MTD- Estudio sobre cojinetes y válvulas automotrices.

"EL COJINETE"

Definición: Es una parte integrante de la máquina que guía, soporta o limita movimientos rotativos y/o alternativos.
Clasificación: Se clasifican en dos clases: Cojinetes de superficie deslizante y Cojinetes de rodamiento, a su vez los cojinetes de superficie deslizante se dividen en: de movimientos rotativos y oscilantes.

En este trabajo, estudiaremos únicamente de los cojinetes de superficie deslizante involucrados en los motores de combustión interna.

COJINETE DEL MOTOR

Los cojinetes de un motor, van colocados entre la biela y el codo del cigüeñal, entre las chumaceras y los descansos o puntos de apoyo del cigüeñal (bancadas) y en los asientos del eje de levas.

COJINETES:
de cigüeñal
de bielas
de eje de levas

Un cojinete es una pieza que se interpone entre una pieza giratoria y una pieza estacionaria del motor sometidas a fricción; a la vez que es un soporte de esta pieza giratoria, y por tanto debe resistir cargas muy altas, particularmente las grandes cargas de choque por las explosiones dentro de cada cilindro del motor.

Aun cuando un cojinete por si solo puede reducir la fricción, su funcionamiento es intercalando una película de aceite entre la parte móvil y las superficies en rozamiento (lubricación hidrodinámica). Por esta razón existe una luz entre la parte giratoria y el cojinete, la cual es equivalente a 0.0015 a 0,002 de pulgada para motor de gasolina, y entre 0,002 y 0,003 de pulgada para motor Diesel.

Esta luz que se permite entre cojinete y el cigüeñal se comprueba con ayuda de un hilo plástico y una escala graduada, llamada PLASTIC GAUGE, entre otros métodos.

La luz para el aceite debe estar siempre dentro de los limites especificados. Si la luz es INSUFICIENTE, pasara MENOS ACEITE por los muñones del cigüeñal, produciéndose recalentamiento, y a veces hasta se funde el material blanco del cojinete.

Si la luz es MUY GRANDE, tampoco lubricara correctamente al cojinete, e inclusive el exceso salpicara sobre las paredes de los cilindros y pasara a quemarse en la cámara de combustión.

Los cojinetes se construyen de aleaciones de material blando y con bajo coeficiente de fricción, tales como: estaño, plomo, bronce, cadmio, plata, etc. , en proporciones muy variables, dependiendo del trabajo y de la potencia de los motores. Esta aleación se deposita sobre una base o casquillo de acero, y luego se le da el acabado de la superficie deslizante con suma precisión.
Los cojinetes deben soportar también los impactos que produce la combustión, el efecto corrosivo del agua, el calor que se genera por el rozamiento, y el desgaste causado por las partículas de suciedad que ingresan al motor a través del carburador o del sistema de ventilación del cárter.


CARACTERÍSTICAS DE UN COJINETE:

Debe tener RESISTENCIA A LA FATIGA para soportar las cargas intermitentes que se producen durante el funcionamiento del motor.
INCRUSTABILIDAD, ES LA FACULTAD DEL MATERIAL del cojinete para absorber partículas abrasivos extraños que en otras circunstancias podrían arañar al eje cigüeñal o de levas.
RESISTENCIA A LA CORROSION es la característica que rechaza la corrosión química, como la que causan los ácidos que aparecen como subproductos de la combustión.
RESISTENCIA TERMICA, indica hasta que punto el MATERIAL, DEL COJINETE PUEDE SOPORTAR SU CARGA A TEMPERATURAS de funcionamiento del motor, sin que pierda su fuerza o sufra fractura por impacto.

MATERIAL DE COJINETE

La superficie de cojinete es la parte de un cojinete liso que lleva a cabo la función de antifricción básica, y por lo tanto tiene una importancia vital. De todos los materiales que se emplean con esta finalidad, el que mas usa metal BABBIT. Una aleación blanda compuesta de 83% de plomo, 15% de antimonio, 1% de estaño y 1% de arsénico (clevite).

El material BABBIT proporciona:

- El deslizamiento requerido para soportar fricción.
- La blandura que se requiere para que una cantidad razonable de materias extrañas se incrusten por si mismas.

LOS COJINETES QUE MÁS SE USAN SON:
COJINETES BABBIT: Ofrece resistencia a la fatiga, excelente acción superficial y resistencia a la corrosión.
COJINETES DE COBRE Y PLOMO, poseen una resistencia a la fatiga, excelente acción superficial y resistencia a la corrosión.
COJINETE DE ALUMINIO; Esta aleación es de un 6% de estaño, 1% de cobre, 1% de níquel y el resto aluminio,(clevite). También se emplean cojinetes de aluminio y plomo bimetálitos.

TIPOS DE COJINETES:
La gran mayoría de los cojinetes modernos son de tipo casquillo postizo. Es decir que el cojinete hace como pieza independiente y luego se le inserta en su base de la biela o bancada.

Hay 2 tipos de cojinetes de inserto: de precisión y rectificable. El tipo de precisión se fabrica bajo tolerancias estrictas, por lo que no requieren maquinado al ser instalados en el motor. En cambio el tipo rectificable se fabrica con una capa gruesa del metal antifricción, lo que permite que el cojinete se rectifique al tamaño deseado.
El cojinete de inserto puede ser de una pieza (como el usado para el eje de levas) , o partido en dos mitades y que se emplea en las bancadas y en las bielas.

También se emplea un cojinete de empuje con brida este cojinete desempeña 2 funciones, se desempeña como cojinete de soporte , y además tiene dos pestañas para controlar el movimiento longitudinal del eje cigüeñal. Algunos fabricantes emplean 2 arandelas de empuje, independientes del cojinete recto; las cuales pueden ser de una sola pieza o de dos unidades.

El diámetro exterior del casquillo para el tiraje, requiere que el cojinete se coloque en su sitio a presión.

La mayoría de los cojinetes de las bielas se fabrican con un diámetro exterior dimensionado para dar "tiraje" al cojinete.  Este termino significa que la distancia a través de los bordes divisorios exteriores es ligeramente mayor que el diámetro de la base. Esto y unas muescas en los bordes del cojinete, o espigas localizadoras, impiden que gire dentro de su alojamiento.

Cada mitad de un cojinete seccional esta hecha de modo que es ligeramente mayor que una mitad exacta esta distancia que podría ser mínimo de 0.001”se denomina tiraje.

Cuando las dos mitades del cojinete se montan y la tapa de las bielas se ajusta, el tiraje establece una presión radial en las mitades del cojinete, que la fuerza y ajusta. Esto asegura que el dorso del cojinete esta en contacto completo y sin holgura con el área superficial de la tapa de biela o bancada.

