¿Por qué las calderas de gran capacidad usan tiro equilibrado?

Porque la caída de presión producida por las numerosas superficies de calefacción es grande y el tiro natural no permite regularlo. Además, con tiro natural se necesitarían temperaturas de gases muy elevadas, lo que aumentaría las pérdidas.

¿Qué ventilador consume más potencia en el tiro equilibrado?

El ventilador de tiro inducido, porque trabaja con aire más caliente y menos denso, y es de mayor tamaño y potencia.

¿Cómo afecta la temperatura atmosférica al tiro?

A menor temperatura exterior, mayor densidad del aire y mayor tiro. A mayor temperatura, menor densidad y menor tiro natural.

Tiro en calderas: tipos, rendimiento de chimeneas y ventiladores de tiro forzado e inducido

Resumen

Este documento explica los tipos de tiro en calderas, en especial el tiro equilibrado que combina ventiladores forzados e inducidos, y describe la caldera fumitubular del laboratorio de máquinas. Trata también el rendimiento de una chimenea, la influencia de la temperatura, la humedad, la altitud y el viento sobre el tiro, y el funcionamiento del acoplamiento hidráulico y la regulación de caudal en ventiladores centrífugos.

Puntos clave

En calderas de gran capacidad se combinan tiro forzado e inducido (tiro equilibrado), porque la caída de presión de las numerosas superficies de calefacción no puede compensarse solo con tiro natural.
El ventilador de tiro inducido consume más potencia porque trabaja con aire caliente, que es menos denso.
El tiro aumenta cuando baja la temperatura exterior o sube la presión atmosférica, y disminuye con la humedad, el viento fuerte y la altitud.
El rendimiento de una chimenea se define como la relación entre el tiro generado y el calor sensible de los gases que se aprovecharía con tiro artificial, y suele ser inferior al 1%.
El acoplamiento hidráulico regula la velocidad variando el caudal de aceite entre un rotor conductor y otro conducido, sin conexión mecánica entre ellos.
Los ventiladores de tiro forzado centrífugos regulan su caudal mediante grampas en la aspiración que generan más o menos pérdidas de carga.

Ponte a prueba

1. Tipos de Tiro en Calderas

Describe el tipo de tiro con el que cuenta la caldera del laboratorio de máquinas y motores. ¿Por qué en calderas de gran capacidad es necesario recurrir a ventiladores de tiro forzado e inducido, cómo se denomina este tipo de tiro y qué función cumple la chimenea en este caso?

La caldera del laboratorio es fumitubular, de tiro forzado, de circulación natural, con sobrecalentador convectivo. Consta de un hogar de 2 pasos, es de combustible líquido y los tubos de fuego son horizontales.

En calderas de gran capacidad se recurre a ambos tipos de tiro (forzado e inducido) debido a la caída de presión inducida por las numerosas superficies de calefacción. Además, sería imposible regular el tiro solo con tiro natural, y al necesitar temperaturas de gases muy elevadas, aumentarían las pérdidas.

La combinación de ambos tiros se llama tiro equilibrado. En este caso, la chimenea tiene la función de dispersar los gases a una altura suficiente para que no haya problemas de contaminación.

2. Tiro Equilibrado y Temperatura Atmosférica

En el tiro equilibrado, ¿qué ventilador es el que consume más potencia? Influencia de la temperatura atmosférica sobre el tiro.

El ventilador de tiro inducido (VTI) consume más potencia porque trabaja con aire más caliente que, en consecuencia, es menos denso.

A menor temperatura atmosférica, el tiro será mayor.

3. Rendimiento de una Chimenea

Define el rendimiento de una chimenea.

El rendimiento de la chimenea se define a través de la relación entre el tiro generado y el calor sensible de los gases que se aprovecharía en caso de disponer de tiro artificial (implicaría una temperatura de gases inferior Tg'):

El valor de este rendimiento suele ser inferior al 1%.

4. Función del Acoplamiento Hidráulico

Función de un acoplamiento hidráulico en un ventilador de tiro.

Es un método de control de potencia por velocidad variable consistente en un acoplamiento hidráulico entre dos rotores llamados conductor y conducido (no existe conexión mecánica entre ellos). El rotor conductor recibe aceite hidráulico y lo empuja centrífugamente hacia el rotor conducido, generando un par motor en el mismo, para luego retornar de nuevo al conductor.

Entonces, regulando el caudal de líquido circulante de conductor a conducido, modificamos el par motor del rotor conducido, consiguiendo la regulación de velocidad deseada.

5. Factores que Influyen en el Tiro

¿Qué parámetros influyen en el tiro generado por una chimenea?

Si la presión atmosférica aumenta, aumenta la densidad del aire atmosférico, con lo que aumenta el tiro.
Si baja la temperatura exterior, aumenta la densidad del aire atmosférico, con lo que aumenta el tiro.
Si aumenta la humedad del aire, baja la densidad del aire exterior, con lo que el tiro disminuye.
Los días de viento fuerte, el tiro es peor.
La altitud perjudica al tiro, por lo que es conveniente emplazar las centrales térmicas a nivel del mar o con la menor altitud posible.

6. Ventiladores de Tiro Forzado e Inducido

Diferencia entre un ventilador de tiro forzado y otro de tiro inducido. ¿Cómo influye la temperatura ambiental en el tiro natural?

Un ventilador de tiro forzado se coloca para introducir gases y logra una presión positiva, siendo de menor tamaño, pues trabaja con aire frío. Los ventiladores de tiro inducido trabajan con presión negativa, tirando de los gases de combustión, y son de mayor tamaño y potencia debido a la mayor temperatura y volumen de dicho gas.

A mayor temperatura ambiente, menor densidad del aire y menor tiro natural.

7. Regulación del Caudal en Ventiladores Centrífugos

¿Cómo se modifica el caudal de aire entregado por un ventilador de tiro forzado de tipo centrífugo?

Normalmente, los ventiladores de tiro forzado suelen ser del tipo centrífugo, y la regulación de su caudal se hace mediante grampas en la aspiración, las cuales generan más o menos pérdidas de carga en los ventiladores para regular el caudal de aire.