Curso:
Instrumentación y Control Industrial
Tema:
Sistema de Control de Caldera Pirotubular
Profesor:
Ing. Calderón
Integrante
Aranda Medina Kevin Solano Díaz, María Fernanda
Ciclo: Ciclo:
VII
2017- II
DEDICATORIA Dedicamos este trabajo a nuestros padres por el esfuerzo que nos brindan y a las personas que nos apoyaron en en la realización del del mismo.
DEDICATORIA Dedicamos este trabajo a nuestros padres por el esfuerzo que nos brindan y a las personas que nos apoyaron en en la realización del del mismo.
AGRADECIMIENTO A nuestros padres por su comprensión y apoyo constante que nos permite lograr nuestros objetivos, así como al Ing. Jorge Calderón Cáceres por su disposición y amabilidad al ayudarnos y habernos brindado la información necesaria para la realización del trabajo presentado. Agradecemos también a nuestros maestros por las enseñanzas y conocimientos brindados a lo largo de nuestros estudios en la universidad.
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INDICE
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 5 CAPÍTULO I............................................................................................................................................... 6 PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO .............................................................................................................. 6
1. 1.1
DEFINICIÓN DEL TRABAJO .................................................................................................. 6 OBJETIVOS ............................................................................................................................ 7
CAPITULO II.............................................................................................................................................. 8 MARCO TEORICO ..................................................................................................................................... 8
2.
DEFINICIÓN DE CALDERA .................................................................................................... 8
2.2
PIEZAS PRINCIPALES QUE CONFORMAN UNA CALDERA ...................................... 10
2.3
ACCESORIOS BÁSICOS DE UNA CALDERA ................................................................ 15
2.4
DESCRIPCIÓN DE LOS ACCESORIOS ............................................................................ 17
2.5
TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDEROS .............................................................. 19
2.6
PROBLEMAS PLANTEADOS EN EL INTERIOR DE LAS CALDERAS DE VAPOR: . 22
CAPITULO III........................................................................................................................................... 25 INSTRUMENTACIÓN EN EL LAZO DE CONTROL DEL PROCESO .............................................................. 25
3.
EMPRESA ................................................................................................................................ 25
3.1 MISIÓN ....................................................................................................................................... 25 3.2 VISIÓN ....................................................................................................................................... 25 3.3 FILOSOFÍA ................................................................................................................................ 25 3.4 UBICACIÓN ............................................................................................................................... 25 3.5 VISITA A LA COMPAÑÍA ....................................................................................................... 26 3.6 DATOS DE LA CALDERA ....................................................................................................... 27 3.7 ABASTECIMIENTO DE AGUA A LA CALDERA ................................................................. 32 3.8 MANTENIMIENTO ................................................................................................................... 34
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INTRODUCCIÓN
Las calderas de vapor, también llamadas generadores de vapor, son unas máquinas cuyo fin es la producción de vapor a partir de una transferencia de calor hacia un fluido. Dicha transferencia de energía se realiza en un medio a presión constante en el que el fluido, inicialmente en estado líquido se calienta hasta cambiar su fase. La presión a la que trabaja la caldera marca la temperatura a la que se obtendrá el vapor. En el diagrama siguiente, se puede observar el comportamiento del agua en un volumen constante.
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CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL TRABAJO
1. DEFINICIÓN DEL TRABAJO El presente documento es el estudio realizado al lazo de control de una caldera pirotubular horizontal para el ahorro de energía en el hospital nacional ARZOBISPO LOAYZA. Este trabajo consiste en el reconocimiento de la instrumentación que posee el lazo de control en estudio así como la explicación de su funcionamiento. De esta forma nosotros los estudiantes tenemos la oportunidad de consolidar los conocimientos adquiridos en el curso de Instrumentación y control Industrial durante el presente ciclo. Además de adquirir nuevos conocimientos relacionados con procesos industriales en diferentes áreas. En el presente documento se dará una breve explicación de los conceptos necesarios para entrar en contexto con el proceso en estudio, para, posteriormente, entrar en la descripción del trabajo realizado.
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1.1 OBJETIVOS 1.1.1 Objetivo general
Consolidar los conocimientos adquiridos en el curso de Instrumentación y control Industrial y obtener un conocimiento previo de distintos instrumentos que se encuentran en el lazo de estudio para el curso de automatización industrial Adquirir nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de una caldera en un hospital y conocer los usos que este recae en las diferentes áreas Reconocer la instrumentación en el lazo de control de una caldera.
