curso de calderos

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Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos

Ing. José Ing. José Huapaya BarrientosHuapaya BarrientosEspecialista en Plantas de Vapor, Consultor Especialista en Plantas de Vapor, Consultor

Ambiental y Eficiencia Energética.Ambiental y Eficiencia Energética.

Generadores de VaporGeneradores de Vapor

Mail: [email protected]

UNIVERSIDADUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍANACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y Textil

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INDUSTRIA AGUA VAPORACIDO ACÉTICO A PARTIR

DE CARBURO 7 300 Lb/Tm ACIDO

ACIDO ACÉTICO A PARTIRDE ÁCIDO PIROLEÑOZO 100 000 Gal/Tm ACIDO 15 700 Lb/Tm ACIDO

ALCOHOL INDUSTRIAL 52 Gal/Tm ALCOHOL 50 Lb/Gal ALCOHOLAMONIACO SINTÉTICO 31 000 Gal/Tm NH3 ( L)

SUPERFOSFATO AMÓNICO 27 - 30 Gal/Tm SUPERFOSFATOSULFATO DE AMONIO 200 000 Gal/Tm SULFATODIÓXIDO DE CARBONO 23 000 Gal/Tm CO2

20 000 Gal/Tm CO2 ( S )A PARTIR DEL GAS DE COMBUSTIÓN

AL 18%20 000Lb/Tm CO2 ( S )

HIDRÓXIDO DE SODIO(PROCESO CAL-CARBONATO) 18 000 Lb/Tm NaOH ( a c ) AL 18% 2700Lb/Tm NaOH SOL.

AL 11%21 000 Gal/Tm NaOH ( a c ) EN SOL.

AL 11%SODA CAUSTICAELECTROLÍTICA

20000 Lb/Tm NaOHAL 76%

CONSUMOS INDUSTRIALES DE CONSUMOS INDUSTRIALES DE AGUA Y VAPORAGUA Y VAPOR

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SODA CAUSTICAELECTROLÍTICA

20000 Lb/Tm NaOHAL 76%

NITRATO DE CELULOSA 50 Gal/Lb NITRATO DE CELULOSA10000 Gal/Tm NITRATO DE

CELULOSAACEITE DE SEMILLA DE

ALGODÓN 20 Gal/ GALÓN DE ACEITE 15 Lb/Gal DE ACEITE

0,6 Gal/Gal DE ACEITEHIDROGENADO

0,5Lb/Gal DE ACEITEHIDROGENADO

RAYÓNPROCESO AL

CUPROAMÓNICO)

90 000 a 160 000 Gal/Tm DE RAYÓN

CON UNA HUMEDAD DE 11%

GLICERINA 1 100 Gal/Tm DE GLICERINA 8 000 Lb/Tm DEGLICERINA


INDUSTRIA AGUA VAPOR

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INDUSTRIA AGUA VAPORACEITE DE SEMILLA DE

ALGODÓN20 Gal/ GALÓN DE ACEITE 15 Lb/Gal DE ACEITE

0,6 Gal/Gal DE ACEITEHIDROGENADO

0,5Lb/Gal DE ACEITEHIDROGENADO

RAYÓNPROCESO AL

CUPROAMÓNICO)

90 000 a 160 000 Gal/Tm DE RAYÓN

CON UNA HUMEDAD DE 11%

GLICERINA 1 100 Gal/Tm DE GLICERINA 8 000 Lb/Tm DEGLICERINA

ACIDO CLORHÍDRICO(PROCESO DE SAL) 2900 Gal/Tm de HCl a 20 Be

ACIDO FOSFÓRICO(ALTO HORNO)

75 000 Gal/Tm DE ACIDO H3 PO4

AL 100%

ACIDO FOSFÓRICO(PROCESO DORR)

7 500 Gal/Tm DE ACIDO P2 O5

AL 35%

780 Lb/Tm DE ACIDO CON P2O5

AL 35%JABÓN DE LAVANDERÍA 230Gal/Tm JABÓN 4 000 Lb/Tm DE JABÓN

DETERGENTES 500 Gal/Tm


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ALGODÓNBLANQUEADO 25 - 38 Gal/YARDA

TEÑIDO 1 000 - 2 000 Gal/100 LbACABADO 10 - 15 Gal/YARDA

LANA

LAVADO 2 000 - 15 000 Gal/100 LbDE LANA CRUDA

LAVADO Y BLANQUEADO 40 000 Gal/Tm DE ARTÍCULOCEMENTO PORTLAND 750 Gal/Tm DE CEMENTO

GASOLINA 20 Gal/ Gal DE GASOLINA 6 Lb/Gal DE GASOLINAFABRICA DE PULPA Y

PAPEL50 000 - 150 000 Gal/Tm

DE PULPA

PULPA AL SULFATO 60 224 Gal/Tm DE PULPAPARA BLANQUEO 3 120 Lb/Tm DE PULPA

ACERO FABRICADO 42 000 Gal/Tm DE ACEROACERO EN LINGOTES 18 000 Gal/Tm DE ACERO

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LAVADO Y BLANQUEADO 40 000 Gal/Tm DE ARTÍCULOCEMENTO PORTLAND 750 Gal/Tm DE CEMENTO

GASOLINA 20 Gal/ Gal DE GASOLINA 6 Lb/Gal DE GASOLINAFABRICA DE PULPA Y

PAPEL50 000 - 150 000 Gal/Tm

DE PULPA

PULPA AL SULFATO 60 224 Gal/Tm DE PULPAPARA BLANQUEO 3 120 Lb/Tm DE PULPA



REF. MANUAL DE AGUAS PARA USOS INDUSTRIALES. EDICIONESREF. MANUAL DE AGUAS PARA USOS INDUSTRIALES. EDICIONES

CIENCIA Y TECNOLOGÍA S.A. EDITORIAL LIMUSA 1998CIENCIA Y TECNOLOGÍA S.A. EDITORIAL LIMUSA 1998

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OBJETIVOS

1. Establecer el uso del vapor de agua en los procesos industriales y servicios.

2. Identificar los dos tipos de calderos de mayor uso.

3. Conocer las características mecánicas, eléctricas y de funcionamiento de un caldero pirotubular.

4. Interpretar las tablas de especificaciones de los calderos.

5. Identificar los equipos de seguridad y de control.

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CONTENIDO1. Uso del Vapor.

Vapor Saturado – Vapor Recalentado.

2. Generadores de vapor (Calderos).

3. Clasificación de los generadores de vapor.

4. Calderos Pirotubulares.

5. Componentes de un Caldero Pirotubular.

6. Tablas de Especificaciones.

Sesión N°1

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CONTENIDO1. El Agua.

2. Impurezas del Agua.

3. Equipos de Tratamiento de Agua.

4. Tratamiento de Incrustaciones y corrosión.

5. Combustibles – Tipos – Tabla de Especificaciones.

6. Instrumentos de Seguridad y Control de un caldero.

7. Generadores Acuotubulares – Características y funcionamiento.

Sesión N°2

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CONTENIDO1. Control del Caldero en funcionamiento.

2. Fallas en el funcionamiento de los calderos.

3. Inspección de Calderos.

4. Normatividad nacional e internacional de equipos de alta presión.

5. Comentarios y experiencias sobre evaluación de fallas en los calderos pirotubulares y acuotubulares.

6. Discusión de experiencias.

Sesión N°3

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Uso del VaporUso del Vapor

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Planta de PotenciaPlanta de Potencia

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Es todo aparato a presión, en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable en forma de calorías, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

CALDERACALDERA

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CLASIFICACIÓN DE LOSCLASIFICACIÓN DE LOSCALDEROSCALDEROS

1.1. USO:USO:ESTACIONARIAS: INSTALADAS EN TIERRA

INDUSTRIA, PLANTASTERMOELÉCTRICAS

MOVILES: NAVIOS, LOCOMOTORAS

CALEFACCIÓN: RESIDENCIALES OCOMERCIALES

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2. POR LA PRESIÓN DEL TRABAJO:2. POR LA PRESIÓN DEL TRABAJO:SEGÚN LA ASMESEGÚN LA ASMEa. CALDERAS DE CALEFACCIÓN DE

BAJA PRESIÓN: COMPRENDE TODASLAS CALDERAS DE VAPOR QUE NOEXCEDEN DE 1.05 Kg/cm2 Y TODASLAS CALDERAS DE AGUA CALIENTE

QUE OPERAN A PRESIONES QUE NOEXCEDEN DE 11,25 Kg/cm2 Y CUYASTEMPERATURAS NO SOBREPASENLOS 121ºC

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b. CALDERAS DE BAJA Y MEDIA PRESIÓN0 - 200 PSI BAJA PRESIÓN201 - 500 PSI MEDIA PRESIÓN

c. CALDERAS DE ALTA PRESIÓN Y SUPERCRÍTICA501 - 2000 PSI ALTA PRESIÓNALTA PRESIÓN

(GRANDES INDUSTRIAS)2001- 3209 PSI MUY ALTA PRESIÓNMUY ALTA PRESIÓN

(CENTRALES ELÉCTRICAS)MAS DE 3219 PSICALDERAS SUPERCRÍTICASCALDERAS SUPERCRÍTICAS

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3. POR EL MATERIAL DE3. POR EL MATERIAL DEFABRICACIÓN:FABRICACIÓN:a. ACEROS ESPECIALESa. ACEROS ESPECIALES (CALDERAS

PARA GENERACIÓN DE FUERZA)

b. HIERRO COLADO O ACERO ALb. HIERRO COLADO O ACERO ALCARBONOCARBONO

c.c. COBRE Y ACEROCOBRE Y ACERO

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4.4. FORMA DE LOS TUBOSFORMA DE LOS TUBOSCALDERAS DE TUBOSHORIZONTALES

CALDERAS DE TUBOSVERTICALES

CALDERAS DE TUBOS RECTOS

CALDERAS DE TUBOS DOBLADOS

CALDERAS DE TUBOS CURVOS

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5. POR EL TIPO DE5. POR EL TIPO DECOMBUSTIBLE USADOCOMBUSTIBLE USADOCALDERAS DE CARBÓN, BAGAZO

CALDERAS DE RESIDUAL

CALDERAS DE GAS NATURAL

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6. POR EL CONTENIDO DE LOS6. POR EL CONTENIDO DE LOSTUBOSTUBOSPIROTUBULAR.PIROTUBULAR.-- LOS GASESCIRCULAN POR LOS TUBOS

ACUOTUBULAR.ACUOTUBULAR.-- EL AGUACIRCULA POR LOS TUBOS

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CALDERA DE VAPOR: Es toda caldera en la que el medio de transporte es vapor de agua.CALDERA DE AGUA CALIENTE: Es toda caldera en la que el medio de transporte es agua a temperatura inferior a 110°C.CALDERA DE AGUA SOBRECALENTADA: Es toda caldera en la que el medio de transporte es agua a temperatura superior a 110°C.CALDERAS DE FLUIDO TÉRMICO: Es toda caldera en la que el medio de transporte en un líquido distinto del agua (aceites, metales líquidos [Hg], dowtherm).

7. TIPOS DE CALDERA (Por el tipo 7. TIPOS DE CALDERA (Por el tipo de fluido)de fluido)

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o Calderas Tipo Paquete: Forman una unidad compacta con aparatos accesorios autocontenidos, son armados totalmente en la fábrica. La unidad está montada sobre un armazón de acero estructural lista para su instalación.

o Calderas Automáticas: Son aquellas calderas que realizan su ciclo normal en funcionamiento sin precisar de acción manual alguna, salvo en su puesta inicial de servicio o en caso de haber actuado un órgano de seguridad de corte de aportación calórica.

8. TIPOS DE CALDERA (Por la 8. TIPOS DE CALDERA (Por la estructura)estructura)

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CALDERAS CALDERAS PIROTUBULARESPIROTUBULARES

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• Son aquellas en que los gases de combustión circulan en el interior de los tubos, los cuales se instalan normalmente en la parte inferior de un tambor sencillo o de un casco.

