Manual de Calderos

CALDERAS CONTINENTAL LTDA.

MANUAL DE CAPACITACION

REV.: 1 FECHA: 12/12/2006

TEMARIO 1. METODOLOGIA 1.1 Capacitación Teórica 1.2 Capacitación Practica 2. DESCRIPCION GENERAL DE CALDERAS 2.1 Definición de Calderas 2.2 2.3 Tipos básicos de Calderas 2.4 Partes principales de una Caldera 2.5 Componentes de la Caldera 2.6 Equipo Complementario 2.7 Subsistemas de una Caldera 2.8 Sistema de Control 3. TEORIA BASICA 3.1 Combustión 3.2 Eficiencia de una Caldera 4. MEDIDAS PRACTICAS PARA MEJORAR LA EFICIENCIA DE UNA CALDERA 4.1 Inspección preliminar de la Caldera antes del afinamiento 4.2 Mantenimiento relacionado con la eficiencia 5. ENCENDIDO Y ARRANQUE DE LAS CALDERAS 5.1 Remisión general de la Caldera 5.2 Calderas On / Off de GAS 5.3 Calderas On / Off de ACPM 5.4 Calderas On / Off de Gas y ACPM 5.5 Calderas Moduladas de Combustible No.6 5.6 Calderas Moduladas de Gas 5.7 Calderas Moduladas de ACPM 5.8 Calderas Moduladas de Gas y ACPM 5.9 Calderas Moduladas de ACPM y Fuel Oil

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6. SISTEMA DE CONTROL DE LAS CALDERAS 6.1 Instrumentos de la Caldera 7. EQUIPO AUXILIAR 7.1 Suavizadores de Agua 7.2 Tanques de Retorno de Condensados 7.3 Tanque de Almacenamiento de Combustible 8. MANTENIMIENTO 8.1 Tipos de Mantenimiento 8.2 Consideraciones Generales 8.3 Recursos Requeridos 8.4 Operaciones para un programa de mantenimiento de una Caldera 9. TRATAMIENTOS 9.1 Tratamiento del Combustible 9.2 Tratamiento de Agua

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1. METODOLOGÍA:

1.1. Capacitación teórica: A través de este manual se busca realizar una formación básica teórica en lo referente a calderas, su función, uso, partes partes y el funcionamiento adecuado de las mismas. También comprender comprender las fallas que pueden presentarse en el sistema y las medidas correctas que hay que tomar para realizar mantenimientos y reparaciones adecuadas.

1.2. Capacitación práctica: En el entrenamiento práctico primero se deben identificar físicamente las partes y sistemas a los que se hace referencia en la teoría, así como realizar un entrenamiento básico a los operarios en lo que se refiere a manejo de herramientas, soldadura, corte y otros procesos que pueden ser requeridos al momento de realizar reparación y mantenimiento de calderas.

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2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE CALDERAS: 2.1. Definición de calderas: Es básicamente un recipiente cerrado que contiene agua que se transforma en vapor debido a la aplicación de calor generado por algún combustible. 2.2. Tipos básicos de calderas: principalmente se encuentran dos tipos de calderas, las calderas pirotubulares y las calderas acuatubulares. los gases calientes de la combustión pasan a través de una serie de tubos que están sumergidos en el agua de la caldera. Donde los gases al transferir calor al agua producen vapor. Figura 1. 2.2.1.

Calderas Pirotubulares: En este tipo de calderas,

Figura1. Calderas Pirotubulares. 2.2.2. Calderas Acuatubulares: A diferencia de las anteriores, en este

tipo de calderas el agua pasa a través de los tubos y los gases de la combustión se encuentran fuera, al transferir estos gases calor al agua la evaporan y se produce vapor. Figura 2.

Figura2. Calderas Acuatubulares.

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2.3. Partes principales de una caldera: Figura 3. 2.3.1. Hogar o cámara de combustión: Es el lugar donde se quema el

combustible y se generan gases calientes para elevar la temperatura del agua. (No. 1) 2.3.2. Anillo: Es un muro de material refractario que confina la llama en un

espacio reducido para mejorar la combustión (o quema del combustible) y está ubicado en el hogar. (No. 2)

Es un cilindro de acero herméticamente cerrado, compuesto de una cámara de agua, una cámara de vapor, una superficie de calefacción y una superficie de vaporización. (No. 3) 2.3.3.

Cuerpo o vaso de presión:

2.3.3.1. Cámara de agua: Espacio ocupado por el agua hasta el nivel de

trabajo, que tiene límite máximo y mínimo de operación.

2.3.3.2. Cámara de vapor: Espacio ocupado por el vapor dentro de la

caldera, que se encuentra por encima del nivel de agua. 2.3.3.3.

Superficie de calefacción: Son todas aquellas áreas que se

2.3.3.4.

Superficie de vaporización: Es el área que divide el espacio

encuentran en contacto por un lado con el agua y por el otro con los gases de la combustión, es decir el hogar y los tubos. ocupado por el agua y el espacio ocupado por el vapor. 2.3.4.

Tubos o conductos de humo: Todos aquellos elementos que

conducen los productos de la combustión (humo) desde el hogar hasta la chimenea. (No. 4)

2.3.5. Chimenea: Conducto que evacua los gases de la combustión a la

atmósfera. (No. 5)

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Figura 3. Esquema general de la caldera.

2.4. Componentes de la caldera: Es importante mencionar brevemente los principales componentes de las calderas: 2.4.1. Quemador: Dispositivo que realiza la combustión por medio de la

inyección de combustible y la formación de la chispa de ignición. 2.4.2.

Ventilador: Para iniciar la combustión se requiere aire que es

proporcionado por este dispositivo.

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2.4.3.

Compresor: Proporciona aire a una presión determinada en la

boquilla del combustible para atomizarlo.

2.4.4. Control de llama: Controla la operación de la caldera (ciclos de

encendido y apagado). Enciende y apaga el quemador en función de la demanda de vapor, controla el nivel de agua de la caldera, coordina la operación del ventilador, compresor, bombas de agua y combustible. 2.4.5. Controles de nivel: Controlan que el nivel de agua dentro de la

caldera permanezca dentro de los límites establecidos.

2.4.6. Manómetros y termómetros: Son dispositivos de medición de

presión y temperatura respectivamente.

2.4.7. Válvula de seguridad: Permite la descarga del vapor en caso de

emergencia. Cuando la presión se eleva más allá de los límites de diseño, existe peligro de explosión y debe disminuirse de manera inmediata. 2.5. Equipo complementario: Para el funcionamiento adecuado de una caldera es necesaria y conveniente la instalación de algunos equipos complementarios, dentro de los cuales cabe mencionar: 2.5.1.

Tanque de condensados: La función de éste es recolectar el

condensado a la salida de la caldera para utilizarlo nuevamente en la alimentación de la misma o recibir el agua proveniente del acueducto para alimentación del equipo.

2.5.2. Suavizador de agua: Es un equipo para ablandar el agua dura

(término que se explica en la sección 7.2.1.7) y hacerla utilizable para la caldera.

2.5.3. Tanques y bombas de combustible: Son los equipos destinado a

almacenar y proveer el combustible requerido por la caldera para su operación (caso de combustibles líquidos).

2.6. Subsistemas de una caldera: Estos subsistemas operan en conjunto

con la caldera para proporcionar una mejor y más eficiente operación de la misma.

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2.6.1. Subsistema de alimentación y tratamiento de agua: El primero

proporciona la cantidad de agua necesaria para conservar el nivel dentro de la caldera permitiendo su óptima operación. Los componentes mínimos de este subsistema deben ser una reserva mínima de agua y un equipo de bombeo. El segundo se determina al realizar un análisis de agua de alimentación de la caldera y puede estar constituido de un suavizador de agua, equipo para tratamiento y un equipo de bombeo y control que mantendrá el suministro de agua dentro de los niveles exigidos por la caldera. 2.6.1.1.

Reserva mínima de agua: La cantidad de agua con la que se

alimenta una caldera es prácticamente la misma cantidad de vapor que se produce. Por esta razón se sugiere que la capacidad del tanque de alimentación contenga al menos agua para que la caldera produzca vapor durante 20 min. Generalmente se utiliza un tanque de retorno de condensados que recibe agua condensada del vapor producido. -

-

disminuye posibles choques térmicos; disminuye el consumo de combustible dentro de la caldera (no es necesario elevar la temperatura del agua desde la temperatura ambiente); disminuye la corrosión por oxígeno y gases disueltos en el agua de alimentación.

En este tanque se almacena el agua de alimentación de la caldera y no debe llenarse en su totalidad, es necesario dejar al menos un 25% o 35% vacío. Utilizado para retirar las durezas que contiene el agua con el fin de mejorar las condiciones de operación de la caldera y la calidad del vapor producido. 2.6.1.2.

Suavizador de agua:

2.6.1.3. Equipo de tratamiento: Se realiza un tratamiento químico al agua

de alimentación de la caldera. Este tratamiento puede ser por medio de un dosificador de líneas o una bomba dosificadora. En ambos casos el objetivo es entregar la cantidad de químico necesario al agua de alimentación de la caldera para que las propiedades sean satisfactorias evitando así incrustaciones, lodos y corrosión.

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2.6.1.4. Equipo de bombeo y su control: Para seleccionar este equipo se

deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Operación continua o intermitente. Temperatura del agua que se va a manejar. Capacidad del equipo. Presión de operación de la caldera. Presión de descarga de la bomba. Carga neta de succión positiva requerida. Tipo de caldera.

Los controles utilizados para los equipos de bombeo en las calderas pirotubulares son los controles de nivel de flotador que accionan un interruptor (tipo bulbo de mercurio o microswitch) para arranque y detención de la alimentación de la caldera. 2.6.2. Subsistema de alimentación de combustible: Este subsistema

está compuesto de varios elementos que vale la pena mencionar:

1. Tanque principal de almacenamiento. 2. Tanque de diario. 3. Bomba de trasferencia de combustible. 4. Bomba de alimentación de combustible y su control. 5. Precalentador, para el caso de calderas que utilizan combustible pesado (generalmente Aceite No. 6). 6. Filtros de línea. 7. Almacenamiento de combustible para el piloto de encendido. 2.6.3. Subsistema de generación de calor: Éste depende del tipo de

combustible que se utilice y del tipo de caldera. Estos subsistemas pueden ser: 1. 2. 3. 4.

Para combustible sólidos. Para combustibles gaseosos. Para combustibles de aceite pesado. Para combustible de aceite liviano.

2.6.4. Subsistema de suministro de aire: El ventilador impulsa aire

dentro de la caldera para permitir que se lleve a cabo la combustión y

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también para impulsar los gases a través de la cámara y los tubos de gases calientes. El compresor del aire da la presión necesaria para que se pueda atomizar el combustible a través de la boquilla. 2.6.5. Subsistema de conducción de vapor: Compuesto por la válvula

principal de salida de vapor, tubería y colector en caso de existir. También se deben tener en cuenta los elementos de control y purga de condensados.

2.6.6. Subsistema de conducción de gases de combustión: Éste está

conformado por el hogar o cámara de combustión, por los tubos de humo y la chimenea que permite la expulsión de los gases a la atmósfera. La expulsión de los gases puede ser de tiro natural o de tiro forzado. 2.6.7. Subsistema de seguridad: Los principales dispositivos utilizados

en este subsistema son:

2.6.7.1. Válvula de seguridad: En caso de existir una sobrepresión dentro

de la caldera, esta válvula se abre para permitir la salida de vapor y evitar que se produzca una explosión. 2.6.7.2.

Presóstato: Controlan el arranque y detención de la caldera

según los niveles de presión dentro de ésta.

2.6.7.3. Control de nivel: Controla el encendido y apagado de la caldera

según el nivel de agua dentro de la misma.

2.6.7.4. Purga y post-purga de los gases de la combustión: Cuando se va

a iniciar la operación de una caldera el ventilador debe funcionar individualmente durante un corto periodo de tiempo. Esto se conoce como purga y tiene como fin realizar el barrido de los gases existentes dentro de la caldera. Cuando finaliza la operación, el ventilador opera durante un periodo de tiempo para sacar todos los gases de la combustión restantes y así eliminar corrosión y otros factores poco favorables (postpurga o postbarrido). 2.6.7.5. Protecciones eléctricas: Se deben utilizar ya que muchos de los

equipos eléctricos se pueden deteriorar o fallar debido a las altas temperaturas o sobrecargas eléctricas.

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2.7. Sistema de control: Como se ha mostrado en los puntos anteriores la caldera requiere controles para su operación, estos controles determinan el buen funcionamiento de la caldera manteniéndola dentro de las condiciones óptimas para su funcionamiento. Dentro de los controles principales se encuentran: Indicadores:

-Termómetros -Manómetros -Niveles visibles

Controladores: -Control de combustión -Presóstatos -Termostatos -Controladores de nivel:

Mecánicos Eléctricos

Sistema eléctrico, comando y protección: -Contactores -Relevos -Switches -Fusibles Indicación:

-Luces, neón y filamento.

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3. TEORÍA BÁSICA: Para comprender el funcionamiento de una caldera y los problemas que pueden presentarse, se debe realizar el estudio de alguna teoría básica de la operación de calderas y sus características. 3.1. Combustión: Se entiende por combustión la combinación violenta con desprendimiento de calor y luz, del oxígeno que contiene el aire y el combustible. Las reacciones de combustión se pueden reducir a: C + O2 CO2 Se requiere la cantidad de aire mínima necesaria en condiciones normales, para que se verifique la combustión completa de la unidad de combustible. (estequiométrica). Cuando se lleva a cabo la combustión, se obtienen como producto una serie de compuestos químicos mezclados que comúnmente llamamos gases y cuando contienen partículas sólidas, humo; los compuestos de este humo pueden ser diferentes dependiendo de la cantidad de aire y combustible utilizado en la combustión. 3.2. Eficiencia de una caldera: Por eficiencia se entiende la relación entre el calor aprovechado y absorbido por el agua de alimentación de la caldera al convertirse en vapor y el calor que suministra el combustible. En la realidad la eficiencia de la caldera no es del 100% ya que existen ciertos factores que hacen que se pierda calor, estos factores son principalmente: • • •

• •

Los gases que salen por la chimenea están aún calientes. Condensación en el proceso de combustión. En ocasiones no se quema todo el combustible y esto también es una pérdida de eficiencia. Pérdidas de calor por el aislamiento de los equipos. Pérdidas de calor que transporta la purga de la caldera.

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3.2.1. parámetros que afectan la eficiencia de una caldera: La

eficiencia ideal de una caldera sería del 100%, sin embargo debido a algunos factores como los que se explicaron anteriormente la eficiencia disminuye. 3.2.1.1.

Nivel de exceso de aire: Teniendo en cuenta que para la

operación de las calderas siempre es necesario algún nivel de exceso de aire para quemar todo el combustible, lo que se busca es mantener este exceso en el mínimo posible para obtener una combustión casi completa. Si el exceso de aire es alto, el consumo de combustible se aumentará para mantener la producción de vapor. Los gases de chimenea también aumentarán su temperatura. El aire de exceso se calienta prácticamente solo en el hogar y sale por la chimenea sin darle calor al agua para que se evapore. 3.2.1.2. Régimen de fuego: Las calderas se pueden variar para operar

a un régimen de fuego alto o bajo, si operan en un régimen de fuego alto es posible tener más pérdidas ya que los gases de la chimenea tienden a salir a temperaturas más altas. 3.2.1.3. Temperatura alta de los gases de chimenea: Este es uno de los

principales efectos que comprueban que una caldera no está trabajando a su máxima eficiencia. Para mantener al máximo la eficiencia se busca que esta temperatura se mantenga en el mínimo posible. Normalmente se busca que esta temperatura no esté a más de 125 ºF por encima de la temperatura del vapor a la presión de la caldera. Dos causas básicas de la alta temperatura de los gases de la combustión son: insuficiente superficie para transferencia de calor o suciedad en las superficies. 3.2.1.4. Temperatura del agua de alimentación: La eficiencia de una

caldera se eleva si se aumenta la temperatura del agua de alimentación. El calor que se debe transferir por parte de los gases de la combustión no será tan alto porque la temperatura del agua es superior a la temperatura ambiente.

3.2.1.5. Temperatura del aire de combustión: La eficiencia de la caldera

también se aumenta al elevar esta temperatura, ya que no se tiene que esperar el calentamiento del aire dentro de la cámara para que se lleve a cabo la combustión.

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3.2.1.6.

Condición de las superficies de transferencia de calor: En

general la suciedad de los tubos en las calderas hacen que se disminuya la transferencia de calor. El depósito de mugre externo o interno eleva la temperatura de los gases de chimenea. 3.2.1.7. Purga: La purga es un procedimiento común para eliminar las

impurezas del agua de la caldera que alteran la calidad del vapor y pueden producir incrustaciones. Ésta puede representar un desperdicio substancial de energía en forma de agua caliente que se deshecha. 3.2.1.8. Presión de vapor: Generalmente este no se considera como un

método para aumentar la eficiencia de la caldera. Sin embargo si es posible reducir la presión del vapor, se podrá trabajar a temperaturas más bajas del mismo, en consecuencia la temperatura de los gases de combustión se hará menor. 3.2.1.9. Pérdidas de calor en el exterior de la caldera: Como el agua en

el interior de la caldera se está calentando, parte de este calor pasa a la superficie externa de la misma (la que está en contacto con el ambiente). Si se logrará que el ambiente no se calentara y todo el calor lo conservara el agua, ésta se evaporaría más fácil y rápido. Sin embargo una parte se escapa al ambiente lo que obliga al sistema a generar más energía para suplir el calor perdido. Lo que se busca es reducir el calor que se escapa al mínimo, utilizando materiales aislantes. El funcionamiento se evalúa buscando que la temperatura de la superficie de la caldera nunca esté a más de 86 ºF (30 ºC) por encima de la temperatura ambiente. 3.2.2.

Diferentes tipos de eficiencia: Los factores que afectan la

eficiencia se refieren a diferentes partes y procesos de la caldera, por esto se ha dividido la eficiencia en varios tipos obteniendo información más clara de aquello que está fallando o afectando su funcionamiento. Los diferentes tipos de eficiencia son: 1. Eficiencia de la combustión. 2. Eficiencia térmica. 3. Eficiencia total de la caldera.

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3.2.2.1. Eficiencia de la combustión: Por eficiencia de combustión se

entiende la cantidad de calor que se aprovechó de la reacción del combustible. Si todo el combustible se quemara adecuadamente se tendría una eficiencia máxima del 100%. Sin embargo no se quema todo, ya que las proporciones entre el aire y el combustible no son exactas ni completamente controlables. La eficiencia será siempre menor al 100%. Para no permitir que la eficiencia de la caldera baje más de lo debido se deben tener en cuenta algunos aspectos importantes. 1. 2. 3. 4. 5.

El análisis los gases de chimenea. El exceso de aire. La existencia de monóxido de carbono. La Identificación de la opacidad del humo. La identificación de la apariencia de la llama. 3.2.2.1.1. Análisis de los gases de chimenea: Para poder definir cuándo la combustión es adecuada, se puede realizar un análisis de gases de escape de la combustión, estos gases se analizan en la chimenea. Si la combustión se realizara completa, solo se produciría agua y dióxido de carbono (CO2). En condiciones reales la combustión nunca es completa razón por la cual se van a encontrar otros productos como oxígeno y monóxido de carbono. Estos productos deben mantenerse en niveles muy bajos porque contaminan el aire y hacen que se desprenda menos calor de la reacción del combustible. Se deben tener en consideración los siguientes valores para obtener mejores eficiencias de operación: Oxígeno: Se debe mantener entre el 1% y el 2% Los combustible que requieren menos porcentaje de exceso de aire para su combustión son los gaseosos, y los que más son los sólidos. Monóxido de carbono: No debe existir Dióxido de carbono: Depende del tipo de combustible que se está utilizando.

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Gas natural:

Excelente Buena Pobre

10% 9% 8%

Combustible No. 2:

Excelente Buena Regular

12.8% 11.5% 10%

Combustible No. 6:

Excelente 13.8% Buena 13% Regular 11.5%

El caso del carbón es un poco diferente, debe haber una buena combinación entre temperatura del carbón y contacto con el O2. Además depende del suministro de aire (primario por debajo y secundario por arriba), la velocidad de suministro de este aire, la cantidad, la calidad, la distribución y el exceso del mismo, la granulometría y el contenido de volátiles del carbón. La combustión de carbón puede generar CO2, H2, SO2, N2, O2 dentro de éstos considerándose por las normas ambientales el SO2 como uno de los peores compuestos. Es importante mantener la combustión dentro de los niveles aceptables por las legislaciones locales para fuentes fijas. Generalmente para el carbón se realiza un análisis isocinético.

3.2.2.1.1.1 Instrumentos de medición de la composición de los gases de escape de la caldera: Para determinar la composición de los gases de salida de la caldera es necesario utilizar instrumentos de medición. Existen varios tipos de analizadores: 1. Para CO2 y O2 se pude utilizar un analizador como el que se muestra en la figura 4(a).

