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MANTENIMIENTO DE CALDERAS
XIMENA BLUM GARCA
2100048
CARLOS JOS GONZALEZ ROJAS
2100082
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERAS FISICOMECNICAS
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
INGENIERA DE MANTENIMIENTO
BUCARAMANGA
2014
MANTENIMIENTO DE CALDERAS
XIMENA BLUM GARCA
2100048
CARLOS JOS GONZALEZ ROJAS
2100082
ALBERTO PERTUZ COMAS
INGENIERO MECNICO
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERAS FISICOMECNICAS
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
INGENIERA DE MANTENIMIENTO
BUCARAMANGA
2014
CONTENIDO
INTRODUCCIN .................................................................................................... 9
OBJETIVOS ......................................................................................................... 10
1.GENERALIDADES ............................................................................................ 11
1.1 DEFINICIN ................................................................................................ 11
1.2 CLASIFICACIN DE LAS CALDERAS SEGN SU DISEO ...................... 11
1.2.1 Calderas Pirotubulares .......................................................................... 11
1.2.2 Calderas Acuotubulares ........................................................................ 13
1.3 APLICACIONES DE LAS CALDERAS......................................................... 14
1.4 CONCEPTOS ELEMENTALES DE LAS CALDERAS.................................. 15
1.4.1 Combustin ........................................................................................... 15
1.4.2 Poder calorfico .................................................................................... 17
1.4.3 Residuos de la combustin ................................................................... 18
1.4.4 Densidad especifica ............................................................................. 18
1.4.5 Viscosidad ............................................................................................. 18
1.4.6 Punto de inflamacin ............................................................................ 19
1.5 SUBSISTEMAS DE UNA CALDERA ........................................................... 19
1.5.1 Sistema de tratamiento para el agua de caldera ................................... 19
1.5.2 Elementos del sistema de alimentacin de agua ................................... 20
1.5.3 Caractersticas del agua en Calderas Pirotubulares ............................. 29
1.5.4 Efectos producidos por las impurezas del agua .................................... 30
1.5.5 Sistema de arranque de la caldera ........................................................ 31
1.5.6 Sistema de Combustin ........................................................................ 35
1.5.7 Sistema principal de combustible .......................................................... 37
1.5.8 El quemador .......................................................................................... 42
1.5.9 Sistema de generacin de vapor ........................................................... 43
1.5.10 Partes generales de una caldera ......................................................... 45
2.EVALUACIN DE CALDERAS ........................................................................ 49
2.1 EVALUACIN DE LA INTEGRIDAD ........................................................... 49
2.2 DIAGNSTICO DE LA CALDERA ............................................................... 51
2.3 VARIABLES A MEDIR ................................................................................ 51
2.4 INFORMACIN GENERAL ......................................................................... 52
2.5 INFORMACIN DETALLADA ..................................................................... 52
2.5.1 Localizacin e integracin de documentos de diseo ............................ 52
2.5.2 Integracin de parmetros de operacin ............................................... 52
3.FALLAS EN CALDERAS .................................................................................. 54
4.MANTENIMIENTO DE CALDERAS .................................................................. 56
4.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ............................................................... 56
4.1.1 Objeto del Mantenimiento Preventivo en las Calderas ......................... 56
4.1.2 Beneficios Obtenidos de la Implementacin de las Tareas de
Mantenimiento Preventivo en las Calderas ................................................... 56
4.1.3 Planeacin de las Tareas de Mantenimiento Preventivo para Calderas 57
4.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO .............................................................. 59
4.3 RIESGOS DE LA UTILIZACIN DE CALDERAS ........................................ 60
4.4 PRUEBAS DE SEGURIDAD PARA OBTENER UN BUEN RENDIMIENTO EN
LA OPERACIN DE UNA CALDERA ............................................................... 61
4.4.1 Apagado normal de la caldera .............................................................. 61
4.4.2 Apagado de emergencia de la caldera ................................................. 62
4.4.3 Revisin de la unidad ........................................................................... 64
4.4.4 Prueba Hidrosttica ............................................................................... 65
4.4.5 Prueba de Bridas .................................................................................. 66
4.4.6 Caldeo de la caldera ............................................................................ 68
4.4.8 Prueba Jabonosa ................................................................................. 69
4.4.9 Lavado cido de la caldera .................................................................. 70
4.4.10 Deshollinado ...................................................................................... 70
4.4.11 Prueba de los elementos de proteccin de aire .................................. 71
4.4.12 Prueba de los elementos de proteccin del combustible .................... 71
4.4.13 Otras pruebas ..................................................................................... 72
4.4.14 Lista de chequeo de operacin normal ................................................ 72
4.5 NORMATIVA .............................................................................................. 73
4.5.1 Pruebas y mantenimiento ...................................................................... 75
CONCLUSIONES ................................................................................................. 77
BIBLIOGRAFA .................................................................................................... 78
ANEXOS .............................................................................................................. 79
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Caldera Pirotubular ............................................................................... 10
Figura 2. Caldera Acuotubular .............................................................................. 12
Figura 3. Tratamiento de agua, Operacin de Suavizado ..................................... 18
Figura 4. Suavizador de agua del laboratorio de plantas trmicas ....................... 19
Figura 5. Vlvula multipuerto en posicin 3 .......................................................... 20
Figura 6. Vlvula multipuerto posicin 1 ............................................................... 21
Figura 7. Vlvula multipuerto posicin 2 ............................................................... 22
Figura 8. Tanque de condensado ........................................................................ 24
Figura 9. Vlvulas a la entrada de la caldera y montaje de las vlvulas del sistema
de alimentacin .................................................................................................... 25
Figura 10. Bomba de alimentacin ....................................................................... 26
Figura 11. Tablero de control para el encendido de la caldera .............................. 29
Figura 12. Diagrama elctrico FIREYE ................................................................. 30
Figura 13. Sistema principal de combustible ......................................................... 31
Figura 14. Regulador de gas ............................................................................... 31
Figura 15. Interruptor de presin PAG .................................................................. 37
Figura 16. Vlvula principal de combustible .......................................................... 38
Figura 17. Servo vlvula de control proporcional de gas ....................................... 39
Figura 18. Manmetro de alta presin .................................................................. 39
Figura 19. Componentes de un sistema quemador............................................... 40
Figura 20. Transferencia de calor en un diferencial de un tubo secundario .......... 41
Figura 21. Sistema de generacin de vapor ......................................................... 43
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Parmetros recomendados para agua de alimentacin en la caldera .... 27
Tabla 2. Parmetros recomendados para el agua en el interior de la caldera ....... 27
Tabla 3. Lmites de impurezas recomendadas para el agua de alimentacin y agua
dentro de las calderas a diferentes presiones de trabajo segn la norma ASME .. 28
Tabla 4. Temperaturas de operacin para definicin del momento de evaluacin
de integridad ........................................................................................................ 48
Tabla 5. Fallas en calderas ................................................................................... 52
LISTA DE ANEXOS
Anexo A. ASME CSD-1-2009 .............................................................................. 77
INTRODUCCIN
Las calderas son dispositivos cerrados que se utilizan para la generacin de vapor,
este equipo se basa fundamentalmente en un proceso de combustin que genera
el calor necesario para permitir el cambio de estado del agua a vapor a alta presin.
Aunque las calderas cuentan con un sistema de control que supervisa los
parmetros de inters y la apaga en caso tal de que se presente cualquier anomala,
si la caldera no resiste la presin, podra producirse una explosin que arriesgara
la vida de las personas que se encuentren cerca a esta.
Hoy en da las empresas buscan extender la integridad de sus equipos y adems
ser altamente eficientes en todos sus procesos, es por esto que se hace necesario
acudir a las tcnicas de mantenimiento con el fin de evitar fallas y de proteger el
personal a cargo de las mquinas.
La aplicacin del mantenimiento a las calderas no solo permitir operar con mayor
seguridad estos equipos sino que adems permitir obtener una mayor eficiencia
del sistema, mejor calidad del vapor producido, menor nmero de paradas por fallas
imprevistas y por supuesto una disminucin de los costos de operacin y una mayor
ganancia para la empresa.
A continuacin se muestra de manera general las partes de una caldera, su
funcionamiento y las actividades de mantenimiento necesarias para mantenerla en
condiciones ptimas de operacin.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Indagar cmo se lleva a cabo el mantenimiento y la gestin del mantenimiento para
mantener el funcionamiento ptimo de una caldera.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Resumir los conceptos bsicos necesarios para entender el funcionamiento de
una caldera.
Estudiar las actividades de mantenimiento preventivo para una caldera.
Conocer los procedimientos de mantenimiento correctivo para una caldera.
Indicar los procesos de limpieza de la caldera y la forma correcta de realizarla.
Conocer las pruebas de seguridad que se hacen a las calderas para obtener un
buen rendimiento de estas.
11
1. GENERALIDADES CALDERAS
1.1 DEFINICIN
Las calderas son recipientes cerrados sometidos a presin que contienen fluidos de
trabajo, generalmente agua que se evapora en forma continua gracias a la
aplicacin de calor en forma de gases.