COMO SE FIJA UN COJINETE:

Los cojinetes de motor deben fijarse de tal modo que no giren o se desplacen lateralmente en su cubierta.
Para este fin se emplea una ranura y una pestaña

Esta pestaña consiste en una prolongación en el frente de separación del cojinete, la cual se aloja en una ranura labrada en la cubierta.
Otras forma es la espiga localizadora
La espiga puede colocarse en la cubierta o en el dorso del cojinete, con el agujero para la espiga en ambas partes, y la espiga se inserta como una pieza a parte
En algunos casos no basta la holgura de 0.002” a 0.004”, debiendo hacer una ranura al cojinete para el paso del aceite a presión que llega en forma permanente para lubricar el giro del eje sobre la superficie del cojinete.

CAUSAS DE FALLAS EN LOS COJINETES
Cuando el motor trabaja en condiciones normales los cojinetes pueden tener un rendimiento aproximado excelente , fuera de estos parámetros, tendrá una gran influencia en el bajo rendimiento del motor.Los principales síntomas de dificultades en un motor son los siguientes:

- El escape despide gran cantidad de humo azul.
- El motor acusa un alto consumo de aceite.
- El motor rinde bajo kilometraje por litro de combustible.
- El motor pierde potencia, esta muy pesado
- La temperatura sube sobre el límite normal.
- Hay escape de gases de los cilindros al cárter de aceite y por el tubo de llenar aceite.
- Se producen golpeteos en el interior del motor.

GOLPETEOS:
Los golpeteos que se producen en el motor pueden deberse a:

- Excesiva luz entre vástagos de válvulas y balancín.
- Cojinetes principales o de biela gastados.
- Excesivo juego lateral de bielas.
- Excesivo juego longitudinal de cigüeñal.
- Pernos de pistón gastados.
- Pistones muy gastados.
- Aros de pistón y/o cilindros gastados.

COJINETES GASTADOS:
Los cojinetes gastados presentan los siguientes síntomas:

- Presión de aceite más baja que lo normal.
- Consumo excesivo de aceite.
- Golpeteo del motor.

Si el consumo de aceite del motor es considerable además de los cojinetes, los síntomas pueden deberse también a:

- Aros de pistón gastados o rotos, mal instalados, etc.
- Cilindros con desgaste cónico u ovalados.
- Vástagos de válvulas o guías gastadas.
- Retenes de guías de válvulas defectuosos.

FATIGA Y SOBRE CARGA DEL COJINETE:
La fatiga del cojinete es el deterioro gradual del metal blando del que esta construido, causado por cargas excesivas durante el trabajo del vehículo.
Bajo condiciones de trabajo muy fuertes el deterioro del material se acelera sobre todo por efecto del calor.

SUSTANCIAS EXTRAÑAS EN LA SUPERFICIE DEL COJINETE:
Partículas metálicas y abrasivos en el revestimiento del cojinete generalmente provienen de una limpieza inadecuada del motor durante el trabajo de armado. Esto es muy frecuente después de haber rectificado los cilindros, asentados las válvulas, etc. También es posible que ingresen al motor partículas de polvo y abrasivos del exterior especialmente cuando los filtros de aire son inadecuados o cuando se llega al colmo de trabajar el motor sin filtro de aire. Estas partículas de suciedad llegan al aceite y circulan con el a través de las piezas internas del motor, incrustándose muchas veces en la superficie del cojinete, originando desgaste del eje cigüeñal y desprendimiento del material de revestimiento.

COJINETES MAL ASENTADOS:
Esto puede deberse a:

- Suciedad entre el cojinete y su asiento en la biela o bancada.
- Tapas de biela limadas.

El cojinete debe asentarse perfectamente en toda el área circular para garantizar una luz de aceite uniforme y una perfecta trasmisión de calor.

LAS VÁLVULAS

La entrada en la mezcla de gasolina y aire al interior de los cilindros del motor así como la salida de los gases quemados después de la combustión, hacia el exterior, se controla por medio de 2 ó 4 válvulas.
Las válvulas apoyan sobre sus asientos en la culata y deben estar maquinados con suma precisión para hacer un cierre hermético con las perforaciones o lumbreras de entrada de mezcla y salida de los gases de los cilindros.
El cierre hermético entra la cara de la válvula y su asiento se consigue rectificando a maquina los asientos y las caras de las válvulas a un ángulo de 30º  o de 45º de inclinación .luego asentándolas (adaptándolas entre si)suavemente con ayuda de una pasta de esmeril.

Algunos fabricantes recomiendan, por ejemplo, rectificar el asiento de válvula a 45º y la cara de la válvula a 44.5º o el asiento a 46 y la cara de la válvula a 45º esto es con el fin de conseguir un mejor cierre hermético . En todo caso debe regirse a las especificaciones del fabricante.

Casi siempre las válvulas de admisión tienen la cabeza más grande que las válvulas de escape .esto se hace con el fin de compensar la menor presión disponible para el ingreso de la mezcla carburante al cilindro en el tiempo de admisión. Esto no será necesario cuando se emplea turbo cargador.

Las válvulas se construyen de acero aleado con metales capaces de resistir muy altas temperaturas que se genera en la cámara de combustión en el momento de la explosión .entre estos materiales ,tenemos: Cromo, Silicio , Níquel , etc. .Siendo las válvulas de escape construidas siempre de un mejor material para poder resistir la temperatura de los gases que salen permanentemente al exterior, debiendo tener la superficie de la cara (la parte que hace contacto con el asiento) mas ANCHA para permitir mejor transferencia del calor hacia las chaquetas de agua en la culata.

DIFERENCIAS ENTRE VALVULAS
1-cuando las válvulas son de diferente tamaño, las que tienen la cabeza más grande son las de admisión.
2-cuando están marcadas con letras, las de admisión llevan “IN”, y las de escape “EX”.
3-durante su trabajo en el motor, las de que se abren al bajar el pistón son de admisión y. y las que se abren al subir el pistón son las de escape.
4-cuando el motor ya esta funcionando las válvulas adquiere un color diferente. Las de admisión adquieren un color grisáceo oscuro .las de escape un color ladrillo.

DILATACION: todas las partes expuestas al calor de la combustión se dilatan (aumenta de tamaño) durante el funcionamiento del motor .por este motivo debe preverse (dejarse) una luz (espacio especificado) entre el extremo del vástago de la válvula y el balancín .esta luz se especifica generalmente mayor (mas grande) para las válvulas de escape.

Cuando se deja una luz muy pequeña la válvula SE ABRE ANTES DE TIEMPO y cierra MUY TARDE; y al no poder disponer del tiempo suficiente para poder transferir el calor a las chaquetas de agua, estas se recalientan y se queman en poco tiempo.

En cambio, si se deja una luz MUY GRANDE la válvula se demora en abrir y cierra antes de tiempo; originando un deficiente llenado de mezcla a los cilindros, y en consecuencia, una menor potencia del motor.

