Existen varios accesorios y dispositivos necesarios para el funcionamiento y seguridad de una caldera. Normalmente estos dispositivos se montan en el casco de la caldera.
Funciones del conjunto de calderas:
Estos son los herrajes que se montan en la caldera para su correcto funcionamiento. Incluyen indicador de nivel de agua, presión, manómetro, válvula de seguridad, etc. Cabe señalar que una caldera no puede funcionar de forma segura sin montaje.
Según el IBR a continuación se muestra la lista de fijaciones que se deben instalar en las calderas.
1. Indicadores de nivel de agua/medidor de agua
2. Un manómetro
3. Válvulas de seguridad
4. Una válvula de cierre de vapor o una válvula de unión.
5. Una válvula de retención de suministro
6. Una polla sopladora
7. Bujía fusible
8. Una alcantarilla, pozos de lodo o pozos de observación.
9. Depuradores de vapor/tubo anticebado
10. Sopladores de aire y rompedores de vacío
11.Sopladores de hollín
Soportes principales de la caldera y sus funciones:
Conjuntos de caldera: Función 1) Válvula de retención de alimentación Para permitir el flujo de agua hacia la caldera 2) Indicador de nivel de agua Para verificar el nivel de agua en el tambor de la caldera 3) Grifo de purga Para extraer agua de la caldera para fines de mantenimiento 4) Manómetro Para medir la presión del vapor generado en la caldera tambor de la caldera5) Válvula de cierre de vaporPara controlar el flujo de vapor a la turbina6) Válvula de seguridadPara aliviar el exceso de vapor del tambor de la caldera generado a alta presión7) Tapón fusiblePara extinguir el fuego en el horno permitiendo la pulverización de agua al derretir el material fundido
Indicadores de nivel de agua
Función
Es un accesorio importante, que indica al observador el nivel del agua dentro de la caldera. Es un dispositivo de seguridad del que depende el correcto funcionamiento de la caldera. Este accesorio se puede ver en la parte frontal de la caldera y suele ser dos.
Número y ubicación: Normalmente se instalan dos indicadores/medidores de nivel de agua delante de la caldera.
Construcción de indicador de nivel de agua:
Consta de tres grifos y un tubo de cristal. El vástago del grifo 1 sostiene el tubo de vidrio en conexión con el espacio de vapor. El grifo de agua 2 conecta el tubo de vidrio al agua de la caldera. El grifo de drenaje 3 se utiliza a intervalos frecuentes para comprobar que los grifos de vapor y agua están limpios.
Diagrama del indicador de nivel de agua:
diagrama indicador de nivel de aguaCómo funciona el indicador de nivel de agua:
Al operar una caldera de vapor y para que el indicador de nivel de agua funcione correctamente, se abren los grifos de vapor y agua y se cierra el grifo de drenaje. En este caso, las asas se colocan en posición vertical. El pasaje rectangular en los extremos del tubo de vidrio contiene dos bolas. Si el tubo de vidrio se rompe, las dos esferas son transportadas a lo largo de sus conductos hasta los extremos del tubo de vidrio. Por tanto, es evidente que no se escaparán agua ni vapor. El tubo de vidrio se puede sustituir fácilmente cerrando los grifos de vapor y agua y abriendo el grifo de drenaje.
Medidor de presión
Función
Se utiliza para medir la presión del vapor dentro de la caldera de vapor. Los manómetros generalmente utilizados son del tipo tubo Bourdon.
Número y ubicación: todas las calderas deben estar equipadas con al menos un manómetro y, por lo general, está montado en la parte superior frontal de la carcasa o tambor de la caldera para que el asistente pueda leer fácilmente la lectura de presión.
Hay dos tipos de manómetros:
- Manómetro de tubo Bourdon y
- Manómetro tipo diafragma.
El tipo común de manómetro para calderas de vapor es el manómetro Borden, cuya construcción y funcionamiento se describen a continuación:
Construcción del manómetro de Borden
Consiste en un tubo elástico elíptico XYZ doblado formando un arco de círculo, como se muestra en la fig. Este tubo curvado se llama tubo de Bourdon. Un extremo del medidor está fijo y conectado al espacio de vapor de la caldera. El otro extremo se fija mediante eslabones y pasadores a un cuadrante dentado. Este cuadrante engrana con un pequeño piñón en el husillo central.