De acuerdo con ASME (American Society of Mechanical Engineers), las calderas
se pueden clasificar segn la presin a la que trabajan de la siguiente manera: de
alta presin de vapor son aquellas que generan vapor a una presin de 150 psig,
por debajo de esta presin son llamadas calderas de baja presin de vapor. Una
caldera de presin supercrtica opera a una presin cercana a 3206,2 psig.
Una caldera est conformada por subsistemas que permiten, mediante el
intercambio trmico entre una fuente de alto contenido calrico y el fluido de trabajo,
producir vapor con una calidad determinada por el proceso a servir. La fuente de
calor puede ser un combustible slido, lquido o gaseoso, gases residuales producto
de la combustin u otro fluido, o los gases residuales con alto contenido calrico de
otros procesos (cogeneracin).1
1.2 CLASIFICACIN DE LAS CALDERAS SEGN SU DISEO
1.2.1 Calderas Pirotubulares:
El calor es transferido desde los gases de combustin que fluyen por el interior de
los tubos al agua que los rodea. En las calderas de tubos de humo se utilizan varios
1 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.25
12
tipos de hogares. Algunos son cilndricos largos, mientras que otros tienen una
configuracin de fogn de caja, que les permite quemar combustibles slidos. En la
mayora de los casos, la caldera de tubos de humo incluye un casco para contener
el agua as como un espacio para el vapor. Dentro de este casco se encuentran los
bancos de tubos y los tubos que forman parte del contenido del recipiente de
presin, el hogar o caja de fuego proporciona el espacio para el proceso de
combustin de la fuente de calor.
En este tipo de calderas la presin es relativamente baja, se usan en la produccin
de vapor saturado. El uso de este tipo de calderas est restringido a industrias
donde la demanda de vapor es relativamente baja hospitales, hoteles, lavanderas,
etc.
Figura 1. Caldera Pirotubular
Fuente: http://www.reparacioncalderasvalencia.net/search?updated-max=2014-04-
29T01:25:00-07:00&max-results=10
13
Las altas presiones son una de las mayores limitantes de estas calderas. Aunque
su gran capacidad de almacenamiento de agua le da habilidad para amortiguar el
efecto de amplias y repentinas variaciones de carga, este mismo detalle hace que
el tiempo requerido para llegar a la presin de operacin desde un arranque en fro
sea considerablemente ms largo que para una caldera acuotubular.2
1.2.2 Calderas Acuotubulares:
En este tipo de calderas los productos de la combustin estn en contacto con la
superficie exterior de los tubos que contienen agua. La tubera va comunicada a
colectores comunes (cabezales) de agua a una salida de vapor.
Existe una gran variedad de formas y tamaos proporcionando una gran ventaja
para ser instaladas en cualquier tipo de espacio.
En una caldera de tubos de agua de tipo cabezal de cajn, los tubos de agua estn
conectados a unos colectores rectangulares que se encuentran distribuidos de tal
forma que la mezcla de agua circulante y de vapor se eleve hacia un colector de
vapor. Los cabezales de caja se encuentran, por lo general, en cualquier extremo
de los bancos de tubos y los productos de la combustin pasan entre los cabezales
y alrededor de los bancos de tubos.
En las calderas que son de tipo colector de vapor largo, es decir, cuando se observa
desde el frente de la caldera el resultado es una caldera de colector de vapor
transversal. Cuando se observa desde el frente de la unidad, los colectores de vapor
estn instalados de manera perpendicular a la carga lineal central o
transversalmente a la caldera.
2 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.27-28.
14
Figura 2. Caldera Acuotubular
Fuente:
http://www.eisa.cl/scontenido.php?seccion=7&subseccion=2&contenido=12
Estn diseadas para soportar altas presiones de trabajo y altas temperaturas. Son
usadas especialmente en centrales termoelctricas y en general donde se requieran
altas ratas de vapor a grandes presiones.3
1.3 APLICACIONES DE LAS CALDERAS
Entre las mltiples aplicaciones que se dan a las calderas se encuentran: las
calderas para usos domsticos que se utilizan para calefaccin, desinfeccin,
3 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.28-30.
15
limpieza ya sea para el bien individual o comunitario, estas son pequeas y de baja
potencia. Las calderas de generacin de vapor en termoelctricas se utilizan para
la generacin de vapor sobrecalentado a altas presiones, como fluido motriz de
grupos turboalternadores, para generar energa elctrica, estas manejan grandes
potencias. Las calderas para las plantas de cogeneracin tambin conocidas como
calderas de recuperacin utilizan los gases calientes del escape de turbinas de gas
o de motores de combustin, cuyo valor es el cedido para transmitir energa trmica
que se transporta hasta un consumidor. Y entre otras, las calderas para
transformacin de energa en plantas industriales, que transforman energa para
consumo propio, su instalacin es esttica y sus aplicaciones especficas dependen
de los requerimientos del sistema, estos pueden ser generacin de vapor para
aplicaciones directas de la planta en proceso de produccin, generacin de agua
sobrecalentada para calefaccin industrial entre otros.
1.4 CONCEPTOS ELEMENTALES DE LAS CALDERAS
A continuacin se describen los conceptos ms importantes relacionados con los
diferentes sistemas que hacen posible el funcionamiento de las calderas:
1.4.1 Combustin:
La fundamentacin esencial para la operacin de la caldera, se basa principalmente
en la combustin, fenmeno que debe tener en cuenta las caractersticas del
combustible para conocer sus incidencias en la reaccin.
La combustin es el conjunto de procesos fsico-qumicos en los que se libera
controladamente parte de la energa interna del combustible. Una fraccin de esa
energa se va a manifestar en forma de calor y es la que interesa. La reaccin de
un elemento qumico con el oxgeno se llama oxidacin. La combustin no es ms
16
que una reaccin de oxidacin, en la que normalmente se va a liberar una gran
cantidad de calor.
El comburente habitualmente empleado en la combustin es el aire (21% de
Oxgeno, 79% de Nitrgeno).
La reaccin de combustin es una reaccin de oxidacin con la peculiaridad de que
se realiza muy rpidamente, presentndose de forma exotrmica; esta reaccin se
origina entre los elementos combustibles y el oxgeno del comburente. Para que un
combustible permita la combustin, es necesario que alcance su temperatura de
ignicin. Se define el punto de ignicin de un combustible como la temperatura a la
cual, una vez iniciada la llama, ya no se extingue. Esa temperatura es de 20 a 60
grados ms alta que la temperatura de inflamacin.
Para una reaccin de oxidacin se tiene:
+ +
Durante el proceso de combustin se obtiene una serie de reacciones, que se
pueden clasificar segn el modo en que transcurran:
Combustin incompleta: Se presenta cuando el Oxgeno es insuficiente para que
se produzca la oxidacin total del carbono. Esto quiere decir que no todo el
Carbono se va a transformar en dixido de carbono y a parecer como producto
de combustin CO. Aparecen entonces productos no quemados, los que
tambin se pueden producir por defectos en el quemador.
Combustin Completa: Para que se produzca una combustin completa es
necesario proporcionar un exceso de aire, es decir de oxgeno. El exceso se
realiza sobre la cantidad estequiomtricamente necesaria para que todos los
combustibles sufran la oxidacin. En este caso no se va a tener material
combustible sin quemar.
17
En general, los productos de combustin se llaman humos, stos se definen
como la masa de compuestos que resultan de un proceso de combustin; en su
mayora se forman de xidos de los elementos combustibles y los elementos del
combustible que no sufren reaccin, adems del Nitrgeno presente en el aire
que no reacciona. Otros elementos que pueden presentarse en los humos son
pequeas fracciones de elementos en suspensin, como carbn u holln. Los
humos pueden clasificarse en secos (sin agua) o hmedos (con agua)
Las caractersticas de un combustible son las que determinan la viabilidad de
emplear la sustancia en un momento determinado, una de las propiedades que
ms interesa de un combustible es su poder calorfico.
1.4.2 Poder calorfico:
Es la cantidad de calor generado al quemar una unidad de masa del material
considerado como combustible. El poder calorfico est relacionado con la
naturaleza del producto. Existen dos clases de poder calorfico: El poder calorfico
inferior (PCI) y el poder calorfico superior (PCS)
Poder calorfico superior: Es el poder calorfico total. Es la cantidad de calor
desprendida en la combustin de un Kg de combustible cuando se incluye el
calor de condensacin del agua que se desprende en la combustin.
Poder calorfico inferior: Es el poder calorfico neto, desprendido en el proceso
de combustin de 1 Kg de combustible cuando el vapor de agua originado en la
combustin no condensa.
La temperatura de combustin va a aumentar con el poder calorfico y con la
cantidad de residuos y productos que se generen en el proceso.
18
1.4.3 Residuos de la combustin:
Representa los productos que no son quemados durante el proceso. Existen dos
clases segn la fase en que se encuentren:
Gaseosos: Se encuentran con los humos o gases que se desprenden de los
combustibles.