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Figura 4(a) Analizador de gas tipo 1.

Estos analizadores tienen: 1. Conector 2. Bomba 3. Escala de medición 4. Tubo de entrada de gases al medidor. 2. En los últimos años se han desarrollado nuevas tecnologías para realizar el análisis de gases. Los analizadores realizan simultáneamente medidas de hasta 6 gases, eficiencia, temperatura de ambiente y gases de chimenea, presiones y otros. Este tipo de analizadores son de fácil utilización, tomando una muestra de los gases de chimenea dan en tiempos mínimos de respuesta el análisis completo de gases. Estos resultados se pueden imprimir y conservar. En la figura 4(b) podemos ver uno de los modelos que se encuentra disponible en el mercado.

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Figura 4(b). Analizador de gas tipo 2.

3.2.2.1.2. Exceso de aire: El exceso de aire determina en gran parte la eficiencia de la combustión. Para las condiciones de operación de una caldera siempre se debe trabajar con un exceso de aire que permita que la combustión sea lo más completa posible. Para evaluar el exceso de aire, se puede hacer una relación directa con la determinación del oxígeno a la salida de los gases. Como se dijo en el numeral anterior, se considera óptimo que el oxígeno tenga un valor máximo del 2% (aunque esto varía con el tipo de combustible). 3.2.2.1.3. Monóxido de carbono: Para calderas que operan con gas natural, el monóxido de carbono es el principal indicador de combustión incompleta y debe mantenerse en niveles muy bajos como se indicó anteriormente. En este caso es aceptable hasta un 0.2% si se asegura que la caldera va a trabajar en condiciones estables, si hay una variación en el exceso de aire habrá un aumento inmediato de CO. Para otros combustibles el monóxido de carbono oscurece el humo, da inestabilidad a la llama, produce vibración en el horno y explosiones en la caldera.

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3.2.2.1.4. Opacidad del humo (densidad del humo): En calderas, la producción de humo opaco en la salida de la chimenea, es una indicación de combustión incompleta. 3.2.2.1.5. Apariencia de llama: Este es un indicador muy importante para determinar las condiciones de combustión de una caldera. Lineamientos generales. Cuando se utilizan aceites combustibles o de carbón , se busca una

llama corta, clara, con alta turbulencia.

Para combustibles gaseosos , se debe intentar obtener llamas azules,

ligeramente formadas o casi invisibles.

Siempre se debe buscar la estabilidad de la llama en el quemador, y una mínima vibración en el horno. Se busca usualmente quemar con el exceso de aire adecuado, cuando el exceso de aire se hace demasiado bajo la apariencia de la llama es la siguiente: • •

•

Llamas que aumentan de volumen y llenan el horno completamente. Llamas con apariencia de lentas hondas. A diferencia de las llamas intensas y turbulentas, este tipo de llamas tienden a fluir lentamente a través del horno. El color general de la llama tiende a cambiar a medida que disminuye el exceso de oxígeno, las llamas de gas natural se hacen más visibles o luminosas con partes amarillas o ligeramente borrosas. Las llamas de carbón y aceite combustible se tornan amarillo oscuro y anaranjado y pueden mostrar partes poco claras. En general estas no son las condiciones deseables en una caldera para un quemado limpio y confiable

3.2.2.2. Eficiencia térmica: Esta eficiencia es la que nos indica cuanto

calor se pierde en la caldera, es decir que también está relacionada con la temperatura de los gases de salida de chimenea, con las pérdidas de calor que se presentan en la superficie exterior de la caldera y con la transferencia de calor en los tubos de gas, factores que ya fueron mencionados.

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3.2.2.3.

Eficiencia total: Esta eficiencia es la que incluye todos los

factores que afectan el funcionamiento eficiente de las calderas, mencionados anteriormente.

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4. MEDIDAS PRÁCTICAS PARA MEJORAR LA EFICIENCIA DE UNA CALDERA: Una vez comprendida la teoría acerca de la eficiencia y su importancia, es necesario conocer algunas medidas prácticas que se deben tomar para mejorar la eficiencia de una caldera que se encuentra en operación. 4.1. Inspección preliminar de la caldera antes del afinamiento: Cuando la caldera va a ser puesta en operación se debe realizar una evaluación para obtener desde el arranque un funcionamiento óptimo. Se busca lograr el máximo ahorro de combustible con las mínimas emisiones de chimenea. En la tabla número 4.1 se muestran algunos de los factores que pueden afectar el funcionamiento de una caldera. Tabla 4.1. Lista de inspección preliminar de una caldera.

GAS

ACEITE ALIMENTACI CONTROLES COMBUSTIB ÓN DE LE MECÁNICA COMBUSTIÓ N

Estado y Estado de las limpieza en el parrillas. paso de combustible. Posición y operación del Temperatura alimentador. de quemado del Posición de Limpieza y operación de combustible. todas las compuertas de filtros y Presión de alimentación trampas de vapor de aire. humedad. atomizante. Tamaño del Estado y carbón. Estado y orientación de orientación de Estado de limpieza de los orificios de inyección de gas.

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Limpieza y movimiento apropiado de las válvulas de combustible. Excesivo juego en las barras de control o compuertas de aire. Adecuada presión en todos los reguladores.

CÁMARAS

Excesivo depósito o suciedad en el interior de los tubos de la caldera. Apropiada operación de los sopladores de hollín. Fugas en los ductos o en la cubierta.



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difusores, tuberías de gas, etc..

los difusores Operación del del quemador. sistema de reinyección de Posición del cenizas. difusor de combustible.

Estado del refractario del equipo. Limpieza del filtro de aceite combustible. Estado y operación de Estado del las refractario en compuertas de la garganta del aire. quemador.

Innecesario ciclaje en la velocidad del quemado.

Limpieza y operabilidad de los visores de la cámara.

Operación adecuada de todos los cierres de seguridad y corto circuito de trampas de calderas.

Estado y operación de las compuertas de aire.

Es muy importante que al hacer una reparación en una caldera se efectúen las evaluaciones correctas, de lo contrario se pueden realizar acciones innecesarias que suben los costos. La falla debe ser estudiada cuidadosamente. Ahora se mencionaran algunos elementos básicos de la caldera que deben ser evaluados si se presentan fallas. 4.1.1. Quemadores:

Para un quemador de aceite combustible: (Fig. 5a y 5b) Asegúrese de que el atomizador tenga el diseño y tamaño correcto para el tipo de aceite combustible Es necesario inspeccionar los conductos y los orificios de las boquillas para cerciorarse que no hay erosión excesiva. •

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Se deben quitar los residuos de carbón o mugre para asegurar la distribución debida del aceite. Es también importante evaluar la temperatura del fuel oil dentro del quemador para asegurarse que está dentro de los niveles recomendados (80 - 90ºC). Es necesario asegurarse que los difusores no estén quemados o rotos. Verificar que la boquilla del inyector de aceite esté en la posición correcta dentro de la garganta del quemador. Debe reemplazarse cualquier material refractario que esté dañado o averiado dentro del quemador. Y finalmente los filtros deben estar limpios y en su respectiva posición.

Figura 5a. Quemador. Para aceites combustibles los componentes del quemador son: la boquilla principal, la boquilla piloto, los electrodos y la fotocelda dispuestos en el quemador como se muestra en la figura.

Figura 5b. 1. Boquilla de flujo variable

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para combustible No 2.

Figura 5b. 2. Boquillas para combustible No. 6 operadas con aire.

Figura 5b. 3. Fotocelda ultravioleta utilizada en los quemadores para detectar la llama.

Cuando se quema gas natural: (Fig. 6) Es necesario inspeccionar los orificios de inyección de gas y asegurarse que no están obstruidos. Los filtros y las trampas de humedad deben estar limpios, en su lugar y funcionando debidamente para que los orificios no se obstruyan. Debe verificarse que los difusores, los ductos de gas etc. estén ubicados y orientados en la posición correcta. Hay que verificar si hay piezas quemadas en el quemador o si falta •

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alguna. Figura 6. El piloto de gas generalmente es simplemente un cilindro que envía el gas hacia los electrodos. La salida de gas principal son dos discos que guían el flujo del gas. La distribución general es muy similar a la de los quemadores de aceite, debe tener detección, electrodos y piloto.

Los quemadores duales: Estos quemadores permiten al usuario cambiar de combustible de manera muy sencilla (generalmente entre aceite No. 2 y gas). En estos casos los quemadores están diseñados para combinar los pilotos y las salidas de combustible principales en el mismo cabezote. El mantenimiento debe ser el mismo que se realiza cuando los quemadores son independientes. 4.1.2. Controles de combustión: •

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•

Se deben inspeccionar todas las válvulas de combustible de tal manera que su movimiento sea apropiado y sellen bien. Para mantenimiento posterior se debe verificar que las superficies interiores estén limpias.

Se debe verificar que todo el sistema de alimentación para calderas de combustibles sólidos esté funcionando adecuadamente (tornillos de alimentación, spreader stokers, parrillas viajeras, etc.) No debe haber excesivo juego en las varillas de control o compuertas de aire (Damper). Para uso de aceites combustibles pesados las presiones de entrada de combustible a todos los reguladores de presión deben ser adecuadas (de 30 a 40 Psi dependiendo de las instalaciones) para asegurar una presión de salida constante para todas las velocidades de quemado. Y si se utilizan sistemas de aire o vapor, se deben asegurar flujos constantes. Se deben ajustar los elementos de control que no respondan a la demanda variable de vapor Se debe verificar que todos los indicadores estén calibrados y funcionando debidamente. Los controles de seguridad de la caldera y de apagado automático deben estar funcionando debidamente.

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4.1.3. Cámara: •

•

•

• •

Se debe verificar que el interior de los tubos por donde fluyen los gases estén limpios y sin exceso de depósitos minerales. Se debe verificar que no existan escapes ni fugas en las líneas de combustible. También se debe inspeccionar la condición de los refractarios y el aislamiento, y en cualquier caso deben ser reparados. Se deben mantener limpios los visores de inspección En el caso de calderas de carbón con hogar acuotubular, se debe verificar el estado de las tuberías de agua.

4.2. Mantenimiento relacionado con la eficiencia: Se busca disminuir las pérdidas operacionales que pueden presentarse en una caldera. Existen cinco aspectos generales que se deben tener en cuenta en una caldera para prevenir las pérdidas de eficiencia. 1. La temperatura de los gases de chimenea. 2. El flujo de gases de chimenea. 3. Pérdidas por convección o radiación. 4. La cantidad de purgas. 5. El contenido de combustible en la ceniza o en los gases de combustión. Si alguno de estos aspectos es anormal, indica que se ha tenido que utilizar más combustible para producir la misma cantidad de vapor. 4.2.1. Localización de fallas de funcionamiento: La mayor parte de

los problemas de funcionamiento que se encuentran, atribuidos a un número limitado de causas.

pueden ser

La tabla 4.2 ayudará a la identificación de las posibles causas de fallas en el funcionamiento.

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Tabla 4.2. Localización de causas de algunos problemas comunes de operación.

Sistema

Problema

Posibles causas

Combustión

1) Elevado exceso de a) Operación indebida del sistema de aire control. b) Baja presión del suministro de combustible. c) Cambio del poder calorífico del combustible. d) Cambio de la viscosidad del aceite combustible o en la calidad del 2) Bajo exceso de combustible sólido. aire a) Operación indebida del sistema de control. b) Limitaciones del ventilador. c) Aumento de la temperatura del aire 3) Alta emisión de del ambiente. monóxido de carbono y combustible. a) Ajuste indebido del suministro de aire. b) Quemadores de gas obstruidos. c) Desbalance en la distribución de la mezcla combustible - aire. d) Deterioro del refractario de la garganta del quemador. Transferenci e) Inadecuados sistemas de aire en a de calor sobrecarga de combustible. f) Orientación de la distribución de 1) Alta temperatura combustible en el alimentador. del gas de salida. a) Acumulación de depósitos en el lado del agua o en el lado del gas en los tubos y cámara. b) Métodos inadecuados de tratamiento de agua. c) Operación indebida del soplador de hollín. d) Falta de limpieza y mantenimiento del sistema.

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4.2.2. Apreciación rápida de la eficiencia: Cuando se desea realizar

una evaluación aproximada, es importante revisar primero los gases de chimenea que indican el estado de la combustión en la caldera.

1. Si hay un elevado exceso de aire habrá lecturas altas de oxígeno y bajas de dióxido de carbono, 2. Si por el contrario hay bajo exceso de aire, el valor del oxígeno será prácticamente nulo y habrá lecturas altas de monóxido de carbono. 3. Para una combustión prácticamente completa, se tendrán lecturas altas de dióxido de carbono.

Es importante evaluar también que la temperatura de los gases de chimenea no esté demasiado elevada. 4.2.3.

Afinación de la caldera: Se busca lograr una combustión

eficiente mediante una cantidad controlada de exceso de aire.

Las propiedades del combustible y las condiciones del ambiente pueden cambiar o puede haber un deterioro normal de las piezas de control, razón por la cual se debe dejar un margen de exceso de aire para suplir los cambios en el sistema. La afinación generalmente es una actividad que se desarrolla anualmente y debe incluir mínimo: •

•

• •

La revisión de la operación del control automático de aire y combustible dentro de sus límites completos de operación. Las medidas de temperatura, oxígeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono en la chimenea. Una verificación visual de las condiciones de la cámara. Si se desea realizar una afinación más completa se debe parar la caldera y revisar el estado de los tubos, refractarios, compuertas, partes del quemador, e instrumentos de control.

La afinación generalmente depende de cada operario y debe ser controlada por la medición de porcentaje de gases de salida.

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Se debe controlar: • • • • •

la entrada de aire; la alimentación de combustible; las presiones; la apariencia de la llama; la posición de los dampers.

Se debe buscar que el humo de salida tenga la composición óptima y que la caldera tenga las condiciones generales que se determinaron en la sección 3. 4.2.4. Limpieza de los tubos de la caldera: Con el objeto de asegurar

una buena transferencia de calor es necesario mantener los tubos libres de depósitos e incrustaciones.

Las superficies internas de los tubos se ensucian generalmente debido a malas condiciones de encendido, es decir que no hay suficiente oxígeno (aire) para que la combustión sea completa y produce carbón y hollín que se deposita en los tubos y la cámara. La causa de los depósitos en la parte externa de los tubos se debe a tratamientos inadecuados del agua. En ambos casos el resultado es alta temperatura de los gases de la combustión debido a la mala transferencia de calor al agua. Para detectar este problema basta con evaluar la temperatura de los gases de chimenea y compararla con la temperatura inicial cuando los tubos se encontraban limpios. Se pueden tomar 3 acciones diferentes cuando los tubos están sucios o tienen depósitos o incrustaciones: 1. Realizar limpieza de los tubos: Se realiza con un cepillo de cerdas metálicas y forma forma cilíndrica, que se conecta a una varilla larga por medio de una copa. Esto permite deshollinarlos deshollinarlos uno por uno para que no haya mugre o depósitos que dificulten la transferencia de calor.

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2. Taponamiento de tubos: (Fig. 7) Haciendo uso de 2 tapones cónicos se evita que haya más paso de gas por los tubos que se encuentran dañados o con incrustaciones.

Figura 7. Taponamiento de tubos dañados en calderas.

3. Reemplazo de de los tubos: Solo es posible inhabilitar un máximo del 10% de los tubos de la caldera , así que una vez se ha llegado a este límite, es necesario realizar el reemplazo de los mismos. 4.2.5. Técnicas de operación operación relacionadas con la eficiencia: eficiencia: Lo que

aquí se describirá contribuye para disminuir el consumo de combustible de una caldera. 4.2.5.1.

Purga: Es el proceso por el cuál se controla la concentración

de sólidos suspendidos y disueltos en el agua de la caldera. El control se hace por remoción de parte del agua dentro del cuerpo y reemplazándola por agua con bajo contenido de sólidos.

La purga puede ser un proceso intermitente que remueve la acumulación de lodos en la parte inferior o una purga continua que se realiza en el punto de mayor concentración de sólidos, usualmente desde la parte superior de la caldera. Se pueden realizar purgas intermitentes en sistemas con alimentación de agua considerablemente puras. Las purgas intermitentes se hacen manualmente por parte del operario y pueden hacerse varias de corta duración, o pocos de más larga duración. Es mucho mejor realizar un mayor número de purgas de corta duración y así evitar que se pierda una gran cantidad de agua que ya se ha calentado y tratado .

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El sistema de purga continua se considera eficiente ya que puede contar con sistemas de recuperación que mantienen las condiciones del agua dentro de un rango óptimo. Lo esencial es reducir la necesidad de purgas al mínimo, y se sugiere un número de medidas que se pueden tomar para no afectar demasiado la eficiencia de las calderas. a) Recuperar la máxima cantidad posible de condensados ya que éste tiene muy pocas impurezas y reducirá la cantidad total de sólidos dentro del agua. b) A veces se puede puede sobrepasar el límite de material sólido en el agua para disminuir la cantidad de purgas, sin embargo esto debe ser consultado con el fabricante para asegurar el buen funcionamiento de la caldera. c) Se debe debe recuperar el calor calor de de la purga, es decir, decir, permitir que al retornar agua de la purga se eleve la temperatura del agua de alimentación. 4.2.6. Recuperación de calor en calderas: Para obtener eficiencias

más altas en las calderas sin aumentar el consumo de combustible, se proveen equipos cuya función es recuperar el calor. Es necesario saber que en estos sistemas existen tres fuentes principales de posibles pérdidas de calor:

1. Gases de chimenea. 2. Purgas de condensado de la caldera. 3. Sistema de trampas de vapor. A continuación se explicarán brevemente algunos de los equipos utilizados para recuperar calor. 4.2.6.1. Economizadores: Utilizan los gases calientes de la chimenea

para calentar agua agua que puede ser utilizada para viviendas, alimentar la caldera o para otros usos diversos.

para

Funciona haciendo pasar el agua por tubos que se encuentran contenidos dentro de un recipiente por donde pasan los gases calientes

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de la chimenea, la temperatura del agua se controla haciendo pasar más o menos flujo de gases. Existen algunas variaciones en los economizadores, pero básicamente su función es la misma. Los cuatro tipos más utilizados son: (Ver la figura 8.)

T i p Figura 8. Economizador.

Tipo 1 Economizadores de tubos desnudos: Usados para calderas de gas o aceite combustible. Es un serpentín de 8 a 12 pasos, de tubo de acero de aproximadamente 2 pulgadas de diámetro. Debe tenerse cuidado con la limpieza de los tubos y con la corrosión que puede generarse debido al agua y al combustible en los tubos. Tipo 2 Economizador de tubos con aletas de hierro fundido: Este tipo de economizador tienen más superficie de transferencia de calor debido a las aletas, por lo que requiere menos pasos para calentar el agua. Son más resistentes a la corrosión y generalmente se usan para combustibles sólidos como el carbón. Tipo 3 Economizadores con tubos de acero al carbono: También son construidos con tubería de acero de 2 pulgadas de diámetro, los tubos tienen aletas que aumentan la superficie de transferencia de calor y por lo tanto son unidades más compactas. Se utilizan para combustible número 6 y número 2.

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También tienen problemas de corrosión como el primer tipo. Tipo 4 Son similares a los economizadores de tipo 3, solo que sus aletas se encuentra más cercanas entre sí, solo debe ser usado para gas por la dificultad que puede presentarse para realizar la limpieza de hollín. 4.2.6.2. Precalentadores de aire: La función de éstos es calentar el aire

de combustión antes de que entre a la caldera. Existen básicamente dos tipos: los regenerativos y los no regenerativos: 1. Regenerativos: (Fig. 9) Consiste en un gran cilindro rotatorio que contiene láminas delgadas de acero que forman un laberinto para el paso de los gases que salen de la caldera y el aire fresco del ventilador de tiro forzado. Los gases calientes de la combustión entran por una mitad del cilindro calentando las láminas y el aire fresco entra por la otra mitad fluyendo en sentido opuesto enfriando las láminas y absorbiendo el calor. Este tipo de precalentador es el más utilizado para combustibles líquidos y gaseosos. Son compactos y su operación es simple.

Figura 9. Precalentador de aire regenerativo.

2. No regenerativos: (Fig. 10) El aire frío y fresco entra a un tubo que forma un serpentín contenido dentro de una carcaza por donde se hacen circular los gases calientes de la combustión para realizar la transferencia de calor.

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Estas unidades son complejas y se utilizan en la mayor parte de los casos para combustible sólidos.

