CALDERAS PIROTUBULARES, PARTE 1 - B3 Año - 2023

CALDERAS PIROTUBULARES
PLANTAS DE VAPOR
Ing. ROBERTO GUZMÁN ORTIZ
PARTE 1_B3
Año/2023
Termostatos -control de temperatura-
Son los instrumentos utilizados para fijar, monitorear y
controlar la operación de los precalentadores, eléctrico y a
vapor, de combustible.
Algunos tipos utilizados son:
▪ Aquastato Honeywell L-4006A;L-6006A
Fijan limites bajos y altos de temperatura permitiendo
controlar la operación de pre-calentadores, agua caliente
etc.
▪ Termoswitch fenwal
Control operacional de resistencias o solenoides sensando
temperatura.
▪ Bulbo remoto o bulbo de inmersión.

CONTROLES DE TEMPERATURA
Interruptor de baja temperatura del combustible: Interruptor termostático que
envía una señal al control principal para que inicie con el encendido; evita el arranque
del quemador, o hace que no encienda si la temperatura seleccionada del combustible
es menor que la requerida para la operación adecuada del quemador.
Termostato eléctrico del calentador de combustible bunker: Percibe la

temperatura del combustible y activa o desactiva el calentador de aceite eléctrico para
mantener la temperatura requerida del combustible. Esta compuesto por una
resistencia eléctrica mediante la cual calienta el bunker, esta funciona hasta que la
caldera produzca vapor para que inicie la operación el calentador a vapor.
Termostato del calentador a vapor del combustible bunker: Percibe la temperatura

del combustible y controla la apertura y cierre de la válvula solenoide del vapor para
mantener la temperatura requerida del bunker.
Cuando la caldera ya produjo vapor y mediante una válvula reguladora se le

suministra al calentador a una presión entre 15 a 30 psi. La temperatura a la que se
regula es 80C a 96C y el calentador eléctrico se apaga automáticamente tan pronto
trabaje el calentador a vapor.
El termostato manda una señal eléctrica a la válvula solenoide del suministro de
vapor para cerrar o abrir según lo requiera.
CALENTADOR ELECTRICO-VAPOR DEL COMBUSTIBLE
CONJUNTO BÁSICO DEL GAS
Para el caso de calderas con alimentación de combustible mixto (gas propano y
aceites pesados Nos. 4, 5 o 6 el gas propano es utilizado para la llama piloto.
Este sistema esta formado por tubería de cobre o de hierro galvanizado, válvula
reguladora de presión, válvula solenoide, manómetro, llave de cierre.
Este combustible provee la llama piloto en las calderas de bunker, que como su
viscosidad es muy alta cuesta, aun ya precalentado, que encienda; de aquí la
importancia del sistema de gas propano que es el que provee el calor suficiente al
bunker para su combustión.
VÁLVULA REGULADORA DE GAS: Sirve para asegurar que la cantidad de gas sea
suficiente para generar una buena llama piloto.
VÁLVULA SOLENOIDE DE GAS: Es accionada por el programador y abre el paso de

gas según el ciclo de funcionamiento de la cadera.
MANÓMETRO: Indica la presión del gas propano (20 psi aprox.)

CONTROLES DE PRESIÓN DE AIRE
Las calderas que utilizan combustible pesado necesitan para el encendido aire para combustión,
generado por un ventilador, y aire para atomización, generado por un compresor de aire, a la
presión requerida por el quemador.
Los controles son:
❖ Control de presión de prueba del aire para combustión
Es un interruptor sensitivo a la presión, de diafragma y que se mueve por medio de la
presión del aire del ventilador (rango de 3 a 35 pulgadas de columna de agua. El
contacto se cierra cuando detecta que hay suficiente presión de aire para combustión,
de lo contrario permanece abierto y la caldera no entra en operación ya que este forma
parte del control del quemador.
❖ Control de presión de prueba de aire para atomización
Interruptor actuado a presión cuyos contactos están cerrados cuando hay suficiente
presión de aire atomizado del compresor para encender el aceite combustible (bunker).
Las válvulas de combustible no se abrirán o no permanecerán abiertas a menos que los
contactos del interruptor estén cerrados.
Este control también puede ser del tipo presuretrol, poseen una escala diferencial
ajustable en el rango de 0.2 a 0.8 ó de 1 a 3 pulgadas de columna de agua.
La presión máxima soportada sin producir fallos es de 1.5 psi.
INTERRUPTORES MANUALES Y LUCES INDICADORAS
✓ Interruptor del quemador.
✓ Interruptor manual-automático.
✓ Control manual de llama.
✓ Luces indicadoras para falla de llama.
✓ Luz indicadora de la válvula de combustible.
✓ Luz indicadora para bajo nivel de agua.
✓ Luz indicadora de demanda de carga

