curso de operadores de caldero
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CURSO: OPERADORES DE CALDEROS
INSTITUTO DE INGENIERIA APLICADA – IDIA -
Lugar: Cía. Cervecera Ambev Perú S.A.
Expositor: Ing. Rafael Calle Pérez
Que es el vapor?Que es el vapor?� El agua puede existir como:-
� un solido - HIELO� un liquido - AGUA� un gas - VAPOR
� El vapor es la forma gaseosa del agua
Porque usamos vapor?Porque usamos vapor?
� La energía calórica es agregada al agua para convertirla en vapor
� En este proceso se usan cantidades grandes de energía
� Cuando el vapor entra en contacto con una superficie mas fría se condensa y cede rápidamente esta energía
� Este proceso se lleva a cabo a temperatura constante
Los beneficios del vaporLos beneficios del vapor� Usado desde la revolución industrial, continua
siendo un transportador de calor moderno, flexible y versátil
� Producido por la evaporación del agua, es relativamente barato, y completamente ecológico
� Siempre fluye de una fuente de presión alta a otra mas baja y no requiere bombeo
� Su temperatura puede ajustarse con precisión controlando su presión
� Transporta una gran cantidad de energía con una pequeña masa
La formación del vaporLa formación del vapor1 1 kg kg
00ººCC�A I kg de agua a la presión atmosférica y a 0ºC
00ººCC
100100ººCCSe le agrega calor hasta llevar la temperatura al punto de ebullición. Esto se llama Entalpía Específica del Agua o Calor Sensible. A 0 bar g esto será 419 kJ/kg
El agregado de mas calor convertirá el agua en vapor.. Esto se llama Entalpía Específica de Evaporación o Calor Latente. A 0 bar g esta será2257 kJ/kg
El contenido de calor del vaporEl contenido de calor del vapor�Entalpia específica del agua (calor sensible)� - es la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura
del agua desde 0ºC hasta la temperatura de saturación (ebullición), kJ/kg� - es referida como hf�Entalpía específica de evaporación (calor latente)� - la cantidad de calor requerida para convertir el agua liquida
en vapor a la temperatura de saturacion, kJ/kg� - es referida como hfg
�Entalpía específica del vapor (calor total)� - es a suma de las anteriores, kJ/kg� - es la cantidad total de calor en el vapor� - es referida como hg
Punto de ebullición o temperatura de saturaciónPunto de ebullición o temperatura de saturaciónPresión
atmosférica
100 100 ººCC
1 bar g
120 120 ººCC
10 bar g
184 184 ººCC
� A medida que se incrementa la presión, también se incrementa la temperatura de saturación, o punto de ebullición
� La temperatura de saturación es el límite a la cual el agua puede llegar como líquido. Si se agrega mas calor comenzará a evaporarse.
� Esta es una correlación fija
Temperatura de saturaciónTemperatura de saturación
tem
pera
tura
°C
entalpia especifica, kJ/kg
0
100
50
419
2676
0 bar g
505
120
2707
1 bar g
184
781
2781
10 bar g
Vapor saturado: temperatura v.s. presiónVapor saturado: temperatura v.s. presión
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
20
40
6080
100
120
140
160180
200te
mpe
ratu
ra º
C
presión, bar g
Presión absoluta y manométricaPresión absoluta y manométrica
bar absoluto(bar a)
bar manom.(bar g)
0 vacío
atmósfera1 0
2 1
Vapor saturado: volumen v.s. presiónVapor saturado: volumen v.s. presión
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
presión bar g
volu
men
esp
ecífi
co m
³/kg
Tablas de vaporTablas de vaporEntalpía kJ/kgEntalpía kJ/kg
Presiónmanom.
bar g
Presiónmanom.
bar g
Temp. ºC
Temp. ºC Agua
(h f)Agua(h f)
Entalpía esp. de evap.(h fg)
Entalpía esp. de evap.(h fg)
Vapor(hg)
Vapor(hg)
Volum.espec. m3/kg
Volum.espec. m3/kg
0011223344556677
100100120120134134144144152152159159165165170170
419419506506562562605605671671641641697697721721
2257225722012201216321632133213321082108208620862066206620482048
2676267627072707272527252738273827492749275727572763276327692769
1.6731.6730.8810.8810.6030.6030.4610.4610.3740.3740.3150.3150.2720.2720.2400.240
Vapor húmedoVapor húmedo� Las propiedades del vapor saturado seco están en la tabla de
vapor� A menudo, el vapor contiene gotas de agua en suspención� Cuando este es el caso, se designa como vapor húmedo� El vapor húmedo contiene menos entalpía de evaporación que
el vapor saturado seco - contiene menos calor útil� El grado de húmedad del vapor se designa como “titulo o
fracción de sequedad”� - si el vapor tiene un título de 0.90� - 90% de su masa será vapor saturado seco� - 10% de su masa será agua
Ejemplo de vapor húmedoEjemplo de vapor húmedoentalpia esp. del vapor
sat. seco @ 5 bar g
agua = 671 kJ/kg
evaporacion= 2086 kJ/kg
vapor = 2757 kJ/kg
entalpia esp. del vapor x= 90%@ 5 bar g
agua = 671 kJ/kg
evaporacion= (2086 X 0.9) = 1877 kJ/kg
vapor = 2548 kJ/kg
La entalpia disminuye en un 10%
Vapor recalentadoVapor recalentado� Si se agrega calor después que el agua ha sido evaporada,
aumenta la temperatura del vapor� Este vapor se llama “recalentado”� - su temperatura será superior a la del vapor
saturado a la presión correspondiente� Antes que condense y entregue su entalpia de evaporación,
debe ceder calor hasta que su temperatura iguale la temperatura de saturación
� Usualmente el vapor recalentado es la primera opción para generación de potencia
� El vapor saturado normalmente es la primera opción para aplicaciones de calentamiento
Recalentamiento del vaporRecalentamiento del vaporte
mpe
ratu
ra °C
0
entalpía especifica kJ/kg
184
782
2781
10 bar g
2944
250
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Calderas de Vapor
� La caldera es el equipo que convierte agua en vapor aplicando calor o energía proveniente de la combustión en el quemador.
� De su correcta elección y equipamiento depende en buena parte el rendimiento total del sistema.
�
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Clasificación de Calderos Industriales
� Uso� Presión� Material� Tamaño
� Contenido de los Tubos� Combustible� Quemador
� Fluido� Circulación
� Nombre manufactura� Numero de pases
� Disposición de área de transferencia� Aplicación especial
� ¿Como clasificar los calderos?
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Potencia de calderos (Boilers)� En una Exposición The Philadelphia1876, donde se presentaron
los modernos generadores de vapor. se definió por primera vez “boiler horsepower” :� Se determino que se necesitaba aprox. 30 lb de vapor para
producir 1 Horsepower de trabajo. � Standarizado por ASME en 1889. � Posteriormente se definió el ratio de 30lb/hr de vapor a 70 psi
agua a 100ºF.� Un buen diseño de la fecha el sistema trabajaría con un 1BHP
por cada 10 pie cuadrados de área de trasferencia. Aún con tecnología sub-óptima. La tecnología actual determina otro standar de hasta 4,5 pie cuadrados por BHP.
� La potencia de caldero es una unidad de capacidad de un equivalente de evaporación de 34.5 lb de agua “desde y a” 212ºF (33.475lb/hr)
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Tipos de Calderas
�Pirotubulares
�Acuotubulares
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Calderas Pirotubulares
� Calor por el interior de los tubos� Agua por el exterior de los tubos� Para presiones máximas de 20 bar y consumos hasta 30 T/h.� Son económicas, de alto rendimiento y fácil mantenimiento.�
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Generación de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos
Generación de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos
Eficiencia de
Quemador y combustión
Eficiencia de
Quemador y combustión
1o paso1o paso
2o paso2o paso
3o paso3o paso
Temperatura de Humos
Temperatura de Humos
Calidad de vapor
generado.
