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Funcionamiento de la Caldera del Lab. de Termica (I.T.O)

El proceso comienza con el quemador de la caldera. Encendemos el interruptor y lo primero que arranca es el ventilador que mete aire para hacer un barrido pues pueden quedar residuos de combustible de procesos anteriores que salen por la chimenea ya que si dejamos los residuos y prendemos el quemador podrá causar algún tipo de explosión, al mismo tiempo se inyecta combustible y se genera la chispa por medio de un arco eléctrico. La fotocelda registra la flama originada y mientras eso ocurra estará pasando el combustible desde la bomba. Si no hay flama, no hay registro y se manda una señal a la bomba para detener el flujo de combustible.

Una vez que hay registro, entra el suministro de aire y combustible (diésel, el cual está almacenado en un tanque independiente). Así, junto con el arco eléctrico creado en los electrodos del quemador se inicia la combustión. El proceso se realizará alrededor de los fluxes, que son los tubos de unión entre el domo superior y el domo inferior de la caldera entre los cuales estarán circulando la flama y los gases de combustión. Dentro de ellos va a haber agua. Después de cierto tiempo se formarán burbujas de vapor después de cualquier incremento de temperatura, quienes llegarán al domo superior, donde se juntará el vapor (saturado) obtenido. Sería necesario implementar un sobrecalentado en la caldera para evitar que el vapor saturado se condense debido a decrecimientos de temperatura, para ciclos constantes.

 Existe una columna de agua con un registrador de nivel, quien registra el nivel del domo superior. Si el líquido llega a esta parte, habrá una señal que pasará por el tablero a la bomba de agua; esta señal detendrá a la bomba, impidiendo el proceso de alimentación. Si el nivel llega a bajar, se manda una señal a la bomba para alimentar a la columna. El nivel debe estar arriba del último flux para que el proceso funcione óptimamente y no dañe la estructura de la caldera.

La temperatura del agua debe ser templada para no originar algún choque térmico dentro de la caldera. Para asegurarnos de que esto suceda, se tiene un serpentín denominado economizador que se encuentra en el interior de la caldera y calienta el líquido y lo manda a un recipiente fuera de la caldera que posteriormente con ayuda de una bomba ingresara a la caldera para evaporarse de una manera más rápida ya que la temperatura está un poco elevada y ahorraremos con ello un poco de energía calorífica.

Desde el tanque de condensados, una sustancia líquida fluirá a través de las tuberías hasta llegar al serpentín, y calentará aún más los gases de combustión de tal forma que el agua que sale por este punto saldrá más caliente y ayudará a mejorar la combustión que se ha formado con el proceso descrito anteriormente.

El compresor conectado a la caldera simula a un ventilador, el cual generará aire; la dirección del flujo de aire lo llevará a un recalentador de aire. Este aire evita el gasto excesivo de combustible y ayuda a la combustión ya que si lo ingresamos sin un precalentado nos costara más energía calorífica para llevar acabo nuestra combustión por que el aire contiene más Nitrógeno que Oxigeno y el Nitrógeno necesita de una mayor cantidad de energía térmica para calentarse por ello primero lo pasamos por un economizador que se encuentra en la chimenea.

Existen manómetros o pres urómetros que regularán la presión de la caldera. Si se llega a 5 kg / cm^2 , el proceso se para. Si tenemos un valor de 1 kg / cm ^2, el proceso arranca. Para evitar incrustaciones, se añaden sustancias químicas como fosfatos, fosfitos, sulfatos y sulfitos. Las sales e impurezas se precipitarán al domo inferior, donde una válvula de descarga los drenará para evitar la disminución de la transferencia de calor

Existe una válvula de seguridad que está calibrada a 5 kg que se disparará cuando se alcance este valor para liberar el vapor y evitar una explosión. Con otra válvula se controla la presión y la temperatura.

Cuando tenemos vapor saturado en el domo superior, éste viajará a través del cabezal con dirección a la turbina  antes de llegar a la misma pasara por una trampa de vapor que en caso de que allá residuos de líquido condensado los separar del vapor y los mandara a una sistema debajo de la caldera ya que si estos residuos llagan a nuestra turbina podrán dañarla al llegar a la turbina antes de llegar a esta tenemos unas salidas de vapor que se encuentran cerradas mediante unas Válvulas manuales por si queremos utilizar el mismo vapor sobrecalentado para otro proceso diferente ( Ten en cuenta que si se abren estas entradas disminuirá la velocidad del vapor que pasara a la turbina ) el vapor pasara por la turbina en donde es posible generar movimiento para cualquier proceso necesario. A la salida e la turbina tendremos una mezcla de vapores, ya sea saturado o sobrecalentado. La mezcla necesita enfriarse para evitar pérdidas de agua (transformación a líquido saturado en la salida).

El condensador realiza esta función al existir cedencia de temperatura por parte del vapor al agua fría que entra en él. La sustancia entonces viajará a una torre de enfriamiento donde caerá en pequeñas precipitaciones de líquido (gotas). Existe un ventilador y en este punto el agua caliente le cederá temperatura al aire frío, el cual será expulsado a través de la salida en la parte superior de la torre de enfriamiento. Una nueva bomba hará que el agua fría regrese al tanque de condensados, completando el ciclo.

La entrada de agua a la caldera también se puede dar por un precalentado que se encuentra al lado de la caldera la cual contiene su propio quemador y su suministro de combustible , la cual igualmente ara un barrido antes de empezar el proceso se inyectara el combustible por medio de unas electroválvulas y al mismo tiempo se encenderá la chispa , el agua ingresara con ayuda de una bomba que tomara el agua de un tanque de almacenamiento e ingresara a la caldera la precalentara un poco ( elevara su temperatura) y de igual forma con la misma potencia de la bomba la enviara al tanque de líquidos condensados y posteriormente pasara al tanque de economizador y por medio de otra bomba ingresara a la caldera para realizar la evaporización. Todas las acciones eléctricas se realizan gracias a dos PLC que se encuentran montados en tablero accesibles al operador  y estarán controlando todo este proceso.

Equipo 5 - Instrumentación y Control

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