1.1.2 Objetivos específicos
Analizar las partes de los instrumentos que funcionan en una caldera y en otros componentes como son: tanque de petróleo, ablandador, Tanque de condensado etc. Analizar el funcionamiento de cada uno de los instrumentos industriales utilizados en el lazo de control Conocer el tipo de mantenimiento que se realiza a las calderas.
1.2 Justificación La importancia del presente trabajo está justificada en la preponderancia del uso de calderas en los hospitales para el ahorro de energía, generar el vapor necesario y distribuirla a distintas áreas. Dada la importancia de este proceso es sustancial el estudio de su lazo de control identificando la instrumentación que posee.
1.3 Limitaciones Este trabajo se lleva a cabo en el hospital nacional ARZOBISPO LOAYZA, ubicado en Av. Alfonso Ugarte 848 – Lima. Se enfoca solo en el área de salud.
1.4 Alternativas Realizar un estudio detallado del uso de caldera.
Analizar cada instrumento industrial usado en ese proceso.
Ver detalladamente la operación de lazo de control de este proceso.
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CAPITULO II MARCO TEORICO
2. DEFINICIÓN DE CALDERA Según Juan Uceda Martínez . (2010). Guía de Calderas. España: Viesmann . Una caldera es un dispositivo que está diseñado para generar vapor saturado. Este vapor saturado se genera a través de una transferencia de energía (en forma de calor) en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia de estado. La transferencia de calor se efectúa mediante un proceso de combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevando progresivamente su presión y temperatura. La presión, como se indicó al inicio, no puede aumentar de manera desmesurada, ya que debe permanecer constante por lo que se controla mediante el escape de gases de combustión, y la salida del vapor formado. Debido a que la presión del vapor generado dentro de las calderas es muy grande, estas están construidas con metales altamente resistentes a presiones altas, como el acero laminado. Las calderas se clasifican por su diseño en pirotubulares o acuatubulares. Sin embargo, pueden ser clasificadas desde otros aspectos, que incluyen, por el tipo de materiales de que están construidos, por su aplicación, por la forma de toma de aire, por el tipo de combustible que utilizan, por la presión con que operan o por el fluido portador de calor que emplean.
Figura 2.1 Caldera Horizontal INTESA Fuente: Calderas Intesa
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2.1 TIPOS DE CALDERAS 2.1.1
CALDERAS PIRO TUBULARES
Según Elpidio Alejandro Hernández Cabrera. (2012). Veracruz - México: funcionamiento y mantenimiento de generadores de vapor pirotubulares marca “powermaster””.
Las calderas piro tubulares son aquellas en las que los gases de la combustión circulan a través de tubos que están rodeados por agua. Muchas de las calderas pequeñas y medianas de la industria son de este tipo. Los gases de la combustión se enfrían a medida que circulan por los tubos, transfiriendo su calor al agua. La transferencia de calor es función de la conductividad del tubo, de la diferencia de temperatura entre el agua y los gases, de la superficie de transferencia, del tiempo de contacto, etc. Un ejemplo típico de este tipo de calderas muestra la figura 2.1en la que se aprecia un pequeño hogar sobre el recipiente agua, que a su vez es traspasado longitudinalmente por los tubos de los gases de la combustión.
Figura 2.2. Caldero Piro tubular Fuente: http://www.instmanfield.com/es_ES/caldera.php?modelo=ILN
Una caldera acuatubular consta básicamente de tambores y de tubos. Los tubos a través de los cuales circula el agua y en los que circula el vapor generado están fuera de los tambores, éstos son utilizados solo para almacenar agua y vapor, por lo que pueden ser mucho más pequeños 9
en diámetro que el tambor de una caldera piro tubular y pueden soportar mayores presiones. El costo inicial de una caldera acuatubular es más alto que el de una caldera piro tubular equivalente, sin embargo, una mayor eficiencia compensará este costo inicial. La adición de algunos equipos destinados a la recuperación de calor permitirá la recuperación de los costos más rápidamente. Las calderas Acuatubulares son de dos tipos: De tubos horizontales rectos y de tubos doblados como lo muestra la figura 2.3
Figura 2.3 Caldero Piro tubular Fuente: http://www.instmanfield.com/es_ES/caldera.php?modelo=ILN
2.2 PIEZAS PRINCIPALES QUE CONFORMAN UNA CALDERA
Figura 2.4 Caldero Piro tubular Fuente: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?IDEntrega=2953
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Puerta Hogar:
Es una pieza metálica, abisagrada, revestida generalmente en su interior con ladrillo refractario o de doble pared, por donde se alimenta de combustible sólido al hogar y se hacen las operaciones de control de fuego. En las calderas que queman combustibles líquidos o gaseosos, esta puerta se reemplaza por el quemador.
