CLASIFICACIÓN “API”

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES LUBRICANTES. CLASIFICACIÓN “API”

1.- CLASIFICACIÓN “API”.-

La clasificación de aceites API fue creada por el American Petroleum Institute (Instituto Americano del Petróleo) en 1.947. Es un organismo técnico y comercial que representa a los productores de derivados de petróleo en los E.E.U.U.

El API contacta con los fabricantes de motores y vehículos para evaluar el rendimiento de los aceites existentes en el uso cotidiano, y para predecir los requerimientos futuros. En 1.970 en colaboración con la SAE y la ASTM (American Society for Testing of Materials), se creó la actual clasificación de aceites a los que se han realizado numerosos ensayos relacionados con el uso real y diario.

Emite unas normas que contienen un cierto número de ensayos que han sido diseñados para simular áreas y condiciones críticas de lubricación en el motor. Sólo para los aceites que reúnen todos estos requerimientos se puede declarar el cumplimiento del Nivel de Calidad API correspondiente.

Este sistema permite a los usuarios seleccionar fácilmente el aceite correcto para su aplicación y comparar rápidamente los productos ofrecidos por las petroleras. Es muy utilizada actualmente por todos los fabricantes de aceites lubricantes y de vehículos, por lo que aparece reflejada en todos los envases de aceites junto con la clasificación SAE.

Esta clasificación divide los aceites lubricantes en dos series denominadas:

• “S” para motores de gasolina.
• “C” para motores Diesel.

Cada grupo se divide en varias categorías denominadas por la letra indicativa de la serie seguida de una segunda letra que establece el nivel de calidad en orden alfabético creciente. Cuanto más alta es la segunda letra, mayor calidad tiene el aceite.

2.- SERIE “S”.-

Con la letra “S” se designan todos aquellos aceites lubricantes con características más apropiadas principalmente para motores de gasolina de automóviles de pasajeros y camiones pequeños. La denominación de un aceite de este tipo se realiza indicando en primer lugar la letra “S” seguida de una letra que va creciendo en orden alfabético.

Estas categorías se han ido desarrollando a lo largo de los años, de forma que, con cada nueva letra que se añade, la calidad del aceite es mayor, de forma que se pueden utilizar en motores con el mismo año de fabricación o anteriores. El aceite indicado con la última letra aparecida puede sustituir a todas las anteriores.

Si en el manual de mantenimiento de un vehículo se recomienda un aceite de clasificación inferior a la que se está comercializando en la actualidad, el usuario podrá sustituir el aceite recomendado por este con clasificación más actualizada ya que es de mayor calidad y nunca por otro de clasificación inferior.

CLASIFICACIÓN “S”	ESTADO	CARACTERÍSTICAS DEL ACEITE
SA	Obsoleta	Aceite mineral puro (sin aditivos). 1.967.
SB	Obsoleta	Antioxidante, antigripado, sin detergente. 1.967.
SC	Obsoleta	Protección contra depósitos a alta y baja temperatura, desgaste, herrumbre y corrosión. Satisface los requisitos de fabricantes de vehículos para 1.967 y anteriores.
SD	Obsoleta	Mejor protección que los aceites SC. Satisface los requisitos de los modelos de 1.971 y anteriores.
SE	Obsoleta	Mejor protección que los aceites SD. Satisface los requisitos de los modelos de 1.980 y anteriores.
SF	Obsoleta	Mejor antidesgaste y antioxidación. Satisface los requisitos de los modelos de 1.988 y anteriores.
SG	Obsoleta	Mejor control de los depósitos y barros. Satisface los requisitos de los modelos de 1.993 y anteriores.
SH	Actual	Utiliza los límites de ensayos de API SG pero incorpora requisitos estadísticos de ensayo y otras guías existentes para mejorar la calidad del producto. La calidad SH es específica para vehículos de modelos posteriores a 1.994.
SJ	Actual	Servicio de mantenimiento para motores fabricados a partir de 1.997.
SL	Actual	Servicio de mantenimiento para motores fabricados a partir de 2.001.

3.- SERIE “C”.-

Con la letra “C” se designan todos aquellos aceites lubricantes con características más apropiadas para los motores Diesel de vehículos comerciales, agrícolas, de la construcción y todo terreno. La denominación de los aceites de este tipo se realiza indicando en primer lugar la letra “C” seguida de una letra que va creciendo en orden alfabético.

Cada una de estas categorías responde a las características particulares de funcionamiento de los diferentes tipos de motores Diesel: atmosféricos, turboalimentados, de inyección directa o indirecta, de dos o de cuatro tiempos, etc.

Cada una de estas categorías se ha ido desarrollando a lo largo de los años, de forma que, con cada nueva letra que se añade, la calidad del aceite es mayor, de forma que se pueden utilizar en motores con el mismo año de fabricación o anteriores. El aceite indicado con la última letra aparecida puede sustituir a todas las anteriores.

Si en el manual de mantenimiento de un vehículo se recomienda un aceite de clasificación inferior a la que se está comercializando en la actualidad, el usuario podrá sustituir el aceite recomendado por este con clasificación más actualizada ya que es de mayor calidad y nunca por otro de clasificación inferior.

En los aceites lubricantes para motores Diesel, se debe controlar la acidez debida al azufre que contiene el combustible, ya que éste reacciona con el agua generada en la propia combustión o de la humedad que tiene el aire y se genera ácido sulfúrico que produce la corrosión de los metales. Los fabricantes de aceites para motores diesel los catalogan a través del TBN (número básico total).