Calidad de vapor
generado.
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Calderas Acuotubulares
� Calor por el exterior de los tubos� Agua por el interior de los tubos
� Se usan normalmente para presiones altas.
�Y altas capacidades de generacion
Caldera Acuotubular
Vapor
Alimentación agua
Agua
Calor
Salida gases
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Visor
Control y alarma de nivel de agua
Caldera paquete típica
Equipamiento Caldera
� Los objetivos del equipamiento son:�Funcionamiento�Seguridad�Eficiencia
Equipamiento por Funcionamiento
� Sistema control nivel de agua� Bomba agua alimentación� Quemador de combustible� Presostatos� Válvulas de retención� Válvulas interrupción o de corte� Manómetros
Equipamiento por Seguridad
� Indicadores y alarmas de nivel�Válvulas de seguridad�Presostatos�Normas de construcción, ubicación y operación
Equipamiento por Eficiencia
� Tratamiento del agua de alimentación� Control de purgas de caldera� Recuperación de calor en las purgas� Control de la combustión� Alimentación de combustible
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Quemadores:
� Por tipo de combustible.� Gas� Liquidos� Solidos
� Por el tipo o fluido de atomización.� Presión, tobera. � Fluido Auxiliar ( Aire, Gases inertes, Vapor de agua)� Centrifugos, copa rotativa.� Atmosfericos: ( Tiro forzado o Inducido)
Generación de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos
GeneraciGeneracióón de vaporn de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos
Eficiencia de
Quemador y combustión
Eficiencia de
Quemador y combustión
1o paso1o paso
2o paso2o paso
3o paso3o paso
Temperatura de Humos
Temperatura de Humos
Calidad de vapor
generado.
Calidad de vapor
generado.
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Instalación de Quemador Dual
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Quemador de Combustible residual
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Componentes del Quemador
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Especificaciones y Capacidades de los componentes del Quemador
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Ventajas de Quemar Gas Natural� Bajos excesos de aire� No requiere de vapor atomización� Reduce emisiones - NOx, SO2, particulado
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Residual 6 + Gas Natural)
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Residual 6 + Gas Natural)� El Kit contiene los siguientes componentes�Cámara de distribución de gas (BurnerHousing)
� Tren de Gas�Kit de Sistema de Modulación Gas / Aire� Interruptor Selector de Combustible� Juego de Empaquetaduras Lado de Fuego�Nuevo Diagrama de Cableado Eléctrico y materiales
�Material diverso de montaje y ajuste
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Residual 6 + Gas Natural)
Ensamble Completo del Sistema Dual
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Cámara de distribución de gas)
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Cámara de distribución de gas)
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Cámara de distribución de gas)
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Tren de Gas)
45
Kit de Conversión de Combustible Dual
(Tren Principal de Gas)Llave de CierreLlave de Cierre
Interruptor de Baja Interruptor de Baja PresiPresi óón de Gasn de Gas
ActuadorActuador (STD)(STD) ActuadorActuador (POC)(POC)
Interruptor de Alta Interruptor de Alta PresiPresi óón de Gasn de Gas
ValvulaValvula PrincipalPrincipalDe VenteoDe Venteo
Llave de CierreLlave de Cierre
SoportesSoportes
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Tren Principal de Gas)
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Kit de Conversión de Combustible Dual
(Tren Piloto de Gas)
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Combustion:� Performance: r a/c, O2,
� Eficiencia del combustión� Relación aire combustible� Poder calorífico del
combustible� Temperatura de combustión� Aprovechamiento de gases.� Condiciones de Atomización� Temperatura del
combustible� Calidad: CO2,CO,NOx,SOx
� vapor seco� en la cantidad demandada� a la presión correcta� a la temperatura correcta
CalderoAgua
Combustible:Eficiencia de combustión
Vapor
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Quemadores:� Por tipo de combustible � Copa Rotativa.� Con Fluido de atomización.� Por Presión Pura
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Eficiencia vs exceso de aire
-5 0 5 10
Exceso de aire
Pér
dida
de
calo
r en
gas
es
de e
scap
eZona de máxima eficiencia:combustión estequiométrica
O2
CO η
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Principales parámetros de la combustión
� Temperatura de Chimenea (ºC) T vapor (ºC) + 65 ºC (170 ºC -240 ºC)
� Exceso de Oxigeno ( O2) % Volumen 2 % - 5 %� Monóxido de Carbono ( CO ) PPM Menor de 400 ppm.� Dióxido de Carbono ( CO2 ) % volumen� Mayor a 13.8 % Excelente� 13.0 % - 13.8 % Buena� 12.5 % - 13.0 % Aceptable� Menor a 12.5 % Mala � Exceso de Aire 15 % - 25 %� Menor a 15 % Excelente
• Con gas natural es de 10 a 15%
� Eficiencia de Combustión(�) - %� Mayor a 82 % - 95 %� Perdidas ( % )� 5 % - 18 %
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Principales parámetros de la combustión
� Perdida Por Chimenea ( qA ) %� 9 % - 12 %� Perdida por Inquemados( qL ) %� 1 % - 4 %� Fuentes: P E A - Agencia Americana de Protección del Medio Ambiente.
� A S M E - American Society of Mechanical Engineers.
� Ref. Calderas de Baja Presión ( 0 – 300 Psig. )
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Segun la Norma ASME segun sus acapitesdesde el PG6 al PG9 se determina losmateriales que se deben utilizar para cadaAplicacion en la fabricacion de losrecipientes a presion, los materiales son los siguientes:
MATERIALES UTILIZADOS EN LA FABRICACION DE CALDERAS
MATERIALES UTILIZADOS EN LA FABRICACION DE CALDERAS
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MATERIALESPARA PLACA PORTA TUBOS, PARA PLACA PORTA TUBOS, CASCO Y FLUE ( ASME PGCASCO Y FLUE ( ASME PG--6)6)� SA 202 - Ac. Aleado ( Cromo- Manganesio-
Silicio) para calderas y recipientes a presion
� SA 203 - Ac. Al Niquel, para calderas y recipientes a presion
� SA 285 - Ac. Al C ( de baja y media resistencia) para caja de fuego y para bridas
� SA 299 - Ac. Aleado ( Carbono- Manganesio-Silicio), de alta resistencia para calderas y recipientes a presion.
� SA 515 - Ac. Al C de resistencia intermedia.
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MATERIALESPARA TUBERIAS Y TUBOS DE FUEGO ( ASME PG-9)� SA 53 – Tuberias de Acero con o sin costura
para conduccion
� SA 105 – Acero Forjado para fabricacion de bridas y conexiones.
� SA 106 – Tuberias de Acero al C sin costura para servicio de alta temperatura.
� SA 192 – Tubos de Ac. Para caldera sin costura para servicio de alta presion ASTM 192-
� SA 226 – Tubos de Ac. Electrosoldados, para calderas y sobrecalentadores de alta presion.
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PROCESO DE FABRICACION DE CALDERAS
El proceso de Fabricación se realiza de acuerdo a las formulas experimentales planteadas por ASME y se encuentran de acuerdo a la máxima presión de de trabajo Admisible.Básicamente los recipientes a presión, se debe tener especial cuidado de acuerdo al proceso de trabajo, específicamente a su presión y temperatura.
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COMPONENTES ESTRUCTURALES DEL CALDERAS
PLACA PORTATUBO PLACA PORTATUBO –– ESPEJOSESPEJOS- Elementos de superficie circular y planos.-Sufren Esfuerzos y deformaciones.- Para la Colocacion de Tubos de Fuego, el gujero debe tener un 20-60% del espesor de la pared del Tubo.- Las perforaciones se deben hacerse con Taladro radial.
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Según Código ASME recomienda el mínimo espesor de la Placa de acuerdo al diámetro de la Placa.
DiDiáámetro de Placa (Pulg.)metro de Placa (Pulg.) Espesor MEspesor Míínimo nimo (Pulg.)(Pulg.)
