NORMA TÉCNICA
NTC
COLOMBIANA
3649
1994-10-19
CALDERAS.
CONTROLES Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD
PARA
LAS
CALDERAS
DE
CONTROL
DE
COMBUSTIÓN AUTOMÁTICO
E: BOILERS. CONTROLS AND SAFETY DEVICES FOR AUTOMATICALLY FIRED BOILERS
CORRESPONDENCIA: esta norma es una armonización idéntica de la ASME CSD-1.
DESCRIPTORES: calderas-dispositivo de seguridad; calderas de control-combustión automática; calderas-especificaciones.
I.C.S.: 27.060.30
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental
para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 3649 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1994-10-19.
Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 020201 Calderas.
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE GAS ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA ELEC. MEC. ELECTRO Y AFINES
DISTRAL S.A.
EQUIPOS INDUSTRIALES E INOXIDABLES LTDA.
INSTITUTO DE SEGURO SOCIAL
MINISTERIO DE TRABAJO Y SEGURO SOCIAL
MINISTERIO DE SALUD PÚBLICA
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados
normas internacionales, regionales y nacionales.
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CALDERAS.
CONTROLES Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD PARA LAS CALDERAS DE CONTROL
DE COMBUSTIÓN AUTOMÁTICO
ACLARACIÓN
Esta norma coincide con la ASME CSD-1, pues es una traducción técnica del inglés original de ésta, en caso de duda, se debe consultar el original y regirse por éste.
DEFINICIONES
Aceptado: toda caldera, equipo o dispositivo se considera como aceptado si se encuentra dentro de la lista de productos con registro, si está rotulado o si, por cualquier otro medio, algún organismo nacional de certificación reconocido determina que el elemento es adecuado y seguro. Las instalaciones realizadas en campo se consideran aceptadas cuando están aprobadas por la autoridad competente.
AGA: American Gas Association.
Cambio de aire: cantidad de aire necesaria para reemplazar completamente el aire contenido en la cámara de combustión y en los tubos asociados con ella.
Registro de aire: dispositivo ajustable destinado a variar el caudal de aire. Alarma: señal visual o audible que indica una situación irregular o anormal. Circuito de alarma: circuito que incluye una alarma.
Indicador: dispositivo que señala una condición, bien sea normal o anormal, mediante señales visuales, audibles, o ambas cosas.
ANSI: American National Standards Institute.
Aprobado: aceptable según la autoridad competente. ASME: American Society of Mechanical Engineers.
Medio de atomización: medio suplementario, tal como el vapor o el aire, que ayuda a la atomización del combustible hasta convertirlo en una nube de partículas finas.
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Agencia oficial de inspección: agencia de inspección autorizada por la autoridad correspondiente de un estado o municipalidad del país que haya adoptado esta norma.
AWG: American Wire Gauge.
Línea de descarga: línea empleada para la descarga de presión hacia la atmósfera, bien sea manual o automáticamente.
Caldera: recipiente cerrado en el cual se calienta el agua, se genera o se recalienta el vapor o se realiza cualquier combinación de los procesos anteriores bajo condiciones de presión o vacío, mediante la aplicación directa del calor. El término cuerpo de la caldera también incluye los mecanismos de encendido para el calentamiento o vaporización de líquidos diferentes al agua, siempre y cuando dichos sistemas sean completos en sí mismos.
Caldera de control de combustión automático: caldera que reinicia su ciclo de manera automática como respuesta a un sistema de control.
Caldera de alta presión: caldera en la cual se genera vapor o mezcla de vapor y aire, a una presión superior a los 15 psig (103,4 kPa manométricos).
Caldera para calentamiento de agua: caldera en la que no se genera vapor pero, a partir del cual, se circula agua caliente para efectos de calentamiento y luego se retorna a la caldera. Caldera para suministro de agua caliente: caldera que entrega agua caliente para uso externo a una presión que no supera los 160 psig (1 100 kPa manométricos), o a una temperatura que no supera los 250 °F (12 °C), en o cerca de la salida de la caldera.
Caldera de baja presión: caldera que genera vapor o mezcla de vapor y agua a una presión no superior a 15 psig (103,4 kPa manométricos).
Minicaldera: caldera que no excede ninguno de los siguientes límites:
16 pulgadas (406,4 mm) de diámetro interno de la lámina. 20 pies2 (1,86 m2) de superficie de calentamiento.
5 pies3 (0,142 m3 de volumen tota1)), sin incluir la cubierta ni el aislamiento. 100 psig (689,5 kPa manométricos) como presión de trabajo máxima permisible.
Fabricante de la caldera: organización que fabrica las partes de presión de las calderas o que las ensambla hasta realizar el montaje total de la caldera.
Sistema de calderas: sistema compuesto por las calderas, sus controles, dispositivos de seguridad, tuberías de interconexión, recipientes, válvulas, accesorios y bombas.
