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LA PLANTA REFINERÍA BAJO GRANDE Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gasolina, gasóleo, entre otros. Además, y como parte natural del proceso, se obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos. UBICACIÓN GEOGRÁFICA. Municipio San Francisco, sector Bajo Grande, Vía la cañada, Km 16. CAPACIDAD INSTALADA. La refinería inicio con una capacidad de 10.000 barriles diario y actualmente cuenta con una capacidad de 115.000 barriles diario. MÉTODOS DE PRODUCCIÓN. El método de producción de la industria bajo grande es continuo, masa o producción lineal En este método el trabajo requerido para producir una parte o producto es dividido en operaciones individuales, las cuales son usualmente arregladas en una secuencia, en una “línea”.

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Page 1: Caldera xD

LA PLANTA

REFINERÍA BAJO GRANDE

Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo,

por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos

combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión:

gasolina, gasóleo, entre otros. Además, y como parte natural del proceso, se

obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA.

Municipio San Francisco, sector Bajo Grande, Vía la cañada, Km 16.

CAPACIDAD INSTALADA.

La refinería inicio con una capacidad de 10.000 barriles diario y actualmente

cuenta con una capacidad de 115.000 barriles diario.

MÉTODOS DE PRODUCCIÓN.

El método de producción de la industria bajo grande es continuo, masa o

producción lineal En este método el trabajo requerido para producir una parte o

producto es dividido en operaciones individuales, las cuales son usualmente

arregladas en una secuencia, en una “línea”.

Cada parte viaja, de una máquina a la próxima máquina para la próxima

operación, y así sucesivamente a través de todo el ciclo requerido de operaciones.

EQUIPOS.

El complejo bajo grande está compuesto por la planta despojadora unidad #

1, la planta de asfalto unidad # 2, sala de calderas, los tanques de

almacenamiento y proceso de producto negro que son el crudo Boscán y sus

subproductos, además del fuel oil, y el área de producto blanco.

Page 2: Caldera xD

Descripción del proceso de generación y distribución de vapor del complejo

Bajo Grande.

El vapor es generado a 250 psi mediante 2 Calderas F101 (10 Ton/hr) y la

F-104 (20 Ton/hr), este sistema es el encargado de suministrar vapor para facilitar

todas las operaciones fundamentales relacionadas con crudo Boscán de alta

densidad en el Complejo, esto es, Mantener temperatura en Tanques de Crudo y

Asfalto, Calentar las líneas para el desplazamiento del Asfalto de Ventas locales,

suministrar energía a Planta 2 para la Producción de Asfalto, Suministrar Vapor a

Planta 3 para Deshidratación del Crudo almacenado en los Reservorios, Planta 1

para el Calentamiento del Crudo Boscán, entre otros. Es importante destacar que

originalmente este sistema está provisto de 4 Calderas, dos de las cuales están en

proceso de reemplazo con la perspectiva de poseer a futuro 4 Calderas de 20

Ton/hr cada una y así aumentar la capacidad de la planta.

Manual de generación de vapor PDVSA. El agua de reposición (Make up)

del sistema de generación y distribución de vapor proveniente de los pozos P-1G,

P-1H, P-1I y P-1J, se bombea hacia los filtros de grava F-1/2/3, reduciéndose el

contenido de sólidos suspendidos a un valor inferior a 350 mg/L, antes de ser

almacenada en el tanque TK-16, cuya capacidad es de 11.000 bbls. (460.000 gal).

A través de las bombas TP-106 y TP-115A/B (P-106 y P-115A según DTI

PGB.BI.4 06) el agua es enviada del tanque TK-16 a la Unidad de Intercambio

Iónico a una presión de descarga de 75 psig. Esta unidad esta constituida a base

de zeolita, la cual intercambia iones Ca2+ y Mg2+ por iones Na+, ablandando el

agua.

El agua que sale de la Unidad de Intercambio iónico, con una dureza de

entre 7 y 300 mg/L, pasa a los desaereadores mecánicos, donde se retira gran

parte del oxígeno disuelto al ser arrastrado por una corriente de vapor de 30 psig,

que burbujea a través del agua blanda. Para reforzar el desaereamiento, a la

corriente de agua que sale de los desaereadores se le dosifica secuestrante de

oxígeno (carbohidracina). También se le agrega fosfato trisódico como inhibidor

de incrustaciones.

Page 3: Caldera xD

El agua tratada es bombeada desde los desaereadores hacia las caldera F-

102A/103 son las encargadas de producir vapor saturado a 250 psig,

produciéndose, a la vez por caída de presión, vapor saturado de 30 psig. La

distribución se efectúa mediante dos cabezales, los que llevan el vapor de 250

psig a las siguientes Unidades: Planta 1, Planta 2, Planta 3, reservorios a cielo

abierto (Pits), Jacks, Muelle. De estas Unidades de consumo el vapor es reducido

a vapor de 30 distribuyéndose a Planta 1, Planta 2, Planta 3, Patio de Tanques y

Sistema de Condensados. Algunos usuarios requieren vapor a una presión de 30

psig; en estos casos se utiliza el vapor recuperado en los procesos de expansión

en las turbinas y/o se recurre a disminuir la presión del vapor de 250 psig a través

de una válvula de control.