CLASIFICACIÓN “C”	ESTADO	CARACTERÍSTICAS
CA	Desaparecida	Para motores de servicio ligero desde 1.940 a 1.950.
CB	Desaparecida	Para motores de servicio moderado desde 1.949 a 1.960.
CC	Obsoleta	Introducida a partir de 1.961. Servicio moderado a severo. Satisface la obsoleta MIL – L – 2104 B.
CD	Obsoleta	Introducida a partir de 1.987. Servicio severo. Alta protección contra depósitos a alta y baja temperatura, desgaste, herrumbre, y corrosión. Satisface la MIL – L – 2104 C y D.
CD-II	Obsoleta	Introducida a partir de 1.987.Satisface la calidad CD más algunos ensayos.
CE	Obsoleta	Introducida a partir de 1.987.Servicio severo. Alta protección contra los depósitos a alta y baja temperatura, desgaste, herrumbre y corrosión. Satisface la MIL – L – 2104 E y otras clasificaciones.
CF-4	Actual	Introducida en 1.990. Para motores de cuatro tiempos rápidos atmosféricos o sobrealimentados
CF	Actual	Introducida en 1.994. Para motores Diesel fuera de carretera, con inyección indirecta y de otro tipo, incluyendo aquellos que usan combustible con más de 0,5 % de azufre en peso. Puede ser utilizada en sustitución de la CD.
CF-2	Actual	Introducida en 1.994. Para motores de dos tiempos en servicio severo. Puede ser utilizada en sustitución de los aceites CD-II.
CG-4	Actual	Introducida en 1.995.Para motores de cuatro tiempos en servicio severo, que utilizan combustible con menos del 0,5 % de azufre en peso. Puede ser utilizada en sustitución de aceites CD, CE y CF-4.
CH-4	Actual	Introducida en 1.998.Para motores de cuatro tiempos en servicio severo, diseñados para satisfacer las normas de emisiones de escape de 1.998 y especialmente producidos para utilizar un combustible con menos del 0,5 % en peso de azufre. Puede ser utilizada en sustitución de aceites CF-4 y CG-4.
CI-4	Actual	Servicio severo en motores diesel a partir de 2.002. Para motores de cuatro tiempos con válvula EGR, diseñados para satisfacer las normas de emisiones de escape de 2.004 (de aplicación en octubre de 2.002) y especialmente producidos para utilizar combustibles con menos de 0,5 % de azufre en peso. Estos aceites son superiores a los CH-4 y mejoran la protección contra la oxidación, reducción de desgastes estabilidad de la viscosidad.

El número 2 o 4 a continuación de la clasificación de los aceites indica si es para motores de dos o de cuatro tiempos.

La clasificación API también realiza una clasificación mixta en la que se combinan las especificaciones tanto para motores de gasolina como para motores Diesel, conforme a las especificaciones técnicas recomendadas por los fabricantes de vehículos y que aparecen en los envases de aceites lubricantes como son:

• Para motores de gasolina: SL/CF, SH/CD.
• Para motores Diesel: CH-4/SJ, CF/SJ.

DEPURADORAS DE FUEL-OIL.

- Depuradora de Fuel-Oil:
A bordo de un buque se pueden encontrar varios tipos de depuradoras,todas con un esquema similar, aquí os presento el modelo de una depuradora de Fuel-Oil:
La máquina posee una cámara separada donde se disponen el módulo de combustible y las depuradoras:
2 para el Fuel, 1 para el aceite del motor principal y otra, de muy reducido tamaño comparado con las otras, para el gasoil.
La depuradora de Fuel-Oil se encarga de la separación del lodo y el agua mediante centrifugado. La separadora está especialmente prevista para densidades mínima de 800 kg/m3 y máxima de 1010 kg/m3, a 150C.
La disposición del sistema es la que se muestra en la siguiente figura:

1. Unidad de control EPC-400
2. Bloque de válvulas solenoide, agua
3. Pulsador de parada de emergencia
4. Separadora MFPX 307
5. Transductor de agua
6. Indicador de flujo
7. Interruptor de alta presión
8. Interruptor de baja presión
9. Manómetro
10. Válvula reguladora
11. Válvula de 3 vías
12. Bloque de válvulas solenoide, aire

1.1-Descripción del funcionamiento de la depuradora de Fuel-oíl:
El combustible sin separar se alimenta al rotor a través de la tubería de entrada (V) (punto 1)
Se bombea por el distribuidor (D) hacia la parte periférica del rotor
Cuando el Fuel alcanza las ranuras del distribuidor, sobresale por los canales formados por el paquete de discos (G) en donde se distribuye de manera uniforme.
El combustible se limpia continuamente a medida que se dirige hacia el centro del rotor.
Cuando éste es depurado sale del paquete de discos y fluye hacia arriba, pasa por encima del anillo de nivel del disco superior (C) y penetra en la cámara centrípeta.
. Desde ahí, es bombeado por el disco centrípeto (U)
Sale del rotor a través de la salida de combustible depurado (4).
El agua separada, lodos, y partículas sólidas se empujan hacia la periferia del rotor y se almacenan en el espacio de lodos, donde éstos son descargados al tanque de lodos periódicamente.
Hay que tener un control especial sobre las partículas separadas, ya que no es extraño que al final se acumule demasiada agua que inevitablemente se descargue con el Fuel separado.

Separadores centrifugos de fuel mas utilizados en buques :

depuradoras-a-bordo-de-un-buque/

PRESOSTATO ,TERMOSTATO,NIVOSTATO.

Presostato:


El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.
El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.  
 
Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.
No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión), mientras estos últimos entregan una señal variable en base al rango de presión, los presostatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.


 Tipos de presostatos:

Presostato combinado, presostato de alta presión, presostato de baja presión y presostato diferencial de aceite
Termostato:

 
El termostato, inventado por el francés Andrew Ure en 1830, básicamente, es un elemento que permite controlar y por ende, manejar los grados de temperatura requeridos para determinada tarea, o bien para un determinado ambiente o sistema.

También con un termostato se puede proceder a la apertura o cierre de un circuito eléctrico según el nivel de temperatura en que se gradúe. El termostato permite entonces la correcta y requerida regulación de un nivel de temperatura.  
 