1)
Este volumen total está destinado para dar cabida a los tubos de paso del humo que hacen parte de las partes de presión del conjunto. Una definición del volumen total es: el volumen de un recinto rectangular o cilíndrico dentro del cual todas las partes de presión de la caldera, en las posiciones finales de montaje, se
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Unidad de caldera: conjunto completo constituido por la caldera, los aparatos empleados para producir el calor y los controles y dispositivos de seguridad asociados.
Circuito derivado: porción del sistema de alambrado entre el dispositivo final de sobrecorriente que protege el circuito y el equipo que utiliza el sistema de alambrado.
Btu (Unidad térmica británica): cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra (0,45 kg) de agua en 1 °F (0,56 °C).
Btuh: unidad de potencia igual a un Btu/h.
Quemador: dispositivo que introduce combustible y aire dentro de la zona de combustión. Quemador atmosférico: quemador de gas en el cual el aire necesario para la combustión se suministra por tiro natural, la velocidad del gas a través de los orificios crea la fuerza de aspiración.
Quemador de tiro natural: quemador que depende principalmente del tiro natural creado en los tubos para introducir el aire requerido para la combustión en el quemador.
Quemador movido por energía: quemador en el cual todo el aire necesario para la combustión es suministrado por un ventilador movido por energía que supera la resistencia a través del quemador.
Conjunto quemador: quemador construido como un solo conjunto o como dos o más subconjuntos que incluyen todas las partes esenciales necesarias para su normal desempeño. Alimentador/interruptor combinado: dispositivo que regula la entrada de agua de reposición a la caldera, combinado con un interruptor de combustible para el nivel mínimo de agua.
Combustión: oxidación rápida del combustible con la producción de calor o de luz y calor. Aire de combustión: aire necesario para la combustión del combustible. Bajo este concepto no se incluye el aire que se emplea en el proceso de atomización.
Conductor: elemento que se puede emplear para conducir la corriente eléctrica.
Servicio continuo: característica de diseño de un dispositivo eléctrico, como por ejemplo un motor, que le permite operar bajo carga nominal durante un período indefinido.
Control: dispositivo diseñado para regular el combustible, el aire, el agua, el vapor, o el suministro de energía eléctrica al equipo que se controla. Puede ser automático, semiautomático o manual.
Mando: control automático, diferente a un control de seguridad, destinado a iniciar o controlar la alimentación de acuerdo con la demanda, y detenerla o regularla una vez se ha satisfecho la demanda.
Control primario de seguridad: control directamente responsable de las condiciones de la llama; éste detecta la presencia de la llama y, en el evento de falla del encendido o suspensión de la llama, ocasiona el corte de seguridad.
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Control de seguridad (también conocido como límite): control que responde a los cambios en el nivel de líquido, presión o temperatura, ajustado en un valor exterior al intervalo de operación con el propósito de prevenir la operación por fuera de los límites de diseño.
Fabricante de controles: organización que fabrica los mandos y los controles de seguridad para uso en las calderas.
Registro: válvula o lámina destinada a la regulación del aire para la combustión de los gases de combustión.
Tiro: diferencia de presiones entre la atmosférica y alguna otra presión en el hogar o en los tubos de gas.
Tanque de condensados: tanque ubicado en un nivel inferior de un sistema de tuberías y destinado a almacenar el condensado. Desde este tanque puede retirarse el condensado. Tasa de encendido: tasa a la cual el aire, el combustible o la mezcla de aire combustible es suministra al quemador. Esta tasa se expresa en volumen o unidades de calor suministradas en la unidad de tiempo.
Tiempo de respuesta a la falla de la llama: intervalo de tiempo entre la desaparición de la llama y la desactivación de la válvula de corte de seguridad.
FM: sistema mutual de fábricas.
Red de combustible: serie de válvulas, reguladores, y controles localizados entre el quemador y la fuente de combustible, que regulan y controlan el flujo de combustible hacia el quemador. Gas: uno de los siguientes gases combustibles: gas natural, gas licuado de petróleo (GLP), mezcla de GLP y aire, gas procesado o gas mezclado.
Regulador de presión de gas: dispositivo destinado a controlar y mantener una presión predeterminada en el gas.
Masa: conexión conductora, intencional o accidental, entre un circuito o equipo eléctrico y la tierra o un elemento conductor que haga las veces de tierra.
Conectado a masa: conectado a tierra o a algún otro elemento conductor que haga las veces de tierra.
Conductor conectado a masa: conductor de un circuito o sistema que se encuentra intencionalmente conectado a masa.
Conductor de conexión a masa para un equipo: conductor empleado para conectar las partes metálicas que no transportan corriente de los equipos, canales de conducción y otros elementos, al conductor conectado a masa del sistema en la acometida y/o en el conductor de electrodo conectado a masa.
