chimenea, que se
origina por la diferencia de pesos específicos del aire
exterior frío y de los gases de la combustión, y es tanto más
intenso cuanto más altura H tiene la chimenea; depende de
la resistencia que ofrecen los conductos de humos de la
caldera y de las características constructivas de la propia
chimenea. El tiro es tanto mayor cuanto más elevada es la
diferencia de temperaturas del aire exterior y de los gases.
• Como norma general son completamente verticales para
asegurar que los gases calientes puedan fluir sin problemas,
moviéndose por conveccion térmica A la corriente de aire
que origina el fuego y que hace que el humo ascienda por la
chimenea se le denomina tiro.
• La altura de la chimenea está dada por la potencia de la
caldera y las recomendaciones del fabricante, teniendo en
cuenta que se pueden instalar en su trayectoria accesorios
como economizadores y captadores de hollín, que van a
restringir el flujo de gases hacia fuera de la caldera

V.2. Tratamiento del agua para calderas a vapor
Objetivos
El tratamiento y acondicionamiento del agua de calderas debe satisfacer los siguientes objetivos:
- Intercambio de calor continuo.
- Protección contra la corrosión.
- Producción de vapor de alta calidad.
El ciclo del agua en la caldera
El ciclo del agua-vapor es el sistema responsable de trasladar el calor desde la caldera o
intercambiador hasta el consumidor de calor, condensándose posteriormente para volver
nuevamente al equipo en que se adiciona calor y cerrando así el ciclo.

Principales impurezas en el agua de aportación
• El tratamiento externo consiste en la reducción y eliminación de impurezas del agua de alimentación a la
caldera, producidas por las sales de calcio y magnesio, llamada dureza.
• Para fines prácticos la dureza es el contenido de calcio y magnesio del agua. El término común para referirse a
la dureza del agua es el carbonato de calcio ( es decir CaCO3 ).
Problemas básicos en calderas ocasionados por el agua
Los tres mayores problemas ocasionados por el agua para las calderas son :
1) La incrustación, que es causada por impurezas que son precipitadas
fuera del agua directamente sobre la superficie de transferencia de calor o
por materia suspendida en el agua que se asienta en el metal y se vuelve
dura y adherente. La evaporación en una caldera causa impurezas en el
concentrado.
2) La corrosión, que es causada por los gases disueltos principalmente el
Oxígeno. Si la superficie es atacada en un área extensa de manera homogénea,
es llamada “corrosión generalizada”. Si el metal es atacado en forma localizada,
se llama picadura. Esta puede ser en forma de hoyos o huecos, como hechos
por una aguja.
3) El arrastre, que es la contaminación del vapor con sólidos de agua de
caldera. Las burbujas o la espuma se acumulan en la superficie del agua de
la caldera y salen con el vapor. Esto es llamado espumación y es causado
por altas concentraciones de cualquier sólido en el agua de la caldera.

Efectos de las incrustaciones, corrosión y arrastre
- Por las elevadas temperaturas que se generan en una
caldera, los depósitos constituyen un serio problema, causan
una mala transferencia de calor y son un potencial para la
ruptura de los tubos de la caldera.
- En las calderas acuotubulares, la incrustación obstruye la
circulación del agua provocando las destrucción de los
equipos.
- Obliga a paros por mantenimiento, para cambiar tubos,
para hacer limpiezas químicas y otros.
- Las picaduras y la corrosión generalizada ocasionadas por
la corrosión cusan el deterioro de los tubos de fuego y de la
caldera en general inutilizándola con el paso del tiempo,
llegando a ser necesario reparaciones o cambio del equipo.
- El arrastre trae como consecuencia una producción de
vapor de baja calidad, golpes de ariete, entre otros
inconvenientes.

TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DEL AGUA
• Llevar a cabo un tratamiento de agua para calderas es una tarea fundamental para
asegurar la vida útil de la maquinaria. Sin problemas operacionales, necesidad de
reparaciones inesperadas o probabilidades de accidentes.
• Es importante contar con un análisis físico-químico del agua para determinar el
tratamiento de aguas de calderas más adecuado.
• Tratamiento externo
Su misión es reducir y eliminar las impurezas del agua en la parte externa de la caldera.
Este tratamiento se utiliza cuando la cantidad de las impurezas del agua es muy elevada
como para ser tolerada por la caldera. Existen muchos tratamientos tales como el
ablandamiento, la evaporación, la desaireación y la ósmosis inversa.
• Tratamiento interno
Trata el acondicionamiento de impurezas dentro del sistema de la caldera. Puede aplicarse
dependiente o independientemente del tratamiento externo. Su finalidad es reaccionar de
forma adecuada a la dureza del agua de alimentación, acondicionar los lodos, eliminar el
oxígeno y evitar que se formen espumas en el agua de la caldera. El tratamiento interno
siempre es necesario aún cuando las calderas operan a presiones bajas o moderadas,
cuando grandes cantidades de vapor son usadas como agua de alimentación o cuando hay
disponibilidad de agua bruta de alta calidad.

