10. Calderas

Charla de Capacitaciòn Operación y Mantenimiento de Calderas

OBJETIVOS  Transmitir información, técnicas y conocimientos básicos necesarios para operar un generador de vapor (caldera) con SEGURIDAD  Capacitar al operador de un generador de vapor (caldera) para comprender la gran RESPONSABILIDAD que se deposita en su puesto  Familiarizar al operador con los términos, componentes, accesorios y normas generales de operaciòn de calderas para minimizar ACCIDENTES por error humano  Crear un archivo nacional de OPERADORES CAPACITADOS

METAS  Lograr que cada caldera sea operada con total SEGURIDAD  Depositar la confianza en un operador RESPONSABLE  Mejorar los conocimientos básicos de OPERACIÓN y MANTENIMIENTO  Reconocimiento a Operadores con CAPACIDAD y RESPONSABILIDAD

CONTENIDO

 Fundamentos de Termodinàmica  

Terminologìa Conceptos

 CALDERAS  

Diseño y tipos Controles de Operaciòn y Seguridad

 EFICIENCIA  

COMBUSTIÒN TRATAMIENTO QUIMICO

 MANTENIMIENTO

Principios Teóricos  VAPOR 





El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas, para evaporar disoluciones químicas, para procesos de calentamiento, para mover turbinas, máquinas y bombas; para realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la industria. El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe la necesidad de Calor y Energía al mismo tiempo y el vapor es la manera más adecuada y económica de transportar grandes cantidades de Calor y Energía. La máquina de vapor más antigua data de finales del siglo XVIII y fue perfeccionada por James Watt y calderas para barcos a vapor diseñadas por Robert Fulton en 1815 dieron paso al uso industrial del vapor.

La máquina de vapor transforma la energía calorífica de la combustión en energía mecánica La energía de la combustión (calor) lleva a ebullición el agua de una caldera y se produce VAPOR El vapor mueve un pistón y un mecanismo biela-manivela transforma un movimiento rectilíneo en giratorio

Vapor  El vapor es fácil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este recipiente es una CALDERA o un GENERADOR DE VAPOR

Aplicaciones:  Calentamiento 

  

Secar Esterilizar Cocinar Acondicionamiento ambiental

 Movimiento 

  

Turbinas Motores Pistones Generadores

Usos del vapor:      

Hospitales y clínicas Hoteles y moteles Cuarteles y orfanatos Edificios públicos y privados (calefacción) Locomotoras Barcos vapores

Industrias      

Alimenticias y embotelladoras Agro-industrias Textiles Papel y cartón Químicas Electrónicas

TERMODINÁMICA  Es el estudio que se refiere a la Energía  Los diversos conceptos y leyes que describen la conversión de una forma de energía a otra, y los diversos sistemas empleados para efectuar las conversiones.  Trata sobre la acción mecánica del calor  Sistemas en equilibrio  Campos de fuerza  Potenciales químicos  Térmicos y Eléctricos

Leyes de la Termodinámica  1a. Ley

 2a. Ley

 La ley de conservación  Establece que la conversión de calor en de la Energía. trabajo se ve limitada por  La Energìa no puede la temperatura a la que crearse ni destruirse. ocurre la transformaciòn.  La suma de todas las energías permanece constante.

Terminología y definiciones  ENERGÍA   



La Energía es inherente a la materia y no es definible La Energía solo tiene magnitud (y sentido) La Energía de un sistema de cuerpos es simplemente la suma de las energìas (con sus sentidos) en cada uno de ellos La Energía total de un sistema es la suma de las magnitudes (con sus sentidos o signos) de las diversas formas de Energía (cinética, mecánica, química, térmica, etc.)

CALOR  Calor es Energía en transición (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia de temperatura entre los cuerpos o sistemas  Calor es una forma de Energía que causa un cambio fìsico en la sustancia que es calentada  Sólidos, tales como metales, cuando son calentados se expanden y aumentan su temperatura , hasta cambiar al estado líquido  Los líquidos se vaporizan y el vapor producido al disminuir su temperatura se condensa

 CALOR SENSIBLE 

Es el calor que produce una elevación de temperatura en un cuerpo, se registra en un termómetro.

 CALOR LATENTE 

Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio de estado físico de una sustancia sin que existan variaciones en su temperatura; en una caldera, la temperatura del agua es exactamente la misma que la del vapor

Transmisión del Calor  Es el flujo de calor a través de un cuerpo de temperatura más alta hacia uno de menor temperatura. La transmisión de calor puede ser por: 

  

Conducción Convección Radiación o por cualquier combinaciòn de ellas

 CONDUCCIÓN

-



Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos en los que existe una diferencia de temperaturas

 RADIACIÓN 

Es la transmisión del calor de un cuerpo a algún otro, por medio de ondas de calor

 CONVECCIÓN 

Es estrictamente un medio de mover energía de un lugar a otro; es un transporte de energía. Un fluido en movimiento recoge energía de un cuerpo y la entrega a un cuerpo más frio

Medición del calor  La temperatura no tiene relación con la cantidad de calor  La llama de un fósforo puede tener la misma temperatura que una hogera, pero la cantidad de calor que despide es totalmente diferente  La unidad básica para medir el calor es el GRAMO-CALORIA, que se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua en 1(un) grado Centígrado

Coeficiente de transmisión de calor  Es la cantidad de flujo de calor en Kcal ó BTU por hora, a través de un Mt2 ó Pie2 de superficie por grado de diferencia en temperatura.  Kcal / Hr / Mt2 / Cº  Kilo Caloria: Cantidad de calor necesaria para elevar un grado centìgrado (Cº) la temparatura de un Kgr. de agua  BTU / Hr / pie2 / Fº  BTU (British Thermal Unit): Cantidad de calor necesaria para elevar un grado Fahrenheit (Fº) la temperatura de una libra de agua.

 Vaporización 

Es el cambio de un cuerpo de fase sólida o líquida a la fase de vapor

 Evaporación 

Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en la superficie libre del líquido. Ejemplo: la evaporación del agua del mar.

 Ebullición 

Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en el seno mismo del líquido. Ejemplo: la ebullición del agua en un recipiente abierto; la ebullición del agua en una caldera. • La ebullición de un lìquido tiene lugar a una temperatura , cuyo valor depende de la presión. • Presión atmosférica = 212º F ; 150 psi= 358º F

Condensación  Es el cambio de Vapor (fase gaseosa) a líquido con una transferencia de calor del vapor a la superficie de condensación. 



Vapor saturado son aquellos que tienen la temperatura igual a la de ebullición (acorde a la presiòn) y constan unicamente de la fase de vapor. Saturación es la condición de temeperatura y presión en la cual el líquido y el vapor pueden existir simultaneamente.El vapor saturado es vapor húmedo,: tienen al mismo tiempo la fase lìquida y la de vapor Vapor sobrecalentado: Temperatura superior a la temperatura de ebullición y presente solamente en fase de vapor. Cuando un líquido cambia a vapor, cualquier cantidad adicional de calor aumentará su temperatura (calor sensible).siempre y cuando la presión se mantenga constante

Estados de vapor  PRESIÓN: Es la fuerza ejercida por el fluido sobre la unidad de superficie de la pared que lo contiene o del seno mismo del fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en Kg/cm2 ó Lbs/pulg2 ò Bars.  Presión Relativa: La presiòn arriba de la presiòn atmosférica  Presión Atmosférica: El peso de la atmosfera sobre la tierra a nivel del mar equivale a una presión de 14.7 psi  Presión Absoluta: La presión que resulta de la adición de la presión manométrica y la atmosférica.  Presión Manométrica: Todo manómetro está calibrado para leer 0 presión cuando no está conectado a algún recipiente a presión  Presión de vacio: Si la presión absoluta es menor que la atmosférica, a la lectura manométrica se le llama Presión de Vacio o Vacio.

