Informe Taller de Integración Profesor Domingo

Guía de trabajo 1: Diagnóstico y plan de mantenimiento Evaluación Sumativa 1

Asignatura: Taller de Integración técnica Sección: 546 Nombre del docente: Domingo Vázquez Nombre de los integrantes del grupo: Francisco Araneda, Sebastián Valdés, Cristian Márquez

Fecha de entrega: 10-10-17

Contenido I.

Indice ...................................................................................................................................................... 3

II.

Desarrollo del Tema ................................................................................................................................ 4

III.

Caso de Análisis ...................................................................................................................................... 5

IV. Ficha Técnica........................................................................................................................................... 7 V.

Procedimiento de Funcionamiento de Caldera a Vapor ........................................................................ 9

VI. Esquema del Funcionamiento ............................................................... Error! Bookmark not defined. 0 VII. Averias Detectadas ...............................................................................................................................11 VIII. Plan de Acción Reactivo ........................................................................................................................13 IX.

Control de Mantenimiento Preventivo. ...............................................................................................14

X.

Recomendaciones.................................................................................................................................15

XI.

Conclusiones .........................................................................................................................................16

XII. Bibliografia ............................................................................................................................................17

Análisis de Falla Generador de Vapor

I. Introducción En este informe se verá la amplia gama de fallas que ocurren en las calderas, investigaremos sus síntomas, como encontrarlos y que mantenimiento realizar para prevenir los diferentes tipos de fallas. También serán vistas las partes de una caldera y su funcionamiento ya que al tener un amplio conocimiento de que es y como funciona una caldera, podemos acertar en dar buenas soluciones y entregar una excelente fiabilidad del equipo. Se verá una amplia lista de actividades recomendadas para tener el equipo en óptimo estado, explicando el orden y el tiempo en el cual se deben realizar estas actividades, de este modo se generan planes reactivos y preventivos los cuales a largo plazo aseguran la calidad de la caldera y se disminuye el riesgo de accidentes que estás puedan provocar, los riesgos son muchos por lo cual se profundizara de manera breve en cada falla, identificación y solución.


II. Desarrollo del Tema


III. Caso de Análisis Un generador de vapor mixto que trabaja de lunes a viernes desde las 07:00 a 18:00 (hrs) en un sistema productivo. Para que pueda cumplir con los requerimientos de producción debe presentar las siguientes características técnicas: Capacidad de vapor 5000 (Kg/h) Presión de trabajo 3 (Kg/cm2) Combustible petróleo Superficie de calefacción versus volumen generado 100 (Lts/m2) Diámetro de maquina 1,5 (m) Largo de la maquina 3 (m) Un ablandador de agua (osmosis inversa; desmineralizador; suavizador. El vapor de esta se utiliza como energía para calefaccionar los estanques de producción de materias primas antes del envasado de los productos. La máquina se encuentra en estado crítico, producto de la despreocupación de los operadores y una gestión deficiente de los departamentos de producción y de mantenimiento, afectando a los sistemas internos, externos y de seguridad asociados a la máquina. La máquina funciona en forma intermitente según el vapor requerido para los procesos de la planta, pudiendo programarse una detención algún jueves desde las 16:00 hrs, por lo que se debe puede proponer una acción correctiva a ejecutarse durante el fin de semana. Además, se debe crear un plan de acción para las anomalías detectadas en el levantamiento de información con el fin de mejorar la fiabilidad y mantenibilidad de la máquina y poder operar en forma segura y eficiente. Adicionalmente los operarios mencionan que durante el funcionamiento del generador de vapor han observado las siguientes problemáticas: •

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El funcionamiento en el quemador presenta problemas de partida producto de que los inyectores presentan corrosión, disparándose constantemente la alarma sonora de bajo nivel de agua. Las Bombas rotodinámicas de tipo multirodete con acoplamiento flexible solo en ocasiones han generado ruido y vibración anormal. Temperatura fuera de lo normal en las paredes externas de la caldera. Problemas para accionar la válvula de seguridad. La válvula de purga no funciona hace semanas. Las llaves de prueba de salida de vapor están deterioradas. Los presostatos no se han calibrado nunca. En varias oportunidades se observaron sólidos en suspensión dentro del estanque con agua para la alimentación. Cuando se han medido la concentración de iones de hidrógeno se han detectado un valor menor al recomendado. A través de las tapas de registro se han observado un aumento progresivo de las incrustaciones y la corrosión. Análisis de Falla Generador de Vapor

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Las trampas de vapor están en mal estado, lo cual afecta a la calidad de vapor suministrado. (condensado en la línea de vapor) Indicador de nivel de agua en el interior de la caldera esta sin visibilidad. El desgasificador no está extrayendo los gases disueltos en el agua. El sistema presenta fugas por los flanges de unión de tubería.