Figura 10. Precalentador de aire no regenerativo. 4.2.6.3. Recuperación de calor de la purga y retorno de condensados:

Como se dijo anteriormente, es una buena práctica que al realizar purgas parte de esta agua ya tratada y caliente se retorne a la alimentación de la caldera para reducir la energía necesaria para calentar y evaporar el agua. Otro método que reduce el consumo de energía es el retorno de condensados. Consiste en recuperar el condensado ya tratado y caliente que se produce a la salida de la caldera llevándolo a un tanque donde se mezcla con el agua de alimentación. De esta manera se eleva la temperatura de entrada y se reduce la cantidad de agua que debe ser tratada. 4.2.6.4. Criterio de selección: Generalmente para determinar si es

necesario este tipo de equipos se evalúa la temperatura de los gases de salida de chimenea, si ésta se encuentra por encima de los 250 ºF se puede considerar el uso de elementos de recuperación de calor.

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5. ENCENDIDO Y ARRANQUE DE LAS CALDERAS: En cada lugar de instalación es importante seguir cuidadosamente los procedimientos sugeridos por el fabricante para evitar el deterioro de los equipos y la disminución en la eficiencia d operación. 5.1. Revisión general de la caldera: Cuando se enciende una caldera se debe hacer una revisión general. 5.1.1. Realizar una inspección general de fugas en el cuarto de agua, vapor o combustible: 1. Fugas de agua: •

• •

Es importante verificar goteos en todas las líneas y tuberías de agua que están alimentando la caldera y los equipos auxiliares. Así mismo debe verificarse goteo en la caldera. Fugas comunes en los manholes y handholes.

2. Fugas de combustible: • •

De aceites combustibles. De gases.

3. Fugas de vapor: •

Se debe hacer una revisión general de las líneas que conducen el vapor.

5.1.2. Revisar que los volúmenes de combustible sean los adecuados según la capacidad de los tanques: 1. Gas natural : Verificar que el gas de la línea tenga la presión adecuada. 2. Combustible No. 2 : Los tanques deben estar llenos hasta ¾ partes. 3. Combustible No. 6 : El tanque de diario con precalentador debe estar lleno

aproximadamente tres cuarta partes.

4. Combustibles sólidos : Se debe garantizar un contenido suficiente de

carbón dentro de las tolvas de alimentación y unas características adecuadas del mismo (propiedades, granulometría, humedad, etc.).

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En la tabla 3 se indica el consumo máximo de combustible por hora de las calderas, si éstas operan a carga máxima. Es importante que las tuberías y filtros de combustible se encuentren limpios y en óptimas condiciones para su operación. 5.1.3. Revisar el aseo general del cuarto de calderas:

Es necesario que haya espacio suficiente para realizar la instalación adecuada y las reparaciones necesarias. 5.1.4. Revisar los niveles de agua de los equipos:

El nivel de la caldera se debe verificar en la mirilla del McDonnell & Miller como se explica en la sección 6. El tanque de alimentación debe estar lleno hasta un 60%. Tabla 3. Consumo de combustible.

CAPACIDAD BHP 40 50 60 70 80 100 150 200 250 300 400 500 600 700 750

GAS NATURAL COMBUSTIBLE COMBUSTIBLE (FT3/HR) No. 2 (G.P.H.) No. 6 (G.P.H.) 1675 12 11.1 2095 15 13.9 2510 18 17 2930 21 19 3350 24 21.5 4185 30 27 6280 45 40 8370 60 53.8 10460 75 67.2 12555 90 80.7 16750 120 107.5 20925 150 134.4 25100 180 161.3 29300 210 186.2 33500 225 201.6

En el caso del carbón el consumo está estrechamente ligado a las características específicas del mismo (poder calorífico, humedad, granulometría…).

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5.1.5. Realizar una purga de fondo:

1. Colocar el interruptor de encendido de la caldera en OFF. 2. Colocar el interruptor que controla la bomba en MANUAL y elevar el nivel de agua hasta la mitad del vidrio de nivel en el McDonnell & Miller. 3. Abrir la válvula de purga colocada bajo la caldera gradualmente al principio y luego de un golpe. 4. Dejar salir el agua hasta que el nivel en el vidrio sea el normal de operación (este nivel debe estar registrado en la hoja de pruebas de la caldera). 5. Cerrar la válvula. 6. Si las calderas están equipadas con válvulas de apertura rápida, abrir primero éstas y posteriormente las válvulas de apertura lenta. 7. Al cerrarlas es importante cerrar primero las válvulas de apertura lenta y luego las de apertura rápida. 8. Las válvulas deben quedar bien cerradas y permanecer así y el nivel de agua nunca debe desaparecer del vidrio. 5.1.6. Realizar una purga del McDonnell & Miller:

Se realiza abriendo la válvula de apertura lenta ubicada en la parte inferior de la columna entre 30 y 90 segundos. Los grifos deben permanecer cerrados. Los grifos no deben ser tocados 5.1.7. Verificar el sentido de giro de los motores:

En algunas ocasiones las fases de los motores pueden estar invertidas y el sentido de rotación de los mismos se invierte, esto puede ocasionar fallas de rotación. 5.2. Calderas ON/OFF de gas: A continuación explicaremos el procedimiento de encendido de una caldera de este tipo.

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1. Revisar la presión de la línea de gas, ésta debe ser mínimo de 27 pulgadas columna de agua. 2. Verificar que los presóstatos de línea estén debidamente graduados: El presóstato de baja debe estar calibrado en 15 pulgadas columna de agua como mínima presión de gas. El presóstato de alta tiene un rango de 3 a 21 pulgadas columna de agua. •

•

3. Verificar que la válvula contra explosión que se encuentra en la parte inferior del plenum no esté trabada, ni pegada. 4. Verificar que la fotocelda esté libre de humedad y polvo. 5. Verificar que la fotocelda esté dirigida hacia la llama. Ésta se encuentra contenida en el quemador dentro de un cilindro que tiene el ángulo adecuado de operación, se debe verificar que este ángulo y el de la fotocelda sean iguales. 6. La distancia entre las puntas de los electrodos debe ser de 1/8” a 3/16”. Los electrodos deben estar en buenas condiciones, libres de mugre o carbón y la porcelana debe estar en buen estado. 7. Es necesario evaluar el cableado del tablero para verificar que todos los cables, bornes de disyuntores y contactores, y la regleta se encuentren haciendo contacto. 8. Una de las condiciones de encendido más importante es la posición de las válvulas. • • • • • • • • • • •

Alimentación de combustible Tanque de condensados y bomba de alimentación Entrada de agua a la caldera Salida de vapor Válvulas de los manómetros Alimentación tanque de condensados Válvula de nivel McDonnell & Miller Purga del McDonnell & Miller Purga de fondo Grifos de purga del McDonnell & Miller Purga by-pass del McDonnell & Miller 38

ABIERTA ABIERTA ABIERTA ABIERTA ABIERTAS ABIERTA ABIERTA CERRADA CERRADA CERRADAS CERRADA



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9. Según la selección de la presión de trabajo realizada por el cliente, se calibra el presuretrol L404A (Ver la sección 6). Así como el diferencial de presión para el encendido y apagado de la caldera. 5.2.1. Descripción del tablero de control:

En el tablero de control de la caldera se encuentran tres luces indicativas y una opcional: 1. DEMANDA: Indica que la caldera se encuentra en operación. 2. FALLA DE LLAMA: Indica que el sistema de combustión de la caldera no está operando normalmente.

3. NIVEL BAJO DE AGUA: Indica que la caldera no contiene el nivel normal de agua. 4. COMBUSTIBLE PRINCIPAL: Cuando la caldera tiene un sistema dual, esta luz indica que la línea de combustible se encuentra en operación normal. Se encuentran 2 interruptores de control: 1. INTERRUPTOR DE ENCENDIDO: Tiene dos posiciones, ON/OFF. 2. INTERRUPTOR DE ENCENDIDO DE LA BOMBA: Tiene dos posiciones, MANUAL/AUTOMÁTICO. Para realizar el encendido de la caldera se debe dejar el interruptor en posición automático. 5.2.2. Encendido:

1. Se debe graduar la válvula de paso de gas y el damper de aire de la caldera: Cuando se realiza el encendido, el damper de aire debe estar completamente cerrado o con una apertura mínima. La válvula de gas se deja entreabierta con un mínimo de paso de gas reduciendo los riesgos de explosión. •

•

2. El interruptor de encendido se deja en posición ON. 3. La caldera inicia la operación controlada por el control de combustión y las operaciones deben ser las siguientes:

39



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•

•

Operación del ventilador para realizar un barrido o purga inicial de los ductos de gas de la caldera durante 45 segundos. Encendido del transformador de ignición y apertura de la válvula solenoide de paso de gas al piloto durante 4 segundos. La fotocelda verifica la operación que se está llevando a cabo, si detecta llama envía la señal al control de combustión y permite la apertura de la válvula principal. De lo contrario anula la operación y el procedimiento debe reiniciarse.

4. Si el encendido es normal y se inicia la operación, se debe iniciar la graduación de la mezcla aire-combustible para obtener una combustión completa: •

•

•

•

Por ningún motivo la presión de gas en la línea debe bajar de 18 pulgadas columna de agua ya que existe la posibilidad de que el gas se devuelva por la línea y cree importantes riesgos de explosión. La presión de los gases a la salida de la chimenea debe estar entre 1,5 y 2,4 pulgadas columna de agua. La mezcla aire-combustible en las calderas se debe realizar inicialmente de forma visual. Se busca obtener una llama azul casi transparente. En algunos casos las calderas pueden presentar vibración, éste efecto se debe a la graduación del damper de la chimenea, generalmente se debe ajustar su posición para obtener un funcionamiento óptimo del equipo.

5.3. Calderas ON/OFF de ACPM: La operación es muy similar a la de la caldera de gas, sin embargo es importante realizar algunas verificaciones diferentes para combustibles líquidos. Para el ACPM se utilizan boquillas que requieren de un cuidado especial: •

• •

La boquilla debe estar limpia, ésta se debe abrir como último recurso ya que se puede dañar fácilmente. No se debe introducir ningún tipo de elemento por el agujero de salida de combustible. El filtro de la línea de ACPM se debe retirar y limpiar adecuadamente. La presión del combustible debe ser de 100 Psi y se debe mantener constante durante el encendido y la operación de la caldera.

40



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•

•

La distancia entre el extremo de la boquilla y de los electrodos donde se genera la chispa debe ser aproximadamente de 3/8”. El desalineamiento entre el agujero de salida de combustible y el lugar donde se genera la chispa no debe ser superior a 3/8” (Figura 11). El conjunto de boquillas y electrodos debe estar por lo menos ¼” fuera del cañón medidos desde el extremo de la boquilla para evitar el derrame de combustible dentro del quemador.

Figura 11. Ensamble del conjunto de boquillas y electrodos para calderas de ACPM.

5.3.1. Para el encendido:

1. La caldera se debe encender con todo el damper abierto. 2. El interruptor de encendido se coloca en la posición ON. 3. El control de combustión inicia la secuencia de la misma manera que en la caldera a gas, con la diferencia que el piloto opera durante 10 segundos (no sólo 4 segundos). 4. Se debe verificar que la presión de combustible se mantenga a 100 Psi. 5. Se debe realizar la calibración de la mezcla aire-combustible. La llama debe tener una coloración amarillo brillante y las emisiones de chimenea deben estar establecidas como en la sección 3.

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5.4. Calderas ON/OFF de gas y ACPM: 5.4.1. Cambio de combustible:

1. El interruptor de encendido de la caldera debe estar en posición OFF. 2. Las válvulas de gas deben estar cerradas y las válvulas de alimentación de ACPM abiertas (de lo contrario si se comete un error se pueden dañar las bombas de combustible). 3. Se debe colocar el interruptor ACPM – GAS en la posición deseada y proceder a realizar el encendido como se indicó en los numerales 5.2. y 5.3.

Figura 12.Conexiones del quemador dual.

5.5. Calderas Moduladas de Combustible No. 6 (Pesados): Además de la inspección general indicada para el uso de calderas, en el caso de calderas de combustibles pesados hay algunas verificaciones adicionales necesarias. 5.5.1. Revisión de la válvula de salida del tanque de diario: Esta

válvula se debe encontrar abierta para poder iniciar el encendido de la caldera.

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5.5.2. Revisión de los niveles:

1. Revisar el nivel del tanque de precalentamiento de crudo, verificar que se encuentre lleno hasta ¾ partes de la capacidad. Se debe permitir una diferencia máxima del nivel de 10 a 15 centímetros por debajo. 2. Las llaves de niveles superior e inferior de crudo deben estar abiertas. 5.5.3. Revisión y graduación de termostatos:

Ver la figura 13. 1. La temperatura dentro del tanque de diario con precalentamiento siempre debe mantenerse aproximadamente en 60°C. Se debe verificar esta temperatura en el termómetro y calibrar el termóstato que controla el encendido y el apagado de la resistencia eléctrica para operar entre 55°C y 65°C (Termóstato 1). 2. El termóstato de seguridad INTERLOCK instalado en la resistencia del precalentador eléctrico de la caldera debe permanecer graduado siempre a 65°C aproximadamente. NO DEBE MOVERSE LA PERILLA DE ESTE TERMOSTATO (Termóstato 2). 3. El termóstato de control de temperatura del precalentador eléctrico debe graduarse en 85°C aproximadamente (Termóstato 3). 4. El termóstato de control de temperatura del precalentador de vapor debe graduarse en 95|C aproximadamente (Termóstato 4). 5.5.4. Encendido de la bomba de crudo:

1. Abrir las válvulas 1, 2 y 3 de las líneas de crudo. 2. Encender la bomba de combustible con el interruptor localizado en el tablero de control de la caldera. Colocar el interruptor en la posición MAN. 3. Verificar constantemente que la presión en el manómetro 2 NO SOBREPASE los 150 Psi ya que puede ocasionar daños en los manómetros y otros accesorios. Si la presión aumenta se debe detener la bomba y repetir nuevamente su arranque. Se recomienda una presión entre 100 y 120 Psi durante la etapa de recirculación de combustible.

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4. Cuando la temperatura indicada en el termómetro 2 llegue a 85 o 90°C, se debe iniciar lentamente el cierre de la válvula 2 observando siempre que la presión del manómetro 2 no sobrepase los 150 Psi. 5. Cuando se haya cerrado completamente la válvula 2 se debe observar la temperatura del termómetro 3. Cuando esta temperatura llega a 85 o 90°C se debe cerrar lentamente la válvula 3 observando que la presión indicada en el manómetro 3 esté aproximadamente entre 30 y 40 Psi. 6. Una vez cerrada la válvula 3 el combustible recirculará a través de un orificio que tiene dicha válvula y se podrá mantener a la temperatura adecuada.

Figura 13. Línea de combustible No. 6.

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5.5.5. Selección del sistema de atomización:

Una vez se obtiene la temperatura adecuada en el sistema de combustible se debe seleccionar el sistema de atomización: 1. Atomización con vapor: Si el manómetro de presión de la caldera se encuentra por encima de 60 Psi, coloque el interruptor de selección de atomización en la posición VAPOR y arranque la caldera. En condiciones normales la presión de esta línea debe estar entre 20 y 30 Psi. 2. Atomización con aire: Si el manómetro de presión de la caldera se encuentra pos debajo de 60 Psi, coloque el interruptor de selección de atomización en la posición AIRE y arranque la caldera. En condiciones normales la presión de esta línea debe estar entre 15 y 20 Psi máximo. CON EL FIN DE EVITAR DAÑOS EN EL COMPRESOR, NO LO INICIE ANTES DE REALIZAR EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO: 1. Verifique que el nivel de aceite esté en la posición normal. 2. Abra las válvulas de desfogue del compresor y gire manualmente los ejes del compresor y del motor en el sentido indicado por la flecha. Realice esta operación varias veces para distribuir uniformemente el aceite que se encuentra dentro del compresor. 3. Posteriormente oprima el contactor del compresor situado en el tablero de control por intervalos cortos para asegurar que el compresor “despega”. Si observa que el compresor opera muy forzado no lo ponga en funcionamiento. 4. Verifique la válvula de bola del drenaje de la línea de aire. 5. Mantenga SIEMPRE abierta la válvula de paso de aire a la caldera. 6. Cuando no esté operando el compresor mantenga abierta la válvula de bola del drenaje de la línea de aire. 7. El compresor no debe superar los 20 Psi.

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5.5.6. Encendido de la caldera:

Luego de haber seleccionado un sistema de atomización y con la recirculación en funcionamiento, se debe encender la caldera. 1. Colocar el interruptor de encendido de la caldera en posición ON. 2. Si es necesario se debe purgar la tubería de combustible que entra al plenum abriendo la llave 4 localizada luego de la válvula solenoide de crudo. 3. Colocar el interruptor de la modulación instalada en el tablero en la posición AUTO. 4. Si la caldera se apaga, automáticamente se enciende un bombillo de llama apagada. Se debe esperar un par de minutos, realizar un reset con el botón rojo del control de combustión de la caldera y reiniciar el encendido de la caldera. 5.5.7. Presiones y temperaturas de operación recomendadas:

A pesar de que estos parámetros varían de acuerdo con las características del combustible, les indicamos a continuación algunos rangos que pueden servir como guía: •

• • • • •

Presión de la bomba de combustible: Manómetro No. 2 de 100 – 120 Psi. Presión principal de línea: Manómetro No. 3 de 30 – 40 Psi. Presión de retorno de combustible: Manómetro No. 4, 20 Psi. Presión de entrada al quemador: Manómetro No. 5 de 12 – 24 Psi. Presión de atomización de vapor: Manómetro No. 6 de 20 – 28 Psi. Temperatura en el tanque de retorno de condensados: 60 °C.

La temperatura de los gases de chimenea debe estar entre 200 y 300°C. Si esta temperatura sobrepasa los 300°C, se debe proceder a deshollinar la caldera y revisar el estado de los impelentes (si es de dos pasos).

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5.6. Calderas Moduladas de gas: Diferencias: •

•

Las calderas moduladas generalmente son modelos de capacidades superiores y tienen una conexión de purga adicional. Sin embargo el procedimiento de purga es el mismo que en las calderas ON/OFF, pero las dos conexiones no deben abrir a la vez, su apertura debe alternarse. Tienen un sistema de modulación que incluye: modutrol, conjunto de varillas y pressuretrol L91B (Ver la sección 6).

Procedimiento de encendido: En términos generales toda la revisión del equipo, las variables del sistema (presiones) y el manejo de las válvulas de las calderas moduladas de gas es idéntica a las de las calderas ON/OFF de gas (Cap. 5.2.). Variación: Según la selección de las presiones de trabajo realizadas por el cliente, se calibra el pressuretrol L404A (Ver la sección 6), usualmente entre 90 – 120 Psi (para baja presión). El rango de encendido y apagado de la caldera se gradúa con el pressuretrol L91B para las calderas moduladas. 5.6.1. Descripción del tablero de control:

El tablero de control de las calderas moduladas cuenta también con luces de indicación de demanda, falla de llama, nivel bajo de agua y combustible principal. También tiene un interruptor para el control de operación de la caldera. 1. Interruptor MANUAL – AUTO: Determina la operación manual o automática de la caldera. 2. Interruptor ON – OFF: Para encendido o apagado del sistema. 3. Potenciómetro: Para el control manual del modutrol.

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Si la caldera opera en modo MANUAL es posible controlar la posición del modutrol (posición del damper y de la válvula de combustible variando el régimen de fuego) con el potenciómetro. Este modo permite evaluar la operación de la caldera desde fuego bajo hasta fuego alto. En posición automática el modutrol será controlado por el pressuretrol L91B. 5.6.2. Para el encendido:

Como el régimen de fuego es variable en las calderas moduladas, la mezcla aire combustible debe estar calibrada adecuadamente en cada punto del recorrido desde fuego bajo hasta fuego alto. 1. Fuego bajo : Con el potenciómetro del modutrol se controla el equipo para operar en fuego bajo. En este punto se mide el contenido de los gases. 2. Fuego alto : Se debe realizar el mismo procedimiento que a fuego bajo, sin alterar la operación en cada régimen. 3. Recorrido : Durante el recorrido del modutrol de fuego bajo a fuego alto, no debe haber combustión incompleta, por esta razón se deben verificar algunos puntos y calibrar. Para la calibración: Se utiliza el sistema de varillas (Figura 14). 1. Varilla principal: Va de lado a lado de la caldera, en la parte frontal y pasa debajo del pleno. 2. Varilla 1: Del modutrol a la varilla principal, esta varilla gira en ambos sentidos la varilla principal, controlada por el L91B o por el potenciómetro manual. 3 Varilla 2: De la válvula reguladora de flujo de gas a la varilla principal, cuando gira la varilla principal por acción del modutrol, gira también esta varilla cerrando o abriendo la válvula según sea el caso. 4. Varilla 3: De la varilla principal al damper, al girar la varilla principal cierra o abre el damper.

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Para determinar las mezclas se deben variar las posiciones de las varilla, esta calibración debe ser realizada por pruebas consecutivas de ensayo y error. Procedimiento: Para iniciar la calibración se deben tener los siguientes lineamientos: •

•

•

El damper de aire para el encendido se deja completamente cerrado o con una mínima apertura. La válvula de gases se deja abierta dando el mínimo de paso con el fin de prevenir riesgos de explosión. La calibración no se debe realizar a 150 Psi para evitar la apertura de la válvula de seguridad.

