acuotubular ppt
TRANSCRIPT
Charla de Capacitaciòn
Operación y Mantenimiento de
Calderas
OBJETIVOS
Transmitir información, técnicas y conocimientos básicos
necesarios para operar un generador de vapor (caldera) con
SEGURIDAD
Capacitar al operador de un generador de vapor (caldera)
para comprender la gran RESPONSABILIDAD que se
deposita en su puesto
Familiarizar al operador con los términos, componentes,
accesorios y normas generales de operaciòn de calderas
para minimizar ACCIDENTES por error humano
Crear un archivo nacional de OPERADORES CAPACITADOS
METAS
Lograr que cada caldera sea operada con
total SEGURIDAD
Depositar la confianza en un operador
RESPONSABLE
Mejorar los conocimientos básicos de
OPERACIÓN y MANTENIMIENTO
Reconocimiento a Operadores con
CAPACIDAD y RESPONSABILIDAD
CONTENIDO
Fundamentos de Termodinàmica
Terminologìa
Conceptos
CALDERAS
Diseño y tipos
Controles de Operaciòn y Seguridad
EFICIENCIA
COMBUSTIÒN
TRATAMIENTO QUIMICO
MANTENIMIENTO
Principios Teóricos
VAPOR El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar
pastas, para evaporar disoluciones químicas, para procesos de
calentamiento, para mover turbinas, máquinas y bombas; para
realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la
industria.
El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe la
necesidad de Calor y Energía al mismo tiempo y el vapor es la
manera más adecuada y económica de transportar grandes
cantidades de Calor y Energía.
La máquina de vapor más antigua data de finales del siglo XVIII y
fue perfeccionada por James Watt y calderas para barcos a vapor
diseñadas por Robert Fulton en 1815 dieron paso al uso industrial
del vapor.
La máquina de vapor
transforma la energía
calorífica de la
combustión en energía
mecánica
La energía de la
combustión (calor)
lleva a ebullición el
agua de una caldera y
se produce VAPOR
El vapor mueve un
pistón y un mecanismo
biela-manivela
transforma un
movimiento rectilíneo
en giratorio
Vapor
El vapor es fácil de producir ya que se
obtiene del agua y generalmente se requiere
de un recipiente adecuado para producirlo
industrialmente, este recipiente es una
CALDERA o un GENERADOR DE
VAPOR
Aplicaciones:
Calentamiento
Secar
Esterilizar
Cocinar
Acondicionamiento ambiental
Movimiento
Turbinas
Motores
Pistones
Generadores
Usos del vapor:
Hospitales y clínicas
Hoteles y moteles
Cuarteles y orfanatos
Edificios públicos y privados (calefacción)
Locomotoras
Barcos vapores
Industrias
Alimenticias y embotelladoras
Agro-industrias
Textiles
Papel y cartón
Químicas
Electrónicas
TERMODINÁMICA
Es el estudio que se refiere a la Energía
Los diversos conceptos y leyes que describen la
conversión de una forma de energía a otra, y los
diversos sistemas empleados para efectuar las
conversiones.
Trata sobre la acción mecánica del calor
Sistemas en equilibrio
Campos de fuerza
Potenciales químicos
Térmicos y Eléctricos
Leyes de la Termodinámica
1a. Ley
La ley de conservación
de la Energía.
La Energìa no puede
crearse ni destruirse.
La suma de todas las
energías permanece
constante.
2a. Ley
Establece que la
conversión de calor en
trabajo se ve limitada por
la temperatura a la que
ocurre la transformaciòn.
Terminología y definiciones
ENERGÍA
La Energía es inherente a la materia y no es definible
La Energía solo tiene magnitud (y sentido)
La Energía de un sistema de cuerpos es simplemente la
suma de las energìas (con sus sentidos) en cada uno de
ellos
La Energía total de un sistema es la suma de las
magnitudes (con sus sentidos o signos) de las diversas
formas de Energía (cinética, mecánica, química,
térmica, etc.)
CALOR
Calor es Energía en transición (en movimiento) de un
cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia
de temperatura entre los cuerpos o sistemas
Calor es una forma de Energía que causa un cambio fìsico
en la sustancia que es calentada
Sólidos, tales como metales, cuando son calentados se
expanden y aumentan su temperatura , hasta cambiar al
estado líquido
Los líquidos se vaporizan y el vapor producido al
disminuir su temperatura se condensa
CALOR SENSIBLE
Es el calor que produce una elevación de temperatura en
un cuerpo, se registra en un termómetro.
CALOR LATENTE
Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio
de estado físico de una sustancia sin que existan
variaciones en su temperatura; en una caldera, la
temperatura del agua es exactamente la misma que la del
vapor
Transmisión del Calor
Es el flujo de calor a través de un cuerpo de
temperatura más alta hacia uno de menor
temperatura. La transmisión de calor puede ser
por:
Conducción
Convección
Radiación
o por cualquier combinaciòn de ellas
-
CONDUCCIÓN
Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o
partes de cuerpos en los que existe una diferencia
de temperaturas
RADIACIÓN
Es la transmisión del calor de un cuerpo a algún
otro, por medio de ondas de calor
CONVECCIÓN
Es estrictamente un medio de mover energía de
un lugar a otro; es un transporte de energía. Un
fluido en movimiento recoge energía de un
cuerpo y la entrega a un cuerpo más frio
Medición del calor
La temperatura no tiene relación con la cantidad de calor
La llama de un fósforo puede tener la misma temperatura que una hogera, pero la cantidad de calor que despide es totalmente diferente
La unidad básica para medir el calor es el GRAMO-CALORIA, que se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de un gramo de agua en 1(un) grado Centígrado
Coeficiente de transmisión de calor
Es la cantidad de flujo de calor en Kcal ó BTU por hora, a
través de un Mt2 ó Pie2 de superficie por grado de
diferencia en temperatura.
Kcal / Hr / Mt2 / Cº
Kilo Caloria: Cantidad de calor necesaria para elevar un
grado centìgrado (Cº) la temparatura de un Kgr. de agua
BTU / Hr / pie2 / Fº
BTU (British Thermal Unit): Cantidad de calor
necesaria para elevar un grado Fahrenheit (Fº) la
temperatura de una libra de agua.
Vaporización
Es el cambio de un cuerpo de fase sólida o líquida a la
fase de vapor
Evaporación
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en la
superficie libre del líquido. Ejemplo: la evaporación del
agua del mar.
Ebullición
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en el
seno mismo del líquido. Ejemplo: la ebullición del agua
en un recipiente abierto; la ebullición del agua en una
caldera.
• La ebullición de un lìquido tiene lugar a una temperatura ,
cuyo valor depende de la presión.
• Presión atmosférica = 212º F ; 150 psi= 358º F
Condensación
Es el cambio de Vapor (fase gaseosa) a líquido con una
transferencia de calor del vapor a la superficie de
condensación.
Vapor saturado son aquellos que tienen la temperatura igual a la de
ebullición (acorde a la presiòn) y constan unicamente de la fase de
vapor. Saturación es la condición de temeperatura y presión en la
cual el líquido y el vapor pueden existir simultaneamente.El vapor
saturado es vapor húmedo,: tienen al mismo tiempo la fase lìquida
y la de vapor
Vapor sobrecalentado: Temperatura superior a la temperatura de
ebullición y presente solamente en fase de vapor. Cuando un
líquido cambia a vapor, cualquier cantidad adicional de calor
aumentará su temperatura (calor sensible).siempre y cuando la
presión se mantenga constante
Estados de vapor
PRESIÓN: Es la fuerza ejercida por el fluido sobre la unidad de
superficie de la pared que lo contiene o del seno mismo del
fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en
Kg/cm2 ó Lbs/pulg2 ò Bars.