Temperatura  La temperatura de un cuerpo es su estado térmico considerado como referencia a su poder de comunicar calor a otros cuerpos.  Se mide por medio de termómetros y se expresa en grados Centígrados (ºC) ó en grados Fahrenheit (ºF)   

t ºC/5 = (t ºF - 32) /9 t ºC = 0.556 (tºF) - 17.78 ò tºC= 5/9 (tºF - 32) t ºF = 1.8 (tºC) + 32 ò tºF = 9/5 tºC + 32

 Temperatura absoluta: se expresa en grados Kelvin (ºK) ò grados Rankine (ºR)  

T ºK = tº C + 273 T ºR = t ºF + 460

Unidades usadas en termodinámica y equivalentes  Caballo de Fuerza Caldera (B.H.P.), se dice que una caldera tiene una capacidad de Un Caballo de Fuerza Caldera, cuando es capaz de producir:   

34.5 Lbs. vapor /hora (212ºF) ò 15.65 Kg. vapor/hr (100ºC) 33,472 BTU / hr. 139.5 Pie2 E.D.R. vapor

 Libra de vapor (212ºF) 

970 BTU / lb.

 Pie cuadrado E.D.R. ( Equivalente de Radiaciòn Directa) vapor 

240 BTU / hr

Diagrama operativo de una caldera Emisiones chimenea Fábrica

Vapor

Máquinas Quemador

Combus tible

Agua caldera

Agua purga de fondo

Bomba

Condensado Agua

Agua ANDA o pozo

CALDERAS  Generador de vapor de agua o de agua caliente (a veces de otro fluido térmico), que sirve para calefacción o para la producción de energía.  Caldeo: 

Operación que consiste en producir por combustión, el calor necesario para calefacción industrial o doméstica.

 Superficie de caldeo directo 

Sometido a la irradiación del hogar

 Superficie de caldeo indirecto 

Formado por el haz tubular atravesado por los gases calientes

HISTORIA  La primera caldera de vapor de la cual se tenga conocimiento en la historia apareciò en el inicio de los años 1800 y fue una caldera tipo “shell o coraza”

Patentes  Las primeras màquinas a vapor fueron patentadas por Thomas Savery en 1698  Tomas Newcoment y Desaguliers aplicaron el concepto de vàlvula de seguridad de Papin  John Cawley y Haycock en 1730 aplicaron el concepto de eficiencia, logrando mayor tiempo de contacto de los gases de la combustiòn en las zonas calientes  En el siglo XVIII James Watt patentò la primera caldera y en 1856 John Cox las calderas Aquatubulares, luego Stephen Wilcox mejorò los diseños y en 1866, George Herman Babcock se asociò con Wilcox (la B & W)  En 1881 la planta Brush Electric Light Co., en Filadelfia, fue la primera en generaciòn elèctrica en America, con 4 calderas B&W de 73 B.H.P.  En 1903 la compañía Commonwealth Edison, utilizò las primeras turbinas de vapor con 66 calderas B&W de 508 B.H.P. Generando vapor a 170 psi y 70ºF vapor sobrecalentado  Duke Energy (antes CEL,Acajutla) tiene dos calderas aquatubulares de 130 y 147 Toneladas de vapor a 60 KgCm2 (882 psi) y 480ºC (900ºF)

Intercambio de calor en una caldera

Tipos y Diseños  Calderas AQUATUBULARES 

tubos de agua rectos o doblados curvos

 Calderas PIROTUBULARES 

tubos de fuego horizontales o verticales igneotubulares

 Calderas verticales TUBELESS (sin tubos)  Calderas Híbridas

Calderas Aquatubulares  El agua corre dentro del tubo y el fuego calienta los tubos  Horno integral, dos domos, ensambladas en el campo  Altas capacidades 100,000 hasta Un Millón de libras/hr  Tipo paquete  Serpentín  Cuerpo hierro fundido , baja presión  Dos domos tipo “D” , “O”, “A”  Desde 5 H.P. hasta 10,000 H.P.

Patrón de circulación de agua en una caldera acuatubular

Calderas aquatubulares de gran capacidad quemando carbón, bagazo o madera

Caldera Aquatubular

400000 Kg/Hr

540 º C

140 bar

Turbina de 600 MW

Cuerpos de alta, media y baja potencia

Generación de energía eléctrica con turbinas a vapor.

Componentes principales de una caldera aquatubular industrial

Detalle de Domo de vapor y Sobrecalentador

Aquatubular tipo Delta

Calderas Aquatubular de tubos flexibles

Aquatubular de tubos Flexibles

Cleaver-Brooks Model FLX

Aquatubular compacta

Aquatubular Cast Iron (Hierro fundido)

Caldera aquatubular de serpentines

AQUATUBULAR COMPACTA DE HORNO INTEGRAL

Calderas Pirotubulares  El fuego pasa a través del tubo y el agua rodea los tubos  Tipo paquete - varios pasos  Dry back - compuertas con refractario  Wet back - pared trasera con agua  Capacidades desde 1.5 H.P. hasta 1,500 H. P.

Construcción sencilla de bajo costo

Calderas H R T Horizontales Tubulares con Retorno

Caldera típica en Beneficios de Café

Caldera de un paso

Dos Pasos. Escocés marino.

3 -4 pasos 3 pasos Wet Back

4 pasos Dry Back

Diseño anillo tubo central

Tres pasos wet back

WET BACK

CALDERA 4 PASOS WET BACK

Caldera FULTON pirotubular horizontal con tubo central de retorno de gases, tres pasos

Eficiencia entre marca y modelo

Agua caliente

Pirotubular agua caliente

Caldera mixta aquatubular y pirotubular combustible sólido

Calderas verticales TUBELESS  Recipìente a presiòn enchaquetado  Dos o tres pasos  Capacidades de 4 hasta 100 H.P.  Limitaciòn de espacio - procesos

Tipo recipiente

Diseño vertical con tanque de agua

Vertical con tubos  Diseño básico de una caldera vertical pero con retorno de gases a través de tubos  Tiene espirales dentro de los tubos para incrementar el contacto de los gases contra los tubos

Vertical varios pasos

Vertical Fluido Térmico

Vertical Eléctrica

Tipo de Energìa - Combustible  Combustible gaseoso  

Gas natural Propano, butano, metano, etc.

 Combustible líquido 

Kerozene, Diesel, Fuel Oil

 Combustible sólido 

Bagazo, cascarilla de café, copra de coco, basura, etc.

 Energía eléctrica, nuclear.  Recuperadores de calor: Incineradores, motores de combustión interna

Planta de Energía Eléctrica Nuclear

Las plantas nucleares son similares a otros tipos de plantas generadoras de electricidad, El VAPOR de alta presión hace girar una turbina

Nada se quema en un reactor nuclear. El combustible de Uranio genera calor a través de la fisión

Básicamente existe una caldera que genera vapor obteniendo el calor por fisión de partículas atómicas

Generadores de vapor explosivos  Los generadores aquatubulares de tubos rectos y los pirotubulares horizonatles son EXPLOSIVOS; los pirotubulares tienen fluxes dentro de un cilindro llamado envolvente, estan cubiertos por agua y los gases calientes circulan por su interior, el agua manteniene una temperatura relativamente baja en los fluxes. Si el nivel de agua baja hasta dejar descubiertos los tubos de las últimas filas y el quemador no apaga, los tubos descubiertos en toda su longitud incrementan su temperatura, a un nivel superior al normal. Si en estas condiciones llegara el agua a estos fluxes, ésta se evaporaria de inmediato elevando la presión considerablemente y en forma súbita, produciendo una EXPLOSIÓN

Generadores de vapor inexplosivos  Por la forma en que estan colocados los fluxes en el colector de vapor, de los generadores aquatubulares de tubos curvos, al bajar el nivel de agua tales fluxes quedan descubiertos de agua sòlo en el extremo superior de sus filas más altas, con muy poca superficie de calefacción expuesta; Si por falla del sistema de protecciòn el quemador no apagara y llegara el agua al generador, esta no se evaporará de inmediato ni habrá incremento súbito de presión, en consecuencia, el generador puede quemarse, pero no explotar.