Diagrama del manómetro Borden:
Diagrama del manómetro BourdonCómo funciona el manómetro Borden
El vapor bajo presión fluye hacia el tubo. Como resultado de este aumento de presión, el tubo tiende a enderezarse. Debido a que el tubo está envuelto en una curva circular, tiende a volverse circular en lugar de recto. Con la ayuda de una simple disposición de piñón y sector, la deformación elástica del tubo de Bourdon hace girar la aguja. Este puntero se mueve sobre una escala calibrada, que proporciona directamente la presión manométrica.
Válvulas de seguridad
Función: La función de una válvula de seguridad es evitar la acumulación de presión excesiva en una caldera de vapor. Si la presión del vapor en el tambor de la caldera excede la presión de trabajo, permite que el vapor de la caldera escape a la atmósfera hasta que se alcance nuevamente la presión de trabajo segura en la caldera. La válvula de seguridad también avisa al encargado de la caldera cuando se escapa vapor a través de la válvula de seguridad.
Principio: El principio de funcionamiento de una válvula de seguridad depende de que alguna fuerza externa presione la válvula contra un asiento. Cuando la fuerza del vapor correspondiente a la presión de la caldera que actúa bajo la válvula supera la fuerza externa, la válvula se levanta de su asiento permitiendo que parte del vapor escape hasta que se restablezca nuevamente la presión de trabajo.
Número y ubicación: Según normativa de calderas, cada caldera debe estar equipada con al menos dos válvulas de seguridad. Las válvulas de seguridad están ubicadas encima del espacio de vapor de la caldera.
Tipos: Hay cuatro tipos de válvulas de seguridad de uso común, como se detalla a continuación:
(i) Válvula de seguridad de peso muerto,
(ii) Válvula de seguridad accionada por resorte,
(iii) Palanca de la válvula de seguridad y
(iv) Válvula de seguridad de alto nivel de vapor y bajo nivel de agua.
La elección de una válvula de seguridad para una caldera en particular depende del tipo de caldera y de su presión de trabajo segura.
Válvula de seguridad de palanca
En la fig. se muestra una válvula de seguridad de palanca utilizada en calderas de vapor. Una válvula de seguridad de palanca consta de un cuerpo de válvula con una brida unida a la caldera de vapor. El asiento de la válvula de bronce está atornillado al cuerpo y la válvula también está hecha de bronce. El impulso sobre la válvula es transmitido por el soporte. La guía mantiene la palanca en un plano vertical.
Cuando la presión del vapor excede el límite de seguridad, el empuje hacia arriba del vapor levanta la válvula de su asiento. Esto permite que el vapor escape hasta que la presión vuelva a la normalidad. Luego la válvula regresa a su posición original.
Diagrama de válvula de seguridad de palanca.Válvula de seguridad de peso muerto
Cuando la presión del vapor excede los límites normales, este vapor a alta presión crea una fuerza hacia arriba en la válvula, lo que hace que la válvula en V se levante bajo su peso y el exceso de vapor escape a través del tubo hacia el exterior.
Diagrama de válvula de seguridad de peso muertoVálvula de seguridad de alto nivel de vapor y bajo nivel de agua
Esta válvula dispone de un dispositivo de seguridad combinado contra
a) alta presión de vapor en la caldera y
b) bajo nivel de agua en la caldera.
Permite que el vapor escape de la caldera cuando la presión del vapor excede el valor normal o el nivel de agua en la caldera cae por debajo del nivel normal. Consiste en una palanca A que está colgada dentro de la carcasa de la caldera y articulada en el punto C. Un extremo de la palanca lleva un peso de equilibrio y el otro extremo lleva un flotador sumergido en agua. Los contrapesos se sujetan de tal manera que la punta de la palanca apenas toca el saliente cuando el flotador se sumerge en el agua. También consta de dos válvulas. Una es la válvula principal V1 que descansa sobre su asiento. El borde de la abertura central de la válvula V1 forma el asiento para la válvula semiesférica V2 y el extremo del vástago de la válvula soporta un peso.