Tratamiento contra las incrustaciones
El ablandamiento de agua es una técnica que sirve para eliminar los iones que hacen a un
agua ser dura, en la mayoría de los casos iones de calcio y magnesio.
Lo más práctico y efectivo para ablandar el agua es el uso de un ablandador de agua que es
un intercambiador de iones que está diseñado para eliminar específicamente los iones de
calcio y magnesio (CaCO3) que causan la dureza del agua.
Tratamiento contra la corrosión
Tratamiento externo físico Se usan deareadores para la reducción del oxígeno disuelto.
Tratamiento interno químico La corrosión por oxígeno disuelto no puede ser evitada totalmente por
el tratamiento externo físico, pues estos dejan un remanente de oxígeno disuelto, suficiente para
corroer la caldera.
El uso de agentes químicos reductores es uso común en equipos generadores de vapor, para
completar el tratamiento anticorrosivo del agua. Los reductores más usados son:
- Programa de sulfitos: el sulfito al reaccionar con el O2 se convierte en sulfato, que es una sustancia
inerte en la caldera.
- Programa con taninos: que se usa para secuestrar el oxígeno disuelto por“absorción”. Su principal
ventaja es que forma una película protectora con el fierro.
- Programa con hidrazina: que se combina con el oxígeno formando agua y nitrógeno que es un gas
inerte.
- Programa con aminas: que absorben el oxígeno.

3) El Arrastre - Causas y tratamiento
El arrastre puede ser lento y continuo o violento y discontinuo. Las causas del arrastre pueden ser:
Mecánicas :
• Mal dimensionamiento de tuberías de vapor para una potencia determinada (bajo calibre).
• Demandas bruscas y conjuntas de los usuarios (sobrecarga para la que fue diseñada).
• Producción a baja presión .
• Nivel alto de agua en la caldera.
Químicas :
• Sólidos en suspensión.
• Sólidos disueltos totales (STD).
• Aceite o grasa en el agua.
• Formación de espuma por alta concentración de sales.
Tratamiento
La solución para las causas mecánicas son evidentes, siendo necesario aumentar el diámetro de la
tubería de salida de vapor de la caldera y tener instalado un separador de vapor en la caldera.
No abrir simultáneamente las válvulas de vapor de todos los usuarios a la vez, bajar el “nivel normal “de
agua de la caldera y si el consumidor de vapor necesita vapor de baja presión, usar un reductor de vapor.
Usar filtros para evitar los sólidos en suspensión, mantener baja la concentración de sólidos disueltos ,
totales , eliminar las grasa y aceites.
Si el arrastre se sigue produciendo y el aumento de purga es antieconómico, entonces la adición de
agentes antiespumantes puede reducir económicamente el arrastre. El uso de un agente antiespumante
puede permitir que la caldera funcione a concentraciones más altas de agua.
Lea más en https://feedwater.co.uk/boiler-carryover-cause-effect-prevention/

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA DE LAS
CALDERAS DE VAPOR
Las características que debe tener el agua destinada a calderas y generación de
vapor deben ser:
• Cero dureza.
• Ph del agua de alimentaciòn de 8-9 y en la caldera de 10.5-11.5 (rango normal).
Valor máximo permisible de 12.5 temporal.
• Libre de oxígeno disuelto con un valor de sulfito residual >50ppm.
• Sólidos totales disueltos. En función del tipo de caldera, puede variar desde
< 3.500 ppm (baja presión).
• Hierro disuelto <1.0 ppm.
• Libre de sólidos suspendidos.
• Sílice desde 120 ppm a 1 ppm en función del tipo de caldera.

Reducción de la Eficiencia Térmica de la
caldera debido a las incrustaciones en el lado
del agua
Espesor de las
Incrustaciones
Pulgadas
(mm)
1/64
(0.4)
1/32
(0.8)
1/16
(1.6)
1/8
(3.2)
3/16
(4.8)
¼
(6.35)
3/8
(9.5)
1/2
(12.7)
Pérdida de
Eficiencia
4 % 7 % 11 % 18 % 27 % 38 % 48 % 60 %
Fuentes : ( DUBOIS / American Society of power Engeneers )

CONCLUSIONES
• Los beneficios que proporcionan un programa bien
diseñado de tratamiento de agua apara la calderas son
:
1) Consumo reducido de combustible.
2) Mantenimiento mínimo de la caldera.
3) Menos interrupciones y transtorno de las operaciones.
4) Costos reducidos del agua y productos químicos.
5) Mayor vida de los equipos.

MÓDULO VI
1. Operación
 Producción de vapor en calderas.
 Cuaderno de calderas (partes diarios de operación y mantenimientos).
 Recomendaciones generales para la operación y cuidados de calderas de vapor.
 Recomendaciones específicas para la operación de calderas con combustibles líquidos.
 Recomendaciones específicas para la operación de calderas con combustibles gaseosos.
 Operación eficiente de calderas a vapor.
 Impacto energético y ambiental de la ineficiencia de las calderas.
 Principales medidas de ahorro energético en calderas.
 Técnicas de ahorro de energía sin inversión. Técnicas de ahorro de energía con inversión.
 Puesta fuera de servicio.
2. Mantenimiento
 Mantenimiento preventivo de calderas (diario, semanal, mensual y anual).
 Regulación y parámetros de combustión.
 Medición de eficiencia térmica y pérdida en gases de combustión.
 Mantenimiento Correctivo (cambio de tubos y lavado químico).
 Realización de pruebas periódicas (hidrostática, medición de eficiencias, metalografías,
medición de espesores, lavado químico).