Tipo de generación  Vapor   

Baja presión 0 - 15 psi Alta presión desde 15 psi en adelante Presión de diseño vrs. Presión de trabajo

 Agua caliente 

Temperatura de proceso

 Fluido térmico 

Dimensionados en Kcal/hr ó BTU/hr

Componentes del Generador Generador

Cuerpo

Partes Envolvente, tubos, espejos,etc

Hogar Quemador-combustiòn

Accesorios

Instrumentos de mediciòn Manòmetros, termòmetros

Aparatos de control Programador,Presuretrol, etc

Seguridad

Operaciòn

Componentes principales

.  Componentes de Seguridad  

  

Vàlvulas de Seguridad o Alivio Detector de llama o Fotocelda Control de presión de seguridad o límite Control auxiliar de bajo nivel de agua ALWC Alarmas tipo acústica o visual

 Componentes de operaciòn 

Programador o Control primario de llama • Maneja automáticamente los ciclos on-off



Controles de presión o termostatos • Fijan los límites máximos y mínimos de operación



Control de nivel de agua • Mantiene el nivel correcto de operación y de seguridad



Solenoides o Electroválvulas • Permiten o cierran el paso de fluidos o gases



Switches o contactores de presión de aire • Verifican operación de ventilador y compresor

Componentes principales

Válvulas de Seguridad  Toda caldera deberá tener una o varias válvulas de seguridad que permitan el DESALOJO de vapor con una capacidad igual o mayor de la capacidad de generación nominal del equipo. 

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

En algunos casos se requiere un 10 - 15 % por encima de la capacidad. Ejemplo: Una caldera de 100 B.H.P. de capacidad, genera 3,450 Lbs de Vapor / hr. (100 H. P. x 34.5 Lbs/hr); la o las válvulas de seguridad deberán DESALOJAR las 3,450 Lbs de vapor / hr, más un 10% adicional, totalizando 3,795 Lbs vapor / hr. El fabricante determina el volumen de desalojo, el número de válvulas y los diametros adecuados para cada modelo y capacidad de generación. ES RECOMENDABLE ANOTAR LOS DATOS DE PLACA DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD PARA FUTUROS CAMBIOS.

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Las válvulas de seguridad deben ser accionadas manualmente con regularidad, mínimo una vez al mes, para asegurar su buen funcionamiento; sedimentos retenidos en el asiento de la válvula podrìan “pegar” la válvula o impedir el cierre total, generando fugas. Cada 6 meses o cuando lo recomiende un inspector de calderas, se deberá realizar una prueba de disparo automático de las válvulas incrementando la presión hasta el límite de diseño o presión de disparo. En caso de fallo, la válvula sustituto deberá tener la misma capacidad de desalojo que la original y respetar el diametro. No es seguro y nadie puede garantizar la reparación o ajuste de una válvula de seguridad; al romper el marchamo, se pierde la garantía de seguridad. Deberá instalarse tubos de venteo con salida segura al medio ambiente y no apoyar sobre la válvula el peso del venteo.

Detector de llama o Fotocelda  Principal control de seguridad de operación del quemador.  Sin detectar la llama, automáticamente e inmediatamente APAGA el quemador.  Mientras exista llama, mantiene operando el quemador.  Actua con la llama piloto para establecer la llama principal; 10 segundos despues de la llama piloto, el quemador inicia la operación normal.  15 segundos adicionales permiten detectar una mala combustión o combustión errática.

Tipos de Detectores Opticos  Detectores de luz visible  Detectores Infrarojos  Detectores Ultravioleta

Fotocelda rectificación C7013 Luz Visible CAÑON

CATODO

TERMINAL “F”

MONTAJE DE FOTOCELDA

Fotocelda Infraroja C7015

COLLAR DE MONTAJE

BUSHING

CONDUIT FLEXIBLE

CONEXION DE CELDA CELDA

CELDA

SENSIBILIDAD

ID DOT

104662B

MEDIA

AMARILLO

104662D

ALTA

NARANJA

LENTE DE AUMENTO

Fotocelda Ultravioleta

CATODO RADIACION ULTRAVIOLETA

TUBO RELLENO DE GAS

ANODO

ALAMBRES DE CONEXION

Requisitos para un buen funcionamiento de Detectores de llama  DETECTOR DEBE TENER UNA BUENA VISTA DE LA LLAMA.

 EL DETECTOR NO DEBE VER LA CHISPA DE IGNICION  EL DETECTOR DEBE ESTAR PROTEGIDO DE ALTAS TEMPERATURAS.  DETECTORES DEBEN SER INSTALADOS Y CONECTADOS CORRECTAMENTE.

LLAMA PRINCIPAL PARED DEL QUEMADOR

PILOTO

A LA CAJA DE CONEXION

3/4“ TUBO DE VISION C7015A REFRACTARIO

Control de presión de seguridad o límite  Dispositivo de control de presión que bloquea totalmente la operación de la caldera cuando la presión excede de la presión normal de operación; por esta razón es llamado control límite.  Preferiblemente del tipo de Re-Set manual  Indispensable en toda caldera.

Control límite de presión

Control de Presión sin Ampolletas de Mercurio L4079 CONTROL DE PRESION ON-OFF PARA VAPOR/AGUA CALIENTE (ALTO RANGO DE PRESION-HASTA 150 PSI) AJUSTE DE SET POINT SET POINT MICRO SWITCH SNAP ACCION SWITCH

CUBIERTA

RESET MANUAL

Control auxiliar de bajo nivel de agua ALWC

 Dispositivo OPCIONAL que evita problemas de falta de nivel de agua, en caso fallara el control de nivel principal.  Cabezal McDonnell & Miller 150 de ampolleta, colocado en paralelo  Control Warrick de electrodos  Cabezal Magnetrol de contacto magnético.

Alarmas  Dispositivo que anuncia una falla o corte de operación por bajo nivel de agua, falla en llama, falla del programador, etc.  Tipo acústico: timbre o corneta  Tipo visual: Luz en tablero, tablero remoto o foco local.  Recomendable en toda caldera.  Alerta al operador para tomar acción correctiva inmediata.

Programador o control primario de llama.  Ordena, maneja y controla la secuencia de incendido y apagado de los quemadores de las calderas. 

   

PRE-PURGA LLAMA PILOTO LLAMA PRINCIPAL APAGADO POST-PURGA

 Considerado el cerebro de la caldera pues verifica las condiciones adecuadas de arranque, operación y de seguridad de la caldera.

 Protecto relays 

Controles de llama para quemadores pequeños. Operación On Off. Una llama • Honeywell R8184G, requiere detector de llama C554A Sulfito de Cadmio.

 Control primario - relay 

Control de llama electrónico para quemadores industriales. • Honeywell RA890; R4795; R7795, para gas o diesel con fotocelda ultravioleta o flame rod.

