OPERACION-Y-MANTENIMIENTO-DE-CALDERAS-DE-VAPOR-PARTE-I-pdf

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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANUAL DE APRENDIZAJE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Técnico de Nivel Operativo 
MÓDULO FORMATIVO: 
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 
CALDERAS DE VAPOR 
OCUPACIÓN: 
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y 
PROCESOS INDUSTRIALES 
DOCUMENTO APROBADO POR EL 
GERENTE TÉCNICO DEL SENATI 
 
N° de Página……74…… 
 
 
Firma …………………………………….. 
 Nombre: Jorge Saavedra Gamón 
 
Fecha: ………04.09.14…….
 
 
 
 
MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO 
 
 
FAMILIA OCUPACIONAL ELECTROTECNIA 
 
OCUPACIÓN CONTROLISTA DE MÁQUINAS 
Y PROCESOS INDUSTRIALES 
 
NIVEL TÉCNICO OPERATIVO 
 
 
Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación en la 
ocupación de CONTROLISTA DE MÁQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES a nivel nacional 
y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la 
APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a OPERACIÓN Y 
MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR. PARTE I 
 
Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y 
aplicación oportuna. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Registro de derecho de autor: 
 
 
 
 
 
 
AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN 
INDICE
1. Presentación
2. Tarea 1
< Verificación de la Red de Distribucion de vapor 
3. Tarea 2
< Mantenimiento de la Unidad de Ablandamiento del Agua 
4. Hoja de Trabajo
5. Medio Ambiente
6. Bibliografía. 
2
4 - 28
29 - 60
61 - 63
64 - 72
73
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
2
PRESENTACION
Elaborado en la Zonal
Año
Instructor
: Lambayeque Cajamarca Norte
: 2004
: Jorge Villanueva Zapata
 El presente Manual de Aprendizaje corresponde al Modulo Formativo 04-
04-06-03 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 
PARTE I
El Modulo Formativo OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 
CALDERAS DE VAPOR PARTE I es de aplicación en la ocupación de 
Controlista de Máquinas y Procesos Industriales.
El presente Manual está estructurado por las siguientes tareas
1. .
2. 
 Verificación de la Red de Distribucion de vapor 
Mantenimiento de la Unidad de Ablandamiento del Agua
3OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
TAREA 1TAREA 1TAREA 1TAREA 1
4
VERIFICACION DE LA RED
 DE DISTRIBUCION DE VAPOR
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
7 Revisar tuberias y accesorios
7 Verificar valvulas de Distribucion de vapor
7 Verificar Bombas de Calderas
7 Verificar Chimenea
01
02
03
04
7 01 Medidor de temperatura
7 01 Par de guantes
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALESCONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACIONESN°
PZA. CANT.
TIEMPO:
ESCALA:
HT
DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES
HOJA:
OBSERVACIONES
2004
MATERIALES / INSTRUMENTOS
MATERIAL
Verificacion de la Red de Distribucion de Vapor REF.
1/1
01 01
01
5
 
OPERACIÓN : REVISAR TUBERÍAS Y ACCESORIOS 
 
 
 
 
 
OPERACIÓN : VERIFICAR VÁLVULAS DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR 
 
 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 6
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 7
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACION: VERIFICAR HIMENEA
 CHIMENEAS MODULARES PARA CALDERAS
OPERACIÓN: VERIFICAR BOMBAS DE CALDERAS
 BOMBAS CENTRIFUGAS ( SENCILLEZ )
8
EL VAPOR DE AGUA
1.1 ¿QUE ES EL VAPOR?
Como en otras sustancias, el agua puede estar en estado sólido, liquido y 
gaseoso, este ultimo se le conoce como "vapor de agua".
El vapor se origina por el aumento de la temperatura en el agua, cuando el agua 
alcanza un valor, llamado "PUNTO DE SATURACIÓN", en que ya no subsiste 
como liquido, empieza a hervir y se convierte en vapor.
Esta evaporización requiere cantidades de energía relativa importante y 
mientras esta se esta añadiendo, el agua y el vapor formado, permanecen a la 
misma temperatura.
Igualmente, si conseguimos que el vapor libere la energía que se añadió 
cuando se formo, condensara y formara agua a la misma temperatura
1.2 ¿POR QUÉ USAR VAPOR?
El vapor ha sido utilizado como vehículo de energía desde la REVOLUCIÓN 
INDUSTRIAL. Después de su primera utilización para preparar alimentos, se ha 
convertido en una herramienta flexible y versátil para la industria cuando esta 
necesita algún tipo de calefacción, debido a que el vapor se produce 
evaporando agua que es relativamente barata y accesible. El Vapor es 
empleado en las fabricas textiles para producir, formar y teñir los productos . Las 
tintorerías emplean Vapor para planchar la ropa. Las compañías empacadoras 
y de alimentos emplean Vapor para cocinar y procesar alimentos. Las 
panaderías preparan el pan con Vapor. Las Cervecerías emplean Vapor para 
producir la Cerveza. La temperatura del vapor se puede ajustar con mucha 
precisión controlando la presión mediante uso de válvulas, transportar energía 
relativamente importante con poca masa y cuando vuelve a convertirse en agua 
cede cantidades notables de energía que se transmiten al medio que esta 
calentando, con lo que las unidades calefactorios no deben ser excesivamente 
grandes.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
9
II. PRODUCCIÓN DE VAPOR
La energía química contenida en el carbón, gas u otro combustible de caldera se 
convierte en ENERGIA CALORÍFICA, al quemarse estos. Esta energía calorífica se 
transmite a través de las paredes de I hogar de la caldera hasta el agua. Mediante la 
adición de esta energía calorífica la temperatura del agua aumenta y cuando alcanza 
el punto de saturación, hierve. La energía calorífica adicionada que ha tenido como 
efecto el aumento de la temperatura del agua, se llama ENTALPIA DEL AGUA 
SATURADA,
El agua a una temperatura agua a la de su punto de ebullición se llama agua 
saturada. La entalpia especifica del agua a 0°C, se toma habitualmente como cero. 
La capacidad calorífica especifica del agua es de 4.186 KJ/ Kg.°C. Por lo tanto 
Ó Óaumentar la temperatura de 1 Kg, De agua de 0 C a 100 C (punto de ebullición a la 
presión atmosférica) requerirá una entalpia especifica de agua saturada de:
4.186 x 100 = 418.6 KJ.
Si la caldera se alimenta con 1000 Kg. masicos de agua (1.000 Lts) la entalpía del 
agua saturada es de:
1,000 Kg. X 4.186 KJ /Kg °C X 100°C = 418.600 KJ
Si el agua de nuestra caldera esta ya a 10 °C el aumento de la entalpía necesaria 
para llevarla al punto de saturación es de;
1,000 Kg. X 4.186 KJ/Kg °C X 90°C = 376.740 KJ
CALDERA
PURGA DE FONDO
RETORNO DE
CONDENSADOS
MAKE UP
TANQUE DE
CONDENSADORES
LINEA DE
VAPOR
BOMBA DE 
ALIMENTACION
PURGA
CONTINUA
DIAGRAMA DE FLUJO AGUA VAPOR
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10
Este valor no es la entalpía total del agua saturada sino el aumento de entalpía 
necearía para llevar el agua de 10°C a 100°C. El agua a 10°C ya tiene entalpía, 
llamada entalpía de agua fría. La entalpía tota! es siempre de 418,600 KJ para agua 
saturada a 100°C en una caldera de 1.000 Kg. Esto supone un ahorro de 
combustible. Cuanto mayor sea la temperatura inicial del agua en la caldera, menor 
será para llevarla al punto de saturación y, por consiguiente, será necesario quemar 
menos cantidad de combustible. Ya tenemos el Agua a 100°C. Si en nuestra caldera 
continuamos transfiriendo calor al agua, la entalpía adicional producida por esta 
transferencia no provocara un aumento de temperatura del agua sino que la 
evapora, convirtiéndola en vapor.
La entalpía que produce este cambio de estado sin cambio de temperatura se 
conoce como ENTALPÍA DE EVAPORIZACIÓN, De esto tenemos 2 tipos de 
entalpía la suma de ambas es la ENTALPÍADE VAPOR SATURADO.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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En las gráficas se muestra la comparación de entalpía del agua saturada a 
presión atmosférica y a presión de 10 bar absolutos. En esta ultima la entalpía de 
cada Kg, De vapor saturado ha crecido pero solo ligeramente en 120, 1 KJ. La 
entalpía de agua saturada en cambio, ha crecido mucho en 343,8 KJ, mientras 
que la de evaporización a disminuido en 241,7 KJ. Las reglas practicas que se 
deducen son:
I. Cuando la entalpía del vapor aumenta:
 La entalpía del vapor saturado aumenta ligeramente. 
 La entalpía de agua saturada aumenta. 
 La entalpía de evaporización disminuye.
II. Cuando la presión de vapor disminuye:
 La entalpía del vapor saturado disminuye ligeramente.
 La entalpía de agua saturada disminuye. 
 La entalpía de evaporización aumenta.
Por tanto, cuanto menor es la presión del vapor, mayor es la entalpía de 
evaporización.
 
