Construcción de una de las calderas de vapor en la planta termoeléctrica de la Comisión Federal de Electricidad, en Ciudad Juárez, Chihuahua.

Abstract

Construcción de una de las calderas de vapor en la planta termoeléctrica de la Comisión Federal de Electricidad, en Ciudad Juárez, Chihuahua. Fue tomada por los alumnos de 4° año de la Carrera de Ingeniero Mecánico Electricista de la Escuela Nacional de Ingenieros de la Universidad Nacional Autónoma de México. Las calderas están compuestas por los generadores de vapor y la circulación del agua. Las características del generador de vapor son las siguientes: Tipo: Stirling. Capacidad Máxima Continua: 175,000 Ibs. /hora Capacidad normal: 150,000 Ibs. /hora Superior de calefacción: 13,480 pies cuadrados. Presión Manométrica: 615 Ibs. /cuadrados. Temperatura del agua de alimentación: 315 grados F. Temperatura del vapor sobrecalentado: 315 grados F. Temperatura del aire: 85 grados F. Temperatura de la salida de los gases: 400 grados F. Liberación de calor: 30 K.B./pie cada hora. El aire entra a la caldera impulsado por el ventilador de tiro forzado que es movido por un motor de 150 HP. La cantidad de aire es regulada por un diafragma, a la entrada del ventilador. Pasa al precalentador de aire o bien es desviado, pasando directamente a los quemadores por una derivación. El operador puede regular la temperatura del aire en los quemadores. Esta caldera de tipo Stirling se patentó en 1888. Con el paso del tiempo fue mejorando progresivamente a partir de la investigación y de estudios en la ingeniería. Por ende entre sus particularidades más destacadas se encuentran su capacidad de respuesta ante demandas de vapor intensas y repentinas, así como su aptitud para suministrar vapor seco incluso en condiciones adversas. Ejemplo de ello, durante el funcionamiento a regímenes relativamente elevados con agua que presenta una alta concentración de sólidos. Estas importantes cualidades se deben a su gran capacidad de almacenamiento de agua, también a una superficie de desprendimiento de vapor relativamente amplia y a la disposición patentada de los conductos de circulación de agua y vapor entre los domos superiores de la caldera Stirling. El precalentador de aire consta de tubos verticales de 2 in de diámetro, en los cuales pasan los gases, producto de la combustión. El aire pasa horizontalmente entre ellos. El precalentador es de dos pasos, ya que los gases pasan por dentro hasta la mitad de las tuberías hacia arriba y regresan por el interior hasta la mitad de las tuberías, hacia arriba y regresan desde la otra mitad del número de tuberías hacia abajo, y de ahí a la chimenea. Antes de entrar al hogar, el aire pasa por una válvula que regula su gasto y además le da cierto movimiento helicoidal, para lograr una mejor combustión. Se efectúa en el hogar. Las paredes y el piso están refrigerados por tubos de agua que absorben el calor. De ahí los gases pasan entre las tuberías del sobrecalentador, antes del cual hay una pared desviadora de acero, en el que se puede hacer pasar mayor o menor cantidad de calor al sobrecalentador. Dicha pared se debe colocar de tal manera que cuando se pone en marcha la caldera, se desvía totalmente los gases y no pasen entre las tuberías del sobrecalentador, debido a que no hay agua en este. Del sobrecalentador los gases pasan entre las tuberías de agua que unen el tanque el tanque superior con el inferior. Después pasan al sobrecalentador de aire y luego al ventilador de tiro inducido que es mayor al de tiro forzado, debido a que tiene que mover mayor cantidad de gases, para el cual se usa un motor de 250 HP. Por ultimo los gases van a la chimenea que tiene una doble función: ayudar al tiro inducido y expulsarlos a una altura que no sean molestos. Al igual se observa la instalación del tanque superior o domo que forma parte del segundo componente de la caldera, que es la circulación del agua: el agua llena el tanque proveniente del precalentador de alta presión, llena las tuberías, en los cuales se evapora y regresa el agua a dicho tanque o domo. Las impurezas se asientan en el domo inferior de donde son expulsadas por medio de purgas periódicas yendo a un tanque de descarga, también conocido como silenciador, y de este al drenaje. El agua, en forma de vapor, con una calidad de 98% aproximadamente pasa al sobrecalentador donde adquiere el estado de vapor sobrecalentado, y así es pasado a la turbina. En el domo superior de cada caldera hay tres válvulas de seguridad, ajustadas para abrir una presión de 5 Lbs./pulg. cuad. arriba de la presión normal. Cada caldera tiene seis quemadores para gas o combustible líquido, también cada caldera tiene instalados dos manómetros. En cada caldera hay 9 sopladores de hollín, por los que se induce vapor. De dichos sopladores , 7 tienen movimiento giratorio y son operados manualmente y los otros dos tienen movimiento axial y giratorio al mismo tiempo, que también son movidos automáticamente. La salida del vapor del sobrecalentador es controlada por la válvula denominada “Limitorque” la cual puede ser operada manual o automáticamente, en este caso por medio de un motor eléctrico de 3.39 HP. Cuando por algún motivo se dispara la turbina, la válvula limitorque funciona automáticamente impide el paso del vapor a la tubería. De la válvula limitorque pasa el vapor directamente a la turbina por medio de una tubería, que tiene una salida a una estación de emergencia, y otra salida para alimentar una turbina que se utiliza de igual modo de emergencia, para la operación de la bomba de alimentación. Se tienen dos extracciones de vapor húmedo del domo superior de la caldera. La primera extracción sirve para hacer funcionar los ventiladores de hollín. Operación que se verifica periódicamente. Los sopladores arrojan vapor sobre las tuberías de la caldera, de su sobrecalentador de aire. La segunda extracción de vapor humedo del domo, va directamente a una estación reductora de presión de la cual se toma para diversos fines como: 1.- Para alimentar los quemadores de combustible, que operan por medio de la presión del vapor. 2.- Para alimentar los calentadores de combustible que se encuentran en la salida de los Tanque Diarios y a la entrada de las bombas de inyección de combustible. 3,- Para calentar el combustible en las tuberías de conducción del mismo.