INTERRUPTORES MANUALES Y LUCES INDICADORAS
Las señales de luces más comunes según su color son :
• Luz de demanda de carga (blanco): indica que la
caldera esta funcionando y generando vapor.
• Luz de ignición (ámbar): ilumina cuando el
transformador de ignición es energizado.
• Luz de válvula principal de combustible (verde):
ilumina cuando la válvula principal de combustible es
energizada.
• Luz de falla de llama (rojo): ilumina cuando el sistema
de seguridad detecta falla de llama piloto o falla de la
llama principal.
• Luz de bajo nivel de agua (rojo): cuando el nivel de
agua ha bajado al punto C.
CONTROL PROGRAMADOR
Dispositivo que controla la secuencia de operación del quemador, desde el
arranque hasta el paro. Es el centro del sistema de control que recibe y envía las
señales de los diferentes dispositivos de operación de la caldera.
Los programadores electromecánicos poseen los siguientes elementos:

➢ Relevador principal (Relé Master): primero en recibir energía iniciando la secuencia
de programación.
➢ Relevador de llama (Relé de flama): recibe energía cuando la fotocelda indica la llama
adecuada en el quemador. Cuando existe falla de llama se desenergiza este relé y
transfiere energía al interruptor de seguridad.
➢ Interruptor de seguridad de llama de restablecimiento manual: Después de una falla
de llama, falla de ignición o falla en que el relé de flama quede desenergizado,
enclava para quitar la energía al relé master y apagar la caldera. Para su
restablecimiento debe de esperarse un período de enfriamiento y es obligación del
técnico investigar y corregir la causa de la falla antes de arrancar nuevamente la
caldera.
➢ Motor cronométrico: actúa las levas para abrir y cerrar los contactos en un
programa cronometrado no ajustable a fin de que se lleven a cago todas las
operaciones del quemador; este motor funciona después de energizarse el relé
master. En un extremo del eje del motor lleva incorporado un dial indicador de la
operación del quemador.
En la mayoría de programadores, el motor cronométrico desarrolla una velocidad
de 1/3 de rpm aproximadamente, por lo que tarda 180segundos en dar una vuelta
completa.
TABLERO DE CONTROL CON CONTROL PROGRAMADOR
Cortesía Manual caldera Cleaver Brooks

SECUENCIA BÁSICA DEL PROGRAMADOR
1) PREPURGA: Período de tiempo en el que el motor ventilador produce un

barrido de gases residuales existentes dentro de la tubería de fuego y
chimenea de la caldera. Los gases son evacuados por la chimenea.
2) ENCENDIDO DE LA LLAMA PILOTO: luego de haber finalizado el
período de prepurga se energiza el transformador de ignición y la válvula
de gas propano para producir la llama piloto. Generalmente el tiempo
establecido para este paso es de 10 segundo aunque podría prolongarse
hasta 30 segundos.
3) ENCENDIDO DE LA LLAMA PRINCIPAL: formada y establecida la llama
piloto la detecta la fotocelda y envía la señal eléctrica al control
programador y la válvula principal de combustible y la válvula de paso
de aire para atomización se energizan, permitiendo el ingreso de
combustible y aire para atomización del combustible y con ello encender
la llama principal. Este período dura lo suficiente para que la llama
principal se establezca y antes de que se corte la llama piloto. El
detector de llama mantendrá la llama principal durante el tiempo que la
caldera permanezca funcionando hasta alcanzar la presión de trabajo.
4) POSTPURGA: habiéndose apagado el quemador se establece este paso
para que el ventilador elimine los gases producto de la combustión y el
combustible no quemado.
DISPOSITIVOS MONITOREADOS
MOTOR VENTILADOR: impulsa directamente el ventilador de tiro forzado para proveer aire de combustión, aire
para pre y post purga. Referido también como motor soplador.
VENTILADOR DE TIRO FORZADO: suministra todo el aire, bajo presión, para la combustión del piloto, del
combustible principal y para la purga.
TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN: provee chispa de alto voltaje (10,000 voltios) para la ignición del piloto de gas o
el piloto de aceite liviano.
MOTOR DEL COMPRESOR DE AIRE: mueve el compresor de aire para proveer aire comprimido para la
atomización del combustible.
MOTOR DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE: mueve la bomba de combustible para suministrar combustible al

