INFORME # 1

CALDERA PIROTUBULAR DEL COMEDOR DE LA UNSA

RESUMEN

En el presente trabajo, esbozamos los principales partes más importantes que conformar la caldera pirotubular, las cuales deben incluir en un plan de mantenimiento preventivo y predictivo, los mismos que nos deben asegurar un funcionamiento uniforme y de alto rendimiento para el optimo aprovechamiento en la cocción de los alimentos de los estudiantes agustinos.

Explicamos la estructura y el funcionamiento de las partes más importantes de la caldera y de las instalaciones de vapor. Siendo el aspecto medular del trabajo, el proceso de reconocimiento, detallamos estos procedimientos tanto para los equipos mecánicos como para los elementos de control, tuberías de vapor y accesorios.

En el presente trabajo llegamos a conclusiones concretas que nos permitirán mejorar el rendimiento de las plantas de vapor y tener un considerable ahorro de energía en los procesos industriales.Una caldera de vapor es un equipo térmico cuya función es aprovechar la energía calorífica de un combustible, para generar vapor de agua, en diferentes condiciones utilizables en procesos industriales.Una planta de vapor, dada su complejidad y la gran precisión y confiabilidad con que debe ejecutar su función, requiere de un tipo de mantenimiento especializado y de alta eficiencia. Es también considerable el factor de seguridad con que se debe actuar en una planta de vapor por los riesgos que implica el manipuleo del vapor a altas presiones y temperaturas.

INTRODUCCIÓN

El campo de la aplicación de la energía térmica en la producción industrial es un factor totalmente preponderante en los costos de operación y como tal puede decidir la viabilidad técnico – económica de una actividad empresarial. Dentro de este campo de aplicación energético, desempeñan un papel preponderante las plantas de vapor, con las calderas y los sistemas de transporte de vapor.

En este contexto, la expectativa de este sencillo trabajo es analizar las pautas fundamentales para la correcta operación de los procesos en una planta de vapor, optimizando la eficiencia, proponer acciones que determinen el ahorro de energía

Es indiscutible, dentro de la actividad industrial actual, que sin el debido mantenimiento no se puede pretender la eficiencia en ningún proceso industrial. Tratándose de calderas y elementos de vapor, equipos de que trabajan con muchas variables y que su manipuleo conlleva un alto riesgo para el personal y para la infraestructura cuando no se obedecen estrictamente algunas reglas establecidas, las acciones de mantenimiento se hacen doblemente importantes.

CALDEROS DE VAPOR

¿Qué es un caldero de vapor?

En términos muy simples y genéricos podemos decir que un caldero o caldera, como también se le denomina, es básicamente un recipiente a presión, cerrado, en el que se calienta agua para uso externo del mismo por aplicación directa de calor resultante de la combustión de un combustible (sólido, líquido o gaseoso). Este fluido puede ser calentado hasta su evaporación en el caso de que el requerimiento sea de vapor de agua.El diseño y construcción de un caldero de vapor implica la aplicación de tecnologías como la de los recipientes de paredes delgadas sometidas a presión.

LEYENDA DE LA CALDERA

SERIE 025-86MODELO 048-80-2AÑO FABRICACIÓN 1996POTENCIA 60 BHPSUPERFICIE CALEFACTORA 800 pies2

PRODUCCIÓN DE VAPOR 2070 LB/HRCONSUMO COMBUSTIBLE 18 GAL/MINMOTOR VOLT. 220CONTROL 118 VOLTPRESIÓN DISEÑO 150 PSIEFICIENCIA 34 %

NORMAS DE DISEÑO

Antiguamente, no existía ningún criterio a la hora de diseñar calderas y recipientes a presión. Ocurrían explosiones por causas desconocidas. Fue entonces que la American Society of Mechanical Engineers (ASME) comenzó a crear códigos para utilizar en el diseño y control de los recipientes que fuesen a trabajar a presión.