ASIENTOS DE VALVULAS :los asientos de las válvulas pueden estar fundidos en la misma culata, o ser postizos..

Los asientos, al igual que las válvulas ,también se pueden rectificar con piedras especiales , a un ángulo de 30y de 45 grados , de acuerdo lo especificado para cada caso.

Cuando la válvula asienta sobre su asiento debe existir un contacto entre ambos de aproximadamente igual a la mitad del ancho del asiento, y este contacto debe ser en su parte central.

ELEMENTOS QUE ACOMPAÑAN A UNA VALVULA

LA GUIA: para que la válvula haga un cierre hermético con su asiento y no TENGA LA POSIBILIDAD DE INCLINARSE hacia ningún lado durante su recorrido de apertura y cierre, debe moverse dentro de un tubo de hierro, llamado guía.
Algunos motores llevan las guías colocadas a presión en la culata de tal forma que si se han gastado sobre el limite permisible , se pueden cambiar .

En otros motores las guías vienen fundidas en la misma culata ,y se les denomina guías integrales estas ofrecen una mejor transferencia de calor hacia las camisas de agua.

Cuando las guías son integrales (fijas en la culata )y han sufrido desgaste irregular ,pueden ser rectificadas (escariadas)a la medida inmediata superior y luego se emplean válvulas supermedida, es decir que tienen el vástago de mayor diámetro que la estándar.

Posibles fallas en las válvulas
VASTAGOS DE VALVULA GASTADOS: El desgaste del vástago de una válvula puede producirse por un resorte que ha perdido su tensión o ha sufrido una torcedura.
También puede deberse a un mal contacto con el balancín (por mala rectificación de este) al haberse torcido o tener desgaste en su eje.

VALVULAS CON LA CABEZA ACOPADA: Si la válvula se calienta excesivamente, la cabeza de esta válvula puede deformarse y tomar la forma de una copa. Debido a esta deformación, la válvula no asienta en la superficie de su asiento, dificultando considerablemente la temperatura, produciéndose pre encendido y terminando con la quemadura de la válvula.

VALVULA QUEMADA: debido a que los motores trabajan cada vez a mas altas velocidades y a temperaturas considerablemente mayores, alcanzando las válvulas temperaturas superiores a los 1,500grados Fahrenheit, estas pueden quemarse
El proceso de quemado de una válvula es progresivo , empieza generalmente con el desprendimiento de una lamina de carbón de la cabeza de la válvula carbonizada, formándose un canal a través del cual los gases calientes de la combustión podrían pasar , lo cual hace subir la temperatura de la válvula , originando que se queme.
Una válvula también puede quemarse cuando se ha realizado una incorrecta calibración entre el vástago de la misma y el balancín.

Válvula de escape (izquierda) quemada.

Trabajando en válvulas y tapas.

La "luz de válvulas" es el juego libre (huelgo) que debe dejarse entre el vástago de la válvula y el balancín o botador que la acciona, estando el motor frío. Este espacio libre (se trata de décimas de milímetro) se reduce a cero cuando el motor está a su temperatura de régimen, asegurando el correcto funcionamiento y cierre de las válvulas. Si no dejáramos "luz de válvulas", las mismas nunca llegarían a cerrarse cuando el motor está caliente, porque el vástago estaría estirado (dilatado), impidiendo el pleno contacto de los platillos de válvula contra sus asientos; y si las válvulas no sellan bien, el motor rinde muy poco, además de que el breve contacto del platillo contra su asiento sirve también para quitarle calor a la válvula, y si este calor no es debidamente disipado (por escaso tiempo de contacto entre válvula y asiento), las válvulas terminan quemándose.
Y por el contrario, si dejáramos excesiva "luz de válvulas", también disminuiría el rendimiento del motor, ya que parte del movimiento de apertura y cierre sería en falso, restándole tiempo de accionamiento eficaz a la válvula (tanto en su apertura como en su cierre).
Como ves, el diseño de los movimientos de distribución es algo muy delicado, y por eso es muy conveniente asegurar la "luz de válvulas" recomendada por el fabricante. Usualmente llevan mas huelgo las válvulas de escapes, ya que trabajan a mayor temperatura y, por ende, se dilatan mas que las de admisión.
Pero los motores relativamente modernos ya no traen reguladores de luz de válvulas fijos, sino que la correcta luz de válvulas se garantiza mediante unos dispositivos (botadores) hidráulicos que permanentemente ajustan la luz de válvulas, independientemente de la condición térmica del motor, y ésto se logra mediante la misma presión del aceite interior del motor, cuando funciona. Suerte.

La figura 6 muestra las ranuras (a) donde encastran los conos (b). La figura 7 muestra el conjunto armado.

ENLACE DE INTERÉS:
TRABAJANDO EN UNA TAPA

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ENTRADAS RELACIONADAS

• MTD UNIDAD 3: PARTES DE UN MOTOR.
• MTD UNIDAD 7: MECANISMOS DE VÁLVULAS. Parte 1
• MTD UNINAD 7 MECANISMO DE VALVULAS. Parte 2 Puesta a punto de la distribución.
• MTD UNIDAD 9 Cojinetes y lubricación hidrodinámica 
• Disco para puesta a punto de motores
• Intake and Exhaust 
• MTD Estudio sobre cojinetes y válvulas automotrices.  
• Multi-valve engines 
• Valve rotators
• Variable Valve Timing (VVT) Parte 1
• Variable Valve Timing (VVT) Parte 2  
• Sincronismo de las Válvulas de Admisión y Escape
• Taqués hidráulicos

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FUENTES:

M.J.D.

LIBROS DE MECANICA AUTOMOTRIZ

Mario A. Lozada Vigo. "Mecánica automotriz motor de explosión – motor diesel.
Tomo I primera parte"

MAQ 305 MOTORES DIESEL CAPITULO 11 Cojinetes y su lubricación.
Manual de Senati,II ciclo."Mecánica automotriz"

Internet: www.automecanico.com

CAU-UNIDAD 5: Problemas de servicio. Inspección y mantenimiento preventivo y reparaciones.

UNIDAD 5: Problemas de servicio. Inspección y mantenimiento preventivo y reparaciones.

Mantenimiento preventivo. Tipos de inspecciones. Normas de seguridad para inspecciones. Reparaciones.

T. P. N° 5.

Generalidades

En general, las averías que se producen en las calderas, pueden ser de diversas magnitudes; algunas, fácilmente reparables, como la rotura o caída de la mampostería refractaria del horno, rajadura de las planchas, roturas de prisioneros, roturas de los cristales de los indicadores de nivel, etc., y otras, que pueden ser reparadas con los elementos de a bordo, pero que requieren mayor conocimiento profesional, como el remandrilado de los tubos, cambio de algunos de ellos, construcción de mamposterías refractarias simples, calafateo de algunas costuras y remaches etc. En cam­bio, las averías de rnayor magnitud, deben ser re­paradas mediante la intervención del personal de los Talleres, aunque por lo general, la reparación provisoria puede ser llevada a cabo con buen re­sultado con el personal y los elementos disponibles en el buque.