PRODUCCIÓN DE VAPOR DE UNA CALDERA
BHP (Boiler Horse Power) Caballo Caldera.
Se dice que una caldera tiene una capacidad de un BHP (Caballo Caldera) cuando es capaz de
producir 15.65 Kg/hr (34.5 lb/hr) de vapor saturado desde 100ºC (212ºF) y a una presión de 1
atmósfera, utilizando agua de alimentación a 100ºC (212ºF).
1 BHP = 34.5 lb VAPOR/Hr.
1 BHP = 15.65 Kg VAPOR/Hr.
La equivalencia en unidades de calor es:
1 BHP = 33,479 BTU/Hr.
1 BHP = 8,435 Kcal/Hr.
Ejemplo 1:
Cuánto vapor producirá a su máxima capacidad nominal una caldera de 600 BHP ?
Reemplazando en el factor equivalente, se tiene :
600 BHP = 600 x 34.5 = 20,700 lb/hr de vapor.
= 600 x 15.65 = 9,390 kg/hr de vapor.
Si requerimos el resultado en unidades de calor, tendremos :
600 BHP = 600 x 33,479 = 20’087,400 BTU/hr.
= 600 x 8,435 = 5´061,000 Kcal/hr.

CALCULOS PARA CALDERAS
Cálculo del consumo de combustible
Potencia Caldera (BHP) x 33,479 BTU/h
Consumo = ----------------------------------------------------------------------
Poder Calorífico (BTU/gl) x ( Eficiencia / 100 )
Ejemplo: Calcular el consumo de combustible de una caldera de 900 BHP
que consume R-500 (P.C. = 152,000 BTU/gl) con una eficiencia de
87 %
900 x 33,479 BTU/h
Reemplazando en la fórmula C = -----------------------------------
152,000 BTU/gl x 0.87
Rpta. : 227.85 gl/h

CUADERNO DE CALDERAS
Libro o cuaderno de Calderas
• Es un libro que consta de hojas en las
cuales se va anotando con la frecuencia
adecuada, los diversos parámetros y
observaciones ocurridas en la sala de
calentadores, tales como presiones,
temperaturas, consumos, mediciones de
dureza, ph, purgas, observaciones y
ocurrencias.
• Toda la información que se vaya
acumulando servirá más adelante como
una base de datos muy valiosa.
EQUIPO MARCA
POTENCIA
(BHP)
COMBUSTIBLE FECHA
CALDERA DE
VAPOR
ENERGÍA Y
COMBUSTIÓN
125 GLP
PARAMETROS DE
OPERACIÓN
1er. TURNO 2do. TURNO 3er. TURNO
PRESIÓN DE GAS (Piloto )
 Presión antes de Regulador (bar)
 Presión después de Regulador (mbar)
PRESION DE LA CALDERA (VAPOR)
 Presión de Corte (psi)
 Presión de arranque (psi)
 Presión de modulación (psi)
T° GASES DE LA CHIMENEA (°C)
T° AGUA DE ALIMENTACION (°C)
PRESIÓN BOMBA DE AGUA (psi)
SÓLIDOS TOTALES (en la caldera)
DUREZA DEL AGUA (en ablandador)
DUREZA DEL AGUA (en la caldera)
PH AGUA INTERIOR (en la caldera)
PH EN TANQUE CONDENSADO
NÚMERO DE PURGAS DE FONDO
NÚMERO DE PURGAS MDM
DURACION PURGA DE FONDO
DURACION PURGA MDM
REVISADO V°B REVISADO V°B REVISADO V°B
OBSERVACIONES:
REGISTRO DE CALENTADORES

RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA
OPERACIÓN Y CUIDADOS DE UNA CALDERA
•Evitar realizar maniobras, operaciones o acciones que conlleven un riesgo de incidente o accidente.
•Evitar el exceso de confianza, especialmente en los que tienen mayor antiguedad y experiencia.
•Implementar un programa de mantenimiento bien planteado evita interrupciones innecesarias y/o
reparaciones costosas y aumenta la seguridad de operación.
•La caldera tiene dispositivos mecánicos, eléctricos y electrónicos las cuales requieren un
mantenimiento sistemático y periódico.
•Un elemento “automático” no exonera al operador de ninguna responsabilidad , sino que
les evita tener que realizar algunas tareas rutinarias.
•La vigilancia en reconocer ruidos irregulares, lecturas de manómetros impropias, goteos, etc, ayuda
al operador para prevenir situaciones criticas más adelante, y le permite realizar las correcciones
inmediatamente.
•Todo escape de vapor, agua o combustible debe ser corregido tan pronto como se detecte, pues
además de costosos son peligrosos.
•La proporción de aire – combustible debe ser examinada frecuentemente, ya que evita perdida de
eficiencia de la combustión.
•Se debe usar un analizador de gases de combustión debidamente calibrado.
•Establecer un plan de inspección y monitoreo de los equipos diarios, con un formato adecuado
para ser llenado por el operador de turno.