• En éstas calderas se define como paso el recorrido de los gases de combustión a lo largo de la caldera, son de 3 y 4 pasos.

• Su aplicación es a bajas presiones y capacidades.• Rango de presión hasta 250 PSI• Rango de capacidad hasta 27608 lb/h – 35000 Lb/h11000 BHP - PRODUCE VAPOR SATURADO

Caldera Caldera PirotubularPirotubular

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• Hogar, Fogón o Cámara de Combustión: Lugar donde se quema el combustible.

• Cámara de Agua: Puede ser un cilindro, recipiente cilíndrico, conectados a través de tuberías, los cuales contienen el agua.

• Conducto de Humo: Permite desalojar gases de combustión de la caldera, puede ser mediante tiro natural o tiro forzado (ventiladores), incluye tuberías y chimenea.

• Equipos Accesorios: Conjunto de equipos e instrumentos que complementan el funcionamiento de la caldera, tales como: bomba de alimentación de agua, economizadores, indicadores de nivel, válvulas, control de nivel, control de presión, otros.

COMPONENTES DE UN GENERADORCOMPONENTES DE UN GENERADORDE VAPOR PIROTUBULARDE VAPOR PIROTUBULAR

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Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya BarrientosIng. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos

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VaporVapor SaturadoSaturado

• Se usa para calentar, evaporar, cocinar, desinfectar, secar, mantenimiento y otros procesos y servicios.

• Las Propiedades del vapor de agua saturada, se encuentran registradas en Tablas de Vapor Saturado.

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BAJO COSTO INICIAL, GRAN CAPACIDADDE ALMACENAMIENTO DE AGUA, LO QUEDETERMINA:

a. CAPACIDAD PARA COMPENSAR LOSEFECTOS DE GRANDES Y REPENTINASFLUCTUACIONES EN LA DEMANDA DEVAPOR

b. UN MAYOR TIEMPO PARA ALCANZAR SUPRESIÓN DE TRABAJO, PARTIENDO DE UNARRANQUE EN FRÍO, CON RESPECTO A LACALDERA ACUOTUBULAR

CARACTERÍSTICAS DE LAS CALDERAS CARACTERÍSTICAS DE LAS CALDERAS PIROTUBULARESPIROTUBULARES

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CON EL AUMENTO DE CARGA, LATEMPERATURA DE LOS GASES CRECE MUYRAPIDAMENTE, DISMINUYENDO ELRENDIMIENTO.

EL DIÁMETRO MÁXIMO ES 2,44m. SEFABRICAN CON PLANCHAS DE ACERO ALCARBONO DE GRAN ESPESOR.

• PARA FACILITAR EL ACCESO CON FINESDE INSPECCIÓN Y LIMPIEZA, SE EMPLEANDIFERENTES MEDIOS.

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·LOS CABEZALES PUEDEN SER BASCULANTES Y ABRIRSE POR MEDIO DE RÓTULAS (ARTICULACIONES), PUDIÉNDOSE UTILIZAR UN SISTEMA DE GARRUCHAS EN UN DISEÑO, EL CABEZAL POSTERIOR DEL CALDERO ES ENFRIADO POR MEDIO DE AGUA Y SIRVE COMO ECONOMIZADOR.

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...Caldera ...Caldera PirotubularPirotubularLOS DISEÑOS MECÁNICOS LIMITAN LA CAPACIDAD Y PRESIÓN DEL VAPOR. LOS DIÁMETROS GRANDES REQUIEREN PLACAS MÁS GRUESAS PARA SOPORTAR LOS ESFUERZOS A LOS QUE SON SOMETIDOS POR LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA.LAS DIFERENCIALES DE TEMPERATURA OCASIONAN GRANDES TENSIONES DE MAGNITUD INDETERMINABLES. ESTAS TENSIONES, EN COMBINACIÓN CON LOS EFECTOS DE INCRUSTACIONES Y OTROS SEDIMENTOS, HAN DADO LUGAR A MUCHAS EXPLOSIONES DE CALDEREXPLOSIONES DE CALDERAASS.

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SelecciSeleccióón de una unidadn de una unidadgeneradora de vaporgeneradora de vapor

1. Datos Básicos.- Son factores básicos:

Cantidad requerida de vapor.Presión, temperatura o clase de vapor que se necesita. Previsión de necesidades futuras.Localización y fines de la instalación.Características de la carga.

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2. Datos Adicionales.- Son otros factores que ejercen influencia en la selección del equipo:

Clase de equipo que se puede obtener.Selección de los quemadores.Selección de equipos auxiliares.Valor calórico y características del combustible disponible.Plazo de entrega de la maquinaria.Limitaciones y condiciones del espacio para la instalación.Condiciones existentes para el mantenimiento y operación de la planta.Equipo ya existente que tenga relación con la nueva instalación.Consideraciones necesarias sobre el costo de la obra.

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Caballos de Vapor (B.H.P.) 50 60 70 80 100 150 200 250

Producción de Vapor desde y hasta 212°F (lb/hora) 1,725 2,070 2,415 2,760 3,450 5,200 6,900 8,500

Superficie de calentamiento (pie2) 250 300 350 400 500 750 1,000 1,250

Presión máxima de trabajo (lb/pulg2) 150 150 150 150 150 150 150 150

Eficiencia

Consumo de Petróleo N°4 y N°5 (G.P.H.) 14.0 16.8 19.5 22.3 27.9 41.8 55.8 69.7

Peso del Caldero vacio (kg) 3,400 3,900 4,100 4,850 5,600 7,500 11,600 13,200

A. Largo Total (m) 3.00 3.00 3.22 3.40 3.55 4.05 4.70 5.05

B. Ancho Total (m) 1.60 1.75 1.75 1.78 1.95 2.05 2.25 2.37

C. Altura Total (m) 1.83 1.96 1.98 2.03 2.13 2.29 2.56 2.72

D. Largo del Caldero (m) 2.75 2.75 3.00 3.15 3.33 3.78 4.40 4.75

E. Diámetro del Caldero (m) 1.30 1.47 1.47 1.55 1.65 1.85 2.02 2.17

F. Largo de la Base (m) 2.03 1.90 2.00 2.36 2.54 3.00 3.30 3.70

G. Ancho de la Base (m) 1.07 1.12 1.12 1.12 1.22 1.37 1.45 1.80

Más del 80%

Tablas de EspecificacionesTablas de Especificaciones

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Tablas de EspecificacionesTablas de EspecificacionesCaballos de Vapor (B.H.P.) 400 600 700

Producción de Vapor desde y hasta 212°F (lb/hora) 13,800 20,750 24,750

Superficie de calentamiento (pie2) 2,000 3,000 3,500

Presión máxima de trabajo (lb/pulg2) 150 150 150

Eficiencia

Consumo de Petróleo N°5 y N°6 (G.P.H.) 111.8 167.4 195.1

Peso del Caldero vacio (kg) 23,500 32,400 37,000

A. Largo Total (m) 6.60 7.40 8.10

B. Ancho Total (m) 2.95 3.10 3.10

C. Altura Total (m) 3.35 3.60 3.60

D. Largo del Caldero (m) 5.15 5.95 6.70

E. Diámetro del Caldero (m) 2.70 2.95 2.95

F. Largo de la Base (m) 3.95 4.55 4.86

G. Ancho de la Base (m) 2.25 2.45 2.45

Más del 80%

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GENERADORESGENERADORES DE VAPORDE VAPORY CALDERASY CALDERAS

NORMAS TÉCNICASNORMAS TÉCNICAS

INDECOPIINDECOPI 350.016350.016350.017350.017

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Potencia de Caldera (BHP)Potencia de Caldera (BHP)La capacidad de evaporación de una caldera,

para evaporar por completo en una hora 15,69 kgde agua que se encuentra a 100°C y presión de una atmósfera estándar.

Por lo tanto, se ha ideado una unidad que convencionalmente se llama caballo de caldera que puede definirse:

BHP La capacidad de una caldera para transmitir 8500 kcal en una hora.

hBTU

hkcal 3347585007,1505,539 ==×

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15,69 Kg/h x 2,2 Lb/Kg = 34,5 Lb/h

1 BHP = 34,5 Lb/h

¿Cuál es la capacidad nominal de un caldero quetiene una potencia de 500 BHP?

Ejemplo:

CapacidadNominal = 500 BHP x 34,5 Lb/BHP.H = 17250 Lb/h

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CAPACIDADCAPACIDAD DE UNA CALDERADE UNA CALDERA

UNA CALDERA O GENERADOR DE VAPOR ES UNTRANSMISOR DE CALOR, POR LO TANTO SUCAPACIDAD ESTA DEFINIDA POR LA CANTIDAD DECALOR TRANSMITIDO Y APROVECHABLE POR ELAGUA Y EL VAPOR.LA ASME (SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROSMECANICOS) DEFINE EL CABALLO DE CALDERACOMO UNIDAD DE CAPACIDAD EN LOS SIGUIENTESTERMINOS.

UNA CALDERA O GENERADOR DE VAPOR ES UNTRANSMISOR DE CALOR, POR LO TANTO SUCAPACIDAD ESTA DEFINIDA POR LA CANTIDAD DECALOR TRANSMITIDO Y APROVECHABLE POR ELAGUA Y EL VAPOR.LA ASME (SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROSMECANICOS) DEFINE EL CABALLO DE CALDERACOMO UNIDAD DE CAPACIDAD EN LOS SIGUIENTESTERMINOS.

ES LA EVAPORACIÓN DE 15,65 Kg / h (34,5 Lb / h)PARTIENDO DE AGUA LIQUIDA A 100º C (212ºF)

HASTA VAPOR DE 100ºC (212ºF)Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos

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1 BHP ES LA CAPACIDAD DEEVAPORACIÓN DE UNA CALDERA,

PARA EVAPORAR POR COMPLETO EN UNA HORA 15,69 KG

DE AGUA QUE SE ENCUENTRAA 100ºC Y UNA P= 1 ATM

1 BHP ES LA CAPACIDAD DEEVAPORACIÓN DE UNA CALDERA,

PARA EVAPORAR POR COMPLETO EN UNA HORA 15,69 KG

DE AGUA QUE SE ENCUENTRAA 100ºC Y UNA P= 1 ATM

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POR LO TANTO LA CAPACIDAD DE UNA CALDERASE PUEDE EXPRESAR EN LOS SIGUIENTES

TERMINOS:

KGH

LBH

KCALH

BTUH

C.C (BHP)Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos

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1 BHP ES LA CAPACIDAD DEUNA CALDERA PARA

TRANSMITIR8 450 KCAL / H

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Capacidad Nominal

Es la capacidad relacionada a un nivel de referencia (100°C). Se indica en las tablas de especificaciones de los calderos en función de la potencia.