Slidos: Representados en cenizas y escorias, formados por la parte orgnica
de un combustible. Son dainos tanto por su naturaleza como por su cantidad.
1.4.4 Densidad especfica o relativa:
Los combustibles se comercializan por volumen, por lo tanto es importante conocer
la densidad a la cual se encuentran a temperatura ambiente. La densidad especfica
se define como:
La escala ms utilizada es la escala en grados API (a 15 C).
La densidad relativa de los combustibles lquidos varia, per los ms ligeros sern
los que tengan menor contenido en tomos de carbono. De este modo, las gasolinas
sern las que tengan menor densidad especfica, mientras que los fuel-oil sern los
que mayor densidad especfica presenten.
1.4.5 Viscosidad:
Mide la resistencia que encuentras la molculas de un fluido para deslizarse una
entre otra, es una especie de friccin interna que posee el fluido. Puede ser absoluta
o dinmica, o bien relativa o cinemtica. La fluidez es la relacin inversa de la
19
viscosidad, es por eso que la medida de la viscosidad es importante pues va a dar
una idea de la fluidez del combustible. La viscosidad es muy importante en el caso
del fuel-oil, ya que estos se clasifican siguiendo criterios de viscosidad a una
determinada temperatura.
1.4.6 Punto de inflamacin:
Representa la temperatura mnima a la cual los vapores producidos en un proceso
de calentamiento, a una cierta velocidad de una muestra de combustible se inflaman
cuando se ponen en contacto con una llama piloto en una forma determinada,
haciendo referencia a un combustible lquido. El punto de inflamacin da una idea
de la cantidad de compuestos voltiles o muy voltiles que presenta un
combustible.
1.5 SUBSISTEMAS DE UNA CALDERA
1.5.1 Sistema de Tratamiento para el Agua de la Caldera
El agua de alimentacin para la caldera debe de tener ciertas condiciones de pureza
con el fin de tener una eficiencia lo ms alta posible en la caldera y de evitar
problemas de corrosin en las superficies del equipo.
El sistema de agua de alimentacin de la caldera consiste en el circuito que alimenta
de agua a la caldera para la produccin de vapor. Esta agua proviene de
condensados y de reposicin (agua de la red pblica) que debe tratarse para
eliminar las sales y otras sustancias disueltas que provocan problemas de
sedimentacin, corrosin e incrustaciones en los tubos de la caldera.
20
Figura 3. Tratamiento de agua, Operacin de Suavizado
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
La figura anterior muestra un bosquejo del sistema de alimentacin de agua de una
caldera, los elementos y sus respectivas conexiones, as como los pasos requeridos
para el tratamiento del agua. Existen diferentes mtodos para tratar el agua de
caldera como: los qumicos (cal de sosa y el de permutita) y los trmicos.
1.5.2 Elementos del sistema de alimentacin de agua:
Los principales elementos que conforman el sistema de alimentacin de agua son
los siguientes:
21
1.5.2.1 Suavizador de agua:
Figura 4. Suavizador de agua del laboratorio de plantas trmicas
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
En la figura se muestran un descalcificador de agua o suavizador (ver figura 2) a
base de permutita (mineral formado por slice y aluminio, cargado negativamente)
de corriente descendente. Su operacin presenta dos estados:
Operacin normal: En este estado, el agua entra por una vlvula multipuerto
situada en la parte alta del suavizador, pasa a travs del lecho de permutita artificial
y de partculas de cuarzo de tamao creciente de este y sale por la parte inferior del
suavizador pasando nuevamente por la vlvula multipuerto y luego al tanque de
condensado. Cuando se realiza esta operacin, la vlvula A (ver figura 1) debe estar
abierta y la vlvula multipuerto en la posicin 3 (ver figura 3).
22
Figura 5. Vlvula multipuerto en posicin 3
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
Para desalojar el aire de la unidad, especialmente cuando se inicia la operacin,
deber abrirse la vlvula B hasta que empiece a salir agua por el drenaje.
Operacin de regeneracin: Debido al uso continuo del suavizador, la permutita
va perdiendo sus propiedades y debe regenerarse. Este proceso comprende tres
acciones fundamentales:
Lavado
Inyeccin de salmuera
Enjuague
Siempre que se vaya a cambiar de una accin a otra es necesario cerrar primero la
vlvula A, en la lnea de entrada de agua, antes de cambiar la posicin de la vlvula
multipuerto.
23
Lavado: En esta operacin se hace pasar el agua en sentido contrario al del normal
funcionamiento, para expandir el lecho y liberarlo de cualquier material extrao o
sedimento. El agua entra por la parte inferior del suavizador y atraviesa el lecho de
abajo hacia arriba y sale por el drenaje de la vlvula multipuerto arrastrando las
partculas en l sedimentadas.
Figura 6. Vlvula multipuerto posicin 1
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
Para efectuar esta operacin se cierra la vlvula A y se coloca la vlvula multipuerto
en posicin 1 (ver figura 1 y 4). Posteriormente, se abre poco a poco la vlvula A,
regulando el flujo para evitar arrastre de permutita por el drenaje; el lavado dura
entre 15 y 20 minutos y se para cuando el agua salga completamente clara del
suavizador.
24
Inyeccin de salmuera: La salmuera es una solucin al 10 % de cloruro de sodio.
Se inyecta por la parte superior de la unidad mediante el hidroeyector
incorporado a la vlvula multipuerto regenerando la permutita. Para efectuar esta
operacin se cierra la vlvula A y se coloca la vlvula multipuerto en posicin
2(ver figuras 1 y 5). Luego se habr la vlvula A y C y el nivel en el tanque de
salmuera empieza a descender lentamente.
Figura 7. Vlvula multipuerto posicin 2
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
Enjuague. Su funcin es eliminar el exceso de sal que se ha utilizado en la
regeneracin. Una vez se haya inyectado toda la salmuera, se cierra la vlvula
C y se sigue pasando agua a travs de la unidad por unos 20 a 30 minutos.
25
1.5.2.2 Tanque de condensado
Es un recipiente cilndrico el cual debe tener el volumen adecuado para proporcionar
agua a la caldera cada vez que ella la necesite. Este tanque debe disponer de las
siguientes conexiones:
Conexin para la entrada de agua fra de la red pblica.
Entrada del retorno de condensado proveniente del condensador.
Salida para la bomba de alimentacin con sus respectivos filtros y vlvulas de
cierre.
Drenaje para purgas de fcil maniobra, para eliminar la suciedad que se deposita
en el fondo.
Ducto de aire para evitar sobre presiones en el tanque y una llave para purgar el
tanque eliminando suciedad que se deposite en el fondo.
Indicador de nivel fcilmente visible para el personal encargado de la sala de
calderas.
Termmetro para controlar la temperatura en el tanque.
Para visualizar estas conexiones ver figura 8.
26
Figura 8. Tanque de condensado
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.2.3 Vlvulas
Las vlvulas utilizadas son de tipo globo, compuerta y vlvulas de cheque. En
general, se usan para desviar y obstruir el flujo en caso de averas, reparacin o
mantenimiento del tanque de condensado, la bomba o la caldera.
Las vlvulas cheque o antirretorno funcionan como control direccional y control de
presin ya que dejan pasar el fluido en una sola direccin y mantienen una presin
diferencial a lado y lado de la vlvula.
El correcto montaje es indicado en la figura, donde primero se instala la vlvula
cheque y aguas abajo la vlvula de cierre.
27
Figura 9. Vlvulas a la entrada de la caldera y montaje de las vlvulas del sistema
de alimentacin
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.2.4 Bomba de alimentacin de agua
La funcin de la bomba de alimentacin es mantener la caldera con un nivel mnimo
de agua que permita un funcionamiento continuo y seguro. Su funcionamiento se
controla por dispositivos automticos que dan la orden de encendido cuando el nivel
de agua en la caldera est por debajo del nivel normal de operacin. Las bombas
deben impulsar el agua a la presin de operacin de la caldera.
28
Figura 10. Bomba de alimentacin
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.2.5 Variador de velocidad
Es un dispositivo que tiene como fin controlar la velocidad en el motor de la bomba
de alimentacin de agua, para mantener la caldera con un nivel de referencia de
agua que permita un funcionamiento continuo y seguro.
29
1.5.3 Caractersticas del agua en calderas Pirotubulares
Tabla 1. Parmetros recomendados para agua de alimentacin en la caldera
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
Tabla 2. Parmetros recomendados para el agua en el interior de la caldera
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
30
Tabla 3. Lmites de impurezas recomendadas para el agua de alimentacin y agua
dentro de las calderas a diferentes presiones de trabajo, segn la norma ASME
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.4 Efectos producidos por las impurezas del agua
Las impurezas del agua pueden ser la causa de los siguientes efectos perjudiciales
para el funcionamiento de la caldera y de la central trmica:
1.5.4.1 Reduccin de la cantidad de calor transmitido debida a la formacin de
incrustaciones sobre las superficies de caldeo.