En una caldera de ambiente cerrado el vapor generado se queda comprimido y 
ejerce presión en todo lo que lo rodea, incluida la superficie del agua. Al aumentar la 
presión, de esta superficie del agua, aumenta ¡a temperatura del agua saturada 
puesto que las moléculas necesitan mas energía para abandonar la superficie. 
Mientras que a la presión atmosférica la temperatura del agua saturada es de 100°C, 
a la temperatura del agua saturada sube a 180°C
0100 C
0180 C
0
0 C
Entalpia de
Evaporización
2015.3 KJ
Entalpia de
Agua saturada
762.6 KJ
Entalpia de
Vapor
Saturado
2676.0 KJ
Entalpia de 1 Kg de vapor a 
presión atmosférica
0100 C
0100 C
00 C
Entalpia de
Evaporización
2257.0 KJ
Entalpia de
Agua saturada
419.0 KJ
Entalpia de
Vapor
Saturado
2778.1 KJ
Entalpia de 1 kg de vapor
a 10 bar abs
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II. CIRCUITO DE VAPOR
El vapor generado en la caldera se debe transportar mediante tuberías a los lugares 
donde se requiere energía calorífica, En primer lugar, habrá una o mas tuberías 
principales o tuberías de distribución, desde la caldera hasta la zona consumidora de 
vapor. A partir de estas tuberías, otras de menos diámetros transportan vapor los 
equipos individuales. Cuando la válvula de salida de la caldera se abre (lentamente) 
el vapor sale inmediatamente hacia la tubería de distribución. Puesto que esta, 
inicialmente, esta fría, el vapor le transmite calor. El aire que rodee las tuberías 
también esta mas frió que el vapor, con lo cual el sistema a medida que se calienta 
limpieza a irradiar calor al aire. Esta perdida de calor a la atmósfera provoca que una 
arte del vapor condense. El agua formada por condensación cae a la parte baja de la 
tubería y circula empujada por el flujo de vapor hasta los puntos bajos de tuberías de 
distribución.
Cuando una válvula de un aparato consumidor de vapor abra, este vapor que 
procede leí sistema de distribución entra en el equipo y vuelve a ponerse en contacto 
con la superficies mas frías. Cede su entalpía de evaporización y condensa, tal como 
hemos fisto en el ejemplo del recipiente calentado mediante un serpentín. Se 
establece un lujo continuo de vapor que sale de la caldera. Para poderlo suministrar 
se debe generar vapor continuamente. Por ello, se inyecta combustible al horno y se 
bombea agua a la caldera para compensar la que se evaporo. Sabemos que la 
entalpía especifica del agua saturada aumenta en 4=186 KJ/Kg, Cuando la 
temperatura aumenta 1°C.
3i introducimos en la caldera agua caliente en lugar de agua fría se deberá añadir 
menos entalpía para llevar el agua a su punto de ebullición, con la consiguiente 
reducción de la cantidad de combustible necesaria para generar vapor. El 
condensado que se forma en las tuberías de distribución y en los equipos de proceso 
se puede utilizar para esta alimentación de la caldera con agua caliente. Por ello, el 
sistema básico de vapor se debe completar, devolviendo el condensado al tanque de 
alimentación de la caldera.
Bomba
 de 
Alimentación
Tanque 
de
 alimentacion
Generador
Vapor
Agua
tratada
Condensado
Cubas
Condensado
Reactores
Vapor
Vapor
Sistema
de 
Calefacción
Marmita Marmita
ESQUEMA DE CIRCUITO DE VAPOR DE CALDERA
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III. CALIDAD DE VAPOR
La calidad del vapor viene hacer la "fracción seca", que es la proporción de vapor 
completamente presente en el vapor considerado.
Asimismo el vapor húmedo viene hacer el vapor EL VAPOR SATURADO SECO 
MEZCLADO con partículas de agua en suspensión.
3.1 TIPOS DE VAPOR
A. VAPOR SATURADO SECO
Es un vapor que ha sido evaporado completamente, es decir, no contiene 
gotas de agua Liquida. En la practica, el vapor a menudo arranca 
Pequeñas gotas de agua , con lo que ya no puede ser descrito como 
vapor saturado seco. Sin embargo, es importante que el vapor utilizado 
para procesos o calefacción sea lo mas seco posible 
La calidad de vapor se describe mediante su FRACCIÓN SECA, que es 
la proporción de vapor completamente seco presente en el vapor 
considerado.
B. VAPOR SATURADO HÚMEDO
Al vapor se le llama húmedo, si contiene gotas de agua en suspensión 
que no transportan entalpía especifica de evaporación. Las pequeñas 
gotas de agua en ei vapor pesan pero ocupan un valor despreciable. 
Son las gotas de agua en suspensión las que hacen visible el vapor 
húmedo. El vapor como tal es un gas transparente, pero las gotas de 
agua le dan un toque blanquecino al reflejar la luz.
C. VAPOR SOBRECALENTADO
Si la transferencia de calor continúan después de que se ha evaporado 
toda el agua, la temperatura del vapor seguirá aumentando. En estos 
casos el vapor se llama "SOBRECALENTADO" entendiendo como tal 
al vapor que se encuentra a cualquier temperatura por encima a la del 
vapor saturado a la presión correspondiente, El vapor saturado 
condensa rápidamente sobre cualquier superficie que este a menor 
temperatura, puesto que le comunica entalpía de evaporización que es 
la energía que transporta en mayor proporción. Contrariamente, 
cuando el vapor sobrecalentado cede una parte de su entalpía, lo hace 
mediante una disminución de temperatura, Por tanto, no habrá 
condensación hasta que se alcance la temperatura de saturación y, 
por tanto, el flujo de energía desde el vapor sobrecalentado es menor. 
En general, que el que se puede alcanzar con vapor saturado aunque 
el vapor sobrecalentado esta a mayor temperatura. Debido a otras
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 propiedades, el vapor sobrecalentado es el que se utiliza habitualmente para 
potencia, mientras que el vapor saturado es ideal para aplicaciones de 
proceso y calefacción.
El objetivo de trabajar con vapor seco es que toda la masa de vapor 
contiene entalpía de evaporización (calor latente) que se transfiere 
íntegramente a la masa a calentar, además, también contiene calor sensible 
que esta presente en el agua una vez condensada.
Cuando hablamos de vapor húmedo las partículas de agua en suspensión 
contiene
solamente calor sensible (liquido) cuyo calor no intervine generalmente a 
calentar la
masa, pues una vez precipitada son desalojadas por las trampas de vapor.
3.2 PRINCIPALES CAUSA GENERADORAS
a. Diseño de caldero, tubos y complejidad interior
b. Alto nivel de agua interna del caldero
c. Cámaras de vapor muy pequeños
d. Demandas (o aperturas de válvulas) repentinas de vapor
e. Total de sólidos en suspensión
f. Total de Sólidos disueltos
g. Contaminación de grasa aceites, etc.
h. Mal dimensionamiento de las estaciones de drenaje de condensado 
i. Inadecuado mantenimiento de las estaciones de Drenaje ubicado a ¡o 
largo de las líneas de vapor.
3.3 FORMAS PRACTICAS PARA MANTENER UNA BUENA CALÑ1DAD DE 
VAPOR
A. Ejecutarestrictamente el Programa de Purgas de Fondo y especialmente 
las purgas de nivel, para eliminar la espuma causante del arrastre.
b. Cumplir el Plan de dosificación de productos Químicos para asegurar 
buena calidad de agua para caldera.
 c. Cumplir con el Programa de Mantenimiento a las Estaciones de Drenaje 
de Condensado.
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IV. COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR
El sistema de distribución de vapor incluye todas las tuberías de distribución de 
vapor tanto principales como secundarias; las tuberías de retomo y todos los 
accesorios necesarios para el suministro de vapor a todos los equipos de la 
planta.
4.1. Línea De Distribución De Vapor
El sistema de tuberías esta comprendido por los ductos que suministran 
vapor desde la planta de generación (Caldero) hasta los puntos en los que 
va ha ser usado (equipos),
Las tuberías pueden ser unidas mediante juntas soldada, juntas roscadas o 
bridas. Las líneas de distribución están sostenidas por ganchos o sujetas 
por anclajes ; toda la red de distribución está equipada con juntas de 
expansión para facilitar y absorber la dilatación del sistema de tuberías 
debido a cambios de temperaturas y en esta forma evitar daños mayores. La 
ausencia de juntas de dilatación o de anclajes apropiadas puede causar 
grandes daños en corto plazo a la instalación.
4.2. Aislante Térmico
El aislante térmico está constituido por el revestimiento exterior que cubre 
las tuberías de distribución y cuya función principal es reducir 
substancialmente y retardar la perdida de calor a través de las paredes de 
las tuberías. De no usar aislante para recubrir la tubería, ocasionaría gastos 
de combustible que pueden llegar a triplicar el costo del aislante en menos 
de un año de uso.
Todos los materiales usados como aislantes térmicos se caracterizan por 
una alta resistencia al paso del calor. Los materiales usuales para 
aislamiento son; magnesia, amianto y lana de vidrio. Cualquiera de estos 
materiales pueden usarse para aislar tuberías de vapor. La decisión para 
seleccionar el tipo de aislante se toma basándose en su durabilidad y el 
ahorro de combustible que ocasiona.
Para sellar las juntas entre bloques o láminas de materiales aislantes y para 
aislar superficies irregulares tales como unión, codos, bridas, etc., se usa 
cemento aislante que se moldea directamente sobre la tubería. Para que el 
aislante trabaje en condiciones adecuadas debe mantenerse seco sin 
grietas y su espesor debe ser uniforme.
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4.3. Soportes
Los tipos de soportes más comúnmente usados en sistemas de distribución 
de vapor son ganchos y anclajes. Los,,ganchos se caracterizan por permitir 
la ubre expansión y contracción de líneas y pueden ser de diferentes tipos y 
formas. Los anclajes son soportes que se caracterizan por mantener la 
tubería rígida en una posición determinada y en un punto dado. Los anclajes 
están unidos a la tubería mediante abrasadores y a un punto fijo por 
tornillos. Siempre que se usan anclajes (en la red de distribución de vapor) 
debe de utilizarse juntas de expansión que permitan la dilatación y 
contracción de la tubería.
NOTA cuando la tubería aislada debe pasar a través de paredes, pisos. Se 
deben utilizarse las camisas metálicas de protección con un juego mínimo 
de 6 milímetros. Para instalaciones exteriores debe utilizarse un 
revestimiento aluminizado de protección.
DIAMETRO ESPESOR DE AISLANTE (cm)
DE TUBERIA
(P::lg)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
6.0
8.0
10.0
150”C
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
2.0
200”C
1.0
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
260”C
1.0
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
2.0
2.0
2.0
Cuadro N” Espesores de aislantes recomrndados
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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4.4. Juntas De Expansión
Las juntas de expansión son accesorios usados para absorber la dilatación en 
las líneas de vapor y de esta manera evitar daños y deslizamientos en la 
tubería. Generalmente se usan de dos tipos, deslizantes y de fuelle. Las juntas 
de expansión deben estar diseñadas para ello. Es importante que la junta y 
tubería estén alineadas de tal forma que la expansión tenga lugar en la 
dirección del eje de la junta.
Las juntas de expansión deslizantes están formadas por dos miembros 