El termostato es un elemento de medición utilizado en fines diversos, . Por ejemplo, el termostato de un motor  es  fundamental porque controla que el resto de las piezas funcionen a una temperatura que permite a los componentes un rendimiento asegurado. Es justamente del termostato de quien depende que el refrigerante consiga la temperatura exacta que necesita el motor para su buen funcionamiento, pues si el motor no trabaja en la temperatura requerida se puede producir un choque térmico entre el frío del refrigerante y el calor generado por la combustión y asumido por las camisas de los cilindros.  
  Sin un termostato que funcione correctamente, las camisas con el calor pueden endurecerse o cristalizarse lo que irá en detrimento de su vida útil. Es altamente dañoso para el normal fucionamiento del motor que el termostato no registre estos cambios de temperatura pues esa situación puede afectar el sellado de los anillos, por lo que es vital que el termostato verifique esa temperatura específicamente. El termostato en el motor de combustión interna está ubicado en la parte  donde se conecta la manguera superior que viene del radiador, a veces puede venir instalado en la manguera directamente, y desde allí, como dijimos regula el tráfico de fluídos que corre por el mismo.

Tipos de termostatos:

En cuanto a los termostatos los hay de distintas clases: pueden ser digitales, eléctricos, mecánicos, analógicos. Y pueden ser fabricados con una simple lámina bimetálica o hasta con la complejidad de un microprocesador. Los termostatos no sólo sirven para controlar la temepratura de un motor, también son utilizados para medir la temperatura de hornos,  congeladores y refrigeradores. Los termostatos sirven tanto a los fines de mantener la temperatura de cocción de un grill como el termostato para incubadoras, calderas o saunas. Es justamente es este tipo de termostato el del tipo digital. Este tipo de termostatos son específicos para esos ambientes donde la precisión de temperatura es de vital importancia: sea en saunas como en calderas industriales, o particularmente, incubadoras o aires acondicionados. Estos termostatos pueden ser manejados por control remoto, son programables hasta en seis bandas horarias.

Estos termostatos implementados en esta clases de maquinarias y artefactos permiten un manejo automático por monitoreo, alertando en cualquier situación crítica. Y también advierten sobre las fallas de alimentación en los casos en que se compromete el mantenimiento de la temperatura.

 Nivostato:


  El nivostato o interruptor de nivel es un dispositivo que, instalado sobre un estanque u otro recipiente en que hay almacenamiento de sólidos o líquidos, permite discriminar si la altura o nivel que el material o elemento almacenado alcanza o excede un nivel predeterminado. Al producirse dicha condición, este dispositivo cambia de estado y genera una acción que evita que el nivel siga subiendo.

El ejemplo más sencillo de interruptor de nivel es el flotador de un retrete, que interrumpe el flujo de agua al alcanzar el estanque un nivel determinado.

 
 



1: Grifo para vaciado.
2: Llave de corte para la entrada.
3: Válvula de flotador.
4: Depósito.
5: Interruptor de nivel.
6: Llave de corte para la salida

MANTENIMIENTO DE CALDERAS.

PROGRAMA PARA CONTROL DE  CALDERAS

OBJETIVOS:
* Seguridad

* Eficiencia

* Continuidad
 AL COMENZAR CADA TURNO DE TRABAJO

- Tomar conocimiento del estado de la caldera.

- Tomar conocimiento de las novedades del turno
anterior.

- Comprobar los últimos valores anotados en la
planilla diaria.

- Probar funcionamiento de alarmas desde el
tablero.

- Purgar niveles y columnas de nivel.

- Inspección ocular: estado de la sala de
calderas,

sistemas de vapor, agua, aire y combustible y
equipos auxiliares.

UNA VEZ A LAS SEMANA

- Prueba de las válvulas de seguridad.

CADA SEIS MESES

- Inspección ocular de elementos de medición y control.

- Inspección de cámara de agua.

UNA VEZ AL AÑO

- Calibración de instrumentos y elementos de
control: manómetros, termómetros, válvulas de
seguridad.

- Inspección y limpieza de elementos de maniobra
y control niveles, válvulas, etc.

- Equipos eléctricos y controles.

- Inspección del circuito de gases; hogar, tubos,
cajas de humo,

- Revisación y acondicionamiento de equipos
auxiliares: ventiladores, bombas.

- Prueba hidráulica.

- Cambio de tapón fusible


ELEMENTOS DE SEGURIDAD

Control de presión:

                                          * Presostato.
                                          * Válvulas de Seguridad.
Control de nivel de agua:
                                          * Indicador visual de nivel.
                                          * Control automático de nivel.
                                          * Tapón fusible.
Control de llama:
                                          * Célula fotoeléctrica.
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA

- Tanque de alimentación: control de nivel y temperatura.

- Bomba de alimentación.

- Válvula de retención entrada de caldera.

- Indicador visual de nivel.

- Control automático de nivel.

- Tratamiento químico: dosificación de
productos, ablandamiento, toma de muestras,
ensayos, inspecciones.

- Régimen de purgas.

- Tapón fusible.



GUÍA PARA PREVENIR ACCIDENTES

- Cumplir estrictamente el plan de rutinas
establecido.

- Bajo ningún concepto obviar la purga de
niveles al inicio de cada turno.

- No encender nunca la caldera sin el chequeo
previo del nivel de agua

- No perder de vista el indicador visual de nivel.

- No permitir irregularidades en la indicación de
nivel: ensuciamiento, falta de luz, pérdidas.

- No encender nunca un quemador sin barrido
previo de gases.
- Usar sistemas de encendido adecuados: la
demora en el encendido es causa de
explosión.

- Prever las emergencias y estar preparado para
enfrentarlas. No esperar a que sucedan para
empezar a pensar.

- No encender nunca una caldera sin chequear
la posición de todas las válvulas: purgas,
venteos, niveles, manómetros, etc.

- No abrir nunca una válvula de agua o vapor a
presión en forma rápida.

- No dejar nunca una válvula de purga abierta
sin atención directa.

- No apretar tornillos o tuercas bajo presión de
aire o vapor.