 Programadores 

Sistema de control automático para secuencia y protección de llama en quemadores con modulación de llama • Honeywell BC7000; R4140G; Serie 7800; BCS 7700 • Fireye EP 180

Nueva Generación Electrónica

Controles de presión y termostatos  Elementos que sensan y miden variables de presión o temperatura que permiten fijar límites de operación o de proceso.  Actuan con ampolletas de Mercurio o MicroSwitch para abrir o cerrar un circuito eléctrico.  Algunos cierran cuando la presión aumenta, otros abren cuando la presión aumenta o viseversa.  Se re-setean automáticamente o manualmente.

Presuretrol - control de presión  Honeywell L-404A 

Nos permite controlar la presión de paro y arranque de la caldera

 Honeywell L-404C 



Funciona como control de SEGURIDAD, fijando la presión límite. Bloquea toda operación y tiene reset manual

 Honeywell L-91A-B 

Permite la operación modulada de llama através de un potenciómetro

Serie P7810

P7810C Equipos electromecánicos.

• Sustituye el L404A, C y L91.

Control de Presión sin ampolletas de Mercurio

Control de Presión Danfoss

Termostatos - control de temperatura  Aquastato Honeywell L-4006A;L-6006A 

Fijan limites bajos y altos de temperatura permitiendo controlar la operación de pre-calentadores, agua caliente etc.

 Termoswitch Fenwal 

Control operacional de resistencias o solenoides sensando temperatura.

 Bulbo remoto o bulbo de inmersión.

Control de Nivel de agua  Elemento principal de seguridad para mantener el nivel de agua en toda caldera  Controla la alimentación automática de agua activando y apagando la bomba.  Protege la caldera por bajo nivel de seguridad, evitando las explosiones.  Se recomienda utilizar un control auxiliar

Tipos y modelos  McDonnell & Miller 

Flotador y ampolletas de mercurio. • Mod. 150

 Magnetrol 

Flotador y microswitch

 Warrick 

Electrodos

A- Nivel normal del agua: la bomba de agua para en este punto

B- La bomba arranca cuando el agua alcanza este nivel , la distancia entre A-B es aprox. 3/4 “ C-Corte de bajo nivel de agua, el quemador se dispara cuando el agua baja a este punto. D- Primer punto visible en el visor de nivel

Versión Electrónica de las Series 150E & 157E

Como trabaja el 150E

QUEMADOR QUEMADORENCENDIDO APAGADO

BOMBA BOMBAENCENDIDA APAGADA

Control de nivel LEVEL MASTER

Control electrónico con anunciador de fallas, suprimidor de vibración, control de purgas, columna visual de nivel

Solenoides o Electroválvulas  Válvulas que accionadas electricamente permiten cerrar o abrir el paso de fluidos o gases para alimentar un sistema.  

  

Apertura de llama piloto Apertura de llama principal Aire o vapor de atomización Aire pre y post-purga Agua de alimentación.

Switches o contactores de baja presión  Verifican la operación del ventilador principal que genera el aire de combustión  Verifica la operación del compresor que genera aire de atomización  Sin aire de combustión (forzada) y aire de atomización, la combustión no sería completa y podría provocar daños por explosiones.

Manómetros y Termómetros  Instrumentos de medición de variables de presión y temperatura  Ayudan a ajustar los controles de operación  Verifican visualmente los parámetros de ajuste  Se recomienda que los manómetros esten graduados al doble de la presión máxima de trabajo y en ningun caso menos del 50% en exceso de dicha presión.  Los termómetros deberan tener un rango adecuado para los límites detemperatura de trabajo.

Microswitch de seguridad  Elementos auxiliares que evitan la operación de la caldera, cuando existan condiciones de inseguridad. 



Ejem. Cuando se quita la bayoneta para limpieza de boquillas Re-set después de un corte de energía.

QUEMADORES

Qué es un Quemador ?  Webster .- “Un aparato para quemar combustibles“  Calderero.- “ El corazón de cualquier incinerador, horno o caldera “  Ingeniero.- “ Elemento mecánico usado para convertir energía potencial en CALOR “

Propósito de un quemador 

Todo lo anterior es verdad en algún grado pero lo podemos resumir como:

 Elemento mecánico para combinar todos los ingredientes necesarios para formar, mantener y controlar una LLAMA SEGURA Y ESTABLE  Componentes básicos: AIRE - COMBUSTIBLE IGNICIÓN Y DETECTOR DE LLAMA  Estos componentes determinan la PERSONALIDAD de un quemador

FUNCIÓN DE UN QUEMADOR  Atomizar combustible  Mezclar aire y las gotas de combustible  Mantener la llama en el extremo del quemador

Clasificación y tipos de quemadores  Capacidad de quemado en BTU/Hr ó GPH (galones por hora)

Pequeños o residenciales: desde 0.4 GPH (56,000 BTU/Hr) hasta 5.5 GPH (770,000 BTU/Hr)  Medianos o comerciales : desde 1.75 GPH (254,000 BTU/Hr) hasta 19.9 GPH (2.786,000 BTU/Hr)  Grandes o industriales : desde 550,000 BTU/Hr ( 13 BHP) hasta 42.000,000 BTU/hr (1,000 BHP)  Tipo de combustible: Gas natural, Gas LPG, Kerozene No.1 , Diesel No.2, Fuel Oil No.6 (Bunker) 

 Acoplados o integrados  Una, dos etapas (llamas); on - off, Modulantes

COMBUSTION  La combustión es un proceso químico que requiere de tres elementos   

1.- Combustible 2.- Oxígeno 3.- Calor

 El combustible suple los elementos químicos: Carbón (C), Hidrógeno (H), y azufre (S), que combinados con el Oxígeno (O 2) presente en el aire, producen calor  El proceso de combustión produce fuego; El fuego quema el combustible y cambia la energía química en energía calorífica.  El combustible, más calor, más aire forman gases calientes; El gas caliente contiene la energía colorífica del combustible.

Combustion completa  Apropiada mezcla de combustible y aire 

Boquilla - aire de atomización

 Suficiente aire para suplir el oxígeno necesario 

Aire de combustión

 Temperatura de ignición (calor)  

Piloto - electrodos Pre-calentamiento

 Tiempo suficiente para quemar completamente el combustible

Atomización - Aire primario  Mezcla combustible y aire

Combustible

atomización

Aire

Boquilla baja presión

Boquilla alta presión

Combustión - Aire secundario

Aire

Llama piloto - Ignición  El combustible necesita calor para iniciar la reacción de la combustión.  La temperatura en la cual se inicia la combustión, es llamada temperatura de Ignición.  La temperatura de ignición es generada por pequeños fuegos que suplen el calor de ignición.  Estos Pequeños fuegos son llamados “Llama Piloto” y usualmente son encendidos por bujias eléctricas, activadas por un transformador de alto voltaje, gas o diesel para producir la llama.  Cuando una buena combustión es establecida, la llama principal produce suficiente calor para mantener la temperatura lo suficientemente alta para mantener la ignición.

Pre-calentamiento Bunker - Fuel Oil  El pre-calentamiento de aceites pesados (Fuel Oil) tiene objetivos importantes; Algunos operadores son de la opinión que el principal propósito del pre-calentamiento es liquificar el aceite para hacerlo más bombeable y por lo tanto, cualquier temperatura es suficiente.  Por el contrario, la apropiada temperatura de precalentamiento, tiene mucho que ver para obtener una apropiada y eficiente combustión, favoreciendo la alta generación de calor, conservación del combustible y economía de operación.