Una vez finalizada la calibración: 1. Se enciende la caldera colocando el interruptor en ON y operación automática AUTO. 2. La caldera inicia la operación controlada por el programador. 3. La operación de la caldera el similar a la caldera ON/OFF, solo que el régimen es variable.

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5.7. Calderas Moduladas de ACPM: La operación de régimen de fuego variable en estas calderas es muy similar a la de las calderas moduladas a gas.

Figura 14. Sistema de varillas en calderas moduladas.

Las revisiones son las mismas determinadas para calderas ON/OFF de ACPM. 5.7.1. Para el encendido:

Se debe llevar a cabo una calibración adecuada similar a la especificada para las calderas moduladas de gas. Para las calderas moduladas de ACPM el flujo de combustible es controlado por la válvula Continental (Figura 15), ubicada en la línea de retorno. El sistema de varillas es idéntico a las calderas moduladas de gas, solo que la varilla 2 va de la varilla principal a la válvula Continental.

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La válvula Continental tiene un seguidor que determina el cierre de la válvula de combustible. El recorrido de este seguidor se varía por medio de tornillos, de esta manera se controla la mezcla del combustible a lo largo de todo el recorrido del modutrol. La calibración se debe realizar como en las calderas de gas. Procedimiento: Luego de la calibración: 1. La caldera se debe iniciar con todo el damper de aire abierto. 2. Se coloca el interruptor de la caldera en posición ON, y operación automática AUTO. 3. El control de combustión inicia la secuencia de encendido. 4. Se debe verificar que la presión de combustible se mantenga en 100Psi. 5. La presión de la línea de retorno de combustible se debe mantener entre 20 y 50 Psi (de fuego alto a fuego bajo). 6. Se debe iniciar la calibración de la mezcla aire – combustible. La llama debe ser color amarillo brillante y las emisiones de gas deben corresponder a las determinadas en la sección 3. 7. Inicialmente el efecto del damper abierto genera grandes cantidades de humo blanco, manualmente se debe restringir el paso de aire hasta que el humo adquiera una coloración oscura. Posteriormente se debe permitir nuevamente el paso de aire hasta obtener los niveles de emisión reglamentarios (CO2 entre 10 – 12%). Esta calibración se debe realizar en fuego alto, bajo y durante el recorrido.

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Figura 15. Válvula continental

5.8. Calderas Moduladas de gas y ACPM: En los modelos duales antiguos era necesario realizar el cambio de quemador con el fin de operar con uno u otro combustible. Actualmente las calderas han evolucionado y simplificado sus sistemas para facilidad y comodidad de los usuarios. 5.8.1. Cambio de combustible:

Se debe realizar de la misma manera que en las calderas ON/OFF duales. 5.9. Calderas Moduladas de ACPM y Fuel oil: El encendido se debe realizar como se explico independientemente para cada tipo de caldera y el cambio de combustible de la misma manera que en las calderas ON/OFF duales. 5.10. Calderas de combustibles sólidos: Debido a la gran cantidad sistemas de alimentación existente para estas calderas, ya sea parrilla viajera, tornillo sinfin, spreader stoker e incluso 52



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alimentación manual, se recomienda disponer de la cantidad suficiente de carbón dentro de las tolvas de alimentación y controlar los aires primario y secundario para mantener una llama estable y de color amarillo dentro del hogar de la caldera, la llama inicial generalmente se enciende como una pequeña fogata. Para todos los casos en los manuales de operación de los equipos se encuentran explicados detalladamente estos procedimientos de encendido y operación.

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6. SISTEMA DE CONTROL DE LAS CALDERAS: Para que una caldera funcione debidamente y dentro de las condiciones adecuadas de seguridad, son esenciales los instrumentos y controles. A continuación se explicará brevemente los controles principales existentes y su función. 6.1. Instrumentos de la caldera: Todas las calderas deben estar dotadas de instrumentos que indiquen las siguientes variables: • • •

Presión de vapor Temperatura de los gases de salida Nivel de agua

Estos son los controles básicos que se deben incluir en una caldera, sin embargo pueden tener otros controles adicionales. A continuación se enumerarán y dará una explicación breve de los controles más utilizados en en las calderas para comprender su operación y posibles fallas en funcionamiento. 6.1.1. Controles de operación de la caldera: 6.1.1.1. Control de nivel y de alimentación de agua: Referencia: McDonnell & Miller, Serie No. 150, 157, y 194. Selección: La serie de McDonnell & Miller, se selecciona teniendo teniendo en cuenta

la presión de operación de la caldera:

• •

Para presiones de hasta 150 Psi. se usa la serie No. 150 y 157. Para presiones de hasta 250 Psi. se usa la serie No. 194.

Función: Tiene dos funciones principales que son controlar el nivel de agua

cuando la caldera está en operación y el mínimo nivel de agua. Este control duplica la protección en conjunto con el Warrick, pero opera mecánicamente.

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Operación:

1. El agua opera sobre un flotador, flotador, que está mecánicamente acoplado a un mecanismo que soporta 2 switches de gota de mercurio (anteriormente) o microswitches de operación electromecánica.

Los switches de mercurio son ampolletas que contienen mercurio en su interior y cierran o abren el circuito circuito según la posición posición de la gota, gota, ya que en uno de los extremos de la ampolleta hay dos electrodos que al hacer contacto con el mercurio abren el circuito. Los microswitch entran en contacto según la posición del flotador.

Figura 16. Control McDonnell & Miller.

2. Cada switch switch tiene una función: a. Switch 1: Controla el nivel de agua durante la operación de la caldera. •

•

Cuando el agua asciende cierto nivel, el flotador hace que que la ampolleta caiga hacia un lado o abre el microswitch, apagando la bomba de alimentación de agua. Si el nivel de de agua desciende nuevamente, la ampolleta vuelve a su posición inicial o cierra el microswitch, reiniciando la operación de la bomba. 55



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b. Switch 2: Es el sistema de alarma y apagado cuando el nivel de agua no se repone adecuadamente para la operación. •

Cuando se ha energizado el circuito de la bomba de alimentación de agua y continua descendiendo el nivel, la ampolleta caerá o el microswitch cambiará de posición cerrando el circuito de alarma y abriendo a su vez el circuito de mínimo nivel de agua.

Descripción de la columna: 1. Conexión de 1” para permitir la entrada de vapor a la columna y conocer el nivel real de la caldera. 2. T para cambiar la dirección de la tubería, y para la revisión y limpieza de la tubería horizontal. 3. Ubicación de las dos ampolletas de mercurio o microswitch. 4. La línea indica el mínimo nivel de agua permisible en la caldera. La instalación de la columna sobre el vaso de presión se hace teniendo en cuenta este nivel. 5. Para evitar la acumulación de lodos en la columna se utiliza la válvula de purga que evita que el control opere en condiciones que no son adecuadas. 6. Tubería instalada para la salida de la purga. 7. Conexión de agua que permite la entrada de agua para simular el nivel real de agua dentro de la caldera. 8. El nivel normal de operación de la caldera es 1 1/2” sobre el nivel mínimo marcado en la columna. 9. En la columna se colocan 3 grifos de purga y un nivel visible. Conexión eléctrica: En las calderas Continental: •

• •

La bomba de agua se maneja por intermedio de los contactos 1 - 2 de la columna. El corte por mínimo nivel de agua, por medio de los contactos 5 - 6. La alarma si se instala, se hace por los contactos 4 - 5.

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Figura 16A. Conexiones eléctricas Control McDonnell & Miller. Posibles fallas: •

•

Por falta de servicio y mantenimiento adecuado, pueden acumularse lodos bajo el flotador que controla el nivel de agua en el McDonnell & Miller. Así mismo los switches de mercurio se pueden soltar o encontrar fallas elctromecánicas en los microswitches.

En cualquiera de los dos casos anteriores es posible que las fallas simulen condiciones de operación normales. Precaución:

Los vidrios de nivel se rompen fácilmente, es conveniente utilizar gafas cuando se verifica el nivel de operación de la caldera. 6.1.1.2. Control de mínimo nivel de agua eléctrico: Referencia: Warrick, 1G1DO Selección: La nomenclatura corresponde a la configuración de voltajes

primario y secundario, a la configuración de contactores y al tipo de caja:

Función: Prevenir que la caldera opere con niveles de agua menores al

mínimo conveniente, que normalmente es 2” por encima de los tubos superiores en calderas pequeñas y 3” por encima de los tubos superiores en calderas grandes.

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Características:

En la figura 17 y 18 se muestran los contactos del control Warrick: Contactos: 1 y 2: Para la alimentación del control. 3 y 4: Contacto normalmente cerrado para la señal de alarma. 5 y 6: Contacto normalmente abierto para el control de combustión y de nivel de agua de la caldera. 9 y 10: Para los electrodos o bujías del control. • • •

•

Conexión general del control: 1. Contactos que controlan las señales de la caldera. 2. Caja para la conexión de los electrodos o bujías. 3. Electrodo que abre o cierra el circuito según el nivel de agua. Operación: El control consiste en un transformador de 110V - 300 V, y

tiene conectado en serie dos electrodos como se muestra en la figura 19.

Figura 17. Contactos e instalación del control Warrick.

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Figura 18. Contactos e instalación del control Warrick.

Cuando el nivel del agua alcanza el extremo del electrodo, se cierra el circuito secundario del transformador, conformado por la bujía o electrodo, el secundario del transformador, la bobina y la masa. Al cerrarse el circuito, la bobina se energiza, y se activa, abriendo unos contactos y cerrando otros según el caso: 1. Los contactos normalmente cerrados (3 y 4), se abren activando la señal de alarma. 2. Los contactos normalmente abiertos (5, 6, 7 y 8), se cierran controlando el mínimo nivel de agua y el control de combustión.

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Figura 19. Control warrick. Posibles fallas: Si se encuentra en el circuito un cable en mal estado,

viejo o húmedo, normales.

el control podría simular condiciones de operación

6.1.1.3. Control de presión de operación de la caldera: Referencia: Pressuretroles Honeywell L404A, L404B y L91B. Función: Los presóstatos L404A y L404B controlan la presión de operación

de la caldera. Y el presóstato L91B tiene como función controlar que el flujo de calor sea proporcional a la demanda de vapor en la caldera. Características L404:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Escalas de presión Tornillo para calibrar el diferencial de presión. Tornillo para calibrar la presión de operación. Reset manual. (Opcional) Switch de mercurio. Marca indicativa. Flecha. Indicador de posición.

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9. Conector de pressuretrol. 10. Indicador de la escala principal. 11. Indicador de la escala del diferencial.

Figura 20. Pressuretroles L404A y L404B.

El L91B tiene características diferentes como se muestra en la siguiente figura 21: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Soporte del potenciómetro. Embobinado activo. Contacto del potenciómetro. Potenciómetro. Perno. Brazo del contacto deslizante. Bloque del terminal. Cables del potenciómetro.

Operación:

L404A: Al conectar el presóstato en la caldera, la presión interna de ésta actúa sobre un diafragma en el control. Si la presión excede la determinada en la calibración del equipo, el diafragma actúa sobre el

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switch de mercurio que al cambiar de posición abre los contactos que en este control son normalmente cerrados. L404B: La operación de este control es igual a la del L404A, pero es utilizada en calderas de combustible pesado, ya que para la atomización del mismo en el quemador se requiere aire o vapor a alta presión.

Figura 21. Pressuretrol L91B

L91B: A diferencia de los dos casos anteriores, este control no es un switch ON/OFF que cierra y abre contactos, sino que por medio de un potenciómetro regula una señal de salida con la cual se controla un motor posicionador de las válvulas de flujo de combustible y el damper de aire para hacer que la llama, (es decir el suministro de calor) sea proporcional a la demanda de vapor. Entonces a medida que la presión varía dentro de la caldera un diafragma actúa sobre el brazo del contacto deslizable variando la resistencia del potenciómetro, de esta manera el control determina cambios en la presión para activar el motor posicionador. Si la presión disminuye, el

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motor gira aumentando el flujo de combustible y aire para aumentar la producción de calor, y los contrario cuando la presión aumenta. En este control también se puede calibrar la presión de operación y el diferencial por medio de los tornillos calibradores. Conexiones eléctricas: Las conexiones eléctricas para los controles están

en los planos eléctricos de cada modelo.

Posibles fallas: Si los presóstatos parecen operar de manera incorrecta

existen métodos de chequeo que se describen a continuación: L404A y L404B:

1. Desconectar la alimentación del control y remover el tornillo de la cubierta plástica y la cubierta. 2. Desconectar los cables del control. 3. Conectar un Ohmnímetro entre los terminales del switch de mercurio. 4. Apretar el tornillo de calibración principal (para simular un aumento en la presión), en una cantidad mayor al diferencial calibrado. Los contactos en ese momento deben abrir o cerrar según el modelo. Si se abren el ohmnímetro debe marcar cero, si se cierran debe marcar infinito. 5. Girar el tornillo para simular una disminución en la presión (se debe girar más que el rango determinado en el diferencial). En ese momento los contactos deben retornar a su posición anterior. 6. Si la operación no es normal se debe reemplazar o reparar el control, de lo contrario se debe reconectar el sistema. L91B: En este presóstato es posible que sea necesario limpiar o reemplazar el potenciómetro para obtener una operación satisfactoria: Limpieza del potenciómetro: 1. Desconectar la alimentación al control y remover el frente plástico. 2. Usar un limpiador de contactos eléctricos que no contenga solventes. 3. Tener extremo cuidado en no doblar el brazo del contacto deslizante, que podría cambiar la tensión del contacto o dañar el embobinado.

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4. No se debe utilizar un papel duro para realizar la limpieza ya que se puede dañar el alambre o el embobinado. Reemplazo del potenciómetro: 1. Se debe desconectar la alimentación al control y retirar el frente plástico. 2. Se deben tener los mismos cuidados que en el caso anterior con el potenciómetro, para evitar acortar la vida del control. 3. Desconectar los cables del bloque del terminal que van al motor posicionador. 4. Remover el tornillo que sostiene el soporte del bloque del terminal. 5. Teniendo cuidado de no dañar el cableado o el embobinado se debe retirar el soporte del bloque del terminal. 6. Antes de retirar cualquier cable, se debe tomar nota cuidadosa (Hacer un diagrama si es necesario) de la posición actual del potenciómetro y del cableado, porque el nuevo debe ubicarse en la misma posición exacta. 7. Remover los cables que van de las terminales W y B al embobinado, desatornillando en el bloque del terminal. Dejar intactos los cables conectados al brazo del contacto deslizante. 8. Desatornillar el soporte del potenciómetro teniendo cuidado de no dañar el contacto deslizante con el potenciómetro viejo. 9. Deslizar cuidadosamente el potenciómetro por el perno. 10. Deslizar el nuevo potenciómetro por el perno con cuidado. a. La posición central del nuevo potenciómetro (OFF) es la misma que la del potenciómetro anterior. b. Que el potenciómetro esté en contacto con el contacto deslizante. 11. Asegurar el perno al soporte del potenciómetro. 12. Conectar los cables del potenciómetro a las terminales W y B como estaban en el potenciómetro anterior. 13. Ubicar nuevamente el soporte del bloque del terminal. 14. Colocar nuevamente el frente plástico y reconectar el sistema. Nota: Normalmente se reemplaza totalmente el control, potenciómetro no se consigue como repuesto estándar.

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ya que el



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6.1.1.4. Sistema de modulación: Referencia: Modutrol M9484, de Honeywell.

Este modelo está especialmente diseñado para calderas industriales de aceite o gas. Es de bajo voltaje, control actuador proporcional reversible para las válvulas y dampers de aire. Selección:

Función: Controlar el posicionamiento de las válvulas de combustible y

damperes de aire para variar la rata de combustión en proporción a la demanda de vapor. Características: •

•

El giro del eje de salida varía entre 90º y 160º, pero nunca hace una rotación completa. El motor puede girar a derecha o izquierda según la alimentación de corriente a los embobinados del motor.

Operación: Los modutroles se usan en asocio con los pressuretroles L91B.

Para determinar si es necesario avanzar el eje en una dirección o en la otra, un circuito eléctrico compara la señal proveniente del L91B con la señal que genera un potenciómetro acoplado al eje del modutrol. De acuerdo con la señal, el circuito envía corriente al motor del modutrol para hacerlo girar en la dirección adecuada. El modutrol controla el paso de combustible y la apertura del damper de aire en el pleno de la caldera en todo su rango de operación: 1. Ajustar el recorrido de la válvula de regulación de combustible de forma que cuando el modulador vaya de fuego bajo a fuego alto la válvula pase de posición mínima a máxima.

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La posición mínima no corresponde a la válvula totalmente cerrada en el caso de combustibles líquidos, sino abierta en un 25 %. En este caso la válvula es una ranura en el eje, que al girar permite mayor o menor paso de combustible 20º

100% abierta

Aprox. 25% abierta

Figura 22. Apertura de las válvulas de combustible.

2. Ajustar la varilla del damper para obtener una combustión adecuada en posiciones extremas (Fuego alto y fuego bajo), con un contenido de CO2 entre 10 y 12%. 3. Ajustar los tornillos de la válvula de combustible continental para combustibles líquidos, para obtener contenidos de CO2 entre el 12 y el 10 % sobre todo el rango de operación de la caldera. En el caso de calderas a gas el control de flujo de gas de fuego bajo a fuego alto se hace utilizando una válvula eclipse. 6.1.1.5. Control de presión de aire: (Cleveland) Referencia: Cleveland AFS - A. Selección: Son lo suficientemente sensibles para controlar bajas presiones

de aire producidas por el ventilador de la caldera.

Función: Se utiliza en calderas medianas y grandes como switch para baja

presión de aire, sirve de interlock en los controles de combustión.

Características: Es un presóstato pequeño, que tiene una membrana de

caucho como se muestra en la figura 23. Puede determinar presiones

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negativas o positivas. Este control tiene contactos normalmente abiertos (N.O.). La presión para activar los contactos puede ser ajustada entre .08” y 8” columna de agua, por medio de un tornillo de ajuste que se encuentra al lado de los contactos. Operación: Cuando hay flujo de aire dentro de la caldera por la acción del

ventilador, la membrana de caucho es empujada por un resorte contra un microswitch.

Figura 23. Control Cleveland

El microswitch hace cambiar de posición los contactos cerrándolos y operando la caldera normalmente. En funcionamiento, si por cualquier motivo el control regresa a su posición inicial, al abrirse nuevamente los contactos normalmente abiertos, se detiene la marcha de la caldera. El control de combustión no opera mientras no se compruebe que hay flujo de aire por la caldera. 6.1.1.6. Controles de temperatura: Referencia: Termómetro bimetálicos Winter´s. Selección: • •

Para salida de gases de la chimenea: La escala es de 200/1000ºF. Para el tanque de retorno de condensados: La escala es de 50/500ºF. 67



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La carátula es de 3” y el vástago de 6”.

Función: Determinar la temperatura de los gases de salida en la caldera,

para comprobar que ésta está operando adecuadamente y con las menores pérdidas de eficiencia posibles. En el tanque de retorno de condensados permite tener un control sobre la temperatura del vapor que se condensa para realimentar la caldera. Características: • • •

Tiene escala en ºC (Grados centígrados) y ºF (Grados Farenheit). Tiene un tornillo de calibración. Es una construcción con sello hermético.

En la figura 24 se puede observar el tipo de termómetro utilizado:

1. Carátula. 2. Vástago. 3. Escala.

Figura 24. Termómetro

6.1.1.7. Manómetros:

Referencia: Manómetros Winters de la serie LF . Selección: •

Para las calderas de hasta 100BHP: Escala de 0 - 300Psi, de 4” de carátula.

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•

• •

Para las calderas de más de 100BHP: Escala de 0 - 300Psi, de 6” de carátula. Para las líneas de aceite No. 2 (ACPM): Escala de 0 - 200Psi, de 2 1/2” de carátula. Para las líneas de gas: Escala de 0 - 100” columna de agua, de 2 1/2” de carátula.

Función: Tener un control permanente de las presiones en los equipos. La

presión es una de las variables más importantes en la operación de las calderas y los equipos auxiliares, ya que determinan si se está trabajando eficientemente, en las condiciones requeridas por un proceso determinado y en condiciones adecuadas de seguridad. Características: •

• •

Contiene glicerina para amortiguar la aguja en caso de tener vibración en el equipo o en el fluido. Las escalas son las adecuadas teniendo los límites del equipo. Tiene escala en Psi (Libras por pulgada cuadrada) y en Kpa (Kilopascales).

1. Carátula. 2. Escala en Kpa. 3. Escala en Psi. Figura 25. Manómetro.

6.1.1.8. Válvula de seguridad: Referencia: KUNKLE 6010DD-AM0150 3/4”x3/4”, 6010ED-AM0150 3/4”

x 1”, 6010FE-AM0150 1”X1 1/4”, 6010GF-AM0150 1 1/4”x1 1/2”, 6010HG-AM0150 1 1/2”x2”, 6010JH-AM0150 2”x2 1/2”.