1.5.4.2 Averas en los tubos y planchas, producidas por la disminucin de la
cantidad de calor transmitido a travs de ellos.
1.5.4.3 Corrosin y fragilidad del acero en la caldera.
1.5.4.4 Mal funcionamiento, formacin de espumas y arrastres de agua en cantidad
por el vapor.
31
1.5.4.5 Perdidas calorficas debidas a frecuentes purgados.
1.5.4.6 Mal rendimiento de los equipos que utilizan el vapor, a causa de que este
sea sucio.
1.5.5 Sistema de arranque de la caldera
El sistema de arranque de una caldera Pirotubular est conformado por una serie
de elementos, los cuales se encargan del correcto encendido del equipo.
1.5.5.1 Tablero de arranque para una caldera Pirotubular
El tablero de arranque de la caldera consta tanto de pulsadores, perillas, indicadores
anlogos, indicadores luminosos, relojes anlogos y digitales.
Figura 11. Tablero de control para el encendido de la caldera
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
32
1.5.5.2 Controlador de Encendido de la Caldera (FIREYE)
Como se ha mencionado anteriormente, el objetivo del tablero de control es la
interaccin del usuario con la secuencia de encendido de la caldera, en donde este
har las veces del controlador de arranque. En el caso de la caldera que se ha
tomado de base, el controlador es de la marca FIREYE, a continuacin se muestra
su esquema de funcionamiento.
Figura 12. Diagrama elctrico FIREYE
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
La secuencia de encendido de la caldera proporcionada por el FIREYE es la
siguiente:
33
1. Se da la seal de encendido al controlador por medio de un pulsador, el sistema
verificar tres seales de entrada para proseguir con la secuencia de encendido,
estas seales son: control de nivel principal, control de nivel auxiliar y presin normal
de vapor dentro de la caldera.
Estas tres seales estn representadas por tres contactos en serie, en donde
necesariamente los tres deben estar cerrados para pasar a la siguiente etapa de la
secuencia. Si cualquiera de los dos contactos de nivel de la caldera est abierto,
entrar a trabajar la bomba de alimentacin de agua hasta el momento de obtener
un nivel adecuado. Por otra parte si la presin de vapor dentro de la caldera es alta,
se debe abrir la vlvula de salida de vapor, con el fin de despresurizar la caldera y
as poder seguir con el proceso de arranque.
2. Al estar cerrados tanto los contactos relacionados con el nivel de agua y el
contacto de presin de vapor; se energiza el ventilador de la caldera, el cual debe
garantizar una presin de aire suficiente para iniciar con un barrido de gases dentro
del equipo, esta presin de aire ser detectada y manipulada por medio de un
controlador de presin de aire (PAC), el cual debe garantizar una presin de aire
MINMA para continuar con la secuencia, de lo contrario se apagar el FIREYE.
3. Con el ventilador encendido y una correcta presin de aire, se energiza el
temporizador de barrido de gases, el cual se encontrar encendido por cerca de 30
segundos, periodo tambin conocido como prepurga.
4. Al terminar el tiempo de prepurga, el controlador energizar automticamente los
siguientes elementos: Vlvula de ignicin, transformador de ignicin y un
temporizador de ignicin.
5. El temporizador de ignicin estar energizado aproximadamente durante 10
segundos, tiempo en el cual debe generarse una llama piloto por medio de una
34
chispa dada por la buja y gas en la lnea piloto, de lo contrario se tendr una alarma
de falta de llama; para este fin se cuenta con un sensor de llama ultravioleta (UVM).
6. Si la llama piloto es detectada y a su vez existe una presin de gas correcta para
la combustin, se energizar la vlvula principal de combustible, el elemento
encargado de verificar una presin de combustible optima es un controlador de
presin de combustible (PAG), cuyo principio de funcionamiento es igual al PAC, la
diferencia es que el PAG se encarga de limitar la presin de combustible, es decir,
cuando exista una presin MXIMA el controlador impedir el encendido de la
vlvula principal de combustible; generando una alarma por alta presin de
combustible y apagando el FIREYE.
Una vez energizada la vlvula principal de combustible y con el ventilador
encendido, empieza la etapa de combustin en la caldera.
1.5.5.3 Fallas en el sistema de arranque de la caldera
Adems de una secuencia a seguir para el arranque del equipo a continuacin se
mostrarn una serie de fallas que pueden ocurrir en dicho proceso y como se
perciben dentro del entorno del tablero de control.
Las fallas que se presentan en el tablero de arranque de la caldera son las
siguientes:
Falla en el motor bomba.
Falla en los controles de nivel de agua.
Falla en el ventilador.
Falla en el controlador de presin de aire.
Falla en la vlvula de ignicin.
Falla en el transformador de ignicin.
35
1.5.6 Sistema de combustin:
Las calderas industriales proporcionan energa en forma de calor, y para conseguir
esto se necesita un proceso llamado combustin. A la hora de llevarlo a cabo, hay
que elegir con mucho cuidado el combustible y la presin a la que va a estar
sometida.
Definimos la combustin como una reaccin qumica rpida exotrmica en la que
se realiza la oxidacin de una sustancia y la reduccin de otra. Las temperaturas de
combustin oscilan entre 1000 C y 1650 C.
Para que se produzca la combustin es necesario que haya tres elementos
fundamentales:
Comburente: es la sustancia que se reduce. El comburente ms habitual es el
oxgeno contenido en el aire atmosfrico.
Combustible: la sustancia que se oxida, es decir, el elemento que se quema.
Los ms habituales son C, H, O y a veces, N y S.
Temperatura de ignicin: debe ser lo suficientemente elevada como para producir
el encendido.
1.5.6.1 Aire de combustin
Aire mnimo:
Conocida la estequiometra de las reacciones que intervienen en la combustin y
considerando que la composicin de un kilogramo de combustible es:
C = Kg. de carbono/Kg. de combustible
H = Kg. de hidrgeno/Kg. de combustible
S = Kg. de azufre/Kg. de combustible
36
O = Kg. de oxgeno/Kg. de combustible
W = Kg. de agua/Kg. de combustible
A = Kg. de ceniza/Kg. de combustible
la cantidad mnima de oxgeno es:
Omin = 2.67C + 8H + S - O (Kg.O2/Kg. combustible)
Pero en la atmsfera no tenemos realmente oxgeno, as que la cantidad de aire
necesaria ser:
Amn = Omin / 0.23 (Kg.O2/Kg. combustible)
V Amn = Amn / 1.293 (m3 /Kg.)
Exceso de aire
El exceso de aire se debe a que el tamao de las partculas del combustible impide
una mezcla perfecta entre el combustible y el comburente y a que el tiempo que
permanece la mezcla dentro del hogar es muy corta, saliendo por la chimenea una
parte de aire que no ha reaccionado. Al introducir mayor comburente, aparecen
reacciones secundarias. Esto obliga a emplear una cantidad real de aire comburente
mayor del aire mnimo de combustin; por tanto, el exceso de aire es la diferencia
entre el aire realmente introducido y el aire mnimo calculado. La relacin entre los
dos tipos de aire es el coeficiente de exceso de aire (n).
Se queman las sustancias combustibles del combustible, hasta el mximo grado de
oxidacin. Esto quiere decir que no tendremos sustancias combustibles en los
humos.
Los valores entre los que oscila n son:
37
n = 1.5 2.0 para combustibles slidos.
n = 1.1 - 1.2 para combustibles lquidos.
n = 1.0 - 1.1 para combustibles gaseosos.
Este exceso de aire puede provocar reacciones secundarias con los productos de
la reaccin y ms humos:
S O2 + O2 SO3
SO3 + H2O SO4 H2
El cido sulfrico provoca corrosiones en los conductos y chimeneas cuando se
condensa por debajo de 150C; si se producen estos cidos, tendremos que
evacuar los humos a temperaturas superiores por la chimenea, con lo que se
producen prdidas de calor importantes (Prdidas por el calor sensible de los
humos).
1.5.7 Sistema principal de combustible
En la caldera hay instalado un tren de gas, y su funcin es suministrar la cantidad
de gas requerida por la caldera para la evaporacin del agua. El sistema principal
de combustible est compuesto por los siguientes dispositivos segn el orden de
direccin del flujo:
Regulador de gas.
Vlvula Manual de cierre.
manmetro de alta y baja presin.
Sensor/Interruptor on/off alta presin de gas, PAG.
Vlvula on/off de gas, VG.
Servo vlvula de control proporcional de gas.
38
Figura 13. Sistema principal de combustible
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.7.1 Regulador de gas: El regulador es el encargado de tomar el gas
directamente de la red y llevarlo a condiciones aptas para su consumo en el
quemador. Esto se logra reduciendo la presin de entrada (40 Psig Aprox) y
manteniendo la presin de salida (0.17 Psig Aprox) aproximadamente constante.
Figura 14. Regulador de gas
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
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1.5.7.2 Interruptor de presin (PAG): Es un interruptor de corriente elctrica
accionado por presin. Se utiliza para el control lmite de presin mxima de gas a
la entrada del quemador y cortes de seguridad.