- No golpear ningún objeto sometido a presión
de aire o vapor.

- No dar nunca órdenes verbales para
operaciones importantes: registrar por
escrito.

- No modificar el ajuste de la presión de escape
de las válvulas de seguridad sin la debida
autorización.

- No permitir la intervención de personas no
autorizadas en ninguno de los equipos de la
planta de vapor.
- Llenar cuidadosamente las planillas diarias,
datos de operación y novedades.

- No dejar nunca de comunicar a quien
corresponda cualquier anormalidad que se
observe en la caldera o equipos auxiliares.




Causas de fallas en las calderas


 CAUSAS PIROTUBULARES (% ) ACUATUBULARES (% )  
Corrosión interna en los tubos 1.0                                 6.5  
Corrosión externa en los tubos 3.0                                 3.5  
Limpieza inadecuada 5.1                                         7.0  
Materiales defectuosos 0.4                                         1.8  
Fabricación defectuosa 0.6                                         4.5  
Falta de normas de mantenimiento 21.0               23.0  
Fallas en la ejecución de mantenimiento 28.0       30.0  
Mala graduación del encendido 2.0                    4.0  
Mal control del nivel de agua 7.0                                 12.0  
Inadecuado tratamiento de agua 26.5                 7.0  
Expansiones y contracciones 0.4                                 0.6  
Fallas en obras civiles 5.0                                         0.1

Daños más frecuentes en las calderas

CAUSAS PIROTUBULARES (% ) ACUATUBULARES (% )  
Refractarios del hogar 6.2                                            0.3  
Refractarios del quemador 12.3                         9.0  
Refractarios del cuerpo 3.0                                         6.0  
Cuerpo de la caldera 4.0                                         1.6  
Tubería de fuego 66.4                                     -------  
Tubería de agua -------                                       22.0  
Pared tubos de agua -------                                      6.0  
Domo superior -------                                                    0.5  
Domo inferior -------                                                 5.0  
Sobre calentador -------                                       14.7  
Tiro inducido tiro forzado 1.5/---                               12.0/16.0  
Chimenea 0.2                                                     5.0  
Otros 6.4                                                             1.9

CALDERAS INDUSTRIALES

CALDERAS INDUSTRIALES

El vapor es usado extensamente en el sector industrial y comercial, principalmente en el calentamiento de procesos, en la generación de potencia y en la calefacción de espacios.
El vapor se obtiene a partir del agua, la cual está disponible y es barata; es limpio, inodoro, insípido y estéril; es de fácil distribución y control; cuando se condensa, da un calor a temperatura constante; tiene un alto contenido energético; puede usarse para generar potencia y proporcionar calefacción.                                                                                                              
El vapor se puede producir en cualquiera de las tres condiciones siguientes: Vapor húmedo, Vapor saturado seco, Vapor recalentado.

CALDERA

Una caldera o generador de vapor es una máquina térmica que produce vapor a una presión mayor que la atmosférica. A la máquina le entra una energía (aire–combustible) la cual se transfiere a una sustancia de trabajo (frecuentemente agua) efectuándose el proceso de evaporación, cuyo mecanismo de transferencia de calor depende del tipo de Caldera.
Las calderas de vapor, constan básicamente de 2 partes principales:

 CÁMARA DE AGUA

Es el espacio que ocupa el agua en el interior de la caldera, el nivel de agua se fija en su fabricación, de tal manera que sobrepase en unos 15 cm  por lo menos a los tubos o conductos de humo superiores. Según la razón que existe entre la capacidad de la cámara de agua y la superficie de calefacción, se distinguen calderas de gran volumen, mediano y pequeño volumen de agua.

 CÁMARA DE VAPOR
Es el espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, el cual debe ser separado del agua en suspensión. Cuanto más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara, de manera que aumente también la distancia entre el nivel del agua y la toma de vapor.

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS
Por la disposición de los fluidos, las calderas se clasifican generalmente, como calderas de tubos de humo (pirotubulares) o de tubos de agua (acuotubulares).

CALDERAS PIROTUBULARES

En esta caldera la llama y los productos de la combustión pasan a través de los tubos y el agua caliente rodea el hogar interno y los bancos de tubos. Manejan presiones de operación de 0-20 bares (0-300 PSIG).
Ventajas: Menor costo inicial debido a la simplicidad de su diseño, mayor flexibilidad de operación, menores exigencias de pureza en el agua de alimentación, son pequeñas y eficientes.
Desventajas: Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento, no se deben usar para altas presiones.

 Calderas pirotubulares de un paso.

 Estas calderas tienen un conjunto de tubos de humo que las atraviesan desde el principio hasta el final, con los quemadores al principio y la chimenea al final de estos, Figura 2, los tubos pueden ser colocados en la cámara de la caldera en forma vertical u horizontal. Los quemadores van montados dentro de cada tubo y normalmente en las calderas horizontales el tiro es forzado y en las verticales el tiro es natural. 

Estas calderas son diseñadas para quemadores de gas y tienen una producción de vapor de 36 Kg/h hasta 360 Kg/h. Las calderas verticales son comúnmente usadas para tintorería y en la fabricación de prendas de vestir.

 3.1.2 Calderas pirotubulares de múltiples pasos.

 Esta caldera usualmente tiene una sola cámara para la combustión principal, con un conjunto de tubos por donde pasan los gases calientes, tanto por el frente como por la parte de atrás de esta. Uno de los primeros diseños fue el de la caldera de Lancashire mostrada en la figura 3; esta fue originalmente diseñada para quemadores con carbón, pero luego fue convertida a gas natural. El rendimiento térmico de este tipo de caldera generalmente es cerca de 73–77%.                        

La caldera moderna de cámara empaquetada generalmente es de tres pasos en la caldera húmeda, figura 4, sino hay problemas de fugas de aire podría funcionar con eficiencias térmicas de 78–83%. 