cilíndricos, uno anclado y el otro deslizante en su interior. Las juntas 
deslizantes sencillas permiten la expansión de la tubería en un sólo sentido. El 
tipo más común de junta deslizante tiene un cilindro deslizante a cada lado del 
miembro anclado permitiendo la expansión de la línea en ambos sentidos.
Las juntas de expansión tipo fuelle, poseen un miembro en forma de fuelle de 
cobre o acero que permite la expansión. En este tipo de juntas no existe la 
posibilidad de fuga excepto cuando hay rotura del fuelle.
 4.5. Válvulas
Las válvulas son dispositivos mecánicos que se utilizan como elementos de 
control para regular o suspender por completo un flujo, previene el contra flujo, 
regula la presión.
Las válvulas pueden ser fabricadas de hierro, bronce, acero inoxidable, pvc, 
etc., Los tipos más usados de válvulas son: 
4.5.1 Válvulas de cierre
Las válvulas de cierre se usan para regular o suspender el flujo, de un 
fluido en una tubería. De acuerdo al tipo de diseño se clasifican en: 
válvulas de compuerta, de globo, de ángulos, de cuña, válvula de 
retención, válvulas cónicas y válvulas esféricas.
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Las válvulas de compuerta se utilizan e líneas en donde es importante 
tener flujo sin restricciones. Las válvulas de este tipo no deben abrirse y 
cerrarse frecuentemente. Nunca deben usarse para control de flujo o 
estrangulamiento puesto que la vibración estropeada la compuerta y se 
dañaran los bordes y los asientos por erosión.
De acuerdo al tipo de construcción las válvulas de compuerta se clasifican 
en cuatro grupos: de vástago elevador, de vástago sin elevación, de disco 
en forma de cuña y de doble disco.
!· Las válvulas de globo se denominan de esta manera debido a la forma del 
cuerpo de la válvula. Este tipo de válvula ofrece una gran resistencia al 
flujo debido a los cambios de dirección que sufre el fluido a medida que 
pasa a través del cuerpo de la válvula. Las válvulas de globo pueden 
usarse en caso de emergencia para estrangulamiento o para regulación. 
Su uso continuado en esta función sin embargo las destruye 
rápidamente.
! ·Usualmente tienen vástago de tornillos elevadores internos. Los asientos 
pueden ser metálicos o compuestos, las válvulas con asiento metálico se 
pueden usar para estrangulamiento.
! ·Las válvulas de ángulos son similares a las válvulas de globo excepto que 
sus entradas y salidas están situadas en ángulo recto unas con respecto a 
otras.
! ·Las válvulas cónicas son válvulas de accionamiento rápido, que tienen 
como elemento de trabajo un vástago en forma de cómica. Una vuelta de 
90° del vástago abre o cierra la válvula. Si la válvula abre y cierra 
frecuentemente se usan asientos esmerilados. Para válvulas de uso 
poco frecuente se usan asientos de tipo lubricado.
! .Las válvulas esféricas se caracterizan por sus propiedades de cierre y 
acción rápidas., Estas válvulas constan de una esfera hueca, y su 
funcionamiento es similar al descrito para válvulas cónicas
4.5.2 Válvulas de retención
Se usan para permitir el paso del flujo en una sola dirección, se cierran 
automáticamente para prevenir el flujo en dirección opuesta. Hay dos 
tipos generales: válvula de retención con bisagra, y la válvula de retención 
horizontales. En la válvula de retención con bisagra el fluido se mueve en 
línea recta a través del cuerpo de la válvula; el disco opera como una 
compuerta oscilante la cual se mantiene abiertapor el flujo. La válvula de 
retención horizontal está construida como una válvula globo con el disco 
guiado de tal forma que el flujo no levanta de su asiento, el flujo sigue una 
trayectoria curva tal como se hace en las válvulas globo.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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19
 4.5.3 Válvulas de cierre retención
Las válvulas de cierre retención combinan en una unidad una válvula de 
cierre del tipo globo o angular con una válvula de retención del tipo 
angular. Se usan en salidas de calderas cuando estas suministran el 
vapor a un conducto o distribuidor principal.
 4.5.4 Válvulas de reducción de presión
Ese tipo de válvula es usualmente operada por resortes; el resorte puede 
ser accionado mediante un diafragma o por la acción directa de la presión 
controlada a través de una válvula piloto y un fluido de operación auxiliar 
tal como aceite o aire comprimido.
4.5.5 Válvulas de Seguridad
Son válvulas operadas por resortes las cuales se abren cuando la presión 
de fluido llega a un valor predeterminado, de tal forma que sirve de 
desahogo al sistema de distribución cuando la presión alcanza valores 
superiores a la presión de seguridad. Como estas válvulas son 
automáticas y muy sensibles, la suciedad y la corrosión las afectan mucho 
más que a las válvulas de operación manual y su cuidado es de gran 
importancia para el buen funcionamiento y seguridad tanto del equipo 
como personal6. TRAMPAS DE VAPOR
 4.6. TRAMPAS DE VAPOR
Una trampa de vapor es una válvula automática que permite el paso libre de 
concensado, eliminando el aire y oíros gases no condensables de la tubería de 
vapor y equipos que trabajan con el mismo, a la vez impide fugas de vapor al 
sistema de retorno. El problema de la eliminación de aire de las redes de vapor 
es importante, debiendo prestarse especial atención, sobre todo en las 
puestas en marcha del sistema. Entre los principales tipos de trampas 
podemos enumerar las siguientes:
4.6.1 Trampas mecánicas
La trampa mecánica tipo Flotador está constituida por una válvula 
termostato, abierta cuando está fria, que sirve para eliminar el aire t 
durante ia puesta en marcha hasta la llegada del vapor y condensado 
hasta que la calientan y cierra. Además cuenta con una cámara donde va
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 ir instalada la válvula de flotador que abre cuando el condensado en el 
inferior de la cámara alcanza el nivel prefijado. Bajo el punto de vista de su 
efectividad se puede decir lo siguiente:
Ventajas:
Se adecua fácilmente a cualquier variación de presión o caudal de 
condensado.
Elimina el condensado tan pronto como cuando este se forma. Buen 
funcionamiento en cualquier condición.
Admite cambios bruscos de presión.
Elimina el aire en las puestas en marcha.
Inconvenientes: 
Sensibilidad a los golpes de ariete;
No se puede utilizar para elevadas temperaturas (vapor sobrecalentado); 
Si se utiliza en presiones diferentes es necesario modificar el diámetro de 
la válvula de salida para que abra; Pueden ser dañados por heladas
La válvula tipo cubierta invertida, operan con un balde el cual se sumerge 
en el condensado, permitiendo abrir una válvula que permite el paso 
del condensado. Al llegar vapor a la trampa, el balde flota por efecto del 
vapor, el cual es aprisionando dentro del balde por un sello de agua, 
cerrando la válvula e impidiendo el paso de vapor.
Bajo el punto de vista de su efectividad se puede decir lo siguiente:
Ventajas:
Es robusta, presentando una aceptable resistencia a los golpes de ariete; 
Puede ser fabricada para trabajar a altas presiones.
Inconvenientes:
La trampa se cierra ante la presencia de aire, siendo este eliminado solo a 
través de un pequeño orificio en la parte superior del balde invertido. Esto 
causa que el aire demore en salir, causando anegamiento de 
condensado. El orificio para eliminar el aire también permite escape de 
vapor, por lo que las trampas siempre perderán pequeñas cantidades de 
vapor.
4.6.2 Trampas termodinámica.
Su funcionamiento se basa en la depresión que se produce debido a la 
diferencia de velocidades con que fluyen el vapor y el condensado a 
través de una válvula de disco. Bajo el punto de vista de su efectividad se 
puede decir lo siguiente:
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 20
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
21
Ventajas:
Puede trabajar en una amplia gama de presiones sin necesidad de 
ajustes.
Pueden ser utilizadas con vapor sobrecalentado;
Soportan golpes de ariete.
En posición vertical y con descarga libre se hielan pero no rompen.
Tienen una gran capacidad de descarga, comparado con su tamaño;
Actúan al mismo tiempo como válvulas de retención;
Cuentan con una pieza móvil, fácil mantenimiento.
Inconvenientes:
Son malos desaereadores.
No trabajan con bajas presiones, mayores de 0.5 kglcm2);
No trabajan bien con contrapresiones elevadas (del orden del 80% de la
presión de entrada.)
Son sensibles a la lluvia y al viento cuando están a la intemperie. 
4.6.3 Trampas Termostáticas.
Se basan en la diferencia de temperatura entre el vapor y el condensado 
líquido; esta trampa se fundamenta en el principio de que dos láminas o 
discos de distinto metal y en contacto sufren con la temperatura 
dilataciones distintas, que hace que el conjunto se deforme; esta 
deformación se aprovecha para accionar la válvula. Existen dos tipos de 
trampas termostáticas:.
4.6.3.1. De presión equilibrada
El elemento termostático consta de una cápsula con un relleno 
de una mezcla alcohólica, la cual se vaporiza a una 
temperatura menor que la temperatura del agua. Al llegar el 
condensado caliente, el relleno se evapora, generando una 
presión interna en la capsula, forzando un obturador en contra 
del asiento, cerrando la trampa. Al enfriarse el condensado, el 
relleno se condensa, liberando la presión, y abriendo la 
trampa. Bajo el punto de vista de su efectividad se puede decir 
lo siguiente:
Ventajas:
Buen desaereador;
Se ajusta fácilmente a la variaciones de presión.
Gran capacidad de descarga para su tamaño. No le afectan las 
heladas;
Fácil mantenimiento.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
22
Inconvenientes:
No se utiliza con vapor sobrecalentado;
No resiste golpes de ariete;
Es susceptible al condensado corrosivo.
Requieren que se enfrie el condensado para operar.
4.6.3.2. Bimetálicos
Basan su funcionamiento en la deformación que sufren los 
elementos bimetálicos, ya sean varillas, láminas, discos, etc., 
por la acción del calor. Al llegar el condensado casliente, el 
elemento empieza a deformarse, cerrando la trampa. Al llegar 
el condensado calilente, el elemento regresa a su posición 
original, abriendo al trampa.. Bajo el punto de vista de su 
efectividad se puede decir lo siguiente:
Ventajas:
Buen desaereador;
Gran capacidad de descarga para su tamaño; Resiste a los 
golpes de arietea
Pueden trabajar dentro de una gran gama de presiones con un 
ligero ajuste.
Inconvenientes:
No responden con rapidez a los cambios bruscos de presión y 
de caudal; Se ven afectados por la contrapresión de descarga, 
necesitando ser ajustados; No adecuados cuando se requiere 
rápida descarga de condensados.
TRAMPA TERMOSTATICA DE
PRESION EQUILIBRADA
TRAMPA DE
BALDE ABIERTO
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
23
TRAMPA BIMETALICA TRAMPA DE
BALDE INVERTIDO
TRAMPA TERMOSTATICA
PRESION EQUILIBRADA
TRAMPA DE IMPULSO
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
24
TRAMPA DE FLOTADOR
Y TERMOSTATICA
TRAMPA TERMODINAMICA
CORTE ESQUEMATICO DE TRAMPAS DE VAPOR
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
CALOR DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA
 