En general, las calderas acuotubulares son mucho más sencillas y fáciles de reparar que las calderas cilíndricas o tubulares. En las primeras, las fallas más comunes ocurren en los tubos vapori­zadores, que pueden ser cambiados con relativa facilidad, quedando la caldera en condiciones de nueva; además, este tipo de caldera, es práctica­mente inmune a las grietas en las planchas, que deben repararse por medio de parches o soldadura eléctrica en las calderas tubulares. Por estas ra­zones, el costo de mantenimiento de las calderas acuotubulares de los distintos tipos, resulta mu­cho menor que el correspondiente a las homotubulares.

Averías en los tubos de las calderas:

La perforación o rajadura de un tubo de una caldera puede producirse como un hecho aislado, en cuyo caso, el origen probable de la avería es la inclusión en el material del tubo, de una escoria, anormal concentración de azufre o de alguna imperfección en su manufactura, que puede haber pasado desapercibida a los múltiples exámenes que sufre el tubo durante su proceso de elaboración. En general, la perforación o rajadura de los tubos tiene su origen en el mal estado de éstos debido a las muchas horas de fuego, de manera que las per­foraciones se sucederán con cortos intervalos de tiempo y en diferentes zonas.

Los tubos de las calderas están expuestos a las siguientes fallas y averías:

a) Corrosiones y oxidaciones;

b) Pandeos y flexiones, debidas a dilatacio­nes anormales provocadas por excesivo calentamiento o deficiente circulación del agua.

c) Pérdidas a través de las uniones roscadas o expandidas sobre las placa-tubos o planchas, a causa del desgaste por corrosión o de bruscas con­tracciones y dilataciones.

d) Pérdidas por perforaciones, debidas a co­rrosiones o ''picaduras'', y a la rotura o explosión del tubo, como resultado de una disminución del espesor en una sección, o al desprendimiento des­de los extremos.

e) Formación de grietas, ampollas o ''tetones'' superficiales, como consecuencia de la deficiente trasmisión del calor, debido a la presencia de in­crustaciones o materias grasas en la cara en con­acto con el agµa.

Explosión en tubo hervidor provocada por incrustaciones.

Por lo general, las fallas en los tubos se produ­cen en las hileras más cercanas al fuego, o sea en los tubos que constituyen la superficie de radiación directa, de máxima vaporización específica.

En el caso de corrosión localizada, los tubos llegan a agujerearse, especialmente en las calderas acuotubulares, cuyos tubos tienen poco espesor, debido a su reducido diámetro. Estando la caldera bajo presión, la pérdida se pone de manifiesto por el ruido que produce el escape de vapor. En los casos en que la pérdida no sea muy gran­de, puede continuarse con la caldera en servicio hasta tanto se levante presión en otra caldera. 

Las causas mas frecuentes de deformaciones en los tubos de las calderas pueden ser las siguientes:

a) Exceso de temperatura, debido a un régi­men elevado de combustión, durante el cual, el tubo trabaja muy próximo al límite de su resisten­cia elástica.
b) Incrustaciones o depósitos de materias gra­sas que impiden la trasmisión normal del calor que recibe el tubo.
c) Defectuosa cilculación del agua por el in­terior del mismo, o debido a que se hayan intro­ducido modificaciones en las calderas que no con­templan las condiciones impuestas a la misma en su diseño original.
d) Cambios bruscos o parciales de tempera­ tura, como los que pueden producirse apagando o encendiendo simultáneamente todos los quema­ dores sin dar tiempo a que las temperaturas en el horno varíen en forma gradual, para que el mate­rial de los tubos se vaya acomodando paulatina­mente, sin sufrir dilataciones o contracciones brus­cas, como ocurre cuando se quiere aumentar ins­tantáneamente la velocidad del buque o se quiere dar ''marcha atrás'' con un número de revolucio­nes que no corresponden al número de calderas en servico.
e) Las entradas de aire frío en el horno que enfrían los tubos por un solo lado, pueden dar origen a deformaciones.

Explosión de las calderas y sus causas:
La explosión de una caldera cilíndrica sobre­viene cuando alguna de sus partes importantes se ha debilitado en tal forma, que las chapas se ra­jan por efecto de la presión interna, dando escape al vapor y agua que contiene la caldera en forma violenta. La reacción que se produce, en sentido contrario al del escape del vapor y agua, ejerce un esfuerzo tan grande, que arranca a la caldera de sus asientos y la desplaza a muchos metros de su lugar de emplazamiento, en la mayoría de los casos.
La explosión de una caldera es poco común, y si se le prodigan los cuidados necesarios referen­tes a su conservación, manejo y limpieza, este ac­cidente es prácticamente imposible.
Las teorías aplicadas a las causas que pueden provocar la explosión de una caldera , son muy va­riadas, y siempre tienen por base una impruden­cia o un descuido del personal a su cargo. Por lo
general, antes de llegar a la explosión de la caldera, se produce la rotura de algún órgano de menor.

Las causas que pueden provocar la explosión de una caldera son las siguientes:
a) Válvulas de seguridad: Dichas válvulas de­ ben ser accionadas a mano con frecuencia y reco­rridas periódicamente para verificar su estado, pues es probable que se queden adheridas a sus asientos y en el momento oportuno no despeguen, dando origen a que la presión de la caldera alcan­ce valores que superan la resistencia del material. Como se comprende, para que ocurra esto, debe intervenir una marcada ne­gligencia del personal encargado de su cuidado, conservación y manejo.

b) Estado del material: Puede ocurrir que el material se encuentre debilitado, debido a los muchos años de servicio, ya sea por reducción del espesor de las planchas, así como también, por interación de sus propiedades físicas. Las pruebas hidráulicas efectuadas a conciencia y a intervalos regulares, nos dan una idea del estado del material, de acuerdo a las deformaciones que sufre durante las mismas. Por consiguiente, para que ésto ocurra, también debe intervenir una marcada negligencia del personal.


c) Falta de agua: La falta de agua puede ser el origen a que en el cielo de la cámara de combustión algunos tubos queden descubiertos y sufran averías, pero­ si el nivel de la caldera bajase demasiado, la falta de agua puede llegar a provocar una grave deformación del horno, pero es difícil que ello origine una explosión, pues la presión de la caldera se escaparía por pérdidas en las costu­ras y a través del mandrilado.

d) Incrustaciones: Las incrustaciones se depo­sitan, generalmente, en los lugares que se encuen­tran a mayor temperatura. Cuando el espesor de la capa de incrustación llega a un cierto límite, alcanza a aislar por completo la plancha, por lo que ésta llega a ponerse roja; la presión las deforma y la capa de incrustación se resquebraja, poniendo el metal al descubierto y en contacto di­recto con el agua. Esto provoca un aumento rá­pido en la cantidad de vapor producido, pero que difícilmente puede provocar la explosión, si ella no sobreviene a raíz de una rajadura o rotura de una costura, a consecuencia de la deformación sufrida, ya que el calor almacenado en la mitad superior del horno no es suficiente para generar la cantidad de vapor suficiente como para que la presión de la caldera se eleve sustancialmente, so­bretodo, si las máquinas propulsoras están en funcionamiento y las válvulas de seguridad fun­cionan correctamente.
Puede haber muchas otras causas de explosión de las calderas, pero, en general, ellas se deben a negligencia del personal a su cargo.
En las calderas acuotubulares, generalmente, se producen pérdidas por el mandrilado o explosión de algún tubo en particular·.