El combustible puede ser petróleo, gas o dual. El vapor generado puede ser de hasta 31800 kg/h con presiones de hasta 18 bares. Las Calderas de más de 16820 kg/h de salida generalmente tienen dos tubos de combustión.

  CALDERAS DE AGUA O ACUOTUBULARES 

En este tipo de unidad, los productos de la combustión rodean a los bancos de tubos y el agua circula por el interior de dichos tubos. Manejan presiones de operación de 0-150 bares (0-2200 PSIG). (ROSALER, 2002). Figura 5. 

Ventajas: Pueden ser puestas en marcha rápidamente y trabajan a 300 PSI o más. 

Desventajas: Mayor tamaño y peso, mayor costo, debe ser alimentada con agua de gran pureza. 

Caldera acuotubular. 

Estas son las grandes calderas de alta presión utilizadas para la generación de energía en la industria. Los gases calientes de los quemadores pasan alrededor de 

CALDERAS DE AGUA O ACUOTUBULARES 

En este tipo de unidad, los productos de la combustión rodean a los bancos de tubos y el agua circula por el interior de dichos tubos. Manejan presiones de operación de 0-150 bares 

 Ventajas: Pueden ser puestas en marcha rápidamente y trabajan a 300 PSI o más. 

Desventajas: Mayor tamaño y peso, mayor costo, debe ser alimentada con agua de gran pureza.    

 Estas son las grandes calderas de alta presión utilizadas para la generación de energía en la industria. Los gases calientes de los quemadores pasan alrededor de los bancos de tubos verticales que contienen el agua. Las calderas son de forma rectangular y los tubos están conectados a un tambor de agua en la parte inferior y a un colector de vapor en la parte superior. Normalmente hay un sobre calentador por encima de la cámara principal de combustión. Los productos son por lo general por encima de 20.000 kg/h. Debido a factores económicos, las calderas trabajan con carbón pulverizado o petróleo. Algunas han sido convertidas a gas, también pueden trabajar con dos quemadores de combustible.

. 

3.3 CALDERAS DE TIPO SERPENTÍN 

Estas calderas son en forma de tubo de agua con el agua contenida en un conjunto de serpentines. La llama del quemador va por el interior y centro del serpentín, los productos pasan alrededor de las capas externas de los serpentines, figura 6. Estas calderas se denominan a veces generadores de vapor o vaporización de vapor. 

 Son calderas de baja capacidad de agua y producen pequeñas cantidades de vapor rápidamente, en menos de 5 minutos. Se debe tener cuidado con el tratamiento de las aguas, por lo general es a base de sodio en combinación con aditivos químicos es todo lo que es normalmente necesario para el tratamiento de las aguas de alimentación. Los productos pueden variar desde 200 kg/h hasta aproximadamente 9090 kg/h a 40 bares. Estas utilizan quemadores de gas o de petróleo.   

OTRAS CALDERAS 

Además de las calderas descritas, también existen las calderas de gas que se utilizan para proporcionar vapor húmedo para panadería, hornos de pastelería. Estas calderas son pequeñas y las presiones de trabajo son del orden de dos bares.

EFICIENCIA DE LAS CALDERAS 

La eficiencia de las calderas está determinada por la siguiente ecuación:

EFICIENCIA = CALOR QUE SALE DEL VAPOR PRODUCIDO/CALOR SUMINISTRADO x 100 

ANALISIS DE FALLAS EN LAS CALDERAS 

En las calderas es muy importante la detección de fallas, porque eso permite evitar y prevenir accidentes por causa de éstas. El análisis de fallas permite detectar a tiempo problemas en las calderas, tales como: defectos de diseño, fabricación o ensamble de piezas; errores en los procedimientos establecidos para el mantenimiento y servicio de los equipos; malas rutinas de mantenimiento o abusos y descuidos durante la operación; por último ayuda a la selección y establecimiento de métodos no destructivos como procedimientos de inspección de las diferentes partes de la caldera. 

A continuación se mencionan las causas más comunes de fallas en las calderas, así como los daños más frecuentes.

NORMAS DE DISEÑO

CONTROLES 

Los controles buscan garantizar el funcionamiento de la caldera bajo las condiciones y requerimientos especificados. En las calderas pequeñas; igual que en las calderas grandes se disponen de sistemas y aparatos que permiten controlar la presión de vapor, el nivel del agua, flujo de vapor, la presencia de llama, el flujo de combustible, y el flujo de aire.

Válvula principal de control de gas: permite aislar los dispositivos de control de gas para facilitar las rutinas de reparación y mantenimiento. 

Gobernador de presión de gas: Para garantizar una presión constante del gas de entrada. 

Presostato: Es un de acción inversa accionado por la presión de vapor. 

 

Presostato de acción inversa.

El principio de funcionamiento del presostato se basa en el balance de fuerzas entre la ocasionada por la presión de un fluido y la fuerza ejercida por un fuelle y un sistema de resortes. Cuando la presión de vapor alcanza el valor ajustado; la válvula del presostato cierra el paso de gas dejando pasar solo una pequeña cantidad suficiente para mantener la llama. De igual forma; cuando la presión de vapor cae; entonces se da nuevamente paso al flujo de gas por medio de la válvula del presostato.

Corte por bajo nivel de agua y alarma: El nivel de agua es controlado automáticamente por medio de un flotador el cual tiene también control sobre una válvula de gas. El conmutador de mercurio acoplado al flotador puede accionar una bomba de agua, activar una alarma sonora y abrir o cerrar una válvula de gas. La alimentación de agua a la caldera también puede hacerse en forma manual o por medio de un inyector. una combinación de fuerzas entre el brazo del flotador y un fuelle permite controlar el motor de la bomba y también operar la válvula de gas por medio del presostato. El conmutador de mercurio se inclina y acciona un contacto antes de que el agua llegue a su nivel más bajo y así acciona una alarma. Por otro lado el conmutador de la bomba debe abrirse justo antes de que el agua llegue al nivel más alto. 

 

Control de alimentación de agua.