El agua tiene un elevado calor de vaporización,al igual que otros líquidos capaces 
de hacer puentes de Hidrógeno como el etanol o el ácido acético, pero a diferencia 
de otros líquidos como el hexano que no los hacen 
 
 
 
 Tabla: valor del calor de vaporización para algunos líquidos.
 
 
Para los sistemas biológicos esta propiedad es muy importante pues gracias a ella 
es que se lleva a cabo eficientemente la respiración y sudoración.
 EVAPORACIÓN
Cambio de estado consistente en el paso de un líquido al estado de vapor, que tiene 
lugar de forma gradual, sólo en la superficie del líquido y a temperatura inferior a la 
de ebullición.
La causa de la evaporación se encuentra en la teoría cinética molecular de la 
materia. Las moléculas que integran un líquido tienden a escapar de él por efecto de 
su energía cinética, sin bien sólo lo consiguen aquellas que disponen de la energía 
suficiente para vencer la atracción de las otras moléculas de líquido. Al perder estas 
moléculas, la sustancia pierde energía, es decir, se enfría, de modo que para 
mantener su temperatura y proseguir la evaporación es preciso aportar calor. 
PRESIÓN
La aplicación de fuerza sobre una superficie 
Presión = fuerza / área de la superficie 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 25
 
Compuesto 
Calor de 
vaporización 
KJ mol-1 
H2O 
Ácido acético 
Etanol 
Hexano 
40.7 a 273 K 
41.7 a 391 K 
40.5 a 351 K 
31.9 a 341 K 
 
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
CONCEPTO GENERAL: 
La presión es muchas veces un concepto difícil de entender para los estudiantes. Es 
la fuerza total ejercida por unidad de área.* Fred el pescador siente esta 
presióncuando atraviesa el arroyo en busca de ese pez huidizo que "se escapó." La 
bota se siente más ajustada debajo del agua - porque el agua está aplicando una 
presión más grande al fondo del arroyo que arriba. La presión es mayor al fondo del 
arroyo simplemente porque hay más agua por encima. 
Aunque la presión en cualquier punto es igual en todas las direcciones, la fuerza 
debida a una presión siempre actúa perpendicular a la superficie. Cuando pone su 
mano fuera de la ventana del automóvil, la presión atmosférica delante de su mano 
le empuja la mano hacia atrás con una fuerza superior a la presión atmosférica 
detrás de su mano, resultando en la 
ACELERACIÓN DE SU MANO HACIA ATRÁS.
Cuando uno se para sobre la punta de los pies, le empiezan a doler los pies 
rápidamente. Aunque la fuerza es la misma (el peso de uno), el área en la que la 
fuerza está actuando 
Es mas pequeña, y uno siente una presión mayor.
La presión sobre uno es permanente. El peso de la atmósfera, dividido por el área 
de la superficie de la tierra, se llama "presión atmosférica". Cuando uno sube 
sobre una montaña, la presión es más baja porque hay menos atmósfera encima 
de uno empujado hacia abajo
: 
GENERALIDADES
La presión puede ser el resultado de moléculas del aire (o de agua) pegándole - no 
hay Presión en el espacio donde no hay moléculas.
La fuerza resultando de una presión es perpendicular a la superficie. 
Un fluido siempre se quiere mover de alta presión hacia baja presión.
Ejemplo: el clavo o tachuelo
Como en el ejemplo de estar parado sobre las puntas de los pies: la misma fuerza, 
pero diferentes presiones empujan la cabeza y la punta del clavo sobre el dedo.
Como el área de la punta es mucha más pequeña que el área de la cabeza, la presión 
es mucha más grande cuando aprieta la punta sobre el dedo - y por lo tanto duele 
más. 
Por esto le conviene afilar sus cuchillos. Cuanto más filoso el cuchillo, más pequeña 
el área, mayor es la presión - y más fácil es cortar.
Presión que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos sumergidos en ella. 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 26
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
Presión Atmosférica
En un nivel determinado, la presión atmosférica es igual al peso de la columna de aire 
existente encima de dicho nivel. Al nivel del mar, su valor normal se considera de 760 
mm Hg (1.013 mbar), mientras que a una altura de 5.500 m este valor se reduce a la 
mitad. El aire frío pesa más que el caliente, y éste es uno de los factores que influyen 
en las diferencias de presión atmosférica a un mismo nivel. Además, los anticiclones 
y las borrascas generan corrientes de aire en sentido vertical que modifican 
sustancialmente el valor de la presión atmosférica, circunstancia que se utiliza de 
forma importante en la previsión de la evolución del tiempo. 
La disposición que adoptan las isobaras configura unas formas denominadas 
campos de presión, por cuanto en realidad los delimitan y sitúan: altas presiones o 
anticiclones, bajas presiones o depresiones, dorsales, collados, vaguadas. Los 
campos de presión estables en el tiempo, o poco variables, se denominan centros de 
acción, ya que son los que regulan las masas de aire y la circulación de los vientos. 
Presión atmosférica
El aire en estado de reposo preciona a cualquier superficie vertical dirigido hacia ella. 
Esta presión estática de la atmósfera cual preciona a la superficie de la tierra 
llamamos presión atmosférica y se entiende como el peso de una columna de aire, a 
la cual se mide desde la superficie de la tierra hasta las capas más altas de la 
atmósfera. La presión atmosférica se mide con Hectopascal [hPa] o se demuestra 
como la longitud de una columna de mercurio de 0 °C o gravedad reducida. Bajo de 
condiciones normales vale: 1 mmHg = 1,3332 hPa.
Los barómetros aneroide utilizan la deformación de una lata vacia de aire y plana 
para la medición de presión atmosférica, la cual se deforma con presiones diferentes 
hasta que las resistividades elástica alcanzan el equilibrio y se empieza una nueva 
posición de equilibrio. 
Presión atmosférica absoluta y reducida
La capa, que esta por encima de ello y la presión atmosférica se baja con el aumento 
de la altura, cerca de la superficie de tierra es aprox. 1 hPa por 8 m de diferencia de 
altura. Para recibir unos valores de medición de presión comprobables se orientan 
en la observación del tiempo a todos los registros desde la altura del mar (normal-
cero). La influencia de la altura del lugar sobre la presión atmosférica se debe 
corregir. 
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 27
La conversión de la presión absoluta que es medida a la presión atmosférica y 
reducida a la altura del mar se realiza por la adición de la diferencia de altura con la 
diferencia de presión dependiente:
 
p abs = presión atmosférica absoluta [hPa] 
p red = preción atmosférica reducida a la altura del mar [hPa] 
 p = diferencia de presión [hPa] 
h = altura sobre nivel del mar [m] 
 
h [m 
NN] 
p [hPa] h [m NN] p [hPa] 
100 
200 
300 
400 
500 
600 
700 
800 
900 
1000 
12,0 
23,8 
35,5 
47,2 
58,7 
70,1 
81,3 
92,5 
103,6 
114,5 
 1100 
1200 
1300 
1400 
1500 
1600 
1700 
1800 
1900 
2000 
125,4 
136,1 
146,8 
157,3 
167,7 
178,1 
188,3 
198,4 
208,4 
218,4 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 28
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
29
MANTENIMIENTO DE LA
 UNIDAD DE ABLANDAMIENTO 
DE AGUA
TAREA 2TAREA 2TAREA 2TAREA 2
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
7 Controlar y Mantener Tanque de Agua Dura y 
Blanda
7 Controlar y Mantener Tanque de Salmuera
7 Controlar Turbiedad, Temperatura y Dureza del 
Agua
7 Operar Valvula de Purga y Salmuera
01
02
03
04
7 01 Kit de reactivos
7 01 Probeta
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACIONESN°
PZA. CANT.
TIEMPO:
ESCALA:
HT
DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES
HOJA:
OBSERVACIONES
2004
MATERIALES / INSTRUMENTOS
MATERIAL
Mantenimiento de la Unidad de Ablandamiento de Agua REF.
1/1
01 01
02
30
 
OPERACIÓN : CONTROLAR Y MANTENER TANQUE DE AGUA DURA Y 
BLANDA 
 
 
OPERACIÓN : CONTROLAR Y MANTENER TANQUE DE SALMUERA 
 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 31
CONTROLISTADE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
OPERACIÓN: CONTROLAR TURBIEDAD, TEMPERATURA Y DUREZA DEL 
AGUA 
 
OPERACIÓN : OPERAR VÁLVULA DE PURGA Y SALMUERA 
 
 
PASO 1 : VERIFICAR VÁLVULA AUTOMATICA DE PURGA DE FONDO 
 
OBSERVACIÓN : A medida que la caldera va produciendo vapor, las sales 
disueltas en el agua se van concentrando y precipitando. 
 Es necesario extraer estas sales varias veces al dia para evitar la 
corrosión. La Válvula Automática de Purga es la mejor solución para evitar 
olvidos, despistes y asegurar el buen mantenimiento de la caldera. 
 