Figura 2.5 Puerta Hogar Fuente: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?IDEntrega=2953
Emparrillado:
son piezas metálicas en formas de rejas, generalmente rectangulares o trapezoidales, que van en el interior del hogar y que sirven de soporte al combustible sólido. Debido a la forma de reja que tienen, permiten el paso del Aire primario que sirve para que se produzca la combustión.
Tipos de parrillas: Según su instalación: -Fijas o estacionarias: Son aquellas que no se mueven durante el trabajo -Móviles o rotativas: Son aquellas que van girando o avanzando mientras se quema el combustible. Según su posición: -Horizontales -Inclinadas -Escalonadas
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Figura 2.6 esquema de Parrillas Fuente: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?IDEntrega=2953
Cenicero:
Es el espacio que queda bajo la parrilla y que sirve para recibir las cenizas que caen de ésta. Los residuos acumulados deben retirarse periódicamente para no obstaculizar el paso de aire necesario para la combustión en algunas calderas el cenicero es un depósito de agua.
Puerta del Cenicero:
Accesorio que se utiliza para realizar las funciones de limpieza del cenicero. Mediante esta puerta regulable se puede controlar también la entrada del aire primario al hogar. Cuando se hace limpieza de fuegos o se carga el hogar, se recomienda que dicha puerta permanezca cerrada con el objeto de evitar el retroceso de la llama.
Altar
es un pequeño muro de ladrillo refractario, ubicado en el hogar, en el extremo opuesto a la puerta del hogar y al final de la parrilla, debiendo sobrepasar a ésta en aproximadamente 30 cm. Los objetivos del altar son: Impedir que al avivar, cargar o atizar los fuegos tiren partículas de combustibles o escoria al primer tiro de los gases. El altar forma también el cierre interior del cenicero. Imprimir a la corriente de aire de la combustión una distribución lo más uniforme posible y una dirección ascensional vertical en todo el largo y ancho de las parrillas. Restringir la sección de salida de los gases calientes aumentando su velocidad, lo cual facilita su mezcla y contacto íntimo con el aire, haciendo así que la combustión sea más completa.
Mampostería:
Se llama mampostería a la construcción de ladrillos refractarios o comunes que tiene como objeto: Cubrir la caldera para evitar pérdidas de calor al exterior, guiar los gases y humos calientes en su recorrido. 12
Para mejorar el aislamiento la mampostería se dispone, a veces, en sus paredes de espacios huecos (capas de aire) que dificultan el paso de calor al exterior. En algunos tipos de calderas, se ha eliminado totalmente la mampostería de ladrillo, colocándose solamente aislamiento térmico en el cuerpo principal y cajas de humo. Para este objeto se utilizan materiales aislantes, tales como lana de vidrio recubierta con planchas metálicas.
Conductos de Humos:
Es aquella parte de la caldera por donde circulan los humos y los gases calientes que se han producido en la combustión, en estos conductos se realizan la transmisión de calor al agua que contiene la caldera. En las calderas ígneo tubulares, estos conductos (tubos) deben instalarse de modo que su extremo superior quede a 10 cm (4 “) por debajo del nivel mínimo de agua de la caldera.
Caja de Humo:
Corresponde al espacio de la caldera en el cual se juntan los humos y gases después de haber entregado su calor y antes de salir por la chimenea.
Chimenea:
Es el conducto de salida de los gases y humos de la combustión hacia la atmósfera, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios o molestias a la comunidad. Además, tiene como función producir el tiraje necesario para obtener una adecuada combustión, esto es, haciendo pasar el aire necesario y suficiente para quemar el combustible, en caldera que usan combustibles sólidos. (Tiraje natural Las dimensiones de la chimenea en cuanto a su altura y diámetro estarán determinadas por el tiraje necesario y condiciones de instalación respecto a edificios vecinas. En las calderas modernas existe tiraje artificial en que el movimiento del aire se hace por ventiladores sin descartar, desde luego, los usos de la chimenea.