Menor a 36 1/4
De 36 - 54 5/16
De 54 - 72 3/8
Mayor a 72 1/2
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HOGAR O CAMARA DE COMBUSTION� Este componente es conocido básicamente como FLUE en
los Calderos.
� De acuerdo a ASME se tiene que:
� Cuando el espesor del Flue es menor o igual a 0.023 veces el diámetro de flue el espesor puede ser:
P = 107 (t/D)3 (Psig)
� Cuando el espesor del Flue es mayor a 0.023 veces el diámetro de flue el espesor puede ser:
P = 17300 (t/D) – 275 (Psig)
Donde: P = Presión de trabajo, Psig.
t = Espesor de Flue, pulg.
D = Diámetro de Flue, pulg.
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La norma recomienda como referencia de buena practica de Ingeniería que el diámetro del flue debe ser de 35 – 50% del diametro interior de la Placa.
Ejemplo:Ejemplo:
� Presión = 150 Psig.
� Diámetro = 255 cm. (100 pulg.) – Placa.
� Diámetro = 113 cm. (44.50 pulg.) – Flue.
� Espesor = 19 mm. (0.75 pulg.) - Flue
� Espesor = 15.8 mm. (0.625 pulg.) – Placa.
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TIPOS DE FLUESe tiene los siguientes tipos de Flue en una Caldera:
� Flue Liso.
� Flue Liso con Anillos reforzados.
� Flue Corrugado.
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Tubos de Fuego- Según el Código ASME en su acapite PFT-12 y PF-50,
Hace mención al espesor del tubo de acuerdo a su
temperatura y presión máxima de trabajo admisible.
- Para la sujeción de los tubos la norma recomienda la
Utilización de expandido mecánico (en Frio) hasta
presiones de 300 Psig.
- Según la ASME se debe tener un rango de 15 – 35% del diametro interior del casco (Placa portatubo) para la camara de Vapor.
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CASCO DE CALDERO y DOMOS- Según el Código ASME en su acapite PG-27,
Recomienda lo siguiente:
Para espesores “t” hasta ½”
t = (P x R) / (0.8S x E – 0.6P)
Donde:
P : Presion maxima admisible, Psig. (150 psig.)
R : Radio interior de Caldera, Pulg. (50 pulg.)
S : Maxima tension admisible del material, 13300 Psig
para plancha ASTM A285 C.
E : Eficiencia de union, (0.9 juntas soldadas / 1.00 Refuerzos)
t : Espesor de Casco, pulg.
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Válvulas Válvulas de esferaVálvulas de fuelleVálvulas de globoVálvulas de PurgaVálvulas Check
65
Válvulas de esfera
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Componentes internos de las Válvulas de esfera
Empaque
Vástago
Dispositivo antiestático
Sello y empaque integrados al cuerpo
Concepto de bola flotante
67
68
69
Sellos y asientes con materiales de acuerdo a distintas condiciones de operación PTFE, R-PTFE, PEEK, PDR 0.8.
Beneficios de uso
No hay fugas desde la válvula –debido al sello del asiento.Alta capacidad, caídas de presión y energía mínimas
No se pega ni produce movimientos erráticos debidos a altas presiones. Bajo torque de operación.Fácil de automatizar.
70
Válvulas de fuelle
71
Componentes internos de Válvulas de fuelle
72
No requiere mantenimiento continuo.
Elimina fugas imperceptibles.Adecuada para el control ambiental ycontrolde eficiencia energetica.Facil de operar.Larga vida.
BENEFICIOS
73
Válvulas de retencion.� Su Funcion principal es evitar el flujo de retorno
de un Fluido� La de ingreso de agua al Caldero es
Fundamental� Existen la
� tipo swing� Tipo Disco� Tipo Paleta � etc
74
Valvula Check Tipo Swing
Usa una paleta o clapetapara el sello
Su aplicación y diseño es sencillo
No es recomendable para altapresion
75
Valvula Check Horizontal � Pasa el flujo levantando el
disco� Si quiere pasar en sentido
contrario empuja el disco� Son sencillas� Existen con resorte para
aplicaciones de mayor preison
Válvula Tipo Disco.
Para prevenir el paso de contra presion.
77
Valvulas de GloboSon Valvulas que se usan para regular caudal y flujo� Su Diseño permite las reparaciones �Existen en materiales de acuerdo a la presion de trabajo y conexiones según el caso, brida , rosca dependiendo de la Dimension
BCS4
Caldeira
Válvula de bloqueio G3
Válvula BCV30
Controlador BC1000
Sensor CP10 e câmara S11
Retenção
Válvula de Descarga de purga Superficie
1
2
3
4
5
6
1 - Operacion manual
2 - Actuador eletro-hidráulico com retorno por resorte para cierre en caso se corte la energia
3 - Indicador da posicion de la válvula
4 – Empaque com anillos de Chevron libres de mantenimiento
5 - Cuerpo en acero al carbono e internos em acero Inoxidable
6 – Conexion para enfriamiento y muestra
Operacion de válvula BCV30
Válvula cerrada . El resorte y la Junta Conica garantizan el alineamiento y el cierre a estanco
El Vastago inicia el movimento de abertura, pero no hay flujo por los orificios de descarga. Las superfícies de Empaques no sufren desgaste.
La válvula está com carrera de 10mm, con flujo a través de primeiro orifício. La baja de velocidad de flujo no causa daños em la válvula.
La válvula estátotalmente abierta en 20mm, con Flujo total através de los orifícios.
Instalaçion de válvula de Purga Superficie
Conectada en la salída lateral
Calderas sin salida lateral
Enfriuador de Enfriuador de MuestraMuestra
Válvula de bloqueo de
muestra
entrada
salída agua de enfriamiento
Entrada de água de
refrigeracion
Toma de muestra
83
Valvulas de Purga Rapida
Flujo Linea y angularConfiguracionLiviana y PesadaOperacionRoscada o BridadaConnections
Rango 250 Hierro Funido; rango 300 & 600 acero al carbono
Material del cuerpo
Rango integral clase 250 ; opcion de 300 & 600 aceroinoxidable pesado
Asientos y Sellos discos
Se Utilizan Para laDescarga de Lodos del fondo de una Manera Rapida y segura
84
Regulación de válvulas de seguridad
� Determinar correctamente el caudal Máximo a desalojar.� Determinar la Presión de disparo.� Determinar la PMA de acuerdo a Norma.� Regular la Válvula según la norma de planta� Norma ASME:
� Sección I: Válvulas de Seguridad de acción rápida para calderas que abren dentro del 3% de sobrepresurización y cierran dentro del 4%
� Sección VIII: Válvulas de seguridad para recipientes a presión que abren dentro del 10% de acumulación y cierran dentro del 7%.
85
Regulación de válvulas de seguridad
� Determinar correctamente el caudal Máximo a desalojar.
� Determinar la Presión de disparo.
� Determinar la PMA de acuerdo a Norma.
� Regular la Válvula según la norma de planta
� Norma ASME:� Sección I: Válvulas de Seguridad de acción rápida para calderas que
abren dentro del 3% de sobrepresurización y cierran dentro del 4%� Sección VIII: Válvulas de seguridad para recipientes a presión que
abren dentro del 10% de acumulación y cierran dentro del 7%.
86
Relaciones de niveles de presión
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ACUMULACION
MARGEN PARA PERMITIR CIERRE
DESPRESURIZACION PARA CERRAR
PRESION DE TARADO
SOBREPRESURIZACION 3% AL 10%
NUNCA DEBE EXCEDERSE
ESQUEMA DE PRESIONES
PRESION NORMAL DE OPERACION
PMA
EQUIPO A PROTEGER VALVULA DE SEGURIDAD
88
Grafico de SV
% Despresurizacion % Acumulación
Presión (Bar)0%
100%
% AperturaPre
sión d
e re-s
eteo
Presió
n de d
isparo
Simmer Presió
n de E
stallid
o
9.2 10 10.2 10.6
InstalaciónNO
SI
Instalación
Instalación
92
Control de Nivel y Alarmas�El control de nivel regula la alimentación de agua a la caldera.
