Mantenimiento de Calderos Pirotubulares
Guillén Pantigozo, Ivann
Introducción
El desarrollar un programa de mantenimiento permite que la caldera funcione con un mínimo de paradas en producción, minimiza costos de operación y permite un seguro funcionamiento.
El mantenimiento en calderas puede ser de tres tipos: Correctivo
Corregir
Preventivo
Prevenir
Predictivo
Predecir (el más óptimo)
Introducción
El mantenimiento en calderas debe ser una actividad rutinaria, muy bien controlada en el tiempo.
Para elaborar los debidos planes de mantenimiento, es necesario conocer las diferentes formas que tiene una caldera de fallar.
Además del mantenimiento periódico, es necesario
guardar las respectivas normas de seguridad para con los calderos y de esa forma poder evitar accidente alguno.
Fallas en Calderas Fallas en el Encendido
Fallas en Calderas
Fallas en el Sistema de Alimentación del Agua
Fallas en los Sistema de Escape
HOJA DE INFORMAC SISTEMA IÓN RCM II SUBSISTEMA @2009INCABUENO AGUA FUNCION
1 Conducir agua a la bomba y caldera
: CALDERO :
DE 50BHP
SISTEMA DE ALIMENTACION DE
FALLA FUNCIONAL (Perdida de función)
MODOS DE FALLA
A Deficiente 1 Bomba de suministro de alimentación no agua en funciona caldera adecuadamente
SISTEMA Nº
FACILITADOR
FECHA
HOJA Nº
SUB SISTEMA Nº
AUDITOR
FECHA
DE
EFECTOS DE FALLA (Que sucede cuando se produce una falla) Se presentan grietas en las superficies de los tubos, ya que éstos están en contacto directo con la flama (más de 650ºC) y pierden la resistencia a altas temperaturas.
(Discontinuo)
2 Mala maniobra del operador (apagado de bomba de alimentación, cerrado de válvulas, otros) B
Mala Calidad 1 Proceso de de Agua o Tratamiento de Contaminaci Agua no adecuado ón de la o deficiente. misma
El flujo de agua de entrada para producir vapor no ingresa al equipo, ocasionando un sobrecalentamiento excesivo y el colapso del material por Implosión.
Corrosión en los tubos del caldero (lado de agua), así como presencia de sólidos en los mismos. Además provoca sobrecalentamiento.
HOJA DE INFORMACIÓ SISTEMA N RCMII @2009SUBSISTEMA INCABUENO
SISTEMA Nº
FACILITADOR
FECHA
HOJA Nº
:
SUB SISTEMA Nº
AUDITOR
FECHA
DE
SISTEMA DE ENCENDIDO
FALLA FUNCIONAL (Perdida de función)
FUNCION
1 Que funcionen adecuadame nte los diversos sistemas del caldero
: CALDERO DE 50BHP
MODOS DE FALLA
EFECTOS DE FALLA (Que sucede cuando se produce una falla)
A
No hay ignición
1
Falla de chispa, caso contrario, hay chispa pero Caldero no enciende no hay llama piloto.
B
Hay llama piloto, pero no hay llama principal.
1
Llama piloto inadecuada.
Caldero no arranca totalmente.
C Hay llama de bajo fuego, pero no de alto fuego.
1
Baja temperatura de combustible.
Baja producción de vapor, casi nula.
D No funciona el motor modutrol
1
No hay movimiento del modulador (modutrol) a las palancas que regulan el dámper
Mala mezcla aire-combustible. En el caso de exceso de combustible ocasiona humos negros, en el caso de exceso de aire ocasiona combustión pobre y gasto insulso del combustible.