Regulador de Tiro o Templador:
Consiste en una compuerta metálica instalada en el conducto de humo que comunica con la chimenea o bien en la chimenea misma. Tiene por objeto dar mayor o menor paso a la salida de los gases y humos de la combustión. Este accesorio es accionado por el operador de la caldera para regular la cantidad de aire en la combustión, al permitir aumentar (al abrir) o disminuir (al cerrar) el caudal. Generalmente se usa en combinación con la puerta del cenicero.
Tapas de Registro o Puertas de Inspección:
Son aperturas que permiten inspeccionar, limpiar y reparar la caldera. Existen dos tipos dependiendo de su tamaño:
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-Puertas de hombres: Como su nombre lo indica, estas puertas tienen el tamaño suficiente para permitir el paso de un hombre para inspeccionar interiormente la caldera y limpiarla. -Tapas de Registro: Todas las calderas tienen convenientemente distribuidas cierto número de tapas que tienen por objeto inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas, si es necesario extraer en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan acumulado y que no hayan salido por las purgas. Casi todas las tapas tienen forma ovalada para ajustar de adentro hacia fuera, llevan empaquetadura para su ajuste hermético y un perno central para su apriete. Algunas calderas tienen orificios cilíndricos los cuales se sellan con tapas tornillos.
Puertas de Explosión:
Son puertas metálicas con contrapeso o resortes, ubicadas generalmente en la caja de humos y que se abren en caso de exceso de presión en la cámara de combustión, permitiendo la salida de los gases y eliminando la presión. Solo son utilizables en calderas que trabajen con combustibles líquidos o gaseosos.
Cámara de Agua:
Es el volumen de la caldera que está ocupado por el agua que contiene y tiene como límite superior un cierto nivel mínimo del que no debe descender nunca el agua durante su funcionamiento. Es el comprendido del nivel mínimo visible en el tubo de nivel hacia abajo.
Cámara de Vapor: Es el espacio o volumen que queda sobre el nivel superior máximo de agua y en el cual se almacena el vapor generado por la caldera. Mientras más variable sea el consumo de vapor, tanto mayor debe ser el volumen de esta cámara. En este espacio o cámara, el vapor debe separarse de las partículas de agua que lleva en suspensión. Por esta razón, algunas calderas tienen un pequeño cilindro en la parte superior de esta cámara, llamado “domo” y que contribuye a mejorar l a calidad del vapor.
Cámara de Alimentación de Agua:
Es el espacio comprendido entre los niveles máximos y mínimos de agua. Durante el funcionamiento de la caldera se encuentra ocupado por agua y/o vapor, según sea donde se encuentre el nivel de agua.
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Figura 2.7 Cámara de agua. Fuente: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?IDEntrega=2953
2.3 ACCESORIOS BÁSICOS DE UNA CALDERA Los accesorios de la caldera son todos los elementos útiles y necesarios para permitir y o controlar el buen funcionamiento del equipo generador de vapor. Cada uno de los accesorios tiene una función específica que cumplir cuando el equipo está en servicio. Y se pueden clasificar como sigue:
Figura 2.8 Caldera. Fuente: Elaboración Propia.