Presión Relativa: La presiòn arriba de la presiòn atmosférica
Presión Atmosférica: El peso de la atmosfera sobre la tierra a
nivel del mar equivale a una presión de 14.7 psi
Presión Absoluta: La presión que resulta de la adición de la
presión manométrica y la atmosférica.
Presión Manométrica: Todo manómetro está calibrado para leer
0 presión cuando no está conectado a algún recipiente a presión
Presión de vacio: Si la presión absoluta es menor que la
atmosférica, a la lectura manométrica se le llama Presión de
Vacio o Vacio.
Temperatura
La temperatura de un cuerpo es su estado térmico
considerado como referencia a su poder de comunicar
calor a otros cuerpos.
Se mide por medio de termómetros y se expresa en grados
Centígrados (ºC) ó en grados Fahrenheit (ºF)
t ºC/5 = (t ºF - 32) /9
t ºC = 0.556 (tºF) - 17.78 ò tºC= 5/9 (tºF - 32)
t ºF = 1.8 (tºC) + 32 ò tºF = 9/5 tºC + 32
Temperatura absoluta: se expresa en grados Kelvin (ºK) ò
grados Rankine (ºR)
T ºK = tº C + 273
T ºR = t ºF + 460
Unidades usadas en termodinámica y equivalentes
Caballo de Fuerza Caldera (B.H.P.), se dice que una
caldera tiene una capacidad de Un Caballo de Fuerza
Caldera, cuando es capaz de producir:
34.5 Lbs. vapor /hora (212ºF) ò 15.65 Kg. vapor/hr (100ºC)
33,472 BTU / hr.
139.5 Pie2 E.D.R. vapor
Libra de vapor (212ºF)
970 BTU / lb.
Pie cuadrado E.D.R. ( Equivalente de Radiaciòn Directa)
vapor
240 BTU / hr
Agua caldera
Vapor
Emisiones chimenea
Agua purga de
fondoCombus
tible
Quemador
Fábrica
Máquinas
CondensadoBomba
Agua ANDA o pozo
Agua
Diagrama operativo de
una caldera
CALDERAS
Generador de vapor de agua o de agua caliente (a veces de
otro fluido térmico), que sirve para calefacción o para la
producción de energía.
Caldeo:
Operación que consiste en producir por combustión, el calor
necesario para calefacción industrial o doméstica.
Superficie de caldeo directo
Sometido a la irradiación del hogar
Superficie de caldeo indirecto
Formado por el haz tubular atravesado por los gases calientes
HISTORIA La primera caldera de vapor de la cual se
tenga conocimiento en la historia apareciò
en el inicio de los años 1800 y fue una
caldera tipo “shell o coraza”
Patentes Las primeras màquinas a vapor fueron patentadas por Thomas Savery
en 1698
Tomas Newcoment y Desaguliers aplicaron el concepto de vàlvula de seguridad de Papin
John Cawley y Haycock en 1730 aplicaron el concepto de eficiencia, logrando mayor tiempo de contacto de los gases de la combustiòn en las zonas calientes
En el siglo XVIII James Watt patentò la primera caldera y en 1856 John Cox las calderas Aquatubulares, luego Stephen Wilcox mejorò los diseños y en 1866, George Herman Babcock se asociò con Wilcox (la B & W)
En 1881 la planta Brush Electric Light Co., en Filadelfia, fue la primera en generaciòn elèctrica en America, con 4 calderas B&W de 73 B.H.P.
En 1903 la compañía Commonwealth Edison, utilizò las primeras turbinas de vapor con 66 calderas B&W de 508 B.H.P. Generando vapor a 170 psi y 70ºF vapor sobrecalentado
Duke Energy (antes CEL,Acajutla) tiene dos calderas aquatubulares de 130 y 147 Toneladas de vapor a 60 KgCm2 (882 psi) y 480ºC (900ºF)
Intercambio de calor en una caldera
Tipos y Diseños
Calderas AQUATUBULARES
tubos de agua rectos o doblados curvos
Calderas PIROTUBULARES
tubos de fuego horizontales o verticales -
igneotubulares
Calderas verticales TUBELESS (sin tubos)
Calderas Híbridas
Calderas Aquatubulares
El agua corre dentro del tubo y el fuego calienta los tubos
Horno integral, dos domos, ensambladas en el campo
Altas capacidades 100,000 hasta Un Millón de libras/hr
Tipo paquete
Serpentín
Cuerpo hierro fundido , baja presión
Dos domos tipo “D” , “O”, “A”
Desde 5 H.P. hasta 10,000 H.P.
Patrón de
circulación de agua
en una caldera
acuatubular
Calderas aquatubulares de gran capacidad quemando carbón,
bagazo o madera
Caldera Aquatubular
400000
Kg/Hr
540 º C
140 bar
Turbina de 600 MW
Cuerpos de alta,
media y baja
potencia
Generación de energía
eléctrica con turbinas a
vapor.
Componentes principales de una caldera
aquatubular industrial
Detalle de Domo de vapor y
Sobrecalentador
Aquatubular tipo Delta
Calderas Aquatubular de tubos flexibles
Aquatubular de tubos Flexibles
Cleaver-Brooks Model FLX
Aquatubular compacta
Aquatubular Cast Iron (Hierro fundido)
Caldera aquatubular de serpentines
AQUATUBULAR COMPACTA DE HORNO INTEGRAL
Calderas Pirotubulares
El fuego pasa a través del tubo y el agua rodea los
tubos
Tipo paquete - varios pasos
Dry back - compuertas con refractario
Wet back - pared trasera con agua
Capacidades desde 1.5 H.P. hasta 1,500 H. P.
Calderas H R T
Horizontales Tubulares con
Retorno
Caldera típica en Beneficios
de Café
Construcción
sencilla de
bajo costo
Caldera de un paso
Dos Pasos. Escocés marino.
3 -4 pasos
3 pasos
Wet
Back
4 pasos
Dry
Back
Diseño anillo tubo central
Tres pasos wet back
WET BACK
CALDERA 4 PASOS WET BACK
Caldera FULTON pirotubular horizontal con tubo
central de retorno de gases, tres pasos
Eficiencia entre marca y modelo
Agua caliente
Pirotubular agua caliente
Caldera mixta aquatubular y
pirotubular combustible sólido
Calderas verticales TUBELESS
Recipìente a presiòn enchaquetado
Dos o tres pasos
Capacidades de 4 hasta 100 H.P.
Limitaciòn de espacio - procesos
Tipo recipiente
Diseño vertical con tanque de agua
Vertical con tubos
Diseño básico de una
caldera vertical pero
con retorno de gases a
través de tubos
Tiene espirales dentro
de los tubos para
incrementar el
contacto de los gases
contra los tubos
Vertical varios pasos
Vertical Fluido Térmico
Vertical Eléctrica
Tipo de Energìa - Combustible
Combustible gaseoso
Gas natural
Propano, butano, metano, etc.
Combustible líquido
Kerozene, Diesel, Fuel Oil
Combustible sólido
Bagazo, cascarilla de café, copra de coco, basura, etc.
Energía eléctrica, nuclear.