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CAPACIDAD REAL DE UNACAPACIDAD REAL DE UNACALDERACALDERA

ES LA CANTIDAD DE VAPOR PRODUCIDO POR LA CALDERA EN LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN:

• PRESIÓN

• TEMPERATURA DEL VAPOR

• TEMPERATURA DE ALIMENTACIÓN DEL AGUA

ES LA CANTIDAD DE VAPOR PRODUCIDO POR LA CALDERA EN LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN:

• PRESIÓN

• TEMPERATURA DEL VAPOR

• TEMPERATURA DE ALIMENTACIÓN DEL AGUA

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COMERCIALMENTE SE ACOSTUMBRAA EXPRESAR LA CAPACIDAD, SEGÚN

EL TAMAÑO RELATIVO DE LASCALDERAS

COMERCIALMENTE SE ACOSTUMBRAA EXPRESAR LA CAPACIDAD, SEGÚN

EL TAMAÑO RELATIVO DE LASCALDERAS

CALDERAS PEQUEÑAS

CALDERAS EN LA PEQUEÑAY MEDIANA INDUSTRIA

CALDERAS GRANDES

CALDERAS MUY GRANDES

:

:

:

:(PLANTAS DE GENERACIÓN DEENERGÍA ELECTRICA)

KCAL / h , BTU / h

BHP (CC)

KG / h , TON / h , LB /h

CAPACIDAD DEGENERACION DE ENERGIAELECTRICA

(VAPOR PRODUCIDO)

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FACTOR DE CARGAFACTOR DE CARGA

ff ==Producción Real de VaporProducción Real de Vapor

Producción NominalProducción Nominal% Carga% Carga == f . 100%f . 100%

FACTOR DE CAPACIDAD FFACTOR DE CAPACIDAD F

FF==Capacidad NominalCapacidad NominalCapacidad RealCapacidad Real

FF== f (Tw,P) f (Tw,P) existen gráficas y tablas experimentalesexisten gráficas y tablas experimentales

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TERMINOS EN CALDERAS

ES TODA SUPERFICIE DE UNA CALDERA QUE ESTA EN CONTACTO POR UN LADO CON EL

AGUA Y POR EL OTRO ESTA EXPUESTAAL FUEGO O A LA CORRIENTE DE LOS

GASES DE COMBUSTIÓN. SE MIDE EN ELLADO DE LOS GASES EN M2 O FT2 EN LAS

CALDERAS PIROTUBULARES Y POR ELLADO DEL AGUA EN LAS CALDERAS

ACUOTUBULARES

ES TODA SUPERFICIE DE UNA CALDERA QUE ESTA EN CONTACTO POR UN LADO CON EL

AGUA Y POR EL OTRO ESTA EXPUESTAAL FUEGO O A LA CORRIENTE DE LOS

GASES DE COMBUSTIÓN. SE MIDE EN ELLADO DE LOS GASES EN M2 O FT2 EN LAS

CALDERAS PIROTUBULARES Y POR ELLADO DEL AGUA EN LAS CALDERAS

ACUOTUBULARES

SUPERFICIE DE CALEFACCIÓN

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TUBOSHOGAR – FLUEECONOMIZADORESPRECALENTADORESSOBRECALENTADORESCOLECTORES

SE USA PARA DEFINIR LA CAPACIDAD DE UNASE USA PARA DEFINIR LA CAPACIDAD DE UNACALDERACALDERA

ES EL AREA EXPRESADA EN m2 O pies2

QUE ESTA EXPUESTA A LOS PRODUCTOS DE LACOMBUSTIÓN

ES EL AREA EXPRESADA EN m2 O pies2

QUE ESTA EXPUESTA A LOS PRODUCTOS DE LACOMBUSTIÓN

Las partes a considerar son:

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Relación entre la Superficie Relación entre la Superficie de Transferencia de Calor y de Transferencia de Calor y

el BHPel BHP

1 BHP = 5 pies cuadrados de superficie

1 BHP = 5 ft1 BHP = 5 ft22

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LA PLACA DE UNA CALDERA INDICAUNA SUPERFICIE TOTAL DE CALEFACCIÓNDE 1750 ft2.CALCULAR SU POTENCIA NOMINALDE PRODUCCIÓN DE VAPOR

EJEM:EJEM:

POTENCIA = 1750 ft2 XX 1 BHP / 5ft2 = 350 BHP

CapacidadNominal = 350 BHP x 34,5 Lb/BHP.H = 12075 Lb/h

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PRESIÓN DE TRABAJOPRESIÓN DE TRABAJO

ES LA PRESIÓN PRE ESTABLECIDAES LA PRESIÓN PRE ESTABLECIDAPOR EL USUARIO, EN LA CUALPOR EL USUARIO, EN LA CUAL

TRABAJA LA CALDERA ENTRABAJA LA CALDERA ENCONDICIONESCONDICIONES

NORMALES DE REGIMEN.NORMALES DE REGIMEN.SE EXPRESA EN Kg/cmSE EXPRESA EN Kg/cm2 2 O PSIO PSI

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PRESIÓN MÁXIMA DE TRABAJOPRESIÓN MÁXIMA DE TRABAJO

ES EL VALOR MÁXIMO QUE PUEDEES EL VALOR MÁXIMO QUE PUEDEALCANZAR LA PRESIÓN DENTRO DEALCANZAR LA PRESIÓN DENTRO DE

LA CALDERA EN CONDICIONESLA CALDERA EN CONDICIONESADMISIBLES DE SEGURIDAD (Kg/cmADMISIBLES DE SEGURIDAD (Kg/cm22))

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PRESIÓN DE DISEÑOPRESIÓN DE DISEÑO

ES LA PRESIÓN QUE SE TOMA PARAES LA PRESIÓN QUE SE TOMA PARALOS CÁLCULOS DE RESISTENCIALOS CÁLCULOS DE RESISTENCIA

DE LA CALDERA (Kg/cmDE LA CALDERA (Kg/cm22))

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PRESIÓN DE SELLADOPRESIÓN DE SELLADO

ES LA PRESIÓN CON LA QUE SEES LA PRESIÓN CON LA QUE SEREGULAN Y SELLAN TODAS LASREGULAN Y SELLAN TODAS LAS

VÁLVULAS DE SEGURIDADVÁLVULAS DE SEGURIDADINSTALADAS.INSTALADAS.

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TEMPERATURA MÁXIMATEMPERATURA MÁXIMADE TRABAJODE TRABAJO

ES LA MÁXIMA TEMPERATURA QUEES LA MÁXIMA TEMPERATURA QUEPUEDE ALCANZAR EL VAPORPUEDE ALCANZAR EL VAPOR

SOBRECALENTADO, O EL AGUASOBRECALENTADO, O EL AGUADENTRO DE LAS CALDERAS DEDENTRO DE LAS CALDERAS DE

AGUA CALIENTE EN CONDICIONESAGUA CALIENTE EN CONDICIONESADMISIBLES DE SEGURIDAD (ºC)ADMISIBLES DE SEGURIDAD (ºC)

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TEMPERATURA DE TRABAJOTEMPERATURA DE TRABAJO

ES LA TEMPERATURA PREES LA TEMPERATURA PREESTABLECIDA POR EL USUARIOESTABLECIDA POR EL USUARIO

CON LA CUAL TRABAJA LA CALDERACON LA CUAL TRABAJA LA CALDERAEN CONDICIONES NORMALES DEEN CONDICIONES NORMALES DE

REGIMEN (ºC)REGIMEN (ºC)

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EFICIENCIAEFICIENCIAEXISTEN DOS TIPOS DE EFICIENCIA:EXISTEN DOS TIPOS DE EFICIENCIA:

1.1. EFICIENCIA TÉRMICAEFICIENCIA TÉRMICA

ηηTT == CALOR APROVECHABLE POR EL AGUACALOR APROVECHABLE POR EL AGUA

CALOR PROPORCIONADO POR EL COMBUSTIBLECALOR PROPORCIONADO POR EL COMBUSTIBLE

2.2. EFICIENCIA DE COMBUSTIÓNEFICIENCIA DE COMBUSTIÓNREFERIDO A LA CAPACIDAD DEL REFERIDO A LA CAPACIDAD DEL QUEMADOR DE EFECTUAR LA COMBUSTIÓNQUEMADOR DE EFECTUAR LA COMBUSTIÓN

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••LAS EFICIENCIAS TÉRMICAS PERMITEN LAS EFICIENCIAS TÉRMICAS PERMITEN CUANTIFICAR EN FORMA DIRECTA LA CUANTIFICAR EN FORMA DIRECTA LA ENERGÍA APROVECHABLE QUE SE ENERGÍA APROVECHABLE QUE SE CONVIERTE EN ENERGÍA DEL VAPOR.CONVIERTE EN ENERGÍA DEL VAPOR.

••LA EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN PERMITE LA EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN PERMITE CALCULAR LA EFICIENCIA TÉRMICA, POR UN CALCULAR LA EFICIENCIA TÉRMICA, POR UN MÉTODO DENOMINADO: MÉTODO DENOMINADO: MÉTODO INDIRECTOMÉTODO INDIRECTO

104


25% 50% 75% 100%100 82,0 84,0 84,5 84,5125 80,5 82,5 83,0 83,5150 81,5 83,5 84,0 84,5200 82,5 84,5 85,0 85,0250 82,0 83,5 83,5 83,5300 82,0 84,0 84,0 84,0350 82,5 84,5 85,0 85,0400 82,0 84,0 84,5 84,5500 82,5 84,5 85,5 85,5600 83,0 85,0 85,5 86,0700 83,0 85,0 86,0 86,0800 83,5 85,5 86,0 86,0

COMBUSTIBLE RESIDUAL 6BHP

EFICIENCIAS GARANTIZADAS POR LAS EMPRESASEFICIENCIAS GARANTIZADAS POR LAS EMPRESAS


105


RESULTADOS DE EFICIENCIASRESULTADOS DE EFICIENCIAS

25 50 75 100CALDERO 1 82,9 80,8 85,0 84,9CALDERO 2 77,3 83,1 84,0 84,5CALDERO 3 66,6 79,0 81,4 81,8

CALDERO DE 500

% DE CARGA EN EL QUEMADOR

EN TRES CALDEROS CB EN TRES CALDEROS CB -- 500500(NO CONSIDERA INQUEMADOS)(NO CONSIDERA INQUEMADOS)

106


25 50 75 100CALDERO 1 81,4 79,2 83,5 82,9CALDERO 2 76,2 82,0 82,9 83,4CALDERO 3 64,6 77,8 80,2 80,6

CALDERO DE 500

% DE CARGA EN EL QUEMADOR

RESULTADOS DE EFICIENCIASRESULTADOS DE EFICIENCIAS(CONSIDERA INQUEMADOS)(CONSIDERA INQUEMADOS)

% INQUEMADOS = 82,9 % INQUEMADOS = 82,9 –– 81,4 = 1,5%81,4 = 1,5%% INQUEMADOS = 77,3 % INQUEMADOS = 77,3 –– 76,2 = 1,1%76,2 = 1,1%% INQUEMADOS = 66,6 % INQUEMADOS = 66,6 –– 64,6 = 2,0%64,6 = 2,0%

107


BHP D X L TOTAL D X L TOTAL10 2" X 48" 23 2½" X 48" 215 2" X 50" 23 2½" X 50" 220 2" X 48" 43 2½" X 48" 230 2" X 70" 43 2½" X 70" 240 2" X 66" 69 2½" X 66" 250 2" X 75" 69 2½" X 75" 260 2" X 72" 95 2½" X 72" 280 2" X 90" 99 2½" X 90" 2

100 2" X 96" 94 3" X 96" 2125 2½" X 96" 118 3" X 96" 2150 2½" X 114" 118 3" X 114" 2200 2½" X 126" 146 3" X 126" 2250 2½" X 138" 167 3" X 138" 2300 2½" X 207" 215 3" X 207" 2400 2½" X 144" 263 3" X 144" 2600 2½" X 173" 329 3" X 173" 2

TTUUBBOOSS

DDEE

CCAALLDDEERROOSS

108


CONSUMO DE COMBUSTIBLECONSUMO DE COMBUSTIBLE(G)(G)

ES LA CANTIDAD DE COMBUSTIBLEES LA CANTIDAD DE COMBUSTIBLEDE LAS CARACTERÍSTICASDE LAS CARACTERÍSTICAS

CONSIDERADAS, EXPRESADA ENCONSIDERADAS, EXPRESADA ENPESO O EN VOLUMEN QUE SEPESO O EN VOLUMEN QUE SE

PUEDE QUEMAR EN LA CALDERAPUEDE QUEMAR EN LA CALDERAEN 1 HORAEN 1 HORA

109


CARGA DE LA PARRILLACARGA DE LA PARRILLA

ES LA RELACIÓN ENTRE LACANTIDAD DE COMBUSTIBLE SÓLIDO

CONSUMIDO POR HORA Y LASUPERFICIE DE LA PARRILLA

GSpWp =

110


CALDERAS ACUOTUBULARESCALDERAS ACUOTUBULARES

DOMOS O TAMBOR DE VAPOR Y TAMBORDOMOS O TAMBOR DE VAPOR Y TAMBORDE LODOSDE LODOSCAMARA DE COMBUSTIÓN U HORNO, CAMARA DE COMBUSTIÓN U HORNO, CHIMENEACHIMENEAPRECALENTADORES DE AIRE YPRECALENTADORES DE AIRE YECONOMIZADORESECONOMIZADORESSOBRECALENTADOR DEL VAPORSOBRECALENTADOR DEL VAPORSISTEMA DE PURGAS DE FONDOSISTEMA DE PURGAS DE FONDOINSTRUMENTO DE CONTROL Y SEGURIDADINSTRUMENTO DE CONTROL Y SEGURIDAD

