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)

20

Tipos de Calderas

�Pirotubulares

�Acuotubulares

21

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.�

22

Generación de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos


Eficiencia de

Quemador y combustión

Eficiencia de


1o paso1o paso

2o paso2o paso

3o paso3o paso

Temperatura de Humos


Calidad de vapor

generado.

Calidad de vapor

generado.

23

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

25

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

30

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)


GeneraciGeneracióón de vaporn de vapor:Caldera pirotubular de tres pasos

Eficiencia de


Eficiencia de


1o paso1o paso

2o paso2o paso

3o paso3o paso



Calidad de vapor

generado.

Calidad de vapor

generado.

32

Instalación de Quemador Dual

33

Quemador de Combustible residual

34

Componentes del Quemador

35

Especificaciones y Capacidades de los componentes del Quemador

36

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)

38


(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

39


(Residual 6 + Gas Natural)

Ensamble Completo del Sistema Dual

41


(Cámara de distribución de gas)

42



43



44


(Tren de Gas)

45


(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

46


(Tren Principal de Gas)

47


(Tren Piloto de Gas)

48

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

49

Quemadores:� Por tipo de combustible � Copa Rotativa.� Con Fluido de atomización.� Por Presión Pura

50

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

51

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

54

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.

55

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.

60

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.

61

TIPOS DE FLUESe tiene los siguientes tipos de Flue en una Caldera:

� Flue Liso.

� Flue Liso con Anillos reforzados.

� Flue Corrugado.

62

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.

63

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.

64

Válvulas Válvulas de esferaVálvulas de fuelleVálvulas de globoVálvulas de PurgaVálvulas Check

65

Válvulas de esfera

66

Componentes internos de las Válvulas de esfera

Empaque

Vástago

Dispositivo antiestático

Sello y empaque integrados al cuerpo

Concepto de bola flotante

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

87

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

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

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

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?

Curso de Operadores de Caldero

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