a) Accesorios de Observación -Indicadores de nivel de agua -Tubo de Nivel -Grifos o llave de prueba 15
-Indicadores de presión -Altímetros -Manómetros -Analizadores de gases de la combustión -Indicadores de CO2 -Indicador de CO -Indicadores de temperaturas -Termómetro -Pirómetros b) Accesorios de Seguridad -Válvula de Seguridad -Silbatos de Alarma -Tapones Fusibles c) Accesorios de Alimentación de agua -Bombas Centrífugas -Bombas Manuales -Bombas De Embolo d) Accesorios de Limpieza -Puertas de Inspección -Válvulas de extracción de fondo -Sopladores de hollín e) Accesorios de aumento de Eficiencia -Economizadores -Calentadores de Aire -Retardador f) Accesorios de Control Automático -Control de Presión Presostato -Control de temperatura Termostato -Control nivel de agua -Control de aire -Control de la llama -Control de encendido
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2.4 DESCRIPCIÓN DE LOS ACCESORIOS 2.4.1.1 Accesorios de Observación: - Indicadores de nivel de agua: Toda caldera deberá estar provista, a lo Menos, de dos indicadores de nivel de agua, independientes entre sí. Uno de ellos deberá ser de observación directa del nivel de agua, del tipo tubo de vidrio, pudiendo ser el otro formato por una serie de tres Grifos o llaves de prueba. - Indicadores de presión: Toda caldera deberá estar provista de uno o más manómetros que se conectarán a la cámara de vapor de la caldera Mediante un tubo que forme un sello de agua. -Analizadores de gases: Son aparatos que sirven para controlar la calidad de la combustión dentro del hogar, a través del análisis de los gases que salen por la chimenea - Indicadores de temperatura: Son instrumentos destinados a medir la temperatura, ya sea del agua de alimentación, del vapor, de los gases de la combustión del petróleo, etc. 2.4.1.2 Accesorios de Seguridad: Válvulas de seguridad: Tiene por objeto dar salida al vapor de la caldera cuando ésta sobrepasa a la presión máxima de trabajo - Tapón fusible: El tapón fusible, es un elemento que permite el paso de vapor y agua hacia el hogar, cuando el nivel de agua en la caldera baja más allá del mínimo permitido.
- Alarmas: Toda caldera dispondrá de un sistema de alarma, acústica o visual, que funcione cuando el nivel de agua alcance el mínimo o el máximo, deteniendo a la vez, el funcionamiento del sistema de combustión, cuando se alcance el nivel mínimo de agua.
2.4.1.3 Accesorios de Alimentación de Agua: - Bombas: Este accesorio al igual que el inyector, nos permite reponer él agua que se ha vaporizado en el interior de la caldera. Entre éstas, tenemos las Bombas Centrífugas y las de émbolo. - Inyectores: Los inyectores, son dispositivos que funcionan con el mismo vapor que produce la caldera y son capaces de descargar agua a una presión mayor que la presión interna de la caldera.
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2.4.1.4 Accesorios de Limpieza Puertas de inspección: Según sus dimensiones se llaman puertas de hombre o tapas de registro. Éstas últimas sólo permiten el paso de un brazo. Ambas puertas sirven para efectuar limpiezas o inspecciones en el interior de los colectores principales o de los tubos según sea su ubicación. - Llaves de purga: Entre las llaves de purga, se pueden distinguir las válvulas de extracción de fondo y las de extracción de superficie. La primera de ellas va ubicada en las partes más bajas de la caldera y sirven para extraer los lodos o barros provenientes de la vaporización de las aguas duras y acción del uso de los desincrustantes.
2.4.1.5 Accesorios de Control Retardadores: Consisten en una plancha lisa, del mismo ancho que el diámetro interior del tubo, torcida en forma de hélice, la que se mete en el tubo de caldera. Los gases calientes tienen ahora que recorrer un camino mayor, siendo más lento el paso de ellos por el interior de los tubos y entregando mayor cantidad de calor al agua. La eficiencia de la caldera se aumenta entre un 2 % y 8 % con el uso de retardadores.
- Presostatos: Son accesorios que funcionan sobre la base de la máxima y mínima presión de trabajo de la caldera. Actúan sobre el quemador, apagándolo al llegar a la máxima presión para lo cual fue regulado y encendiéndolo al alcanzar la mínima presión deseada. - Termostato: Son accesorios que funcionan de acuerdo a la temperatura del agua. Apagan el quemador cuando se obtiene la máxima temperatura para la cual fue regulada. - Control de nivel de agua: Los controles de nivel de agua, tienen por objeto controlar que el agua, dentro de la caldera, se mantenga en un valor o en un rango pre-determinado. - Control de la llama: Mediante una celda fotoeléctrica se controla la llama (su largo) impidiendo la alimentación de combustible, en caso de que ésta no exista en el hogar. Control del encendido (chispa): Por medio de este control, se impide que salga combustible sin que exista la chispa para encender
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Figura 2.9 Accesorios de control Fuente: Elaboración propia
2.5 TRATAMIENTO DE AGUA PARA CALDEROS TRATAMIENTOS PARA PURIFICAR EL AGUA DE ALIMENTACION El agua de alimentación de las calderas debe ser tratada, con el objeto de prevenir los problemas causados por las impurezas, utilizándose alguno de los siguientes procedimientos: -Físicos -Químicos -Térmicos -Mixtos -Eléctricos
Tratamientos físicos:
-Filtración: Su objeto es extraer partículas grandes en suspensión. Se realiza antes que el agua llegue a la caldera (externo). Los filtros pueden ser de mallas (pequeñas instalaciones) o de grava y arena. -Desaireacion: También llamada desgasificación. Consiste en EXTRAER LOS GASES DISUELTOS (oxígeno, anhídrido carbónico). Se consigue calentando el agua de alimentación, proporcionando una gran área de contacto agua-aire (ducha o agitación).