Diagrama de válvulas de seguridad de vástago de alta y baja resistencia.Cuando el nivel del agua baja y los flotadores están suficientemente descubiertos del agua, el peso del flotador aumenta y nada más. Está equilibrado por los contrapesos. En consecuencia, el extremo flotante de la palanca se moverá hacia abajo y hará que la palanca A oscile. Cuando la palanca oscila, el vástago de la válvula se empujará hacia arriba. También empuja la válvula hemisférica V2 hacia arriba y el vapor se escapa por los huecos con un fuerte ruido. Esto actúa como una advertencia para el encargado de la caldera. Cuando la válvula hemisférica está cerrada, la válvula principal V1 actúa como una válvula de seguridad de palanca ordinaria y protege contra la alta presión en la caldera. La válvula V1 se mantiene en posición en parte por el peso sobre el vástago de la válvula V2 y en parte por la palanca llevada por encima del cuerpo de la válvula.
Cuando la presión del vapor excede la presión límite de trabajo, la válvula principal V1 junto con la válvula V2 se eleva y el vapor se escapa a través del conducto de descarga.
Válvula de seguridad de resorte
En la figura se muestra una válvula de seguridad de resorte Ramsbottom. Generalmente se instala en locomotoras. Esta válvula consta de un cuerpo de hierro fundido con dos ramas. Dos válvulas se encuentran en los correspondientes asientos de válvula en los extremos de los tubos. La palanca se coloca sobre las válvulas mediante dos pivotes. La palanca se mantiene firmemente en su posición mediante un resorte de compresión. Un extremo de este resorte está conectado a la palanca mientras que el otro extremo al cuerpo de la válvula.
En condiciones normales, el resorte tira de la palanca hacia abajo. Esto aplica una fuerza hacia abajo a las válvulas que es mayor que la fuerza hacia arriba aplicada por el vapor. Cuando la presión del vapor excede el valor normal, la fuerza hacia arriba se vuelve mayor que la fuerza hacia abajo sobre la válvula debido al resorte. Así, las válvulas se levantan de sus asientos, abriendo el paso para que escape el vapor. La válvula se cierra debido a la fuerza del resorte cuando la presión en la caldera vuelve a la normalidad.
diagrama de válvula de seguridad de resorteOperación:
Cuando la presión del vapor en la caldera es igual a la presión de trabajo:
La fuerza ascendente ejercida por el vapor de la caldera sobre la válvula se equilibra con la fuerza descendente del resorte. En esta condición, la válvula está bien apoyada en su asiento y el vapor no escapará de la caldera como se muestra en la Fig.
Cuando la presión del vapor en la caldera es superior a la presión de trabajo:
La fuerza ascendente ejercida por el vapor de la caldera sobre la válvula está dominada por la fuerza descendente del resorte. En esta condición, la válvula se abre automáticamente y el vapor escapa a la atmósfera (Fig. (b)) hasta que la presión vuelve a la presión de trabajo.
funcionamiento de la válvula de seguridad accionada por resorteUsos:
Estas válvulas son adecuadas para calderas de baja y alta presión, calderas estacionarias y no estacionarias.
Ventaja:
- Eliminación de peso pesado.
- Fácil mantenimiento y examen.
- No se ve afectado por golpes y vibraciones.
Válvula de cierre de vapor o válvula de unión
Función
- Controlar el flujo de vapor desde la caldera hasta la tubería principal de vapor.
- Para apagar completamente el vapor cuando sea necesario.
Ubicación: Esta válvula generalmente está montada en el tambor de la caldera, en la tubería de vapor que conduce a la turbina/motor de vapor y entre las tuberías de vapor para detener o regular el flujo de vapor.
Construcción de la válvula de cierre de vapor:
El cuerpo de la válvula de cierre está hecho de hierro fundido o acero fundido. La válvula, el asiento de la válvula y la tuerca a través de los cuales opera el eje de la válvula están hechos de latón o metal. El husillo pasa por un prensaestopas y un prensaestopas. El husillo se gira mediante un volante. La rotación del eje hace que la válvula se mueva hacia arriba y hacia abajo.
Diagrama de la válvula de parada de vapor
Diagrama de la válvula de cierre de vaporFuncionamiento de la válvula de cierre de vapor:
Cuando la válvula descansa sobre el asiento de la válvula, el paso de vapor está completamente cerrado. El paso se puede abrir parcial o totalmente al flujo de vapor moviendo la válvula hacia arriba girando el volante.
Válvula de retención de alimentación
Función: La función de la válvula de suministro es
- Para controlar el suministro de agua de alimentación a la caldera desde la bomba de alimentación y
- Para evitar que el agua se escape de la caldera en caso de fallo de la bomba de suministro o de una presión de la bomba inferior a la del lado de la caldera.