TRABAJOS DE RUTINA Y CONSERVACION DE CALDERAS

Generalidades:

La conservación de las calderas depende esen­cialmente de la constante observación personal y aplicación de los conocimientos profesionales du­rante su conducción en el servicio y de los cuida­dos que se les prodiguen durante los períodos de inactividad.

Todas las partes constitutivas de las calderas así como sus accesorios, se construyen exclusiva­mente con materiales metálicos; los que están su­jetos a deterioros producidos por la acción corro­siva de la humedad (en ciertos casos, de la misma agua de alimentación), a las cargas originadas por las variaciones bruscas de temperatura, dilataciones asimétricas y a los rozamientos y tensiones in­ternas del material por distintas causas. Por con­ siguiente, además de observar las normas genera­ les indicadas para el buen funcionamiento del apa­rato motor, es necesario realizar trabajos de lim­pieza, mantenimiento y conservación de las calde­ras (especialmente durante los períodos en que las máquinas no funcionan), de manera de asegurar a las mismas una larga vida útil y una mayor se­guridad de funcionamiento.

Corrosiones:
La causa primordial de deterioro de las calderas reside en las corrosiones, que en general, se deben a la presencia de aire, a la acción de los ácidos de cualquier naturaleza, al efecto galvánico y al recalentamiento del metal. Las pre­cauciones a tomar para evitar las corrosiones, de­ben comprender la protección de las superficies externa e internas de aquellas.

En general, puede decirse que las causas que originan las corrosiones de las superficies internas de las calderas son:

a) La acción de las aguas de alimentación de reacción ácida.

b) La presencia de aire y de C02, disueltos en el agua de alimentación.
c) El·efecto galvánico o corrosión electrolítica.
d) La influencia de las altas presiones y tem­ peraturas sobre el material.

A su vez, las corrosiones que se observan en las superficies externas del metal, pueden atribuir­se:

e) A la acción de la humedad sobre el metal de las calderas, en los períodos de inactividad.
f) En el caso de quemarse combustibles con alto porcentaje de azufre, al efecto corrosivo de los compuestos del mismo, que en presencia del vapor de agua se transforman en ácido sulfúrico (S04 H2) (especialmente, estando la caldera apagada y con una capa de hollín depositada sobre el metal).
g) A la influencia de altas temperaturas, co­mo en el caso d). ·

Para evitar las corrosiones ocasionadas por las aguas de alimentación de reacción ácida, el agua en el interior de. las calderas en servicio y apagadas debe ser de reacción alcalina.

TAREAS DE MANTENIMIENTO

Las tareas de mantenimiento en una caldera, no son de alta complejidad, pero implican un cumplimiento estricto en los tiempos de ejecución, y alta rigurosidad técnica especialmente si hablamos de una caldera de alto régimen de producción de vapor con alta presión y temperaturas de vapor.

En general las podemos resumir en:

• Mantenimiento electromecánico de equipos auxiliares.
• Limpieza del sistema de gases.
• Tratamiento y control del agua de alimentación.
• Programa de rutinas para control.

Como una regla general que hemos vistos en todo mecanismo bajo nuestra responsabilidad, siempre se seguirán para el mentenimiento , inspección, y reparación las normativas dadas por el fabricante en primer lugar, y en ausencia de estos datos, las normativas dadas por el ente técnico designado por la Armada.

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ENTRADAS RELACIONADAS

• PRIMERAS NOCIONES DEL MANTENIMIENTO EN NUESTRA ARMADA
• Calderas y recipientes a presión. La acción técnica del INTI para su reglamentación

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FUENTES:

M.J.D.

MAQ 303 CALDERAS NAVALES CAPITULO 17 Conducción de calderas.

MAQ 303 CALDERAS NAVALES CAPITULO 18 Inconvenientes en el funcionamiento de las calderas.

     Ing. Walter Barreto CALDERAS DE VAPOR

CAU-UNIDAD 4: Calderetas de unidades de la armada y sus sistemas de control automático de funcionamiento.

UNIDAD 4: Calderetas de unidades de la armada y sus sistemas de control automático de funcionamiento.
Características del agua. Normas de seguridad en la operación de calderetas.

Controles necesarios en las calderas automáticas de vapor.

• Secuencia de encendido
• Nivel de agua de alimentación
• Control de la llama.
• Control de la presión.
• Temperatura del combustible.
• Temperatura de los gases de salida.
• Total de sólidos disueltos

Secuencia de encendido
• Es el orden de operaciones que debe realizar la caldera para su encendido.
• El equipo llamado programador es el encargado de establecer la secuencia y los tiempos de trabajo.

Nivel de agua de alimentación

• Este control mantiene el nivel de agua por encima de los tubos por donde circulan la llama o los gases.
• Para una mayor seguridad las calderas están provistas de las siguientes indicaciones y protecciones.

1. Nivel normal de trabajo.
2. Bajo nivel.(advertencia)
3. Bajo nivel.(parada )

Instrumentos para controlar el nivel del agua
• Control vertical usando flotante.
• Medidor capacitivo.
• Medidor ultrasónico.

Control de la llama
La fotocelda es la encargada de chequear que la llama este presente, si detecta un fallo desconecta la caldera, indicando mediante una señal de alarma lo ocurrido, dejando el ventilador en marcha.
Esto evita que se acumule en el hogar de la caldera combustible ,pudiendo provocar explosiones peligrosas en su interior.

Control de la presión
• Presostatos de ajuste fijo.
• Presostatos de modulación.
• Transmisores de presión.

Usos del presostato según el quemador
Caldera de dos pasos.
• Seguridad.
• Arranque y parada .
• Alto fuego.
• Bajo fuego.(piloto)

Caldera modulante.
• Seguridad.
• Arranque y parada.
• Modulación.

Presostato de seguridad por alta presión en la caldera.
Si la presión llega a la que ha sido ajustada en el presostato, la caldera se para provocando una señal de alarma.