Temperatura de Atomización VISCOSIDAD DEL COMBUSTIBLE SSF 122ºF(50ºC) SSU 100ºF(38ºC) cSt 50ºC 50 1000 216 60 1200 259 75 1500 324 100 2000 432 115 2500 539 135 3000 648 145 3500 756 160 4000 863 170 4500 971 190 5000 1079 200 5500 1187 220 6000 1295 260 7000 1511 285 8000 1727

TEMPERATURA PARA OBTENER VISCOSIDAD º F (ºC) 200 SSU (43cSt) 150 SSU (32cSt) 155 (68) 168 (76) 160 (71) 175 (79) 168 (76) 180 (82) 175 (79) 190 (88) 182 (83) 195 (91) 187 (86) 200 (93) 190 (88) 205 (96) 194 (90) 208 (98) 197 (92) 212 (100) 200 (93) 215 (102) 204 (96) 218 (103) 208 (98) 220 (104) 210 (99) 225 (107) 214 (101) 227 (108)

Para una buena atomización de Fuel Oil No.6, la viscosidad ideal debería ser 150 SSU, cuando se atomiza con vapor la temperatura de pre-calentamiento debera ser menor y cuando se atomiza con aire mayor.

 Excesiva temperatura de calentamiento podría separar o cocinar el Fuel Oil dentro del pre-calentador, generando vapores y aceite pesado o barniz; los vapores pasan al quemador con bajo poder calorífico, mientras que el aceite pesado viscoso puede bloquear el pre-calentador, bloquear y carbonizar la boquilla del quemador.  Le excesiva temperatura de calentamiento puede convertir el Fuel Oil con mucha fluidez, pasando por el quemador rapidamente causando mala combustión y carbonización de las paredes de los hornos,además de problemas en bombas, vaporización y pulsación.  La insuficiente temperatura de calentamiento hará el Fuel Oil más viscoso y habrá mala atomización, combustión ineficiente, resultando en un alto consumo de combustible, pérdida de calor, humo y carbonización.

Etapas de la gota de atomización en la Combustión Gotas atomizadas 1. 100 Micrones

2.

3. Cracking

Vaporización 5.

4.

Cenosfera 20-50 Micrones

2-5 Micrones

Combustión completa cenizas

Proceso de la combustiòn  Implica la oxidaciòn de los componentes en el combustible capaces de ser oxidados   

C (carbòn) + O2 ( oxìgeno) = CO2 (biòxido de carbono) CH4 (metano) + 2O2 = CO2 + 2 H2O (vapor de agua) C8H18 (octano) + 12.5O2 = 8CO2 + 9H2O

 La reacciòn quìmica libera calor    

C + O2 = CO2 + 7.8 Kcal ( 14,000 BTU) 2C + O2 = 2CO + 2.2 Kcal ( 4,000 BTU) 2H2 (hidrògeno) + O2 = 2 H2O + 17.1 Kcal ( 30,000 BTU) S (azufre) + O2 = SO2 + 2.2 Kcal ( 4,000 BTU)

 Aire compuesto por 21% de Oxìgeno y 79% Nitrògeno 

CH4 + 2O2 • • • •

CO2 O2 H2O N2 –

= = = =

+

N2 = CO2 + 2 H2O + N2

10 % 3% 7% 80%

100%

Combustión incompleta  Si la combustión del carbón es incompleta, se forma Monóxido de Carbón CO (hollín) altamente tòxico  Esto ocurre cuando hay insufieciente Aire presente (oxígeno) o si la temperatura de la llama baja a menos de 1,060ºF.  Es de notar que el Monóxido de Carbón es combustible y se quemará con una buena combustión.  El exceso de aire de combustión, incrementa la temperatura de la chimenea, baja la eficiencia y genera Oxidos Nitrosos ( NOX) lluvia acida y Smog.

Gases Contaminantes  Monóxido de Carbono CO.- Gas invisible de alta toxicidad, producto de una mala combustión  Dióxido de Azufre SO2 .- Cuando condensa genera Acido Sulfúrico – Lluvia Acida. Combustibles residuales pesados y Diesel  Oxidos de Nitrógeno NOx. Son la suma de NO y NO2. Lluvia Acida y Smog. Capa del Ozono

Monóxido de Carbono CO Concentraciones de CO en el aire

Tiempo de inhalación y síntomas desarrollados

9 PPM

Es la máxima concentración permisible para tiempo de exposición corto en una habitación.

50

PPM

Máxima concentración permisible para exposición continua en períodos de 8 hrs

200

PPM

Dolor de cabeza leve, cansancio, mareo y nausea después de 2-3 Hrs

400 PPM

Dolor de cabeza frontal en 1-2 Hrs y riesgo vital después de 3 Hrs. Máximo permisible en gases de chimenea. De acuerdo a la EPA y AGA.

800 PPM

Mareo, nauseas y convulsiones en 45 minutos. Inconciencia en 2 Hrs y muerte en 2-3 Hrs

1,600 PPM

Dolor de cabeza, mareo y nausea en 20 minutos. Muerte en una hora

3,200 PPM

Dolor de cabeza, mareo y nausea en 5 - 10 minutos. Muerte en 30 minutos

6,400 PPM

Dolor de cabeza, mareo y nausea en 1 - 2 minutos. Muerte en 10 - 15 minutos

12,800 PPM

Muerte en 1 -3 minutos

Oxidos de Nitrógeno NOx  El Oxido Nitroso NO y el Dióxido de Nitrógeno NO2 son gases tóxicos que constituyen el NOxTodos los procesos de combustión producen NOx.  Las emisiones de NOx contribuyen a la formación de ácidos en la atmósfera baja generando la lluvia ácida y Ozono.  Adicionalmente, los NOx y los Hidrocarbones pueden reaccionar con la luz solar produciendo un potente irritante respiratorio, llamado SMOG  Los combustibles pesados ricos en Nitrógeno generan altas concentraciones de NOx

Opacidad  Es el grado en el cual las emisiones reducen la transmisión de luz y oscurece la visión de un objeto en el entorno.  Esto tiene relación con el “humo” generado por la combustión pero no necesariamente con la presencia de CO.  Se mide con un equipo que filtra los gases y por tabla determina el grado de opacidad  El PTS o Partículas Totales Suspendidas son partículas sólidas o liquidas finamente divididas, diferentas al vapor de agua.  La medición y determinación de particulado es requerida en calderas quemando sólidos orgánicos como bagazo de caña, cascarilla de café u otros. También es válido en quemadores de gran capacidad quemando aceites combustibles pesados

Norma de Calidad del Aire Emisiones Atmosféricas, Fuentes Fijas Calderas Pirotubulares y Aquatubulares quemando combustibles fósiles Contaminante

Simb.