PASO2 : OPERAR VÁLVULA MANUAL DE PURGA 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 32
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
 
OBSERVACIÓN : Las Válvulas de Purga Manuales son la solución tradicional 
al problema de las Purgas. Esta válvula se abre al presionar la palanca 
(mediante el pie) y es cerrada automáticamente por el muelle interior. La 
válvula se puede mantener abierta mediante un pequeño pestillo, siempre que 
se quiera, por ejemplo, vaciar completamente la caldera. 
 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 33
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
34
 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA 
1.1 GENERALIDADES
A. AGUA DE ALIMENTACIÓN A CALDERA
El agua de alimentación a la caldera es comúnmente almacenado en un 
tanque, con capacidad suficiente para atender la demanda de la caldera , 
Una válvula de control de nivel mantiene el tanque con agua , una bomba 
de alta presión empuja el agua hacia adentro de la caldera , se emplean 
bombas de presión debido a que generalmente las calderas operan a 
presiones mucho mas elevadas que las que encontramos en los tanques 
de agua.
Vapor limpio es agua pura en forma de gas, cuando el vapor se enfría se 
condensa es agua pura , normalmente conocida como "condensados" , 
Normalmente estos condensados contienen una gran cantidad de calor 
que puede ser empleada . Estos condensados son casi perfectos como 
"make-up" o alimentación a la caldera una vez que ha sido desgasificada 
para eliminar los gases disueltos como el oxigeno.
Esto siempre y cuando es posible si los condensados son retornados a la 
caldera y colectados en un tanque conocido como "tanque de 
condensados". Cuando el condensado es recuperado en un tanque de 
este tipo, generalmente se elimina del diseño el tanque del "make-up".
En algunas instalaciones, el retorno de condensados puede llegar a ser 
del 99% casi supliendo el agua de make-up . A mayor porcentaje de 
recuperación de condensados será menor el agua de alimentación a la 
caldera o make-up. Hay otras instalaciones que probablemente requieran 
emplear el 100% de make-up , esto puede ser por varias razones, corno 
que el condensado no se puede recuperar o que el condensado esta 
contamiando por alguna parte del proceso.
B. PRESIONES EN LA CALDERA
La temperatura y la presión en la operación de cada caldera 
definitivamente están relacionadas , como se muestra en la siguiente 
tabla;
P.S.I.
0
52
232
666
1529
3080
3200
‘F
121
300
400
500
600
700
705
‘C
100
140
204
260
316
371
374
PUNTO DE EBULLICION DEL AGUA A DIFERENTES PRESIONES
T E M P E R A T U R A P R E S I O N
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
35
A presión atmosférica normal el agua tiene un punto de ebullición a 100oC 
, a mayor presión el punto de ebullición se incrementa, hasta alcanzar un 
máxima «¿unto de ebullición, a 374oC a una presión de 3200 libras por 
pulgada2 (220,63 bar). Por encima de esta temperatura el agua no existe 
como liquido.
C. CAPACIDADES DE CALDERA
Las calderas son catalogadas en base a la cantidad de vapor que ellas 
pueden producir en un cierto periodo de tiempo a una cierta temperatura. 
Las calderas mas grandes producen 1 '000,000 de libras por hora o SOR 
catalogadas en base a 1 "caballo de fuerza" o "caballo vapor caldera" por 
cada 34.5 libras de agua que pueden ser evaporadas por hora. Otra 
definición es 1 "caballo de fuerza" por cada 10 pies2 de superficie de 
calentamiento en una caldera de tubos de agua o 12 pies2 de superficie 
de calentamiento en una caldera de tubos de humo.
D. DUREZA DEL AGUA
Las principales substancias responsables de las aguas duras son las 
sales de calcio y magnesia disueltas; y, en algunos casos, los 
compuestos de hierro, aluminio y sílice. La gran dificultad consiste en la 
casi universal distribución de las sales solubles de calcio y magnesio en 
las aguas naturales, y también, usualmente, pequeñas cantidades de las 
otras substancias mencionadas.
Las aguas superficiales son normalmente alcalinas corno resultado de la 
presencia de las sales disueltas de los elementos alcalinos de la tierra: 
calcio y magnesio. Las aguas subterráneas, que son frecuentemente 
altas en acidez debido ala presencia de anhídrido carbónico, pueden 
también contener apreciables cantidades de materias disueltas Las 
aguas ácidas de los ríos contaminadas por desagües de minas o 
desperdicios industriales, frecuentemente contienen calcio y magnesio 
en forma de sulfato o cloruro, sales que son el resultado de la reacción de 
la alcalinidad natural con la acidez mineral contaminante. La siguiente 
tabla muestra una división arbitraria que ha sido establecida para 
clasificar las aguas por su dureza.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
36
Para la operación satisfactoria de un caldero en necesario mantener la 
composición del agua de alimentación, el agua de la caldera y el retorno 
de condensado dentro de ciertos limites dados, dependiendo de la 
presión de la caldera y la temperatura usada. Esto puede hacerse 
generalmente tratando el agua de alimentación, manteniendo purgas 
adecuadas, previniendo la contaminación de los retornos y haciendo 
análisis químicos del agua de en diferentes puntos del ciclo de agua, 
vapor y condensado. Para este propósito es recomendable tener un plan 
definido de control y que las muestras sean tomadas a intervalos 
frecuentes.
E. SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN
Los sólidos en suspensión constituyen una medida gravimetriíta de la 
materia no disuelta en el agua; esto origina taponamiento de la Líneas y 
deposito en la Caldera y equipo de intercambio de calor. La concentración 
máxima de sólidos en suspensión en el agua de la Caldera es de 100 
ppm.
DUREZA
Ppm Carbonato de Calcio
CLASIFICACION
AGUA
Menos de 15
15-50
51-100
101-200
Mas de 200
Muy suave
Suave
Medianamente Dura
Dura
Muy Dura
CUADRO CLASIFICACION DEL AGUA DE ACUERDO A SU DUREZA.
TIPO
Agua de calidad maxima teorica
Agua destilada, simple
Destilacion (en vidrio)
Agua destilada, triple
Destilacion (en vidrio)
Agua desmineralizada (un vidrio)
Agua de 28 destiladores
(En cuarzo)
Conductividad
Especifica en
0.038
2.000
1.000
0.055
0.044
Total aproximado solidos 
totales en ppm
1.200
0.600
0.033
0.026
CALIDAD DE AGUA MUY PURA
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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37
F. SÓLIDOS TOTALES
Son la suma de los sólidos disueltos y en suspensión, determinada 
gravimetricamente; su máxima concentración no debe exceder de 3,500 
ppm.
El tratamiento del agua alimentada a las calderas consiste generalmente 
en tomar medidas correctivas basadas en el análisis del agua en 
unidades individuales. En el cuadro siguiente se presentan las impurezas 
más comunes del agua dura y los efectos que producen cuando es usada 
directamente en el caldero.
G. PH DEL AGUA DE LA CALDERA
Una explicación simple del PH es que se trata de un valor comprendido 
entre O -14 que denota un grado de acidez o alcalinidad. El agua neutra 
tiene un PH de 7; los valores por debajo de 7 implican incremento en 
acidez mientras que los valores de 7 -14 registran un crecimiento de 
alcalinidad.El PH de la mayoría de las aguas naturales cae dentro del 
rango de 6.0 a 8.0; puede existir condiciones de acidezmayor por alta 
concentración de dióxido de carbono libre u otro tipo de contaminación; a 
menos que el agua haya sido contaminada con residuos alcalinos o que 
haya sido sometida a procesos químicos y/o tratamiento tales como el de 
Cal-sosa el PH nunca tendrá un valor mayor de 8.0.
Puque el HO es la medida de la relativa alcalinidad o acidez del agua, 
constituye el factor mas importante para juzgar la posibilidad de corrosión 
y formación de depósitos.
Un valor bajo del PH favorece la corrosión de las superficies en contacto 
con el agua, mientras que un valor alto implica la precipitación de 
carbonato de calcio sobre las superficies de intercambio de calor, líneas, 
etc.
0 6 7 8 10.5 14
ACIDEZ ALCALINIDAD
CORROCION
INCRUSTACION
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
38
El valor del PH del agua de una Caldera es usualmente ajustado a un 
mínimo de 10.5 para prevenir corrosión ácida y dar margen suficiente 
para la precipitación de las sales generadoras de depósitos.
En general se puede establecer como regla cualquier análisis conduce a 
determinar la formación de depósitos o las tendencias corrosivas del 
agua de la Caldera es incompleta sin la determinación del PH.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
II IMPUREZAS DEL AGUA
ORIGEN DE LAS
SUSTANCIAS 
CONTAMINANTES
Depositos minerales
Depósitos minerales
Depósitos minerales
Depósitos minerales
Descomposición de 
materia orgánica; 
Absorción de la atmósfera; 
Depósitos minerales
Desperdicios Industriales
Depósitos minerales
Depósitos minerales
Depósitos minerales
Desperdicios industriales
Desperdicios domésticos
Industriales
De la atmósfera
Deposito minerales
Depósitos minerales
Depósitos minerales
Desperdicios industriales
Depósitos minerales
Desperdicios industriales
Cuatro impurezas comunes en el agua los posibles efectos que producen 
cuando son usadas directamente en calderos
COMPOSICIÓN
QUÍMICA
Bicarbonato de 
Calcio :
Ca(HCO)2
Carbonato de Calcio:
CaCO3
Cloruro de Calcio:
CaCL2
Sulfato de Calcio:
CaSO4
Acido Carbónico:
H CO2 3
Acido Libre:
HCL, H SO2 4
Bicarbonato de 
Magnesio:
Mg(HCO )3 2
Carbonato de 
Magnesio:
MgCO3
Cloruro de Magnesio:
MgCl2
Aceites y Grasas
Materia Orgánica y
Alcantarillado
Oxigeno: O2
Silice: SiO2
Bicarbonato de 
Sodio:
NaHCO3
Carbonato de Sodio:
Na CO2 3
Cloruro de Sodio:
NaCl
Sólidos Suspendidos
EFECTOS EN EL
CALDERO
Incrustación
Incrustación
Incrustación
Incrustación y
Corrosión
Corrosión
Corrosión
Incrustación
Incrustación
Incrustación y
Corrosión
Corrosión, depósitos
Y espumas
Corrosión, depósitos
Y espumas
Corrosión
Incrustación
Espuma y fragilidad
Espuma y fragilidad
Inerte, pero puede ser
Corrosivo bajo ciertas
Condiciones
Espumas, lodos o 
incrustaciones
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 39
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
40
III. CONSECUENCIAS CAUSADOS POR LAS IMPUREZAS
Los objetivos del tratamiento de agua se orientan precisamente a evitar las 
consecuencias de la presencia de las impurezas mencionadas y son las siguientes:
1. Incrustaciones en las superficies de transferencia de calor en el interior de 
caldero.
2. La corrosión y picaduras por los gases disueltos y ácidos.
3. El arrastre.
4. La fragilidad acústica.
a. Incrustaciones
Las sales de calcio y magnesio, cuya presencia se identifica como DUREZA 
DEL AGUA, se quedan depositados en la superficie de los tubos, en forma de 
incrustaciones, cuando el agua de evapora. Esto acure cuando los 
componentes de calcio y magnesio son relativamente insolubles con el 
aumento de la temperatura y tiende a precipitar; estas incrustaciones reducen la 
transferencia de calor y provocan sobrecalentamiento en los tubos.
La dureza del agua natural varía desde pequeñas cantidades de calcio y 
magnesia hasta más de 500 ppm. Los calderos de alta presión pueden tolerar 
sólo 0-2 ppm de dureza como carbonato de calcio.
Los sulfates y la sílice precipitan generalmente en la superficie metálica del 
caldero y no forman lodos, siendo estas incrustaciones de mayor dureza. El 
hierro disuelto sus pendido se encuentra también como depósitos en las 
superficies metálicas. Los compuestos de sodio se depositan sólo cuando el 
agua está completamente evaporada, puesto que son muy solubles.
La incrustación lleva como resultado baja producción de vapor, altos costos de 
combustible gastado y en ultimo caso falla de la Caldera. Si las sales formadas de 
incrustación no son controladas adecuadamente, se causara un daño irreparable al 
extremo de que los tubos y aun las placas, deben ser cambiados. Es en extremo 
importante que se hagan inspecciones periódicas para determinar si el tratamiento 
del agua es efectivo y evita con éxito la formación de incrustación.
B. Corrosión
Los tipos más comunes de corrosión son causados por el oxígeno disuelto en el 
agua y por el bajo pH causado por la presencia de dióxido de carbono (C02); 
éste se origina directamente desde el agua de alimentación, tanto por absorción 
del CO 2 del aire como de la descomposición de los carbonates que contiene
HC0 OH- + C03 2
C0 +H 0 20H+C03 2 2
En el condensado, el CO se combina con el agua para formar ácido carbónico
C0 + H 0 H C02 2 2 3
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
41
Entonces el ácido carbónico es disociado produciendo iones hidronio y 
bicarbonato.
H,CO):¡::t [-1+ + HCO;
Al iniciarse la corrosión electrolítica el hierro pasa al estado iónico y el hidrógeno 
formado en la reacción anterior, evoluciona como gas. Cuando estas reacciones 
ocurren, el ión ferroso producido se combina con ión bicarbonato para formar 
bicarbonato ferroso El bicarbonato puede descomponerse para formar carbonato 
ferroso o hidróxido Estas reacciones forman C02 y general la repetición del ciclo 
mencionado. La corrosión por bajo pH, causada por el ácido carbónico, con sume al 
metal reduciendo el espesor de los tubos y creando zonas de fatiga. El oxígeno 
disuelto, en el vapor y condensado, proveniente de entradas de aire o una 
inadecuada remoción del oxígeno por deareación, puede generar corrosión 
localizado generalizada Mientras se produzca la reducción del oxígeno la corrosión 
continuará.
PICADURA: En casi todos los casos, la falla de los tubos por picaduras pude 
ser atribuida a la presencia de oxígeno disuelto. El oxígeno es introducido por 
la alimentación de agua cruda o por filtración dentro del sistema a través de las 
válvulas y bombas; la picadura de oxígeno tiene la forma de ataque localizado, 
y ocurre en una proporción muy rápida. La deareación mecánica con el uso de 
precalentamiento del agua de aumentación, o por medios químicos como 
compuestos a base de sulfitos o cromato de sodio son los métodos aceptados 
para controlar el oxígeno.
C. Arrastre
La espuma es la causa del arrastre de la humedad, aceites, sales disueltas, 
etc. Ciertas sustancias tales como álcalis, aceites, grasas, materia orgánica y 
sólidos suspendidos, provocan la formación de espuma. Esto ocurre por una 
repentina agitación del agua contenida en el caldero, causada por un. Cambio 
brusco en la carga del mismo.
Los sólidos disueltos y suspendidos en el agua del caldero pueden causar 
espumas que son arrastradas por el vapor, contaminando el sistema, 
causando sobrecalentamientos y corrosión, propiciando fallas en tubos súper 
calentados. Las purgas y agentes antiespumantes pueden ayudar a reducir, el 
arrastre; también un control apropiado de la operación del caldero puede 
reducir el arrastre.
D. Fragilidad Cáusfia
Concentraciones altas de sustancias cáusticas causan fragilidad del metal. 
Esto ocurre cuando, en condiciones normales de operación, estas sustancias 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
2242
se concentran bajo losremaches, a lo largo y al final de las suturas de los tubos, 
donde el agua se evapora bruscamente (flasheada). Por lo menos, trazas de 
sílice deben estar presentes para que ocurra la fragilización.
M XI OS IMI PER SIB ES E TAMI N E N P A C DA M L TES MI L D CON NE T S E EL AGUA AR AL EAR
PRESIÓN DE OPERACIÓN
(PSIG)
E CAGUA DE ALIM NTA IÓN
Dureza Total (mg/l)
(Oxigeno disuelto mg/l)
 Hierro Total (mg/l)
o5pH@ 2 C
AGUA DEL CALDERO
aResidu l de sulfito So (mg/l)3 
sRe idual de Fosfato Po (mg/)4
Sólidos totales disueltos (mg/l)
Sílice (SiO en mg/l)2
Alcalinidad Total como CaCO3
VAPOR DE AGUA
tSólidos otales Disueltos (mg/l)
0-300
0.3
0.007
0.1
0.05
8.3-10
30-60
40
3500
150
070
1.0-2.0
1 430 - 50
0 3.
0.007
.050
0.025
8 - 0.3 1
20-30
40
0003
90
6 00
.0 21 - .0
301-450
0.3
0.007
0.05
0.025
8.3-10
20-30
40
3000
90
600
1.0-2.0
60 - 01 35
0.2
.0 70 0
.0 50 2
0. 20
8 - 0.3 1
1 -10 5
40
0 02 0
30
400
0. -0 15 .
-751 900
0.1
70.00
0.02
50.01
8 -.3 10
10-15
10
1500
20
300
901-1000
0.05
0.007
0.02
0.01
8.8-9.6
5-10
10
1250
8
250
01 010 -15 0
0 0. 07
. 10 0
. 10 0
8 .8. -9 6
3-7
5
010 0
2
200
0.1
1501-2000
0.007
0.01
0.003
8.8-9.6
5
750
1
150
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
43
IV. TRATAMIENTO DEL AGUA DE CALDERA
4.1 MÉTODOS DEL TRATAMIENTO QUÍMICO DEL AGUA
En la práctica de ¡a ingeniería se ha encontrado que la mayoría de las aguas 
crudas deben ser tratadas químicamente para ser usadas satisfactoriamente 
en las calderas. Los métodos de usar sustancias químicas se pueden clasificar 
bajo uno de estos tres títulos generales: Tratamiento Externo y Tratamiento 
Interno.
La principal diferencia entre estas formas de tratamiento es que en el 
tratamiento externo las sustancias químicas en el agua cruda se cambian o 
ajustan por tratamiento químico fuera de la caldera, de modo que se forma un 
tipo diferente de agua de alimentación. El tratamiento interno el agua se trata 
dentro de la caldera introduciendo los productos químicos en la propia caldera.
4.1.1 Tratamiento Externo.
Para tratar el agua con productos químicos fuera de al caldera existen 
diferentes técnicas, las que las podemos agrupar en las siguientes:
 CLARIFICACIÓN Y SEDIMENTACIÓN
Consiste en eliminar el material que se mantiene en suspensión, 
permitiendo que se deposite por gravedad en pozas de clarificación y 
sedimentación. El agua también contiene materias suspendidas tales 
como aceites, resinas, etc.; estas partículas son tan pequeñas que pasan 
a través de los filtros y deben ser removidas para prevenir la formación de 
espuma y depósitos en el caldero.
Para mover estas finas partículas se usan floculantes, Entre los más 
comúnmente usados son las sales de hierro y aluminio, tales como el 
cloruro férrico, sulfato férrico, sulfato de aluminio y aluminio sódico. 
También se emplean polímeros orgánicos y algunos tipos especiales de 
arcillas.
SEDIMENTOS: Los sólidos disueltos o en suspensión tienden a 
aumentar en concentración en la caldera dependiente de la calidad de 
agua, forma del tratamiento químico y las condiciones locales de 
operación. Si no se ha establecido y seguido un procedimiento adecuado 
de purgas, las concentraciones de sólidos alcanzaran un punto en el cual 
ellas formaran incrustaciones
DESMINERALIZACIÓN
El agua clara, limpia y aparentemente pura, todavía contiene una gran 
variedad de sales disueltas, las cuales son parcialmente separadas en
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
44
 