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-Extracciones o purgas: Consiste en evacuar cierta cantidad de agua desde el fondo de la caldera o del domo, con objeto de disminuir o mantener la cantidad total de sólidos disueltos y extraer lodos (en el caso de purga de fondo). La extracción puede ser continua o intermitente. La magnitud de la extracción depende de la concentración de sólidos disueltos a mantener en la caldera y la del agua de alimentación.
Tratamientos químicos:
Consiste en suministrar internamente sustancias químicas que reaccionan con las impurezas del agua, precipitando sólidos insolubles o en suspensión, eliminables mediante purgas. Según el objetivo que persiguen, las sustancias se clasifican en: REDUCTORAS DE DUREZA O ABLANDADORAS: - Hidróxido de sodio o soda cáustica (NaOH): Precipita las sales de magnesio: aumenta la alcalinidad. - Carbonato de sodio o soda comercial (Na 2 CO3): Precipita las sales de calcio; bajo costo; produce acidez. - Hidróxido de calcio o cal (Ca(OH) 2 ): Precipita las sales de calcio y magnesio. - Fosfatos de Sodio (Na 2 HPO4 ): Precipita sales de calcio. Debe mantenerse en exceso. - Intercambio de Iones: Se utilizan ablandadores naturales o sintéticos (zeolitas o permutitas).
Inhibidores de corrosión:
- Sulfito de Sodio (NaSO 3): Reacciona con el oxígeno produciendo sulfatos de sodio. Se utiliza para calderas de presiones menores a 30 Kg/cm2. - Hidracina (N2H4): Reacciona con el oxígeno produciendo nitrógeno y agua sin producir sólidos disueltos. Apta para calderas de alta presión. - Aminas: Utilizadas para el control de la corrosión en tuberías de retorno de condensado (corrosión por anhídrido carbónico).
Inhibidores de fragilidad caustica:
- Nitratos y nitritos de sodio (NaNO3 – NaNO2 ): Debe usarse donde el agua tiene características de fragilidad.
Inhibidores de adherencias por lodos:
- Agentes orgánicos: Taninos, almidones, derivados de aguas marinas. Evita la formación de lodos adherentes y minimizan el arrastre.
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Figura 2.9 Ablandador de agua. Fuente: http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?IDEntrega=2953
Figura 2.10 Ablandador de agua. Fuente: Elaboración Propia.
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Tratamientos térmicos:
Mediante el calentamiento del agua hasta su temperatura de ebullición, se precipitan todos los bicarbonatos en forma de carbonatos insolubles que decantan y se extraen del fondo del economizador, eliminando de esta manera la dureza temporal y los gases disueltos. Este procedimiento no separa la dureza permanente.
Tratamientos mixtos
Consiste en emplear algunos desincrustantes químicos y a su vez calentar el agua eliminando ambas durezas.
Tratamientos eléctricos
Por este sistema basado en la electrólisis del agua, el zinc en planchas que se apernan a tubos de chapas, defiende las planchas de hierro de la acción de las sales incrustantes.
Figura 2.11 Tratamiento Eléctrico Fuente:http://www.achs.cl/portal/trabajadores/Capacitacion/CentrodeFichas/Documents/agua-
de-alimentacion-de-calderas.pdf
2.6 PROBLEMAS PLANTEADOS EN EL INTERIOR DE LAS CALDERAS DE VAPOR: Los principales problemas que pueden aparecer en la utilización de las calderas de vapor vienen motivados por los siguientes procesos:
2.6.1 Incrustaciones: Las incrustaciones cristalinas y duras se forman directamente sobre la superficie de calefacción por cristalización de las sales en disolución saturadas presentes en el agua de la caldera. Están constituidas por elementos cuya solubilidad decrece al amentar la 22
temperatura de agua. Estas incrustaciones afectan al rendimiento térmico de las calderas y producen un recalentamiento importante expuesto a la llama. La acción de dispersantes, lavados químicos o las dilataciones y contracciones de una caldera pueden soltar las incrustaciones, por lo que deben ser eliminadas para prevenir su acumulación en el fondo del cuerpo.