IV. Ficha Técnica



V. Procedimiento de Funcionamiento de Caldera a Vapor ¿Qué es una caldera? Caldera es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presión mayor que la atmosférica.

FUNCIONAMIENTO Funcionan mediante la transferencia de calor, producido generalmente al quemarse un combustible, el que se le entrega al agua contenida o que circula dentro de un recipiente metálico.

En toda caldera se distinguen dos zonas importantes: a) Zona de liberación de calor u hogar o cámara de combustión: Es el lugar donde se quema el combustible. Puede ser interior o exterior con respecto al recipiente metálico. INTERIOR El hogar se encuentra dentro del recipiente metálico o rodeado de paredes refrigeradas por agua. EXTERIOR Hogar construido fuera del recipiente metálico. Está parcialmente rodeado o sin paredes refrigeradas por agua. La transferencia de calor en esta zona se realiza principalmente por radiación (llama - agua). b) Zona de tubos: Es la zona donde los productos de la combustión (gases o humos) transfieren calor al agua principalmente por convección (gases - agua). Está constituida por tubos dentro de los cuales pueden circular los humos o el agua.


VI. ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO:


VII. Análisis de Causas Específicas de las Averías Detectadas. Método Causa Raíz. SOBRECALENTAMIENTO: Las fallas que ocurren por sobrecalentamiento pueden ser por un excesivo calor de parte del hogar o una cercanía con los quemadores. Por lo general los tubos se rompen con este exceso de calor ya que el acero comienza a dilatarse y pierde mucha resistencia con las altas temperaturas. También este tipo de fallas puede deberse al nivel bajo del agua, en este caso los operarios eran muy despreocupados, no había un control en estas áreas, al tener un bajo nivel del agua y con esto menos volumen la temperatura que alcanza el agua es muy alta esto provoca un gran esfuerzo del hogar el cual con los días, semanas, meses comienza a desgastarse. Por lo mismo nuestro equipo de mantención realizara un examen metalográfico, el cual secciona una tubería y se realiza una cantidad de análisis microscópico, es una técnica un poco más costosa pero muy eficaz. Síntomas: Una capa gruesa y frágil de magnetita cerca de la falla indica sobrecalentamiento de larga duración. Con temperaturas que se han elevado mucho, la reducción en la resistencia mecánica del metal es tal que la falla ocurre antes de que puedan desarrollarse cantidades significativas de óxidos. Medidas a tomar: Supervisar los defectos crónicos del sistema. Se debe limpiar de manera química o mecánica los depósitos. Revisar los procesos de combustión. Verificar las temperaturas cercanas al hogar. Realizar un correcto tratamiento de agua. Evitar la contaminación del sistema. Tener lubricantes con una elevada inflabilidad.

CORROSIÓN: La corrosión más común es debida al oxígeno en el lado del agua. Las tres maneras de que el oxígeno entre en el sistema es durante la operación, como disociación molecular y cuando se abre la caldera para ser reparada. Uno de los problemas de corrosión que se encuentra con más frecuencia es resultado de la exposición del metal de la caldera al oxígeno disuelto. Como los óxidos de hierro son Análisis de Falla Generador de Vapor

un estado estable y natural, los aceros volverán a esta forma, si las condiciones son favorables desde el punto de vista termodinámico. En general, las condiciones son favorables si el acero que no está cubierto por la forma protectora del óxido de hierro se expone a agua que contenga oxígeno. Los tres factores críticos que rigen el arranque y progreso de la corrosión por oxígeno incluyen la presencia de humedad o de agua, la presencia de oxígeno disuelto y una superficie no protegida del metal. También se pueden realizar estudios del vapor. Recomendaciones, eliminar la humedad, mantener protegida la caldera en los momentos de inactividad, para mantener seca la caldera se pueden utilizar desecantes y capas de nitrógeno y la circulación continua de aire seco. Impedir la formación excesiva de depósitos en los lados del agua. Realizar buen tratamiento al combustible en caso de que este contenga azufre, incluso es bueno agregar aditivos para prevenir la corrosión.

FISURAS EN TUBERÍAS Un desbalance del flujo de calor provoca una ruptura súbita de los tubos. La ruptura de los tubos de las calderas es una falla muy seria, porque en las calderas puede causar un inmediato aumento en la erosión de tubos adyacentes y provocar escapes de vapor en los lados de las paredes del horno, el sobrecalentamiento de otros tubos puede causar la perdida de la circulación en la caldera y dañar otros componentes del sistema, lo que resulta en una pérdida del fluido de trabajo.