E
1
Combustible pobre e inadecuado
Apagado del caldero
Falla de llama durante la operación
HOJA DE INFORMACI SISTEMA ÓN RCMII @2009INCABUENO SUBSISTEMA
: CALDERO
:
Sistema de Escape
FALLA FUNCIONAL
FUNCION
DE 50BHP
restricciones todos los gases calientes de la caldera hasta un punto fijo a 10 metros encima del techo
FACILITADOR
FECHA
HOJA Nº
SUB SISTEMA Nº
AUDITOR
FECHA
DE
MODOS DE FALLA
EFECTOS DE FALLA (Que sucede cuando se produce una falla) La sala de máquinas, se llena de humo, al igual que todo el local; lo cual es nocivo para el ser humano y generaría serios riesgos para la salud de cualquier persona que esté próxima a dichas instalaciones. Puede producir el ahogamiento del caldero.
(Perdida de función)
1 Conducir sin
SISTEMA Nº
A
No puede contener gases
1
Juntas de ducto agujereados debido a corrosión.
B
No puede transportar gases a un punto situado a 10 metros encima. (altura del techo)
1
Ventilador de chimenea no Los gases producto de la combustión regresan hacia la caldera a través del ducto de la chimenea (específicamente al funciona quemador), lo cual provoca ausencia de aire en la combustión y por consiguiente el “ahogamiento” de la caldera. Además que la sala de máquinas, también se llena de humo.
C
Gases de Evacuación muy negros
1
Tubos de Caldero con residuos sólidos (ollín producto de la combustión)
A altas temperaturas, se produce corrosión , además que por la composición del combustible, siempre se genera ollín. Todos estos sólidos pueden llegar a obstruir los tubos de calderos originando un evidente riesgo de explosión.
2
Pulverizador de combustible defectuoso
Si el pulverizador de combustible está defectuoso, puede inyectar mayor cantidad de combustible que lo que debería, generando una mala mezcla aire-combustible . Origina evidente gasto extra de combustible.
Referencia: RCM II, Jhon Moubray
FALLAS EN CALDERAS
Ref. “Guía Analco para el análisis de fallas en calderas”
FALLAS EN CALDERAS
FALLAS EN CALDERAS
Ref. “Generadores de Vapor” – UNI – Ing José Huapaya Barrientos
Planes de Mantenimiento Mantenimiento Diario Ciclo de funcionamiento del quemador Control de la bomba de alimentación Ubicación de todos los protectores de seguridad Control rígido de las purgas Purga diaria de columna de agua Procedimiento en caso de falla de suministro Verificación de la temperatura de agua de alimentación Tipo de frecuencia de lubricación de suministro de motores y rodamientos Limpieza de la boquilla del quemador y del electrodo de encendido (si es posible) Verificación de limpieza de mallas a la entrada del aire al ventilador, filtro de aire en el compresor, filtros de combustible, área de la caldera y sus controles Precauciones al dejar la caldera fuera de servicio, en las noches o fines de semana Verificación de combustión Verificación de presión, producción de vapor y consumo de combustible Fuente: Manual de Mantenimiento de ESSALUD, Manual de Mantenimiento de Hotel MONASTERIO
Planes de Mantenimiento Mantenimiento Mensual Limpieza de polvo en controles eléctricos y revisión de contactos Limpieza de filtros de las líneas de combustible, aire y vapor Mantenimiento a todo el sistema de agua: filtros, tanques, válvulas, bomba, etc Engrasar motores Desmonte y limpieza del sistema de combustión Verificar estado de trampas de vapor Limpieza cuidadosa de columna de agua Verificar estado de la cámara de combustión y refractarios Verificar acoples y motores Verificar asientos de válvulas y grifos Verificar bloqueos de protección en el programador Dependiendo del combustible incluir limpieza del sistema de circulación de gases Fuente: Manual de Mantenimiento de ESSALUD, Manual de Mantenimiento de Hotel MONASTERIO