2.6.2 Corrosiones: Este proceso ocurre rápidamente en los equipos de transferencias de calor, como son las calderas de vapor ya que, en presencias de altas temperaturas, gases corrosivos y sólidos disueltos en el agua se estimulan los procesos de corrosión. Existen los siguientes tipos de corrosión:
Corrosión general Corrosión por oxígeno. Corrosión caústica. Corrosión por anhídrido carbónico.
-Corrosión general: Un caso singular de esta corrosión es la debida a la acidez del agua según la reacción. El hierro y otros metales se disuelven más rápidamente en el agua mientras más bajos sean el valor del pH o más ácida sea el agua. De ahí viene la necesidad de mantener un pH fuertemente alcalino o pH elevado en el interior de las calderas. -Corrosión por oxígeno: Cuando el metal se ve recubierto de forma irregular por barras e incrustaciones, en presencia de oxígeno disuelto, las zonas cubiertas se ven preferentemente atacadas y son el centro de corrosiones localizadas y profundas.
Figura 2.13 Incrustaciones dentro de una caldera. Fuente:http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-basica-calderas-industriales-eficientes-fenercom2013.pdf
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-Corrosión caustica: Esté tipo de corrosión se manifiesta en forma de cavidades profundas rellenas de óxidos de color negro, presentes solamente en las zonas de elevada liberación térmica (fogón, placa trasera y cámara trasera) de una caldera
-Corrosión por anhídrido carbónico: Esta corrosión se pone de manifiesto principalmente en las líneas de retorno de condensado y tiene efectos sobre la caldera, ya que los óxidos producidos (hematita) son arrastrados a la misma con el agua de alimentación. Toda caldera cuyo lado agua tiene un color rojizo presenta problemas de corrosión en las líneas de retorno de condensado, 2.6.3Arrastres: El arrastre de condensado en una caldera tiene relación con el suministro de vapor húmedo (con gotas de agua), El suministro de vapor húmedo pude tener relación con deficiencias mecánicas y químicas. Las deficiencias mecánicas tienen relación con la operación con elevados niveles de agua, deficiencias de los separadores de gota, sobrecargas térmicas, variaciones bruscas en los consumos, etc. Por otro lado, las deficiencias químicas tienen relación con el tratamiento de agua de la caldera, específicamente con excesivos contenidos de alcalinidad. Sólidos totales (disueltos y en suspensión y sílice, que favorece la formación de espuma
Figura 2.15 Arrastres dentro de una caldera. Fuente:http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/Guia-basica-calderas-industriales-eficientes-fenercom2013.pdf
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CAPITULO III INSTRUMENTACIÓN EN EL LAZO DE CONTROL DEL PROCESO 3. EMPRESA El Hospital Nacional Arzobispo Loayza tiene 457 años de experiencia en el sector salud, es el hospital general más grande del país
Figura 3.1 Fuente: Elaboración Propia.
3.1 MISIÓN “Brindamos atención integral de alta especialización a nuestros pacientes, usuarios y familia,
en la recuperación, protección, haciendo docencia e investigación de manera continua, con inclusión social y aseguramiento universal.”
3.2 VISIÓN “Al 2021 ser un equipo humano de excelencia en la atención de sus pacientes, usuarios y familia
que actúa con bondad, calidez, empatía y contribuye a su calidad de vida, alivio, satisfacción y felicidad.”
3.3 FILOSOFÍA “Somos un equipo multidisciplinario comprometido con la salud de los peruanos.”
3.4 UBICACIÓN Av. Alfonso Ugarte 848 – Lima.
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3.5 VISITA A LA COMPAÑÍA La visita al Hospital Nacional Arzobispo Loayza fue el jueves 06 de Noviembre del 2017 a las 11:00 a.m. Las calderas se encuentran en el sector mecánico de la Lavandería, en este sector se encuentran ubicadas 3 calderas, en funcionamiento, 1 para repuesto y 1 en desuso, estas calderas proporcionan el vapor requerido para el lavado en seco, planchado y esterilización de uniformes de los trabajadores del hospital, también abastece con vapor al área de Cocina.
