CALDERAL(foguista cald a leña)

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    28-Nov-2015

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  • Pequeo Manual del Foguista : Para Calderas a Lea yCalderas en general

    Carlos W. Thomasset ASESOR TCNICO INDUSTRIAL MONTEVIDEO-URUGUAY

    Ao 2004 ......1 ra. Edicin

    Pequeo Manual del Foguista Para Calderas a Lea2004

    0 Carlos W. Thomasset

  • Con ms de 100 aos en sus espaldas, ahora bajo el cuidado de laAsociacin Uruguaya Amigos del Riel, en perfecto funcionamiento.

    Quizs, el traslado de la madera (eucaliptos) y el funcionamiento de lasplantas de procesamiento de la misma, deba ser con la propia energa quenos brinda, tanto en la utilizacin directa (en rolos) o los desperdicios quese producen al procesarla.

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  • PROLOGO

    Este manual: Pequeo Manual del Foguista Para Calderas aLea y Calderas en general , el motivo de su publicacin es ayudara la pequea industria , la que por lo general est en el interior delPas, lejos de los suministros de combustibles fsiles (F. Ol y otroscombustibles derivados del petrleo, as como de las zonas en que llega elgas natural), pero cerca de un combustible Nacional, con un costo endichas zonas muy adecuado, que da mucha mano de obra en toda laoperacin del manipuleo, hablamos de la lea (eucaliptos : corte,acarreo, estiba en fbrica, transporte, talleres mecnicos, operadores decalderas, etc.), y que en muchos casos puede ser hasta recortes ysobrantes de eucaliptos de otros usos (tanto de exportacin como deuso interno para la construccin de casas, muebles, piques, postes, etc.).Las calderas a lea tienen la virtud que son de fcil operacin,seguras, con un servicio casi sin paradas imprevistas (no haypartes sofisticadas o frgiles), y por lo general con un retornoeconmico importante (comparado con los otros combustibles).

    Este manual, es fruto de una impresin personal, con el contactodiario con las calderas, por ms de 43 aos, que no necesariamenteest de acuerdo a otras fuentes de opinin , por lo que cada unosaque de informacin y la utilice, es a su propio riesgo . Cualquiera delos sistemas de quema de lea (eucaliptos), as sea de "quema directa" ode "gasgeno"; si son debidamente diseados, operados adecuadamente(segn sea el sistema), y con la "lea" manejada de una forma racionalpara su secado en el menor tiempo posible, ser un buen negociopara los usuarios y para el Pas.

    Carlos W. Thomasset

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  • INTRODUCCIN

    Este Pequeo Manual del Foguista Para Calderas a Lea,est referido a la necesidad de que un pas como el Uruguay, sincombustibles fsiles en su territorio (se est estudiando laposibilidad de petrleo en la plataforma martima), tanto petrleocomo gas natural, hace necesario ver como una alternativavlida la utilizacin de la lea (eucaliptos), lea usada con elfin directo como combustible y/o descartes de laexplotacin de los bosques artificiales (recortes o sobrantes dela exportacin de eucaliptos u otros usos internos). Pueden haberotros celulsicos disponibles (algunos ya en utilizacin, comola cscara de arroz, girasol, etc., hasta la chilca puede ser unbuen combustible), pero en este pequeo manual nosreferiremos a la quema de eucaliptos (fundamentalmente comorolos o astillones). La lea de de monte no debe ser usada conestos fines.

    Pretende ser una ayuda para aquellos que tengan lanecesidad de utilizar o comprar una caldera a lea.

    De todas maneras, puede servir de base para tomar

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  • acciones, luego de un cuidadoso razonamiento (que cada unodeber tomar bajo su responsabilidad y riesgo).

    Lo dividiremos en dos partes:1 era. PARTE: CALDERAS A LEA.2da. PARTE: CONOCIMIENTOS BASICOS PARA EL

    FOGUISTA (con todos los combustibles disponibles).

    1 era. PARTE: CALDERAS A LEA

    LA COMBUSTION A LEA

    La madera (como el eucaliptos), tiene para su utilizacinen la combustin, los mismos elementos que el petrleo o elgas natural (carbono e hidrgeno, que aportan el calor aloxidarse con el oxgeno y algunos otros elementos que no aportancalor, como agua, oxgeno, etc., el azufre tambin aporta calor,pero en el caso de la lea prcticamente no existe, aunque s enalgunas cscaras como la de arroz).