Esta distribución es efectuada a través de las bombas TP-101A/114

impulsadas por turbinas de vapor y P-101/102 impulsadas por motores eléctricos.

Estas calderas tienen capacidad de generar en la actualidad 38.000 lbs/h de la

caldera F- 102 es de 22.000 lbs/h y la F-103 es de 16.000 lbs/h.

El vapor generado en las calderas es utilizado para impulsar bombas

operadas por turbinas, como medio de calentamiento para tanques e

intercambiadores de calor, y como medio para la transferencia de masa y energía.

El condensado que se genera en el sistema es enfriado y recolectado en el tanque

TK-20, desde donde se bombea hacia los desaereadores.

La alimentación de estas calderas proviene de pozos de aguas poco

profundas perforados en los alrededores de la planta, actualmente los pozos de

aguas crudas en funcionamiento son el P-1I y el P-1K, el agua proveniente de

estos pozos es almacenada en el tanque 16, previamente filtrada en lecho de

grava F-1, F-2 y F-3 y posteriormente es tratada en cuatro lechos de intercambio

cationico V-101A, V-101B, V-101C y V-101D cuya función principal es suavizar el

agua despojándola de dureza y sales mediante la eliminación de iones libres, para

posteriormente ser pasado a través de dos desaereadores E-601 y E-701 para

eliminar gases y oxigeno presente en la misma, una vez realizado este proceso el

agua debe tener las condiciones adecuadas para alimentación a las Calderas.

Page 4: Caldera xD

El vapor de la línea de 30 psi es utilizado para el precalentamiento de

tanques de alimentación de la planta tres, como vapor despojante de todas las

plantas y para el sistema de desaereación del agua de calderas. En época alta de

comercialización (verano) es crucial el funcionamiento de todas las calderas, ya

que la parada de alguna o varias de ellas puede reducir o suspender algunas

operaciones

Page 5: Caldera xD

Caldera

Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado

para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia

de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido,

se calienta y cambia de estado.

Una caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de

cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un

medio de transporte en fase líquida o vapor. Son recipientes a presión, por lo cual

son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos

contenedores de gas.

Las calderas, están ampliamente extendidas tanto para uso industrial como no

industrial, estas pueden ser utilizadas para la generación de electricidad, procesos

químicos, calefacción, agua caliente sanitaria, entre otros. Estos ejemplos

muestran la complejidad que puede tener una caldera. Es común la confusión

entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que la caldera es un

recipiente metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción de

calor, mientras que el generador de vapor es el conjunto o sistema formado por

una caldera y sus accesorios, destinados a transformar un líquido en vapor, a

temperatura y presión diferentes al de la atmósfera.

Objetivos

Las calderas o generadores a vapor son equipos cuyo objetivo es:

*Generar agua caliente para calefacción y uso general, o

*Generar vapor para planta de fuerza, procesos industriales o calefacción.

Funcionamiento

Funcionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente al

quemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un recipiente

metálico.

Page 6: Caldera xD

Clasificación de las Caldera

o Según la presión de trabajo:

Baja presión: de 0 – 2.5 Kg./cm2

Media presión: de 2.5 - 10 Kg./cm2

Alta presión: de 10 – 220 Kg./cm2

Supercríticas: mas de 220 Kg./cm2.

o Según su generación:

De agua caliente

De vapor saturado (húmedo o seco)

Recalentado

o Según la circulación de agua dentro de la caldera:

Circulación natural: el agua se mueve por efecto térmico

Circulación forzada: el agua se hace circular mediante

bombas.

o Según la circulación del agua y los gases calientes en la zona

de tubos de las calderas.

Pirotubulares (Tubos de Humo): En estas calderas los

gases calientes pasan por el interior de los tubos, los cuales

se hallan rodeados de agua. Generalmente tienen un hogar

integral limitado por superficies enfriadas por agua. En la

actualidad, las calderas pirotubulares horizontales con hogar

integral se utilizan en instalaciones de calefacción a baja

presión, y algunos tipos más grandes para producir vapor a

presión relativamente baja destinado a calefacción y a

producción de energía.

Page 7: Caldera xD

Acuotubulares (Tubos de Agua): En estas, por el interior de

los tubos pasa agua o vapor, y los gases calientes se hallan

en contacto con la superficie externa de los tubos. Estas

calderas son las empleadas casi exclusivamente cuando

interesa obtener elevadas presiones y rendimientos, debido a

que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las altas

presiones son de tracción en vez de compresión.