Figura 3.2 Fuente: Elaboración Propia.
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3.6 DATOS DE LA CALDERA
Datos de la Placa
Figura 3.3. Placa de características Fuente: Elaboración Propia
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BHP: Boiler Horse Power: Caballos de Fuerza del "Hervidor" (caldera u otro dispositivo de vapor). Cada BHP, equivale a 33.475 BTU/h (British Thermal o Thermical Units ó Unidades Térmicas Británicas por hora) ó a 9,8095 KW.
La caldera es de tipo horizontal del haz de tubos está dispuesto desde la parte delantera a la parte trasera de la caldera.
Caldera de 3 pasos: -
Primer paso: Hogar, quema el combustible a 1500°C.
Figura 3.4. Hogar de la Caldera Fuente: Elaboración propia
-
Segundo Paso: Tubos de Fuego, por donde pasa el gas caliente.
-
Tercer Paso: Tubos de fuego, por donde regresa el gas caliente.
-
Finalmente termina por la chimenea a 200°C aprox.
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Figura 3.5 chimenea de la caldera Fuente: Elaboración Propia.
Quemador, por donde fluye el petróleo por intermedio de la tobera, tiene contacto la misma cantidad de petróleo y aire para atomizar el combustible y reforzarlo.
Figura 3.6 Quemdor Fuente: Elaboración Propia.
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Figura 3.7. Caja de control Fuente: Elaboración Propia.
Presostatos, controlan las válvulas de seguridad, evitan la carencia de agua. Las válvulas de seguridad trabajan a 110psi y 120psi, respectivamente.
Figura 3.8. Presostato Fuente: Elaboración Propia.
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Figura 3.9. Válvula de seguridad Fuente: Elaboración Propia
Electrobomba, abastece de agua a la caldera.
Figura 3.10. Electrobomba Fuente: Elaboración Propia
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3.7 ABASTECIMIENTO DE AGUA A LA CALDERA La Caldera consume agua blanda, pero el tipo de agua que llega al establecimiento es agua dura, la cual fue tratada en tanques.
Tanque Ablandador de Agua, elimina Calcio y Magnesio, para evitar la corrosión de los tubos de fuego.
Figura 3.11. Placa de características del ablandador Fuente: Elaboración Propia
Figura 3.12 Ablandador de agua Fuente: Elaboración Propia
Tanque de Recuperación de Condensado (70°C), la Bomba trabaja a ésta temperatura.
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Figura 3.13. Tanque de recuperación del condensado Fuente: Elaboración Propia
Procesamiento químico del agua, se procesa con productos químicos como el sulfito y fosfato, con esto se evita el encalichamiento de los tubos de fuego.
Figura 3.14. Procesador químico del agua Fuente: Elaboración Propia
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3.8 MANTENIMIENTO -Causa: Por causa de variaciones de aire y petróleo en el quemador, se forma el hollín, esto causa que se obstruya el flujo de aire y a la vez no tendrá libre contacto el gas caliente con el agua, eso hace que baje la producción. -Solución: Se escobilla por dentro de los tubos de fuego para retirar el hollín, esto se logra sacando estas grandes tapas de la caldera.
Figura 3.15. Ingreso hacia la caldera Fuente: Elaboración Propia
-Causa: Si pasara agua dura a la caldera, produciría caliche o el encalichamiento por fuera de los tubos de fuego, esto también haría que baje su producción porque este “caliche” aislaría los
tubos de fuego y no se efectuaría el contacto con el agua. El caliche puede aumentar la temperatura de los gases y podría haber sobrecalentamiento en la caldera. -Solución: Se desmantela la caldera y se efectúa el lavado con productos químicos.
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CONCLUSIONES
Caldero general cumple muchas funciones, por lo que el mantenimiento de prevención de los demás, serian necesario si se descomponen. Si se produce algún problema, las válvulas de alivio influyen para que la presión disminuya Para que las calderas tengan mayor duración de vida, tienen que pasar por un buen mantenimiento y agregar líquidos especiales cuando están trabajando. El mal manejo de una caldera puede causar daños a las víctimas y al material, principalmente si usted no sabe cómo manejar la máquina
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