partículas con cargas eléctricas llamadas iones, o también estas pueden 
ser separadas del agua al pasar por una membrana semipermeable. Estas 
accionen son denominadas respectivamente "INTERCAMBIO DE IONES 
y OSMOSIS INVERSA"
A. INTERCAMBIO DE IONES
El reblandecimiento del agua por intercambio de iones es un proceso en el 
cual algunas partículas cargadas eléctricamente (iones) que no 
contribuyen a la dureza del agua (Na+) son añadidos a una resina para 
intercambio de iones. Las partículas cargadas positivamente de llaman 
cationes y las cargadas negativamente aniones.
Usando resina de intercambio catiónico, los cationes calcio y magnesio 
son absorbidos y el catión de sodio es liberado. Usando resinas de 
intercambio aniónico, ciertos aniones tales como el bicarbonato, sulfatas, 
nitratos, etc. son absorbidos y reemplazados por iones hidróxidos. Las 
resinas de base fuerte también reducen el contenido de sílice. Los 
intercambiadores de cationes son regenerados con cloruro de sodio o 
ácidos como el sulfúrico, clorhídrico, etc. y los intercambiadores iónicos 
con soda cáustica, hidroxilo de amonio, etc.
B. OSMOSIS INVERSA
Si hay cantidades de nitrato considerables en el agua, hay que 
eliminarlas, lo cual se puede realizar mediante intercambio de iones, 
pero, ya que éste es un método que implica un riesgo bacteriano, la 
depuración se puede hacer de una forma más segura y muchas veces 
más barata, mediante el proceso llamado osmosis inversa. Este proceso
++Ca
++Fe
++Mg
+Na
Flujo de aguaFlujo de agua
RESINA
UNA SOBRESATURACION DE IONES DE SODIO
DESPLAZAN LOS IONES DE Ca, Mg, Fe y Mn
DETALLE MOSTRANDO FUENTE DE SALMUERA
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
45
 