Page 8: Caldera xD

Tiro de Una Caldera

Tiro es la diferencia entre la presión absoluta del gas en cualquier punto dado

del generador de vapor y la de la atmósfera a la misma elevación. Los equipos

utilizados para mantener el flujo requerido de aire y gas en el sistema son:

o Para tiro natural: Las chimeneas de escape

o Para tiro mecánico: Los ventiladores de tiro forzado o los de tiro

inducido, según se trate de suministrar aire para la combustión o

extraer los gases de escape, respectivamente.

Tipos de tiro: Teóricamente, todos los sistemas de tiro de

caldera comienzan con el aire en la entrada a la presión

atmosférica y termina a la misma presión. Sin embargo,

existen diferencias de presión en varios puntos del generador

de vapor.

Esquema de una caldera Acuotubular

Page 9: Caldera xD

a.- Tiro Natural: Los gases de combustión salen de la

caldera a una presión (-10 de H2O) menor que la

presión atmosférica, fluyendo por la misma presión que

han adquirido mediante la combustión en el hogar.

Estas, siguen su camino hacia el tope de la chimenea,

de tal forma, que van adquiriendo mayor presión debido

al diseño de la misma hasta que salen a la atmósfera.

b.- Tiro Equilibrado: El tiro de ventilador del tipo

forzado es un poco mayor que la presión atmosférica

(3.2 pulg. de H2O); a través del quemador, disminuye

paulatinamente hasta lograr la misma presión que la

atmosférica a la entrada del hogar donde los gases

quemados salen de la caldera a una presión mucho

menor (-1pulg de H2O).

c.- Tiro con presión en el hogar: Este tipo de tiro

forzado es característico, ya que en el hogar, el

ventilador envía una presión mayor que la atmosférica

(+5pulg de H2O). Los gases de combustión salen de la

caldera a mayor presión (2.4pulg de H2O) que la

atmosférica donde van perdiendo presión poco a poco

a medida que se acercan al tope de la chimenea,

donde son expulsados a la atmósfera.

Partes principales que componen una caldera:

1.- HOGAR: Fogón o caja de fuego y corresponde a la parte en que se quema el

combustible. Se divide en puerta del hogar y cenicero

Las calderas pueden instalarse con Hogares para combustibles sólidos, líquidos o

gaseosos, todo dependerá del proyecto del equipo y de la selección del

combustible a utilizar.

Page 10: Caldera xD

2.- Emparrillado: tiene por objeto servir de sostén al lecho de combustible y

permitir el paso del aire para la combustión.

3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que descanse en una estructura

metálica que va a continuación de la parrilla.

4.- Conductos de humo: es aquella parte de la caldera por donde circulan los

humos o los gases calientes que se han producido en la combustión.

5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de la caldera que desempeña la

función de caja colectora de los humos después de haber pasado por todos los

conductos antes de salir por la chimenea.

6.- Chimenea: sirve para dar la salida a los gases de la combustión, los cuales

deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al

vecindario.

También para producir el tiro necesario para que la combustión se efectuara en

buenas condiciones y en modo continúo.

7.- Mampostería: Construcción de ladrillo refractarios y ladrillos comunes que

tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al

exterior.

8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que esta ocupada por el agua y tiene

como limite inferior un cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca el

agua durante su funcionamiento.

9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivel

superior del agua (volumen ocupado por el vapor considerando el nivel máximo

admisible de agua).

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10.- Cámara de alimentación de agua: Es el espacio comprendido entre los

niveles máximos y mínimos del agua.

11.- Tapas de registro de inspección o lavado: tapas que tienen por objeto

permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es

necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan

acumulado y que no hayan salido por las purgas.

12.- Puertas de hombre: puertas cuya tamaño es suficiente para permitir el paso

de un hombre para inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es

necesario (pueden tener una o mas puertas de hombre según su tamaño y del

equipo)

Riesgos de una caldera:

1.- Aumento súbito de la presión:

Esto sucede generalmente cuando se disminuye el consumo de vapor, o cuando

se descuida el operador y hay exceso de combustible en el hogar o cámara de

combustión.

2.-Descenso rápido de la presión:

Se debe al descuido del operador en la alimentación del fuego.

3.-Descenso excesivo del nivel de agua:

Es la falla mas grave que se puede presentar. Si este nivel no ha descendido mas

allá del limite permitido y visible , bastará con alimentar rápidamente, pero si el

nivel ha bajado demasiado y no es visible, en el tubo de nivel, deberá considerarse

seca la caldera y proceder a quitar el fuego, cerrar el consumo de vapor y dejarla

enfriar lentamente. Antes de encenderla nuevamente, se deberá inspeccionarla

en forma completa y detenida.