� Las alarmas de nivel detectan niveles bajo o alto y paran la caldera.
Niveles de Operación para Control de Nivel y Alarmas
Nivel agua normalControl modulante
Alarma de nivel altoParo bomba o válvula alim. cerradaMarcha bomba o válvula alim. abierta
1ª Alarma de nivel bajo2ª Alarma de nivel bajo
94
Nivel de vidrio
• Se requieren dos por caldera
Espacio de vapor
Nivel nominal de agua
95
Diferencia de nivel
Diferencia de nivel de agua en visores de vidrio
96
Tipos de Control de Nivel�Control todo/nada:�Actúa sobre la bomba de alimentación en dos niveles de agua preestablecidos.
�Control modulante:�Actúa sobre una válvula eléctrica o neumática en forma proporcional, para mantener un nivel de agua preestablecido.
Control de Nivel On/OffSondade
conductividado control mac
donal de ampollas
Controlador
Bomba AguaAlimentación
98
Control de Nivel On-Off� Es el control Mas usado, consiste en una Boya quepivotea en un fuelleactivando unos contactosde Mercurio
Control de Nivel Modulante
Bomba AguaAlimentación
Válvula KEA con actuador eléctrico
Sonda de capacitan-cia o
transmisor de presion diferencial
Recircul.
Controlador
100
Control de Nivel Modulante� Ventajas� Mayor eficiencia en la operación del quemador� Menor fatiga térmica sobre la pared de la caldera� Menor arrastre de agua con el vapor� Presión y caudal de vapor estable� Puede usar una estación central de bombeo
�
101
Aplicación de diferentes sistemas de control de nivel
Bomba de tipo Turbina � Se usanprincipalmente paraoperacion intermitente- on/off
� El diametro del impellente determinael tamaño de la Bomba
� Usa sellos mecanicoso estopas
�
Turbine Pump Curve
200
400
600
800
1000
Total
Dyn
amic
Head
-Fee
t
Capacity - GPM
10 20 30 40 50 60
10
20 20
10
bhp NPSHin Ft.
0 0
Size D6T Aurora
Head - Capacity
NPSHBHP
Bombas de Agua � Centrifuga
�Usada paraOperacionContinua
�El impelente es de dimension Variable
�Para Calderos quetienen Valvula de alimentacion de agua modulante
105
Bombas Verticales Multietapicas
106
Vista en corte de la BombaMultietapas
A mayor etapas masPresiónEl dimensionamiento debe ser JustoSi se sobre dimensionanTienden a fallar
107
Impacto del agua de alimentacion
� El agua de alimentacion afecta la capacidad de la Caldera y esta se nota mas cuando aumenta la demanda de la misma.
� Veamos que pasa cuando en un caldero de 100 BHP el agua es menora 100ºC ( 212 º F).
� En Teoría un Caldero de Vapor de 100 BHP entrega � 3,450 Libras de Vapor por hora (desde y Hasta 2120 F.)
� 100 X 34.5 lb/hr = 3,450 Libras de Vapor � 100 X 33,472 btu/hr = 3,347,200 Btu por hora
108
Impacto del Agua de Alimentacion
� Caldero de 100 hp boiler operando a:� 10 psi� 2120 F. (100ºC)�Que pasa si el agua de alimentacion cae 100 º F. (38ºC)?
109
Impacto del Agua de Alimentacion
� Si el agua Cae 1000 F. (38ºC)
�shock Termico en el Caldero Produce Stress Termico en Metal, tubos, placas y aflojamientos de tubos
�Mas Cantidad de Oxigeno entra en el agua
�Piting por Oxygeno en Tubos
110
Impacto del agua de alimentación
� At 10 psi, la Temperatura de saturation es = 2400 F. (115ºC)
� El incremento de 100OF a 240OF saturation temperature, requiereun calor sensible de 140 Btu/lb� 140 btu/lb con los que no se genera vapor
� At 10 psi, el calor latente de vaporizacion = 953 Btu/lb
� El Calor total requerido es de 1093 Btu/lb� 140 btu/lb (sensible) + 953 btu/lb (latente) = 1093 btu/lb (total)
111
Impact of Feedwater
� 100 hp = 3,347,200 Btu/hr� 3,347,200 Btu/hr / 1,093 Btu/lb (Calor total ) = 3,060 lbs of steam/hour� 3,450 lbs/ hora / 3,060 lbs /hora = 1.12 factor of evaporation
� 1.12 X 100 HP = 112
112
Impacto del agua de alimentación� El Caldero Seeccionado para una Carga de 3,347,200 Btu/hr o 3,450 lbs /hr de Vapor �Operando at 10 psi con 1000 F (38ºF) menos, en el agua de alimentación.
� El Caldero Actual require de 112 bhp paraproducir la misma Cantidad de Vapor
113
Impact of FeedwaterSystem Layout
SteamH.P. Return
Minimum water Pressure 10-12 PsiVent
Exhaust OrFlash Steam
ToBoiler
Boiler Feed Water Pump
OverflowDrainer
Cold Make-UpWater
L.P. Condensate
Make-Up Valve
Check Valve
114
FeedWaterTemp.32
Gauge Pressure - psig
40
7080
60
140
100
150
110
50
130
90
160170180
120
190200210220227230
1.19
1.18
1.15
1.14
1.16
1.08
1.12
1.07
1.11
1.17
1.09
1.13
1.06
1.05
1.04
1.10
1.03
1.02
1.01.998.990
.987
1.19
1.18
1.15
1.14
1.16
1.08
1.12
1.07
1.11
1.17
1.09
1.13
1.06
1.05
1.04
1.10
1.03
1.02
1.01
1.00
.995
.992
1.20
1.19
1.16
1.15
1.17
1.09
1.13
1.08
1.12
1.18
1.10
1.14
1.07
1.06
1.05
1.11
1.04
1.03
1.02
1.01
1.00
.998
1.214
1.206
1.175
1.162
1.185
1.103
1.144
1.093
1.134
1.196
1.113
1.154
1.082
1.072
1.062
1.124
1.052
1.041
1.031
1.021
1.014
1.011
1.219
1.190
1.180
1.201
1.118
1.160
1.108
1.149
1.211
1.129
1.170
1.098
1.088
1.077
1.139
1.067
1.057
1.047
1.036
1.027
1.019
1.016
1.223
1.194
1.184
1.205
1.123
1.164
1.112
1.153
1.215
1.133
1.174
1.102
1.092
1.081
1.143
1.071
1.061
1.050
1.040
1.031
1.023
1.020
1.225
1.196
1.186
1.206
1.124
1.165
1.114
1.155
1.217
1.134
1.176
1.104
1.093
1.083
1.145
1.073
1.062
1.052
1.042
1.032
1.025
1.022
1.226
1.198
1.187
1.208
1.126
1.167
1.115
1.156
1.218
1.136
1.177
1.105
1.095
1.084
1.146
1.074
1.064
1.053
1.043
1.034
1.026
1.023
1.229
1.200
1.190
1.211
1.128
1.170
1.118
1.159
1.221
1.139
1.180
1.108
1.097
1.087
1.149
1.077
1.066
1.056
1.046
1.036
1.029
1.026
1.231
1.202
1.192
1.213
1.130
1.172
1.120
1.161
1.223
1.141
1.182
1.110
1.100
1.089
1.151
1.079
1.069
1.058
1.048
1.038
1.031
1.028
1.233
1.204
1.194
1.215
1.132
1.173
1.122
1.163
1.225
1.143
1.184
1.112
1.102
1.091
1.153
1.081
1.071
1.060
1.050
1.040
1.033
1.030
1.235
1.206
1.196
1.216
1.134
1.175
1.124
1.165
1.227
1.144
1.185
1.114
1.103
1.093
1.155
1.083
1.072
1.062
1.052
1.041
1.034
1.031
1.236
1.207
1.196
1.217
1.135
1.176
1.125
1.166
1.227
1.145
1.186
1.114
1.104
1.094