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Debe descargar el vapor generado a la capacidad máxima de la caldera. Función: La función de las válvulas de seguridad, es realizar la descarga

de vapor de la caldera, en caso de elevarse la presión sobre los niveles normales de operación establecidos. Operación: •

•

•

•

Cuando por la boquilla entra el vapor producido por la caldera, ejerce una presión sobre el disco. El disco ejerce presión sobre el resorte que está graduado para soportar hasta 150 Psi o la presión correspondiente. Si la presión del equipo supera la presión establecida, el resorte se mueve abriendo el orificio que permite la salida de vapor para bajar la presión. Mientras la presión no supere la normal de operación la válvula permanecerá cerrada.

Características:

En la figura 26 se pueden observar las partes que componen la válvula de seguridad: 1. Boquilla 12. Tuerca de elevación 2. Tornillo para el cuerpo 13. Cabezal de elevación 3. Tornillo para ajuste del anillo de 14. Remache seguridad 4. Disco 15. Tornillo guía 5. Sello 16. Tornillo de compresión 6. Tornillo para ajuste del anillo de control 7. Retenedor 17. Resorte 8. Vástago 18. Tapa 9. Cuerpo 19. Retenedor del vástago 10. Palanca 20. Guía 11. Tuerca de seguridad para el anillo de comp. 21. Anillo de seguridad

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Figura 26. Válvula de seguridad Posibles fallas: Si la capacidad de la válvula no corresponde a la capacidad

de producción de vapor del equipo, es posible que no descargue adecuadamente el vapor a fin de bajar la presión hasta niveles normales. Esto constituye un gran peligro ya que son equipos que operan a alta temperatura y alta presión. 6.1.1.9. Controles de combustión: 6.1.1.9.1.

Referencia: Controles Fireye serie

RM7840L1018.

Selección: Para calderas moduladas.

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E110, Honeywell



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El control de combustión programa la operación automática de la caldera, coordinando la operación del ventilador, el sistema de ignición y la válvula principal de combustible. Estos controles operan realizando una secuencia lógica de operaciones Descripción:

(que será descrita posteriormente) para el encendido de la caldera; y bloquean la operación de la misma si se presenta algún tipo de falla, haciendo un apagado de emergencia. El control provee la información de manera permanente en el módulo de display. Los controles disponen de terminales para detectar la apertura y cierre de los switches de flujo de aire, los de presión de combustible, y otros que deben estar cerrados durante el proceso de prepurga y de ignición inicial. El sistema de control está diseñado para desenergizar todas las válvulas de combustible en 4 segundos si es necesario apagar la llama. Un circuito de alarma audible o visible se energiza luego de un cierre de seguridad. Especificaciones: • •

Voltaje: 120VAC (+10%, -15%) 50/60 Hz Consumo de potencia: 25VA Indicaciones sobre es control de combustión:

En este programador existen dos opciones, las indicaciones por luces (LEDS) o con display (LCD). LEDS: •

•

•

Ventilador: Enciende cuando se energiza el motor del ventilador y enciende y apaga durante el periodo de purga Damper abieto: Enciende y apaga cuando el modulador se dirige a posición de fuego alto. Cuando llega a fuego alto la luz se mantiene encendida. Esta luz esta controlada por el switch de fuego alto. Damper cerrado: Enciende y apaga cuando el modulador se dirige a posición de fuego bajo. Cuando llega a fuego bajo la luz se 72



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mantiene encendida. Esta luz esta controlada por el switch de fuego bajo. •

•

•

Ignición: Enciende y apaga durante el encendido del piloto. Enciende constante cuando se detecta la llama principal. Auto: Enciende cuando el control de la llama comienza a ser realizado por el potenciómetro (Pressuretrol L91B). Enciende y apaga mientras no se encuentre controlado por el potenciómetro.

Llama: fotocelda.

Se enciende siempre que haya detección de llama por la

LCD: En este caso se muestra en la pantalla estándar de 2 líneas por 16 caracteres códigos cuyo significado está claramente establecido por el fabricante en el manual, este permite conocer las causas exactas de la falla y permite determinar más fácilmente el problema. Todos los controles Fireye deben tener: • • • • • •

Chasis de control y tapa. Un modulo de programación para conectar. Un módulo de amplificación para conectar. Un scanner de llama (fotocelda) Una base para cableado. Opcional display con LCD. Instalación:

Montar la base sobre el panel de control, puede ser montada en cualquier posición, pero debe estar en un lugar donde no haya vibración excesiva y la temperatura ambiente no sea extrema. Base para el cableado:

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Instalación de los módulos de programación y amplificación: ⇒

⇒

Vienen con sistemas de plug-in que facilitan su instalación. Insertar el módulo de amplificación y presionarlo suavemente hasta la posición adecuada. Insertar el módulo de programación apropiado en las ranuras y presionarlo suavemente hasta la posición adecuada. (El plug de instalación se encuentra claramente especificado sobre la base) Antes de la instalación del control en campo:

• •

•

Verificar la fuente de suministro de energía eléctrica esté apagado. Verificar que el voltaje conectado a las terminales sea de 120 Voltios AC nominal. Verificar que las acometidas eléctricas en el campo no se encuentren en corto circuito o aterrizadas. Verificación de tierras y cortos circuitos:

El método para realizar estas verificaciones es utilizando un ohmnimetro calibrado en la escala más baja para medir resistencia. 1. Unir las dos puntas de prueba del ohmnimetro para realizar la calibración adecuada (La resistencia en el ohmnimetro debe ser cero). 2. Desconectar el neutro (L2) del sistema de control, de la fuente de alimentación. Sobre el control, colocar una de las puntas de prueba del ohmnímetro en la terminal verde aterrizada, que se encuentra en la parte más baja del lado derecho (en la base para el cableado) y con la otra punta tocar cada una de las otras terminales. En todas las mediciones el dato obtenido debe ser infinito (no debe haber continuidad o marcar 0). 3. Reconectar el neutro (L2) en la fuente de alimentación. Retirar la punta de prueba de la terminal aterrizada y reconectarla a la terminal L2 en la base para cableado del control. Con la otra punta tocar una a una las otras terminales. Es normal obtener lecturas de resistencia en el ohmnimetro en algunas terminales durante la prueba, ya que hay cargas resistivas normalmente de menos de 5 ohms. Sin embargo la carga nunca debe indicar cero.

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4. Si cualquier tierra o corto circuito es detectado, debe ser eliminado antes de conectar el control a la base para el cableado y antes de ser encendido. De lo contrario se puede dañar el control, o presentar fallas durante la operación.

Figura 27. Identificación de partes del control de combustión

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Control de instalación:

1. Verificar las láminas para contacto eléctrico de la parte inferior del chasis. Si están dobladas o fuera de su posición normal, reposicionarlas con el dedo, usando el ángulo de guía enviado por el fabricante. 2. Seleccionar el programador y el amplificador correspondientes. Limpiar el polvo de la cubierta del chasis. Insertar el módulo amplificador en la ranura identificada como modulo amplificador de llama y presionar suavemente hasta colocarlo en posición. Insertar el módulo programador en la ranura identificada como modulo programador y presionar suavemente hasta colocarlo en posición. Unir el display al módulo programador y conectar ED580-1 dentro de la conexión RJ45. 3. Instalar el control ensamblado en la base de cableado, presionar el control hasta colocarlo en posición. Insertar el tornillo en la parte superior del control y apretarlo. 4. En este momento se puede energizar el equipo. Antes de probar la operación del control en la caldera, cerrar la válvula principal de cierre manual de combustible para evitar posibles accidentes. Para la prueba: 1. Cerrar la válvula principal de cierre manual de combustible. 2. Realizar un chequeo nuevamente de todo el circuito que controla la operación de la caldera y sus controles, para que esté operando correctamente y esté conectado apropiadamente. 3. Confirmar que la válvula automática de combustible principal esté conectada al terminal 7.

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4. Encender el control y chequear que se está llevando a cabo la secuencia adecuada de operación, que se describe en el siguiente punto. 5. Después de asegurarse que todos los terminales de control y las válvulas están conectadas correctamente, y que la secuencia de operación es correcta, proceder a abrir la válvula principal de cierre manual de combustible para confirmar que el control está realizando adecuadamente la operación y la cancelación de la operación. Descripción de operación:

1. Cuando se enciende la caldera, el circuito de control de operación límite (que conecta los controles de la caldera: de presión, nivel de agua, etc.) y el switch de la válvula principal de combustible están cerrados, el ventilador se energiza (Terminal M), El switch que está actuando para el encendido (switch de flujo de aire) se cierra. 2. El modutrol es conducido hacia la posición de damper abierto. 3. Cuando el damper alcanza la posición abierta (Fuego alto), el switch de damper abierto se cierra e inicia la prepurga en un intervalo de 30 segundos. Si el switch no se cierra, el programador hará una pausa de 10 minutos hasta que se cierre, si no hará un cierre de seguridad. El control inicia una prepurga de 30 segundos. 4. Cuando se completa la prepurga, el modutrol es conducido hacia la posición de fuego bajo. 5. Luego de los 30 segundos de espera para permitir que el modutrol llegue a la posición de fuego bajo, se realiza un chequeo en el switch de inicio de fuego bajo. Si éste no se encuentra cerrado, la secuencia del programador hará una pausa de 10 minutos hasta que se cierre, si no hará un cierre de seguridad. 6. Una vez se prueba la posición de fuego bajo, la chispa de ignición y la válvula del piloto se energizan (Terminal 5 y 6). Si en 10 segundos no se detecta llama se hará un cierre de seguidad.

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7. Si durante los 10 segundo hay prueba de la estabilización de la llama del piloto, la válvula principal de combustible (Terminal 7) se energiza. 8. Final del encendido realizado por el controlador. A partir de este momento el comando se realiza por medio del controlador proporcional. Apagado Normal:

1. Cuando se abre el circuito de operación del control, se desenergiza la válvula de combustible principal, y el modutrol es conducido a la posición de damper cerrado. 2. Luego de 15 segundos de postpurga, se desenergiza el motor del ventilador. 3. El indicador se apaga. Bloqueo de seguridad:

Cuando ocurren bloqueos de seguridad se mostrará LOCKOUT en la pantalla del control, indicando también el motivo del bloqueo. La memoria del programador permitirá conservar este mensaje. Se debe hacer un reset al control presionando suavemente sobre le botón reset en el display. 1. Si las terminales de control del circuito de mando no se cierran durante el periodo de encendido, el control se bloqueará y el motor del ventilador se desenergizará. Si las terminales de control se abren durante el periodo de encendido, todas las válvulas de combustible serán desenergizadas y el control se bloqueará. 2. Si el circuito de fuego alto no se ha cerrado durante los 10 minutos que da el control para el inicio de la prepurga, éste realizará un bloqueo de seguridad. 3. Si el circuito de fuego bajo no se ha cerrado durante los 10 minutos que da el control luego del periodo de prepurga, éste realizará un bloqueo de seguridad. 4. Si no se detecta llama de piloto durante los 10 segundos que da el control, éste se bloqueará.

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5. Si en el periodo que el control da para la llama principal, ésta no se genera, el control cerrará todas las válvulas de combustible y realizará un bloqueo de seguridad. 6. Si se extingue la llama durante el periodo de encendido, el control desenergiza las válvulas de combustible en 4 segundos y luego realiza un bloqueo de seguridad. 7. Si hay un corte eléctrico el programador realiza un bloqueo de seguridad. Se requiere realizar un reset manual al control luego de un bloqueo de seguridad. Descripción de la función de los controles de operación:

1. Controles de operación: Generalmente son activados por presión o por temperatura. Cuando los controles de operación se cierran, el control de combustión se abre y lo contrario. Están conectados por las terminales L1 y 13. (Switches de límite: presión, nivel de agua o temperatura). 2. Recirculación: Cuando se desea detener el quemador, cuando los switches de límite se encuentran abiertos, y reiniciar cuando estén cerrados. Se conectan en las terminales L1 y 13. 3. Sin recirculación: Los switches de límite pueden ser conectados en el circuito entre las terminales 3 y P. Si un switch de limite se abre durante el periodo para ignición y encendido, todas las válvulas de combustible se desenegizarán y se hará un bloqueo de seguridad. Se requiere un reset. 4. Switch de purga: Switch de presión diferencial de aire, que prueba la existencia de flujo de aire para la purga. Conectado entre las terminales D y 8. Este switch prueba que la rata de flujo de aire es máxima durante el periodo de prueba. 5. Switch de marcha: Generalmente switches de flujo de aire, de alta y baja presión de combustible, etc., estos controles prueban que se tengan las condiciones apropiadas para la operación normal del

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quemador. Se cablean en serie y se conectan entre las terminales 3 y P. 6. Switches para encendido en fuego bajo: Generalmente un switch en el modutrol que controla la posición del damper o un switch de posición de damper (Final de carrera). Prueba que el damper se encuentra en la posición correcta para el encendido. Conectados entre la terminal M y D. Prueba de llama del piloto:

Antes de iniciar la prueba, suprimir el suministro de combustible al quemador principal. 1. Posicionar el switch de chequeo de marcha “check-run” del programador el la posición “check”. Se requiere un destornillador pequeño para posicionarlo. Encender el equipo e iniciar la secuencia normal de operación. 2. Observar la señal de llama del piloto en el voltímetro. Si el voltaje promedio está por debajo del normal, reajustar la llama del piloto o realinear el detector. 3. Si durante la prueba de llama del piloto y el periodo de ajuste, no se detecta llama, el control hará un bloqueo de seguridad. Para reestablecer el periodo de encendido de llama del piloto, se debe hacer un reset manual al control y una purga nuevamente. 4. Cuando se utiliza la detección de llama con UV, se requiere una prueba para verificar que la radiación de la chispa de ignición no está activando el control. Para esto, cerrar manualmente la válvula principal y el piloto. Luego hacer un encendido normal del equipo y observar el voltímetro cuando el control llega al periodo de encendido. En este punto el voltímetro no debe leer más de 4 Voltios. Si hay más de 4 voltios, se debe realinear el detector de llama o se debe modificar la localización de los electrodos de ignición. 5. Chequear manualmente que hay cierre del sistema por falla de llama del piloto, cerrando manualmente la válvula del piloto y haciendo un

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encendido normal. Sin llama de piloto presente, el control desenergiza el piloto al final del periodo para ignición, y el control se bloquea. El switch “Check-run” debe estar en “run” para esta prueba. Prueba de llama principal.

1. Proceder con un arranque normal del equipo. Luego de finalizar la llama del piloto, observar la lectura en el voltímetro, si la lectura es baja, reajustar la llama principal y verificar el alineamiento del detector. 2. Chequear la falla de llama principal, haciendo un cierre manual del flujo de combustible principal. 4 segundo después de apagada la llama, la válvula de combustible principal se debe desenergizar. El sistema de alarma se debe activar luego del bloqueo de seguridad. Prueba de piloto mínimo:

En esta prueba se debe tener mucha precaución. Esta prueba asegura que el control no detectará la llama del piloto demasiado pequeña, al momento de realizar el encendido de la llama principal. 1. Cerrar manualmente el flujo de combustible principal. 2. Posicionar el switch “check-run” en “check”. 3. Encender el equipo normalmente. 4. Reducir el flujo de combustible al piloto, hasta que la lectura de voltaje este por debajo de 10 Voltios. 5. Aumentar lentamente el flujo de combustible al piloto hasta que la lectura del voltaje se encuentre en 10 Voltios. Esta es la llama mínima del piloto que el detector va a permitir. 6. Posicionar el switch “Check-run” en “run”. Cuando se energice la válvula de cierre del combustible principal, abrir lentamente el flujo de combustible principal. 7. Observar el apagado de la llama principal, debe ser suave y normal.

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8. PRECAUCIÓN: Si la llama principal no hace ignición inmediatamente, cerrar el flujo de combustible principal. Y realinear el detector para que requiera una cantidad mayor de llama del piloto. 9. Repita la misma operación, hasta que el apagado de la llama se realice suave y normalmente. 10. Luego de terminada esta prueba, reanude el flujo normal el combustible al piloto. PROBLEMAS: Antes de iniciar pruebas específicas sobre el control se debe: 1. Verificar la instalación y el cableado de acuerdo con las instrucciones de instalación. 2. Que las láminas de contacto no estén en la posición equivocada o dobladas. 3. Que el chasis esté asegurado adecuadamente sobre la base para cableado. 4. Que el control tenga el switch “Check-run” en posición “run”. 5. Que el amplificador correcto para el método de detección de llama seleccionado esté adecuadamente conectado. 6. El detector de llama esté limpio. 7. El switch de bloqueo este reseteado. PRUEBAS DE PROBLEMAS: Cuando hay síntomas de problema se lista una posible causa de los problemas: Consultar catálogo del control. 6.1.1.9.2. Referencia: Controles Fireye serie

C7795, para ACPM RA8184G).

Selección: Para calderas ON/OFF.

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MC 120 (Honeywell



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El control permite combustión automática y monitoreo permanente de la llama de las calderas industriales para gas y aceites livianos. Descripción:

Este control tiene un módulo amplificador (MAUV1) y un módulo de programación (MP230) que deben ser instalados sobre un chasis y la base de cableado. Está provisto con un periodo de prepurga y permite monitorear la ignición del piloto y la válvula principal para permitir una operación segura. En el caso de existir una falla de llama, el control la detectará y hará un cierre de seguridad cortando la operación de la caldera y activando un sistema de alarma. Instalación del control:

Montar la base del control en el panel respectivo. Puede montarse en cualquier posición con dos tornillos, pero se debe evitar la vibración excesiva y temperaturas muy elevadas. (Ver figura 30) Aplicación y función:

El control viene provisto de un periodo de prepurga, ignición y detección de llama, esta detección la hace por medio de un detector UV que envía una señal de llama al control para verificar una adecuada combustión y encendido de la caldera. En esta serie el tiempo de purga se pueden programar con la posición del switch #1 al #5 dando como opción 5, 7, 30, 60 o 240 segundos o cualquier combinación de estos valores. Estos valores se suman y se posicionan cuando se ubican en la derecha. Si todos están en posición OFF el control se bloquea. El tiempo de ignición se programa con los switch #6 y #7 puede ser de 5 o 10 segundos, en este caso no se pueden sumar los tiempos. Si los dos switch se encuentran en la misma posición el control se bloquea.

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La opción de reciclaje se programa con el switch #8, Hacía la izquierda hay reciclaje y hacia la derecha no hay reciclaje. La posición de los switches puede ser modificada una sola vez, cuando se coloca la tapa transparente la programación seleccionada no podrá ser modificada de nuevo. Conexión típica de estos controles:

1. Cuando se suple energía al sistema, y el control del circuito de operación limite (Pressuretrol, nivel de agua, etc.) está cerrado, el motor del ventilador se energiza. El circuito de flujo de aire se cierra. 2. Luego de finalizar el periodo de purga seleccionado se cierra RL-1, se energiza el terminal 3 que conecta el piloto de ignición, y el terminal 4 que conecta la chispa para ignición. Se da un tiempo máximo de 10 segundos para que se inicie la llama (o 5 segundos). 3. Cuando el control detecta la llama del piloto, RF-1 se cierra, energizando el terminal 5 que conecta la válvula principal de combustible, RF-2 se abre y desenergiza el terminal 4 que apaga la chispa de ignición. 4. Cuando se abre el circuito del control de operación, o si ocurre una caída de potencia, todo el sistema es desenergizado. 5. Si durante el periodo determinado para la ignición, no se detecta llama, el control desenergizará el piloto y la chispa (Terminales 3 y 4). Ocurrirá un cierre de seguridad, que desenergiza el motor del quemador y energiza la alarma de seguridad. 6. Si ocurre una falla de llama durante el periodo de encendido de la caldera, el control desenergizará la válvula principal de combustible y el piloto. Luego se iniciará el periodo de prepurga de 10 o 5 segundos y posteriormente el periodo para ignición de la caldera. Si se detecta la llama del piloto, se energiza la válvula de combustible principal y la chispa es desenergizada. Si no se detecta la llama del piloto, el control hará un cierre de seguridad y desenergizará el motor del ventilador y energizará el circuito de alarma.

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7. Se requiere hacer un reset manual al control, siempre que ocurra un cierre de seguridad.

Figura 28. Conexión del control de combustión

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Figura 29. Descripción del Control de combustión Prueba de operación:

Antes de probar la operación del control en el sistema, cierre la válvula manual de corte de combustible principal. 1. Cerrar la válvula manual de combustible principal. 2. Revisar nuevamente que las conexiones estén conforme lo dispuesto. 3. Comprobar que la válvula automática de combustible principal se encuentra conectada al terminal 5. 4. Encender el control y chequear eléctricamente que las operaciones que se están realizando están de acuerdo a lo que se explicó anteriormente. 5. Después de asegurar la correcta operación del sistema, abrir la válvula manual de combustible principal y verificar nuevamente que se está llevando a cabo la secuencia de operaciones correcta y que se están ejecutando los cierres de seguridad correspondientes.