COMPONENTES

111


CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓNA.CALDERAS HORIZONTALES DE TUBO

RECTOS• DE CABEZAL DE CAJA• DOMO LONGITUDINAL O TRANSVERSAL• PORTÁTIL CON HOGAR DE CAJA

B.CALDERAS DE TUBOS CURVADOS• DE 4 DOMOS TIPO M• DE 3 DOMOS TIPO A• DE 2 DOMOS TIPO D• DE 2 DOMOS TIPO O

EL MÁS VERSÁTIL ES EL TIPO DEL MÁS VERSÁTIL ES EL TIPO D

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SUPERFICIE DE CALENTAMIENTOSUPERFICIE DE CALENTAMIENTODEL SOBRECALENTADORDEL SOBRECALENTADOR

ES EL AREA DE TODOS LOSES EL AREA DE TODOS LOSELEMENTOS DEL SOBRECALENTADORELEMENTOS DEL SOBRECALENTADOREN CONTACTO, DE UN LADO CONEN CONTACTO, DE UN LADO CONLOS GASES CALIENTES Y DEL OTROLOS GASES CALIENTES Y DEL OTROCON EL VAPOR. SE MIDE DELCON EL VAPOR. SE MIDE DELLADO EN CONTACTO CON LOSLADO EN CONTACTO CON LOSGASES (mGASES (m22) (ft) (ft22))

113


SUPERFICIE DE CALENTAMIENTOSUPERFICIE DE CALENTAMIENTODEL ECONOMIZADORDEL ECONOMIZADOR

ES EL AREA DE TODOS LOS ELEMENTOSES EL AREA DE TODOS LOS ELEMENTOSDEL ECONOMIZADOR EN CONTACTO,DEL ECONOMIZADOR EN CONTACTO,DE UN LADO CON LOS GASES Y DELDE UN LADO CON LOS GASES Y DELOTRO CON EL AGUA O EL VAPOROTRO CON EL AGUA O EL VAPORHUMEDO. SE MIDE DEL LADO ENHUMEDO. SE MIDE DEL LADO ENCONTACTO CON LOS GASES Y SECONTACTO CON LOS GASES Y SEEXPRESA EN mEXPRESA EN m22 (ft(ft22))

114


SUPERFICIE DE CALENTAMIENTOSUPERFICIE DE CALENTAMIENTODEL RECALENTADORDEL RECALENTADOR

ES EL AREA DE TODOS LOS ELEMENTOSDEL RECALENTADOR QUE ESTÁN ENCONTACTO, DE UN LADO CON LOSGASES CALIENTES Y DEL OTRO CON ELVAPOR. SE MIDE DEL LADO ENCONTACTO CON LOS GASES Y SEEXPRESA EN m2 (ft2)

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SUPERFICIE DE CALENTAMIENTOSUPERFICIE DE CALENTAMIENTODEL PRECALENTADOR DE AIREDEL PRECALENTADOR DE AIRE

ES EL AREA DE TODOS LOS ELEMENTOSDEL CALENTADOR EN CONTACTO,DE UN LADO CON LOS GASES CALIENTESY DEL OTRO CON EL AIRE DECOMBUSTIÓN. SE MIDE DEL LADO ENCONTACTO CON LOS GASES Y SEEXPRESA EN m2 (ft2)

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Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos Ing. JoséIng. José Huapaya BarrientosHuapaya Barrientos

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Capacidad de Capacidad de Producción de VaporProducción de Vapor

La capacidad de producción de vapor se expresa: kg de vapor / hora, lb / hora.

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CAPACIDAD REALCAPACIDAD REAL

CR

Q

Q

W

hg

hw

=

=

=

=

=

=

CALOR QUE SE TRANSMITE AL FLUIDO ENKCAL / h Ó BTU /h

W (hg – hw)

CANTIDAD DE VAPOR PRODUCIDO PORUNIDAD DE PESO

ENTALPÍA DEL VAPOR

ENTALPÍA DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN

Q REAL Q REAL

8 450 33 500

136


PORCENTAJE DE CARGA RPORCENTAJE DE CARGA RR =

CAPACIDAD REALCAPACIDAD NOMINAL

x 100

R =CRCN

x 100

F =CAPACIDAD REAL

CAPACIDAD NOMINAL

FACTOR DE CAPACIDAD

F = f (TW, PV) EXISTEN GRÁFICAS DETABLAS EXPERIMENTALES

137



138


COMPONENTES DE UNA CALDERACOMPONENTES DE UNA CALDERA

• PUEDE MEDIR 60” DE Ø Y ENTRE 4 A 5 m DELONGITUD

• RECIBE AGUA QUE PASA POR EL ECONOMIZADOR• LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE VAPOR ES

FUNCIÓN DEL VOLUMEN DELTAMBOR Y DELSISTEMA DE COMBUSTIÓN

TAMBOR DE VAPOR O DOMO PRINCIPALTAMBOR DE VAPOR O DOMO PRINCIPAL(STEAM DRUM)(STEAM DRUM)

139


FUNCIONES DEL STEAM DRUMFUNCIONES DEL STEAM DRUM

•PROPICIAR EL ESPACIO SUFICIENTE PARAFACILITAR LA SEPARACIÓN AGUA-VAPOR ENEL PROCESO DE EVAPORACIÓN, QUE PERMITAUNA PRODUCCIÓN DE VAPOR ESTABLE

•PROPORCIONAR UN ESPACIO PARA COLECTAREL VOLUMEN DE VAPOR PARA EL PROCESOREQUERIDO

•MANTENER UN VOLUMEN ADECUADO DE AGUADE ALIMENTACIÓN A LOS TUBOS BAJANTES DELA CALDERA Y GARANTIZARLE UN FLUJOCONTÍNUO A LOS TUBOS GENERADORES DEVAPOR

140


FUNCIONES DEL STEAM DRUMFUNCIONES DEL STEAM DRUM

•DISPONER EL ÁREA SUFICIENTE PARA ACOMODARLA LLEGADA DE LOS TUBOS EVAPORADORES,LA SALIDA DE LOS TUBOS DESCENDENTES YLA SALIDA DE LOS TUBOS DE VAPOR HACIA ELSOBRECALENTADOR.

•FACILITAR UN ESPACIO PARA INSTALAR ACCESORIOS QUE MEJOREN LA PUREZA DELVAPOR, BAFLES, PLATOS PERFORADOS, REJILLAS, CICLONES.

•DISPONER DE UN ESPACIO PARA EL PROCESODE REACCIÓN DE LOSQUÍMICOS CON LOSELEMENTOS INDESEABLES DENTRO DE LACALDERA.

141


CALIDAD DEL VAPORCALIDAD DEL VAPOR

LA CALIDAD ES EL CONTENIDO DEVAPOR SECO, EXPRESADO COMOFRACCIÓN EN PESO DE LA FASE VAPOR.LA CALIDAD ES UNA VARIABLE DEMUCHA IMPORTANCIA EN EL PROCESO,DEPENDE DE DOS FACTORES:•DISEÑO DE LA CALDERA•LAS CONDICIONES OPERATIVAS

142


DESDE EL PUNTO DE VISTADESDE EL PUNTO DE VISTADEL DISEÑODEL DISEÑO

•PRESIÓN DE DISEÑO•TAMAÑO DEL TAMBOR: LONGITUD Y DIÁMETRO.•VOLUMEN DEL VAPOR GENERADO•RELACIÓN DE CIRCULACIÓN: AGUA CIRCULADA

A LOS TUBOS CALIENTES SOBRE EL VAPORGENERADO

•TIPO DE ARREGLO DE LOS SEPARADORESMECÁNICOS

•CALIDAD DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN•ARREGLO DE LAS TUBERÍAS BAJANTES Y

ELEVADORES

143


DESDE EL PUNTO DE VISTA DEDESDE EL PUNTO DE VISTA DELA OPERACIÓNLA OPERACIÓN

•ESTABILIDAD DEL CONTROL.•NIVEL DE AGUA EN LA CALDERA.•PRESIÓN DE OPERACIÓN.•CARGA DE PRODUCCIÓN DEL

VAPOR DE LA CALDERA.•TIPO DE CARGA QUE SIRVE.•CALIDAD QUÍMICA DEL AGUA

DENTRO DE LA CALDERA.

144


CARACTERÍSTICAS DEL TAMBORCARACTERÍSTICAS DEL TAMBORDE VAPORDE VAPOR

•CONTIENE LOS ELEMENTOS NECESARIOSPARA EL CONTROL QUÍMICO DEL AGUAY LA CALIDAD DEL VAPOR.

•LÍNEA DE AGUA DE ALIMENTACIÓNPARALELO AL EJE CENTRAL DEL TAMBOR.

•TUBERÍA DE DOSIFICACIÓN DE QUÍMICOSQUE CONSTA DE UN TUBO PERFORADO,INSTALADO PARALELO AL EJE CENTRALDEL TAMBOR.

145


CARACTERÍSTICAS DEL TAMBORCARACTERÍSTICAS DEL TAMBORDE VAPORDE VAPOR

•LÍNEA DE EXTRACCIÓN DE AGUA O DECONTROL DE CALIDAD, LLAMADA “PURGACONTINUA”. EL CONTROL DE LA PURGADETERMINA LA CALIDAD DEL VAPOR.

•INTERNAMENTE SE PRODUCEN REACCIONESQUÍMICAS PARA MANTENER UNA CALIDADDE AGUA. ESTAS REACCIONES GENERANLODOS QUE SE MANTIENEN EN SUSPENSIÓN, LOS CUALES DEBEN SEREVACUADOS PARA MANTENER LÍMITESACEPTABLES Y REDUCIR LOS PROBLEMASDE INCRUSTACIONES Y DE CORROSIÓN

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NIVEL DE AGUA DEL TAMBOR DENIVEL DE AGUA DEL TAMBOR DEVAPORVAPOR

• VISUALIZADOR DE VIDRIO.• TRANSMISOR DEL NIVEL INSTALADO EN

LA BOTELLA, QUE LLEVA EL CONTROLDEL NIVEL HACIA LA SALA DE CONTROL.

• LA BOTELLA DE NIVEL SIRVE COMOAMORTIGUADORO ESTABILIZADOR DE LASVARIACIONES QUE OCURREN DENTRO DELTAMBOR, POR ACCIÓN DE LAEVAPORACIÓN Y LOS CAMBIOS DE CARGA.

150


NIVEL DE AGUA DEL TAMBOR DENIVEL DE AGUA DEL TAMBOR DEVAPORVAPOR

• EL CONTROL DE NIVEL TOMA VALORESESTABLES DEL TRANSMISOR, PARA SERENVIADOS A LA SALA DE CONTROL, REAJUSTA LA VÁLVULA DE ADMISIÓN DEAGUA A LA CALDERA.

151


TAMBOR DE LODOSTAMBOR DE LODOS

• COLECTA LAS IMPUREZAS QUE SE PRODUCEN EN EL TRATAMIENTO QUÍMICODEL AGUA, DEPOSITÁNDOSE EN LASPARTES BAJAS.

• MEDIANTE EXTRACCCIONES LLAMADAS:“PURGAS DE FONDO”, SE MANTIENENLIMPIAS Y LIBRE DE SUCIEDAD A LACALDERA.

• PARA GENERADORES DE MEDIANA Y ALTAPRESIÓN SE RECOMIENDA PURGASCONTINUAS.

152


HORNO U HOGARHORNO U HOGARES EL RECINTO DENTRO DEL CUAL SE REALIZA LA COMBUSTIÓN Y EL PROCESODE TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN.• ESTÁ CONSTITUÍDO POR UN GRAN NÚMERO

DE TUBOS QUE FORMAN EL BANCOGENERADOR DE LA CALDERA Y LAS PAREDES DE AGUA.