Protegido: cubierto, blindado, dotado con una barrera de protección, encerrado o defendido de alguna otra forma mediante cubiertas, carcasas, barreras, barandas, pantallas, rejillas o plataformas para impedir el contacto con personas u objetos.
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Sistema directo de encendido: sistema automático de encendido que emplea un dispositivo energizado eléctricamente para encender el combustible en el quemador principal.
Régimen nominal de alimentación: capacidad de combustión de un quemador al nivel del mar expresada en Btuh (W) que es determinada por el fabricante.
Contratista encargado de la instalación: organización que instala la caldera, los controles de combustión, los quemadores y el equipo de protección en el campo.
Producto con sello: equipo o materiales a los cuales se les ha colocado sello de un organismo nacional de certificación reconocido, el cual mantiene una inspección periódica sobre la producción de los materiales o equipos que tienen el sello. Éste indica el cumplimiento con las normas reconocidas a nivel nacional.
Incluido dentro de la lista de productos registrados: equipos o materiales incluidos en una lista publicada por los organismos nacionales de certificación reconocidos que mantienen una inspección periódica de la producción de los materiales o equipos de la lista de productos registrados. El hecho de pertenecer a la lista indica el cumplimiento con las normas nacionales. Bloqueo: véase cierre de seguridad.
Encendido con fuego bajo: ignición de un quemador con los controles de combustible en su posición de fuego bajo. En un sistema con arranque garantizado en bajo fuego, los interruptores de bloqueo se emplean para evitar el arranque si el quemador no se encuentra en la posición de fuego bajo.
Interruptor de combustible para nivel mínimo de agua: dispositivo que interrumpe el flujo de combustible si el agua de la caldera desciende hasta un nivel peligroso.
Período de establecimiento de la llama del quemador principal: intervalo de tiempo en el cual las válvulas de seguridad de cierre del flujo de combustible en el quemador principal, pueden permanecer abiertas antes que el control de seguridad principal compruebe la existencia de llama en el quemador principal.
Dispositivo manual de reposición: elemento de un control que debe ser reposicionado manualmente para volver a poner en funcionamiento el quemador una vez se hayan reestablecido las condiciones seguras de operación.
NEMA: National Electric Manufacturers Association. NFPA: National Fire Protection Association.
Combustible: cualquier combustible de grado comercial según lo establecido en la norma ASTM D 396.
Piloto: quemador pequeño empleado para encender (llevar a cabo la ignición) del quemador principal.
Piloto permanente (también se denomina piloto de combustión permanente): piloto que permanece en combustión y no se apaga a lo largo de todo el tiempo que el conjunto quemador permanezca en servicio, ya sea que el quemador principal se encuentre en servicio o no.
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Piloto intermitente: piloto que se enciende de manera automática cada vez que se necesita la generación de calor. Este piloto lleva a cabo la combustión durante todo el período en que dure la combustión originada por el quemador principal.
Piloto de funcionamiento interrumpido: piloto que se enciende automáticamente cada vez que se necesita la generación de calor. El suministro de combustible hacia este piloto se suspende automáticamente al final del período de establecimiento de la llama del quemador principal. Piloto probado: piloto en el que la llama se encuentra supervisada por el control primario de seguridad.
Período de establecimiento de la llama en el piloto: intervalo de tiempo en el que se presenta el suministro libre de combustible hacia el quemador del piloto, antes de que el control primario de seguridad verifique la existencia de la llama en el piloto.
Período de pospurga: período de tiempo posterior al cierre de las válvulas de combustible, durante el cual el motor del quemador o el ventilador continúan funcionando suministrando aire hacia la cámara de combustión.
Período de prepurga: período de tiempo en cada arranque, durante el cual se introduce aire dentro de la cámara de combustión y los tubos de humo, en una cantidad y forma tal que se pueda reemplazar el aire o la mezcla aire-combustible contenida en esos recintos, antes de comenzar el proceso de ignición.
Verificación de la prepurga: función del sistema de control, encargada de evitar la operación del quemador hasta tanto no se verifique que se ha establecido el flujo de aire necesario durante el proceso de prepurga.
Reciclamiento: proceso que establece la secuencia de arranque normal del quemador posterior al corte del mismo.
Relé: dispositivo que se activa por la variación en las condiciones de un circuito eléctrico con el fin de poner en operación otros dispositivos del mismo circuito eléctrico o de otro. Ejemplos de estos relés son los de temperatura y los de presión.
Reencendido: acción que se realiza cuando se presenta la falla de llama y que se lleva a cabo como intento de ignición.
Cierre de seguridad (también se denomina bloqueo): suspensión de todo suministro de combustible y energía de ignición hacia el quemador, mediante un control o controles de seguridad, de tal modo que no se pueda realizar un nuevo arranque sin que se lleve a cabo un reposicionamiento manual.
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