Recuperadores de calor: Incineradores, motores de
combustión interna
Planta de Energía Eléctrica Nuclear
Las plantas nucleares son
similares a otros tipos de plantas
generadoras de electricidad, El
VAPOR de alta presión hace girar
una turbina
Nada se quema en un
reactor nuclear. El
combustible de Uranio
genera calor a través de
la fisión
Básicamente existe una
caldera que genera
vapor obteniendo el
calor por fisión de
partículas atómicas
Generadores de vapor explosivos
Los generadores aquatubulares de tubos rectos y los pirotubulares
horizonatles son EXPLOSIVOS; los pirotubulares tienen fluxes
dentro de un cilindro llamado envolvente, estan cubiertos por agua y
los gases calientes circulan por su interior, el agua manteniene una
temperatura relativamente baja en los fluxes. Si el nivel de agua baja
hasta dejar descubiertos los tubos de las últimas filas y el quemador no
apaga, los tubos descubiertos en toda su longitud incrementan su
temperatura, a un nivel superior al normal. Si en estas condiciones
llegara el agua a estos fluxes, ésta se evaporaria de inmediato
elevando la presión considerablemente y en forma súbita, produciendo
una EXPLOSIÓN
Generadores de vapor inexplosivos
Por la forma en que estan colocados los fluxes en el colector de vapor,
de los generadores aquatubulares de tubos curvos, al bajar el nivel de
agua tales fluxes quedan descubiertos de agua sòlo en el extremo
superior de sus filas más altas, con muy poca superficie de calefacción
expuesta; Si por falla del sistema de protecciòn el quemador no
apagara y llegara el agua al generador, esta no se evaporará de
inmediato ni habrá incremento súbito de presión, en consecuencia, el
generador puede quemarse, pero no explotar.
Tipo de generación
Vapor
Baja presión 0 - 15 psi
Alta presión desde 15 psi en adelante
Presión de diseño vrs. Presión de trabajo
Agua caliente
Temperatura de proceso
Fluido térmico Dimensionados en Kcal/hr ó BTU/hr
Componentes del Generador
Partes
Envolvente, tubos, espejos,etc
Instrumentos de mediciòn
Manòmetros, termòmetros
Seguridad Operaciòn
Aparatos de control
Programador,Presuretrol, etc
Accesorios
Cuerpo Hogar
Quemador-combustiòn
Generador
Componentes principales
.
Componentes de Seguridad
Vàlvulas de Seguridad o Alivio
Detector de llama o Fotocelda
Control de presión de seguridad o límite
Control auxiliar de bajo nivel de agua ALWC
Alarmas tipo acústica o visual
Componentes de operaciòn
Programador o Control primario de llama
• Maneja automáticamente los ciclos on-off
Controles de presión o termostatos
• Fijan los límites máximos y mínimos de operación
Control de nivel de agua
• Mantiene el nivel correcto de operación y de
seguridad
Solenoides o Electroválvulas
• Permiten o cierran el paso de fluidos o gases
Switches o contactores de presión de aire
• Verifican operación de ventilador y compresor
Componentes principales
Válvulas de Seguridad
Toda caldera deberá tener una o varias válvulas de
seguridad que permitan el DESALOJO de vapor con una
capacidad igual o mayor de la capacidad de generación
nominal del equipo.
En algunos casos se requiere un 10 - 15 % por encima de la
capacidad. Ejemplo: Una caldera de 100 B.H.P. de capacidad,
genera 3,450 Lbs de Vapor / hr. (100 H. P. x 34.5 Lbs/hr); la o las
válvulas de seguridad deberán DESALOJAR las 3,450 Lbs de
vapor / hr, más un 10% adicional, totalizando 3,795 Lbs vapor / hr.
El fabricante determina el volumen de desalojo, el número de
válvulas y los diametros adecuados para cada modelo y capacidad
de generación.
ES RECOMENDABLE ANOTAR LOS DATOS DE PLACA DE
LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD PARA FUTUROS
CAMBIOS.
Las válvulas de seguridad deben ser accionadas
manualmente con regularidad, mínimo una vez al mes,
para asegurar su buen funcionamiento; sedimentos
retenidos en el asiento de la válvula podrìan “pegar” la
válvula o impedir el cierre total, generando fugas.
Cada 6 meses o cuando lo recomiende un inspector de
calderas, se deberá realizar una prueba de disparo
automático de las válvulas incrementando la presión hasta
el límite de diseño o presión de disparo.
En caso de fallo, la válvula sustituto deberá tener la misma
capacidad de desalojo que la original y respetar el
diametro.
No es seguro y nadie puede garantizar la reparación o
ajuste de una válvula de seguridad; al romper el
marchamo, se pierde la garantía de seguridad.
Deberá instalarse tubos de venteo con salida segura al
medio ambiente y no apoyar sobre la válvula el peso del
venteo.
Detector de llama o Fotocelda
Principal control de seguridad de operación del quemador.
Sin detectar la llama, automáticamente e inmediatamente APAGA el
quemador.
Mientras exista llama, mantiene operando el quemador.
Actua con la llama piloto para establecer la llama principal; 10
segundos despues de la llama piloto, el quemador inicia la operación
normal.
15 segundos adicionales permiten detectar una mala combustión o
combustión errática.
Tipos de Detectores Opticos
Detectores de luz visible
Detectores Infrarojos
Detectores Ultravioleta
CAÑONTERMINAL “F”
CATODO MONTAJE DE FOTOCELDA
Fotocelda rectificación C7013 Luz Visible
COLLAR DE MONTAJE
BUSHING
CELDA
CONDUITFLEXIBLE
CONEXION DE CELDA
LENTE DE AUMENTO
104662B MEDIA AMARILLO
104662D ALTA NARANJA
CELDA SENSIBILIDAD
IDDOT
Fotocelda Infraroja C7015
ULTRAVIOLETA
RADIACIONCATODO
ANODOTUBO RELLENODE GAS
ALAMBRES DE CONEXION
Fotocelda Ultravioleta
Requisitos para un buen funcionamiento de
Detectores de llama
DETECTOR DEBE TENER UNA BUENA VISTA DE LA
LLAMA.
EL DETECTOR NO DEBE VER LA CHISPA DE IGNICION
EL DETECTOR DEBE ESTAR PROTEGIDO DE ALTAS
TEMPERATURAS.
DETECTORES DEBEN SER INSTALADOS Y CONECTADOS
CORRECTAMENTE.
PILOTO
3/4“
C7015A
REFRACTARIO
LLAMA PRINCIPAL
TUBO DE VISIONA LA CAJA DE CONEXION
PARED DEL QUEMADOR
Control de presión de seguridad o límite
Dispositivo de control de presión que
bloquea totalmente la operación de la
caldera cuando la presión excede de la
presión normal de operación; por esta razón
es llamado control límite.
Preferiblemente del tipo de Re-Set manual
Indispensable en toda caldera.
Control límite de presión
RESET
MANUAL
SET POINT
AJUSTE DE
SET POINT
MICRO SWITCH
SNAP ACCION
SWITCH
CUBIERTA
CONTROL DE PRESION ON-OFF PARA VAPOR/AGUA CALIENTE
(ALTO RANGO DE PRESION-HASTA 150 PSI)
Control de Presión sin Ampolletas de Mercurio L4079
Control auxiliar de bajo nivel de agua ALWC
Dispositivo OPCIONAL que evita
problemas de falta de nivel de agua, en caso
fallara el control de nivel principal.
Cabezal McDonnell & Miller 150 de
ampolleta, colocado en paralelo
Control Warrick de electrodos
Cabezal Magnetrol de contacto magnético.
Alarmas
Dispositivo que anuncia una falla o corte de
operación por bajo nivel de agua, falla en llama,
falla del programador, etc.
Tipo acústico: timbre o corneta
Tipo visual: Luz en tablero, tablero remoto o foco
local.
Recomendable en toda caldera.
Alerta al operador para tomar acción correctiva
inmediata.
Programador o control primario de llama.
Ordena, maneja y controla la secuencia de
incendido y apagado de los quemadores de las
calderas. PRE-PURGA
LLAMA PILOTO
LLAMA PRINCIPAL
APAGADO
POST-PURGA
Considerado el cerebro de la caldera pues verifica
las condiciones adecuadas de arranque, operación
y de seguridad de la caldera.
Protecto relays Controles de llama para quemadores pequeños. Operación On -
Off. Una llama
• Honeywell R8184G, requiere detector de llama C554A Sulfito
de Cadmio.