Por razones de seguridad suele utilizarse un segundo sistema de alarma y corte de gas. Este último no dispone del conmutador de mercurio de alta. 

Para el control de nivel de agua también se puede emplear un sistema de electrodos que cierran un circuito por medio del agua. Un sistema de un solo electrodo. Si el nivel de agua; cae por debajo del electrodo; el circuito se abre y la válvula solenoide se cierra para así activar una alarma.

Dispositivo de protección de llama: Consiste de un conmutador termoeléctrico de falla de llama. El conmutador puede ser accionado manualmente por medio de un botón de reset. Dispone de un termo cúpula que cuando es calentada por la llama; energiza un electroimán el cual mantiene cerrado el conmutador. Cuando la llama desaparece el conmutador se abre debido a que el electroimán se des energiza. Como este dispositivo esta en serie con la válvula solenoide, esta impide el paso de gas. 

Válvula de corte por baja presión: En calderas que no disponen de un control eléctrico se suele utilizar una válvula de corte por baja presión justo antes de la válvula principal de gas. El corte puede realizarse por una línea que puede ser operada por el control de nivel bajo de agua.  

Válvula reductora del quemador con enclavamiento: En calderas con ignición manual es necesario impedir que pase el gas si este no va a ser quemado. Esto puede lograrse colocando una válvula piloto de enclavamiento y una válvula principal de gas. Así la válvula piloto debe ser activada antes que la válvula principal. También se puede usar una válvula de palanca giratoria del quemador con una válvula reductora   

Válvula principal de vapor: Es una válvula de paso colocada directamente cerca a la parte superior de la caldera. 

Válvula de seguridad: Válvula cerrada cargada con un resorte. Se coloca en la parte posterior de la caldera cerca al tope. Está protegida de interferencia por medio de un dispositivo de seguridad. 

 

 

Manómetro: Consiste de un medidor de presión acompañado de un sifón y una válvula. 

Medidor de agua: Se trata de un tubo de vidrio sostenido entre la base y la cima de la caldera por prensaestopas. Dispone de válvula de vapor, válvula de agua y una válvula de drenaje. 

Inyector: Es un dispositivo que alimenta el agua hacia la caldera por medio de la succión creada cuando el vapor pasa a través de una boquilla. El sistema se pone en operación abriendo la válvula cheque de alimentación, la válvula de succión y luego la válvula del inyector de vapor en forma rápida y completa. Luego de que el inyector se coloca en funcionamiento este puede ser controlado solamente por la válvula de vapor.

    

Control automático de alimentación: Este puede formar parte del control de bajo nivel del que se ha hablado. 

Bomba de alimentación: Puede ser operada manualmente o por medio de un control eléctrico tal como se muestra en la figura 16. En este último caso el control de nivel de agua se debe ajustar para mantener el nivel en la mitad del medidor de vidrio.   

INSTALACIÓN 

Se debe consultar el manual de instalación de la caldera antes de hacer algún trabajo. 

La caldera debe ser montada en un espacio nivelado y firme. Se debe dejar un espacio adecuado para la manipulación cómoda de todos los equipos auxiliares. 

La chimenea debe estar fijada con un diversor de tiro. El diversor de tiro facilita la circulación de gases dentro de la cámara de combustión al establecer un equilibrio de fuerzas entre los humos calientes y el aire, facilitando así la circulación de los humos y evitando contrapresiones ocasionadas por corrientes de viento contrarias al flujo de los gases

INSPECCIONES 

Periódicamente se debe hacer inspección del suministro de gas, sistema de drenaje, presión del quemador, color y ubicación de la llama, flujo de gas, pérdidas de corrientes de aire en la chimenea, operación del control de llama y válvula de corte por baja presión. Además se debe realizar un mantenimiento rutinario que incluya la presión de trabajo de la caldera y el sistema que mantiene el nivel del agua. 

La válvula de seguridad también debe ser chequeada frecuentemente para asegurar que la válvula pueda operar libremente y no está atascada 

QUEMADORES Y SUMINISTRO DE AIRE DE COMBUSTION 

Los quemadores se seleccionan según el rango de presión de operación, tipo de combustible, eficiencia. Además se deben tener en cuenta las normas de construcción. 

Entre los principales tipos de quemadores encontramos: quemadores sin mezcla previa o llama de difusión, quemadores de combustóleo, quemadores a presión tipo JET, quemadores de copa rotativa, quemadores para gas (baja y alta presión) y quemadores tipo dual. 

Los quemadores deben funcionar con un exceso de aire que depende del combustible empleado. Para el carbón se debe emplear un exceso de aire que oscila entre el 20% y el 40%, los derivados del petróleo entre un 15% y 25% y el gas entre el 5% y el 15%.

USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA 

Tal como ocurre en el resto de máquinas térmicas; también se puede adelantar programas de gestión energética en las calderas de vapor. Las principales acciones están encaminadas al aprovechamiento máximo del calor transferido por el proceso de combustión. En este aspecto toma importancia la recuperación de calor sensible de los productos de combustión, para lo cual se dispone de los siguientes equipos auxiliares de recuperación de calor: 

Recalentador de aire: Trabaja con los restos de vapor que entra al condensador y le transfiere calor al aire tomado de la atmósfera antes de llevarlo a la caldera. Se consigue así eliminar parte de la humedad contenida en el aire al llevarlo de 90 °F a 120 °F.

CONCLUSIONES 

El vapor es muy usado en el sector industrial, comercial y de salud, especialmente para el calentamiento de procesos, en la generación de potencia, generación de energía, en la calefacción de espacios y para la esterilización de instrumental quirúrgico. 

Las calderas se clasifican principalmente en dos clases: piro tubulares, cuando los humos calientes circulan por tubos y el agua se encuentra alrededor de estos y aqua tubulares, cuando el agua circula por tubos y los humos calientes están alrededor de estos. 