Recomendaciones específicas para la operación de calderas
con combustibles líquidos
• Controlar periódicamente los parámetros de temperatura del petróleo y la presión
del aire (vapor) de atomización, que llegan al quemador.
• Tener cuidado a visualizar la llama del quemador por la mirilla posterior, debido a
la alta radiación y brillo que despide (usar lentes oscuros).
Recomendaciones específicas para la operación de calderas
con combustibles gaseosos
• Nunca jamás tolerar fugas de gas. Ante una perdida de gases (fuga) no encender ni
apagar circuitos eléctricos.
• Recordar que el uso de un combustible gaseoso como el gas natural, aumenta el
riesgo de incendio o explosión.
• Tener en cuenta que la combustión del gas natural genera una mayor temperatura
de gases en chimenea.
• Si se hace una reparación verificar estanqueidad de las líneas de gas.

OPERACIÓN EFICIENTE DE CALDERAS DE
VAPOR
Situación de las calderas en el Perú
• El 82 % de las empresas industriales de Lima
tienen una caldera de vapor.
• El tipo de caldera predominante es pirotubular
(90 %), tanto de fabricación nacional como
extranjera.
• Gran parte de las calderas tienen una
antigüedad promedio de 25 años, sin mayor
modernización.
• Los combustibles más usados son Residual 6,
Residual 500, Gas Natural, GLP, Carbón (30 %)
• Las eficiencias térmicas del 40% de las calderas
de vapor son de 80 a 85 %.

Impacto energético y ambiental de la
ineficiencia de las calderas
La ineficiencia de las calderas hace que éstas consuman más
combustible para producir la misma cantidad de vapor. El mayor
consumo de combustible se traduce también en un proporcional
incremento de las emisiones de gases producto de la
combustión , tales como :
• Dióxido de carbono (CO2) : causante del “Efecto
Invernadero”
• Dióxido de azufre (SO2) : causante de la “Lluvia ácida”
• Oxidos de Nitrógeno (NOx) : causante de la “Lluvia ácida”
• Monóxido de Carbono (CO) : contaminante muy tóxico..
• Partículas en la forma de hollín : contaminante
Asimismo la ineficiencia en el uso del vapor, que significa usar
más vapor que el requerido para un determinado proceso,
implica producir más vapor en la caldera y por consiguiente,
consumir más combustible para generarlo.

Principales Medidas de Ahorro Energético
en Calderas
1. Técnicas de ahorro de energía sin inversión
• Regular el exceso de aire.
• Control de consumos específicos.
• Disminución de la temperatura de los gases de combustión.
• Prevención del ensuciamiento de las boquillas de los
quemadores (toberas).
• Regulación de la temperatura del combustible.

Principales Medidas de Ahorro Energético
en Calderas
2. Técnicas de ahorro de energía con inversión
- Cambio de quemadores.
- Reducción de la formación de depósitos de hollín y cenizas.
- Usar economizadores.
- Reducción de fugas de vapor.
- Mejorar el aislamiento.
- Recuperar condensados.

Regulación del exceso de aire
• El exceso de aire tiene una fuerte influencia sobre
la eficiencia de los equipos térmicos.
• Es por ello que reducir el exceso de aire a niveles
aceptables es una de las medidas de ahorro más
frecuente.
• Métodos de regulación :
a) Regulación manual con observación visual.
b) Regulación manual con analizador portátil de
gases.
c) Regulación automática con instrumento fijo de
medición.
RESULTADO :
- Ahorro potencial entre 5 – 12 % del consumo de
combustible.

Control de Consumos Específicos
• Las instalaciones deben contar con instrumentos que permiten
establecer un control riguroso de las variables involucradas en el
proceso.
• Se debe establecer formatos que permitan verificar y monitorear
presiones, temperaturas, consumos, etc.
• Los formatos deben ser desarrollados por turnos, días, meses, y
años; y de ser posible desarrollar las estadísticas de control con la
finalidad de almacenar información y crear un banco de datos.
• RESULTADOS :
- Crear cierto nivel de preocupación en el personal operativo,
eliminando automáticamente los desperdicios de energía que se
producen simplemente por falta de interés en evitarlos.
- Establecimiento de cuadros estadísticos y creación de un
historial.
- Incremento de la eficiencia operativa del personal.
- Ahorros potenciales del 5 al 10 % del consumo energético.

Disminución de Temperatura de Gases de
Combustión
• El calor producido por las reacciones de combustión y no aprovechado en el proceso será
eliminado por la chimenea sin ninguna utilidad, provocando disminución del rendimiento
energético.
• Las causas del aumento de la temperatura de los gases de combustión en la chimenea
pueden ser varias:
- Acumulación de hollín u otros compuestos en las superficies de transferencia de calor.
- Reacciones de combustión incompletas produciendo inquemados sólidos y gaseosos.
- Fugas de calor que pasan directamente a la chimenea por falta de hermeticidad.
SOLUCIONES :
- Limpieza de las superficies de transferencia, regulación del exceso de aire, regulación de
la temperatura adecuada del combustible.
RESULTADO : Mejora de la transferencia de calor e incremento de la eficiencia de operación
del equipo y por tanto, ahorro de combustible.