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Pruebas de instalación:

Prueba de Jack: Cuando se insertan las puntas de prueba del voltímetro en las terminales de prueba de Jack, si se está detectando llama debe haber una lectura de 4.0-6 Volts DC, si no hay detección de llama la lectura debe ser cero. Prueba de detección de llama: 1. Cerrar manualmente la válvula de combustible principal. 2. Ubicar el voltímetro para DC, y poner las puntas de prueba sobre las terminales de prueba de Jack. (Si el voltímetro lee en el sentido contrario, invertir las puntas de prueba). 3. Realizar un encendido normal. 4. Cuando se establece la llama, la lectura del voltímetro debe ser normal (entre 4 y 6 voltios). 5. Si hay una señal inadecuada de llama: a. Asegurarse que tanto la conexión del detector como la del control está correcta. b. Asegurarse que el detector de llama esté limpio y a una temperatura moderada. c. Asegurarse que la llama es lo suficientemente larga para ser detectada. d. Si se utiliza un scanner UV, intentar usar una instalación más corta o que permita un perímetro más amplio de visión. Prueba de mínimo piloto: Esta prueba asegura que el detector no reconozca una llama muy pequeña de piloto. Debe ser realizada con mucha precaución.

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1. Cerrar la válvula manual de combustible principal. 2. Conectar las puntas de prueba en las terminales de prueba de Jack. 3. Hacer un encendido normal. 4. Reducir el flujo de combustible al piloto hasta que la llama apenas permanezca encendida. 5. Suministrar flujo de combustible con la válvula principal hasta que la llama principal se apague normal y suavemente. 6. ATENCIÓN: Si la llama no se apaga inmediatamente, apagar el sistema y realinear el detector de llama para que requiera una llama de piloto mayor. 7. Repetir la prueba hasta que la llama se apague normalmente. 8. Luego de terminar la prueba, restablecer el flujo de combustible normal al piloto. Prueba de falla de llama: 1. Temporalmente conecte la ignición (chispa y piloto) de llama al terminal 3. 2. Realizar un encendido normal. 3. Manualmente cerrar el flujo de combustible y observar el comportamiento de la señal en el voltímetro. 4. Si la señal del voltímetro no es cero al apagarse la llama, verificar que la chispa no esté activando la señal del detector. Si se está detectando la chispa se debe reubicar el detector. 5. Al finalizar la prueba, reconectar la chispa al terminal 4. 6.1.2. Controles de operación y accesorios de la línea de combustible: Se utilizan principalmente 4 tipos de combustible: gas, combustible No.2, Combustible No. 6 y carbón (o biomasas). A continuación se hará una descripción de los controles y accesorios que conforman estas líneas para una operación adecuada del sistema de combustión de la caldera.

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6.1.2.1 Línea de gas: La línea de gas y sus accesorios respectivos se

muestran en la figura 30 a y 30 b para dos rangos específicos de capacidad de caldera.

Figura 30 a. Tren de regulación para calderas de menos de 70 BHP

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Figura 30 b. Tren de regulación para calderas de 175 a 500 BHP

1. Válvula de corte: Referencia: Válvula tipo bola o mariposa (eclipse) con el diámetro

correspondiente a la línea de gas.

Selección: Es una válvula de corte manual que evita por completo el

flujo de gas a través de la línea y su material es compatible con los gases combustibles.

Función: Válvula de bola o mariposa manual que corta totalmente el

flujo de gas a la entrada de la línea. 90



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Características: Ver la figura 31a y 31b.

Figura 31 a. Válvula de corte manual, tipo bola.

Figura 31 b. Válvula de corte manual, tipo mariposa o eclipse. Operación: La tipo bola tiene un cuerpo esférico con un cilindro central,

que permite el paso de gas a través de la válvula o lo impide al girarlo, como se muestra la figura 31 a. En el caso de la válvula tipo mariposa se trata de un disco que al girar permite o restringe el paso de gas.

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2. Manómetros: Referencia: Manómetro, de 0 a 30 psi antes del regulador de segunda

etapa y de 0 a 100 pulgadas c.a. luego de la reguladora de segunda etapa. Carátula de 2”. Selección: Se utiliza un manómetro de columna de agua luego del

regulador de segunda etapa ya que las presiones medidas son bajas, entonces da mayor precisión. La escala da el rango de operación del sistema.

Función: La función del manómetro es conocer continuamente la

presión a la entrada de la línea de gas de la caldera con el fin de evaluar si la operación del sistema es normal. Características: Ver figura 32:

Figura 32. Manómetro de columna de agua

1. Carátula 2. Escala de pulgadas columna de agua 3. Aguja indicadora

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3. Interruptor de presión: (Por baja presión) Referencia: Presostato Honeywell C6097A1053 para calderas de

capacidades menores (modelos 72) y C437E para capacidades superiores. Selección:

Responde a las caídas de presión.

La función de este presostato es controlar la presión de entrada de gas a la línea de la caldera, la presión debe ser controlada como se determina en la sección 5 para calderas a gas. Función:

Características: Ver la figura 33 y 34.

Figura 33. Presostatos HoneywellC437E

1. Switch de mercurio: Envía la señal al sistema. 2. Indicador para determinar la presión 3. Lamina para calibrar la operación del sistema. 4. Tubería para la conexión. 5. Retenedor: Para soportar el vidrio que cubre el presostato. 6. Botón de reset manual. 7. Tornillo para calibración. 8. Tuerca para venteo. 93



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El presóstato Honeywell C6097A1053 cuenta también con una escala de graduación de presión para su cierre automático. Este control no cuenta con un reset manual, realiza un reciclaje automático.

Figura 34. Switch de presión C6097A Operación: La presión del gas en la línea actúa sobre un diafragma a la

entrada del presostato. Con la graduación de presión que se hace, el control determina una presión mínima a la que debe operar. Instalación:

1. Desconectar el sistema de la toma eléctrica para evitar choques eléctricos. 2. Remover la etiqueta que cubre la tuerca de venteo antes de la instalación. Localización: •

•

•

•

El presostato se debe ubicar después de la válvula reguladora de presión. El presostato debe estar ubicado antes de cualquier válvula de cierre. Debe haber instalado un presostato de alta antes de la entrada al quemador. Debe estar a nivel para que el switch de mercurio opere adecuadamente.

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Montaje: 1. Remover la etiqueta que cubre la tuerca de venteo. 1. Remover los tornillos y retenedores, y la cubierta de vidrio. 3. Montar el presostato en un nivel vertical. 4. Nivelar cuidadosamente el presostato en posición, haciendo uso de la línea de nivel que tiene en la parte trasera. 5. Conectar el presostato al sistema y seleccionar la presión respectiva de operación girando el tornillo de graduación. Chequeo: 1. Iniciar el sistema para operación normal y gradualmente reducir el flujo de gas con la válvula reguladora. 2. Cuando la presión alcanzada por el sistema es la que se ha seleccionado, el presostato debe cerrar el switch, abrir el contacto y accionar el sistema de control de la línea de gas. 3. El presostato hará un apagado de seguridad y se bloqueara. 4. Se debe hacer un reset manual al presostato para reiniciar la operación normal. Luego se debe normalizar el flujo de gas abriendo la válvula reguladora. 5. Ubicar de nuevo el vidrio y el retenedor. Para más precisiones referirse a instrucciones del fabricante.

4. Presóstato de Alta presión: Referencia: Presóstato de alta Honeywell C6097B1119 para calderas de

capacidades menores (modelos 72) y C645B1013 para capacidades superiores. Selección: • •

•

Presóstatos construidos para operar con gas natural, LP o aire. Son controles que responden a los aumentos de presión y al realizar un bloqueo de seguridad se requiere un reset manual o no. Se puede realizar una selección y calibración de la presión límite de operación del sistema y se puede verificar directamente dicha calibración.

La función del presóstato es detectar si hay aumentos de presión en la línea de gas de la caldera. Función:

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Descripción:

El presóstato cuenta con un diafragma que activa un mocroswitch o un switch. Si la presión del sistema es normal, el resorte se mantiene en posición, si la presión aumenta, el diafragma empuja el resorte que a su vez activa un microswitch que envía la señal de cierre al presóstato. Montaje: Este control puede ser montado en cualquier posición, a pesar

de ser un poco más preciso si se monta en posición horizontal. Descripción:

Figura 35a. Partes del presóstato C645B1013

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Figura 35b. Presóstato C6097B1119

En la figura anterior se puede determinar claramente las partes del control de presión: •

•

•

•

Tornillo o escala para ajuste de presión: Para determinar a que presión el control realizará el cierre de seguridad. Lámina o rueda con escala: Permite determinar permanentemente la presión de calibración del equipo. Reset de seguridad: Botón que permite reiniciar la operación del sistema luego de un cierre de seguridad. Microswitch: Envía la señal al sistema cuando hay aumento de presión.

Cableado: Desconectar la fuente de potencia antes de realizar cualquier

tipo de conexión al sistema.

Calibración de la presión de operación: Para realizar el ajuste de la presión

del control, el tornillo de ajuste de presión se debe girar en el sentido de las manecillas del reloj para aumentar la presión, y en el sentido contrario al de las manecillas del reloj para disminuir la presión. Ajuste de la lámina con escala:

1. Remover la cubierta del control. 2. Desatornillar media vuelta el tornillo que ajusta la lámina con la escala. 3. Mover la lámina hacía abajo hasta el tope o hasta donde se desee calibrar.

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4. Ajustar nuevamente el tornillo de ajuste de la lámina. 5. Colocar nuevamente la cubierta. Reset manual: La serie C645B al hacer cierre de seguridad requiere un

reset manual para reiniciar la operación y abrir el circuito. Para realizar el reset, es necesario empujar hasta el final de la carrera el botón de reset y posteriormente soltarlo. 5. Primera y segunda válvula de seguridad: La configuración de estas válvulas depende de la capacidad de la caldera: Para calderas de menos de 70 BHP se recomienda utilizar dos válvulas de diafragma de apertura lenta y cierre rápido. Para calderas entre 80 y 100 BHP se recomienda utilizar una válvula motorizada y una de diafragma de apertura lenta y cierre rápido. Para calderas de más de 150 BHP se recomienda utilizar dos válvulas motorizadas. 5.1. Válvula de diafragma de apertura lenta y cierre rápido: Existen varias referencias que corresponden a este tipo de válvulas. En la línea Honeywell por ejemplo: V4943B1019 o V48A2276. Son válvulas de diafragma para uso con gas natural o gas propano. Su selección se debe realizar teniendo en cuenta la presión de la línea y el diámetro de la válvula, asegurando que suministre el combustible suficiente al equipo. Selección:

Función: Su función es realizar el cierre de combustible en caso de que el

sistema presente condiciones no adecuadas, por ejemplo una caída de presión en la línea de gas. Características: Son básicamente válvulas solenoides que operan por

diafragma. Estas válvulas actúan como reguladoras con el fin de realizar una apertura lenta. Cuando la presión sale de la zona de regulación realizan un cierre rápido para evitar explosiones o fugas importantes de gas.

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Figura 35b. Válvula de apertura lenta y cierre rápido.

5.2. Válvulas motorizadas: 5.2.1. Referencia: Hidromotores ASCO AH2D112A4

Son hidromotores del tipo de empuje vertical para equipos que operan a gas. Selección:

Función: La función de los hidromotores es activar las válvulas de cierre

de combustible en caso de que el sistema presente condiciones no adecuadas, por ejemplo una caída de presión en la línea de gas. Características: Los hidromotores

son activados por una bomba electrohidráulica que ejerce presión sobre un pistón. La bomba ejerce una fuerza hidráulica sobre el vástago del pistón, que hace que éste se extienda teniendo una fuerza neta de 200 Libras. Para retornar el pistón a su posición inicial, el aceite que ejerce fuerza hidráulica retorna al depósito y el resorte del pistón retoma su forma inicial devolviendo el vástago. Cuando el vástago del pistón llega al fin de carrera, se desactiva el motor eléctrico, pero se mantiene la presión hidráulica estabilizándose para mantener cerrada la válvula. A los dos lados del hidromotor se encuentra un indicador de posición del vástago. Ver la figura 36. Cuando el vástago del pistón alcanza la posición máxima de extensión, un switch límite de seguridad, bloquea el vástago para que permanezca en la posición final.

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Cuando hay una interrupción eléctrica total, el vástago retorna a su posición inicial en un segundo. Instalación:

1. Colocar el actuador en posición para operar la válvula y asegurarlo con los dos tornillos para montaje (Ver la figura 37.). Los hidromotores pueden ser instalados en cualquier posición para operar. Conexión: Se debe desconectar el sistema para evitar posibles accidentes.

1. Remover 6 tornillos y la tapa eléctrica. 2. Pasar los cables a través de uno de los orificios de conduit (figura 37.). Instalar las conexiones eléctricas apropiadas. 3. Conecte los cables de potencia a las terminales 1 y 2, y conecte la conexión a tierra al cable verde que se encuentra detrás de la lámina del terminal (Ver la figura 38). 4. Conecte auxiliares o switches de prueba de cierre en las terminales comunes normalmente abiertas o normalmente cerradas. 5. Reinstalar la tapa eléctrica. 6. Opere el sistema cinco ciclos, para purgas el sistema hidráulico de aire y para verificar operación normal.

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Figura 37. Partes del Hidromotor Ajuste de switches: La posibilidad opcional que hay de prueba de cierre de

switch, se hace en la fábrica, y provee información que confirma positivamente el cierre de la válvula. Este switch no es ajustable. Reemplazo del switch límite:

1. Desconectar el sistema. Remover los 6 tornillos y la tapa. 2. Desconectar el actuador y la conexión del switch. Remover los dos tornillos de montaje y el switch de límite. (Ver figura 37). 3. Instalar el nuevo switch. Conectar y ajustar el switch para que actúe al final de la carrera doblando el brazo del switch. 4. Conectar el sistema. Reinstalar la tapa y los tornillos.

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Figura 38. Conexión del Hidromotor. Llenado con aceite: Las unidades estándares se llenan con aceite s156202.

1. Ubicar el hidromotor para que el orificio de llenado esté hacia arriba. Remover el tapón del orificio. 2. El aceite debe estar 5/8” de la parte superior del contenedor de aceita. Poner nuevamente el tapón. 3. Conectar el hidromotor y apagarlo 5 veces, a través de toda su carrera, para purgar el aire del sistema. Remover el tapón. 4. Chequear el nivel de aceite y llenarlo hasta nivel si es necesario. Colocar el tapón y reubicar en posición el hidromotor. 5. Hacer operar el hidromotor para asegurar que se tiene operación normal.

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5.2.2. Referencia: Válvulas de combustión V710K AS V15 Selección:

V710 - Corresponde a la serie K - Tamaño de la válvula (E =3/4”, F=1”, G=1 1/4”, H = 1 1/2”, J=2”, K=2 1/2”, L=3”) AS - Material del cuerpo. Cuerpo de aluminio con conexiones NPT. V15 -

Función: La función de las válvulas es hacer el cierre total de las líneas de

gas si se presenta alguna falla en el sistema. Son activadas directamente por el hidromotor. Características: Están diseñadas para ser activadas por el hidromotor de la

serie AH2B. Esta válvula está diseñada para abrirse en el momento en que el hidromotor ejerce presión sobre el embolo de la válvula (ver figura 39.), dejando pasar el gas a través de la línea.

Figura 39. Válvula de cierre motorizado.

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Instalación:

1. Cerrar la válvula reguladora de gas de la línea. 2. Verificar que las tuberías y accesorios se encuentren libres de mugre o partículas sólidas. Si de antemano se determina que hay presencia de partículas sólidas, se debe instalar un filtro antes de las válvulas. 3. Usar gotas de sellante, y aplicarlo solo en la rosca hembra. Seleccionar un sellante compatible con el gas de trabajo. 4. Conecte la válvula usando una llave de tuercas, para unir la tubería y la válvula. 5. Remover la capa plástica protectora de la parte superior de la válvula. Ubicar el hidromotor y fijar los dos tornillos de montaje. No se requiere conexión del vástago. 6. Completar la instalación del hidromotor según instrucciones. 7. Chequear el hidromotor y la válvula para operación apropiada. Con la válvula de flujo de gas principal cerrada, probar el montaje durante cinco ciclos para purgar el sistema de aire. 8. Antes de operar el sistema, chequear fugas en las conexiones con una solución de jabón. Hacer una prueba de cierre de la válvula antes de hacer un arranque para operación. Cambio de la cubierta del mecanismo de la válvula (Bonnet):

1. Cerrar la válvula principal de gas. Separar, despresurizar y purgar todas las tuberías interconectadas. 2. Desconectar el hidromotor de la válvula, desconectar las conexiones de potencia y remover el hidromotor de la válvula soltando los dos tornillos de ensamble de la base. 3. Remover los tornillos que unen el cuerpo de la válvula con la cubierta del mecanismo. 4. Levantar la cubierta con el mecanismo unido a ésta, y sacarlo del cuerpo de la válvula. Remover los dos o - rings. 5. Examinar el interior de la válvula. Si es necesario limpiar el interior de la válvula con un fluido compatible con los materiales de la válvula y el gas en circulación por la línea. 6. Lubricar los dos o - rings nuevos con petrolato blanco (o algo similar). Insertar el o - ring inferior en el cuerpo de la válvula y el o - ring superior en la ranura en la parte superior de la cubierta. 7. Inserte la nueva cubierta y el mecanismo de la válvula dentro del cuerpo de la misma, con cuidado de no dañar los o - rings. 8. Sosteniendo la cubierta, colocar los tornillos apretándolos solo con las manos. Luego apretar los tornillos cruzados para asegurar que la cubierta

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sienta igualmente en todas las direcciones. Verificar que el empaque este igual en toda su superficie. 9. Colocar el rótulo de identificación en el tornillo de la cubierta. 10. Remover el plástico protector de la parte superior de la válvula. Colocar el hidromotor en posición y fijarlo con los dos tornillos de ensamble. 11. Completar la instalación del hidromotor. Chequear la correcta operación del sistema. Con la válvula de gas cerrada, operar el sistema cinco veces para purgar el hidromotor de aire en el sistema hidráulico. 12. Hacer la prueba de cierre de la válvula según catálogo. Problemas:

PROBLEMAS

La válvula no abre

La válvula no cierra

POSIBLES CAUSAS Mugre, óxido de la tuberia o cualquier partícuala sólida que impide la apertura de la v álv ula.

SOLUCIÓN Desarmar las conexiones y limpiar internamente las partes. Instalar un filtro a la entra da. Hidromotor defectuoso Reparar o reemplazar el hidromotor Mecanismo dañado Reemplazar la cubierta del mecanismo de la válvula y el mecanismo Mugre, óxido de la tuberia Desarmar las conexiones o cualquier partícuala y limpiar internamente las sólida que impide la aper- partes. tura de la v álv ula. Instalar un filtro a la entra da. Orientación de la válvula Remover la válvula y incorrecta (El flujo no se reinstalarla en la posición está desplazando en el correcta. sentido correcto). Eje y embolo dañados Reemplazar la cubierta Resorte de retorno dañado del mecanismo de la

6. Valvula solenoide de purga: Referencia: Válvula Honeywell V4295S1005. Selección: Son válvulas de dos vías, con diafragma normalmente abierto y

diseñada para flujo de aire o gases combustibles. determina por la capacidad de la caldera. 105

El diámetro se



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Función: Se utiliza como válvula de venteo ubicada entre las dos válvulas

de seguridad del tren de gas, su función es permitir la salida del gas a la atmósfera en caso de haber un cierre de emergencia o fallas en el sistema. Para evitar posibles explosiones no permite excesos de gas en la línea. Características: Esta válvula permanece abierta mientras el sistema se

encuentre desenergizado (N.O.), energizado.

y cerrada cuando el sistema está

Ver la figura 40.

Figura 40. Válvula de venteo.

El desensamble y ensamble de la válvula se debe realizar de acuerdo a las instrucciones en el manual del fabricante. Instalación: • •

La válvula puede ser instalada en cualquier posición. No se debe aplicar sellante en la parte interna de la válvula para evitar que entre al sistema. 106



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La tubería no se debe apretar excesivamente para evitar daños en el cuerpo de la válvula.