1.155
1.083
1.073
1.063
1.052
1.042
1.035
1.032
1.237
1.209
1.198
1.219
1.137
1.178
1.126
1.167
1.229
1.147
1.188
1.116
1.106
1.095
1.157
1.085
1.075
1.064
1.054
1.043
1.036
1.033
1.239
1.210
1.200
1.220
1.138
1.179
1.128
1.169
1.231
1.148
1.189
1.118
1.107
1.097
1.159
1.087
1.076
1.066
1.056
1.045
1.037
1.034
5 10 20 50 70 90 100 110 130 150 170 190 200 225 250
115
FeedWaterTemp.30
Gauge Pressure - psig
40
7080
60
140
100
150
110
50
130
90
160170180
120
190200212220227230
29.0
29.3
30.1
30.4
29.8
32.1
30.9
32.4
31.2
29.6
31.8
30.6
32.7
33.0
33.4
31.5
33.8
34.1
34.534.8
35.0
35.2
29.0
29.2
30.0
30.3
29.8
32.0
30.8
32.4
31.2
29.5
31.7
30.6
32.7
33.0
33.3
31.4
33.7
34.0
34.4
34.7
34.9
35.0
28.8
29.1
29.9
30.1
29.6
31.8
30.6
32.1
30.9
29.3
31.5
30.4
32.4
32.7
33.0
31.2
33.4
33.7
34.234.4
34.7
34.8
28.7
29.0
29.8
30.0
29.5
31.7
30.6
32.0
30.8
29.2
31.4
30.3
32.4
32.6
33.0
32.2
33.3
33.6
34.1
34.3
34.5
34.7
28.6
29.4
29.7
29.1
31.4
30.2
31.6
30.5
28.9
31.1
30.0
31.9
32.3
32.6
30.8
32.9
33.2
33.5
33.0
34.2
34.4
34.5
28.4
29.2
29.5
28.9
31.1
30.0
31.4
30.3
28.7
30.8
29.8
31.7
32.0
32.3
30.6
32.6
32.9
33.2
33.6
33.9
34.1
34.2
28.3
29.1
29.4
28.8
31.0
29.9
31.3
30.2
28.6
30.7
29.6
31.6
31.9
32.2
30.4
32.5
32.8
33.1
33.5
33.8
34.0
34.1
28.2
29.0
29.3
28.8
30.9
29.8
31.2
30.1
28.5
30.6
29.6
31.5
31.8
32.1
30.3
32.4
32.7
33.0
33.4
33.7
33.9
34.0
28.2
28.9
29.2
28.7
30.8
29.7
31.1
30.0
28.4
30.5
29.5
31.4
31.7
32.0
30.2
32.3
32.6
32.9
33.3
33.5
33.8
33.9
28.1
28.8
29.1
28.6
30.7
29.6
31.0
29.8
28.3
30.4
29.3
31.2
31.5
31.8
30.0
32.2
32.5
32.8
33.2
33.4
33.7
33.8
28.0
28.8
29.0
28.5
30.6
29.5
30.9
29.8
28.2
30.3
29.2
31.2
31.4
31.7
30.0
32.1
32.4
32.7
33.1
33.3
33.6
33.7
28.0
28.7
29.0
28.5
30.6
29.5
30.8
29.8
28.2
30.3
29.2
31.2
31.4
31.7
30.0
32.0
32.4
32.6
33.0
33.3
33.5
33.6
27.9
28.7
28.9
28.4
30.5
29.4
30.8
29.7
28.2
30.2
29.2
31.1
31.4
31.7
30.0
32.0
32.3
32.6
33.0
33.2
33.5
33.6
27.9
28.6
28.9
28.4
30.5
29.4
30.8
29.7
28.2
30.2
29.2
31.1
31.4
31.6
30.0
32.0
32.3
32.6
33.0
33.2
33.4
33.5
27.9
28.6
28.9
28.4
30.4
29.4
30.8
29.7
28.2
30.2
29.1
31.0
31.3
31.6
29.9
31.9
32.2
32.6
32.9
33.1
33.4
33.5
27.9
28.6
28.8
28.3
30.4
29.3
30.7
29.6
28.1
30.1
29.1
31.0
31.3
31.6
29.9
31.9
32.2
32.5
32.9
33.1
33.3
33.4
27.9
28.6
28.8
28.3
30.4
29.3
30.7
29.6
28.1
30.1
29.1
30.9
31.2
31.5
29.8
31.8
32.1
32.4
32.8
33.1
33.3
33.4
0 2 10 15 20 40 50 60 80 100 120 140 150 160 180 200 22027.8
28.5
28.8
28.3
30.4
29.3
30.6
29.6
28.1
30.1
29.0
30.9
31.2
31.5
29.8
31.8
32.1
32.4
32.8
33.0
33.3
33.4
240
116
Tanque de Alimentación -Incorrecto
Agua de Aportación Condensado
117
Tanque deAlimentación
Agua de Make-up
Revaporizadode las Purgas
Retorno deCondensados
A Caldera
Cabezal mezclador y desaireador
Venteo
Control de nivel
Sistema de recirculación
Control de temperatura
118
Mal ejemplo de un tanque de alimentacion
Agua de alimentaciónRetorno de condensado
119
Mejor ejemplo de un tanque de alimentacion
Agua de alimentaciónRetorno de Condensado
SISTEMA DE INJECCION DIRECTA DE VAPOR
INJECCION DIRECTA USUAL
•TEMPERATURA HETEROGÊNEA•PERDIDAS DE CALOR AL AMBIENTE
SISTEMA DE INJECCION SISTEMA DE INJECCION DIRECTA DIRECTA
•TEMPERATURA HOMOGÊNEA•SIN PERDIDAS AL AMBIENTE
ÁGUA FRIA
VAPOR
ÁGUA CALIENTE
124
¿Cómo Purgar?
Sonda conductiva
Controlador
Válvula controlpurga
Enfriador de muestras
Sistema Automático de Control de Purgas de Superficie
Purga de Fondos TemporizadaVálvula con actuador
neumático Temporizador
126
Objetivos de seguridad
Agua en el domo
Llama
Presión de combustible
Presión de aire
Presión de medio de atomización
127
Equipos de seguridad:� Performance
� Presión de : Vapor, Aire de atomización,aire y Petróleo.� Niveles de Agua� Presencia de llama� Contactos y circuitos cerrados� Eléctricos y de movimiento� TSD� Temperaturas de petróleo, gases.� Proceso de arranque - secuencia.
� Calidad� Precisión de la medición.� Regulación: Estado , Empresas de seguros, Empresa.� Normas Técnicas de regulación.� Confiabilidad y repetitividad de equipos.
.
Equipo de corte o modulación
Valor de control
“ Distintos tipos de calderos
pueden tener distintos objetivos
específicos de control ”
128
Programadores de encendido
129
Terminales para Señales
130
Conexiones
131
Presostatos de Corte Su funcion es enviar una Señal de Corte al Programador para interrumpirPuede ControlarPresion de Vapor Presion de AirePresion de petroleo
132
Presostatos de Corte Los Presostatostienen 02 Líneas para Calibrar el diferencial y La presión Maxima Revisar siempre las ampollasSe pueden Instalar Varios según Criterios
133
Termostatos Se utilizan Para Controlar Temperatura en lines de petroleo ya se de alta o de baja temperatura
Los rangos estan en funcion del combustible Utilizado
134
Detector de Llama Su funcion es Verificar que que la camara de combustioon este limpia y permita el
encendidoUna Vez que arranco el Caldero si se corta el fuego manda apagar el Caldero La señal que capta es
de 5 Volts
135
PUESTA EN SERVICIO� Para poner en Servicio calderos nuevos es Necesario Pasivar los tubos con una Limpieza química, luego imponer una Dosis Shock de Inicio
� Para poner en Servicio Calderos luego de paradas, se debe hacer gradualmente con Arranques y paradas de 15 x 15 min
� Para Paradas de no mas de dos meses los Calderos se pueden Guardar en agua, si estas pasan los dos meses, se deben guardar en seco y aplicando un deshumedecedor en el interior(silica gel) y bloqueando todas las entradas de aire
136
Operación a Baja Presión
137
Principio fundamental� Operar la caldera a la presión recomendada por el fabricante
� Distribuir el vapor a esta presión� En los sitios donde se requiere una menor presión utilizar estaciones reductoras de presión
138
Estacion reductora de presion
139
Aumento de la Demanda
140
Volumen especifico del vapor
Presión (bar)
Vol. esp.