Unidad

GLP Propano

Diesel No. Fuel Oil No. 2 6

Dióxido de Azufre

SO2

PPM

NA

250

1250

Dióxido de Carbono

CO2

%

Reportar

Reportar

Reportar

Oxígeno

O2

%

Reportar

Reportar

Reportar

Monóxido de Carbono

CO

PPM

75

75

75

Oxidos de Nitrógeno

NOx PPM

325

325

325

Partículas Totales Suspen

PTS

NA

350

350

Mg/Nm3

Combustión Completa (Estoquiométrica)  Combustión perfecta es el proceso de quemar el combustible sin exceso de aire de combustión (O2), logrando el CO2 final adecuado para el grado de combustible y sin generación de CO Monóxido de carbón.  Aunque esta condición puede ser lograda, existen variables incontrolables en la calidad del combustible, aire disponible para atomizacion y combustión, ajuste del varillaje, temperatura del combustible, presión de atomización, posición del difusor, etc.  El CO2 final puede ser calculado puesto que la combustión de los diferentes grados de combustibles es principalmente la oxidación del carbón presente. La medición de los gases de CO2 es predecible basado en el suficiente oxígeno suplido por el aire de combustión que permite oxidar los productos del combustible sin exceso de aire.  Propano CO2 final 13.7 %  Diesel CO2 final 15.2 %  Fuel Oil No.6 CO2 final 16.7 %

Eficiencia de combustión  Se determina midiendo los porcentajes de O2 y CO2  Determinando la temperatura de la chimenea  Midiendo el exceso de aire  

 

Oxígeno O2 valores bajos 3 - 5 % Bióxido de Carbón CO2 valores finales 11 - 15 % Exceso de aire 20 - 30 % Eficiencia de combustión 80 - 85 %

 Se requiere de equipo adecuado para medir estos gases

Ajuste de paràmetros de combustiòn  Recomendaciòn del fabricante  

  



Presiòn de bomba de combustible Presiòn de combustible boquilla (viscosìmetro o caja de control de combustible) Presiòn de aire – vapor Atomizaciòn Presiòn o flujo de aire de combustiòn (Damper) Posiciòn de varillaje Temperatura del combustible (aceites pesados)

York Shipley Hojas Calibraciòn Fàbrica

Ajuste de presión de combustible en la boquilla  Conocer la función de la caja del “viscosímetro”  Tiene 4 válvulas de aguja y un arreglo para adecuar el flujo y presión necesarios para la modulación  La válvula “D” se utiliza únicamente para permitir flujo de calentamiento. En operación esta válvula estará cerrada  La válvula “B” sirve para ajustar un retorno que mantenga la temperatura del combustible. El fabricante recomienda cerrar totalmente y abrir 3 vueltas y media  La válvula “A” permite el ajuste de la presión a la boquilla (siempre ajustar en FUEGO BAJO)  La válvula “C” en su eje tiene una abertura tipo lágrima que aumenta o disminuye el flujo entre fuego bajo y fuego alto. La posición inicial de esta válvula es importante para ajustar la corrida total. El movimiento de esta válvula debe registrar aumento o disminución en el manómetro de presión de combustible.

Ajuste de varillajes Regla de paralelos

Reduce opciones de 10 a 5 ajustes

Regla del arco Corrida

Manejador: Hacia afuera más corrida y más rápido Hacia adentro menos corrida y más lento

Manejado: Hacia fuera menos corrida y más lento Hacia adentro más corrida y más rápido

Arco A - Más corrida Arco B - Menos corrida Arco C - Mínima corrida

CLEAVER BROOKS

Presiòn de bomba Diesel

FULTON

Aire primario Aire secundario

Visor de llama

CHIMENEAS  Indispensable no solo para evacuar los gases de combustión, sino también para lograr una buena combustión.  El fabricante determina el diámetro de la chimenea. No es recomendable disminuir o aumentar este diámetro.  La altura de la chimenea dependerá de las condiciones de la instalación. La norma local dice: “No menor de tres metros arriba de la altura mayor de los edificios que la circundan en un perímetro de 25 mts, entre el centro de trabajo y poblaciones o habitaciones vecinas”

Altura de la chimenea  Como regla de dedo, no exceder de 15 pies (5 mts aprox) por cada pulgada de diámetro de la chimenea.  Por ejemplo: si la chimenea es de 6 pulg. de diámetro, la altura no debe exceder los 90 pies (6” x 15`)  En diámetros mayores, cuando la chimenea sea más alta que 50 mts, deberá ser instalado un damper barométrico, para evitar el efecto de succión.  Evitar tramos horizontales, codos o múltiples desviaciones.

Sombrero chino

Recolector cenizas

SISTEMAS DE GENERACION DE VAPOR Introducción al Tratamiento Químico Preventivo

El Agua en Sistemas de Vapor  Las calderas son equipos que convierten el agua líquida en vapor, transfiriendo el calor liberado en un proceso de combustión al agua.  Las calderas reciben agua de alimentación, la cual es constituida por una proporción variable de agua condensada y agua de reposición.

El Agua en Sistemas de Vapor  Cuando el agua se evapora, las impurezas que contiene se concentran progresivamente en el agua líquida que permanece en la caldera.  Para controlar la concentración de estas sustancias, parte del agua de la caldera se purga y es reemplazada por agua de alimentación con un menor contenido de impurezas.

El Agua en Sistemas de Vapor Vapor Agua de Agua de Reposición Alimentación

Caldera

Proceso Purga

Retorno de Condensado

Pérdidas

Producción de vapor en una caldera

Vapor Fuego

Agua

Cámara de Vapor

Aislante

Propiedades del Agua  El agua es un compuesto químico sencillo que posee una serie de propiedades físicas y químicas que la hacen una de las substancias más importantes para toda forma de vida en el planeta.  Dentro de las propiedades más importantes del agua están:  Capacidad para disolver substancias con las que entra en contacto  Capacidad de absorción de energía calorífica

Ciclo Hidrológico Transpiración

Energía Solar

Condensación

Precipitación

Evaporación

Lago Filtración

Océano

Aguas Subterráneas

Impurezas del Agua 

El agua, debido a su alto poder disolvente, puede contener distintos tipos de impurezas, las cuales se pueden clasificar en tres grupos: Sólidos disueltos Gases disueltos Materia suspendida

Sustancias disueltas en el agua SOLIDOS DISUELTOS CATIONES

ANIONES

 SODIO (Na+)  CALCIO (Ca 2+)  MAGNESIO (Mg 2+)  FERROSO (Fe 2+)

 CLORURO (C l -)  BICARBONATO (HCO3-)  CARBONATO (CO3 2- )  SULFATO (SO4 2-)

GASES DISUELTOS  OXIGENO

O2

 DIOXIDO DE CARBONO CO2

Problemas ocasionados por las impurezas del agua en la generación de vapor •Incrustación y depósitos de lodos •Corrosión: -por acidez en tuberías de vapor y condensado -por oxígeno disuelto •Contaminación del vapor •Fragilización cáustica del acero

Problemas Asociados al Agua en Sistemas de Vapor Cuando el agua recibe calor, los bicarbonatos disueltos en ella se descomponen de acuerdo a la siguiente reacción:

CO2 HCO3-

HCO3-

CO32-

INCRUSTACION Es un recubrimiento denso, principalmente de material inorgánico, formado por la precipitación de constituyentes insolubles en el agua Dado que las sales minerales disueltas y los sólidos en suspensión no son volátiles, al evaporarse el agua, se concentrarán en el agua de las calderas, formando depósitos en las tuberías, domos, válvulas, etc.

VAPOR

FUEGO

DEPÓSITOS MÁS COMUNES:

CARBONATO DE CALCIO HIDROXIDO DE MAGNESIO SILICATOS

La presencia de estos materiales aislantes de calor, retardan la transferencia de calor y reducen la eficiencia de la caldera Lado del fuego

M

Lado del agua

Lado del fuego

M

e

e

t

t

a

a

l

l

I N C R U S T A C I O N

Lado del agua

La pérdida de eficiencia en las calderas ocasiona un incremento en la cantidad de combustible usado durante el tiempo que opera

Comparación entre caldera limpia y caldera con incrustación

CORROSION Es la cualidad que tienen los metales procesados de volver a su estado natural, es decir, a la forma de óxido. Tipos de corrosión comunes en sistemas de vapor:  CORROSION POR OXIGENO DISUELTO  CORROSION EN LAS LINEAS DE CONDENSADO  CORROSION POR ACIDEZ  CORROSION CAUSTICA

CORROSION POR OXIGENO DISUELTO  El Oxígeno es un gas altamente reactivo, cuando está disuelto en el agua de los sistemas de vapor, reacciona produciendo picaduras a los metales.