La ASME VIII Div. 1

Es la parte encargada de diseño, tiene distintas partes que comprenden cálculo de espesores, cálculo de aberturas, conexiones, etc.Esta norma para diseño de calderas y recipientes a presión es utilizada a nivelmundial, aunque existe otras normas como: Norma alemana (AD-Merkblätter),Diseño de calderas según normativa española UNE 9-300.

Es necesario verificar que la empresa oferente de este tipo de equipos este certificada en cuanto a calidad, lo que implica que dicho fabricante usa alguna de estas normas para la fabricación y montaje.La cantidad de agua contenida en la caldera determina la rapidez con la que puede calentarse para alcanzar las condiciones de evaporación (o producción de vapor). Algunos sistemas de calefacción requieren un volumen grande de almacenamiento, ya sea en la caldera misma, o en tanques de almacenamiento de agua de alimentación.

En las unidades de gran capacidad, los diseñadores encuentran un incentivo para dar a las superficies de calefacción las proporciones debidas para el uso óptimo de los niveles de temperatura que pueden lograrse. En los tamaños chicos, las consideraciones de carácter económico generalmente imponen la necesidad de buscar la sencillez de la construcción.Los materiales y los métodos de construcción están controlados por los requisitos para el trabajo a presión y por el código ASME para calderas y tanques de presión.

PARTES PRINCIPALES

Para comprender cabalmente el funcionamiento de un caldero por supuesto, ejecutar el mantenimiento adecuado, es necesario conocer detalladamente las partes del caldero, en este capítulo resumiremos la parte fundamental de estos componentes, incidiendo en su función en el equipo.Las partes que se tratarán como unidades importantes para calderos pirotubulares y acuotubulares y analizar algunos conceptos modernos para suconstrucción son: tambor de vapor tambor de lodos, horno, precalentador deaire, sobrecalentador zona de convección, economizador calentador de aire,chimenea y el sistema de purgas o extracciones de fondo de la caldera.

El control de combustión propiamente dicho controla la rata de producción de vapor, ya sea aumentando o disminuyendo el porcentaje de suministro de energía y el programador de encendido o supervisor de llama; éste último no controla, sino vigila las diferentes variables de control para la toma de decisiones, en cuanto a seguridad de la caldera.

EL QUEMADOR

Las calderas industriales por lo general utilizan el gas y el diesel combustible o un crudo como insumo energético. La capacidad de generación de vapor de la caldera se mide por la potencia térmica que soporta el quemador, manejando un determinado combustible por el número de quemadores. Cuando existen quemadores duales para gas y combustóleo, no se deben operar simultáneamente con los dos combustibles, ya que la capacidad de soporte térmico es sólo para un combustible. De lo contrario, el quemador se fundiría en sus componentes de acero y carbón.

Los quemadores son los equipos encargados de suministrar y acondicionar el combustible para que, mezclado con el aire en presencia de llama, se obtenga una eficiente combustión.

La llama de la combustión debe ser estable, uniforme y de apariencia oxidante, de manera que se realice una distribución adecuada de calor en el hogar.

LA CHIMENEA

La Chimenea es el Conducto vertical disponible para llevar a la salida final de la caldera los gases de la combustión. Las primeras calderas de tipo industrial y los pequeños hornos de proceso, operaban con tiro natural por efecto chimenea. El efecto chimenea es la diferencia de presión causada por la elevación entre dos localizaciones en doctos que transportan gases calientes por tubos verticales. Este efecto se da por convección.Para grandes unidades de generación de vapor, equipadas con economizadores, sobrecalentadores y en especial calentadores de aire, no es práctico ni económico operarIas con el solo tiro de la chimenea, debido, a los altos niveles de tiro que estos equipos deben manejar.

SISTEMA DE EXTRACCIONES DE FONDO Y PURGA DE LA CALDERA

El sistema de purga continua y fondo, visto como un sistema de control de calidad, se muestra en la figura siguiente. La primera, la purga continua, que como su nombre lo indica es un drenaje continuo que se realiza a la caldera, tiene como función el control químico del agua dentro de la misma.La purga continua es un drenaje permanente que sale desde el tambor de vapor y su función es mantener la calidad del agua en la caldera. Su flujo va al tambor de purga continua, donde parte de la energía, se recupera por efecto de flushing del agua caliente en un recipiente de este aun cabezal de vapor, como recuperación de vapor.