Las calderas piro tubulares son las más utilizadas en el calentamiento de procesos y en aplicaciones industriales y comerciales. Manejan presiones de operación de 0-20 bares (0-300 PSIG) Las calderas acuotubulares son utilizadas para la generación de energía en la industria, son de mayor tamaño, peso y costo que las piro tubulares. Manejan altas presiones de operación de 0-150 bares (0-2200 PSIG). 

Las calderas tanto pequeñas como grandes deben poseer sistemas y aparatos que permiten controlar la presión de vapor, el nivel del agua, la presencia de llama, el flujo de combustible, y el flujo de aire, para así garantizar el funcionamiento de la caldera bajo las condiciones de seguridad y requerimientos especificados. 

Periódicamente se debe hacer inspección del suministro de gas, sistema de drenaje, presión del quemador, color y ubicación de la llama, flujo de gas, pérdidas de corrientes de aire en la chimenea, operación del control de llama y válvula de corte por baja presión; además para garantizar el funcionamiento óptimo de la caldera y evitar explosiones y daños por falta de agua y sobrepresiones en el sistema, se debe realizar un mantenimiento rutinario que incluya la presión de trabajo de la caldera y el sistema que mantiene el nivel del agua.

presostato

Presostato:


El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.
El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.
 
Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado.
No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión), mientras estos últimos entregan una señal variable en base al rango de presión, los presostatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.

refrigerantes (freones y amoniaco)

Refrigerante CFC.

Los refrigerantes CFC CLOR-FLUORO- CARBONADOS son productos derivados del metano y del etanol, cuyos átomos de hidrógeno han sido totalmente sustituidos por fluor y cloro. Por tanto, son de gran estabilidad y su vida en la atmósfera es de muchos años.

Son productos más pesados que el aire, no obstante, debido a las corrientes atmosféricas son conducidos a las Mosquera, donde el cloro es liberado debido a la acción del sol. El cloro libre descomponer el ozono (O3) en oxígeno (O2) y de forma continua, serie degradando miles de moléculas de ozono.

Los refrigerantes CFC más conocidos en el mercado son:

R-11 , R-12 , R-13 , R-502.

Los refrigerantes CFC se encuentran en vías de extinción (prohibido el uso a 31/12/1995). No obstante, debido al gran número de instalaciones que aún funcionan con ellos, los estudiaremos.

R-12 o diclorodifluorometano.

Su fórmula química es CF2CL2 se distinguen recipientes a presión con la franja amarilla. Estas incoloro y inodoro, que sólo en concentraciones superiores al 20% en el aire tienen un ligero olor etéreo.

Es muy poco tóxico, no afecta los ojos, nariz, garganta, boca, pulmones o piel; sin embargo, sí se expone a una llama se descompone, formando productos tóxicos e irritantes.

Su solubilidad con agua es baja, pero cuando lo hace, forma ácido fluorhídrico. En estado de vacuno se disuelven una cantidad notablemente superior de agua que en estado líquido.

El refrigerante líquido y el aceite lubricante son totalmente mezclables en cualquier proporción y a cualquier temperatura. Al aumentar la presión del refrigerante y disminuir la temperatura del aceite, aumenta la solubilidad del vapor de R-12 en el aceite.

El R-12 es estable hasta los 550 °C pero en presencia de sustancias catalizadoras pueden disminuir notablemente. Se descomponen formando ácidos cloridricos, ácidos fluorhídricos etc... Por lo que no podrán realizar trabajos de soldadura hasta que se haya vaciado la instalación y el local este ventilado, no obstante, no es inflamable ni es posible.

Para controlar la fuga se suele emplear una solución jabonosa, también se emplearán las lámparas detectoras de halógenos y los medios electrónicos.

En por su poca potencia frigorífica volumétrica, no se utilizan en grades instalaciones.

Por su elevada densidad, mayor que la del aire las aberturas de aireación se deben situará en el suelo del local.

Valores característicos del R-12.

Temperatura de ebullición____________________ -30 °C (P.at).

Calor de vaporización_______________________ 40 Kcal /Kg.

punto de solidificación______________________ - 155 °C.

Temperatura crítica_________________________ 112 °C.

Presión crítica____________________________ 40 kg/cm2.

ODP____________________________________ 1

HGWP__________________________________ 3,00

GLIDE__________________________________ 0

Primeros auxilios.

Inspirado en grandes cantidades de R-12 se puede perder el conocimiento, por lo que hay que proporcionar aire fresco inmediatamente, las lesiones en los ojos deben tratarse lavándose con una solución débil de ácido bórico. En caso de que se hayan inspirado productos de la descomposición del R-12 debe requerirse urgentemente servicios médicos.

Refrigerantes HCFC.

Los refrigerantes hidro- cloro-fluoro-carbonados o HCFC son derivados del metano y del etano, cuyos átomos de hidrógeno no han sido totalmente sustituidos por fluor y cloro. Por tanto, son menos estables y su vida en la atmósfera es relativamente corta, además poseen menos cantidad de cloro que los CFC . Suelen destruirse antes de alcanzar la atmósfera.

Por todo ello, los HCFC destruyen en menor medida la capa de ozono y están siendo utilizados como refrigerantes de transición hasta la aplicación de los nuevos refrigerantes querido afectan a la capa de ozono ( ODP =0).

Los más conocidos en el mercado son R- 22, R- 123, R- 124.

R-22. ( MONOCLOROFLUOROMETANO).

Su fórmula química es: CHF2CL y se distribuye en recipientes a presión con una franja azul. Es un gas incoloro y tiene un olor a éter.

Su composición química frente a los metales es idéntico al del R-12.

La solubilidad del agua en el R -22 es mucho mayor que el R-12 ( 8 veces mayor), por lo tanto, es capaz de absorber una mayor cantidad de humedad y se corre riesgo de que se forme hielo en la válvula de expansión. En

En cuanto a la solubilidad del R-22 con el aceite existe un vacío en la mezclabilidad para un determinado intervalo de temperatura, de los cuales aparecen dos capas de líquidos por descomposición de la mezcla. Con la misma presión y temperatura, pero de distinta densidad. Por esta razón, los aceites minerales se sustituyen por aceites sintéticos que elimina el vacío de mezclabilidad.