CORROSION EN LAS LINEAS DE VAPOR Y CONDENSADO Es ocasionada por el dióxido de carbono (CO2) formado en la descomposición de los bicarbonatos presentes en el agua de relleno. El dióxido de carbono disuelto en agua forma ácido carbónico, el cual ataca el metal.

Prevención de Problemas asociados al agua  Tratamiento Externo, consiste en adecuar el agua antes de ser utilizada  Tratamiento Interno, consiste en el acondicionamiento del agua dentro de los sistemas  Control de parámetros del agua en las distintas áreas del sistema de vapor

CONTROL DE FORMACION DE DEPOSITOS PRECIPITACION CON FOSFATOS SOLUBILIZACION CON QUELANTES

DISPERSION CON POLIMEROS

FOSFATOS Actúan precipitando la dureza (Calcio y Magnesio) produciendo lodos, que deben ser removidos por las purgas. Desventajas: -Mantener alcalinidad controlada. -Purgado excesivo. -Limpiezas más frecuentes.

QUELANTES Actúan formando un compuesto soluble con la dureza del agua. Pueden ayudar a la limpieza de calderas incrustadas. Tratamientos largos con quelantes pueden ocasionar corrosión.

POLIMEROS  Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular formados por bloques elementales llamados monómeros, repetidos en cadenas largas. +

+

COMO FUNCIONAN LOS POLIMEROS? Inhiben el crecimiento de la estructura de los cristales. Penetran en las incrustaciones, rompiendo su estructura. Modifican la estructura de los cristales, resultando en la formación de pequeñas partículas.

CONTROL DE CORROSION ELIMINACION DEL OXIGENO DISUELTO CONTROL DE ACIDEZ EN LOS SISTEMAS

CONTROL DE CONDICIONES DEL VAPOR Y CONDENSADO

COMO ELIMINAR EL OXIGENO DISUELTO?  Uso de Deaereadores  Precalentamiento del agua de los tanques de alimentación  Dosificación de Secuestrantes de Oxígeno El sulfito de sodio tiene la capacidad de reaccionar con el oxigeno disuelto en el agua para impedir la oxidacion del metal.

PROTECCION DE CALDERAS EN REPOSO Cuando el paro de las calderas no excede los 6 meses, es necesario mantener la caldera totalmente inundada con agua previamente suavizada y preferentemente desaireada, con valores mínimos de alcalinidad “P” de 400 ppm y el residual de Sulfito a 100 ppm

AMINAS Para el control de la corrosión ocasionada por el ácido carbónico en los sistemas de vapor y condensado, se utilizan aminas: Son compuestos nitrogenados que tienen características de una sustancia alcalina, por lo tanto neutralizan a los ácidos. Por su forma de acción pueden ser: - Neutralizantes - Fílmicas

CONTROL DE SOLIDOS DISUELTOS EN AGUA DE CALDERAS PURGAS El propósito de las purgas es mantener el agua de la caldera con una concentración de sólidos disueltos entre un rango acorde a las características de cada sistema. La purga puede ser: PURGA DE FONDO PURGA DE SUPERFICIE O CONTINUA PURGA DE NIVEL O DE COLUMNA

Tratamiento Externo

•Filtración. •Intercambio Iónico •Osmosis inversa

Intercambio Iónico  Suavización  Desmineralización

Suavización de agua • Consiste en pasar el

agua a través de un lecho de material, llamado RESINA, que posee la propiedad de remover el calcio y magnesio del agua y de reemplazar estos iones con sodio.

Proceso de Intercambio Iónico • El Mg2+

Na+ Na+ Na+ Ca2+

Na+

agua, conteniendo iones calcio y magnesio, conocidos como dureza, entra en contacto con la resina catiónica, la cual presenta iones sodio en su superficie.

Proceso de Intercambio Iónico Na+ Na+ Mg2+

Ca2+

Na+

Na+

• Se liberan los iones de sodio y se retienen los iones de calcio y magnesio. • El agua que se obtiene es agua suavizada, la cual tiene menor tendencia a producir depósitos que el agua dura.

Proceso de Regeneración  Retrolavado  Succión de Salmuera  Enjuague

 Servicio

Control de parámetros del agua Dosificación de productos químicos para el tratamiento del agua Análisis fisicoquímicos periódicos del agua Programas de aperturas y de limpieza de equipos

MANTENIMIENTO  CONSERVACIÓN  CUIDADO

 ATENCIÓN  RESPONSABILIDAD

Mantenimiento Preventivo  Procura anticipar eventos o daños  Programa actividades  Controla el cambio de repuestos o insumos  Recomendaciones del fabricante.

Mantenimiento correctivo  Reacción por eventos no programados  Altos costos de operación  Reduce la vida útil del equipo  Denota falta de capacidad y conocimiento del equipo

Mantenimiento de una Caldera  Conocer la operación y función del equipo  Tipo, Modelo, Capacidad y aplicación.  Manual de operación y mantenimiento del fabricante  Operación básica de la caldera  Operación del quemador y controles  Requerimientos lado agua  Secuencia de operación y ajustes de arranque  Cuadro de problemas y soluciones (trouble shooting)  Inspección y mantenimiento  Partes y repuestos

Mantenimiento de rutina  BITACORA  

   

Registro de datos de operación Establecer parámetros primordiales Establecer frecuencia de registro Importancia de la continuidad Respuesta de acción o reporte Record histórico

Mantenimiento diario        

Chequeo del nivel de agua Chequeo visual de la combustión Purga de fondo de caldera Purga de columnas de agua Lectura de presión y temperatura de agua de alimentación Lectura de temperatura gases chimenea Lectura de presión y temperatura del combustible Dosificación del tratamiento químico de acuerdo al programa  Lectura aire de atomización

Mantenimiento mensual  Revisión e inspección del quemador  Revisión de cuerpo (zonas recalentadas)  Revisión de varillaje, modutrol, control de combustible y aire.  Revisión de luces indicadoras y alarmas  Chequeo de controles de presión de operación y límite  Chequeo de controles de seguridad y bloqueo  Revisión por fugas, ruidos, vibración y condiciones inusuales  Chequeo de operación del control auxiliar de bajo nivel de agua.  En calderas FULTON, limpieza lado agua.

Mantenimiento Semi-anual        

Limpieza de controles de nivel de agua Limpieza de filtros y strainers Limpieza del compresor Inspección del refractario Limpieza del pre-calentador de combustible Ajuste de acoples Inspección y ajuste del quemador Re-empacado de compuertas y lado agua.

Mantenimiento Anual    

Limpieza lado fuego Limpieza de chimenea Inspección y limpieza lado agua Chequeo de operación de válvulas de seguridad.