Control primario - relay Control de llama electrónico para quemadores industriales.
• Honeywell RA890; R4795; R7795, para gas o diesel con
fotocelda ultravioleta o flame rod.
Programadores Sistema de control automático para secuencia y protección de
llama en quemadores con modulación de llama
• Honeywell BC7000; R4140G; Serie 7800; BCS 7700
• Fireye EP 180
Nueva Generación Electrónica
Controles de presión y termostatos
Elementos que sensan y miden variables de
presión o temperatura que permiten fijar límites de
operación o de proceso.
Actuan con ampolletas de Mercurio o
MicroSwitch para abrir o cerrar un circuito
eléctrico.
Algunos cierran cuando la presión aumenta, otros
abren cuando la presión aumenta o viseversa.
Se re-setean automáticamente o manualmente.
Presuretrol - control de presión Honeywell L-404A
Nos permite controlar la presión de paro y arranque de
la caldera
Honeywell L-404C
Funciona como control de SEGURIDAD, fijando la
presión límite.
Bloquea toda operación y tiene reset manual
Honeywell L-91A-B
Permite la operación modulada de llama através de un
potenciómetro
Serie P7810
Equipos
electromecánicos.
P7810C
• Sustituye el L404A, C y L91.
Control de Presión sin ampolletas de Mercurio
Control de Presión Danfoss
Termostatos - control de temperatura
Aquastato Honeywell L-4006A;L-6006A
Fijan limites bajos y altos de temperatura permitiendo
controlar la operación de pre-calentadores, agua
caliente etc.
Termoswitch Fenwal
Control operacional de resistencias o solenoides
sensando temperatura.
Bulbo remoto o bulbo de inmersión.
Control de Nivel de agua
Elemento principal de seguridad para mantener el
nivel de agua en toda caldera
Controla la alimentación automática de agua
activando y apagando la bomba.
Protege la caldera por bajo nivel de seguridad,
evitando las explosiones.
Se recomienda utilizar un control auxiliar
Tipos y modelos
McDonnell & Miller
Flotador y ampolletas de mercurio.
• Mod. 150
Magnetrol
Flotador y microswitch
Warrick
Electrodos
A- Nivel normal del agua: la bomba de agua para en este punto
B- La bomba arranca cuando el agua alcanza este nivel , la distancia entre A-B
es aprox. 3/4 “
C-Corte de bajo nivel de agua, el quemador se dispara cuando el agua baja a
este punto.
D- Primer punto visible en el visor de nivel
Versión Electrónica
de las
Series 150E & 157E
Como trabaja el 150E
QUEMADOR APAGADOQUEMADOR ENCENDIDO BOMBA ENCENDIDABOMBA APAGADA
Control de nivel LEVEL MASTER
Control electrónico con anunciador de
fallas, suprimidor de vibración, control
de purgas, columna visual de nivel
Solenoides o Electroválvulas
Válvulas que accionadas electricamente permiten
cerrar o abrir el paso de fluidos o gases para
alimentar un sistema.
Apertura de llama piloto
Apertura de llama principal
Aire o vapor de atomización
Aire pre y post-purga
Agua de alimentación.
Switches o contactores de baja presión
Verifican la operación del ventilador principal que
genera el aire de combustión
Verifica la operación del compresor que genera
aire de atomización
Sin aire de combustión (forzada) y aire de
atomización, la combustión no sería completa y
podría provocar daños por explosiones.
Manómetros y Termómetros
Instrumentos de medición de variables de presión
y temperatura
Ayudan a ajustar los controles de operación
Verifican visualmente los parámetros de ajuste
Se recomienda que los manómetros esten
graduados al doble de la presión máxima de
trabajo y en ningun caso menos del 50% en exceso
de dicha presión.
Los termómetros deberan tener un rango adecuado
para los límites detemperatura de trabajo.
Microswitch de seguridad
Elementos auxiliares que evitan la operación de la
caldera, cuando existan condiciones de
inseguridad.
Ejem. Cuando se quita la bayoneta para limpieza de
boquillas
Re-set después de un corte de energía.
QUEMADORES
Qué es un Quemador ?
Webster .- “Un aparato para quemar
combustibles“
Calderero.- “ El corazón de cualquier incinerador,
horno o caldera “
Ingeniero.- “ Elemento mecánico usado para
convertir energía potencial en CALOR “
Propósito de un quemador
Todo lo anterior es verdad en algún grado pero lo
podemos resumir como:
Elemento mecánico para combinar todos los
ingredientes necesarios para formar, mantener y
controlar una LLAMA SEGURA Y ESTABLE
Componentes básicos: AIRE - COMBUSTIBLE -
IGNICIÓN Y DETECTOR DE LLAMA
Estos componentes determinan la
PERSONALIDAD de un quemador
FUNCIÓN DE UN QUEMADOR
Atomizar combustible
Mezclar aire y las gotas de combustible
Mantener la llama en el extremo del quemador
Clasificación y tipos de quemadores
Capacidad de quemado en BTU/Hr ó GPH (galones por hora)
Pequeños o residenciales: desde 0.4 GPH (56,000
BTU/Hr) hasta 5.5 GPH (770,000 BTU/Hr)
Medianos o comerciales : desde 1.75 GPH (254,000
BTU/Hr) hasta 19.9 GPH (2.786,000 BTU/Hr)
Grandes o industriales : desde 550,000 BTU/Hr ( 13
BHP) hasta 42.000,000 BTU/hr (1,000 BHP)
Tipo de combustible: Gas natural, Gas LPG, Kerozene
No.1 , Diesel No.2, Fuel Oil No.6 (Bunker)
Acoplados o integrados
Una, dos etapas (llamas); on - off, Modulantes
COMBUSTION
La combustión es un proceso químico que
requiere de tres elementos
1.- Combustible
2.- Oxígeno
3.- Calor
El combustible suple los elementos químicos: Carbón (C), Hidrógeno
(H), y azufre (S), que combinados con el Oxígeno (O2) presente en el
aire, producen calor
El proceso de combustión produce fuego; El fuego quema el
combustible y cambia la energía química en energía calorífica.
El combustible, más calor, más aire forman gases calientes; El gas
caliente contiene la energía colorífica del combustible.
Combustion completa
Apropiada mezcla de combustible y aire
Boquilla - aire de atomización
Suficiente aire para suplir el oxígeno necesario
Aire de combustión
Temperatura de ignición (calor)
Piloto - electrodos
Pre-calentamiento
Tiempo suficiente para quemar completamente el
combustible
Atomización - Aire primario
Mezcla combustible y aire
Combustible
Boquilla baja presión
Aire
atomización
Boquilla alta presión
Combustión - Aire secundario
Aire
Llama piloto - Ignición
El combustible necesita calor para iniciar la reacción de la
combustión.
La temperatura en la cual se inicia la combustión, es
llamada temperatura de Ignición.
La temperatura de ignición es generada por pequeños
fuegos que suplen el calor de ignición.
Estos Pequeños fuegos son llamados “Llama Piloto” y
usualmente son encendidos por bujias eléctricas, activadas
por un transformador de alto voltaje, gas o diesel para
producir la llama.
Cuando una buena combustión es establecida, la llama
principal produce suficiente calor para mantener la
temperatura lo suficientemente alta para mantener la
ignición.
Pre-calentamiento Bunker - Fuel Oil
El pre-calentamiento de aceites pesados (Fuel Oil)
tiene objetivos importantes; Algunos operadores
son de la opinión que el principal propósito del
pre-calentamiento es liquificar el aceite para
hacerlo más bombeable y por lo tanto, cualquier
temperatura es suficiente.
Por el contrario, la apropiada temperatura de pre-
calentamiento, tiene mucho que ver para obtener
una apropiada y eficiente combustión,
favoreciendo la alta generación de calor,
conservación del combustible y economía de
operación.