Limpieza:

La válvula debe ser limpiada periódicamente. La limpieza depende del medio y del gas con que se esté operando. Cuando hay suciedad en la válvula, la operación comienza a ser lenta, se presentan fugas y se presenta sonido excesivo. Se debe desensamblar y limpiar adecuadamente. Mantenimiento preventivo:

1. Mantener el gas dentro del sistema lo más limpio posible. 2. Operar la válvula por lo menos una vez al mes para asegurar operación adecuada. Causas de operación inadecuada:

1. Presión incorrecta: La presión de operación de la válvula se debe encontrar dentro del rango de operación correspondiente al sistema. 2. Fugas: Abrir la válvula y verificar todas sus partes. Si es necesario reemplazar partes dañadas. 7. Válvula Reguladora de flujo de gas: Referencia: Válvula Reguladora de flujo de gas Continental. Selección: Esta válvula opera en conjunto con el motor damper (para

calderas ON-OFF) y con el modutrol (para calderas moduladas), abriendo y cerrando el paso de gas según las exigencias de operación del sistema. Función: Está válvula determina la cantidad de gas admisible en el

quemador para realizar la combustión.

Descripción de operación: Ver la figura 41.

1. La válvula es tipo bola o eclipse, determinando el paso de combustible mediante el giro del embolo.

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2. El giro del embolo lo controla el modutrol o motor damper controlado por el sistema de control de la caldera. 3. El control de cierre o apertura está directamente ligado con la demanda de vapor, ya que si aumenta la demanda de vapor el consumo de combustible aumenta, y lo contrario si la demanda se hace menor. 8. Válvula del piloto: Referencia: Válvula ASCO 8262G Selección: Diseñada para trabajar con gases combustibles. Normalmente

cerrada. Cuando se energiza el sistema permite el paso de gas para el encendido del piloto del quemador. Función: Cierra y abre el paso de gas a través de la línea del piloto de

combustible.

Operación: Al pasar una corriente por una bobina se forma un campo

magnético que cambia la posición del vástago. Cuando se encuentra desenergizada, el vástago se encuentra en la parte baja tapando el orificio de paso de gas. Al energizarse se mueve hacia arriba permitiendo el paso de gas. Limpieza: Esta válvula debe ser limpiada periódicamente, y la periodicidad

se determina en base a las condiciones de operación y medio en el que opera la válvula. La necesidad de limpieza se determina por sonido excesivo, operación lenta o fugas de combustible.

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Figura 41. Válvula Continental. Mantenimiento preventivo: •

•

•

Mantener el medio que fluye a través de la válvula lo más limpio posible. La válvula se debe hacer energizar al menos una vez al mes para asegurar que está operando adecuadamente. Dependiendo del medio y las condiciones de servicio, hacer una inspección periódica de las partes internas de la válvula, limpieza de todas las partes y reemplazar las piezas si alguna se encuentra en mal estado.

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Figura 42. Ensamble válvula solenoide Causas de operación inadecuada: •

•

•

• •

Presión incorrecta: Chequear la presión de la válvula. La presión del sistema debe estar dentro del rango especificado. Fugas excesivas: Desensamblar la válvula y limpiar todas las partes. Si hay alguna pieza dañada es necesario reemplazarla. Falla en el circuito de control: Es necesario verificar que el sistema eléctrico energiza la solenoide (circuitos abiertos, daños en fusibles, bobinas conectadas a tierra, conexiones mal hechas). Bobina quemada: Verificación de circuito abierto en la bobina. Bajo voltaje: El voltaje a través de la bobina debe ser al menos del 85% de lo indicado en la placa.

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El reemplazo de la solenoide y el desemsamble y ensamble de la válvula se debe realizar según el manual del fabricante.

Figura 43. Cuerpo de la válvula.

6.1.2.2. Línea de ACPM: En la figura 44 y 45 se muestra el montaje

general de las líneas de ACPM en calderas.

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Figura 44. Montaje de la línea de ACPM para operación ON-OFF.

Figura 45. Montaje de la línea de ACPM para operación MODULADA.

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1. Filtro: Referencia: Westwood modelo F25 Selección: Son filtros especiales para aceites No. 2 (ACPM), con

mallas de filtración suficientemente pequeñas para la eliminación de partículas sólidas. Función: Generalmente los aceites combustibles contienen partículas

sólidas que pueden obstruir los controles y deteriorar los equipos. Los filtros tienen como función eliminar estas partículas sólidas del combustible para asegurar la operación correcta del sistema y especialmente el sello de las válvulas. Características: Ver la figura 46.

Figura 46. Filtro Westwood Operación: El filtro tiene en la parte superior del depósito una

entrada y una salida de combustible. El aceite entra directamente al depósito y posteriormente es succionado por la bomba de combustible, dejando todas las partículas sólidas en la malla de filtración. Limpieza: La parte superior del filtro se puede retirar,

de esta manera se puede sacar la malla de filtración para hacer la limpieza pertinente o para reemplazarla si se encuentra muy deteriorada. Si no se realiza una limpieza periódica es posible que el sistema no opere adecuadamente.

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2. Bombas de combustible: 2.1. Calderas de menos de 20 BHP: Referencia: Suntec A-7000

A2YA-7916

Las conexiones de la bomba para la ubicación de la boquilla, el retorno, purga de aire, etc. se pueden ver en la figura 47.

Figura 47. Características de las bombas de combustible A-7000. Operación: Estas bombas son de piñones.

Los piñones al girar comprimen la cantidad de combustible contenida dentro de éstos, llevándolo hasta la conexión de salida del combustible. De esta manera realizan la succión. Información general: •

Si el sistema tiene una tubería de succión de diámetros demasiado grande, puede presentarse operación en seco al principio del funcionamiento, ésto puede dañar la bomba. El operario debe

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•

•

•

•

asegurarse que al inicio de la operación la bomba se encuentre cebada. En la primera puesta en marcha se debe realizar antes de la operación un cebado de la bomba, para evitar que haya fallas o daños en el equipo. Estas bombas (Modelo A) pueden ser montadas en cualquier posición y operarán adecuadamente. Presión de corte de operación: El promedio de presión para corte de operación de estas bombas es de 80 PSIG. Para chequear el corte de presión, instalar un manómetro en la conexión para la boquilla, operar el quemador por un corto periodo de tiempo, apagar el quemador y comprobar que el corte de operación se realiza a 80 PSIG. Uno de los factores más determinantes en la operación de estas bombas es la existencia de aire en el sistema, razón por la cual se deben realizar purgas al sistema periódicamente. Instalación: La instalación de la bomba de combustible se deben

hacer de acuerdo a las limitaciones determinadas por el fabricante.

1. La línea de retorno debe esta 3/4” por encima de la principal dentro del tanque. 2. Se debe ubicar un filtro antes de la entrada a la bomba. 3. Se determinan limites para H (Alltura entre punto de succión en tanque y bomba) y R (Distancia horizontal entre succión en tanque y bomba) de manera que la operación de la bomba sea conveniente. 4. Para la instalación se debe realizar la conexión del by-pass, si se coloca el tapón, el by-pass se realiza internamente dentro de la bomba, es decir que al cerrar la salida, el combustible recirculará dentro de la bomba permanentemente. Si se hace conexión del by-pass al tanque de combustible, cuando se cierra la salida de la bomba, el combustible que siga entrando será retornado al tanque. Purga del sistema: Es esencial mantener el sistema libre de aire. Si

hay aire, la bomba nunca alcanzará la presión de operación requerida.

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1. Hacer una verificación cuidadosa de las conexiones de la línea de combustible para que no haya fugas. 2. Verificar las conexiones a la bomba y los accesorios. 3. Hacer una purga de la bomba. LONGITUDES H+R DE LAS TUBERIAS DE CONEXI N H (FIG. 53) 1725 RPM 3450 RPM 3/8"OD 1/2"OD 3/8"OD 1/2"OD 3 GPH 3 GPH 3 GPH 7 GPH 3 GPH 7 0' 86' 100' 84' 71' 100' 100 1' 80' 100' 78' 66' 100' 100 2' 75' 100' 73' 62' 100' 100 3' 70' 100' 68' 57' 100' 100 4' 64' 100' 63' 53' 100' 100 5' 59' 100' 57' 48' 100' 100 6' 54' 100' 52' 44' 100' 100 7' 49' 100' 47' 39' 100' 100 8' 43' 100' 42' 35' 100' 100 9' 37' 100' 36' 31' 100' 100 10' 32' 100' 31' 27' 100' 100 11' 26' 100' 26' 22' 100' 87' 12' 21' 85' 21' 18' 83' 70' 13' 63' 62' 52' 14' 42' 41' 35'

Figura 48. Selección de geometría de conexión de las líneas de combustible. Purga de la bomba:

1. Asegurarse que la bomba tiene combustible dentro del cuerpo (Para lubricación de los piñones). 2. Asegurarse que la línea de retorno esté al menos 3/4” por encima de la principal, dentro del tanque de combustible. 3. Iniciar la operación normal del sistema. 4. Verificar todas las conexiones del sistema. 5. Abrir la válvula de purga de la bomba. 6. Permitir la salida de combustible hasta que desaparezcan las burbujas de aire. 7. Cerrar la válvula. 2.2. Calderas de 30 a 125 BHP:

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Referencia: Bomba Suntec J6PB-1000 Características: •

•

RH: significa que el eje rota hacia la derecha. LH: significa que la conexión para la boquilla se encuentra al lado izquierdo del cuerpo de la bomba. Si no hay número en la 5ta posición de la especificación de la bomba, significa que la rata de operación es de 100 Psi. BOMBAS J MODELO

J3B J3B-B J3BN-B J4 J5B J5P J6B J6K J6P

MAXIMA CAPAC. DE BOQUILLA (GPH)

1725 RPM 7 0 3 0 17 16 24 24 24

3450 RPM 20 14 20 17 40 40 55 55 55

PRESIÓN (PSI)

100 200 200 300 100 100 100 100 100

Figura 49. Características de los modelos J6P. SUCCIÓN

B P K

RATA DE SUCCIÓN (GPH) ACEITES No. 2 ACEITES No. 6 10 10 ILIMITADO 30 ILIMITADO ILIMITADO

Figura 50. Características de la succión. TIPO A B C D

Figura 51. boquilla.

ROTACI N / BOQUILLA RH / RH RH / LH LH / LH LH / RH

Sentido de rotación de la bomba y ubicación de la

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Para el tipo de montaje existen 2 posibilidades: 1. De brida 2. De pedestal En continental se utiliza el tipo pedestal. Las características de conexión de esta bomba están en la figura 52, donde se especifican las conexiones de entrada, la conexión para la boquilla, para el retorno etc. Operación: Estas bombas tienen el mismo sistema de operación de

las modelo A-7000.

Figura 52. Características de las bombas modelo J. Información general: •

•

•

Las líneas de combustible no deben tener diámetros inferiores a 1/2”. (Tuberías en cobre) Las líneas no deben tener ningún tipo de fugas en las interconexiones de las líneas o de los equipos. Se debe lubricar la bomba antes de utilizarla inicialmente, para evitar la operación en seco, que podría dañar el equipo.

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•

Como en las bombas A-7000 el fabricante sugiere geometrías recomendadas para las interconexiones de las líneas, como se observa en el manual de la bomba. Las bombas modelo J pueden ser montadas en cualquier posición. By-pass: Es importante realizar la conexión del by-pass de la bomba:

1. Si se coloca el tapón el by-pass será interno (Como en las modelo A-7000). 2. Se puede quitar el tapón del by-pass y conectar este al tanque de combustible; para que al cerrar la salida de la bomba, el combustible que sigue entrando sea retornado directamente al tanque. Purga del sistema: Uno de los factores determinantes para la

operación inadecuada de las bombas es la presencia de aire dentro del sistema, razón por la cuál es necesario realizar purgas periódicamente: 1. Asegurarse que la bomba tiene combustible dentro del cuerpo (Para lubricación de los piñones). 2. Asegurarse que la línea de retorno esté al menos 3” - 4” por encima de la principal, dentro del tanque de combustible. 3. Iniciar la operación normal del sistema. 4. Verificar todas las conexiones del sistema. 5. Abrir la válvula de purga de la bomba. 6. Permitir la salida de combustible hasta que desaparezcan las burbujas de aire. 7. Cerrar la válvula. Para calderas de capacidades superiores se utilizan bombas similares a las aquí descritas, pero el suministro de combustible debe corresponder a la capacidad de la caldera.

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3. Motor para operar las bombas de combustible: Referencia: Siemens , trifásicos 1LA3. Selección: Se utilizan motores asincrónicos de jaula de ardilla, que

correspondan a la potencia requerida por la bomba.

Características: Se encuentran especificadas en el manual del motor. 4. Válvula solenoide para piloto y principal en calderas de ON-OFF: Referencia: Solenoide ASCO 8262G22V DE ¼” Selección: Diseñada para trabajar con combustibles No. 2.

Normalmente cerrada. Cuando se energiza el sistema permite el paso de gas para el encendido del piloto del quemador. Función: Cierra y abre el paso de combustible a través de la línea del

piloto.

Limpieza: Esta válvula debe ser limpiada periódicamente, y la

periodicidad se determina en base a las condiciones de operación y medio en el que opera la válvula. La necesidad de limpieza se determina por sonido excesivo, operación lenta o fugas de combustible. Características similares a la válvula piloto de gas descrita en la sección 6.1.2.1..

5. Válvula solenoide para entrada principal de combustible en calderas moduladas: Referencia: Solenoide ASCO 8266D69 Selección: Válvulas solenoides diseñadas para aceites combustibles. Función: Una vez el piloto de la caldera ha iniciado la llama,

comienza la inyección de combustible en la línea principal para que la combustión dentro de la caldera se inicie. La función de esta

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válvula es permitir la inyección de combustible cuando el control de combustión se lo indique. Características: Ver la figura 53.

Figura 53. Construcción interna de la válvula.

De la figura 53 podemos ver que la válvula se encuentra normalmente cerrada, y al ser energizada por una señal del control de combustión, el núcleo se levanta, halando el disco, lo que permite el paso de combustible, cuando la válvula se desenergiza retorna a su posición inicial cerrando nuevamente el paso de combustible. Instalación:

1. Estas válvulas deben ser instaladas en posición vertical con la solenoide sobre el cuerpo. 2. Instalar la válvula siguiendo la flecha sobre el cuerpo que indica la dirección del flujo. 3. Es normal que en operación el cuerpo de la válvula eleve su temperatura, un exceso de temperatura se determinará solo por salida de humo.

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Mantenimiento:

1. Es importante instalar un filtro antes de la entrada a estas válvulas. 2. Se debe realizar una limpieza periódica periódica dependiendo del medio y las condiciones de operación. 3. Daños o suciedad se pueden detectar detectar por sonido excesivo excesivo o fugas en las válvulas. Mantenimiento preventivo:

1. Mientras sea posible mantener limpio el flujo que que pasa a través través de las válvulas. 2. Operar la válvula al menos una vez al mes. 3. Hacer limpiezas y revisiones periódicas a la válvula. El reemplazo de la bobina y el ensamble y desensamble se deben realizar según el catálogo del fabricante. 6. Boquillas: Referencia: Boquillas HAGO by-pass para combustible No. 2. Selección: Son boquillas diseñadas para operar con combustibles No.

2. y se seleccionan según según el consumo de combustible requerido.

Función: La función de las boquillas es disponer uniformemente y en

pequeñas gotas el combustible para evitar que se desperdicie o se deposite en la cámara de la caldera.

Características: Ver la figura 5.

En la figura se pueden ver las partes que constituyen las boquillas. Operación: La característica principal de estas boquillas es que

pueden operar operar con flujos variables de combustible. Este flujo se regula a través del retorno como se explica a continuación: 1. El combustible entra a la boquilla por la entrada principal. principal.

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2. Si no todo el combustible es enviado a la cámara cámara de la caldera caldera para la combustión, parte retorna al tanque de combustible a través través del retorno de la boquilla. 3. La regulación del del combustible se hace controlando la presión de la línea de retorno con la válvula reguladora continental. 4. La válvula reguladora se encuentra conectada al modutrol o motor damper. Si éste requiere requiere un régimen de fuego alto la válvula se cerrará aumentando la presión en la línea de retorno y haciendo que más combustible salga por la boquilla. 5. Si se requiere un un régimen de fuego bajo, la presión presión en la línea de retorno disminuirá abriendo la válvula reguladora, y más combustible retornará al tanque de combustible. 6. Es importante notar que las boquillas contiene internamente un coladero para evitar la obstrucción de los orificios de salida del combustible. Desensamble:

Para desensamblar las boquillas se debe desatornillar la parte posterior de la misma y de inmediato se tiene acceso a todas sus partes. LAS BOQUILLAS SE DEBEN DESARMAR COMO ÚLTIMO RECURSO. 6.1.2.3 Controles del sistema de combustión:

En esta sección se darán lineamientos generales de los controles de combustión, como son fotoceldas, electrodos, modutrol y damper. 1. Fotoceldas: Selección: Fotocelda Fireye UV2 Función: Las fotoceldas fotoceldas detectan detectan si hay

llama en la cámara de combustión. Su función es muy importante ya es quien envía la señal al control de combustión para determinar si la caldera está operando normalmente o si hay falla de llama. Instalación:

1. Instalar la fotocelda al menos a 18” de la llama.

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2. Es necesario instalar la fotocelda en un lugar donde su temperatura no se eleve demasiado. 3. La presión en el lugar de instalación de la fotocelda no debe ser demasiado elevada para evitar que se dañe. 4. La fotocelda se debe instalar dentro de un tubo estándar y la posición debe permitir una vista directa de la llama del piloto y la principal, sin obstrucciones. 5. La fotocelda no debe estar dirigida directamente a la chispa chispa del quemador, porque puede dar la señal para la entrada de combustible principal antes de que se haya iniciado la llama. 6. El humo absorbe los los rayos ultravioleta, por esto es necesario que el aire que haga la combustión sea limpio para permitir una vista clara de la llama.

Figura 54. Ubicación de la fotocelda. fotocelda. 2. Electrodos: Función: Los electrodos tienen como función generar chispa para

iniciar la combustión en la cámara de la caldera.

Características: Ver Ver la figura 55.

1. Los electrodos tienen un recubrimiento en porcelana con el fin de aislar térmica y eléctricamente. 2. La varilla interna del electrodo tiene como función conducir la corriente eléctrica. Ésta se encuentra doblada en un extremo extremo para permitir la cercanía entre las puntas de los pares de electrodos y facilitar la formación de la chispa.

Figura 55. Características de los electrodos.

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Operación:

Para crear la chispa entre los electrodos se conectan a un transformador de 110V a 10000V. Este es un potencial suficientemente alto para lograr que al cerrar el circuito se genere un corto circuito con una corriente muy grande, lo que forma la chispa que inicia la ignición de los electrodos. Revisión: Cuando la chispa no se está generando en el sistema se

debe verificar que:

1. El revestimiento en porcelana de los electrodos no se encuentre roto. 2. Que las puntas de los electrodos se encuentren suficientemente cerca para generar la chispa. 3. Que las varillas se encuentre en buenas condiciones, sin mugre o corrosión. 3. Damper Motor Y Modutrol: Referencia : Motor damper M436A1016 y Modutrol M9484D1010

Honeywell

Selección: El motor damper está especialmente diseñado para abrir y

cerrar el damper, posicionándolo solamente en dos posiciones. El modutrol está diseñado para múltiples posiciones asegurando la operación modulada del equipo. Características:

• • • • •

Voltaje: 120 V Corriente nominal de operación: 0.37 A Tiempo nominal para apertura: 30 seg. Máxima carga de torque: 20 lb/in Tiene protecciones para sobrecarga. Operación: Al igual que el modutrol, el motor damper se conecta al

damper de la entrada de aire de la caldera por medio de una varilla. Los motor damper son utilizados únicamente para calderas ON-OFF a gas, y su función es iniciar con el damper totalmente cerrado o con una apertura mínima. Cuando el sistema se energiza y se va a

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iniciar la combustión, el motor damper abre el damper de la caldera para permitir la entrada de aire al sistema. La apertura del damper se gradúa cambiando la posición de la varilla para obtener los porcentajes de combustión sugeridos en las secciones anteriores. El modutrol también regula la operación de la caldera controlando la relación aire combustible, pero de forma modulada, es decir que maneja regimenes de fuego altos y bajos. 6.1.2.4. Controles eléctricos:

Dentro del tablero de control de la caldera se encuentran una serie de controles eléctricos que en conjunto con el control de combustión comandan la operación de todo el sistema. En el tablero se puede encontrar: al lado izquierdo, el sistema de control que es donde se conectan al control de combustión todos los controles límites, este lado del tablero opera a 110V. El lado derecho del tablero se conoce como el sistema de potencia, que es el encargado de activar y desactivar todos los motores de la instalación, éstos operan a 220V o a 440V, para alimentar los motores. Los sistemas que se controlan en el lado de potencia son principalmente tres: bomba de alimentación de agua, ventilador y bomba de combustible (en el caso de aceites combustibles). 1. Contactores:

Son elementos que tienen 3 fases abiertas. Cuando el control de combustión envía una señal al contactor, la señal genera una corriente a través del enbobinado del contactor y el campo magnético mueve el núcleo haciendo que las fases se cierren. Cuando las fases se activan se inicia la operación de los motores. 2. Guardamotores:

Se conocen también como disyuntores, y al igual que los contactores, tienen tres fases. La función de los guardamotores es como su nombre lo indica proteger los motores de cualquier sobrecarga. Los guardamotores se ubican entre el control de

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combustión y los contactores, en caso de presentarse una sobrecarga, el guardamotor automáticamente se abre, abriendo a su vez el circuito. 3. Optimales:

Operan exactamente igual que los guardamotores, pero no puede hacerse la graduación de la corriente, es decir que se abren en una corriente preestablecida en el diseño del control. IMPORTANTE: •

•

•

No se deben tocar los bornes y tornillos del tablero en operación, algunos de éstos tiene corrientes altas y se pueden exponer a choques eléctricos. No hacer conexiones en el tablero, todas las conexiones están diseñadas para operar convenientemente y se puede dañar el equipo, las instalaciones o el personal puede resultar lastimado. Al hacer revisiones, tener el entrenamiento necesario y seguir las instrucciones de operación y revisión de los tableros eléctricos.