DAÑOS POR HIDRÓGENO El daño por hidrógeno se puede presentar en donde las reacciones de corrosión conducen a la producción de hidrógeno atómico. El daño puede provenir de una reacción de corrosión por alto pH o de una reacción de corrosión por bajo pH. Forma de eliminación de este tipo de fallas, dos factores críticos rigen la susceptibilidad al daño por el hidrógeno. Estos son la disponibilidad de sustancias de alto o bajo pH y un mecanismo de concentración. Los dos deben estar presentes en forma simultánea para que ocurra el daño por el hidrógeno. Identificación En general, no es posible identificar en forma visual el daño por hidrógeno antes de la falla. Por lo común, el daño por el hidrógeno es difícil de detectar por medios no destructivos, aun cuando se han ideado técnicas ultrasónicas complicadas para revelar el metal dañado de esta manera. Las verificaciones ultrasónicas del espesor pueden descubrir áreas.


Falla por desgaste en cámara de combustión: Al momento de generar la combustión se generan corrosiones desprendimiento de metales impuros que se van quemando y se convierten en un tipo de cenizas que obstaculizan poco a poco dichos.

Falla en perdida de presión: Las calderas funcionan de manera correcta y eficiente, sola cuando la presión del agua es estable y se mantiene constante. La presión del agua varía cuando hay un problema en la caldera lo que afecta su rendimiento.

VIII.

Plan de Acción Reactivo

Nuestro equipo de trabajo debido a tantas fallas se encargara de empezar todo desde cero, se comprarán instrumentos ultrasónicos y cámaras termo gráficas para detectar averías y mantener un control diario y semanal de los puntos críticos de las calderas, de esta manera nos adelantamos a las fallas y entregamos una mayor fiabilidad de la caldera, se realizaran una serie de actividades anotadas en una carta Gantt la cual deberá ser realizada por los operadores a cargo de la caldera, la limpieza debe ser completa y mantener cuidado con las filtraciones y contaminación de los sistemas de la caldera. Para esto es necesario contratar una empresa externa la cual rinda capacitaciones a los trabajadores.


IX. CONTROL DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO


X. PARA EL CONTROL DE LA CALDERA SE RECOMIENDA SEGUIR LAS SIGUIENTES ACTIVIDADES:              

Chequeo diario de niveles de gas, agua y combustible. Limpieza de inyectores. Chequear sensores de nivel del agua. Regular temperatura de la caldera Realizar con ultrasonido una inspección de las paredes del estanque. Calibración del quemador. Limpieza del quemador y de sus boquillas. Chequeo riguroso de válvulas de seguridad. Limpieza con solventes. Cambio de llaves de vapor. Chequear pH del agua. Reemplazo de empaquetaduras en los flanges de las tuberías. Aplicación de sulfito en el desgasificador. Realizar limpieza del depósito.


XI. Conclusiones Como equipo realizamos un amplio análisis de encontrar soluciones para realizar un buen mantenimiento del equipo, encontramos puntos claves los cuales no pueden fallar, como, por ejemplo, los encargados del equipo, en esta situación los trabajadores no estaban realizando de buena manera sus labores, no llevaban a cabo la limpieza y calibración de los componentes lo cuál a corto y largo plazo es un gran mal que acorta rápidamente la fiabilidad de la caldera. Por el punto anterior encontramos que la temperatura era muy alta en la caldera y a su vez la presión también va generando daños en las válvulas, paredes y calidad del agua. Nuestro equipo de mantención realizo una serie de tareas preventivas que formulan un plan, incluyendo un check list que debe ser revisado a diario y una carta de actividades semanales, mensuales y anuales tales como: • • • •

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Chequear y observar el funcionamiento de las bombas de alimentación. Revisar el funcionamiento de los quemadores. Observar presión indicada en los manómetros. Chequear la temperatura de los gases de combustión, así como también la temperatura del agua de alimentación. Estar atento a cualquier ruido u olor extraño a los normales. Realizar análisis químico de alimentación y el agua de la caldera. Capacitación a los operadores. Chequear válvulas de seguridad. Chequear PH del agua. Utilizar equipos de ultrasonido en las paredes de la caldera.


XII.

Bibliografía

https://www.researchgate.net/publication/286929469_Causa_de_Fallas_en_Calderas http://www.achs.cl/portalqa/trabajadores/Capacitacion/CentrodeFichas/Documents/descrip cion-de-caldera-y-generadores-de-vapor.pdf

https://es.scribd.com/doc/53698107/Causas-de-Fallas-en-Calderas


Informe Taller de Integración Profesor Domingo

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