Planes de Mantenimiento Mantenimiento Semestral (Se incluye el programa mensual, adicionando lo siguiente) Lavado interior al lado del agua, removiendo incrustaciones y sedimentos Verificar si hay indicios de corrosión, picadura o incrustación al lado del agua. Análisis periódico del agua Utilizar empaques nuevos en tapas de inspección de mano y hombre Cambiar correas de motor si es necesario. Revisar su tensión Limpiar los tubos del lado de fuego, pues el hollín es un aislante térmico Verificar hermeticidad de las tapas de inspección al llenar la caldera Verificar el funcionamiento de las válvulas de seguridad Fuente: Manual de Mantenimiento de ESSALUD, Manual de Mantenimiento de Hotel MONASTERIO
Planes de Mantenimiento Mantenimiento Anual (Se incluye el programa semestral, adicionando lo siguiente) Cambio de empaques de la bomba de alimentación (si es necesario) Mantenimiento de motores en un taller especializado. Desarme total con limpieza y prueba de aislamientos y bobinas De acuerdo a un análisis del agua y las condiciones superficiales internas de la caldera, se determina si es necesario realizar una limpieza química de la caldera Fuente: Manual de Mantenimiento de ESSALUD, Manual de Mantenimiento de Hotel MONASTERIO
Confiabilidad en el Caldero
Recurriremos al Software “Reliasoft Weibull++ 7” para obtener los Parámetros de Weibull, el MTBF y su respectiva Fiabilidad. Historial de Fallas de Caldero (Año 2008)
Causa de Fallas Tubos de Caldero Ventilador Chimenea Tablero Eléctrico Válvula Solenoide Bomba de Agua Tuberías y Vávulas Presostato Bomba de Combustible Quemador
Nº de Fallas 12 12 12 6 24 10 84 32 48 36
Tiempo de Reparación
Costo
Costo
o Recambio (hrs.)
Reparación
Recambio
4 4 3 1 0.5 1 1 0.5 1 1
S/. 10.58 S/. 20.00 S/. 7.93 S/. 2.64 S/. 1.32 S/. 2.64 S/. 2.64 S/. 1.32 S/. 2.64 S/. 2.64
S/. 2.50 S/. 30.00 S/. 1.50 S/. 10.00 S/. 0.00 S/. 15.00 S/. 10.00 S/. 0.00 S/. 15.00 S/. 0.00
* Pa ra rea l i za r el Ma nteni mi ento del Ca l dero, s e debe a pa ga r el mi s mo 2 día s a ntes , pa ra que és te s e enfríe y ba je s u pres ón ** Eli Hotel cuenta con 3 Calderos, los cuales están en Condiciones de suplantar al otro en caso que uno de ellos falle,
por lo tanto no se considera Costos de parada Fuente: Hotel Monasterio
Historial de Fallas de Caldero (Año 2008)
Causa de Fallas
Nº de Fallas
Costo Reparación
Costo Recambio
84 48 36 32 24 12 12 12 10 6
S/. 2.64 S/. 2.64 S/. 2.64 S/. 1.32 S/. 1.32 S/. 10.58 S/. 20.00 S/. 7.93 S/. 2.64 S/. 2.64
S/. 10.00 S/. 15.00 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 2.50 S/. 30.00 S/. 1.50 S/. 15.00 S/. 10.00
Tuberías y Vávulas Bomba de Combustible Quemador Presostato Válvula Solenoide Tubos de Caldero Ventilador Chimenea Bomba de Agua Tablero Eléctrico Total
276
Costo Total
S/. 1,062.12 S/. 846.92 S/. 95.19 S/. 42.31 S/. 31.73 S/. 156.92 S/. 600.00 S/. 113.19 S/. 176.44 S/. 75.87 S/. 3,200.69
Historial de Fallas de Caldero (Año 2008)
Tuberías y Vávulas Bomba de Combustible Ventilador Bomba de Agua Tubos de Caldero Chimenea Quemador Tablero Eléctrico Presostato Válvula Solenoide Total
Nº de Fallas 84 48 12 10 12 12 36 6 32 24 276
% Fallas 30.43 17.39 4.35 3.62 4.35 4.35 13.04 2.17 11.59 8.70 100
% Fallas Acumulado
30.43 47.83 52.17 55.80 60.14 64.49 77.54 79.71 91.30 100.00
Costo Total
S/. 1,062.12 S/. 846.92 S/. 600.00 S/. 176.44 S/. 156.92 S/. 113.19 S/. 95.19 S/. 75.87 S/. 42.31 S/. 31.73 S/. 3,200.69
% Costo 33.2% 26.5% 18.7% 5.5% 4.9% 3.5% 3.0% 2.4% 1.3% 1.0% 100.0%
% Costo 1000 Acumulado
Costo total (S/.)