se viene utilizando desde hace muchos años para transformar el agua de 
mar en agua potable.
Para realizar la osmosis se monta una membrana semipermeable (una 
membrana con poros tan pequeños que solamente las moléculas del 
agua pueden pasar) entre dos cámaras de un recipiente y se vierte agua 
potable en una de ellas y agua salada en la otra, hasta el mismo nivel, con 
esto se ha iniciado el siguiente proceso:
El nivel en la cámara con agua salada aumenta gradualmente mientras 
que el de la cámara con agua potable baja al atravesar ésta la membrana 
hasta el lado del agua salada. Este proceso, que iguala el número de 
moléculas potables en ambos contenedores se llama osmosis. En la 
cámara de agua salada el número de moléculas de agua potable es el 
mismo que en la otra, pero el agua salada contiene también moléculas de 
sal. Esto produce una diferencia de nivel entre los dos lados de la 
membrana. Esto se llama presión osmótica.
En agua que contiene 20.000 ppm de cloruro, la presión osmótica es de 
aproximadamente 300 m.C.A., que equivale a 30 bares. Si el agua sólo 
contiene 200 ppm de cloruro, la presión osmótica es de unos 3 m.C.A., 
que equivale a 0'3 bares. Esto demuestra que la presión osmótica 
depende únicamente de la concentración de la sal. Si la cámara con agua 
salada es sometida a una presión mayor que la osmótica, tendrá lugar la 
acción inversa. El agua potable pasa por la membrana en dirección 
opuesta, o sea del lado de agua salada al lado de agua fresca hasta que la 
concentración de sal es tan alta que la presión osmótica iguala la presión
MEMBRANA
SEMIPERMEABLE
MEMBRANA
SEMIPERMEABLE
MEMBRANA
SEMIPERMEABLE
AGUA
PURA
AGUA
PURA
AGUA
PURA
SOLUCION
SALINA
SOLUCION
SALINA
SOLUCION
SALINA
U-TUBO OSMOSIS OSMOSIS- REVERSO
DRENAGE
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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46
 bombeada. Esto se llama osmosis inversa.
Para seguir el proceso, se bombea agua salda nueva al recipiente 
mientras ¡as impurezas concentradas en la cámara de presión son 
eliminadas con chorros de agua por una salida de desperdicios en el 
fondo.
Para seguir el proceso, se bombea agua salada nueva al recipiente 
mientras las impurezas concentradas en la cámara de presión son 
eliminadas con chorros de agua por una salida de desperdicios en el 
fondo.
Al tratar agua ligeramente salada, se obtendrán volúmenes del 25% de 
desperdicio, y del 75% de agua potable, por cada 100% de agua de 
alimentación bombeada a una presión de 15 bares, dependiendo de la 
concentración de sal. No toda la sal es retenida en la cámara de agua 
salada. Segúnla calidad de la membrana, pequeñas cantidades de sal 
pasan por la misma.
La osmosis inversa es el método idóneo para eliminar una variedad de 
partículas no
deseables del agua potable, como podemos observar en el siguiente 
cuadro:
CONCENTRATE WATER containing salts is
rejected by the membrane and does not enter
the product tube. The concentrate water exits
the side of the element opposite of the feed.
RAW WATER FEED enters into membrane
layers. Applied pressure forces raw water
across membrane layers into the
product tube
Product tube
PRODUCT WATER collects in the product tube and
can be output from gither end of the membrane element
TIPO DE PARTICULA
Bacterias y virus
Sulfato
Calcio
Magnesio
Cloro
Nitrato
ELIMINACION
(%)
100
99
98
98
96
90
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47
DESCARBONATACIÓN
Este método es usado para reducir la dureza del agua, la alcalinidad y en 
algunos casos el contenido de sílice. Consiste en añadir ciertos reactivos 
químicos para que reaccionen con minerales disueltos en el agua, dando lugar 
a compuestos relativamente insolubles.
Uno de estos métodos consiste en añadir cal hidratada (hidróxido de calcio) que 
reacciona con los bicarbonatos solubles.
El carbonato de sodio (soda Ash) es usado para reducir la llamada dureza 
permanente constituida por sales diferentes a los bicarbonatos (sulfates, 
cloruros, fosfatos, etc.).
DESAEREACIÓN
El oxigeno disuelto es removido por debajo de 0.007 ppm por calentamiento del 
agua con vapor usando el equipo desaereador, o por medio de desaereación 
química con la adición de sulfito de sodio.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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48
V. TRATAMIENTO INTERNO
El tratamiento interno del agua en la caldera es un complemento de los ya 
mencionados, puesto que pequeñas cantidades de impurezas disueltas y 
suspendidas en el agua (hierro, oxigeno, sílice, etc.), pueden causar ciertos 
problemas en el caldero. En casos de elevados niveles de recuperación de 
condensados, para calderos de baja presión, un tratamiento interno podría resultar 
suficientemente efectivo. Entre los reactivos químicos utilizados para el tratamiento 
interno del agua de la caldera tenemos;
1. Los Fosfatos; reaccionan con las sales de calcio precipitando productos en 
forma de lodos,
2. Los quelatos y Polímeros; reaccionan con las sales de magnesia y calcio 
para formar complejos solubles. Los quelatos son usados en conjuntos con 
polímeros para asegurar que los productos de reacción sean mantenidos en 
suspensión.
5.1. TRATAMIENTO INTERNO DE LA DUREZA DEL AGUA 
Consiste en transformar sales duras como el bicarbonato, sulfato de calcio y 
magnesio en compuesto precipitares que no se adhieran fácilmente a los tubos 
y placas del caldero. Se utilizan en este caso:
! Carbonato de Sodio o Soda
! Los orosfosfatos de Sodio
! La Soda Cáustica o Hidróxido de Sodio
! Quelantes como el EDTA (Ácido Etilendiamintetraacético)
! Aditivos Orgánicos dispersantes como taninos, lignitas, almidones, 
dextrina, etc.
! Aditivos Orgánicos Coagulantes como el agar - agar, laminaria, digitata, 
sacharina, etc.
5.2. TRATAMIENTO INTERNO DEL ESPUMAJE y ARRASTRE
Sirve par el arrastre de partículas de agua sin evaporar fuera del caldero 
originado por causas químicas o mecánicas, y para evitar la formación de 
burbujas y espuma dentro del caldero debido a las sustancias químicas y a la 
dureza en el contenidas. Algunos de los antiespumantes utilizados son los 
siguientes
Ácido Gálico
! Ácido Tártico y Cítrico
! Ácido Tánico
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49
! Alcoholes monohídricos
! Esteramida
! Diolipiperazina
La dosis de los antiespumantes fluctúa entre 1 y 10 ppm excepto la 
Diolepiperazina que es de 0.2 a 2.0 ppm.
5.3.TRATAMIENTO INTERNO DEL AGUA PARA EVITAR LA CORROSIÓN
Para evitar la presencia de Oxígeno y de C02 que deteriora las paredes 
metálicas del caldero por corrosión se utilizan los siguientes aditivos:
· Sulfito de Sodio Catalizado, 10 ppm por 1 ppm de 02
· Hidracina, 1 ppm por 1 ppm de 02
· Tanato de Sodio, 2 ppm por cada 1 ppm de Oxígeno disuelto.
5.4. TRATAMIENTO INTERNO DE LA FRAGILIDAD CAUSTICA
La fragilidad cáustica o ruptura intercristalina o cristalización de las paredes 
metálicas del caldero o de los tubos, producida normalmente por esfuerzos de 
fatiga o esfuerzos térmicos se produce también por una alta alcalinidad mayor a 
los 100,000 ppm de Soda Cáustica que se aloja entre las placas o en poros o en 
uniones del material. También puede ser causada por Sulfato de Silicio en alto 
porcentaje.
Puede ser evitada mediante el uso de Porcentajes relativos mayores que el 
contenido de NaOH en una proporción de:
· Nitrato Sódico 20% a 40% desde 250 PSI hasta más de 700 PSI
· Taninos 30%
· Sulfato de Sodio 250%
También puede evitarse mediante un control por Fosfato Trisódico o por Fosfato 
Disódico.
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50
Cabezal Automático
Tanque PRFV
Resina
Tubo de Aspiración
Sostén de Grava y Arena Fina
Tanque Salero
6.1 ABLANDADORES DE AGUA
La solución al problema es atacar el calcio y el magnesio. Mientras que hay los 
tratamientos
químicos que hacen esto, la respuesta más popular es un ablandador de agua.
El ablandador típico es una aplicación mecánica, conectada en su sistema de 
abastecimiento de agua. Todos los ablandadores de agua usan el mismo 
principio operacional, Ellos sustituyen los minerales por otros, generalmente el 
sodio, El principio es llamado intercambio iónico.
El medio del ablandador de agua, es un depósito de minerales el cual esta 
lleno, con
granos de "poliestireno", llamados también resina o zeolita. Los granos están 
cargados eléctricamente negativos
6.2 BASES DEL TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDERAS
1. DUREZA.
Desde tiempo bastante lejano es conocido el hecho de que la presencia 
de sales de calcio y magnesio en solución precipitan el jabón. También
VI EL ABLANDADOR DE AGUA Y PROCESO
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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51
 otras sustancias atacan o "cortan" al jabón, entre ellas: el hierro, aluminio, 
los ácidos, etc. Pero como existen en cantidades pequeñas bajo el 
término de DUREZA, denominaremos sólo el contenido de sales de 
calcio y magnesio disueltos.
A. DUREZA TEMPORAL.
Es aquella constituida por la presencia de bicarbonato de calcio y 
magnesio en solución.
Se denomina temporal porque solo con elevar la temperatura hasta 
el punto de ebullición, estos bicarbonatos de descomponen.
B. DUREZA PERMANENTE.
Es ala constituida por lo carbonates, sulfates y cloruro de calcio y de 
magnesio. El término permanente se debe a que son más estables, 
esto es que no se descomponen por la ebullición del agua.
C. DUREZA TOTAL
Es la suma de la dureza temporal más la dureza permanente.
2. SÓLIDOS DISUELTOS,
Llamados también sólidos en solución, son aquellas sustancia que 
agregadas al solvente (que en nuestro caso será siempre el agua) se 
desgregan en tal forma que resulta una mezcla homogénea, donde el 
tamaño de las partículas no excede a una millonésima de milímetro (un 
milicrón) por lo que prácticamente ningún filtro puede atraparlos; 
tampoco se sedimentan ni pueden ser separados por medio de la 
centrifugación ú otro medio mecánico, solo la evaporación y ciertos 
procesos químicos pueden separarlos, tal es el caso, por ejemplo, de la 
disolución de la sal común en el agua.
3. SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN
Este término se aplica a la materia que agregada al agua se disgrega sin 
llegar a separarse en sus elementos que lo constituyen comunicando 
turbiedad al agua. El tamaño de las partículas generalmente es mayor de 
500 milicrones y la rapidez con la que se asientan dependerá 
principalmentedel tamaño de dichas partículas.
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52
4. GASES DISUELTOS.
Todos los suministros de agua tiene gases disueltos que fueros tomados 
del aire atmosférico o son resultantes de una serie de reacciones que 
tienen lugar en al agua que contienen materia orgánica o inorgánica 
disuelta.
Los principales gases que existen en los diferentes abastecimientos son: 
Anhídrido carbónico. Oxigeno, hidrógeno, sulfuro, Nitrógeno y metano.
6.3 PRE TRATAMIENTO: PROCESO CAL- SODA EN FRIÓ
El químico escocés THOMAS CLARK, fue el primero en emplear la cal 
para reducir la dureza del agua, el presento su descubrimiento en 1841 
como un "NUEVO MÉTODO DE VOLVER CIERTAS AGUAS 
MENOS IMPURAS Y MENOS DURA PARA EL SUMINISTRO Y 
USO FABRICAS".
Añadiendo cal al agua, los bicarbonatos (dureza temporal) se reducían, 
precipitando como carbonato de calcio e hidróxido de magnesio que se 
sedimentaban. El agua podría emplearse sin otro tratamiento o bien se 
pasaba a través de filtros. Este proceso reduce únicamente la dureza 
temporal (bicarbonato de calcio y magnesio).
Más tarde JHON H. PORTER, además de la cal usó carbonato de sodio 
(soda ace) con la que logró reducir la dureza permanente, además de la 
temporal. El método se conoció entonces como método CLARK-
PORTER, moderadamente se le conoce por "PROCESO CAL-SODA EN 
FRIÓ.
El carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio, que son las formas 
como precipita la dureza se asientan formando lodos; a veces será 
necesario recurrir a la coagulación para acelerar la velocidad de 
asentamiento.
6.4 OPERACIÓN DE LOS ABLANDADORES.
Todo ablandador esta diseñado para que permitan realizar las funciones de:
1. ABLANDAMIENTO
2. RETROLAVADO
3. REGENERACIÓN
4. ENJUAGE.
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53
WATER SOFTENER RECYCLING
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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54
1) ABLANDAMIENTO.
El agua dura ai pasar a través del lecho de resina el calcio y 
magnesio se transfiere al afluente una cantidad de equivalente de 
iones de sodio, obteniéndose agua blanda. Cuando la resina ya no 
tiene iones de sodio que ceder, se dice que esta agotada y el 
afluente empieza a salir con cierta dureza que va aumentando a 
medida que pasa el agua, en este momento hay que sacarlo de 
servicio para regenerarlo.
RETROLAVADO
TANQUE DE
SALMUERA
TANQUE 
DE
RESINA
CAÑERIA DE
RETROLAVADO
DESAGUE
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
55
2) RETROLAVADO,
Con este lavado en contra corriente - de abajo hacia arriba, 
comienza le regeneración. Se hace con fin de eliminar la suciedad 
de la superficie de la resina y para efectuar la dosificación de los 
gránulos.
ABLANDAMIENTO
TANQUE DE
SALMUERA
TANQUE 
DE
RESINA
CAÑERIA DE
RETROLAVADO
DESAGUE
3) REGENERACIÓN
Consiste en pasar le solución ligeramente-generalmente sal común 
en contracorriente de operación de arriba hacia abajo para que la 
resina recupere sus iones de sodio, libera los iones de calcio 
magnesio que atrapó en el ablandamiento quedando la unidad 
nuevamente con su habilidad de seguir "capturando" los iones de 
calcio y magnesio. El cloruro de sodio en solución del 10-12% es el 
regenerante más empleado, pudiendo usarse también agua de mar, 
salinesas naturales, nitrato de sodio y soda cáustica.
La cantidad de sal para la regeneración estará en función de la 
cantidad de dureza removida y la capacidad de ablandamiento de la 
resina. Sin embargo para una dosis de 15lbs de sal común por pie 
cúbico de resina es satisfactoria. Un tiempo de 30 a 45 minutos de 
circulación de la salmuera debe ser suficiente.
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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56
TANQUE DE
SALMUERA
TANQUE 
DE
RESINA
CAÑERIA DE
RETROLAVADO
DESAGUE
SAL REGENERACIÓN
4) ENJUAGE.
Después de la operación de regeneración habrá quedado restos de 
sal en la resina por lo que será necesario efectuar un enjuague 
durante unos 15 a 20 minutos o en todo caso comprobar la 
eficiencia de la operación con sencillos análisis en el laboratorio.
Antes de la aparición de las resinas sintéticas de alta capacidad de 
intercambio, se
usaron muchas y diversas sustancias naturales, generalmente 
aluminio.
Silicatos denominados zeolitas. Con este nombre se llama 
posteriormente a todo
compuesto que tenga particularidad de intercambiar iones.
A continuación se mencionan las principales sustancias 
empleadas.
 Zeolitas fundidas
 Zeolitas gelatinosas
 Zeolitas greehsand
 Zeolitas sintéticas
 Resinas sintéticas
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
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57
TANQUE DE
SALMUERA
TANQUE 
DE
RESINA
CAÑERIA DE
RETROLAVADO
DESAGUE
ENJUAGUE LENTO
TANQUE DE
SALMUERA
TANQUE 
DE
RESINA
CAÑERIA DE
RETROLAVADO
DESAGUE
ENJUAGUE RAPIDO
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
ALGUNOS TIPOS DE UNIDAVDES DE ABLANDAMIENTOS DE AGUA 
COMERCIALES
 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 58
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
 