VISCOSIDAD DEL COMBUSTIBLE TEMPERATURA PARA
OBTENER VISCOSIDAD º F (ºC)
SSF 122ºF(50ºC) SSU 100ºF(38ºC) cSt 50ºC 200 SSU (43cSt) 150 SSU (32cSt)
50 1000 216 155 (68) 168 (76)
60 1200 259 160 (71) 175 (79)
75 1500 324 168 (76) 180 (82)
100 2000 432 175 (79) 190 (88)
115 2500 539 182 (83) 195 (91)
135 3000 648 187 (86) 200 (93)
145 3500 756 190 (88) 205 (96)
160 4000 863 194 (90) 208 (98)
170 4500 971 197 (92) 212 (100)
190 5000 1079 200 (93) 215 (102)
200 5500 1187 204 (96) 218 (103)
220 6000 1295 208 (98) 220 (104)
260 7000 1511 210 (99) 225 (107)
285 8000 1727 214 (101) 227 (108)
Temperatura de Atomización
Para una buena atomización de Fuel Oil No.6, la viscosidad ideal
debería ser 150 SSU, cuando se atomiza con vapor la temperatura de
pre-calentamiento debera ser menor y cuando se atomiza con aire
mayor.
Excesiva temperatura de calentamiento podría separar o
cocinar el Fuel Oil dentro del pre-calentador, generando
vapores y aceite pesado o barniz; los vapores pasan al
quemador con bajo poder calorífico, mientras que el aceite
pesado viscoso puede bloquear el pre-calentador, bloquear
y carbonizar la boquilla del quemador.
Le excesiva temperatura de calentamiento puede convertir
el Fuel Oil con mucha fluidez, pasando por el quemador
rapidamente causando mala combustión y carbonización
de las paredes de los hornos,además de problemas en
bombas, vaporización y pulsación.
La insuficiente temperatura de calentamiento hará el Fuel
Oil más viscoso y habrá mala atomización, combustión
ineficiente, resultando en un alto consumo de combustible,
pérdida de calor, humo y carbonización.
Etapas de la gota de atomización en la Combustión
Gotas
atomizadas
100 Micrones
Vaporización
Cracking
1.
2.3.
4.
Cenosfera 20-50 Micrones
5.
Combustión completa
2-5 Micrones
cenizas
Proceso de la combustiòn Implica la oxidaciòn de los componentes en el combustible capaces de
ser oxidados
C (carbòn) + O2 ( oxìgeno) = CO2 (biòxido de carbono)
CH4 (metano) + 2O2 = CO2 + 2 H2O (vapor de agua)
C8H18 (octano) + 12.5O2 = 8CO2 + 9H2O
La reacciòn quìmica libera calor
C + O2 = CO2 + 7.8 Kcal ( 14,000 BTU)
2C + O2 = 2CO + 2.2 Kcal ( 4,000 BTU)
2H2 (hidrògeno) + O2 = 2 H2O + 17.1 Kcal ( 30,000 BTU)
S (azufre) + O2 = SO2 + 2.2 Kcal ( 4,000 BTU)
Aire compuesto por 21% de Oxìgeno y 79% Nitrògeno
CH4 + 2O2 + N2 = CO2 + 2 H2O + N2
• CO2 = 10 %
• O2 = 3%
• H2O = 7%
• N2 = 80%
– 100%
Combustión incompleta
Si la combustión del carbón es incompleta, se forma
Monóxido de Carbón CO (hollín) altamente tòxico
Esto ocurre cuando hay insufieciente Aire presente
(oxígeno) o si la temperatura de la llama baja a menos de
1,060ºF.
Es de notar que el Monóxido de Carbón es combustible y
se quemará con una buena combustión.
El exceso de aire de combustión, incrementa la
temperatura de la chimenea, baja la eficiencia y genera
Oxidos Nitrosos ( NOX) lluvia acida y Smog.
Gases Contaminantes
Monóxido de Carbono CO.- Gas invisible de alta
toxicidad, producto de una mala combustión
Dióxido de Azufre SO2 .- Cuando condensa
genera Acido Sulfúrico – Lluvia Acida.
Combustibles residuales pesados y Diesel
Oxidos de Nitrógeno NOx. Son la suma de NO y
NO2. Lluvia Acida y Smog. Capa del Ozono
Monóxido de Carbono COConcentraciones
de CO en el aire
Tiempo de inhalación y síntomas desarrollados
9 PPM Es la máxima concentración permisible para tiempo de exposición corto en una habitación.
50 PPM Máxima concentración permisible para exposición continua en períodos de 8 hrs
200 PPM Dolor de cabeza leve, cansancio, mareo y nausea después de 2-3 Hrs
400 PPM Dolor de cabeza frontal en 1-2 Hrs y riesgo vital después de 3 Hrs. Máximo permisible en
gases de chimenea. De acuerdo a la EPA y AGA.
800 PPM Mareo, nauseas y convulsiones en 45 minutos. Inconciencia en 2 Hrs y muerte en 2-3 Hrs
1,600 PPM Dolor de cabeza, mareo y nausea en 20 minutos. Muerte en una hora
3,200 PPM Dolor de cabeza, mareo y nausea en 5 - 10 minutos. Muerte en 30 minutos
6,400 PPM Dolor de cabeza, mareo y nausea en 1 - 2 minutos. Muerte en 10 - 15 minutos
12,800 PPM Muerte en 1 -3 minutos
Oxidos de Nitrógeno NOx
El Oxido Nitroso NO y el Dióxido de Nitrógeno NO2 son gases tóxicos que constituyen el NOx-Todos los procesos de combustión producen NOx.
Las emisiones de NOx contribuyen a la formación de ácidos en la atmósfera baja generando la lluvia ácida y Ozono.
Adicionalmente, los NOx y los Hidrocarbones pueden reaccionar con la luz solar produciendo un potente irritante respiratorio, llamado SMOG
Los combustibles pesados ricos en Nitrógeno generan altas concentraciones de NOx
Opacidad
Es el grado en el cual las emisiones reducen la transmisión de luz y oscurece la visión de un objeto en el entorno.
Esto tiene relación con el “humo” generado por la combustión pero no necesariamente con la presencia de CO.
Se mide con un equipo que filtra los gases y por tabla determina el grado de opacidad
El PTS o Partículas Totales Suspendidas son partículas sólidas o liquidas finamente divididas, diferentas al vapor de agua.
La medición y determinación de particulado es requerida en calderas quemando sólidos orgánicos como bagazo de caña, cascarilla de café u otros. También es válido en quemadores de gran capacidad quemando aceites combustibles pesados
Norma de Calidad del Aire
Emisiones Atmosféricas, Fuentes Fijas
Calderas Pirotubulares y Aquatubulares quemando
combustibles fósiles
Contaminante Simb. Unidad GLP
Propano
Diesel No.
2
Fuel Oil No.
6
Dióxido de
AzufreSO2 PPM NA 250 1250
Dióxido de
CarbonoCO2 % Reportar Reportar Reportar
Oxígeno O2 % Reportar Reportar Reportar
Monóxido de
CarbonoCO PPM 75 75 75
Oxidos de
NitrógenoNOx PPM 325 325 325
Partículas Totales
SuspenPTS Mg/Nm3 NA 350 350
Combustión Completa (Estoquiométrica)
Combustión perfecta es el proceso de quemar el combustible sin exceso de aire de combustión (O2), logrando el CO2 final adecuado para el grado de combustible y sin generación de CO Monóxido de carbón.
Aunque esta condición puede ser lograda, existen variables incontrolables en la calidad del combustible, aire disponible para atomizacion y combustión, ajuste del varillaje, temperatura del combustible, presión de atomización, posición del difusor, etc.