quemador y establecer la llama principal.
MOTOR BOMBA DE AGUA: mueve la bomba de agua para proveer a la caldera de agua cuando así lo requiera el
control de nivel de agua.
CALENTADOR ELÉCTRICO: dispositivo que precalienta el combustible a la temperatura adecuada (90 a 100
celcius) para asegurar una buena atomización y combustión. Este se desconecta al activarse el calentador a vapor
de combustible.
VÁLVULAS SOLENOIDES: según la marca de la caldera este sistema de válvulas puede variar. Básicamente esta
constituido por:
• Válvula de combustible para llama principal.
• Válvula de aire para atomización,
• Válvula de retorno de combustible.
• Válvula de paso de gas propano para llama piloto.
MOTOR MODULADOR: dispositivo electromecánico o electrónico que por medio de un sistema articulado controla
la compuerta del aire y la válvula medidora de combustible para mantener constante la relación aire-combustible
durante el encendido. Durante la operación del quemador el motor modulador es controlado por el control
modulador de la presión La operación normal deberá ser con el interruptor manual-automático en la posición
automático y bajo el control del motor modulador.
MOTOR VENTILADOR: impulsa directamente el ventilador de tiro forzado para

proveer aire de combustión, aire para pre y post purga. Referido también como motor
soplador.
VENTILADOR DE TIRO FORZADO: suministra todo el aire, bajo presión, para la

combustión del piloto, del combustible principal y para la purga.
TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN: provee chispa de alto voltaje (10,000 voltios) para

la ignición del piloto de gas o el piloto de aceite liviano.
MOTOR DEL COMPRESOR DE AIRE: mueve el compresor de aire para proveer aire
comprimido para la atomización del combustible.
MOTOR DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE: mueve la bomba de combustible para

suministrar combustible al quemador y establecer la llama principal.
MOTOR BOMBA DE AGUA: mueve la bomba de agua para proveer a la caldera de

agua cuando así lo requiera el control de nivel de agua.
CALENTADOR ELÉCTRICO: dispositivo que precalienta el combustible a la

temperatura adecuada (90 a 100 celcius) para asegurar una buena atomización y
combustión. Este se desconecta al activarse el calentador a vapor de combustible.
VÁLVULAS SOLENOIDES: según la marca de la caldera este sistema de válvulas
puede variar. Básicamente esta constituido por:
• Válvula de combustible para llama principal.
• Válvula de aire para atomización,
• Válvula de retorno de combustible.
• Válvula de paso de gas propano para llama piloto.
MOTOR MODULADOR: dispositivo electromecánico o electrónico que por medio de un

sistema articulado controla la compuesta del aire y la válvula medidora de combustible
para mantener constante la relación aire-combustible durante el encendido. Durante
la operación del quemador el motor modulador es controlado por el control
modulador de la presión La operación normal deberá ser con el interruptor manual-
automático en la posición automático y bajo el control del motor modulador.
DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE BUNKER
➢ Componentes de seguridad
➢ Válvulas de seguridad o alivio
➢ Detector de llama o fotocelda
➢ Control de presión de seguridad o límite
➢ Control auxiliar de bajo nivel de agua ALWC
➢ Alarmas tipo acústica o visual
➢ Componentes de operación
❑ Programador o Control primario de llama
▪ Maneja automáticamente los ciclos on-off
❑ Controles de presión y termostatos
▪ Fijan los límites máximos y mínimos de operación
❑ Control de nivel de agua
▪ Mantiene el nivel correcto de operación y de
seguridad
❑ Solenoides o Electroválvulas
▪ Permiten o cierran el paso de fluidos o gases
❑ Switchs o contactores de presión de aire
▪ Verifican operación de ventilador y compresor
Válvulas de Seguridad
❖ Toda caldera deberá tener una o varias válvulas de seguridad que permitan el DESALOJO
de vapor con una capacidad igual o mayor de la capacidad de generación nominal del
equipo.
o Si la caldera tiene dos válvulas de seguridad, la primera esta calibrada para
accionarse a una presión 10% superior de la presión de trabajo y la segunda está
seteada un 3% arriba de la primera.
o En algunos casos se requiere un 10 -15 % por encima de la capacidad. Ejemplo: Una

caldera de 100 B.H.P. de capacidad, genera 3,450 lb de vapor/h (100 H. P. x 34.5
lb/h); la o las válvulas de seguridad deberán DESALOJAR las 3,450 lb de vapor/h,
más un 10% adicional, totalizando 3,795 lb vapor/h
o El fabricante determina el volumen de desalojo, el número de válvulas y los

diámetros adecuados para cada modelo y capacidad de generación.
o ES RECOMENDABLE ANOTAR LOS DATOS DE PLACA DE LAS VÁLVULAS DE