• DENTRO DEL HOGAR SE ENCUENTRANLOS QUEMADORES QUE SE UBICAN EN ELMISMO PLANO DE UNA PARED O EN LASESQUINAS.

153


154


FUNCIONES DEL HOGARFUNCIONES DEL HOGAR• CAPACIDAD PARA ADMITIR EL VOLUMEN

DE AIRE NECESARIO PARA LACOMBUSTIÓN A PLENA CARGA.

• ASEGURAR LA CIRCULACIÓN ADECUADADEL AGUA POR LOS TUBOS.

• DIMENSIÓN SUFICIENTE PARA EVITAR QUELA LLAMA DE COMBUSTIÓN GOLPEECONTRA LAS PAREDES DE LOS TUBOS.PROPICIAR LA ABSORCIÓN TÉRMICA ENTODAS SUS PARTES.

• SOPORTAR LOS ESFUERZOS MECÁNICOSPOR EVENTUALES EXPLOSIONES INTERNAS

155


PRECALENTADOR DE AIRE DEPRECALENTADOR DE AIRE DECOMBUSTIÓNCOMBUSTIÓN

• RETIRA LA HUMEDAD DEL AIRE AMBIENTAL,ELEVANDO SU TEMPERATURA (140ºF).

• ES UN SERPENTÍN DE TUBOS ALETEADOS DE COBRE.

• PUEDE TENER UN TRC PARA ASEGURARUN ∆T (40ºF).

156


SOBRECALENTADORSOBRECALENTADOR

ES UN EQUIPO QUE OFRECE UNASUPERFICIE DE INTERCAMBIO CALÓRICO,

PARA ELEVAR LA TEMPERATURA DELVAPOR SATURADO YCONSEGUIR

TEMPERATURAS DESOBRECALENTAMIENTO.

157


FUNCIONESFUNCIONES• OBTENER UN VAPOR SECO Y

SOBRECALENTADO.

• MEJORAR LA EFICIENCIA TOTAL DE LAUNIDAD.

• ADECUAR EL VAPOR A LAS NECESIDADESNOMINALES DE LOS EQUIPOS EN ELPROCESO.

158


EL VAPOR SOBRECALENTADOEL VAPOR SOBRECALENTADOTIENE MENOS TENDENCIATIENE MENOS TENDENCIA

A CONDENSARSEA CONDENSARSE

SE DEBE TRANSPORTARSE DEBE TRANSPORTAREL VAPOR A ALTA PRESIÓNEL VAPOR A ALTA PRESIÓN

Y UTILIZAR A BAJAY UTILIZAR A BAJAPRESIÓNPRESIÓN

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DIMENSIONESDIMENSIONES• MATERIAL DE ACERO AUSTENÍTICOS.

• DIAMETRO DE LOS TUBOS DE 2” A 21/2” (D.e)

• POSEEN PASOS.

• LOS TIPOS DRENABLES REQUIEREN DE UNCONTROL RIGUROSO.

160


TIPOS DE SOBRECALENTADORESTIPOS DE SOBRECALENTADORES

• EL VAPOR ABSORBE EL CALOR DE LOSGASES CALIENTES CUANDO ESTOS PASANEXTERNAMENTE SOBRE LA SUPERFICIEDE LOS TUBOS.

• LA TEMPERATURA DEL VAPOR TIENDE AELEVARSE CON LOS AUMENTOS DE CARGADE PRODUCCIÓN DE VAPOR, DEBIDO AQUE LOS GASES SE INCREMENTAN MÁSRÁPIDO QUE EL FLUJO DE VAPOR DENTRODE LOS TUBOS.

POR CONVECCIÓNPOR CONVECCIÓN

161


POR RADIACIÓNPOR RADIACIÓN

• CONTIENE LOS ELEMENTOS NECESARIOSPARA EL CONTROL QUÍMICO DEL AGUAY LA CALIDAD DEL VAPOR.

• LÍNEA DE AGUA DE ALIMENTACIÓNPARALELO AL EJE CENTRAL DEL TAMBOR.

• TUBERÍA DE DOSIFICACIÓN DE QUÍMICOSQUE CONSTA DE UN TUBO PERFORADO,INSTALADO PARALELO AL EJE CENTRALDEL TAMBOR.

162


ECONOMIZADORESECONOMIZADORES• CUANDO LOS GASES DE COMBUSTIÓN

DEJAN LA ZONA DE RADIACIÓN YCONVECCIÓN, CONTIENEN A UN CALORQUE PUEDE RECUPERARSE Y MEJORARLA ECONOMÍA ENERGÉTICA.

• SON INTERCAMBIADORES DE CALOR QUEPERMITEN CALENTAR EL AGUA DEALIMENTACIÓN.

• MEJORA LA EFICIENCIA HASTA UN 1% PORCADA 10-11ºF DE INCREMENTO EN LATEMPERATURA DEL AGUA.

163


OPERACIÓN DE UNA CALDERAOPERACIÓN DE UNA CALDERAEFICIENCIAEFICIENCIA

CALOR APROVECHABLE

CALOR PROPORCIONADO POR EL COMBUSTIBLE

== EE

EE ==

164


•PRESIÓN•TEMPERATURA DE CHIMENEA•CONDICIONES DEL QUEMADOR•ANÁLISIS DE GASES DE CHIMENEA•PURGAS DE NIVEL Y DE FONDOS•CONSUMO DE COMBUSTIBLE•PRODUCCIÓN DE VAPOR•INDICE DE PRODUCCIÓN DE VAPOR•TEMPERATURA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA•P, T EN EL DEAREADOR•TEMPERATURA DE ATOMIZACIÓN Y BOMBEO•PRESIÓN DEL COMBUSTIBLE•PRESIÓN DEL AIRE O VAPOR DE ATOMIZACIÓN

VARIABLES DE OPERACIÓNVARIABLES DE OPERACIÓN

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Todos los metales en servicio tienden a regresar a su estado más estable. El níquel, zinc, Fe y otros metales se encuentran como óxidos o sulfuros en la naturaleza. Por tal razón entran en contacto con el medio corrosivo, combinándose para formar los compuestos más estables indicados.La valoración de la corrosión tiene un impacto en los costos de producción, sobre el espesor de los materiales utilizados, pérdida de eficiencia, pérdidas de productos, siniestros por explosión, riesgos personales, etc.La corrosión de los metales depende de muchos factores. Existen diferentes criterios para clasificar los procesos de corrosión:

CORROSIÓNCORROSIÓN

178


1.1. POR LOS MECANISMOS DE REACCIPOR LOS MECANISMOS DE REACCIÓÓNN

OXIDACIÓN DIRECTAEs un fenómeno espontáneo en los metales expuestos a gases y vapores calientes. En atmósfera seca, el gas no produce corrosión apreciable, con excepción a temperaturas por encima de 850ºF y dependiendo del tipo de gas.

179


La existencia de zonas anódicas y catódicas son una diferencia de potencial electroquímico facilita la corrosión. Esta diferencia de potencial se debe a la heterogeneidad del metal: gases dispersos en la matriz metálica, partículas contaminantes la superficie, segregación, regiones de metal bajo tensión externa, heterogeneidad del medio: pilas de concentración, pilas de aireación diferencial; heterogeneidad de las condiciones físicas: diferencia de temperaturas, diferencia de potencial debido a la presencia de un campo eléctrico externo actuando sobre el metal.

CORROSICORROSIÓÓN ELECTROQUN ELECTROQUÍÍMICAMICA

180


2.2. POR LA MORFOLOGPOR LA MORFOLOGÍÍA DEL ATAQUEA DEL ATAQUE

CORROSICORROSIÓÓN UNIFORMEN UNIFORMEEs la forma más benigna de corrosión y normalmente produce un deterioro aceptable, el ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica y su penetración media es la misma en todos los puntos.

181


CORROSICORROSIÓÓN LOCALIZADAN LOCALIZADASolo pequeñas áreas o zonas son afectadas, constituyéndose con ello la forma más peligrosa de corrosión, se pueden producir picaduras profundas, perforaciones y roturas de equipos.Entre las más comunes tenemos:Corrosión bimetálica o galvánicaCorrosión por grietas o estancamiento intergranularCorrosión por esfuerzoCorrosión por selectividadCorrosión por ataque por hidrógenoCorrosión por fatiga

182


3.3. CORROSICORROSIÓÓN EN CALDEROSN EN CALDEROSLa corrosión se produce en el lado del fuego o en la zona del combustible, y en el lado del agua.

183


CORROSICORROSIÓÓN EN EL LADO DEL AGUAN EN EL LADO DEL AGUALa corrosión por ataque en picadura es atribuida a la presencia del oxígeno. La clave para la prevención, es por lo tanto, la remoción del oxígeno. Se utiliza desgasificadores para eliminar la mayor parte del oxígeno del agua de reposición. Los aditivos químicos secuestradores del oxígeno son agregados posteriormente para reducir la posibilidad de las picaduras (pitting). Los productos químicos comúnmente usados para este propósito son a base de sulfito de sodio y la hidracina.a. Sulfito de sodio Na2SO3b. Sulfito de Sodio Catalizadoc. Hidracinad. Hidracina Catalizada

184


CONTROL DE LA CORROSICONTROL DE LA CORROSIÓÓNN• Un proceso cuidadoso en la manufactura

del metal• Protección Catódica• Preservación de las superficies mediante

el uso de recubrimientos protectores.• Control de las substancias que entran en

contacto con las superficies metálicas.• Selección de los materiales adecuados

para las condiciones específicas.

185


CORROSICORROSIÓÓN EN LAS CALDERAS Y N EN LAS CALDERAS Y EQUIPOS AUXILIARESEQUIPOS AUXILIARES

1. Las presiones y temperaturas elevadas aumentan la velocidad de corrosión.

2. Los gases no condensables desprendidos provocan la corrosión de los tubos, domos, economizadores y sobrecalentadores.

3. En las plantas de vapor, los problemas de corrosión no ferrosa son los que se producen en los condensadores.

186


Todos los metales que estén en contacto con el agua tienen una tendencia de solubilizarse en forma de iones. Cuando el metal y el agua son químicamente puros, es muy baja la velocidad de solubilización. Esta velocidad se incrementa grandemente por las impurezas existentes en el metal y por la conductividad del agua debida a los electrolitos disueltos.

187


TEORTEORÍÍA SOBRE LA CORROSIA SOBRE LA CORROSIÓÓN DEL HIERRON DEL HIERROTEORTEORÍÍA ELECTROQUA ELECTROQUÍÍMICAMICA

ANODOANODO Fe

Fe

Fe

Fe

Fe

Fe(OH)Fe(OH)22

2H2H22OO 2OH2OH-- ++ 2H2H++

FeFe+2+2

CATODOCATODO

ee-- ee--

2e2e--

½O½O222H2H ++ == HH22OO

188


M+2 + 2OH- M(OH)2 HIDROXIDO METÁLICOque se deposita por ser insolubleformando una película impermeable

2H+ + 2e- 2H

2H + ½O2 H2O

M M+2 + 2e- DISOLUCIÓN DEL METALANODOANODO

CATODOCATODO

189


•La presencia del O2 es importante en el mecanismo.•Cuando disminuye el ph de la solución, la presión del H+ es suficiente para que el H se libere en el cátodo, continuando la corrosión en ausencia de oxígeno.