El CO2 final puede ser calculado puesto que la combustión de los diferentes grados de combustibles es principalmente la oxidación del carbón presente. La medición de los gases de CO2 es predecible basado en el suficiente oxígeno suplido por el aire de combustión que permite oxidar los productos del combustible sin exceso de aire.
Propano CO2 final 13.7 %
Diesel CO2 final 15.2 %
Fuel Oil No.6 CO2 final 16.7 %
Eficiencia de combustión
Se determina midiendo los porcentajes de O2 y CO2
Determinando la temperatura de la chimenea
Midiendo el exceso de aire
Oxígeno O2 valores bajos 3 - 5 %
Bióxido de Carbón CO2 valores finales 11 - 15 %
Exceso de aire 20 - 30 %
Eficiencia de combustión 80 - 85 %
Se requiere de equipo adecuado para medir estos
gases
Ajuste de paràmetros de combustiòn
Recomendaciòn del fabricante
Presiòn de bomba de combustible
Presiòn de combustible boquilla (viscosìmetro
o caja de control de combustible)
Presiòn de aire – vapor Atomizaciòn
Presiòn o flujo de aire de combustiòn (Damper)
Posiciòn de varillaje
Temperatura del combustible (aceites pesados)
York Shipley Hojas Calibraciòn Fàbrica
Ajuste de presión de combustible en
la boquilla
Conocer la función de la caja del “viscosímetro”
Tiene 4 válvulas de aguja y un arreglo para adecuar el flujo y presión necesarios para la modulación
La válvula “D” se utiliza únicamente para permitir flujo de calentamiento. En operación esta válvula estará cerrada
La válvula “B” sirve para ajustar un retorno que mantenga la temperatura del combustible. El fabricante recomienda cerrar totalmente y abrir 3 vueltas y media
La válvula “A” permite el ajuste de la presión a la boquilla (siempre ajustar en FUEGO BAJO)
La válvula “C” en su eje tiene una abertura tipo lágrima que aumenta o disminuye el flujo entre fuego bajo y fuego alto. La posición inicial de esta válvula es importante para ajustar la corrida total. El movimiento de esta válvula debe registrar aumento o disminución en el manómetro de presión de combustible.
Ajuste de varillajes
Regla de paralelos
Reduce opciones de 10 a 5 ajustes
Manejador:
Hacia afuera más corrida y más rápido
Hacia adentro menos corrida y más lento
Manejado:
Hacia fuera menos corrida y más lento
Hacia adentro más corrida y más rápido
Arco A - Más corrida
Arco B - Menos corrida
Arco C - Mínima corrida
Corrida
Regla del arco
CLEAVER BROOKS
Presiòn de bomba Diesel
Aire primario
Aire secundario
Visor de llama
FULTON
CHIMENEAS Indispensable no solo para evacuar los gases de
combustión, sino también para lograr una buena combustión.
El fabricante determina el diámetro de la chimenea. No es recomendable disminuir o aumentar este diámetro.
La altura de la chimenea dependerá de las condiciones de la instalación. La norma local dice: “No menor de tres metros arriba de la altura mayor de los edificios que la circundan en un perímetro de 25 mts, entre el centro de trabajo y poblaciones o habitaciones vecinas”
Altura de la chimenea Como regla de dedo, no exceder de 15 pies (5 mts
aprox) por cada pulgada de diámetro de la chimenea.
Por ejemplo: si la chimenea es de 6 pulg. de diámetro, la altura no debe exceder los 90 pies (6” x 15`)
En diámetros mayores, cuando la chimenea sea más alta que 50 mts, deberá ser instalado un damper barométrico, para evitar el efecto de succión.
Evitar tramos horizontales, codos o múltiples desviaciones.
Sombrero chinoRecolector cenizas
SISTEMAS DE GENERACION DE VAPOR
Introducción al
Tratamiento Químico Preventivo
El Agua en Sistemas de Vapor
Las calderas son equipos que
convierten el agua líquida en vapor,
transfiriendo el calor liberado en un
proceso de combustión al agua.
Las calderas reciben agua de
alimentación, la cual es constituida
por una proporción variable de agua
condensada y agua de reposición.
El Agua en Sistemas de Vapor
Cuando el agua se evapora, las
impurezas que contiene se concentran
progresivamente en el agua líquida
que permanece en la caldera.
Para controlar la concentración de
estas sustancias, parte del agua de la
caldera se purga y es reemplazada por
agua de alimentación con un menor
contenido de impurezas.
El Agua en Sistemas de Vapor
CalderaProceso
Agua de
Alimentación
Agua de
Reposición
Retorno de
Condensado
Purga
Pérdidas
Vapor
Producción de vapor en una caldera
Vapor
Cámarade Vapor
Aislante
Fuego
Agua
Propiedades del Agua
El agua es un compuesto químico sencillo que
posee una serie de propiedades físicas y químicas
que la hacen una de las substancias más importantes
para toda forma de vida en el planeta.
Dentro de las propiedades más importantes del
agua están:
Capacidad para disolver substancias con las que
entra en contacto
Capacidad de absorción de energía calorífica
Ciclo Hidrológico
Energía Solar
Océano
Lago
Precipitación
Transpiración
Filtración
Evaporación
Aguas Subterráneas
Condensación
Impurezas del Agua
El agua, debido a su alto poder
disolvente, puede contener
distintos tipos de impurezas, las
cuales se pueden clasificar en tres
grupos:
Sólidos disueltos
Gases disueltos
Materia suspendida
Sustancias disueltas en el agua
SOLIDOS DISUELTOSCATIONES ANIONES
SODIO (Na+) CLORURO (C l -)
CALCIO (Ca 2+) BICARBONATO (HCO3-)
MAGNESIO (Mg 2+) CARBONATO (CO3 2- )
FERROSO (Fe 2+) SULFATO (SO4 2-)
GASES DISUELTOS OXIGENO O2 DIOXIDO DE CARBONO CO2
Problemas ocasionados por las impurezas del agua en la generación de vapor
•Incrustación y depósitos de lodos
•Corrosión:-por acidez en tuberías de vapor y
condensado
-por oxígeno disuelto
•Contaminación del vapor
•Fragilización cáustica del acero
Problemas Asociados al Agua en Sistemas de Vapor
Cuando el agua recibe calor, los bicarbonatos
disueltos en ella se descomponen de acuerdo a la
siguiente reacción:
HCO3-
HCO3-
CO2
CO32-
INCRUSTACION
Es un recubrimiento denso, principalmente
de material inorgánico, formado por la
precipitación de constituyentes insolubles
en el agua
Dado que las sales minerales disueltas y los
sólidos en suspensión no son volátiles, al
evaporarse el agua, se concentrarán en el
agua de las calderas, formando depósitos en
las tuberías, domos, válvulas, etc.
VAPOR
FUEGO
DEPÓSITOS MÁS COMUNES:
CARBONATO DE CALCIO
HIDROXIDO DE MAGNESIO
SILICATOS
La presencia de estos materiales aislantes de
calor, retardan la transferencia de calor y
reducen la eficiencia de la caldera
La pérdida de eficiencia en las calderas ocasiona
un incremento en la cantidad de combustible
usado durante el tiempo que opera
Lado del
fuego
Lado del
aguaM
e
t
a
l
Lado del
fuego
Lado
del aguaM
e
t
a
l
INCRUSTACION
Comparación entre caldera limpia y
caldera con incrustación
CORROSION
Tipos de corrosión comunes en sistemas de vapor:
CORROSION POR OXIGENO DISUELTO
CORROSION EN LAS LINEAS DE CONDENSADO
CORROSION POR ACIDEZ
CORROSION CAUSTICA
Es la cualidad que tienen
los metales procesados de
volver a su estado natural,
es decir, a la forma de
óxido.