Prevención del ensuciamiento de las boquillas
de los quemadores
• La coquización del propio combustible o la presencia de impurezas en el mismo, ensucian
la boquilla de inyección del combustible en el quemador, deformando la llama y
provocando una mala atomización.
• Es necesario la limpieza periódica de los filtros de petróleo y de la boquilla del quemador
(tobera) con la frecuencia que sea necesaria, de acuerdo al tipo de combustible utilizado y
al tiempo que se mantiene en operación la caldera en el día.
• Si la boquilla está desgastada por la erosión del propio combustible, ingresará más
petróleo al quemador, provocando una combustión incompleta y la generación de
inquemados (hollín).
RESULTADO :
• El ahorro particular por evitar este problema está entre el 3 al 5 % del consumo total del
combustible.

Regulación de la temperatura del combustible
• Normalmente la regulación de temperaturas se realiza para los combustibles pesados
(viscosos como los residuales), en los cuales es importante lograr condiciones de
viscosidad y tensión superficial adecuados para la atomización y por tanto una mejor
combustión.
• En la actualidad existen controles electrónicos de temperatura muy precisos y exactos a
diferencia de los antiguos termostatos con bimetálicos y tuberías capilares con un
diferencial de temperatura de 20 a 30 ºC.
• Los controladores de temperatura modernos son capaces de mantener un diferencial de
0,1ºC, con lo cual se logra un ajuste muy preciso y efectivo de la temperatura del
combustible que ingresa al quemador.
• RESULTADO :
- El ahorro potencial por este ajuste está entre el 3 y 5 % .

• Cambio de quemadores : Los quemadores modernos permiten trabajar con menores excesos de aire
y alcanzar mejores niveles de eficiencia que los antiguos, determinando la posibilidad de que resulte
factible y conveniente sustituir los quemadores existentes por otros que permitan disminuir el
consumo específico de combustible justificando la inversión y generando ahorros adicionales.
• Reducción de la formación de depósitos de hollín y cenizas : la combustión ineficiente produce
hollín que se adhiere a las paredes de las superficies de transferencia de calor, esta capa actúa como
un aislante térmico que dificulta la transferencia de calor y ésta se hace mucho menor conforme la
capa se incrementa de espesor.
SOLUCIONES :
- Reconocer y analizar la composición del combustible usado.
- Procurar quemar el combustible con la máxima eficiencia.
- Uso de aditivos para minimizar el hollinamiento.
- Programas de limpieza periódica de los sistemas de transferencia de calor (deshollinados)
- El potencial de ahorro por prevenir la formación de hollín está entre el 2 al 9 % del consumo total
del combustible.
• Usar Economizadores : Un economizador es un intercambiador de calor donde el agua que se
alimenta a la caldera se calienta antes de ingresar a ella, a expensas de los gases de combustión que
salen del la misma caldera.
- Los economizadores ahorran combustible en una cantidad equivalente al volumen que se
requeriría para calentar el agua de alimentación a la temperatura de salida del economizador.
- Los economizadores son algo caros y se justifican en calderas que operan continuamente y con
gran consumo de combustible.

• Reducción de fugas de vapor : Cualquier fuga de vapor en tuberías, equipos o accesorios,
representa una pérdida de energía.
- Este es un tema que debe ser objeto de campañas de mentalización entre el personal, ya
que a veces no se le presta la debida atención, ni se le da la importancia que realmente
tiene.
- En toda planta es necesario establecer un programa de reducción de fugas, para evitarlas
cuanto antes e incluso no esperar que la planta pare.
- En una planta con una red de vapor muy extensa, la aplicación de esta medida, puede
significar un importante ahorro de dinero.
• Mejorar el aislamiento : Típicamente las calderas y sistemas de vapor en el país trabajan a
una presión de 100 a 150 psi. Lo cual significa que las instalaciones (equipos, tuberías,
accesorios, etc.) tienen temperaturas superficiales de 155 a 170ºC aproximadamente.
- Por este motivo se crean gradientes de temperatura con el aire exterior que producen
intercambios de calor que se traducen en pérdidas de energía al ambiente, lo cual es
mayor cuando las instalaciones están a la intemperie.
- Por ello es recomendable que las superficies deban estar aisladas con la finalidad de
evitar las pérdidas de calor a través de dichas superficies.

• Recuperar condensados : La recuperación de
condensados implica un ahorro de combustible en la
caldera y menores costos de generación de vapor.
- El condensado normalmente retorna a una
temperatura de 70 ºC, lo cual significa que contiene
una cantidad de calor que sino es aprovechada, tiene
que ser aportada por el combustible para calentar el
agua de alimentación hasta la misma temperatura.
- Si el condensado (que es esencialmente agua pura)
se pierde; el agua de alimentación tiene que ser
tratada, lo cual implica mayores gastos operativos por
el tratamiento y el costo del agua misma.
- El agua de alimentación que reemplaza a un
condensado no aprovechado contiene impurezas que
incrementan el régimen de purga y las pérdidas de
calor asociados a dicha purga.
- Un factor adicional que favorece la recuperación de
condensados es la protección del ambiente, ya que la
descarga de fluidos calientes tiene un impacto
negativo en los cuerpos receptores (ríos, lagos, etc.)