190


PérdidaPérdidaDeDe

PesoPesoEnEn

GramosGramos

0 1 2 3 4 5 6 CC/L OD

10

20

30

40

50

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SALES QUE AFECTAN LA CORROSIVIDADSALES QUE AFECTAN LA CORROSIVIDADDEL AGUADEL AGUA

MgClMgCl22 + 2H+ 2H22OO Mg(OH)Mg(OH)22 + 2HCl+ 2HCl

FeFe ++ 2HCl2HCl FeClFeCl22 + H+ H22

FeClFeCl22 + Mg(OH)+ Mg(OH)22 Fe(OH)Fe(OH)22 + MgCl+ MgCl22

2NaCl2NaCl + MgSO+ MgSO44 MgClMgCl22 + Na+ Na22SOSO44

MgClMgCl22 + 2NaOH+ 2NaOH 2NaCl +2NaCl + Mg(OH)Mg(OH)22

192


TRATAMIENTO QUIMICO TRATAMIENTO QUIMICO DEL AGUA DE CALDERAS DEL AGUA DE CALDERAS

ACUOTUBULARESACUOTUBULARES

193


IMPORTANCIA DE LA IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DELCALIDAD DEL

AGUA EN CALDERASAGUA EN CALDERASLa vida útil de una caldera de vapor y los niveles de eficiencia térmica está asociada directamente con la calidad del agua con la que se alimenta.

194


Beneficios de una operación con un Programa de Beneficios de una operación con un Programa de Tratamiento de AguasTratamiento de Aguas

•Operación segura y confiable.•Altos niveles de eficiencia térmica, ya que los tubos se encuentran limpios (sin caliche), generando ahorro monetario.•Se hace innecesario la limpieza de los tubos internos del caldero y por ende el "retubado", lo que le dará larga vida a la caldera.•En los accesorios de la caldera el riesgo de encalichamientoes mínimo.•Se disminuye la frecuencia de purgas, ya que los STD (sólidos totales disueltos) se encuentran en pequeñas concentraciones.•Personal operativo es capacitado para tal fin, lo cual lo hace un elemento competitivo. •Se genera un vapor puro (alta calidad energética).•Se consiguen menores costes de producción.•Menores costes de mantenimiento.

195


Efectos producidos por las impurezas del Efectos producidos por las impurezas del agua:agua:Las impurezas del agua pueden ser la causa de los siguientes efectos perjudiciales para la caldera y el funcionamiento de los demás equipos :

•Reducción de la cantidad de calor transmitido debido a la formación de incrustaciones sobre las superficies de caldeo. •Averías en los tubos y planchas, producidas por la disminución de la cantidad de calor transmitido a través de ellos.

196


•Corrosión y fragilidad del acero en la caldera.

•Mal funcionamiento, formación de espumas y arrastres de agua por el vapor.

•Perdidas caloríficas debidas a frecuentes purgados.

•Mal rendimiento de los equipos que utilizan el vapor, a causa de que el vapor arrastra humedad.

197


Por lo que:Por lo que:

Programa de Tratamiento

del agua

Altos niveles de eficiencia de la caldera

CORROSIÓN

FOULING INCRUSTACIÓN

198


PROBLEMAS DERIVADOSPROBLEMAS DERIVADOS DE LA DE LA UTILIZACIÓN DEUTILIZACIÓN DEL L AGUA SIN AGUA SIN TTRATAMIENTORATAMIENTO

EN CALDERASEN CALDERAS•Gases corrosivos presentes en el agua:

Principalmente : O2, CO2,

En menor importancia : NH3, SH2.

(de mayor a menor corrosividad)

•El O2, es capturado por los equipos desgasificadores y/o productos químicos.

•El CO2 (dióxido de carbono) no es atrapado en el tratamiento. Causa problemas posteriores también, ya que es arrastrado junto con el vapor por las tuberias de vapor y condensados.

199


•Si: Tinterna del caldero ==> Corrosividad del O2 y el CO2 :

•El oxígeno es 5 veces más corrosivo que el CO2 .

•El CO2 se encuentra en menor proporción con respecto al O2.

200


*Actuando simultáneamente el CO2 y el O2, su efecto corrosivo es de 10-40% mayor que actuando individualmente (acción sinérgica).*La zona corroida se manifiesta como montículos o como tubérculos, bajo los cuales se encuentra una cavidad o celda de corrosión activa: suelen tener coloraciones: negro, rojo oscuro ó blanco.

201


*La alcalinidad o pH existente dentro de la caldera juega un papel importante ya que controla las reacciones de causan la corrosión.

T > 100oC:Reacción química:Reacción química:3 Fe + 6 H2Ovapor 3Fe(OH) 2+ 3H2 pH<8.3,

(hidróxido ferroso)

¿Cómo controlarlo?¿Cómo controlarlo?Se controla esta reacción a pH: <8.5-12.5>, aunque las calderas operan típicamente entre pH: <10.5-11.5>.

202


*La corrosión se vuelve severa cuando existen depósitos sobre los tubos y placas de la caldera, ya que crean células de aireación diferencial. El metal bajo el depósito contiene menos oxígeno que las áreas a su alrededor y se forman pares galvánicos que aceleran la corrosión.

ANODO

CATODO CATODO

O2 O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

e-e-

e-e- Fe+2

Fe+2

Fe+2

DEPOSITOS

SUPERFICIE METALICASUPERFICIE METALICA

203


Líneas de vapor y condensado:Líneas de vapor y condensado:En las líneas de vapor y condensado, se produce el ataque corrosivo más intenso en las zonas donde se acumula agua condensada.

204


•Otra reacción electroquímica, ocurre cuando una corriente circula debido a una diferencia de potencial existente en la superficie metálica.Los metales se disuelven en el área de mas bajo potencial, para dar iones y liberar electrones de acuerdo a la siguiente ecuación:A Temperaturas < 100A Temperaturas < 100ooCC

En el ánodo: Feº - 2 e- Fe++

En el cátodo: O2 + 2 H2OL + 4 e- 4 OH-

Los iones HO- (oxidrilos) formados en el cátodo migran hacia el ánodo donde completan la reacción con la formación de hidróxido ferroso que precipita de la siguiente forma:

Fe ++ + 2 OH- Fe(OH)2 (hidróxido ferroso)

205


Si la concentración de hidróxido ferroso es elevada, precipitará como flóculosflóculos blancosblancos.

El hidróxido ferroso reacciona con los iones hidroxilo contenido en el agua según las siguientes reacciones:

2 Fe(OH)2 Fe(OH)22 + OH+ OH-- Fe(OH)Fe(OH)33 + e+ e--

(hidróxido férrico, color anaranjado a rojo oscuro)

Fe(OH)Fe(OH)33 FeOFeO.(OH) + H.(OH) + H22O (O (wustitawustita))2 Fe(OH)2 Fe(OH)33 FeFe22OO33 . 3 H. 3 H22O (O (hematitahematita))

¡Estos óxidos sedimenta y causan incrustación y taponamiento de las tuberías.!

206


*En presencia de iones cloruro: Cl-: se presentanpicaduras (pitting).Las picaduras son muy frecuentes en zonas sometidas a esfuerzos, tales como las soldaduras, secciones trabajadas en frio y discontinuidades del metal.Las picaduras pueden ser en forma de hoyos, surcos y/o ruptura.

207


Problema de corrosión en tuberíasProblema de corrosión en tuberíasde condensadode condensado

208


IncrustaciónIncrustación

•Es la capa blanda o dura depositada sobre las superficies internas de una caldera, compuesta de substancias minerales.•Las causas más frecuentes de este fenómeno son las siguientes:

-Excesiva concentración de sales en el interior de la unidad.-El vapor o condensado tienen algún tipo de contaminación.-Transporte de productos de corrosión a zonas favorables para su precipitación.-Aplicación inapropiada de productos químicos.

•Es generada por la cristalización de las sales que ingresan con el agua de aporte a la caldera.

209


EJEMPLO DE TUBERÍASEJEMPLO DE TUBERÍASSEVERAMENTE INCRUSTADASSEVERAMENTE INCRUSTADAS

210


•Las calderas incrustadas requieren un mayor gradiente térmico entre el agua y la pared metálica que las calderas con paredes limpias.•Ocurren fallas de los tubos ocasionadas por sobrecalentamientos debido a la presencia de depósitos, lo que dada su naturaleza, aíslan el metal del agua que los rodea pudiendo así sobrevenir desgarros o roturas en los tubos de la unidad con los perjuicios que ello ocasiona.•Las sustancias formadoras de incrustaciones son principalmente: CaCOCaCO33, , MgMg(OH)(OH)22 , , CaSOCaSO44, , SiOSiO22

Poseen baja solubilidad•Estas incrustaciones forman depósitos duros muy adherentes, difíciles de remover.•Aunque la formación de incrustaciones ha estado asociado tradicionalmente a la dureza del agua, hay otras impurezas, tales como el hierro, cobre y sílice que también forman incrustaciones muy duras.

211


Rotura de un tubo por sobrecalentamiento Rotura de un tubo por sobrecalentamiento en la zona incrustadaen la zona incrustada

212


Ensuciamiento por contaminación: Ensuciamiento por contaminación: foulingfouling•Se consideran en este rubro como contaminantes, a distintas grasas, aceites y algunos hidrocarburos, ya que este tipo de contaminación son las más frecuentes vistas en la industria.•Estos contaminantes, generarán en el interior de la caldera: -Depósitos.-Formación de espuma con su consecuente arrastre de agua concentrada de caldera a la línea de vapor y condensado, siendo la misma causante de la formación de incrustaciones y depósitos en la sección post-caldera.-Un film aislante dificultando la transferencia térmica entre los tubos y el agua, agravándose esto con las características adherentes de este film que facilita y promueve la formación de incrustaciones y la formación de corrosión bajo depósito.

213


*El film formado cambia debido a la acción de la temperatura que reciben a través de las paredes metálicas del sistema, lo que hace que el mismo sufra un endurecimiento y "coquificación", siendo este difícil de remover por procedimientos químicos simples.

214


El arrastre en la caldera es la contaminación del vapor con los sólidos del agua. Hay varias causas comunes que producen el arrastre:•Formación de espuma sobre el espejo del agua de caldera y que se libera con el vapor.•Neblina o spray que queda retenida en el vapor, liberándose rápidamente cuando el vapor se condensa sobre las superficies metálicas.•Formación de corrientes rápidas de agua dentro de la caldera por ingreso de agua de alimentación en forma violenta.•Contaminación del vapor ocurridas por pérdidas en equipos intercambiadores de proceso, que ingresan en la caldera.

ARRASTRESARRASTRES

215


¿Qué causa la espuma?¿Qué causa la espuma?

•Muy altas concentraciones de sólidos solubles o insolubles en el agua de caldera. •Sustancias específicas tales como álcalis, aceites, grasas y cierto tipo de material orgánico y sólidos en suspensión causan severos problemas de espuma.•Es importante señalar que las sustancia como grasas y/o aceites (como ácidos orgánicos) producen una saponificación de las mismas dada la alcalinidad, temperatura y presión existentes en el interior de la caldera.

216


Los fines principales perseguidos con el tratamiento del agua de alimentación son los siguientes: 1.- Quitar las materias solubles y en suspensión. 2.- Eliminación de los gases.

Todo esto es necesario, entre otras cosas para:Todo esto es necesario, entre otras cosas para:

1.- Evitar la formación de incrustaciones sobre las superficies de calentamiento del agua. 2.- Proteger contra la corrosión los metales de las calderas, recuperadores y tuberías3.- Evitar el arrastres en el vapor.

METODOS DEMETODOS DETRATAMIENTO DE AGUATRATAMIENTO DE AGUA

217


UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTILFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

TRATAMIENTOTRATAMIENTODE AGUADE AGUA

Ing. José Huapaya BarrientosIng. José Huapaya Barrientos20052005

CURSOCURSO

“GENERADORES DE VAPOR”“GENERADORES DE VAPOR”

218


Identificación de los parámetros físicos, químicos, biológicos y los problemas que causan las impurezas.

Identificación de los parámetros básicos de diseño para cada tipo de tratamiento.

Identificar las variables de operación de un caldero, y las normas de calidad y control.

OBJETIVOSOBJETIVOS

219


Identificar las causas de la corrosión, incrustación, ensuciamiento y arrastre o espumeo en los calderos y en el retorno de condensado.

Aplicar alternativas de Tratamiento de Agua en la alimentación y condensado.