Presostato para el arranque y parada
Tambien llamado presostato de control, donde se fijan los valores de presión mínimo y máximo de trabajo de la caldera para su normal funcionamiento.

Presostato para alto fuego
En las calderas de dos pasos, es el encargado de conectar la segunda llama para incrementar el fuego, dependiendo de la presión a la cual ha sido ajustado.

Presostato de modulación.
La salida continua de este presostato es conectada al modulador ,el cual se encarga de establecer la correcta relación aire -combustible, para mantener la presión en los valores prefijados.

Temperatura del combustible
• El termostato es el encargado de que la caldera no comience su funcionamiento hasta que el combustible no haya alcanzado la temperatura necesaria para establecer una correcta atomización.
• Utilizado en las calderas de fuel oil.
• Utilizado en instalaciones donde los tanques de combustible están expuestos a fríos extremos.

Temperatura de salida de los gases
• Se puede observar la temperatura de los gases mediante un termómetro llamado pirómetro que está conectado a la salida de los gases de la caldera.
• Esto indica la eficiencia de la caldera, cuando la temperatura de los gases es muy alta es una manifestación de que la caldera esta sucia o incrustada o existe algún otro tipo de problema.

Total de sólidos disueltos
• El objetivo de su control es evitar el arrastre de agua en el vapor , de sustancias sólidas y formación de espumas.
• El control se realiza mediante un sensor de conductividad que determina cuando debe actuar la válvula que esta conectada en la tubería de extracción de superficie.
• También se extraen los sólidos mediante una válvula llamada de extracción de fondo a la caldera, que puede ser manual o automática.

GENERADOR DE VAPOR HAGENUK KIEL TIPO 4778 F

  

CALDERETA “HAGENUK KIEL”

La finalidad de estas calderas es la de proveer vapor para los destiladores, calefacción y termo tanque de agua de servicios generales.

Descripción General.
El generador de vapor es una caldereta acuotubular vertical de circulación forzada, calentada desde arriba hacia abajo, donde una parte del agua de alimentación es evaporada luego de haber pasado una vez a través de la caldereta.
Cuando se ha puesto en servicio el generador de vapor, alcanza la presión de régimen de servicio como así también su rendimiento completo en pocos minutos.
El equipo es totalmente automático.
La parte de la unidad que genera el vapor se compone de serpentines arrollados. Los serpentines están conectados en conjunto de manera tal que forma un solo tubo de más de 100 metros de longitud. El agua de alimentación se bombea a la conexión de entrada de los serpentines y se convierte en vapor cuando pasa una sola vez a través de los mismos.
El combustible para la caldera es diesel o combustible mineral liviano apropiado para las especificaciones- nato F-76.
El combustible es aspirado a través de un filtro (206) por la bomba de combustible (209), se atomiza por medio de aire comprimido (aire primario) cuando deja los inyectores del cabezal de atomización del combustible (105).
Un conmutador de presión mínima de aire (101), desconecta la instalación cuando la presión de aire primario cae por debajo de un cierto valor. En la pre cámara, la fina niebla de combustible se mezcla con una parte del aire secundario que entra a través del cono estabilizador de llama. El aire secundario es suministrado por un soplador (202). La llama es supervisada por medio de un sensor fotoeléctrico (124).
La instalación activa alarmas y se desconecta automáticamente si no se ha producido el encendido del combustible cinco segundos después de la alimentación del mismo a la caldera.
Los productos gaseosos caliente de la combustión alcanzan las partes inferiores de las tuberías de agua a través del conducto de gases y se dispersan en todas direcciones, pasando por los serpentines y dejando su calor. Los gases después de haber entregado su energía se recolecta por encima de los serpentines en un conducto anular, precalienta allí el aire secundario y sale a través de la chimenea.
La alimentación de combustible se controla de manera tal que el 90% a 95% del agua bombeada a los serpentines se evapore en todo momento.
El agua de alimentación en exceso de 10% a 5%, es arrastrada por el vapor al separador de vapor (221), donde se separan el agua y el sedimento, antes que el vapor alcance la válvula principal (15). El agua y el sedimento se recolecta en el fondo del separador de agua y vapor (221).
Toda el agua por encima de la conexión de retorno de la trampa de vapor (223) fluye a través de esta y el intercambiador de calor (213) en donde entrega su calor al agua de alimentación y retorna nuevamente al tanque de agua de alimentación (232).
El motor eléctrico (215) acciona a través de correas a la bomba de agua de alimentación (230) y al soplador (202), al eje de este último se conecta a través de un manchón la bomba de combustible (209). Esta bomba suministra el combustible con una presión regulada a 12 bar al inyector fijado al cabezal.
El regulador de agua en derivación o by-pass (111) controla el suministro de agua de alimentación en forma automática para lograr la presión de vapor de salida requerida que demanda el equipo. Opera mediante la apertura o el cierre de la válvula que controla el retorno del agua al lado de aspiración de la bomba. El agua de alimentación suministrada en esta forma fluye a los serpentines a través del servo control de combustible (108). En este se ajustan el flujo de combustible requerido para la evaporación del agua y el flujo de aire secundario para una combustión correcta.
Por medio del ajuste hidráulico del conjunto de válvula de regulación del servo control de combustible (108) y de una válvula solenoide de tres vías (122) se logra que la combustión comience en la posición de bajo fuego. La presión del vapor puede ser ajustada hasta un máximo de 20 bar.
De acuerdo con las regulaciones dictadas por la ley del país de origen, el generador de vapor está equipado con los siguientes dispositivos de seguridad:
· dos válvulas de seguridad para presión de vapor (107), trabajando en paralelo, reguladas a una presión de 8.8 y 9.9 bar.
· dos conmutadores de temperatura límite (110) 250 °C.
· un conmutador de alta temperatura de vapor (117) 225 °C.
· un conmutador de límite de presión de vapor (115) 8.6 bar.
· un conmutador de presión mínima de aire (101) 1.8 bar.
· una válvula de seguridad de descarga bomba agua de alimentación (112) 43 bar.
· un servo control de combustible (108), deja de actuar por falta de agua de alimentación, apagando el fuego.
· dos válvulas solenoides de combustible (104), al límite de seguridad, puesta en serie en la entrada de combustible al quemador.
· un conmutador de temperatura límite de descarga de gases (109) 350 °C.