VI.2. MANTENIMIENTO
¿ Qué entendemos por mantenimiento ?
 La palabra mantenimiento se define como mantener, o sostener un estado
existente.
 En nuestro caso se define como conservar lo que cada recurso es, para
conservar lo que hace.
 Uno de los objetivos del personal de mantenimiento es decidir qué vale la
pena o qué no vale la pena hacerle mantenimiento, ya que existen algunas
cosas que no necesitan mantenimiento sino reemplazarlas en su totalidad, “si
nosotros elegimos las opciones correctas” es posible mejorar el rendimiento
del recurso y al mismo tiempo mantener e incluso reducir el costo de
mantenimiento.
 Se ha llegado a la conclusión que el desgaste y el deterioro se puede
disminuir. La experiencia enseña que más o menos el 50% de fallas
producidas por desgaste se puedan evitar con medidas adecuadas de
mantenimiento y por ello es importante que los clientes tomen conciencia de
la importancia que tienen los trabajos de mantenimiento.
 Para evitar el paro de la producción en la mayoría de los casos no basta que
los trabajos de mantenimiento se efectúen solo cuando se produsca el daño.
 Sino que por razones de costo y productividad es más conveniente mantener
la capacidad de funcionamiento de los recursos físicos, actuando en forma
preventiva antes de que se produzca la falla efectuando un mantenimiento
sistemáticamente planificado.

OPERACIONES DE RUTINA EN LA CALDERA
FRECUENCIA : Diaria
•Purgar la caldera por lo menos cada 8 horas de trabajo.
- Purga de fondo.
- Purga de columnas de nivel
•Comprobar presión en los manómetros de gas, petróleo, aire de
atomizacion, vapor de la caldera.
•Verificar la temperatura de gases en chimenea.
•Verificar el abastecimiento de petróleo del tanque diario.
•Verificar nivel de agua del tanque condensado en el tubo de nivel.
•Verificar nivel de agua de la caldera en el tubo de nivel.
•Determinar las causas de condiciones y ruidos inusuales y corregirlas.
•Mantener limpia y ordenada la sala de calderas.

OPERACIONES DE RUTINA EN LA CALDERA
FRECUENCIA : Semanal
•Probar el corte automático del
quemador por bajo nivel de agua.
• Probar tubo de nivel, purgando el agua
y volviendo a llenar.
• Observar las condiciones de la llama si
humea, el color, la geometría, etc.
• Verificar suministro de combustible.
• Verificar el arranque y la secuencia
correcta del ciclo de encendido.
• Medir dureza del agua.

MANTENIMIENTO AL QUEMADOR
FRECUENCIA : Mensual
Básicamente consiste en:
•Limpieza.
•Revisión.
•Mantto. Quemador
•Calibración.
•Regulación.
•Regulación Final
Eficiencia Combustión ≥ 86%
Índice Opacidad IB ≤3

MANTENIMIENTO: LAVADO MECÁNICO
FRECUENCIA : cada tres meses
La idea es realizar un lavado mecánico con
agua a presión del lado del agua de la
caldera.
FINALIDAD
• Eliminar el sarro e incrustaciones
(caliche) acumulados.
• Inspeccionar el lado del agua.
• Mantener limpio el lado del agua para
una buena transferencia de calor y evitar
el sobre calentamiento de placas y tubos.
•Revisión y limpieza de controles de nivel
de agua.

MANTENIMIENTO : DESHOLLINADO
• FRECUENCIA : - 06 meses (Petróleo)
- 12 meses ( Gas )
• Este mantenimiento consiste en la
eliminación del hollín, de los tubos de
fuego, el hogar, la cámara de
combustión, chimenea y Captador de
Hollín (Ciclón). Escobilla circular
de acero
FINALIDAD
• Mantener limpias las superficies de
calentamiento para mantener una
buena transferencia de calor.
• Revisar e inspeccionar los bloques
refractarios.

MANTENIMIENTO TOTAL DE LA CALDERA
FRECUENCIA : ANUAL
Consiste en:
•Mantenimiento Mensual.
•Mantenimiento Trimestral.
•Mantenimiento Semestral.
•Adicionales.
- Desmontaje y limpieza de Válvula
Check. de alimentación de agua.
- Desmontaje y limpieza de Válvulas de
seguridad.
- Inspección de Accesorios de control.
- Inspección y Verificación de la línea de
Alimentación de agua.