220


CALIDAD DEL AGUACALIDAD DEL AGUACONOCER LA CALIDAD DEL AGUA DEL ABASTECIMIENTO Y EL AGUA TRATADA, PERMITE:

UN BUEN DISEÑO DEL PROGRAMA DE T.A.

LA EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL T.A.

LA DISMINUCIÓN DE PROBLEMAS OPERATIVOS EN EL PROCESO PRODUCTIVO

221


•CONTIENEN IMPUREZAS O SUSTANCIASQUE PROCEDEN DE LA FUENTE.

•EL TIPO Y CONCENTRACIÓN DEPENDEDE LA FUENTE.

•ESTAS IMPUREZAS PRESENTES CAUSANLOS PROBLEMAS:

INCRUSTACIÓN EN EL CALDEROCORROSIÓN EN EL CALDERO Y ENLA LÍNEA DE CONDENSADO.ENSUCIAMIENTO.ESPUMAJE Y ARRASTRE DE HUMEDADCUANDO SE GENERA VAPOR.

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICASDEL AGUA NATURALDEL AGUA NATURAL

222


FUENTES DEFUENTES DEABASTECIMIENTOABASTECIMIENTO

AGUA SUPERFICIAL.AGUA SUPERFICIAL.--ALTO CONTENIDO DE OD, SS Y CARGABACTERIANA.AGUA SUBTERRÁNEA.AGUA SUBTERRÁNEA.--ALTO CONTENIDO DE SD, MENOR COLORSS Y CARGA BACTERIANA.AGUA DE MAR.AGUA DE MAR.--LA MAYOR IMPUREZA ES EL NaCl (2,7%)Y OTRAS SALES (0,8 %)

223


USO DEL AGUAUSO DEL AGUA• ENFRIAMIENTO 60%• CALDERAS 25%• PROCESOS 15%

• EL AGUA DE CONSUMO HUMANOY EL DE SEGURIDAD.

224


IMPUREZAS DEL AGUAIMPUREZAS DEL AGUAEL AGUA CRUDA Y EL AGUA TRATADACONTIENEN UNA SERIE DE IMPUREZASCUYA CALIDAD Y CANTIDAD DEPENDEDEL TIPO DE FUENTE Y EL TRATAMIENTOQUE RECIBA• IMPUREZAS SOLUBLES S.D.• IMPUREZAS INSOLUBLES S.S.• IMPUREZAS GASEOSAS OD, CO2

225


CLASIFICACIÓN DE LASCLASIFICACIÓN DE LASIMPUREZAS O COMPONENTESIMPUREZAS O COMPONENTES

DEL AGUADEL AGUA

A.A.COMPONENTES SOLUBLESCOMPONENTES SOLUBLESCLASE ICLASE ICOMPONENTES PRIMARIOS (>5 mg/l)BICARBONATO MAGNESIOCARBONATO SILICECALCIO SULFATOCLORURO SODIO

226


CLASE IICLASE IICOMPONENTES SECUNDARIOS

(>0,1 mg/l)

AMONIACO HIERROBORATO NITRATOFLORURO POTASIO

227


CLASE IIICLASE IIICOMPONENTES TERCIARIOS (>0,01 mg/l)ALUMINIO FOSFATOARSENICO ZINCCOBRE BARIOPLOMO

CLASE IVCLASE IVCOMPONENTES A NIVEL DE TRAZAS

(>0,01 mg/l)CADMIO ESTAÑOMERCURIO TITANIONIQUEL ANTIMONIO

228


B.B.COMPONENTES INSOLUBLESCOMPONENTES INSOLUBLESSÓLIDOS SEDIMENTABLES:SÓLIDOS SEDIMENTABLES:

•ARENAS•ÓXIDOS

SÓLIDOS COLOIDALES:SÓLIDOS COLOIDALES:•MATERIA ORGÁNICA•LIGNINA•TANINOS•ARCILLAS•LIMOS•COMPLEJOS METÁLICOS

229


C.C. GASES DISUELTOSGASES DISUELTOS

OXÍGENOOXÍGENO OO22NITRÓGENONITRÓGENO NN22ANHIDRIDO CARBÓNICOANHIDRIDO CARBÓNICO COCO22

230


CONCLUSIÓNCONCLUSIÓNLOS PROBLEMAS DE MAYOR MAGNITUD SE PUEDEN ESTABLECER:

1.1. INCRUSTAMIENTOINCRUSTAMIENTO

2.2. CORROSIÓNCORROSIÓN

3.3. ARRASTREARRASTRE

4.4. ESPUMEOESPUMEO

231


PARÁMETROS FÍSICOSPARÁMETROS FÍSICOSY QUÍMICOSY QUÍMICOS

LOS PARÁMETROS QUE MAYORMENTE SEDETERMINAN EN EL T.A. INDUSTRIAL SON:A.A. PARAMETROS FÍSICOSPARAMETROS FÍSICOS

NOMBRE UNIDAD PROBLEMAMATERIA SUSPENDIDA

S.S. mg/l ENSUCIAMIENTOY DEPÓSITOS

MATERIA DISUELTASTD mg/l INCRUSTACIONES

Y ENSUCIAMIENTO

232


CONDUCTIVIDADELÉCTRICA

microohmioscm

CONTENIDO DE IONESA MAYOR

CONCENTRACIÓNDE IONES MAYOR

CORROSIÓN

TURBIDEZ UTJUTN

SÓLIDOS SUSPENDIDOS PRODUCEN TURBIEDAD,

COLOR, ENSUCIAMIENTO

TEMPERATURA ºCCONTROL DE

TRATAMIENTOYMEDIDAS DE EFICIENCIA

NOMBRE UNIDAD PROBLEMA

233


A.A. PARAMETROS QUÍMICOSPARAMETROS QUÍMICOSNOMBRE UNIDADES PROBLEMA

CALCIO mg/l DUREZA - INCRUSTACIÓNMAGNESIO mg/l DUREZA - INCRUSTACIÓNBICARBONATO mg/l CAUSA ALCALINIDAD DEL

AGUA, FORMAINCRUSTACIONES CON EL CaY Mg Y FORMA CO 2

CARBONATO mg/l EN AGUA NATURAL ES POCOFRECUENTE.FORMA INCRUSTACIONES

ALCALINIDAD (M)

mg/l TODA AGUA NATURALCONTIENE ALCALINIDAD M.FORMA INCRUSTACIONES

234


NOMBRE UNIDADES PROBLEMAALCALINIDAD (P) mg/l ALCALINIDAD DEBIDO AL OH -

OXÍGENO (OD) mg/l CORROSIÓN DEL CALDERO,TUBERÍAS, OTROS EQUIPOS

SULFATO mg/l (CaCO 3) CORROSIÓN EN PRESENCIADE BACTERIAS. SU ALTOCONTENIDO AFECTA ELSABOR DEL AGUA

CLORURO mg/l (CaCO 3) CORROSIÓN LOCALIZADASÍLICE mg/l (CaCO 3) INCRUSTACIONES Y

DESGASTEPH 0 - 14 A BAJO PH CORROSIÓN

ÁCIDAA ALTO PH FRAGILIDADCAUSTICA

235


ABLANDAMIENTOABLANDAMIENTOOPERACIÓN DE REDUCIR EL CONTENIDODE Ca+2 Y Mg+2.SE REALIZA EN LOS ABLANDADORES CONEL FIN DE REDUCIR LAS INCRUSTACIONESDE CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4, SiO2.

CLASIFICACIÓN:CLASIFICACIÓN:•SISTEMA MANUALSISTEMA SEMIAUTOMÁTICO: VÁLVULA ,MULTIPORTSISTEMA AUTOMATIZADO: VÁLVULA AUTOMÁTICA

236


RESINAS DE INTERCAMBIO RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICOIÓNICO

SE APLICA PARA AGUA CON STD< 1000 PPMTIENEN LA CAPACIDAD DE ELIMINAR SELECTIVAMENTE LOS IONES DISUELTOSES DE FORMA GRANULAR DE UN TIPO DE POLÍMERO SINTÉTICOVIDA ÚTIL PROMEDIO 5 5 –– 1010 AÑOSSE REALIZA UN LAVADO DE RESINA DESPUÉS DE CADA 150 CICLOS DE REGENERACIÓNEL TAMAÑO PROMEDIO DE LA RESINA (0,4 – 0,8 mm)

237


TIPOS DE RESINASTIPOS DE RESINASA. RESINA CICLO SODIOA. RESINA CICLO SODIO

ADSORBEN EL CALCIO Y MAGNESIO Y ELIMINAN SODIOSE USAN EN EL ABLANDAMIENTOSE REGENERAN CON NaCl AL 10%BAJO COSTO OPERATIVOSE EMPLEA EL CALDERO DE BAJA PRESIÓN (PIROTUBULARES)

238


CUANDO SE SATURA UNA RESINA, ES NECESARIO REGENERARLA CON UNA SOLUCIÓN DE NaCl AL 10%, 6 – 7 Kg DE NaCl/ft3EL AGUA QUE ATRAVIEZA EL LECHO, DEBE ESTAR LIBRE DE DETRITUS, LODO, CIENO, PRECIPITADOS; LOS CUALES RECUBREN Y TAPAN LOS INTERTICIOS.

LAS REACCIONES TÍPICAS SON:LAS REACCIONES TÍPICAS SON:RNa2 + Ca+2 RCa+2 + 2Na+1

RCa+2 + 2NaCl RNa2 + CaCl2

239


EJEMPLOS DE RESINAEJEMPLOS DE RESINALIMPIA Y SUCIALIMPIA Y SUCIA

240


LA RESINA TIENE MAYOR AFINIDAD O PODER DE ADSORCIÓN POR LOS

IONES TRIVALENTES, DIVALENTES Y EN ÚLTIMO LUGAR LOS IONES

MONOVALENTES

241


ABLANDADORABLANDADORES LA COLUMNA QUE CONTIENE LA RESINA Y EN EL, SE REALIZAN LAS SIGUIENTES OPERACIONES:

RETROLAVADORETROLAVADOREGENERACIÓNREGENERACIÓNENJUAGEENJUAGEABLANDAMIENTOABLANDAMIENTO

EL MATERIAL DE FABRICACIÓN SAE-1010POSEEN UNA BASE CON TOBERAS DE PVC

242


TANQUE DE PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN SALINA DE FIERRO RECUBIERTO CON FIBRA DE VIDRIO.PRESIÓN DE OPERACIÓN 20 – 30 PSI

243


ABLANDADOR DE FUNCIONAMIENTO MANUALABLANDADOR DE FUNCIONAMIENTO MANUAL

244


OPERACIONES EN OPERACIONES EN EL ABLANDADOREL ABLANDADOR

245


22

44

55

66

77

883311

RREyectorEyector

ABLANDAMIENTOABLANDAMIENTO

CC

CC

CC

CC

SALSALAgua BlandaAgua Blanda


246


22

44

55

66

77

883311

RREyectorEyector

RETROLAVADORETROLAVADO

CC

CC

CC

CC

SALSAL

YYAgua BlandaAgua Blanda


247


22

44

55

66

77

883311

RREyectorEyector

REGENERACIÓNREGENERACIÓN

CC

CC

CC

CC



248


22

44

55

66

77

883311

RREyectorEyector

ENJUAGUEENJUAGUE

CC

CC

CCCC


Cl- Cl-

Cl-Cl-


249


ABLANDADOR ABLANDADOR SEMI SEMI

AUTOMÁTICOAUTOMÁTICO

250


FUNCIONAMIENTO DEL ABLANDADORFUNCIONAMIENTO DEL ABLANDADOR

POSICIÓN 1: POSICIÓN 1: RETROLAVADO Y RETROLAVADO Y ENJUAGUEENJUAGUE

POSICIÓN 2: POSICIÓN 2: REGENERACIÓNREGENERACIÓN

POSICIÓN 3: POSICIÓN 3: ABLANDAMIENTOABLANDAMIENTO

251


252


DATOS TÉCNICOS DE LA RESINADATOS TÉCNICOS DE LA RESINACAPACIDAD DE INTERCAMBIOFLUJO REGENERANTEFLUJO DE RETROLAVADO Y ENJUAGUEEXPANSIÓN DE LA RESINAVELOCIDAD ESPACIALVELOCIDAD SUPERFICIALPESO DE REGENERANTE / ft3 DE RESINARESISTENCIA A LOS CLORUROSCAIDA DE PRESIÓN A TRAVES DEL LECHO