(m3/kg)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
141
El volumen se incrementa a medida que cae la presion
PresionIncremento en el
vol. especif.
bar g %
10 0
9 11
8 23
7 38
6 56
5 81
4 114
3 164
2 251
142
Que pasa cuando cae la presión en la caldera?
Presion Vapor Flash
bar g kg
10 0
9 46
8 72
7 101
6 132
5 168
4 210
3 262
2 300
143
Valvulacorona
Separador
Vapor a la planta
Dreanaje
Arrastre de agua
� El agua en un sistema de vapor significa:
• Golpe de ariete• Reducción en el rendimiento
• Contaminación
144
MANTENIMIENTO DE CALDEROS
145
Mantenimiento General� Elaborar la Biografia del Caldero.� Mantener escritos los procedimientos de operación.
� El economizar es un deber.� Mantener el equipo electrico limpio.� Mantener un adecuado aire de suministro.� Mantener los registros de precios de loscombustibles.
� Establecer un horario regular� Usar una hoja de registro.� SEGURIDAD - SEGURIDAD - SEGURIDAD
146
Mantenimiento Diario� Revisar el nivel de agua� Sin agua en el visor?� Reserva de suministro de agua a la caldera – NO PERMITA DEJAR SIN AGUA EL CALDERO� Apagar caldero� Enfrie la caldera, destapelo e inspeccione los daños
147
Mantenimiento Diario� Purga del Caldero
�Purga de Fondo� Primero remover lodos
� Secuencia apropiada� Abertura rapida –abra primero, cierreal ultimo
� Abertura lenta – abray cierre con flujo
�Purga de Superficie� Control TDS
RapidoAbertura de Valvulas
Lentaabertura de Valvulas
148
Mantenimiento Diario� Purgar columnasde agua
� Purgar los tubosde nivel de agua
149
Mantenimiento Diario� Revisar la presión del caldero.�Ver si esta masalto o bajo de lo normal.
150
Mantenimiento Diario� Compruebe la Temperatura del conducto de gases (Chimenea).� Temperatura no debe ser mayor a 65OC, por arriba de la temperatura del vapor o agua.
�Costo de combus-tion de la referencia.
151
Mantenimiento Diario� Registrar la presión y temperatura del aceitecombustible�Presion Base-rail�Presion de suministro�Presion de retorno� Temperatura de aceitepesado
152
Mantenimiento Diario� Registrar presión de atomización del aceite combustible�Varia con el nivel de llama del quemador
�Aprox. 7 psi sin flujode combustible a 25 psi a fuego alto
�Baja presion� Problema con el compresor de aire
153
Mantenimiento Diario� Registro de presion del gas
�Admision al regulador�Salida del regulador�Presion del colector (tubo)
154
Mantenimiento Diario� Registrar el uso del agua de reposicion.� Revisar la operacion general del quemador y el patron de comportamiento de la flama.
� Revisar operacion de equipo auxiliar.� Tratamiento de agua.
155
Mantenimiento Semanal� Revisar operacionde los controles de nivel.
� Revisar los visores� Tubular y Prismaticos
�Revisarconectores del visor
156
Partes y funcionamiento
157
Problema tipico del Mc Donall
158
Mantenimiento Semanal� Compruebe lasarticulacionescombustible / aire�Movimiento suave�Conexiones fuertes�Revisar pernos�Esparcir con lubricante ligero
159
Mantenimiento Semanal� Revisar operaciony limites de loscontroles�Estan en su nivel?� Tienen libremovimiento losinterruptores de mercurio?
�Habilitar y desactivar losparámetros.
160
Mantenimiento Semanal� Revisar los nivelesde combustible� Tanque de combustible del compresor� Menos de la mitaddel visor de vidrio
� Lubricar motorAceite al compresorAire y Aceite
desde la descarga del compresor
SAE-20detergentoil
Aire al sistema de quemado
Separadorde aceitecon fibra de aceroVisor del nivel de aceite
161
Mantenimiento Semanal� Revisar el ensambledel electrodo de flama�Registrar pulsos de señales
� Limpiar lentes� Limpiar tubo visor
162
Mantenimiento Semanal� Revise los paquetes de reparacion�Ajuste el vastago de medicion del paquete de reparacion� Demasiado ajuste puedeocasionar problemas.
163
Mantenimiento Semanal� Revisar los indicadores luces y alarmas.
� Revisar la operacion de todos losmotores (Amperaje y voltaje).
� Revisar la seguridad y controles.� Revisar fugas, polvo, vibración y condiciones inusuales, etc.
164
Mantenimiento Mensual� Revisar purgas del caldero� Inspeccionar operacion del quemador
� Llevar a cabo analisis de gases de combustion
� Inspeccionar posibles fugas de gases
165
Mantenimiento Mensual� Revisar Levas
�Asegurar la presion de lostornillos
�Desgaste resortesde leva
�Rociar con lubricante ligero
166
Mantenimiento Mensual� Revisar Camara del Quemador (Burner Drawer)� Posicion y condiciondel difusor
� Condicion del tubopiloto
� Condicion y posicionde electrodo
� Movimiento del Damper
167
Mantenimiento Mensual� Revisar si hay puntos calientes�Area Frontal�Area del Puerto del visor
�Area del Deflector
Puerto Posterior del Visor
Linea de refrigeracion del puerto del visor Union
conexion
168
Mantenimiento Mensual� Revisar aire de suministro paracombustion
� Revisar elementos de filtros� Revisar sistema de combustible� Revisar fajas de transmision� Revisar requerimientos de lubricacion
169
Mantenimiento Semi Anual� Limpiar los low water cutoff (s)� Limpiar tuberias de conexion
�No debe existirincrustaciones� Revisar el tratamiento de agua
170
Mantenimiento Semi Anual� Revisar los precalentadores de Combustible
� Limpiar la canastilla y filtro de bomba de combustible
171
Mantenimiento Semi Anual� Reparar el Refractario�Garganta y Placa
� Sin perdidas de ladrillos� Sellar entre la carcazay la garganta
�Puerta posterior� Sin secciones sueltas� Deflector a junta inferior baja
� Lavar capaligeramente
172
Mantenimiento Semi Anual� Limpiar el limpiador de aire y el tanque de aire / aceite�Esponjas de virutas de acero
�Segmentos en base
Aceite de Lubricacion a enfriador y bomba
Esponjas de virutas de acero
Mezcla aire y aceitede bomba
Aire al quemador
Aceite de Lubricacion
173
Mantenimiento Semi Anual� Inspeccionar losinterruptores de mercurio�El mercurio debeser brilloso� Superficies no brillosas indicancontaminacion
� Revisar los cables hacia losinterruptores
174
Mantenimiento Semi Anual� Inspeccionarinterruptores�No deben afectar a los interruptores
� Revisar cables hacia losinterruptores
175
Mantenimiento Semi Anual� Revisar alineamiento de acople de bomba
� Reajustar combustion
176
Mantenimiento Anual� Limpiarsuperficies de Lado de Fuego�Cepillar y aspirartubos
� Limpiar placa de tubos y refractario
� La cantidad de hollin es un indicativo del desempeño del quemador
177
Mantenimiento Anual� Reparacion de Refractario� Las grietas 1/8“ y menores se cerrarán cuando sean calentadas
�Mirar porsecciones sueltas
178
Mantenimiento Anual� Revisar valvulashidraulicas�Realizar pruebaspara inspeccion de los asientos de lasvalvulas
�Abrir actuadores y cerrarlosapropiadamente
179
Mantenimiento Anual� Revisar tubos de visor� Fuegas�Grietas de vidrio�Alineamiento de valvulas
�Conexiones� Reemplazar si fueranecesario
180
Mantenimiento Anual� Limpiar tragante� Limpiar superficies lado de agua� Revisar los tanques de almacenamiento de petroleo
� Revisar bombas de petroleo
181
Mantenimiento Anual� Remover y reacondicionarvalvulas de seguridad�Examine la tubería para saber si hay suspensiones flojas en el peso en las válvulas
182
Mantenimiento Anual� Reacondicionarbombas de alimentacion del caldero�Desgaste de anillos�Sellos�Empaques�Rodamientos�Reacondicionar ejey/o impulsores
183
Mantenimiento Anual� Revisarrecipientes de condensados� Limpiarlos�Revisar cualquierfisura por fallas
� Limpiar coladoresde bomba
184
Mantenimiento Anual� Revisar sistemaquimico de alimentacion� Limpiar tanque�Reacondicionarbomba
� Inspeccionar y limpiar tuberias en puntos de injeccion
185
Mantenimiento Anual� Ajustar Terminaleselectricos�Apagarlo!!� Todos los paneles, todos los controlesy componentes
186
Programa de mantenimiento Anual
� Evitar esto en los tableros, cables ordenados
� Revisar el estado del tablero de control.