ENCENDIDO DEL PILOTO, SE HACE DE LA MISMA FORMA

Una vez terminados los encendidos piloto - quemador, se harán ajustes al sistema de aire de combustión desde el tablero de control y en el campo con los registros de aire, de acuerdo con la condición de llama del horno.Las condiciones de seguridad supervisadas por el programador, una vez está en operación la caldera y que producen decisiones de disparo, son:1. Parada de ventiladores o bajo flujo de aire.2. Pérdida de presión de aceite o gas en su cabezal y/o quemadores.3. Baja temperatura en el combustible líquido. (Apaga el circuito de aceite solamente)4. Bajo nivel en el tambor de vapor (alarma o parada de la caldera).5. Alto nivel en el tambor de vapor (produce alarma).6. Presión excesiva en e] hogar. (Parada de caldera)7. Operación manual del selector de emergencia. (Parada de caldera)8. Pérdida de todos los fuegos / falla total de llama. (Parada de caldera)

Las razones 1,2 y 3 buscan evitar la formación de una mezcla explosiva en el hogar. Su aparición produce el disparo de la caldera o de los quemadores. Las razones 4 y 5 son aconsejadas por los fabricantes para producir el disparo total de la caldera y evitar daño en los tubos, especialmente cuando se trata de unidades grandes.

CUIDADO DEL AGUA DE ALIMENTACIÓNPROBLEMAS EN LA CALIDAD DEL AGUA

Los problemas más frecuentes en lo referente a la calidad del agua yque influyen en la operación de la caldera son:

FORMACIÓN DE DEPÓSITOS:

La incrustación es indeseable ya que al formar una capa en los tubos y demás componentes del equipo, evitan la transmisión efectiva del calor. Esto conduce a una baja eficiencia en la producción de vapor, disminuyendo la cantidad de vapor producido por unidad de calor generado, y también causa desgaste del tubo y accesorios por fatiga térmica ya que se requiere de mayor temperatura del metal en la parte expuesta a la flama, que cuando no existe incrustación y este desgaste térmico afecta también la vida útil del equipo.

Los depósitos se producen por sólidos suspendidos que el agua pueda contener y principalmente por formación de depósitos de sulfatos y carbonatos de calcio y magnesio, en mezclas complejas con otros componentes como sílice, bario, etc. Para evitar la formación de incrustaciones se deben remover los sólidos coloidales y materia suspendida que el agua contenga y ablandamiento o suavización del agua cruda antes de integrarla a la caldera.

TRATAMIENTO DE AGUA PARA LA CALDERA

El concepto de desmineralizar el agua que se alimenta a una caldera tiene lagran ventaja de poder emplear una sola formulación o adición de sustanciasquímicas que protejan la caldera de la acción corrosiva e incrustante del agua deproceso, independientemente de la procedencia y calidad del agua.

PROCESO DE ABLANDAMIENTO TRADICIONAL

En el proceso de ablandamiento con resinas catiónicas, el calcio y el magnesio son intercambiados por iones sodio. En el proceso de ablandamiento la salinidado contenido de sales disueltas en el agua no disminuye, de hecho se incrementa ligeramente ya que un equivalente de calcio Ca+2 pesa 20 gramos y un equivalente de sodio Na+ pesa 23 gramos.

CONCLUSIONES

Como conclusión principal del presente trabajo podemos reconocer el rolfundamental que les corresponde a las calderas de vapor en diversos procesosparticulares e industriales, donde el vapor es el elemento principal, como es el caso de las plantas conserveras de pescado, carnes o en el caso del comedor de nuestra universidad, o en la industria textil, la industria láctea y muchas otras áreas que emplean el vapor como fuente de energía para sus procesos. Por esta razón, se debe considerar, la importancia de un adecuado sistema de mantenimiento que se debe prestar a todas y cada una de las partes constitutivas a fin de garantizar el óptimo funcionamiento y la preservación de su vida útil.