Todas las fallas serán indicadas en el panel del sistema de control electrónico con información acerca de la falla detectada. Al mismo tiempo se provee al centro de control, una indicación general de la falla.
No debe excederse la temperatura del vapor saturado para evitar daños al serpentín. Si durante un tiempo corto hay una. Temperatura excesiva del vapor que se desarrolla y llega al punto graduado en el conmutador de temperatura de vapor (117), el quemador se ajustará a la posición de bajo fuego por medio de la válvula solenoide de tres vías (122), accionando el vástago de la válvula reguladora de grado de evaporación en el servo control (108).
Cuenta con un conmutador de límite de presión de vapor (115) que apaga el generador de vapor parando la planta cuando llega al valor de regulación, que debe ser rearmada antes de intentar poner nuevamente en servicio. Si la presión continua aumentando por falla actúa las válvulas de seguridad mecánica (107).
La válvula dosificadora del servo control (108), controla automáticamente el suministro de combustible al quemador, en función al caudal de agua de alimentación a la caldereta.
Además del equipo de seguridad colocado de acuerdo a las leyes, el generador de vapor está equipado con los siguientes dispositivos de seguridad:
Si las correas que conducen el soplador se cortan, tanto su rotor como la bomba de combustible se paran, por lo tanto no habrá suministro de combustible al quemador. Pasado 3 segundos el detector de llama detiene la caldereta vía panel sistema de control electrónico.
Un conmutador de presión mínima de aire de atomización (101) detiene la caldereta cuando llega al valor regulado.
Si se excede la temperatura de los gases de escape el generador de vapor se desconecta por medio del conmutador de temperatura límite de escape (109). Todos los equipos de seguridad trabajan sobre la base del principio de corriente de circuito cerrado.

STONE VAPOR STEAM GENERATOR TYPE AD 4740

Descripción General.
El generador de vapor es muy similar en su estructura al la HAGENUK. Es una caldereta acuotubular vertical de circulación forzada, calentada desde arriba hacia abajo, donde el 90% del agua de alimentación es evaporada y el resto retornada al tamque de alimentación.
Cuando se ha puesto en servicio el generador de vapor, alcanza la presión de régimen de servicio como así también su rendimiento completo en pocos minutos.
El equipo es totalmente automático.

Para su descripción, se ha divido el equipo por partes o sistemas, a saber:
El sistema de agua:

1. Tanque de agua de alimentación. (agua destilada).
2. Bomba a pistón conducida por un motor eléctrico y acoplado a través de una caja de engranajes. La caja de engranajes posee un cárter que contiene aceite para su lubricación, y un visor de nivel. La bomba está equipada con una válvula de alivio y un grifo de purga.

3. Un by-pass regulador, que controla el caudal de agua enviado al serpentín. Este regulador usa la presión del vapor tomada antes de la válvula de toma para su control. Posee un by-pass manual para prueba.

4. Antes que el agua llegue al serpentín, sirve como medio de control del combustible. Esto se logra haciendo pasar el agua a través de un orifico calibrado a través de un diafragma, cuyo pasaje es controlado por una válvula aguja. Unida al diafragma está una palanca que controla el servo control de combustible que opera la válvula de control que entrega la cantidad correcta de combustible al quemador.

5. El agua es introducida a través de una válvula de retención a las distintas partes del serpentín (exterior, intermedia e interior). Cada una de estas secciones del serpentín poseen distinto diámetro, siendo la sección de mayor diámetro la sección interna que es la que está en contacto directo con el fuego.

Sistema de retorno de agua
El agua no evaporada, retorna desde el separador, pasa a través de una trampa de agua al indicador de flujo hacia el tanque de agua de alimentación.
Cuando el sistema funciona correctamente, el flap del indicador de flujo se moverá entre cuatro y doce veces por minuto.

Sistema de vapor
Desde el separador , el vapor circula hacia el sistema a través de la válvula de toma a una presión de 7 bar. Hay dos válvulas de seguridad reguladas a 9,3 bar. Antes de la válvula de tma de vapor, una línea de vapor se dirije hacia el regulador by-pass de agua, y otra línea hacia el sistema de atomización de combustible por vapor.

Sistema de combustible

Desde el tanque, el combustible pasa por una válvula de no retorno hacia un filtro antes de ser aspirado por una bomba a engranajes. La descarga de la bomba pasa por el regulador de alta presión a 12 bar. Esta presión se usa para la unidad de control de servo, y para la válvula de control de combustible. La presión al quemador será de un máximo de 6,2 bar, y un mínimo de aproximadamente 1,7 bar. El exceso de combustible del regulador de alta presión pasa hacia el regulador de baja presión a 4,5 bar de la unidad servo.

Control servo
Un dispositivo con formato de mariposa, el cual está equipado con tornillos especiales de ajuste en dos pistas, una en cada ala. Estas pistas están reguladas en cierto ángulo y trabajan sobre dos botadores con rodillos, uno para la válvula de control de combustible, y el otro para el control del aire de la combustión. El movimiento de la “mariposa” de servo control es seguido por estos dos botadores.

Aire o vapor para atomización del combustible
El combustible del quemador, puede ser pulverizado con la ayuda de aire o vapor

1. Aire desde el sistema de aire de alta presión del buque, o desde el compresor HIDROVANE, se toma a través de una válvula interceptora y una válvula de no retorno a una presión desde 40 PSI hasta 70PSI.
2. Vapor a través de una válvula interceptora y una válvula de no retorno , como con el aire, pero con una presión más alta, 80 PSI.

El ciclo
Esto ocurre cuando hay una baja demanda de vapor. Cuando la presión de vapor aumenta, el by-pas deja pasar mas agua y el servo se mueve para reducir el combustible hacia el quemador. Cuando toda el agua es pasada por el by-pass el servo acciona un switch para apagar el fuego. Cuando la presión de vapor se reduce y llega a un valor de 6,5 bar, el servo se mueve en sentido contrario y el fuego se reinicia. El aire de barrido nunca deja de ser suministrado.
Durante este ciclo, el sistema de ignición permanece encendido.

Dispositivos de seguridad
1. Temperatura de gases (alta y baja)en los dos casos, la caldera se detiene.
2. Rotura de serpentín. La caldera se detiene.

Límite de temperatura de vapor.
Instalado en el serpentín de salida del vapor opera en dos etapas.
Primero, cortando combustible al quemador cuando se produce una alta temperatura de vapor.
Segundo, si el sobrecalentamiento persiste, detiene directamente la caldera.

GENERADOR DE VAPOR CLAYTON
GENERALIDADES
El generador de vapor Clayton, es una caldereta acuotubular, vertical, calentada desde abajo y evacuará un 99% de vapor de agua y un uno por ciento de agua, llegará a su presión de trabajo dentro de los 5 minutos de iniciada la puesta en servicio en frío.

El equipo standard incluye dispositivo de seguridad para protección del serpentín por falta de agua, averías en el quemador, presión de vapor excesiva y sobrecarga en circuitos de seguridad. Los controles automáticos regulan el flujo de agua de alimentación parando o habilitando el quemador de acuerdo con la demanda de vapor de la línea de descarga.

