Recirculacion Automatica Agua Calderas

SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

AGUA ALIMENTACION CALDERAS

JAIME GONZALEZ, PresidenteLUIS GABRIEL ZAMBRANO MIngeniero Lder VlvulasCel. 321-371 [email protected]

Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.www.scfingenieria.com.co

Preparado por:

Octubre 2011



Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.www.scfingenieria.com.co

Introduccin

SCF Ltda. actual representante de HBE ENGINEERING para Colombia, ha identificado que en muchas instalaciones de bombas multietapa alimentando calderas acuatubulares, se presentan problemas comunes que puede ser resueltos reemplazando vlvulas de recirculacion controladas neumticamente por vlvulas de tres vas accin directa



TEMARIO

1. Problemas por recirculacion deficiente.2. Productos tpicamente instalados.3. Caractersticas de la solucin4. Diseo y operacin vlvulas HBE.5. Tabla de seleccin general vlvulas HBE.6. Hoja datos requeridos para seleccin.7. Mantenimiento Requerido



PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

Dao de rotores y sellos en bombas multietapa

Anillo de friccin

Rotor

No. 1

Estos daos se presentan por dos razones:

Recirculacion insuficiente subindose la temperatura del agua en la bomba hasta daar los sellos mecnicos.Desbalanceo hidrulico por cambios rpidos de flujo que no alcanzan a ser absorbidos por la lnea de balance, ocasionando desgaste entre rotores y anillos de friccin.

Lnea de balance




Recirculacion insuficientesubindose la temperatura del agua en la bomba hasta daar los sellos mecnicos.

Cuando las bombas multietapa operan con flujo

inferiores al 20% de su capacidad nominal, la

temperatura se incrementa exponencialmente




Cambio de flujo 200 GPM

Cambio de presin 250 (108 psi)

Un cambio brusco de flujo ocasionado por la apertura de la valvula de control de nivel implica un cambio inmediato

de la presin de bombeo




Todas las vlvulas tienen una capacidad de flujo definida por pruebas realizadas en fabrica

Cv = Coeficiente Volumtrico de Descarga

EJEMPLO

Una valvula que permitapasar 87 GPM de agua conun diferencial (P) de 1 PSItiene un Cv de 87.




Estas curvas representan la relacin entre cambios de

apertura y cambios de caudal a travs de la

valvula.

Para cada aplicacin existe una caracterizacin ideal.

% APERTURA

Apertura

ProporcionalLenta0 - 30%

CA

UD

AL

Lineal

30 - 60%Rpida

60 - 85%100%

AperturaRpida

LentaApertura

Curva

Curva

Curva

Curvas de caracterizacin vlvulas de control




% APERTURA

Apertura

ProporcionalLentaRespuesta

0 - 30%

CA

UD

AL

Lineal

30 - 60%

Respuesta

MAXIMONIVEL

NIVELA

RespuestaRpida

60 - 85%100%

NIVELMINIMO

AperturaRpida

LentaApertura

Curva

Curva

Curva

Un cambio brusco de flujo se genera cuando la valvula para control de nivel opera en una

zona de su curva de caracterizacin, que presenta grandes cambios de flujo con pequeos cambios en la seal

de control.

ERRORES TIPICOS EN SELECCIN DE VALVULA DE

CONTROL DE NIVEL

1. Sobredimensionamiento2. Caracterizacin apertura

rpida.




EL FENOMENO HUNTING en lazos de control

Este fenmeno cuyo nombre en Ingles quiere decir Cacera, se asemeja a un perro tratando de morder su cola.

Cuando el perro se mueve a morder su cola, la cola se mueve




DESAIREADOR

ColumnaAltura

Succin

CL de Vapor

Salida Vlvula

NivelControl

Vlvula

NivelControl

PB

RecirculacinVlvula

PresinDesaireador

Linea de Succin

CALDERA

De PresinReguladora

La CabezaLa ColaCuando esta valvula se cierra, sube la

presin que acta la valvula de recirculacion, La Cola

Cuando esta valvula se abre, porque sube la presin, hace caer la presin obligando a

la de control de nivel a abrirse



Excesivo nivel en el domoNo. 2Las vlvulas de recirculacion neumticas dependen de un cambio en la presin de bombeo para iniciar apertura. El tiempo de respuesta es lento comparado al cambio de presin ocasionado por una reduccin del flujo.Estas diferencias de tiempo ocasionan incrementos excesivos del nivel en el domo.

Valvula neumtica de recirculacion Valvula control nivel

Presin




Cada de nivel en el domoNo. 3Ocasionada por el flujo excesivo a travs de la valvula de recirculacion neumtica que presenta daos de sus sellos por cavitacin y erosin.Esta cavitacin y erosin las ocasiona la gran cada de presin instantnea a travs de estas vlvulas sin tener TRIM anticavitatorio.

Valvula neumtica de recirculacion Valvula control nivel

Presin




Cavitacin y erosin Vlvulas de Recirculacion


Las imgenes adjuntasmuestran varios tipos deTRIM diseados paraminimizar ruido, cavitacin yerosin.