El interruptor de presin se encuentra en la lnea de gas del sistema principal de
combustible, entre el regulador de gas y la vlvula de gas on-off, tiene como funcin
limitar la presin del gas que llega al quemador, actuando como un interruptor
normalmente cerrado que abrir el circuito de la caldera desconectando la vlvula
principal de combustible cuando la presin sobrepasa e cierto valor predeterminado
(7 in de H2O ), haciendo que la caldera se apague, este valor es determinado por
el tipo de quemador y la capacidad de la caldera para evitar que haya
sobrealimentacin de gas y se generen explosiones.
Figura 15. Interruptor de presin PAG
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.7.3 Vlvula on/off de gas (VG): La vlvula principal de combustible (VG) es la
encargada de controlar el paso del gas natural al quemador de la caldera. Est
constituida por dos partes principales: el cuerpo y el actuador.
Cuando es energizado el actuador de la vlvula, este se abre permitiendo el flujo de
gas al quemador. En esta posicin permanece la vlvula hasta que por algn motivo
40
se corte el suministro de energa, momento en el cual vuelve a su posicin original,
cortando inmediatamente el flujo de combustible. El accionamiento de la vlvula
principal de combustible es controlado por el programador de encendido (fireye),
siguiendo una secuencia de control y seguridad.
Figura 16. Vlvula principal de combustible
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.7.4 Servo vlvula de control proporcional de gas: La servo vlvula, permite
regular el flujo de combustible a la caldera, actuando sobre una vlvula globo de
2.54 Cm de dimetro. Su accionamiento es manual o controlado por software
mediante un sistema modular distribuido basado en PC que permite un mejor control
de la combustin y se logra estabilizar la presin de vapor de manera ms rpida.
Requiere un voltaje de operacin de 24 VD, para su control maneja un rango de
voltaje de entrada-salida de 2 a 10 VDC.
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Figura 17. Servo vlvula de control proporcional de gas
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.7.5 Manmetro de alta y de baja presin: Los manmetros de alta y de baja
sirven para monitorear la presin que viene de la red de gas (manmetro de alta) y
la presin despus de pasar la etapa de reduccin respectivamente (manmetro de
baja), entre los ms empleados cabe destacar el manmetro tipo bourdon. La figura
muestra el manmetro usado para medir la presin despus del regulador en el tren
de gas.
Figura 18. Manmetro de alta presin
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
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1.5.8 El quemador
La finalidad de un equipo de combustin es el desarrollo de una reaccin qumica.
Todo proceso de preparacin del combustible, y el que se ha desarrollado de
manera ntima en el quemador, tiene por objeto el conseguir que esta reaccin de
oxidacin tenga lugar de la manera ms perfecta; para poder lograrlo la qumica
elemental dice que, adems de manejar la proporcin adecuada de combustible y
de comburente, hay que conseguir la perfecta unin entre ambos. El cometido
principal de un quemador es que el combustible atomizado se inyecte en el punto
idneo para que se mezcle ntimamente con el comburente, que se debe inyectar
siempre circundndolo y perfectamente equilibrado.
Normalmente los quemadores estn constituidos por un tubo, dentro del cual se
alojan los conductores de aire, combustible y fluido auxiliar, deflectores y
estabilizadores, etc. En el extremo del tubo se encuentra la tobera o chicler tambin
llamado atomizador.
Figura 19. Componentes de un sistema quemador
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
43
1.5.9 Sistema de generacin de vapor
Generacin de vapor
La generacin de vapor es la funcin para la cual es diseada una caldera, este
vapor se da como resultado de procesos de conversin energtica dentro del equipo
gracias a la manipulacin de variables de operacin (aire, combustible y agua).
El vapor es producido por la evaporacin del agua que se encuentra dentro de la
caldera, gracias al calor transmitido por los gases productos de la combustin; esta
transferencia de calor est dada bsicamente por tres parmetros:
Radiacin de los gases de combustin.
Transferencia de calor por conveccin al interior del tubo.
Transferencia de calor por conveccin en el exterior del tubo.
Figura 20. Transferencia de calor en un diferencial de un tubo secundario
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
44
En la figura 20 se muestra la transferencia de calor en un diferencial de tubo
secundario, a continuacin se explican cada uno de estos aspectos.
Radiacin (dQr): Existe un calor transmitido por radiacin entre los gases de
combustin y la superficie interna del tubo.
Conveccin en el interior del tubo (dQi): Hay transferencia de calor por
conveccin desde los gases de combustin hacia la superficie interna del tubo.
Conveccin en el exterior del tubo (dQce): El calor transferido al agua por
diferencial es la suma del calor transferido por conveccin y radiacin, y de la misma
forma se puede afirmar que el calor trasferido en el interior del tubo va a ser igual al
calor que se trasfiere al exterior de este.
Aplicando los principios de conservacin de masa y energa se puede obtener la
cantidad de vapor producida en la caldera, a partir del calor trasferido al agua, la
rata de produccin de vapor es funcin de los siguientes parmetros:
h = Entalpa de la fase liquida en la caldera.
Ma= Masa de agua en la caldera.
hv= Entalpa de la fase vapor en la caldera.
Mv= Masa de vapor en la caldera.
ma= flujo msico de agua de alimentacin.
hwa= Entalpa del agua de alimentacin.
Qt= Calor transferido al agua.
mv= Flujo msico de vapor.
mp = Flujo msico de purga.
mav= masa de agua convertida en vapor en determinado tiempo.
T = Temperatura de saturacin agua-vapor.
45
Ta= Temperatura del agua de alimentacin.
Figura 21. Sistema de generacin de vapor
Fuente: MEJA ROJAS, Moiss y SNCHEZ MEJA, Julin. Simulador bsico para
la puesta en marcha y operacin de calderas de tipo Pirotubular. Proyecto de
grado Ingeniero Mecnico UIS. Bucaramanga: 2010.
1.5.10 Partes generales de una caldera
1.5.10.1 Tambor de vapor: Es el lugar donde el agua y el vapor se separan. Aqu se
encuentra la entrada de agua de alimentacin, la cual entra bajo control de nivel.
Todos los tubos de flujo ascendente y descendente van acoplados a este tambor.
Existe tambin una salida de vapor hacia el sistema de proceso o a un
46
supercalentador. En el tambor de vapor se instalan vlvulas de alivio o de escape
para proteger al sistema.
1.5.10.2 Tambor de lodos: Los tambores de lodos son los cabezales de recoleccin
en el fondo de los haces de tubos ascendentes y descendentes. De estos tambores
de lodos se extrae la purga. La purga es el lquido que se extrae de la caldera para
mantener baja la concentracin de slidos en el agua de la caldera.
Normalmente hay dos corrientes de purga, una es una purga continua de una
cantidad fija de agua, la otra es intermitente. La purga intermitente se ajusta para
mantener el agua de calderas dentro de la especificacin de slidos disueltos que
se estipule.
1.5.10.3 Ventilador: Son los encargados de suministrar el aire para la combustin
en las calderas de tiro forzado y de sacar los gases desde el hogar hacia la
chimenea en las calderas de tiro inducido. Deben tener una capacidad superior en
un 15% al flujo a mxima carga para suplir las perdidas por ensuciamiento de la
caldera, disminucin de la calidad del combustible o desgaste de los mismos
ventiladores.
1.5.10.4 Precalentador de aire: Es un intercambiador generalmente con vapor de
baja presin que se condensa y retorna al sistema como agua de alimentacin. La
temperatura normal del aire entrando al calentador de aire debe estar entre 140F
y 176F.
1.5.10.5 Calentador de aire: En esta parte se termina de darle temperatura al aire
que va para la combustin intercambiando temperatura con los gases que vienen
de la combustin.
1.5.10.6 Economizador: Es la parte de la caldera donde por intercambio de
temperatura entre los gases de combustin y el agua de caldera se le baja
47
temperatura a los gases de combustin y se le incrementa al agua de caldera para
economizar combustible en el proceso de producir vapor y a su vez minimizar el
impacto ambiental porque evitamos el aumento de la temperatura del medio
ambiente.
El economizador puede estar situado dentro de la caldera, como parte de la zona
de conveccin, o puede ser externo donde por razones de espacio no se puede
aplicar el arreglo anterior.
1.5.10.7 Caja de aire: Es la parte por donde se conduce el aire que va del ventilador
hacia los quemadores.
1.5.10.8 Hogar de la caldera: Est constituido por una serie de tubos que forman las
llamadas paredes de agua que le dan la forma y encierran la zona radiante de la
caldera pues all el calor es transmitido principalmente por radiacin. Segn la
colocacin de los quemadores el hogar de la caldera puede ser: paralelo o
turbulento.
1.5.10.9 Quemadores: Son los elementos de la caldera encargados de suministrar
y acondicionar el combustible para mezclarlo con el aire y obtener una buena
combustin. Deben producir una llama estable y uniforme de manera que se realice
una cierta distribucin en el hogar.