Ubicación: Se monta en el cuerpo de la caldera, ligeramente por debajo del nivel normal de agua de la caldera.
Construcción de la válvula de retención de alimentación:
Se trata de una válvula antirretorno, montada sobre un husillo atornillado para regular la elevación. Esta válvula debe tener su eje levantado antes de poner en marcha la bomba. La presión de la bomba actúa por debajo de la válvula de retención y la presión de la caldera actúa por encima de ella. En condiciones normales de trabajo, la presión de impulsión de la bomba es superior a la presión de la caldera. De este modo, la válvula se levanta del asiento y permite que el agua fluya hacia la caldera. La elevación de la válvula se controla moviendo el eje hacia arriba y hacia abajo con la ayuda del volante. De este modo se puede controlar el flujo de agua.
Diagrama de la válvula de retención de suministro:
Diagrama de la válvula de retención de alimentaciónOperación de la válvula de retención de alimentación:
Si la presión de la caldera es mayor que la presión de la bomba o si la bomba se detiene, la fuerza hacia arriba sobre la válvula de retención es mayor. Luego se sienta en el asiento y cierra el paso. Por lo tanto, el agua de la caldera no puede retroceder.
soplar una polla
Función:
El grifo de purga tiene tres propósitos: –
(i) Para eliminar sedimentos, lodos precipitados, incrustaciones sueltas u otras impurezas periódicamente cuando la caldera esté en funcionamiento.
(ii) Vaciar la caldera cuando sea necesario para limpieza, reparación e inspección.
(iii) Permitir una bajada rápida del nivel del agua en la caldera si accidentalmente sube demasiado.
Ubicación: El grifo de purga está instalado en el espacio de agua más bajo de la caldera.
Construcción de la válvula de purga:
En la fig. se muestra un tipo común de llave de purga. En una carcasa similar se encaja con precisión un conector cónico. El tapón tiene una abertura rectangular. La ranura del tapón es perpendicular al paso de flujo.
Diagrama de válvula de purga:
Diagrama de soplado de pollaFuncionamiento de la válvula de purga:
Cuando la ranura del tapón se alinea con el paso de flujo del cuerpo girando el tapón, el agua de la caldera sale con gran fuerza. Si es necesario eliminar sedimentos, el grifo de purga se activa cuando la caldera está encendida. Esto obliga a los sedimentos a salir rápidamente de la caldera.
Enchufe fusible
Función
La función principal del fusible es extinguir un incendio cuando el nivel del agua en la caldera cae por debajo de un nivel inseguro.
Ubicación: El tapón fusible generalmente se inserta en la corona del horno o en la cámara de combustión al nivel de agua más bajo permitido.
Construcción del enchufe fusible:
La construcción del tapón fusible se muestra en la fig. que consta de tres enchufes. El tapón hueco A con bridas hexagonales se atornilla a la corona del horno. El tapón de metal B se atornilla al cuerpo A. El tercer tapón C está hecho de cobre y bloqueado con metal como estaño o plomo, que tiene un punto de fusión bajo.
Diagrama de enchufe fusible
Diagrama de enchufe fusibleFunción del fusible:
En condiciones normales de trabajo, el agua cubre el tapón fusible y permanece fría. Si el nivel del agua cae por debajo de los niveles peligrosos, el tapón fusible queda expuesto al vapor. Esto sobrecalienta la bujía y el metal fusible de bajo punto de fusión se derrite rápidamente. Debido a esto se cae el conector S. La abertura así realizada permite que el vapor entre en los hornos y apague el fuego o advierta al encargado de la caldera que la corona del horno está en peligro de sobrecalentarse.
Boca de registro y mano
Función: Los pozos de registro y los registros son necesarios para la limpieza, inspección y reparación de calderas. La trampilla está prevista para la entrada de un hombre en el casco de la caldera, mientras que la trampilla es para la mano.
Ubicación: La boca de acceso se coloca en el casco de la caldera en un lugar conveniente.
Construcción: Generalmente tienen forma elíptica y se les proporciona una cubierta. El tamaño de la alcantarilla es generalmente de 400 mm x 300 mm.
Lea más sobre la caldera:
- Tipos de calderas ¿Cómo se clasifican las calderas?
- Introducción a las Calderas Clasificación de calderas.