187
Mantenimiento Anual� Revisar Deareador y Sistema de alimentaciondel caldero�Cabeza Rociador de Agua�Ensamble de conocolector y valvulas de atomizacion de rociadores
�Revisar si existenincrustaciones
� Limpiar los coladores de las bombas
188
Mantenimiento Anual� Revisarconexiones� Lubricar�Ajustar�Reemplazar partesdesgastadas
189
Reparaciones Comunes en Calderos
♦ Reparación de Controles♦ Reparación del Quemador♦ Lavado químico de las incrustaciones♦ Reparación de válvulas♦ Reexpansión de tubos♦ Cambio de tubos♦ Reparación del material refractario
190
Registro de datos de caldera� Nivel de Agua� Presion de vapor / Temperatura de agua
� Presion de bomba de alimentacion� Temperatura de agua de alimentacion
� Temperatura de condensado
191
Registro de datos de caldera� Temperatura de gases de combustion
� Presion de Gas� Presion de Combustible� Temperatura de Combustible� Nivel de agua del deareador
192
193
194
195
NORMA DE FABRICACION DE NORMA DE FABRICACION DE RECIPIENTES A PRESIONRECIPIENTES A PRESION
196
CODIGO ASME
�� El El CodigoCodigo ASME ASME significasignifica : : SociedadSociedad Americana deAmericana de�� IngenierosIngenieros MecanicosMecanicos. .
�� SociedadSociedad subsidiadasubsidiada parapara realizarrealizar pruebaspruebas o o ensayosensayos�� con con todotodo lo lo relacionadorelacionado a la a la ingenieriaingenieria mecanicamecanica..
�� EsteEste CodigoCodigo estaesta divididodividido en 09 en 09 seccionessecciones::�� SeccionSeccion I I :Calderas de :Calderas de PotenciaPotencia..�� SeccionSeccion II II : : EspecificacionEspecificacion de de MaterialesMateriales..�� SeccionSeccion III III : Calderas : Calderas NuclearesNucleares..�� SeccionSeccion IV IV : Calderas de : Calderas de CalentamientoCalentamiento..�� SeccionSeccion V al VIII V al VIII : : RecipientesRecipientes de de PresionPresion..�� SeccionSeccion IXIX : : CalificacionCalificacion de de SoldadurasSoldaduras..
197
NORMA NR 13NORMA NR 13NORMA NR 13NORMA NR 13
CALDERASY
VASOS DE PRESIÓN
198
NR 13 :Calderas y Vasos de Presión� Toda caldera debe tener en un lugar de buen, de fToda caldera debe tener en un lugar de buen, de fToda caldera debe tener en un lugar de buen, de fToda caldera debe tener en un lugar de buen, de fáááácil cil cil cil acceso y visible , la placa de identificaciacceso y visible , la placa de identificaciacceso y visible , la placa de identificaciacceso y visible , la placa de identificacióóóón por lo menos con n por lo menos con n por lo menos con n por lo menos con la informacila informacila informacila informacióóóón siguiente:n siguiente:n siguiente:n siguiente:� Fabricante Fabricante Fabricante Fabricante � NNNNúúúúmero de orden dado pora el fabricante del Caldero.mero de orden dado pora el fabricante del Caldero.mero de orden dado pora el fabricante del Caldero.mero de orden dado pora el fabricante del Caldero.� AAAAñññño de Fabricacio de Fabricacio de Fabricacio de Fabricacióóóón.n.n.n.� PresiPresiPresiPresióóóón mn mn mn mááááxima del trabajo permitido. xima del trabajo permitido. xima del trabajo permitido. xima del trabajo permitido. � PresiPresiPresiPresióóóón de la prueba hidrostn de la prueba hidrostn de la prueba hidrostn de la prueba hidrostáááática.tica.tica.tica.� Capacidad de la producciCapacidad de la producciCapacidad de la producciCapacidad de la produccióóóón del Vapor .n del Vapor .n del Vapor .n del Vapor .� ÄÄÄÄrea de la superficie de la Calefaccirea de la superficie de la Calefaccirea de la superficie de la Calefaccirea de la superficie de la Calefaccióóóón n n n � CCCCóóóódigo del proyecto y del adigo del proyecto y del adigo del proyecto y del adigo del proyecto y del añññño de la Edicio de la Edicio de la Edicio de la Edicióóóónnnn
199
NR 13 :Calderas y Vasos de PresiónPara el proposito de la NR, las calderas se Para el proposito de la NR, las calderas se Para el proposito de la NR, las calderas se Para el proposito de la NR, las calderas se clasifican en 3 categorclasifican en 3 categorclasifican en 3 categorclasifican en 3 categoríííías :as :as :as :• Categoria A Son las que la presiSon las que la presiSon las que la presiSon las que la presióóóón de operacin de operacin de operacin de operacióóóón n n n es igual o superior 1960 KP (19.98 Kgf / cm2)es igual o superior 1960 KP (19.98 Kgf / cm2)es igual o superior 1960 KP (19.98 Kgf / cm2)es igual o superior 1960 KP (19.98 Kgf / cm2)• Categoria C:Son las que la presion de OperaciSon las que la presion de OperaciSon las que la presion de OperaciSon las que la presion de Operacióóóón n n n es igual o Inferior a 588 Kpa (5.99Kgf / cm2)es igual o Inferior a 588 Kpa (5.99Kgf / cm2)es igual o Inferior a 588 Kpa (5.99Kgf / cm2)es igual o Inferior a 588 Kpa (5.99Kgf / cm2)• Categoría B: Son todas las calderas que no caben Son todas las calderas que no caben Son todas las calderas que no caben Son todas las calderas que no caben en las categoren las categoren las categoren las categoríííías anteriores.as anteriores.as anteriores.as anteriores.