Los quemadores de gas son perforados y por sus orificios el gas debe salir a una
velocidad mayor que la del aire para asegurar una penetracin integra del chorro de
aire.
En los quemadores de aceite, este debe ser atomizado para aumentar la superficie
de contacto con el aire. La atomizacin se realiza generalmente con vapor pero se
puede utilizar aire tambin. Aunque el vapor produce una muy buena atomizacin,
presenta como desventaja que causa un mayor contenido de agua en los gases de
48
combustin y disminuye el punto de roco de los gases, adems representa
consumo de vapor que no se recupera.
1.5.10.10 Supercalentador: Es un equipo que ofrece una superficie de absorcin de
calor por medio de la cual se eleva la temperatura del vapor por encima de su punto
de saturacin. Entre las principales razones para realizar este trabajo tenemos:
Se aumenta la eficiencia total de la unidad.
Se aumenta la ganancia termodinmica del vapor.
Se obtiene un vapor ms seco.
1.5.10.11 Chimenea: Conducto por donde salen los gases de combustin.
49
2. EVALUACIN DE CALDERAS
2.1 EVALUACIN DE LA INTEGRIDAD
La evaluacin de la integridad comprende un proceso de diagnstico que permite
determinar en qu condiciones metal-mecnicas se encuentran los equipos y los
componentes de estos que operan a determinadas condiciones, debido a que las
propiedades de los materiales de construccin estn sujetas a cambios fsicos
durante el tiempo cuantificando la degradacin que ha sufrido y la vida residual del
equipo o del componente.
No debe ser confundida con las inspecciones obligatorias de mantenimiento, la
evaluacin de integridad es una decisin de tipo gerencial que involucra una
inversin econmica que dependiendo de los resultados obtenidos puede permitir
alargar la vida del equipo ms all de lo presupuestado. Ha sido desarrollada debido
a la alta cantidad de casos de fallas prematuras que presentan los componentes de
los equipos que han sido expuestos a: altas temperaturas de operacin, ambientes
agresivos y corrosivos, fatiga, bsqueda de mayores eficiencias operacionales,
entre otros.
El objetivo de la evaluacin de integridad es implantar planes que permitan mejoras
asociadas a: la extensin de la vida til de un sistema ms all de su vida de diseo
residual, el reemplazo de componentes expuestos a daos, la introduccin de
modificaciones a un sistema ya existente, a mejorar el tiempo de servicio de las
unidades de trabajo de equipos o sistemas y a satisfacer legislaciones de
seguridad.4
4 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.37-40.
50
No hay una ley general que defina cuando se debe hacer la primer evaluacin de
integridad a un equipo pero se puede tomar como referencia las siguientes
condiciones5:
En el 80% de la vida de diseo de los equipos siempre y cuando hayan sido
operados en condiciones normales.
80.000 horas de servicio continuo en equipos que no consideren una vida til
finita, donde los materiales hayan sido continuamente expuestos a temperaturas
superiores a los lmites presentados en la siguiente tabla.
Tabla 4. Temperaturas de Operacin, para definicin del momento de evaluacin
de la integridad
MATERIAL TEMPERATURA [C]
Aceros al carbn 400
Aceros Mo 420
Aceros de baja aleacin Cr-Mo, Cr-Mo-V 500
Aceros inoxidables austenticos 550
Fuente: RODRIGUEZ, Gonzalo. Calderas Industriales. Tratado prctico
Operacional.
Hay que tener en cuenta que este tiempo puede ser menor si ocurre sobrecarga
mecnica o trmica, o que se observe acumulacin de daos en equipos
semejantes.
5 RODRIGUEZ, Gonzalo. Calderas Industriales. Tratado prctico Operacional.
51
2.2 DIAGNSTICO DE LA CALDERA
La estimacin de las condiciones actuales de operacin del sistema, permite
establecer medidas de ahorro de energa en funcin de las caractersticas de diseo
de la unidad y las modificaciones operacionales y de mantenimiento de forma que
permita mejorar o mantener la eficiencia del equipo.
Para obtener un diagnstico hay que realizar algunas actividades que permitan
captar informacin que debe ser analizada y evaluada. A continuacin se presentan
las variables que se deben medir.6
2.3 VARIABLES A MEDIR
Presin: Mediante manmetros calibrados localizados en las tuberas del
agua de alimentacin y vapor generado.
Temperatura: Es necesario contar con termmetros calibrados para tomar la
temperatura de: agua de alimentacin, vapor generado, combustibles, gases
de combustin, aire ambiente y vapor de atomizacin.
Flujo: Mediante un equipo de medicin de flujo instalado como placa de
orificio, en las corrientes de: agua de alimentacin, vapor generado y
combustibles.
Composicin, poder calorfico, densidad relativa y capacidad del
combustible: Es necesario contar con la especificacin del proveedor del
combustible o mediante anlisis de estas variables o utilizar los valores
tpicos para cada combustible.
6 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.48-50.
52
Composicin de los gases de combustin: Mediante el equipo de anlisis de
gases de combustin para determinar el contenido de O2, CO2 y CO.
2.4 INFORMACIN GENERAL
Para realizar el diagnstico se deben tener en cuenta los siguientes datos generales
y de operacin:
Nmero de caldera.
Condiciones de operacin.
Datos de la caldera.
Uso de vapor generado.
Costos de agua de alimentacin, retorno de condensados, vapor generado y
combustibles.
Datos en campo.
2.5 INFORMACIN DETALLADA
2.5.1 Localizacin e integracin de documentos de diseo:
Hojas de datos de calderas (proporcionada por el proveedor).
Dibujo o plano del arreglo general de la caldera (proporcionado por el
proveedor).
Diagrama de la tubera e instrumentacin del equipo.
Diagrama de flujo del proceso del cual la caldera participa.
2.5.2 Integracin de parmetros de operacin:
Requerimientos trmicos de la planta donde se ejecuta el proceso.
53
Agua de alimentacin, vapor producido, vapor de atomizacin y purga:
temperatura, presin y flujo.
Combustible, tipo de combustible, temperatura, presin, flujo, densidad relativa,
poder calorfico superior e inferior, capacidad calorfica.
Gases de combustin: Temperatura, contenido de oxgeno, contenido de dixido
de carbono, contenido de monxido de carbono.
Es muy importante que durante este proceso de toma de datos tambin se lleve a
cabo una inspeccin visual con el fin de observar, si las hay, imperfecciones fsicas.
Al finalizar la recopilacin de informacin se realiza la comparacin con los datos
actuales de funcionamiento de la caldera y se emite el resultado de la evaluacin.7
7 JAIMES PINEDA, Sergio Andrs. Desarrollo de una metodologa para la evaluacin de integridad y extensin de vida til de calderas pirotubulares, basada en inspeccin y mantenimiento, implementada a la caldera de bienestar universitario de la UIS. Trabajo de grado Ingeniero Mecnico. Bucaramanga: Universidad Industrial de Santander. 2010. p.50-51.
54
3. FALLAS EN CALDERAS
Tabla 5. Fallas en calderas.
FALLA CAUSA ASPECTO
Rotura y
desprendimiento de
refractario.
- Puesta en marcha inicial
demasiado rpida.
- No respetar tiempos ni
proceso de secado refractario.
Deformaciones y
roturas del paquete
tubular. Entrada de
condensados
contaminados
(grasa).
- Ausencia de control y
vigilancia del aporte de agua.
- Mantenimiento incorrecto.
Horno colapsado y
deformado.
Depsitos
adheridos en el
hogar.
- Ausencia de control y
vigilancia del aporte de agua.
- Mantenimiento incorrecto.
Corrosin por
oxgeno.
- Ausencia de tratamiento para
el agua.
Corrosin por
cido carbnico.
- Ausencia de tratamiento para
el agua.
Fuente: BOSCH. Calderas eficientes en procesos industriales [diapositivas].
Madrid, 2013. Diapositivas 34-40.
55
CONSIDERACIONES GENERALES
- Tener presente que para los materiales empleados en la construccin de
calderas las normas normalmente les fijan un valor mximo de dureza, lo cual
es importante respetar para prevenir todas las formas de corrosin y en especial
el agrietamiento por corrosin esfuerzo (SCC) y la corrosin- fatiga.
- Durante la construccin y en las reparaciones por soldadura hay que asegurarse
que las juntas y las zonas afectadas por el calor queden con durezas que no
sobrepasen los lmites de las normas respectivas.
- Limpiezas peridicas de las tuberas (qumicas y mecnicas) evitarn la
formacin de depsitos y/o capas oxidadas gruesas, minimizando as la
ocurrencia de sobrecalentamientos.
- Procedimientos adecuados de arranque y parada de las calderas, asegurarn
que no se sobrecarguen generando sobrecalentamientos ni que ingrese al
sistema air atmosfrico que pueda acelerar los procesos de corrosin u
oxidacin.