SEGURIDAD PARA FUTUROS CAMBIOS.
✓ Las válvulas de seguridad deben ser accionadas manualmente con
regularidad, mínimo una vez al mes, para asegurar su buen
funcionamiento; sedimentos retenidos en el asiento de la válvula
podrían “pegar” la válvula o impedir el cierre total, generando fugas.
✓ Cada 6 meses o cuando lo recomiende un inspector de

calderas, se deberá realizar una prueba de disparo
automático de las válvulas incrementando la
presión hasta el límite de diseño o presión de
disparo.
✓ En caso de fallo, la válvula sustituto deberá tener

la misma capacidad de desalojo que la original y
respetar el diámetro.
✓ No es seguro y nadie puede garantizar la reparación o ajuste de una

válvula de seguridad; al romper el marchamo, se pierde la garantía
de seguridad.
✓ Deberá instalarse tubos de venteo con salida segura al medio

ambiente y no apoyar sobre la válvula el peso del venteo.
Detector de llama o Fotocelda
❑ Principal control de seguridad de operación del quemador.
❑ Sin detectar la llama, automáticamente e inmediatamente

APAGA el quemador.
❑ Mientras exista llama, mantiene operando el quemador.
❑ Actúa con la llama piloto para establecer la llama principal;

10 segundos después de la llama piloto, el quemador inicia la
operación normal.
❑ 15 segundos adicionales permiten detectar una mala

combustión o combustión errática
Tipos de detectores ópticos
❑Detectores de luz visible
❑Detectores infrarrojos
❑Detectores ultravioleta
Fotocelda rectificación C7013 Luz Visible
CAÑON TERMINAL “F”
CATODO MONTAJE DE
FOTOCELDA
LLAMA PRINCIPAL
PARED DEL
QUEMADOR
PILOTO
¾“
TUBO DE VISION
A LA CAJA DE
CONEXION C7015A
REFRACTARIO
Quemador en funcionamiento,
vista de la llama por la mirilla
Fuente: Hospital General de Enfermedades, IGSS, zona 9

Puerta delantera, caldera 1
Fuente: Hospital General de Enfermedades, IGSS, zona 9

Caldera Pirotubular quemando gas propano

CALDERAS PIROTUBULARES, PARTE 1 - B3 Año - 2023

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CALDERAS PIROTUBULARES

▪ Bulbo remoto o bulbo de inmersión.

Termostato eléctrico del calentador de combustible bunker: Percibe la

Termostato del calentador a vapor del combustible bunker: Percibe la temperatura

Cuando la caldera ya produjo vapor y mediante una válvula reguladora se le

VÁLVULA SOLENOIDE DE GAS: Es accionada por el programador y abre el paso de

MANÓMETRO: Indica la presión del gas propano (20 psi aprox.)

✓ Interruptor del quemador.

✓ Control manual de llama.

✓ Luces indicadoras para falla de llama.

✓ Luz indicadora de la válvula de combustible.

✓ Luz indicadora para bajo nivel de agua.

✓ Luz indicadora de demanda de carga

Los programadores electromecánicos poseen los siguientes elementos:

Cortesía Manual caldera Cleaver Brooks

1) PREPURGA: Período de tiempo en el que el motor ventilador produce un

MOTOR DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE: mueve la bomba de combustible para suministrar combustible al

MOTOR VENTILADOR: impulsa directamente el ventilador de tiro forzado para

VENTILADOR DE TIRO FORZADO: suministra todo el aire, bajo presión, para la

TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN: provee chispa de alto voltaje (10,000 voltios) para

MOTOR DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE: mueve la bomba de combustible para

MOTOR BOMBA DE AGUA: mueve la bomba de agua para proveer a la caldera de

CALENTADOR ELÉCTRICO: dispositivo que precalienta el combustible a la

MOTOR MODULADOR: dispositivo electromecánico o electrónico que por medio de un

o En algunos casos se requiere un 10 -15 % por encima de la capacidad. Ejemplo: Una

o El fabricante determina el volumen de desalojo, el número de válvulas y los

o ES RECOMENDABLE ANOTAR LOS DATOS DE PLACA DE LAS VÁLVULAS DE

✓ Cada 6 meses o cuando lo recomiende un inspector de

✓ En caso de fallo, la válvula sustituto deberá tener

✓ No es seguro y nadie puede garantizar la reparación o ajuste de una

✓ Deberá instalarse tubos de venteo con salida segura al medio

❑ Principal control de seguridad de operación del quemador.

❑ Sin detectar la llama, automáticamente e inmediatamente

❑ Mientras exista llama, mantiene operando el quemador.

❑ Actúa con la llama piloto para establecer la llama principal;

❑ 15 segundos adicionales permiten detectar una mala

CAÑON TERMINAL “F”

Fuente: Hospital General de Enfermedades, IGSS, zona 9

Fuente: Hospital General de Enfermedades, IGSS, zona 9

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