CORROSION POR OXIGENO
DISUELTO
El Oxígeno es un
gas altamente
reactivo, cuando
está disuelto en el
agua de los
sistemas de vapor,
reacciona
produciendo
picaduras a los
metales.
CORROSION EN LAS LINEAS DE VAPOR Y CONDENSADO
Es ocasionada por el
dióxido de carbono (CO2)
formado en la
descomposición de los
bicarbonatos presentes en
el agua de relleno.
El dióxido de carbono
disuelto en agua forma
ácido carbónico, el cual
ataca el metal.
Prevención de Problemas
asociados al agua
Tratamiento Externo, consiste en
adecuar el agua antes de ser utilizada
Tratamiento Interno, consiste en el
acondicionamiento del agua dentro de
los sistemas
Control de parámetros del agua en las
distintas áreas del sistema de vapor
CONTROL DE FORMACION DE DEPOSITOS
PRECIPITACION CON FOSFATOS
SOLUBILIZACION CON QUELANTES
DISPERSION CON POLIMEROS
FOSFATOS
Actúan precipitando la
dureza (Calcio y Magnesio)
produciendo lodos, que
deben ser removidos por
las purgas.
Desventajas:
-Mantener alcalinidad
controlada.
-Purgado excesivo.
-Limpiezas más frecuentes.
QUELANTES
Actúan formando un
compuesto soluble
con la dureza del
agua. Pueden ayudar
a la limpieza de
calderas incrustadas.
Tratamientos largos
con quelantes pueden
ocasionar corrosión.
POLIMEROS
Son compuestos orgánicos
de elevado peso molecular
formados por bloques
elementales llamados
monómeros, repetidos en
cadenas largas.
+ +
COMO FUNCIONAN LOS POLIMEROS?
Inhiben el crecimiento de la estructura de
los cristales.
Penetran en las incrustaciones, rompiendo
su estructura.
Modifican la estructura de los cristales,
resultando en la formación de pequeñas
partículas.
CONTROL DE CORROSION
ELIMINACION DEL OXIGENO DISUELTO
CONTROL DE ACIDEZ EN LOS SISTEMAS
CONTROL DE CONDICIONES DEL VAPOR
Y CONDENSADO
COMO ELIMINAR EL OXIGENO DISUELTO?
Uso de Deaereadores
Precalentamiento del
agua de los tanques de alimentación
Dosificación de Secuestrantes de Oxígeno
El sulfito de sodio tiene la capacidad de
reaccionar con el oxigeno disuelto en el
agua para impedir la oxidacion del metal.
PROTECCION DE
CALDERAS EN
REPOSO
Cuando el paro de las calderas no excede
los 6 meses, es necesario mantener la
caldera totalmente inundada con agua
previamente suavizada y preferentemente
desaireada, con valores mínimos de
alcalinidad “P” de 400 ppm y el residual
de Sulfito a 100 ppm
AMINAS
Para el control de la corrosión ocasionada por el
ácido carbónico en los sistemas de vapor y
condensado, se utilizan aminas:
Son compuestos nitrogenados que tienen
características de una sustancia alcalina, por lo
tanto neutralizan a los ácidos.
Por su forma de acción pueden ser:
- Neutralizantes
- Fílmicas
CONTROL DE SOLIDOS DISUELTOS EN
AGUA DE CALDERAS
PURGAS
El propósito de las purgas es mantener el agua
de la caldera con una concentración de sólidos
disueltos entre un rango acorde a las
características de cada sistema.
La purga puede ser:
PURGA DE FONDO
PURGA DE SUPERFICIE O CONTINUA
PURGA DE NIVEL O DE COLUMNA
Tratamiento Externo
•Filtración.
•Intercambio Iónico
•Osmosis inversa
Intercambio Iónico
Suavización
Desmineralización
• Consiste en pasar el
agua a través de un
lecho de material,
llamado RESINA, que
posee la propiedad de
remover el calcio y
magnesio del agua y
de reemplazar estos
iones con sodio.
Suavización de agua
• El agua,
conteniendo iones
calcio y magnesio,
conocidos como
dureza, entra en
contacto con la
resina catiónica, la
cual presenta
iones sodio en su
superficie.
Proceso de Intercambio Iónico
Na+
Na+Na+
Na+
Mg2+
Ca2+
Mg2+
Ca2+
• Se liberan los iones
de sodio y se retienen
los iones de calcio y
magnesio.
• El agua que se
obtiene es agua
suavizada, la cual
tiene menor tendencia
a producir depósitos
que el agua dura.
Proceso de Intercambio Iónico
Na+
Na+
Na+
Na+
Proceso de Regeneración
Retrolavado
Succión de
Salmuera
Enjuague
Servicio
Control de parámetros del agua
Dosificación de productos químicos para
el tratamiento del agua
Análisis fisicoquímicos periódicos del
agua
Programas de aperturas y de limpieza de
equipos
MANTENIMIENTO
CONSERVACIÓN
CUIDADO
ATENCIÓN
RESPONSABILIDAD
Mantenimiento Preventivo
Procura anticipar
eventos o daños
Programa actividades
Controla el cambio de
repuestos o insumos
Recomendaciones del
fabricante.
Mantenimiento correctivo
Reacción por eventos
no programados
Altos costos de
operación
Reduce la vida útil del
equipo
Denota falta de
capacidad y
conocimiento del
equipo
Mantenimiento de una Caldera
Conocer la operación y función del equipo
Tipo, Modelo, Capacidad y aplicación.
Manual de operación y mantenimiento del fabricante
Operación básica de la caldera
Operación del quemador y controles
Requerimientos lado agua
Secuencia de operación y ajustes de arranque
Cuadro de problemas y soluciones (trouble
shooting)
Inspección y mantenimiento
Partes y repuestos
Mantenimiento de rutina
BITACORA
Registro de datos de operación
Establecer parámetros primordiales
Establecer frecuencia de registro
Importancia de la continuidad
Respuesta de acción o reporte
Record histórico
Mantenimiento diario
Chequeo del nivel de agua
Chequeo visual de la combustión
Purga de fondo de caldera
Purga de columnas de agua
Lectura de presión y temperatura de agua de alimentación
Lectura de temperatura gases chimenea
Lectura de presión y temperatura del combustible
Dosificación del tratamiento químico de acuerdo al
programa
Lectura aire de atomización
Mantenimiento mensual
Revisión e inspección del quemador
Revisión de cuerpo (zonas recalentadas)
Revisión de varillaje, modutrol, control de combustible y
aire.
Revisión de luces indicadoras y alarmas
Chequeo de controles de presión de operación y límite
Chequeo de controles de seguridad y bloqueo
Revisión por fugas, ruidos, vibración y condiciones
inusuales
Chequeo de operación del control auxiliar de bajo nivel de
agua.
En calderas FULTON, limpieza lado agua.
Mantenimiento Semi-anual
Limpieza de controles de nivel de agua
Limpieza de filtros y strainers
Limpieza del compresor
Inspección del refractario
Limpieza del pre-calentador de combustible
Ajuste de acoples
Inspección y ajuste del quemador
Re-empacado de compuertas y lado agua.
Mantenimiento Anual
Limpieza lado fuego
Limpieza de chimenea
Inspección y limpieza lado agua
Chequeo de operación de válvulas de
seguridad.