REGULACIÓN Y PARÁMETROS DE COMBUSTIÓN
Hay que tener en cuenta que se debe empezar la regulación en llama baja y a partir de allí empezar a subir
gradualmente hasta alcanzar la modulación más alta o llama máxima. La llama debe ser estable en todo el rango
de modulación, ya sea ascendente o descendente.
REGULACIÓN CON VARILLAJE
• Si es necesario modificar los parámetros para mejorar la combustión ( caudal y presión de combustible, aire
primario de combustión) se deben seguir las siguientes indicaciones para mover las varillas de modulación.
• Cuando más cerca está el conector de bola del eje matriz, es menor la carrera total.
• Moviendo la rótula de “A” a “B” la carrera total aumenta, y moviéndola a “C”, aumentará aun, más.
• Cuanto más cerca este el conector de bola del eje manejado, la carrera total es mayor.
• Moviéndola hacia “B” se reduce la carrera total y moviéndola hacia “C” se reduce aún más.
• Por lo tanto para una CARRERA TOTAL MÁXIMA la rótula en el brazo “D” debe ser colocado en “C” y la rótula
en el brazo “E” en “A”.
• Para una CARRERA TOTAL MINIMA, la rótula en el brazo “D” debe ser colocada en “A” y la rótula en el brazo
“E” en “C”.
• Se debe hacer varios ensayos y pruebas hasta obtener la llama con
el tamaño y parámetros deseados, midiendo en cada punto de
modulación los parámetros de combustión.
• Cuando se ha logrado una buena llama es conveniente marcar las
posiciones obtenidas de conectores y varillas.
• Luego de terminar de regular la combustión, volver a medir el
CO2 y guardar.
• Se debe revisar todas las varillas de modulación, asegurándose que
todos los conectores de bola están en su sitio y bien ajustados.

VI.2. MANTENIMIENTO CORRECTIVO
El mantenimiento correctivo es una actividad que se lleva a cabo para reparar el daño encontrado
durante el mantenimiento preventivo. En general, no se trata de un conjunto de acciones planificadas,
ya que se realiza cuando un componente ha sido dañado.
Los principales tipos de mantenimiento correctivo son:
 CAMBIO DE TUBOS DE FUEGO.
 El tiempo de vida de los tubos de los tubos de fuego de un calentador suele ser de alrededor de
15 años, dependiendo del tiempo de uso, cuidado y el tratamiento del agua.
 Un cambio de tubos de fuego es requerido cuando hay tubos deteriorados por diversas causas,
aflojamiento repetitivo, picaduras o corrosión.
 Este tipo de reparación es muy laborioso, requiere de un paro total del calentador por varios
días y dependiendo del número de tubos a cambiar, suele ser muy costoso.
Aflojamiento de tubos Tubos picados y/o corroídos Tubos taponeados

CAMBIO DE TUBOS DE FUEGO
La reparación consiste en :
 Parada, enfriamiento, drenaje y apertura de
tapas del calentador.
 Corte de las puntas de los tubos y retiro de
los mismos del calentador.
 Corte a medida de los tubos nuevos y
pulido al espejo de las puntas.
 Limpieza exhaustiva de los agujeros de las
placas portatubos donde serán instalados
los tubos nuevos.
 Instalación de los tubos nuevos ,
expandado y soldado de los mismos.
 Llenado de agua del calentador y
realización de prueba hidrostática.
 La prueba hidrostática se realiza a 1.5
veces la presión de máxima del calentador.
 Si no hay estanqueidad hay que corregir
soldadura y/o expandado.
 Cerrar tapas y arrancar equipo calentador
de agua.

LAVADO QUÍMICO.
Se puede decir que la función principal de este Lavado Químico es remover depósitos de sales
(carbonatos de calcio y magnesio) y óxido de fierro en el interior del calentador.
 Es una limpieza que se realiza con soluciones químicas (usando diversos productos) al interior de
un calentador, en el lado del agua, para eliminar incrustaciones y depósitos salinos (CaCO3 y
MgCO3) que ya no pueden ser retirados en un lavado normal con agua a presión.
 Este mantenimiento correctivo solo se debe llevar a cabo como último recurso y teniendo en cuenta
el estado y tiempo de vida de los tubos de fuego.
 El lavado químico consiste en:
• Parada, enfriamiento y apertura de tapón de hombre del calentador.
• El servicio se inicia con una solución alcalina al interior del lado del agua, por un lapso de 12
horas. Se debe arrancar el quemador por unos minutos para activar el producto químico.
• Luego se llevará a cabo una neutralización y enjuague total del calentador. Llenado de agua
para luego aplicar una solución ácida por un lapso de 12 a 24 horas, dependiendo del tamaño
del calentador y el espesor de las incrustaciones (caliche). Hay que arrancar el quemador y
sólo calentar la solución a unos 60 °C, sin levantar presión.
• Drenaje y enjuague total del calentador como mínimo 3 veces. Se debe comprobar la acidez
adecuada con un medidor de ph y luego se aplica una solución neutralizante por un lapso de
12 horas. Luego, se drena y enjuaga nuevamente el calentador, y se verifica la acidez.
• Como última fase de este procedimiento se realiza el pasivado de la superficie metálica
interna de la caldera, con la finalidad de evitar reoxidación, y corrosión, propiciando a su vez
la formación de una capa protectora.

REALIZACIÓN DE PRUEBAS PERIÓDICAS Y E.N.D.
Para una caldera que se encuentra en funcionamiento continuo (mín 12 h diarias) se deben
llevar a cabo ciertas pruebas periódicamente, tales como medición de eficiencia, prueba
hidrostática, medición de ph y otro tipo de pruebas llamadas Ensayos No Destructivas o
END.
 Mediciones de Eficiencia de combustión, las cuales se deben llevar a cabo por medio
de un Analizado de gases y con una periodicidad que depende del tiempo de uso y del
combustible del calentador.