Causa de Fallas
1200
33.2% 59.6%800 78.4% 83.9%600 88.8% 92.3%400 95.3% 97.7%200 99.0% 100.0% 0
Diagrama de Pareto 1200
120% S/. 1,062.12
Costo total (S/.)
88.8%
99.0%
97.7%
100.0% 100%
83.9%
S/. 846.92
78.4%
800
59.6% 600
400
92.3%
95.3%
80%
S/. 600.00
60%
40%
33.2%
S/. 176.44
200
% Costo Total
1000
20%
S/. 156.92 S/. 113.19
S/. 95.19
S/. 75.87
S/. 42.31
0
S/. 31.73 0%
VITALES
IMPORTANTES
Causas de Fallas
TRIVIALES
Costo Total % Costo Acumulado
Sistema de Encendido
Sistema de Alimentación de Agua
Sistema de Escape
Nº
TBF (hrs)
Nº
TBF (hrs)
Nº
TBF (hrs)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
140 420 980 1540 1680 1820 2380 2940 4060 5740 5880 6020 7140
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
280 560 1120 1680 1820 1960 2520 3080 4200 5880 6020 6160 7200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
420 700 1260 1820 1960 2100 2660 3220 4340 6020 6160 6300 7200
* El Caldero trabaja entre 16 y 24 horas diarias, un promedio de 600 horas mensuales y 7200 horas anuales Fuente: "Fichas de Mantenimiento" - Hotel Monasterio
CALCULAR
b = 1.1647
h = 3708.5858 hrs g =-159.3 hrs
Parámetros de Weibull Sistema Encendido g = -159.3 hrs h = 3708.5858 hrs b = 1.1647 Sistema de Escape g = 117.5500 hrs h = 3699.6536 hrs b = 1.1705
Sistema Alimentación Agua g = -20.7 hrs h = 3705.6552 hrs b = 1.1671
Sistema de Encendido
Sistema de Encendido
Sistema de Alimentación de Agua
Sistema de Alimentación de Agua
Sistema de Escape
Sistema de Escape
MTBF Sistema de Encendido MTBF = 3357.3511 hrs.
Sist. Alimentación Agua MTBF = 3491.1727 hrs.
Sistema de Escape MTBF = 3620.8616 hrs.
Fiabilidad Sistema de Encendido R(t) = 39.06%
Sist. Alimentación Agua R(t) = 39.09%
Sistema de Escape R(t) = 39.13%
CONCLUSIONES
Los tres sistemas analizados del caldero, presentan una fiabilidad similar (aprox. 39%), lo cual nos indica que los 3 sistemas trabajan aceptablemente.
La fiabilidad promedio de todo el caldero es 39.093%, valor que se obtiene del promedio aritmético de las confiabilidades de los sistemas evaluados, debido a que
los tres sistemas son vitales para el funcionamiento del caldero.
CONCLUSIONES
El aplicar la metodología de RCM II es vital para poder implementar mejoras en mantenimiento.
La ayuda de software para la evaluación de Weibull fue
fundamental, ya que nos ahorró mucho tiempo, pero la aplicación y uso del mismo, no hubiese sido posible, sin antes conocer teóricamente la distribución estadística.
GRACIAS