La toxicidad y la localización de las fugas es igual que en el R-12.

El R-22 se emplean las instalaciones de baja temperatura y en aquellas que debe dar grandes potencias en locales pequeños.

Por su bajo poder de destrucción del ozono se emplean en mezclas de refrigerantes sustitutivos.

La potencia frigorífica volumétrica es muy grande, al igual que la del NH3 . Con el empleo del R-22 que se consigue aumentar en un 60% la capacidad de un compresor de R-12, con el mismo pistón, carrera y velocidad se obtiene la misma capacidad reduciendo la velocidad del compresor.

Valores característicos del R-22

Temperatura de ebullición____________________ -40 °C (P.at).

Calor de vaporización_______________________ 56 Kcal /Kg.

punto de solidificación______________________ -115 °C.

Temperatura crítica_________________________ 90 °C.

Presión crítica____________________________ 50 kg/cm2.

ODP____________________________________ 0,05

HGWP__________________________________

GLIDE__________________________________ 0

Deslizamiento o GLIDE.

Hasta ahora, trabajamos con refrigerantes que eran sustancias puras, y por tanto, durante la condensación y evaporización a presión constante, su temperatura no variada. Esto también se cumple en los refrigerantes formados por una mezcla AZEOTROPICA.

Ahora, en cambio en los refrigerantes nuevos para instalaciones ya existentes, nos enfrentamos con refrigerantes compuestos por mezclas que pueden separarse, parcial o completamente durante el proceso de evaporación a presión constante, lo que origina distintas temperaturas de saturación por líquido que para el vapor. Esta mezcla se denomina ZEOTROPICA.

Temperatura del rocío_________________ temperatura de vapor saturado.

Temperatura de burbuja_______________ temperatura del líquido saturado.

T rocío - T burbuja = deslizamiento °C.

La temperatura de burbuja siempre es más baja que la temperatura del rocío. Es decir, en la vaporización a presión constante la temperatura sube unos grados, y en la condensación a presión constante baja unos grados; esto es lo que se conoce como deslizamiento de temperatura o GLIDE.

Los deslizamientos son variables según las condiciones de trabajo, por ello, el valor se dará para las condiciones de trabajo establecidas (temperatura).

Los refrigerantes zeotropicos suelen componerse de una mezcla de tres refrigerantes (HCFC o HCFC/HFC).

En la evaporación se evapora primero la mayor parte del refrigerante, cuyo punto de ebullición es más bajo y después los refrigerantes con punto de ebullición más altos. Lo que produce el deslizamiento.

Refrigerantes HFC.

Los refrigerantes un hidro-fluoro-carbonados o HFC son productos exentos de cloro, y sus átomos de hidrógeno no han sido totalmente sustituidos por flúor. Por lo tanto, están compuestos de hidrógeno (H), flúor (F) y carbono(C), es decir no destruyen la capa de ozono (ODP = 0).

Los HFC sólo refrigerantes para las nuevas instalaciones, ya que en un futuro próximo la primera condición para seleccionar un refrigerante será (ODP = O).

Los HFC con mayor difusión son R- 134a , R- 125 , R- 404 a , R- 152 a , R- 23.

R 134a o tetraflouretano.

Su fórmula química es: CH2F-CF3 y es un producto alternativo al CFC R-12, que es el refrigerante de mayor consumo mundial.

Las propiedades termodinámicas son muy parecidas a la del R-12 y la capacidad frigorífica del equipo son compatibles sigue la temperatura de evaporización no se sitúe por debajo de -15 °C.

Al ser la molécula del R -134 a más pequeña que la del R-12 los tamices moleculares utilizados en el filtro será más pequeño( 3 Anstron en lugar de 4 recomendado para R-12).

La solubilidad en el agua es aproximadamente 6 veces mayor que la del R-12, por tanto, tomaremos todas las precauciones al manipular el R 134a a fin de evitar introducir agua en el circuito.

En cuanto a los materiales normalmente utilizados en la instalación de R-12, aluminio o cobre son compatibles con el R 134 a.

Las pérdidas de carga en el vaporizador o conversador son menores que con el R-12.

El R 134a no es misible(no se mezcla), los aceites minerales, el aunque en estas instalaciones se emplea aceite PAG (poli- alquil-glicoles) o ester: estos últimos muy extendidos.

Valores característicos del R-134a

Temperatura de ebullición____________________ - 26,1 °C (P.at).

Calor de vaporización_______________________ 50,6 Kcal /Kg.

punto de solidificación______________________ -115 °C.

Temperatura crítica_________________________ 101,1 °C.

Presión crítica____________________________ 40,6 Kg/cm2.

ODP____________________________________ 0

HGWP__________________________________ 0,28

GLIDE__________________________________ 0

R-404a.

Esto refrigerante es una mezcla de productos puros:

• R -125 pentafluoretano CHF2-CF3 ___________________ 44%

• R 134a tetrafluoretano CH2F-CF3___________________ 4%

• R 143a trifluoretano CH3-CF3____________________ 52%

El refrigerante R -404a ha sido elegido mundial mente en aplicaciones de refrigeración en temperatura de evaporación media y baja. El refrigerante R- 404a sustituye al R- 502, ya que sus características son muy parecidas y en algunas de ellas, tienen prestaciones superiores (P.e : mayor capacidad frigorífica).

Valores característicos del R-404a

Temperatura de ebullición____________________ - 46,69 °C (P.at).

Calor de vaporización_______________________ 50,6 Kcal /Kg.

punto de solidificación______________________ -115 °C.

Temperatura crítica_________________________ 101,1 °C.

Presión crítica____________________________ 40,6 Kg/cm2.

ODP____________________________________ 0

HGWP__________________________________ 0,28

GLIDE__________________________________ 0