Prueba Hidrostática, que consiste en la aplicación de presión en el interior
del calentador (lado del agua) estando fuera de operación y lleno de agua, con la
finalidad de verificar su resistencia mecánica y hermeticidad. El rango de la
presión de prueba es de 50 % sobre la presión máxima de trabajo.
Esta es una prueba de rutina recomendada para un calentador que trabaja en
forma continua y se recomienda realizarla anualmente.
También debe realizarse después de una reparación por soldadura, para verificar
poros y/o fisuras posibles y luego de un cambio de tubos.
Normalmente se usa una bomba manual hidraúlica, manómetro certificado,
´mangueras de alta presión, válvulas check.
Bomba
Hidraúlica

185
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)
• Son ensayos o pruebas que son utilizados para detectar discontinuidades internas y/o
superficiales o para determinar propiedades en materiales, soldaduras, partes y
componentes; usando técnicas que no alteran las formas ni propiedades físicas,
químicas o mecánicas de los mismos, es decir que no producen ningún tipo de daño.
• Ejemplos: Radiografía industrial, metalografías, líquidos penetrantes, medición de
espesores, partículas magnéticas, corrientes inducidas. El END más importante es la
Inspección Visual
• Inspección Visual es la técnica de inspección mas antigua entre los ensayos no
destructivos, también es una de las mas utilizadas por su versatilidad y bajo costo.
El principal instrumento de este ensayo es el ojo humano, este es complementado
frecuentemente con instrumentos de magnificador, iluminación y medición.

RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL
• Es un ensayo no destructivo que consiste en atravesar una radiación electromagnética
ionizante (rayos gamma o rayos X), a través de la pieza a inspeccionar. Esta radiación es
más o menos absorbida por las discontinuidades internas de la pieza, llegando a la otra
cara de la misma, con una intensidad de radiación distinta, e impresiona una película
radiográfica, la cual, una vez revelada, muestra variaciones de densidades, siendo más
oscura en la zona de menor espesor y más clara en la zona de mayor espesor. Para la
interpretación de las placas radiográficas el inspector debe considerar las indicaciones
producidas sobre las mismas, considerando que pueden ser afectadas por otras causas
tales como geometría de la pieza, defecto de la película.

LÍQUIDOS PENETRANTES
• Es un método de inspección que permite detectar discontinuidades superficiales de los
materiales tanto metálicos (ferrosos y no ferrosos) y no metálicos como plástico, vidrio y
cerámica, aún en piezas de geometría compleja.
El procedimiento consiste en aplicar un tinte que sea visible (rojo) o fluorescente a la superficie
en estudio, el cual penetra en cualquier discontinuidad que pudiera existir debido al fenómeno de
capilaridad. Posteriormente el exceso de penetrante será removido mediante un sistema de limpieza
adecuado y la aplicación posterior de un revelador que será capaz de volver a extraer el líquido que
antes quedó atrapado en las discontinuidades, mostrando la localización de dichas discontinuidades.
En el caso del tinte fluorescente se debe utilizar la ayuda de la lámpara de luz ultravioleta o negra.

ENSAYO METALOGRAFICO o REPLICA METALOGRÁFICA
• El análisis metalográfico es un estudio de alto valor para la caracterización de los materiales. Este análisis es la
ciencia que estudia las características microestructurales de metales o aleaciones, las cuales están
relacionadas con las propiedades químicas y mecánicas.
• En el caso particular aplicado a una caldera, estudia la variación de la microestructura del acero de bajo
carbono, cuando es sometido a las variaciones de presión y temperatura que ocurren en el interior del
calentador.
• La réplica metalográfica consiste en copiar la textura y relieves (interfases como junturas de grano, límites de
maclas, depresiones por presencia carburos, microgrietas, etc.) de la superficie de cualquier aleación o metal
mediante la utilización de un celuloide, el cual se prepara adecuadamente y se presiona sobre la superficie
preparada en forma similar a cualquier probeta metalográfica de laboratorio, pero con un sobreataque
químico para magnificar las interfases mencionadas y relieves que puedan ser copiados por el celuloide. La
réplica metalográfica permite detectar cambios microestructurales a nivel de la superficie de los componentes
como: grafitización de aceros al carbono, crecimiento de grano, descarburización y globulización de la perlita o
cementita en la perlita.
188

Poder Calorífico de algunos combustibles
GLP : 96,000 Btu/gl
Gas Natural : 1,000 Btu/pie3 ò 35,000 Btu/ m3
Carbon Antracítico : 30,000 Btu/kg
Carbón Bituminoso : 24,500 Btu/kg
Madera (< 20% humedad) : 13,500 btu/kg
Aceite de pescado : 132,500 Btu/gl
1 BHP = 34.5 lb vapor/hr = 15.65 kg vapor/hr
BHP x 33,479 BTU
Consumo Comb. = -------------------------------------------
P. Calorìfico x (Eficiencia/100)

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