SISTEMA DE AGUA Y VAPOR

Flujo.
El agua es bombeada directamente desde la cisterna con la bomba de agua de alimentación al interior del serpentín de evaporación, circulando en dirección opuesta a la de los gases de combustión, donde es gradualmente calentada hasta la temperatura de descarga de vapor. El fluido abandona la sección generadora, pasando por el tubo del termostato y por los helicoides de la tobera de separación en el separador de vapor.

La fuerza centrífuga dentro de la tobera separa el vapor (99%) del líquido excedente (1%), que cae a la parte inferior del separador. El vapor seco sale a través de la descarga ubicada en la parte superior del separador.

Bomba de agua

La bomba de agua del tipo diafragma está diseñada para alimentar un volumen fijo de agua al sistema durante la operación en cantidad suficiente para mantener al serpentín de evaporación a sección llena bajo todas las condiciones de carga.
La bomba es accionada por un motor eléctrico.
Los diafragmas de la bomba son operados hidráulicamente por aceite desplazado por pistones alternativos dentro de la bomba. Las válvulas by pass (operadas por solenoides) están incorporadas en la cabeza de cada uno de los cilindros de aceite derivando a una cabeza u otra la presión de aceite permitiendo la descarga de este al cilindro opuesto.

Serpentín de evaporación y separador.

El líquido circula a través del serpentín de evaporación en donde es calentado progresivamente hasta alcanzar la temperatura de vapor especificada. Luego es descargado dentro del separador de vapor en donde este y el agua son separados. El serpentín de evaporación está montado de manera tal que permite la dilatación libremente del mismo y forma la pared del líquido alrededor de la cámara de combustión.

Control del termostato

El termostato para la caldereta (protege al serpentín) en caso de producirse una falta parcial o total de agua, o sobrecalentamiento por alguna otra causa. El tubo del termostato forma parte del serpentín de evaporación y está ubicado en una zona muy expuesta al fuego. El tubo circular completo está rígidamente asegurado a un anillo externo apareado al interruptor del termostato. Cuando el tubo se expande, toma una posición excéntrica en relación con el anillo externo. La expansión del tubo termostático está calibrado de manera tal que actúe sobre el interruptor termostático cuando excede el valor límite prefijado, proporcionando un límite real en el control de temperatura. El interruptor del termostato está montado de manera tal que pare el generador de vapor cuando la cantidad de calor excede los límites prefijados.

El termostato auxiliar opera como un termostato secundario del termostato anterior.
Está tarado a una calibración mayor que el anillo termostático y también para la caldereta, si se produce alguna avería en el control del anillo termostático. Producido lo anterior deberá verificarse el sistema de agua y el anillo termostático por si existen averías. Una vez corregida la falla, poner la caldera nuevamente en marcha en forma manual.

Una válvula de alivio en el sistema de agua de alimentación protege a la bomba de agua contra presiones excesivas.

Cuando esta válvula gotea o cuando el manómetro de agua de alimentación indica una presión más elevada que la normal, es indicio de una posible formación de incrustaciones en el serpentín evaporador.

Separador de vapor

El vapor y el agua que entran en el separador desde el serpentín de evaporación y es donde el vapor es liberado y el agua es separada de manera centrifuga, pasando a la parte inferior en donde el líquido es derivado a la cisterna de condensado o tanque recibidor.

Vista esquemática del separador de vapor.

Trampa de vapor

La trampa de vapor permite que el exceso de agua pase del separador a la cisterna de condensado. Un sistema de trampa es necesario para asegurar que los sólidos disueltos llevados a través del serpentín de evaporación sean devueltos a la cisterna de condensado.
En una instalación determinada, el tiempo de cierre de la trampa de vapor es un buen indicio de la condición de trabajo de la bomba siempre que los otros factores permanezcan constantes.
Un manómetro de presión señala cuando la trampa de vapor está abierta o cerrada.
Cuando se pone en marcha la caldera o cuando se cambia bruscamente la carga (en disminución), el líquido excedente del serpentín de evaporación entra al separador, en donde es evacuado por la trampa de vapor.

El combustible es descargado al quemador de tiraje forzado bajo presión. La presión de combustible es controlada por un regulador de presión de combustible graduable . La modulación del quemador se logra por medio de válvulas solenoides de fuego bajo y de fuego alto operadas eléctricamente. Luego de la puesta en marcha manual, el gasoil entrará a través de la tobera del quemador de fuego bajo después de haber purgado durante 7 segundos el circuito.

La falta de llama provocará el cierre automático de la válvula de combustible dentro del segundo. Un interruptor operado por presión de aire del soplador parará la caldereta si falla el soplador o el motor.

MODULACIÓN AUTOMÁTICA DEL QUEMADOR
La modulación automática del quemador evita el reciclado persistente ON-OFF del quemador y proporciona una operación estable durante los periodos de carga liviana. Esto se logra mediante válvulas solenoides de fuego bajo y fuego alto.
Cuando la presión del vapor se eleva al valor preestablecido en el presostato la válvula solenoide de fuego alto será cerrada permitiendo un grado de combustión de uno y medio, el solenoide del registro de aire operado automáticamente limita el suministro de aire al quemador para mantener la proporción aire/combustible. La unidad volverá automáticamente a operar con fuego alto si la operación con fuego bajo no sobrelleva la carga del vapor.

Vista esquemática del quemador.

MANIFOLD DE ALIMENTACIÓN DE LOS QUEMADORES
El aire que entra a la voluta del quemador desde el soplador es suministrado centrífugamente a gran velocidad hacia el manifold de alimentación de los quemadores, en donde es mezclado con el combustible.
El combustible es encendido automáticamente por una chispa eléctrica de alta tensión. Un detector del llama está incorporado para detectar el encendido de la misma y mantener así el piloto permanentemente en funcionamiento.

Esquema de un sistema básico de vapor con una caldera Clayton.

Como se ha visto en estos ejemplos de calderas marinas y calderas de uso civil, las bases del funcionamiento y de la automatización son similares en todos los casos.
Se basan en parámetros críticos presentes en cualquier caldera: temperatura del vapor, presión del vapor, presión de aire y combustible, presencia de llama, temperatura de gases, etc.

Los detalles de funcionamiento y mantenimiento de las calderas embarcadas serán objeto de estudio mas detallado en los cursos de preembarco que se dictan en la ESTT.


GUÍA PARA PREVENIR ACCIDENTES
Como una guía rápida y universal para evitar inconvenientes, averías en los equipos, y daños personales en  la puesta en marcha de un generador de vapor, podemos mencionar los siguientes puntos:

- Cumplir estrictamente el plan de rutinas establecido por el fabricante del equipo.
- 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.

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FUENTES:

M.J.D.

HMS SULTAN- ROYAL NAVAL MARINE ENGINEERING SCHOOL-" Auxiliary Machinery & Systems TYPE 42"

Ing. Walter Barreto CALDERAS DE VAPOR



ESTT - APUNTES PREEMBARCO MEKO 360