200
NR 13 :Calderas y Vasos de Presión
CCCCuando la caldera es instalada en el ambiente abierto uando la caldera es instalada en el ambiente abierto uando la caldera es instalada en el ambiente abierto uando la caldera es instalada en el ambiente abierto ““““El Ärea de Calderas”””” debe satisfacer los siguentes requisitos :debe satisfacer los siguentes requisitos :debe satisfacer los siguentes requisitos :debe satisfacer los siguentes requisitos :
� A) Estar alejada por lo menos 3,00m de :A) Estar alejada por lo menos 3,00m de :A) Estar alejada por lo menos 3,00m de :A) Estar alejada por lo menos 3,00m de :Otras Instalaciones del EstablecimientoOtras Instalaciones del EstablecimientoOtras Instalaciones del EstablecimientoOtras Instalaciones del EstablecimientoDe los depDe los depDe los depDe los depóóóósitos de combustisitos de combustisitos de combustisitos de combustióóóón exepto los depn exepto los depn exepto los depn exepto los depóóóósitos para 2 sitos para 2 sitos para 2 sitos para 2 mil litros de capacidad .mil litros de capacidad .mil litros de capacidad .mil litros de capacidad .Del lDel lDel lDel líííímite de la propiedad de Terceros mite de la propiedad de Terceros mite de la propiedad de Terceros mite de la propiedad de Terceros Del lDel lDel lDel líííímite de la via publica.mite de la via publica.mite de la via publica.mite de la via publica.
201
NR 13 :Calderas y Vasos de Presión
•B)tener como minimo m02 salidas en direcciones distintas
•C) Disponer de un acceso fácil y seguro, necesario para la operación y Mantenimiento del Caldero)
202
NR 13 Calderas y Vasos de Presión
D) Tener sistemas de captaciD) Tener sistemas de captaciD) Tener sistemas de captaciD) Tener sistemas de captacióóóón y eliminacion de los gases y del n y eliminacion de los gases y del n y eliminacion de los gases y del n y eliminacion de los gases y del material del particulado, procedente de la combustimaterial del particulado, procedente de la combustimaterial del particulado, procedente de la combustimaterial del particulado, procedente de la combustióóóón, n, n, n,
E) Dispomner de iluminaciE) Dispomner de iluminaciE) Dispomner de iluminaciE) Dispomner de iluminacióóóón de acuerdo a las Normas oficialesn de acuerdo a las Normas oficialesn de acuerdo a las Normas oficialesn de acuerdo a las Normas oficiales
F) Tener sistema de la iluminaciF) Tener sistema de la iluminaciF) Tener sistema de la iluminaciF) Tener sistema de la iluminacióóóón de emergencia en caso de que n de emergencia en caso de que n de emergencia en caso de que n de emergencia en caso de que funcione en la noche.funcione en la noche.funcione en la noche.funcione en la noche.
203
NR 13 : Calderas y Vasos de Presión
SEGURIDAD EN LA OPERACIÓN DE CALDERASTTTToda oda oda oda Caldera debe poseer el manual de la operacidebe poseer el manual de la operacidebe poseer el manual de la operacidebe poseer el manual de la operacióóóón n n n
actualizada traactualizada traactualizada traactualizada traíííída ,en lengua portuguda ,en lengua portuguda ,en lengua portuguda ,en lengua portuguéééés,lugar de s,lugar de s,lugar de s,lugar de ffffáááácil acceso a los operadores, afirmo por lo menoscil acceso a los operadores, afirmo por lo menoscil acceso a los operadores, afirmo por lo menoscil acceso a los operadores, afirmo por lo menos
A)A)A)A) Procedimiento de las arranques y paradas.Procedimiento de las arranques y paradas.Procedimiento de las arranques y paradas.Procedimiento de las arranques y paradas.B)B)B)B) Procedimientos operacionales y parProcedimientos operacionales y parProcedimientos operacionales y parProcedimientos operacionales y paráááámetros de metros de metros de metros de
rutina.rutina.rutina.rutina.C)C)C)C) Procedimientos para las situaciones de emergencia.Procedimientos para las situaciones de emergencia.Procedimientos para las situaciones de emergencia.Procedimientos para las situaciones de emergencia.D)D)D)D) Procedimientos generales de la seguridad , salud y Procedimientos generales de la seguridad , salud y Procedimientos generales de la seguridad , salud y Procedimientos generales de la seguridad , salud y
preservacipreservacipreservacipreservacióóóón del ambiente.n del ambiente.n del ambiente.n del ambiente.
204
NR 13 : Calderas y Vasos de PresiónLa inspección de la seguridad periódica, constituido de los
examenes internas y externas , debe ser ejecutada en los siguientes periodos indicados máximo :
A) 12 meses para las categorías , B y C.B) 12 meses para las calderas de la recuperación de álcalis
de cualquier categoría.C) 24 meses para las calderas de las categoría A, eso a los
12 meses las presiones se pruebadesde entonces de la abertura de las válvulas de seguridad.
D) 40 meses para las calderas especiales según lo definido en el artículo 13.5.5.
205
ECONOMIZADORES
206
Pruebas Hidrostaticas� Se realizan a 1.5 Veces la Presión de Operación según la Norma
AMSE Sección I� Es recomendable realizarla con una Bomba de Presion manual� Para no someter al Equipo a Incrementos Bruscos de presion
PROCEDIMIENTO DE BUENA PRACTICA
Hermetizar todas las conexiones sometidas a presiónEliminar el aire por la parte superior Llenar el agua con bomba electrica hasta llegar a cero psiLuego elevar la presiuon de forma manualDejar 02 Horas con un manometro calibrado y/o certificado con
Patron, la presion no debera caer en este tiempo
207
Componentes de operación:� Performance:
� Presión de vapor� Flujos de vapor agua de
alimentación� Flujo de petróleo� Relación aire/ combustible.� Niveles de agua� Estabilidad de la alimentación
� Calidad:� vapor seco� Condiciones de estabilidad.� en la cantidad requerida� a la presión correcta� a la temperatura correcta� Precisión en la definición de
los parámetros de operación
Caldero 1
Caldero 2
Caldero n
Vapor a proceso
Agua
Combustible
208
Operación de planta de generación
� Operación de calderos :� optimización de
abastecimiento de combustible
� optimización de abastecimiento y tratamiento de agua
� Información de planta de generación� Eficiencia total de
generación� Consumo total de aditivos
químicos vs. producción de vapor.
� Costo total de generación.
Caldero 1
Caldero 2
Caldero n
Tratamientode agua
Manejode combustible
Vapor a proceso
Agua de reposición
Retorno de condensado
Combustible
209
Recuperación del Condensado
CONDENSADOCONDENSADO
VAPORVAPOR
CALDERACALDERA PLANTAPLANTA
Una caldera que produzca 1500 kg de vapor y recuper e todo el condensado producido en 24 horas a 90°C
aumenta su eficiencia economizando 1489 Toneladas d e vapor por año
210
Aprovechamiento del Revaporizado
Con el mismo ejemplo anteriorsi se recupera como vapor flashel 9% de los 1500 kg/h de conden-sado se tienen 135 kg/h de vaporextra disponibles para cualquieraplicación que use vapor de bajapresion.
Recuperacion de vapor flash
Entrada
Salida de condensado
Salida de vapor flash
Recuperacion de vapor flash
Entrada
Salida de condensado
Salida de vapor flash
Requerimientos para uso del vapor flash
•Condensado suficiente•Aplicaciones de baja presion•Sitios de utilizacionproximos a la fuente de alta presion
Condensado
Vapor
Boiler
Bombaalimentación
Válvulapurga
Tanquerevapo-rizado Intercambiado
r
Trampa
Agua fría
Drenaje
Tanquealimentació
n
Cabezalmezcla
Recuperación de Calor en la Purga de Superficie
909 kg/h7 bar r
Vapor recuperado:13 % de 909 = 118 kg/h vapor = 0,118 T/h(0,118 T/h x 16 h/día x 300 días/año x $ 7.40/T =$ 4 186 /año
Control de presion en el vapor flash
Trampas
Valv. reg. de presion
Vapor
Flujo de aire
Condensado
Tanque flash
Valv. de Control
Vapor flash
Recuperacion de energia con el vapor flash
Vapor AP
Calent.
HP
Tanque flash
BP
BP
Condensado
PRV
Aire
Recuperacion de vapor flash en un proceso de calentamientoVapor de AP
VRP
Valvula de contrapresion
Tanque Flash
VaporFlash
Condensado
Vapor de BP
218
Preguntas?
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