La seleccin correcta del TRIM define la vida til

de la valvula



TRIM TIPO CASCADAIdeal para Recirculacion


La clave para eliminarcavitacin y erosin es lareduccin de presin enetapas.La imagen adjunta corresponde al TRIM tipo cascada de:



TRIM TIPO CASCADAEn el conjunto By-Pass de las vlvulas

HBE


1 etapa: Orificios fijos de ingreso a cmara generadora de vrtice. 2 etapa: cuatro entradas tangenciales generan vrtice

3 etapa: Primer orificio variable

4, 5 y 6 etapa: Orificios variables

7 etapa: Alineador de flujo rompiendo vrtices



Atemperado inestableNo. 4

Como resultado de la variacin de presin que ocasiona la lenta operacin de las vlvulas de recirculacion neumticas, se presentan variaciones del flujo de atemperado hasta que la valvula de atemperacin logra responder a los cambios de temperatura del vapor atemperado.

Valvula neumtica de recirculacion

Presin

Valvula atemperacin

Flujo atemperacin




PRODUCTOS TIPICAMENTE INSTALADOS

Valvula de control neumtica

Valvula de contrapresin accin directa

PARA CALDERAS ACUATUBULARES

Generando mas de 20 Ton / HoraRespuesta lentaAlto costo inicialAlto costo de mantenimiento

PARA CALDERAS PIROTUBULARES

Generando menos de 20 Ton / HoraRespuesta rpidaBajo costo inicialBajo costo de mantenimiento



CARACTERISTICAS DE LA SOLUCION

1. Dao de rotores y sellos en bombas multietapa, por recirculacion deficiente Accin directa

PROBLEMA CARACTERISTICA REQUERIDA

2. Excesivo nivel en el domo por excesivo tiempo de respuesta

3. Cada de nivel en el domo por deterioro de vlvulas sin TRIM anticavitatorio

4. Atemperado inestable por cambios sbitos de presin

TRIM anticavitatorio

Responde por flujo no por presin



DISEO Y OPERACIN VLVULAS HBE.

CARACTERISTICAS

Accin directa: Acta como respuesta al paso del fluido, sin seal neumtica o elctrica.

TRIM anticavitatorio:El conjunto de by-pass, incorpora un TRIM tipo cascada que elimina la cavitacin.

Responde por cambios en flujo:Al pasar el fluido entre el disco principal y el asiento ejerce una fuerza de empuje dinmico que varia segn el flujo, reposicionando el disco principal y obturando el by-pass.



TABLA DE SELECCIN GENERAL VLVULAS HBE

EJEMPLO

Caudal nominal bomba = 400 GPMRecirculacion requerida = 20 % (80 GPM)Brida salida bomba = 3 x 600 #

SELECCIN GENERAL

Marca: HBEModelo: HPMTamao: 3 x 3 x 1 ANSI 600 #Flujo Max de la valvula: 500 GPM Flujo Max By-Pass: 150 GPM

NOTA IMPORTANTE: Esta seleccin solo sirve para definir el valor presupuestal de la valvula pero se requieren datos exactos para su fabricacin.



HOJA DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIN

Minimo GPM m3/hrMaximo GPM m3/hrNormal GPM m3/hr

Flujo min. Bomba GPM m3/hr

Flujo normal PSIG kpaFlujo de By-Pass PSIG kpa

Aislado o Cerrado PSIG kpaContrapresion by-pass PSIG kpa

Normal F CMaxima F C

*Gravedad especifica*Presion de vapor psia

*Viscosidad Centipoise*Si es fluido diferente a Agua

Presion Descarga Bomba

Flujo Principal

Temperatura

Fluido



MANTENIMIENTO REQUERIDO

SOLO SE REQUIERE DAR MANTENIMIENTO A LOS COMPONENTES BLANDOS

1. Aslan zonas de alta presin y baja presin obligando a que el fluido pase solo por el obturador cascada, con lo cual se provee el control.

2. Aseguran deslizamiento suave y estable de los componentes que abren o cierran el paso del fluido, evitando cambios bruscos de posicin.

ESTOS COMPONENTES CUMPLEN DOS FUNCIONES ESENCIALES




Las partes blandas corresponden a dos tipos de sellos:

1. Sellos estticos, O-Rings en Aflas o Kalrez.

2. Sellos deslizantes, anillos en tefln reforzado en fibra de vidrio o grafito.

CONJUNTO OBTURADOR BY-PASS

NOTA IMPORTANTE: Es fundamental utilizar repuestos originales HBE, pues de lo contrario la valvula puede quedar en posicin abierta o cerrada

Frecuencia sugerida de cambio partes blandas:Cada dos aos




LISTADO MATERIALES BLANDOS(Ver Ensamble Pag. Anterior)

Parte# DESCRIPCION MATERIAL

31 Arosello esttico o entre cabezal de control y brazo Aflas o Kalrez

32 Arosello esttico o entre cabezal de control y cuerpo cascada Aflas o Kalrez

33 Arosello esttico soportaanillo deslizante 33.1 Aflas o Kalrez

33.1 Anillo deslizante entre pistn balance y cabezal control Teflon- reforzado + grafito

34 Arosello esttico, soporta anillo deslizante 34.1 Aflas o Kalrez

34.1 Anillo deslizante entre pin- gua y cabezal control Teflon- reforzado + grafito

35 Arosello esttico soporta anillo deslizante 35.1 Aflas o Kalrez

35.1 Anillo deslizante entre pistn balance y obturador Tefln- reforzado + grafito

Recirculacion Automatica Agua Calderas

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