Mantenimiento equipo auxiliar
Chequeo de dureza y operación de
suavizadores (diario)
Chequeo de operación deareador (diario)
Fugas en válvulas, trampas y lineas de
distribución y retorno (semanal)
Fugas de combustible y revisión de tanques
(semanal o mensual)
Chequeo presión y carga gas propano
(semanal)
Distribucion y Retorno de Vapor
Válvulas, Trampas, Accesorios y
Tuberias
Retorno de Condensado
Tuberias
Las Tuberias son conductos cilíndricos utilizados para conducir fluidos o gases a diferentes presiones y temperaturas, por lo que los materiales de que son hechas deben tener las características físicas y metalúrgicas adecuadas para cada uso, Se distinguen entre:
Tubos corrientes que se emplean en conducción y conexión para transportar fluidos
Tubos especiales que se utilizan en intercambiadores de calor y en calderas
Para evitar pérdidas de calor a través de la superficie exterior de la tubería de vapor o condensado, se emplean aislamientos térmicos , que pueden ser de diferentes materiales
Clases y calidad
Para manejar Vapor y condensado se recomienda tubería de Acero al Carbón Sch. 40 para presiones hasta 150 psi y Sch. 80, sin costura para presiones arriba de 150 psi.
Tubería de Hierro Negro o Galvanizado, no se recomienda para usos en vapor y condensado
Los tubos de fuego son bajo norma especial con calibre de 0.095 ó 0.105”, Acero al Carbón sin costura.
Accesorios
Son elementos importantes en toda instalación de distribución de vapor y retorno de condensado, sirven para unir, cambiar de dirección, derivar flujos, asi como permitir, cerrar o restringir el flujo de vapor o condensado que circula por el sistema
Codos: cambios de dirección
Couplin: unir tuberias roscadas
Flanges: unir tuberias y otros accesorios
Unión Universal: unir tuberias y facilitar el desmontaje
Reductores: permiten cambiar de diámetros
Tee`s: cambio de dirección y derivaciones
Cruz: cambio de flujo y conexión
Tapones: cierran paso
Otros dispositivos
Válvulas
Filtros Strainer
Trampas de vapor
Válvulas reguladoras de presión y temperatura
Válvulas Solenoides
Válvulas de seguridad y alivio
Juntas de expansión térmica
Separadores de Agua – Vapor
Manómetros y Termómetros
Válvulas
Las válvulas constituyen del 20 al 30% del costo
de la tubería
El tipo de válvula dependerá de la función que
debe efectuar, sea de cierre (bloqueo),
estrangulación o para impedir flujo inverso
Válvulas de cierre o bloqueo
Válvulas de estrangulación
Válvulas de retención
Válvulas de servicio de bloqueo o cierre
Válvula de compuerta: resistencia mínima al fluido, se utiliza totalmente abierta o cerrada, accionamiento poco frecuente
Válvula macho: Cierre hermético, deben estar abiertas o cerradas del todo
Válvula de bola: No hay obstrucción al flujo, cierre positivo. Cerrada o abierta
Válvula mariposa: Su uso principal es para cierre y estrangulación para grandes volúmenes a baja presión
Válvulas de servicio de estrangulación
Válvulas de globo: Son para uso frecuente, cierre positivo, produce resistencia y caída de presión considerable
Válvula de aguja: Son básicamente válvulas de globo con vástago cónico similar a una aguja, estrangulación exacta de volúmenes pequeños
Válvula en Y : Válvulas de globo que permiten el paso rectilíneo y sin obstrucción igual que las válvulas de compuerta, con una menor caída de presión
Válvula de ángulo: Es una válvula de globo a 90º
Válvula de mariposa: Estrangulación y cierre
Válvulas de servicio de retención
Válvulas que no permiten el flujo inverso
Actúan en forma automática ante los
cambios de presión para evitar que se
invierta el flujo
Conocidas como válvulas CHECK
Selección de válvulas
Uso, material de construcción, capacidad de presión y temperatura, material de empaquetadura y juntas, costo y disponibilidad.
Acero Inoxidable, Hierro fundido, Hierro dúctil, Bronce, Acero fundido, Acero forjado
Placas: 200 WOG, significa 200 psi en Agua Fría (Water), Aceites combustibles (Oils) y gases (Gas), pero puede estar marcada Clase 125 ó 125S, la “S” significa Vapor (Steam) y la presión determina la temperatura de vapor saturado
Filtro Strainer
La suciedad y sedimentos causan problemas en las tuberías, válvulas y equipos
Le flujo pasa a través de una malla reteniendo impuresas, sin pérdida de presión
Trampas de Vapor
Qué es una trampa de vapor?
Se puede definir como una válvula
automática que tiene tres funciones:
1. Permitir el paso de Condensado
2. Impedir el paso de Vapor
3. Remover aire y otros gases no
condensables del sistema
Cómo trabajan ?
1.- Cuando el aire y el condensado entran a la trampa y el flujo llena el cuerpo de la trampa, la
cubeta se sumerge y el condensado se descarga a través de la válvula totalmente abierta
2.- El vapor tambien entra a la trampa y levanta la cubeta, cerrando la válvula de salida. El aire y
gases continuamente pasan a través de la cubeta y se alojan en la parte superior, ventilando los
gases
3.- Cuando el nivel del condensado alcanza la línea de salida, la cubeta se hunde, abriendo la
válvula. El vapor entrante regresa la válvula a su posición cerrada.
Tipos de Trampas de Vapor
Se clasifican en tres grupos, según su principio de operación:
1. Trampas Mecánicas (accionadas por densidad), detectan la diferencia de fase entre el vapor y el condensado, (gas y líquido) esto dificulta la eliminación de aire y gases
• Flotador y termostáto
• CUBETA INVERTIDA
2. Trampas Termostáticas (accionadas por Temperatura), responden al cambio de temperatura y distingue entre vapor y gases más frios, elimina rápidamente el aire del sistema
• Trampa Bi-metálica
• Trampa de Fuelle
• Trampa de Expansión
3. Trampas Termodinámicas (accionadas por la energía cinética), funcionan en base a los principios termodinámicos, al igual que las trampas mecánicas, pueden diferenciar entre líquido y vapor, pero no entre vapor y gases
• Trampa de Disco
• Trampa de Pistón
• Trampa de Orificio
Flotador termostática
Una ineficiente remoción del condensado incrementa los costos en concepto de pérdida de energía debido a:
1. Presencia de condensado enfría el vapor
2. Presencia de condensado enfría el área de transmisión de calor
3. La no remoción del condensado daña las válvulas, accesorios y equipos
4. El uso de trampas permite eliminar el O2 y CO2, estos gases generan corrosión en las líneas de condensado
5. El uso de una válvula abierta para drenar el condensado, desperdicia vapor y condensado, causando mayor consumo de combustible, de agua y de productos químicos
Válvulas reguladoras
Reguladora de Presión: Dispositivo utilizado para mantener el control de la presión dentro de un valor preciso previamente establecido de acuerdo a la necesidad de un equipo o proceso.
Reguladora de Temperatura: Dispositivo utilizado para mantener control de la temperatura de un equipo o proceso dentro de un valor establecido, variando el flujo de vapor que pasa por la válvula
Válvula Solenoide
Es una válvula de bloqueo o
cierre, operada eléctricamente,
que permite abrir o cerrar el
paso de un flujo de líquidos o
gases
Pueden ser Normalmente
Abiertas (N.O.) o Normalmente
Cerradas (N.C.), de dos, tres o
cuatro vías
Depende de la aplicación, así
será el cuerpo y su capacidad en
presión y temperatura
Valvulas de seguridad y alivio
Permiten aliviar la presión de un líquido o gas encerrado en un recipiente o sistema, cuando dicha presión sobrepasa el valor máximo seteado o ajustado, protegiendo así los equipos y garantizando la seguridad de las personas operando los equipos
Son tipo resorte “pop” con dos etapas de acción, en la cual la 1ra. etapa actúa, 10% menos de la presión de disparo
Juntas de expansión térmica
Es un dispositivo que absorbe el coeficiente de dilatación de las tuberías, debido a la temperatura del vapor
Los tipos más comunes son:
1. Tipo Omega
2. Tipo Fuelle
3. Tipo Telescópica
– Deberá instalarse juntas de expansión en tramos de más de 25 mts. o cuando la tubería pasa de un edificio a otro de diferente estructura