7. EQUIPO AUXILIAR Para la operación adecuada de las calderas, es importante utilizar equipos adicionales que mejoran la eficiencia de la caldera y determinan unas mejores condiciones de operación de los mismos. En Calderas Continental se fabrican equipos como suavizadores de agua, tanques de retorno de condensados y tanques de almacenamiento de combustible. 7.1. Suavizadores de agua: Como se dijo anteriormente el agua contiene partículas sólidas y elementos que pueden deteriorar los equipos en contacto con el agua, erosionándolos o dejando depósitos de partículas sólidas. Función: Como su nombre lo indica la función de este equipo es eliminar las

durezas del agua. Como dureza se entiende principalmente el bicarbonato de calcio que contiene el agua.

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Características: ( Ver la figura 56) Es principalmente un cilindro vertical que

tiene en la parte baja una bandeja agujereada con resina catiónica, la función de la resina catiónica es eliminar el bicarbonato de calcio.

Uniones: Los suavizadores de agua tienen una válvula multiport (o un conjunto de válvulas solenoides) que determina 3 puntos de operación: Operación, lavado y regeneración. Operación:

Operación: La válvula multiport se coloca en “operación”. El suavizador de agua se alimenta por la unión superior. El agua pasa a través de la resina catiónica donde elimina las durezas. Sale por la parte inferior de la caldera ya ablandada. • • • •

Lavado: Se coloca la válvula multiport en “lavado”. Se inicia el llenado del suavizador por la unión inferior abriendo la válvula de alimentación. Se debe abrir la unión lateral del suavizador. Es importante usar un colador para verificar que el agua de salida en el lavado no se esté llevando la resina catiónica, si esto sucede cerrar un poco la válvula de alimentación para reducir el caudal. Luego permitir la salida de agua por 15 minutos. • •

• •

•

Regeneración: Para determinar si es necesario regenerar la resina catiónica, es importante sacar de la unión lateral del suavizador en el lavado una muestra. Esta muestra se debe verter en un vaso y verificar con una solución jabonosa (usando necesariamente jabón de Castilla) si se hacen burbujas. Si se forman burbujas, el agua está suave, si no hay buena formación de burbujas el agua tiene durezas. Si se determina que el agua está dura, la resina catiónica se debe regenerar con salmuera. • •

Poner la válvula multiport en posición “regeneración”. Preparar la salmuera en el tanque. 128



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• • • •

•

Iniciar la succión de salmuera con la válvula de salida al tanque de retorno cerrada. Permitir el llenado del suavizador. Dejar la salmuera de 15 a 20 minutos dentro del suavizador. Luego iniciar un proceso de purga hasta desocupar el suavizador. Finalmente hacer un lavado pero permitiendo que la alimentación de agua se haga por la parte superior y dejando salir el agua por la purga hasta que ésta salga completamente limpia. Operar normalmente el equipo.

Es importante tomar los intervalos de regeneración de la resina, para hacer periódicamente este proceso y evitar el deterioro de los equipos. 7.2 Tanques de retorno de condensados: Estos tanques son necesario para la alimentación de todas las calderas, su función es mantener una reserva mínima para la alimentación de la caldera, hacer tratamiento químicos del agua si es necesario y recuperar calor de los condensados del sistema. •

•

•

Tiene un control de nivel de flotador que determina la admisión de agua si es necesario. Para mantener un control de la operación del tanque, viene con un nivel visible de agua y un termómetro. Los tanques de alimentación deben estar llenos al menos hasta un 60 % y el espacio libre se deja para la admisión de los condensados del sistema. El termómetro determina la temperatura del agua de alimentación, la limitación de temperatura es básicamente determinada por la bomba de alimentación de agua a la caldera que se puede deteriorar si se opera con temperaturas de agua demasiado elevadas. Viene provista de una bomba de agua de turbina regenerativa, la función de esta bomba es alimentar agua a la caldera.

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Figura 56. Características generales de los suavizadores de agua. Características: Ver la figura 57. Operación:

1. El tanque de retorno de condensados controla la línea de alimentación por medio de una válvula de flotador, si no está lleno más del 60% la válvula se activará permitiendo la entrada de agua. 2. Los condensados del sistema entran directamente al tanque. 3. Es importante verificar el nivel del tanque en el nivel visible y mantener un control periódico de la temperatura del agua del tanque para que no se eleve demasiado. 4. Cuando la caldera requiere alimentación, la bomba es activada por el motor. 5. La conexión de salida de agua se encuentra elevada sobre el fondo del tanque para evitar que entre mugre que se deposita en el fondo.

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6. Antes de la entrada a la bomba hay un filtro para que no entren a la bomba partículas sólidas que la puedan deteriorar. 7. Posteriormente se hace el bombeo de agua a la caldera.

Figura 57. Características del tanque de retorno de condensados. Purga: Es muy importante realizar una purga de fondo al tanque para sacar

cualquier depósito de mugre existente, especialmente al inicio de la operación. Posteriormente realizar purgas periódicas abriendo por un corto periodo de tiempo la válvula de purga, cerrando todas las otras salidas y entradas al tanque. La bomba: La operación de la bomba y su larga vida está determinada en gran

parte por el funcionamiento del tanque de retorno de condensados. • •

•

Si entran partículas sólidas a la bomba ésta se deteriora. Si el agua entra a temperaturas muy elevada se pueden dañar los alabes de la turbina y los difusores. Si no se encuentran bien alineados el eje del motor y la bomba, se pueden presentar fallas en los rodamientos, cojinetes y sellos.

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Los daños principales en la bomba son: desgaste de los rodamientos del eje, desgaste entre la turbina y los difusores, la turbina y los difusores picados.

Tratamientos químicos: Cuando se hacen tratamientos químicos al agua de

alimentación de la caldera, los químicos se inyectan en el tanque de retorno de condensados, es importante verificar que éstos no se encuentren cristalizados, porque no se disolverán en el agua formando grandes partículas sólidas que entran al sistema. 7.3. Tanque de almacenamiento de combustible: Para almacenar el combustible que alimenta la caldera se utilizan tanques, éstos básicamente están provistos de un nivel visible, una conexión para alimentación, una para salida y una para retorno, una purga de fondo y un venteo. Venteo: Es importante mantener el venteo abierto y llevarlo al exterior de

cuarto.

Purga: Se debe realizar al menos una purga anual para eliminar los lodos

acumulados en el fondo. Así mismo se debe realizar una purga cuando haya condensación del agua que contiene el combustible. Conexiones: Verificar que todas las conexiones están realizadas adecuadamente

y que no haya goteos.

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8. MANTENIMIENTO: Todo equipo que se encuentra en condiciones de operación tan severas como las calderas, requieren de la aplicación de un programa de mantenimiento; para así asegurar su operación continua, confiable, segura y económica. 8.1. Tipos de mantenimiento: 8.1.1.

Mantenimiento correctivo: Consiste en realizar reparaciones

sobre las calderas cuando éstas han fallado, operación en condiciones normales.

a fin de que reinicien la

Normalmente este es el tipo de mantenimiento que se utiliza, sin embargo no es conveniente ya que es de alto costo y reduce la vida útil de los equipos. 8.1.2. Mantenimiento programado: Se realiza una programación previa

de las operaciones de mantenimiento que se deben realizar. Este tipo de mantenimiento no es óptimo a pesar de reducir los costos de posibles reparaciones. 8.1.3. Mantenimiento preventivo: Este sistema se orienta a prevenir las

fallas antes de que ocurran, esto se hace mediante revisiones periódicas y reparaciones debidamente programadas conforme a recomendaciones del fabricante y las condiciones de operación del equipo. 8.1.4. Mantenimiento predictivo: Es aquel que ayudará a predecir las

fallas de los diferentes elementos que conforman el equipo, para lograr esto se requiere de instrumentación especial y costosa, razón por la cual este sistema es poco aplicado. 8.1.5.

Mantenimiento óptimo integral: Lo que se busca es integrar

todos los tipos de mantenimiento mencionados anteriormente para obtener los mejores resultados posibles y a bajo costo. 8.2. Consideraciones generales: Hay recomendaciones generales que se deben tener en cuenta para la operación de los equipos y prolongar su vida útil.

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8.2.1. Las operaciones básicas son: •

•

•

Observación constante de la operación: lo que le permite al operador detectar cualquier cambio en los parámetros de operación normal u otros, que sugerirían la intervención inmediata del personal calificado. Probar la operación normal del equipo, es un paso básico en el mantenimiento preventivo, indicando que el equipo no podrá funcionar correctamente y detectando las fallas para corregirlas, evitando males mayores. Inspección y ajuste de los equipos.

El último punto de inspección y ajuste incluye: -Limpieza. -Enfriamiento, ya que en general las operaciones que generan demasiado calor son un presagio de falla. -Vibración, se debe verificar la vibración excesiva que puede alterar el funcionamiento normal de los equipos. -Lubricación, para evitar la falla de los equipos. -Las fugas se deben evitar. 8.3. Recursos requeridos: Todas las herramientas que se utilicen deben ser cuidadosamente limpiadas y se deben manejas apropiadamente. 8.3.2. Repuestos: Se debe contar en el almacén con todos los repuestos

necesarios para realizar la reparación de calderas.

8.3.3. Información técnica: Se debe tener la información necesaria para

realizar las reparaciones adecuadamente, esto son planos, información técnica como manuales del equipo y procedimientos escritos de reparaciones y condiciones de operación. 8.4. Operaciones para un programa de mantenimiento de una caldera: •

Limpieza de boquillas del quemador, una vez finalizado el turno de operación de la caldera. No se deben utilizar implementos metálicos para la limpieza.

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Si es una caldera que opera con aceite pesado y requiere compresor para la atomización del combustible, es conveniente revisar el nivel de aceite dentro del compresor. Purgar la caldera conforme al régimen de purga establecido según los análisis de agua, si no al menos purgar cada ocho horas. Purgar el tanque de condensados. Purgar la columna de agua de control de nivel de la caldera, se debe purgar al menos una vez por turno de operación. Revisar que las presiones de entrada de combustible son las establecidas y lo mismo la presión del aire o vapor de atomización. Revisar la temperatura de los gases de salida de la chimenea. Si esta temperatura sobrepasa la sugerida puede ser una indicación de que la caldera está hollinada y requiere limpieza.

Mantenimiento cada tres días: • •

Limpiar los filtros de combustible. Si se trabaja con combustible pesado es conveniente revisar que el precalentamiento se esté revisando en las condiciones y a la temperatura adecuada.

Mantenimiento cada ocho días: • • • •

•

Verificar el funcionamiento de los controles. Verificar que no existan fugas de gas. Lavar los filtros de combustible. Lavar el filtro del tanque de condensados en la línea de succión de la bomba de alimentación. Limpiar el conjunto del quemador.

Mantenimiento cada quince días: • • •

Hacer limpieza de todos los filtros de los subsistemas de las calderas. Limpiar la fotocelda. Revisar los niveles de agua.

Mantenimiento mensual: • •

Comprobación del voltaje y consumo de carga de todos los motores. Revisión total de todos los controles de nivel de la caldera.

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Mantenimiento trimestral: •

•

Dependiendo de las condiciones de operación de la caldera es conveniente realizar un paro en la operación y hacer una inspección interna y externa de la misma. Siempre que se desholline es conveniente para mejor conservación del refractario darle una lechada con cemento refractario tanto a la tapa trasera como al horno.

Mantenimiento semestral: • •

• • • • • •

Revisar la bomba de combustible Revisar prensa estopas de las bombas de alimentación y en caso de que se encuentren secos cambiarlos. Realizar una limpieza general de los contactos del programador de la caldera. Inspección del refractario general de la caldera. Lavar interiormente la caldera. Comprobar la limpieza de los controles de nivel. Comprobar el funcionamiento de los interruptores de presión. Destapar y limpiar todos los cruces y tuberías del sistema.

Mantenimiento anual: • •

•

Limpiar el calentador eléctrico de combustible si tiene. Revisar el estado general de todas las válvulas de la caldera, las dañadas deben ser reparadas o cambiadas. Revisar motores, roles y bujes.

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9. TRATAMIENTOS: Para mejorar la operación de las calderas y evitar fallas en sus sistemas de funcionamiento, se sugiere realizar ciertos tratamientos al agua y al combustible, tratamientos que se describirán brevemente a continuación. 9.1. Tratamiento del combustible: En realidad los combustibles que requieren tratamiento son los aceites combustibles y el carbón, mientras que el gas no requiere de ningún tratamiento en particular. En nuestro caso se utiliza el aceite combustible de dos diferentes grados, aceite número 2 y número 6 (ACPM Y Crudo de Castilla). En el caso de los aceites pesados como el número 6 generalmente se requiere precalentamiento tanto en el tanque de almacenamiento como en el quemador para reducir la viscosidad a un grado adecuado para su manejo y atomización. Además del precalentamiento para estos combustibles es necesario por lo general filtrar el combustible para eliminar las partículas sólidas extrañas que puedan obstruir el quemador. Es posible mejorar las propiedades de los combustibles haciendo uso de una serie de aditivos que se venden en el mercado. Es importante evaluar si estos aditivos realmente son o no necesarios. Las tres funciones principales de estos aditivos son: facilitar el manejo del combustible, mejorar la combustión y mejorar las condiciones post-llama para retirar el hollín de los tubos, evitar la corrosión o prevenir los depósitos de escoria. 9.2. Tratamiento de agua: Hay tres razones básicas que hacen del tratamiento de aguas en las calderas algo muy importante, y son: asegurar protección y larga vida de la caldera, las líneas de alimentación de vapor, las líneas de retorno de condensados y equipo complementario, produce vapor de mejor calidad y la más importante es que se optimizará la transferencia de calor por control de las impurezas que de existir la hacen más difícil. El agua del acueducto trae algunas impurezas, partículas sólidas y sales que son las que al entrar en contacto con los ductos y tuberías producen incrustaciones que no son más que una capa material que se adhiere continuamente a la superficie de las calderas dificultando la transferencia de calor eficiente, o lodos que son impurezas que caen en general al fondo de la caldera ensuciando el agua y que en ocasiones taponan los ductos evitando el funcionamiento normal de los sistemas.

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Hay dos tipos de tratamientos posibles en calderas, que son el tratamiento externo y el interno. 9.2.1. Composición del agua: Para comprender el tratamiento que se le

debe hacer al agua y la razón de existir impurezas es importante conocerlas y comprender en forma general cual es la composición del agua y cuales son los factores que se deben cambiar. 9.2.1.1.

Limpieza interna de la caldera: Cuando una caldera va a ser

puesta en funcionamiento, ésta debe ser limpiada principalmente con el objetivo de eliminar la grasa. Se limpia con una solución alcalina que sea detergente (Carbonato de sodio, Fosfato trisódico o soda caústica). La proporción de esta solución que se debe utilizar es de 91 Kg de cualquiera de los componentes mencionados por cada 454 Kg de agua. Primero se debe hervir dentro de la caldera a fuego lento y luego a fuego alto, posteriormente purgar , reponer el agua con agua tibia y repetir el proceso hasta que la purga salga limpia. Cuando se finalice se debe limpiar el interior de la caldera con una manguera y agua a presión. 9.2.1.2. PH del agua: El PH determina la acidez o la alcalinidad del agua.

Esto se mide con números que del 0 al 7 dicen que el agua es ácida. En el número 7 el agua se considera neutra y del 7 al 14 el agua se dice que es alcalina. Un medio muy común y utilizado para medir el PH del agua de la caldera es introducir en una muestra una cinta que al entrar en contacto con el agua cambia de color, este color se compara con una escala que nos dará el número equivalente del 0 al 14 y sabremos las condiciones del agua. Esta medida es muy importante y si es posible tomarla diariamente sería algo conveniente. Los valores adecuados serán: Agua cruda: 7 Agua de condensados: 5 - 8 Agua de la caldera: 10 - 11 9.2.1.3. Depósitos: Son lodos suaves que se forman en el agua, éstos no

se adhieren a la caldera sino que se mantienen en suspensión en el agua o en el fondo del vaso de presión. Estos lodos pueden sobrecalentar las superficies de las calderas.

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9.2.1.4. Corrosión: Hay algunos gases disueltos en el agua y son éstos los

culpables de la corrosión. La corrosión causa desgaste de las paredes de la cámara y picaduras que son de diferentes profundidades. Una de las principales causas de la corrosión es el oxígeno disuelto, la concentración de sales disueltas y el bajo PH. La corrosión debe evitarse para prevenir daños en el equipo y generalmente se hace mediante la desariación y la adición de sulfato de sodio. 9.2.1.4. Contaminación del vapor: Generalmente ocurre por arrastre de

impurezas sólidas suspendidas en el agua. Este hecho no puede ser eliminado completamente, sin embargo se busca disminuir al máximo utilizando bafles y control químico que disminuya la cantidad de partículas sólidas suspendidas. Cuando hay cambios drásticos en la demanda de la caldera ocurre un fenómeno que se denomina cebado y es que el agua en el interior de la caldera se agita aumentando la contaminación del vapor. Este factor debe intentar mantenerse en el mínimo ya que podría causar daños en los equipos que utilizan el vapor como medio para operar o bajar la calidad de ciertos procesos industriales. que se adhieren a partes de la caldera como tubos y cámara. Cuando estas sales se adhieren a las paredes de partes de la caldera actúan como aislantes y se hace mucho más baja la transferencia de calor. 9.2.1.5.

Incrustaciones: Son sales minerales cristalizadas,

9.2.2. Tratamiento externo: Consiste en la reducción o remoción de las

impurezas del agua afuera de la caldera. Este tratamiento se utiliza cuando la cantidad de una o más de las impurezas es demasiado grande como para realizar el tratamiento dentro de la caldera. Este tratamiento se puede llevar a cabo por filtración, desariación y suavización. 9.2.2.1.

Filtración: Trata de eliminar las impurezas sólidas del agua.

Estos filtros pueden ser de presión, que están contenidos dentro de un tanque y soportan altas temperaturas o por gravedad. Los filtros están hechos para flujos descendentes y deben ser revisados para evitar que se tapone el paso del agua debido a demasiadas impurezas en el filtro.

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9.2.2.2. Desariación: Este proceso busca eliminar el oxígeno del agua que

es el que produce la oxidación de los equipos.

Se utilizan diversos equipos para cumplir con esta función, sin embargo la idea general es hacer que el agua se caliente hasta hervir y así se libera el oxígeno disuelto en el agua. El calentamiento del agua se puede llevar a cabo en un tanque abierto, cerrado o atomizando el agua sobre superficies calientes. 9.2.2.3. Suavización: Dentro de otros elementos disueltos en el agua que

no son beneficiosos para la operación de las calderas se encuentran las sales de calcio y magnesio.

Para eliminarlas se utiliza una resina llamada zeolita que al mezclarse con el agua elimina las sales en grandes cantidades, la cantidad de sales máxima permisible en el agua de alimentación es de 50PPM de esta manera se elimina en aproximadamente un 50% el problema de la incrustaciones en las calderas . 9.2.3.

Tratamiento interno: Consiste en el acondicionamiento de

impurezas dentro de la propia caldera, el tratamiento se realiza ya sea en las líneas de alimentación o dentro de la caldera. La idea principal del tratamiento interno es reducir la dureza del agua, controlar la corrosión y prevenir los arrastres de vapor en las líneas. Lo más común es utilizar determinados productos químicos en el agua de la caldera para eliminar ciertos productos que son indeseables: •

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• •

•

Para controlar las incrustaciones dentro de la caldera se utilizan los fosfatos y actualmente también los polímeros y los quelatos que han dado mejores resultados. Para controlar la dureza del agua se utilizan taninos, ligninos, almidones y polímeros sintéticos. Para extraer el oxígeno del agua se utiliza el sulfito de sodio e hidracina. Para la protección de los sistemas de retorno de condensados se utilizan aminas volátiles o inhibidores de película volátiles. Para corregir el PH y la alcalinidad se utiliza fosfato trisódico o con la adición de hidróxido de sodio.

Cuando se realiza el análisis del agua se deben tener en cuenta las cantidades permisibles de cada componente dentro del agua:

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Manual de Calderos

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