Page 12: Caldera xD

4.-Explosiones:

Las explosiones de las calderas son desastres de gravedad extrema, que casi

siempre ocasionan la muerte a cierto número de personas. La caldera se rasga,

se hace pedazos, para dar salida a una masa de agua y vapor; los fragmentos de

la caldera son arrojados a grandes distancias.

Estos accidentes desgraciadamente frecuentes, han sido atribuidos durante

mucho tiempo a causas excepcionales y fuerza del alcanza de la prevención, es

decir, se les ha considerado como caso de fuerza mayor.

El estudio de las causas de las explosiones he permitido determinar que estas se

deben a:

Construcción defectuosa

Falla de los accesorios de seguridad, válvula de seguridad que no habrán

oportunamente o no son capaces de evacuar todo vapor que la caldera

produce.

Negligencia, descuido o ignorancia del operador.

Mezcla explosiva en los conductos de humo.

Falta de agua en las calderas (la mas frecuente )

Incrustaciones masivas o desprendimiento de planchones.

Cuando el nivel de agua baja, deja al descubierto las planchas, que estando en

contacto con el calor de la combustion se recalientan al rojo. Al recalentarse estas

pierden gran parte de su resistencia, el vapor se produce en menor cantidad por la

disminución de la superficie de calefacción.

Las incrustaciones actúan como aislante dejando las planchas de la caldera

sometidas a calor y sin contacto con el agua. De esta manera se van

recalentando y perdiendo su resistencia hasta que no son capaces de resistir la

presión y se produce la explosión.

Page 13: Caldera xD

MEDIDAS DE PREVENCION

Procedimiento de trabajo seguro en la manipulación y operación de

calderas:

1.-Los operadores de caldera solo podrán hacer abandono de la sala al término de

su turno. En caso de que alguno requiera ausentarse solo será con previo aviso y

autorización del jefe directo.

2.-Los operadores deberán tener una observación permanente del funcionamiento

de las calderas. Para ello deberán ubicarse en tal posición de no perder de vista

los controles y elementos de observación, tales como el nivel del agua y

manómetro.

3.-Deberán ser controlados permanentemente los siguientes elementos:

Chequear y observar el funcionamiento de las bombas de alimentación de

agua

Revisar el funcionamiento de quemadores, y estar atentos a cualquier

anomalía

Observar presión indicada en los manómetros, teniendo presente que en

ningún momento debe sobrepasar la presión máxima de trabajo.

Chequear la temperatura de los gases de combustion, así como también la

temperatura del agua de alimentación.

Estar atento a cualquier ruido u olor extraño a los normales.

4.-Se le prohíbe estrictamente al operador dejar fuera de funcionamiento, bloquear

o deteriorar los sistemas de alarma y/o controles de nivel de agua de las calderas.

5.- Obligaciones del operador de turno:

Accionar válvulas de seguridad

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Accionar gráficos de pruebas con el objeto de descartar los niveles de agua

falsos.

Purgar columna del control automático del agua.

Realizar análisis químico de alimentación y el agua de la caldera.

Mantener sala de calderas en perfectas condiciones de aseo y orden.

Dosificar productos químicos: anticrustante, neutralizante y secuestrador de

oxigeno.

6.- Eliminar cualquier ingreso de aire que no intervenga en la combustion y solo

contribuirá a diluir los contaminantes.

ACCESORIO DE SEGURIDAD:

Válvula de seguridad:

Todas las calderas tienen una o mas válvulas deben disponer de uno o mas

válvulas de seguridad cuya finalidad es: dar salida al vapor de la caldera cuando

se sobrepasa la presión normal de trabajo, con lo cual se evitara presiones

excesivas en los generadores de vapor.

Tapón fusible: Consiste en un tapón de bronce, con hilo para ser atornillado al

caldero, y tienen un orificio cónico en el centro, en el cual se rellena con una

aleación metálica ( plomo, estaño), cuyo punto de fusión debe ser de 250 º C

como máximo.

Alarmas:

Silbato de alarmas: Accesorios de seguridad que funcionan cuando el

nivel de agua en el interior de la caldera a descendido mas allá del nivel

normal. Consiste en un tubo metálico con el extremo inferior abierto y

sumergido al interior de la caldera, hasta el nivel mínimo admisible.

EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL:

o Casco

Page 15: Caldera xD

o Zapato de seguridad

o Protector auditivo

o Guante

o Ropa liviana

COMBUSTIBLES

Los combustibles mas comúnmente usados son:

Combustibles sólidos:

Carbón de piedra

Carboncillo

Leña

Basuras o desperdicio domestico

Combustibles líquidos:

Petróleos

Kerosén

Alquitrán combustible

Combustibles gaseosos:

Gas licuado ( de petróleo)

Gas de alumbrado (de carbón).