- Un tratamiento adecuado del agua de alimentacin y del combustible, con buen
control de la cantidad de aire de combustin, minimizarn las ratas de corrosin
u oxidacin tanto en el lado de fuegos como de aguas, as mismo se minimizar
la aparicin de vibraciones en las tuberas, esfuerzos residuales y/o esfuerzos
trmicos, bajando as la probabilidad del agrietamiento por fatiga.
- Un correcto diseo de la caldera minimizar la aparicin de vibraciones en las
tuberas, esfuerzos residuales y/o esfuerzos trmicos, bajando as la
probabilidad del agrietamiento por fatiga.
- En las zonas en que se prevea desde diseo que la erosin por parte de las
cenizas pueda ser importante, se pueden proteger las tuberas por chaquetas.8
8 ESPEJO MORA, Edgar y MARTNEZ, Juan Carlos. Modos de falla comunes en tuberas y cuerpos de calderas. Universidad Nacional de Colombia, AFIS, febrero, 2008. 1 p.
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4. MANTENIMIENTO DE CALDERAS
4.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO
4.1.1 Objeto del Mantenimiento Preventivo en las Calderas
La implantacin de un mantenimiento preventivo y las operaciones asociadas a l,
harn frente a los riesgos que conllevan un mal funcionamiento o una falta de
prestacin de servicio de las calderas.
Entre los problemas que genera la falta de mantenimiento preventivo a las calderas
est que la cantidad de produccin disminuya generando penalizaciones
econmicas por parte de los clientes debido a las demoras en los plazos de entrega,
adems del aumento de turnos de trabajo para poder alcanzar la produccin
esperada, aumentando consecuentemente el coste de mano de obra directa.
Tambin se puede presentar que aunque la caldera est funcionando y prestando
servicio, la ausencia o mal mantenimiento preventivo puede provocar un aumento
del coste energtico porque no se alcance un rendimiento ptimo que al mismo
tiempo lleva asociada una prdida de competitividad.
4.1.2 Beneficios Obtenidos de la Implementacin de las Tareas de Mantenimiento
Preventivo en las Calderas:
Optimizar los procesos productivos.
Reduccin de los costos directos e indirectos ocasionados por las fallas y las
paradas.
Conseguir la mxima vida til de la caldera y los equipos asociados a ella.
Reduccin de los tiempos de parada.9
9 COMUNIDAD DE MADRID. Gua Bsica Calderas Industriales Eficientes. Grficas Arias Montano S.A.: Madrid, 2012. p.131-132.
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4.1.3 Planeacin de las Tareas de Mantenimiento Preventivo para Calderas
A la hora de determinar las tareas de mantenimiento es importante tener en cuenta
las recomendaciones particulares prescritas tanto por el fabricante de la caldera,
como del resto de equipos que la acompaan y se encuentren asociados con su
funcionamiento. Por ejemplo el mantenimiento y vigilancia del tratamiento del agua
de aporte a la caldera y del agua en el interior de la caldera.
En general las operaciones a realizar se clasifican dependiendo del lapso de tiempo
que hay entre cada realizacin:
Operaciones Diarias:
Entre las operaciones diarias que se deben realizar como mantenimiento a las
calderas est la vigilancia del equipo de tratamiento del agua de aporte y
dosificacin de aditivos, reponiendo los reactivos en cantidad suficiente para
disponer de una autonoma adecuada; la vigilancia de la temperatura de gases en
chimenea; vigilancia de la temperatura de ida y retorno.
Si hay calderas de produccin de vapor tambin es importante tener en cuenta que
si hay retorno de condensados, comprobar que llegan a la sala de calderas libres
de contaminacin. Comprobar el correcto funcionamiento de los indicadores de nivel
pticos. Vigilar la temperatura de aportacin de agua y efectuar las purgas de los
indicadores pticos de nivel entre otros.
Completar los registros respectivos para el control de gestin de mantenimiento.
Operaciones Semanales:
Cada semana se debe tomar y analizar muestras de agua contenida en el interior
de la caldera, se evalan factores como la salinidad, dureza, pH, contenido de O2,
aspecto.
De acuerdo a los resultados obtenidos de estas muestras se decide y ajusta la
temporalizacin de purgas, la cantidad de aditivos a suministrar, etc.
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Tambin se comprueba el correcto funcionamiento de circuitos electrnicos
involucrados en la cadena de seguridad, se limpian filtros, electrodos de encendido
del quemador (si usa combustibles lquidos).
Se cierran y se abren todas las vlvulas manuales que estn asociadas a la caldera
para comprobar su correcto funcionamiento.
Se comprueba el funcionamiento de termmetros, termostatos, manmetros y
presostatos.
Se comprueba estanqueidad en aperturas de inspeccin que dan acceso al interior
de la caldera.10
Operaciones Mensuales:
Cada mes se recomienda hacer pruebas de funcionamiento de equipos y accesorios
del quemador:
- Elementos de mando combinacin aire-combustible.
- Dispositivo de cierre de combustible.
- Indicador de presin de combustible.
- Dispositivo de cierre de seguridad del combustible
- Equipo de control de estanqueidad en caso de utilizar gas.
- Sistema de control de llama.
Probar el funcionamiento del paro con el interruptor de emergencia.
Probar las bombas de circulacin o alimentacin del agua.
Verificar los elementos del cuadro elctrico de maniobra y control: automatismos y
seguridad.
Anlisis de gases y ajuste de la combustin.11
10 COMUNIDAD DE MADRID. Gua Bsica Calderas Industriales Eficientes. Grficas Arias Montano S.A.: Madrid, 2012. p.133. 11 COMUNIDAD DE MADRID. Gua Bsica Calderas Industriales Eficientes. Grficas Arias Montano S.A.: Madrid, 2012. p.134.
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Operaciones Semestrales:
Si se utilizan combustible lquidos, se debe hacer la limpieza de tubos de humos
eliminando hollines. Y comprobar el estado de las partes que tienen refractario, la
boca de acoplamiento del quemador, tapn de registro, acceso al hogar, etc.
Operaciones Anuales:
Anualmente se debe realizar una inspeccin en fro, es decir la caldera se para y se
procede a la apertura de todos los registros en el lado agua y gases. Adems se
hace la limpieza del lado agua eliminando incrustaciones y sedimentos, revisar
cuidadosamente el lugar donde se ubica la deteccin del control de nivel para
calderas de vapor. Tambin hacer la limpieza en el lado de gases para eliminar
hollines.
Comprobar los elementos de seguridad que actan sobre la presin, temperatura y
nivel. Comprobar el estado de las uniones soldadas entre tubos de humo y hogar
con las placas delantera y trasera.
Realizar una medicin de espesores por ultrasonidos en las partes que conforman
el cuerpo a presin de la caldera.
Sustituir las juntas de los registros o elementos desmontados, limpiar o rectificar los
asientos en caso de ser necesario. Tambin se debe inspeccionar si hay corrosin
y evaluar si el tratamiento de agua que se est aplicando est bien o debe
mejorarse.
Despus de haber hecho las operaciones anteriores se debe realizar una prueba de
presin en fro. Luego se realiza una prueba de funcionamiento con quemador en
marcha, forzando el disparo y la actuacin de los equipos de seguridad. Llenar los
registros que lleve la empresa para el control de mantenimiento.12
12 COMUNIDAD DE MADRID. Gua Bsica Calderas Industriales Eficientes. Grficas Arias Montano S.A.: Madrid, 2012. p.134-135.
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4.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO
La vida de toda instalacin generadora de vapor depende del cuidado y atencin
que reciba mientras se encuentra a presin y durante los periodos de reposo.
El primer deber del tcnico encargado de una caldera o de una batera de calderas
es el de ponerse al corriente de la construccin general de las calderas, del montaje
de las mismas, de sus accesorios y del sistema de tuberas. Si no es posible verificar
un completo examen interno, deben consultarse los planos y enterarse de los
espesores de tubos, dimensiones de los componentes, disposicin de los conductos
de humos y otras informaciones, como la carga de las vlvulas de seguridad y las
presiones y temperaturas del vapor y del agua, que deben tenerse peridicamente
anotadas.13
4.3 RIESGOS DE LA UTILIZACIN DE CALDERAS
Cuando se pone en funcionamiento una o varias calderas, el riesgo latente ms alto
es que se produzca una explosin, con la posibilidad de que conlleve a la
generacin de incendio.
Cuando se hace caso omiso a las recomendaciones del fabricante, a las
instrucciones del manual de operacin y/o mantenimiento; o cuando se acondiciona
la caldera para trabajar por fuera de las especificaciones de diseo o del rango de
sus capacidades, se puede conducir a consecuencias como:
Prdidas humanas y/o lesiones personales.
13 VZQUEZ, Augusto. Implementacin de un programa de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo para un hospital. Tesis profesional Ingeniero Mecnico. Escuela de Ingeniera Mecnica y Elctrica. Azcapotzalco, Mxico: 2009. p.38.
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Prdidas materiales de enorme cuanta, donde se consideran daos a
edificaciones, equipos, tableros de control; centros de cmputo, materias primas,
material en proceso, instalaciones industriales, entre otros.
Suspensin o descenso en los niveles de las ventas.