Mantenimiento equipo auxiliar  Chequeo de dureza y operación de suavizadores (diario)  Chequeo de operación deareador (diario)  Fugas en válvulas, trampas y lineas de distribución y retorno (semanal)  Fugas de combustible y revisión de tanques (semanal o mensual)  Chequeo presión y carga gas propano (semanal)

Distribucion y Retorno de Vapor Válvulas, Trampas, Accesorios y Tuberias Retorno de Condensado

Tuberias  Las Tuberias son conductos cilíndricos utilizados para conducir fluidos o gases a diferentes presiones y temperaturas, por lo que los materiales de que son hechas deben tener las características físicas y metalúrgicas adecuadas para cada uso, Se distinguen entre:  Tubos corrientes que se emplean en conducción y conexión para transportar fluidos  Tubos especiales que se utilizan en intercambiadores de calor y en calderas  Para evitar pérdidas de calor a través de la superficie exterior de la tubería de vapor o condensado, se emplean aislamientos térmicos , que pueden ser de diferentes materiales

Clases y calidad  Para manejar Vapor y condensado se recomienda tubería de Acero al Carbón Sch. 40 para presiones hasta 150 psi y Sch. 80, sin costura para presiones arriba de 150 psi.  Tubería de Hierro Negro o Galvanizado, no se recomienda para usos en vapor y condensado  Los tubos de fuego son bajo norma especial con calibre de 0.095 ó 0.105”, Acero al Carbón sin costura.

Accesorios  Son elementos importantes en toda instalación de distribución de vapor y retorno de condensado, sirven para unir, cambiar de dirección, derivar flujos, asi como permitir, cerrar o restringir el flujo de vapor o condensado que circula por el sistema  Codos: cambios de dirección  Couplin: unir tuberias roscadas  Flanges: unir tuberias y otros accesorios  Unión Universal: unir tuberias y facilitar el desmontaje  Reductores: permiten cambiar de diámetros  Tee`s: cambio de dirección y derivaciones  Cruz: cambio de flujo y conexión  Tapones: cierran paso

Otros dispositivos         

Válvulas Filtros Strainer Trampas de vapor Válvulas reguladoras de presión y temperatura Válvulas Solenoides Válvulas de seguridad y alivio Juntas de expansión térmica Separadores de Agua – Vapor Manómetros y Termómetros

Válvulas  Las válvulas constituyen del 20 al 30% del costo de la tubería  El tipo de válvula dependerá de la función que debe efectuar, sea de cierre (bloqueo), estrangulación o para impedir flujo inverso  Válvulas de cierre o bloqueo  Válvulas de estrangulación  Válvulas de retención

Válvulas de servicio de bloqueo o cierre  Válvula de compuerta: resistencia mínima al fluido, se utiliza totalmente abierta o cerrada, accionamiento poco frecuente  Válvula macho: Cierre hermético, deben estar abiertas o cerradas del todo  Válvula de bola: No hay obstrucción al flujo, cierre positivo. Cerrada o abierta  Válvula mariposa: Su uso principal es para cierre y estrangulación para grandes volúmenes a baja presión

Válvulas de servicio de estrangulación  Válvulas de globo: Son para uso frecuente, cierre positivo, produce resistencia y caída de presión considerable  Válvula de aguja: Son básicamente válvulas de globo con vástago cónico similar a una aguja, estrangulación exacta de volúmenes pequeños  Válvula en Y : Válvulas de globo que permiten el paso rectilíneo y sin obstrucción igual que las válvulas de compuerta, con una menor caída de presión  Válvula de ángulo: Es una válvula de globo a 90º  Válvula de mariposa: Estrangulación y cierre

Válvulas de servicio de retención  Válvulas que no permiten el flujo inverso  Actúan en forma automática ante los cambios de presión para evitar que se invierta el flujo  Conocidas como válvulas CHECK

Selección de válvulas  Uso, material de construcción, capacidad de presión y temperatura, material de empaquetadura y juntas, costo y disponibilidad.  Acero Inoxidable, Hierro fundido, Hierro dúctil, Bronce, Acero fundido, Acero forjado  Placas: 200 WOG, significa 200 psi en Agua Fría (Water), Aceites combustibles (Oils) y gases (Gas), pero puede estar marcada Clase 125 ó 125S, la “S” significa Vapor (Steam) y la presión determina la temperatura de vapor saturado

Filtro Strainer  La suciedad y sedimentos causan problemas en las tuberías, válvulas y equipos  Le flujo pasa a través de una malla reteniendo impuresas, sin pérdida de presión

Trampas de Vapor  

Qué es una trampa de vapor? Se puede definir como una válvula automática que tiene tres funciones: 1. Permitir el paso de Condensado 2. Impedir el paso de Vapor 3. Remover aire y otros gases no condensables del sistema

Cómo trabajan ?

1.- Cuando el aire y el condensado entran a la trampa y el flujo llena el cuerpo de la trampa, la cubeta se sumerge y el condensado se descarga a través de la válvula totalmente abierta

2.- El vapor tambien entra a la trampa y levanta la cubeta, cerrando la válvula de salida. El aire y gases continuamente pasan a través de la cubeta y se alojan en la parte superior, ventilando los gases 3.- Cuando el nivel del condensado alcanza la línea de salida, la cubeta se hunde, abriendo la válvula. El vapor entrante regresa la válvula a su posición cerrada.

Tipos de Trampas de Vapor  1. • •

2.

•

• •

3.

• • •

Se clasifican en tres grupos, según su principio de operación: Trampas Mecánicas (accionadas por densidad), detectan la diferencia de fase entre el vapor y el condensado, (gas y líquido) esto dificulta la eliminación de aire y gases Flotador y termostáto CUBETA INVERTIDA Trampas Termostáticas (accionadas por Temperatura), responden al cambio de temperatura y distingue entre vapor y gases más frios, elimina rápidamente el aire del sistema Trampa Bi-metálica Trampa de Fuelle Trampa de Expansión Trampas Termodinámicas (accionadas por la energía cinética), funcionan en base a los principios termodinámicos, al igual que las trampas mecánicas, pueden diferenciar entre líquido y vapor, pero no entre vapor y gases Trampa de Disco Trampa de Pistón Trampa de Orificio

Flotador termostática



Una ineficiente remoción del condensado incrementa los costos en concepto de pérdida de energía debido a:

1. 2.

Presencia de condensado enfría el vapor Presencia de condensado enfría el área de transmisión de calor La no remoción del condensado daña las válvulas, accesorios y equipos El uso de trampas permite eliminar el O2 y CO2, estos gases generan corrosión en las líneas de condensado El uso de una válvula abierta para drenar el condensado, desperdicia vapor y condensado, causando mayor consumo de combustible, de agua y de productos químicos

3. 4. 5.

Válvulas reguladoras  Reguladora de Presión: Dispositivo utilizado para mantener el control de la presión dentro de un valor preciso previamente establecido de acuerdo a la necesidad de un equipo o proceso.  Reguladora de Temperatura: Dispositivo utilizado para mantener control de la temperatura de un equipo o proceso dentro de un valor establecido, variando el flujo de vapor que pasa por la válvula

Válvula Solenoide  Es una válvula de bloqueo o cierre, operada eléctricamente, que permite abrir o cerrar el paso de un flujo de líquidos o gases  Pueden ser Normalmente Abiertas (N.O.) o Normalmente Cerradas (N.C.), de dos, tres o cuatro vías  Depende de la aplicación, así será el cuerpo y su capacidad en presión y temperatura

Valvulas de seguridad y alivio  Permiten aliviar la presión de un líquido o gas encerrado en un recipiente o sistema, cuando dicha presión sobrepasa el valor máximo seteado o ajustado, protegiendo así los equipos y garantizando la seguridad de las personas operando los equipos  Son tipo resorte “pop” con dos etapas de acción, en la cual la 1ra. etapa actúa, 10% menos de la presión de disparo

Juntas de expansión térmica 

Es un dispositivo que absorbe el coeficiente de dilatación de las tuberías, debido a la temperatura del vapor Los tipos más comunes son:

 1. 2. 3.

–

Tipo Omega Tipo Fuelle Tipo Telescópica

Deberá instalarse juntas de expansión en tramos de más de 25 mts. o cuando la tubería pasa de un edificio a otro de diferente estructura