253


3” DE ARENA DE 0,8 A 1,2 mm3” DE GRAVA DE 1¼ A 1/8 mm6” DE GRAVA DE ¼ A ½ mm

CÁMARA DE EXPANSIÓN DEL 80%CÁMARA DE EXPANSIÓN DEL 80%

254


EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑOEVALUACIÓN DEL DESEMPEÑODE LA RESINADE LA RESINA

SE REEMPLAZA ANUALMENTE 10% DE RESINA CATIÓNICA Y 20% DE RESINA ANIÓNICA.UNA VARIACIÓN DE EFICIENCIA EN 5 –10% ES NORMAL.UNA MAYOR VARIACIÓN SE DEBE:

PÉRDIDA DE RESINA POR EXCESIVO CONTRALAVADO O FALLAS MECÁNICASMAL EL CONTRALAVADO, INSUFUCIENTE FLUJO O TIEMPOMALA REGENERACIÓN, CONCENTRACIÓN INAPROPIADA DEL REGENERANTE

255


ROTURA DE LA RESINAENSUCIAMIENTO DE LA RESINA POR SUSTANCIAS ORGÁNICASCONTAMINACIÓN CON ÓXIDOS

256


DESMINERALIZACIÓNDESMINERALIZACIÓN

257


ABLANDADOR TANQUE DE CONDENSADO

CALDERO INTERCAMBIADOR DE CALOR

DtDcaMCOND.Cl-PHSÍLICE

AGUA BLANDA

PURGA DEFONDO PH

CONDUC.Fe TOTAL

RETORNO DE CONDENSADO

AGUA DE POZO

DtCl-COND.DcaM

MCl-SiO2RESIDUALDEL T.I.

CONDENSADO

PURGA DENIVEL

DtCl-COND.DcaMSÍLICEFe TOTALO D

AGUA DE ALIM.A LA CALDERA

CONTROLES EN UN SISTEMA DE PRODUCCIÓNCONTROLES EN UN SISTEMA DE PRODUCCIÓNDE VAPORDE VAPOR

258


CARACTERÍSTICAS DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN PARA CARACTERÍSTICAS DEL AGUA DE ALIMENTACIÓN PARA CALDEROS PIROTUBULARES Y 150 LIBRAS DE PRESIÓN CALDEROS PIROTUBULARES Y 150 LIBRAS DE PRESIÓN

MÁXIMA DE TRABAJOMÁXIMA DE TRABAJO

10- - 20-Súlfitos SO

0.5 - 0.3-Hidrazina N2H4 ppm

30 - 50-Fosfatos PC 3- ppm4

Casi OCasi OGrasas y Aceites

300 máximo-Sílice ppm CaCO3

500 máximo-Cloruros Cl- ppm

2500 máximo-Sólidos Totales disueltosppm CaCO3

300 - 600-Alcalinidad Pppm CaCO3

500 - 800-Alcalinidad M ppm CaCO3

-6 máximoDureza total ppm CaCO3

10.5 - 11.37 mínimoPH a 25ºC

AGUA DENTRODEL CALDERO

AGUA DEALIMENTACIÓNCARACTERÍSTICAS

259


LÍMITES RECOMENDADOS PARA EL LÍMITES RECOMENDADOS PARA EL AGUA EN EL CALDEROAGUA EN EL CALDERO

ClorurosResidual Sulfito

AlcalinidTotal

Alcalinid Parcial

Residual de

Fosfato

Dureza Total

1111250250606050050042042060605,05,0Máximo

101000303025025017017040400,00,0Mínimo

pHpHClCl--SOSO33MMPPPOPO44DDTT ppmppm

VALORES PERMICIBLES POR ABMA, ASMEVALORES PERMICIBLES POR ABMA, ASME

ABMA: AMERICAN BOILER MANUFACTURERS ASSOCIATIONABMA: AMERICAN BOILER MANUFACTURERS ASSOCIATION

ASME: AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERSASME: AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS

260


10001001 - 1500

1250901 - 1000

1500751 - 900

2000601 - 750

2500451 - 600

3000301 - 450

3500HASTA 300

SD EN EL AGUA DELSD EN EL AGUA DELCALDERO EN PPMCALDERO EN PPM

PRESIPRESIÓÓN DEL VAPORN DEL VAPOREN PSIEN PSI

LÍMITES RECOMENDADOS DE SÓLIDOS LÍMITES RECOMENDADOS DE SÓLIDOS DISUELTOS EN LA CALDERADISUELTOS EN LA CALDERA

261


351004002000601 - 750

501505002500451 - 600

902506003000301 - 450

12530070035000 - 300

SSÍÍLICE COMOLICE COMO((SiOSiO22) EN ) EN ppmppm

SOLIDOSSOLIDOSSUSPENDIDOSSUSPENDIDOS

SS (SS (ppmppm))M (M (ppmppm))SD (SD (ppmppm))PRESIPRESIÓÓN DEL VAPORN DEL VAPOR

DE SALIDA (PSI)DE SALIDA (PSI)

262


52705270360360380380320320TDSTDS

--NIVEL DISPERSINIVEL DISPERSIÓÓN (N (CaCa))--NIVEL DISPERSINIVEL DISPERSIÓÓN (Fe)N (Fe)--HIDRAZINA NHIDRAZINA N22HH44

--OXIGENOOXIGENO--Fe TOTALFe TOTAL

150150POLYVENPOLYVEN2020SOSO44

--FOSFATOFOSFATO73073060606060ClCl11,711,77,57,57,57,5PHPH890890----ALCALINIDAD ALCALINIDAD -- OHOH

145014509090100100ALCALINIDAD MALCALINIDAD M117011700000ALCALINIDAD PALCALINIDAD P

0010104040290290DUREZA TOTAL DUREZA TOTAL CaCOCaCO22

C2C2C1C1ALIMENTACIALIMENTACIÓÓNNABLANDADORABLANDADORFUENTEFUENTE

FFUUEERRAA

DDEE

SSEERRVVIICCIIOO

CALDRON S.R.L.CALDRON S.R.L. WATER TREATMENT & STEAM QUALITYWATER TREATMENT & STEAM QUALITY

CHEMICAL ANALYTICAL SERVICESCHEMICAL ANALYTICAL SERVICESEMPRESA: TEXTILIA S.A.EMPRESA: TEXTILIA S.A.

FECHA: 12/12/02 HORA : 11.30AMFECHA: 12/12/02 HORA : 11.30AM

263


NUEVAS NUEVAS TECNOLOGÍAS EN EL TECNOLOGÍAS EN EL

TRATAMIENTO DE TRATAMIENTO DE AGUAAGUA

264


1.1. TRATAMIENTO EXTERNO DEL AGUATRATAMIENTO EXTERNO DEL AGUA

OSMOSIS OSMOSIS INVERSAINVERSA

265


FILTROS CON MEMBRANASFILTROS CON MEMBRANAS

266


267


COMPONENTES DE UN FILTRO DE COMPONENTES DE UN FILTRO DE MEMBRANASMEMBRANAS

268


269


81 1. TUBO PERFORADO2. SOPORTE DE MEMBRANA3. SOLUCIÓN DE ALIMENTACIÓN4. PERMEADO5. SOPORTE DE AGUA DE

ALIMENTACIÓN6. XXX7. SOPORTE DE MATERIAL

PERMEADO8. FLUJO DE PERMEADO9. SALIDA DE PERMEADO10. SALIDA DE CONCENTRADO

DE ALIMENTACIÓN

2

3

4

7

6

5

9

11

10


270


BATERIA DE FILTROS DE BATERIA DE FILTROS DE MEMBRANAMEMBRANA

271


272


SEPARACIONES MEDIANTE MEMBRANASSEPARACIONES MEDIANTE MEMBRANAS

LA TECNOLOGÍA DE LA OSMOSIS INVERSA SE LA TECNOLOGÍA DE LA OSMOSIS INVERSA SE BASA EN EL PROCESO DE OSMOSIS, QUE ES UN BASA EN EL PROCESO DE OSMOSIS, QUE ES UN FENÓMENO NATURAL QUE SE PRODUCE EN LAS FENÓMENO NATURAL QUE SE PRODUCE EN LAS CÉLULAS DE LOS SERES VIVOS, POR EL CUAL CÉLULAS DE LOS SERES VIVOS, POR EL CUAL DOS SOLUCIONES DE DISTINTA CONCENTRACIÓN DOS SOLUCIONES DE DISTINTA CONCENTRACIÓN SALINA PUESTAS EN CONTACTO A TRAVÉS DE SALINA PUESTAS EN CONTACTO A TRAVÉS DE UNA MEMBRANA SEMIPERMEABLE, TIENDEN A UNA MEMBRANA SEMIPERMEABLE, TIENDEN A IGUALAR SUS CONCENTRACIONES. PARA ELLO SE IGUALAR SUS CONCENTRACIONES. PARA ELLO SE PRODUCE UN MOVIMIENTO DESDE LA SOLUCIÓN PRODUCE UN MOVIMIENTO DESDE LA SOLUCIÓN MÁS DILUIDA HASTA LA SOLUCIÓN MÁS MÁS DILUIDA HASTA LA SOLUCIÓN MÁS CONCENTRADA. ESTE TRANSPORTE SE DETIENE CONCENTRADA. ESTE TRANSPORTE SE DETIENE CUANDO SE ALCANZA EL EQUILIBRIO ENTRE CUANDO SE ALCANZA EL EQUILIBRIO ENTRE AMBAS CONCENTRACIONES. LA FUERZA QUE AMBAS CONCENTRACIONES. LA FUERZA QUE PROVOCA ESTE MOVIMIENTO SE CONOCE COMO PROVOCA ESTE MOVIMIENTO SE CONOCE COMO OSMOSISOSMOSIS

273


SI EL PROCESO SE INVIERTE, SE DEBE APLICAR SI EL PROCESO SE INVIERTE, SE DEBE APLICAR UNA PRESIÓN CONTRARIA A LA OSMÓTICA, UNA PRESIÓN CONTRARIA A LA OSMÓTICA, GENERANDO UN CAMBIO EN EL SENTIDO DE GENERANDO UN CAMBIO EN EL SENTIDO DE FLUJO DE MAYOR A MENOR CONCENTRACIÓN. FLUJO DE MAYOR A MENOR CONCENTRACIÓN. ESTE PROCESO SE CONOCE COMO ESTE PROCESO SE CONOCE COMO OSMOSIS OSMOSIS INVERSA.INVERSA.

LA PRESIÓN DEBE SER SUPERIOR A LA LA PRESIÓN DEBE SER SUPERIOR A LA OSMÓTICA, Y DEPENDE DE LA MEMBRANA, LAS OSMÓTICA, Y DEPENDE DE LA MEMBRANA, LAS CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES, DEL CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES, DEL FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Y FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Y DE LA PERMEABILIDAD CON RESPECTO AL AGUA.DE LA PERMEABILIDAD CON RESPECTO AL AGUA.

274


ECUACIONES BÁSICASECUACIONES BÁSICAS

Fa

Ca

Fp

Cp

FrCr

Fa = Fp + FrFa = Fp + FrCa Fa = Cp Fp + Cr FrCa Fa = Cp Fp + Cr Fr

(1)(1)

(2)(2)

Fp = A( PFp = A( Popop)) (3)(3)

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PASO DE SALESPASO DE SALES

PPSS (%) C(%) CPPCCaa

== x 100x 100

RECUPERACIÓNRECUPERACIÓNR (%) FR (%) FPP

FFa a == x 100x 100

PROPORCIÓN DE REDUCCIÓNPROPORCIÓN DE REDUCCIÓNCaCaCCpp

== PRPR

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curso de calderos

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