    Veamos un cuadro comparativo aproximado de estoselementos fundamentales (valores aproximados):

    Fuel Ol pesado:CARBONO HIDROGENO OXIGENO AZUFRE AGUA NITRGENO CENIZAS84.70% 9.40% 1.50% 3.00% 0.70% 0.50% 0.20%

    GAS NATURAL:

    CARBONO HIDROGENO OXIGENO AZUFRE AGUA NITRGENO CENIZAS73.58% 24.05% 1.43% 0.00% 0.00% 0.93% 0.00%

    LEA (rolos eucaliptos):sin humedad (seca totalmente en estufa)

    CARBONO HIDROGENO OXIGENO AZUFRE AGUA NITRGENO CENIZAS

    50.20% 7.00% 42.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0,80%

    LEA (rolos eucaliptos): con humedad de 25% (humedad luego deestacionarla unos 6 meses en forma correcta)CARBONO HIDROGENO OXIGENO AZUFRE AGUA NITRGENO CENIZAS

    37.65% 5.25% 31.50% 0.00% 25.00% 0.00% 0,6%

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  • Como vemos, la lea tiene menos carbono y menoshidrgeno que el F. Ol y el gas natural (aqu la lea la hemospuesto sin agua y con agua (25% humedad en base hmeda),aunque que sabemos que la lea siempre tendr una cantidad deagua, que llamaremos humedad, que expresaremos en basehmeda-o sea el % de agua que contiene respecto al peso total,que nunca ser menor del 20% en condiciones naturales desecado). Hemos puesto la correspondiente a 25%H.b.h.(Humedad en base hmeda, unos 6 meses de correctosecado).

    Sabemos que por cada Kg. de carbono (C) que sequema, se obtienen aprox. unas 8.150 Kilo-caloras(combustin completa o sea totalmente transformado en CO2,anhdrido carbnico), pero si la combustin no fueracompleta solo se producira 2.456 Kilocaloras, se formaraCO, monxido de carbono, el 30% del calor que produce lacombustin completa) y por cada kilo de hidrgeno que sequema, unas 34.000 Kilo-caloras (expresada como PoderCalorfico Superior, o sea, considerando el calor total devaporizar el agua que se forma de la combustin: H2O).

    Recordemos que la Kilocalora (Kcal.) equivale: a calentar 1C (un gradocentgrado) a 1 kg. de agua (a un kilogramo de agua, que pesa 1.000 gramos y que calentar1 g. de agua 1C es igual a una calora).

    Por lo cual es evidente que por peso, el combustibleque tiene ms caloras es el que contiene ms hidrgeno(debemos descontar el hidrgeno que lo suponemos unido aloxgeno contenido en el combustible, por lo que ya se supone queha reaccionado con el mismo (aunque en la realidad no estotalmente as), por cada 8 partes de oxgeno en peso sedescontar una parte de hidrgeno en peso, dado que 1 Kg. dehidrgeno produce 9 Kg. de agua: H2O).

    El azufre (S) en lea no tiene mayor importancia, ya que suvalor es casi inexistente (en F. Ol por lo general es un problemapor la corrosin. Tambin, en la cscara de arroz la presencia deazufre (S) en un valor relativamente bajo, pero junto con la altacantidad de slice (SiO2), que queda como ceniza, hace que losefectos de erosin aumenten la corrosin en el tubo del hogar,tubos de caldera, ductos, separadores, chimeneas y ventiladores).

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  • Como vemos, para poder aprovechar bien el calor, que puedeproducir el combustible, debemos de obtener la combustincompleta del carbono (C), por lo que veremos, que en la leay en los gases ser muy importante lograrlo, ya que notenemos sntomas muy visibles como en el F. Ol (queproduce humos negros o coloracin muy notoria en la llamacuando hay falta de aire o mala combustin, cosa esta ltima quepuede ocurrir por varias razones: falta de mezcla del aire y elcombustible, falta de tiempo de combustin, exceso de humedad,etc.).

    EL PODER CALORIFICO:El poder calorfico de un combustible es el calor liberado

    al quemarlo con el oxgeno mnimo necesario y referido a cerogrado centgrado (0 C), pero como casi todos tienen hidrgeno(que se transforma en agua al quemarse) o agua como humedad,se expresa de dos maneras: Poder Calorfico Superior (PCS,considera el agua como condensada y a 0 C) y como PoderCalorfico Inferior (PCI, considera el agua como evaporada a 0Co sea, hay que restarle al PCS el calor latente de vaporizacindel agua total, o sea, la producida por la combustin y la que

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  • trae como humedad. Aproximadamente el valor del calor total deesta agua que hay que evaporar equivale a multiplicar por 600Kcal. por cada 1 Kg. de agua (H2O).

    PCI= PCS - Kg. H20 x 600 Kcal. (Kg. de agua).

    Dado que la lea cuando se corta en el monte (eucaliptos)tiene una humedad en base hmeda (la designaremos comoH.b.h.) tiene un valor en el entorno del 60% H.b.h. (estosigni