Retrasos en la entrega de despachos.
Costos ocultos asociados a la prdida de imagen.
Costos ocultos asociados a restitucin y puesta en marcha de la lnea de
produccin.14
4.4 PRUEBAS DE SEGURIDAD PARA OBTENER UN BUEN RENDIMIENTO EN
LA OPERACIN DE UNA CALDERA
4.4.1 Apagado normal de la caldera
Es un procedimiento operacional que pone fuera de servicio al equipo con el fin de
efectuar reparaciones parciales o generales a la caldera.
Todas las operaciones de mantenimiento que se realicen sobre una caldera deben
ser realizadas cuando est se encuentra apagada, de esta manera se pueden evitar
daos graves en su estructura, equipos auxiliares, prdidas de energa, riesgos
operacionales, accidentes, perturbaciones a la salud, impacto ambiental y otros.
Procedimiento recomendado:
Baje la carga de la caldera gradualmente mediante el control automtico
hasta que esta llegue al 50% de su capacidad.
14 SEGUROS BOLIVAR. Gua de propiedad Calderas: Programa de Mantenimiento. Disponible [online] En: http://m.segurosbolivar.com/wps/wcm/connect/d7e09e87-6e31-4fd0-b5ec-df199cac04dd/Guia_de_Propiedad_Calderas_Sistema_de_control_de_combustible_y_mantenimiento.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=d7e09e87-6e31-4fd0-b5ec-df199cac04dd. Consultado: 12/07/14.
62
Pase a control manual de combustin.
Saque de servicio el supercalentador y contine bajando la carga.
Mantenga un exceso de aire a travs de la caldera para evitar el corte por
bajo flujo de aire.
Apague progresivamente los quemadores de la caldera. (Al apagar un
quemador recuerde cerrar el suministro de gas de este)
Deje que el ventilador opere por lo menos por cinco minutos para evacuar el
gas contenido en la caldera.
Cuando la caldera salga de servicio cierre las vlvulas de gas principal y de
gas piloto.
Evacue el vapor contenido al interior de la caldera, para prevenir la formacin
de vaco.
Siga las recomendaciones dadas por el fabricante y espere hasta que la
temperatura de la caldera sea adecuada (mximo 30 C)
4.4.2 Apagado de emergencia de la caldera
Es un procedimiento operacional que pone fuera de servicio el equipo cuando se
presenta un problema operacional o cuando se presenta una falla en el equipo.
La apagada que ocurre por accin del programador, es ordenada por el operador,
automticamente, o manualmente desde el tablero de control por un problema
operacional o del equipo.
El apagado por emergencia se hace con el fin de evitar accidentes en personas y
equipos cuando existe un riesgo, anomala o peligro.
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Procedimiento
En este caso la caldera sale de servicio automticamente, luego de ocurrido esto
se deben revisar las alarmas emitidas por el equipo y el registro de las variables de
operacin ms importantes.
Controle el nivel del tambor de vapor si es posible o mantenga un flujo de agua
para refrigerar la tubera.
Haga extracciones de vapor en perodos convenientes.
Investigue la causa de la apagada y tome una decisin.
Si la caldera no sufri dao alguno inicie el proceso de arrancada, sino informe
al departamento de mantenimiento. Elabore el listado de trabajos a realizar y
genere el evento.
Causas para apagarla manualmente
Una apagada de emergencia se puede generar y realizar manualmente,
(lentamente con programa) o instantneamente, cuando una de las siguientes
eventualidades se presenta:
1. Daos en el ventilador:
Rodamientos que presentan vibracin o recalentamiento
Dao en la palanca que une los dampers al servomotor.
Dao en compuertas u obstrucciones en la salida de los gases.
2. Incendio en la caja de quemadores:
Puede ser originado por escapes de combustible que se depositan en la caja
de aire.
Por rotura de las juntas de expansin que unen el anillo de gas a la lnea de
suministro.
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La presencia de lquido en el gas combustible puede ocasionar una
inestabilidad de la llama y apagar los quemadores.
3. Rotura de tubos:
Si la rotura es de una dimensin que no se puede controlar nivel en el tambor
de vapor, apague la caldera.
4.4.3 Revisin de la unidad
Antes de poner en servicio una unidad nueva o que ha estado durante un tiempo
considerable fuera de servicio se debe realizar una completa revisin interna y
externa para comprobar que:
1. Todas las partes internas de la caldera estn limpias, libres de obstruccin y en
buena condicin.
2. Todos los pasos de gas y aire estn libres de cualquier obstruccin.
3. Todos los ventiladores y sus mecanismos de control operan correctamente y los
indicadores muestran la posicin correcta de ellos.
4. El agua de alimentacin puede ser controlada manualmente desde un punto
donde los indicadores de nivel sean visibles.
5. Todas las compuertas de acceso, estn cerradas y con sus respectivos
empaques instalados.
6. El supercalentador est desocupado, sino desocpelo.
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7. Los transmisores de nivel, flujo de vapor, flujo de agua, flujo de gas; los switches
de presin estn en servicio.
8. Que estn montados los solenoides de los pilotos de cada quemador.
9. Que est instalada la conexin de gas piloto.
10. Que estn instaladas las bujas de los pilotos.
11. Que estn instaladas y habilitadas las celdas transmisoras de nivel.
4.4.4 Prueba hidrosttica
Es un procedimiento operacional que permite verificar la resistencia mecnica de
una caldera sometida a un esfuerzo por alta presin. Esta prueba se realiza debido
a que en el proceso de reparacin pueden quedar poros, grietas, abombamientos
en las partes de la caldera sometidas a presin.
Dnde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
Cmo se hace?
Presionando la caldera con agua fra 1.5 veces la presin de diseo de la caldera.
Cundo se hace?
1. Cada vez que sale a inspeccin general una caldera.
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.
3. Una vez se cumpla el programa de inspeccin y reparacin de las tuberas.
4. Cada vez que se haga una limpieza qumica.
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Seguridad
1. Riesgos al hacer la prueba:
Dao en el equipo por fragilidad o debilitamiento metalrgico.
Lesiones fsicas por impactos al presentarse rompimientos sbitos.
2. Riesgos si no se hace la prueba:
Equipo no confiable.
Roturas en tubos.
Explosiones causando daos al equipo y al personal presente.
Deformacin de la tubera.
3. Elementos de seguridad:
Sistema de comunicacin con operaciones.
Andamios con soporte confiable.
Buena iluminacin y verificacin.
4.4.5 Prueba de bridas
Es un procedimiento operacional utilizado para verificar escapes en las bridas que
posee la caldera en su sistema de generacin, con el fin de verificar el correcto
sello de las bridas de donde se retiraron los ciegos (taponamientos) que fueron
utilizados en la prueba hidrosttica. Esta prueba tambin es til para probar el
estado de las empaquetaduras de las vlvulas de entrada y salida a la caldera.
Las bridas, los empaques y vlvulas pueden fallar dejando escapes que no pueden
ser reparados en operacin, por esto es recomendable realizar esta prueba en el
circuito de agua y de vapor de la caldera incluyendo sus conexiones de entrada y
salida.
Cmo se hace?
Presionando la caldera con el agua de alimentacin, hasta alcanzar la presin de
operacin del sistema de agua.
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Cundo se hace?
1. Cada vez que se hace la prueba hidrosttica a una caldera.
2. Cada vez que se cambian los empaques y/o vlvulas en cualquiera de las bridas
de entrada a la caldera o de salida de la caldera.
Seguridad
1. Riesgos al hacer la prueba:
Quemaduras por escapes de agua a temperatura de operacin.
2. Riesgos si no se hace la prueba:
Es factible que aparezcan escapes que impidan continuar con el proceso de
puesta en marcha.
Se convierte en una condicin insegura para la operacin.
3. Elementos de seguridad
Elementos de proteccin personal.
4.4.6 Caldeo de la caldera
Es el incremento gradual y uniforme de la temperatura en la caldera, Para permitir
la dilatacin uniforme de la tubera y la estructura de la caldera. Se hace porque un
incremento brusco en la temperatura puede producir deformacin y rotura en los
tubos y o estructura de la caldera.
Cmo se hace?
Incrementando la temperatura gradualmente en la caldera siguiendo una curva de
calentamiento en el punto preestablecido por el fabricante de la caldera.
Consideraciones generales
1. Cuando una caldera se apaga por una falla momentnea o pasajera, por ejemplo
la accin de un corte cualquiera, normalmente es puesta en lnea una vez
superada la falla que ocasion la accin de corte. En estos casos la caldera no
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alcanza a enfriarse, aunque s es posible que se despresurice
considerablemente, por lo tanto no necesita un calentamiento previo a su puesta
en lnea, pues toda su estructura se conserva an caliente y no hay reas por
dilatar.
2. Cuando la falla que ocasion la apagada de la caldera impide su arranque
inmediato o cuando la caldera se apaga en forma programada para realizar un
trabajo de corta duracin, el tiempo que dure apagada la caldera determina el
programa de caldeo. General