 
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 59
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
 
ESQUEMA DE LA UNIDAD DE ABLANDAMIENTO DE AGUA
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR 60
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
61OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
HOJA DE
TRABAJO
HOJA DE
TRABAJO
HOJA DE 
TRABAJO
HOJA DE 
TRABAJO
HOJA DE 
TRABAJO
62OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
Identificar y anotar las partes de la seccion del CALDERO PIROTUBULAR
63OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
64OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
MEDIO
AMBIENTE
MEDIO
AMBIENTE
MEDIO
AMBIENTE
MEDIO
AMBIENTE
MEDIO
AMBIENTE
65OPERACION Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS DE VAPOR
CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES
IMPACTO AMBIENTAL DE LA CALDERAS INDUSTRIALESOPERACIÓN DE 
1. COMBUSTIBLES INDUSTRIALES
Los combustible derivados de petróleo que son comúnmente utilizados para 
combustión la industrial son los Destilados y los Residuales.
Los combustibles destilados son Kerosene y Diesel.
Los combustible residuales son Residual 5, Residual 6 ó Bunker C y Petróleo 
Industrial 500.
Los combustibles destilados tienen componentes más volátiles y son menos 
viscosos que los combustibles residuales. Además, tienen un porcentaje bajo de 
nitrógeno y cenizas y, usualmente, contienen un bajo porcentaje de azufre. Los 
combustibles destilados son usados principalmente para aplicaciones comerciales y 
domesticas.
Siendo más viscosos y menos volátiles que los combustibles destilados, los 
combustibles residuales necesitan ser calentados para facilitar su manipuleo y 
propiciar su atomización. Debido a que los combustibles residuales son el 
remanente de la extracción de fracciones más ligeras, contenidos en el petróleo 
crudo, cantidades significativas de cenizas, nitrógeno y azufre aún permanecen en 
él. Los combustibles residuales son usados principalmente en la industria.
2. CALDERAS INDUSTRIALES
Las calderas son clasificadas de acuerdo a su diseño y orientación de la superficie 
de transferencia de calor, la configuración del quemador y su tamaño. Estos 
factores pueden influir considerablemente en las emisiones y la capacidad que se 
tiene para el control de las emisiones que estos generen.
Las calderas acuotubulares son usadas en una gran variedad de
aplicaciones para suministra vapor.