CURSO
CONTENIDO
CONCEPTOS BASICOS... 3
PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS... 11
INSTRUMENTACIÓN DE LAS CALDERAS... 28
EQUIPOS AUXILIARES... 34
OPERACIÓN, SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS.36
COMBUSTIÓN... 57
TRATAMIENTO DE AGUA... 76
VÁLVULAS, TRAMPAS Y TUBERÍAS... 89
CONCEPTOS BASICOS
El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas, para evaporar disoluciones químicas, para procesos de calentamiento, para mover turbinas, máquinas y bombas, para realizar los miles y miles de procesos en todas las ramas de la industria.
El vapor es utilizado en estos casos, simplemente porque existe una necesidad de calor y energía al mismo tiempo y el vapor es la manera mas adecuada y económica de transportar grandes cantidades de calor y energía.
El vapor es fácil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este recipiente es una caldera o un generador de vapor.
Aunada con la producción de vapor, como es lógico se encuentran íntimamente ligados una serie de principios y cambios fundamentales, los cuales se explican en forma practica a continuación.
ENERGIA.-
La energía es inherente en la materia. Por energía indicamos algo que aparece en muchas formas, las cuales se relacionan entre sí, por el hecho de que se pueden hacer la conversión de una forma de energía a otra. El termino general de energía no es definible, pero si se puede definir con precisión las diversas formas en que aparece.
La energía solo tiene magnitud (y sentido), por lo tanto es una cantidad escalar. La energía de un sistema de cuerpos es simplemente la suma de las energías (con sus sentidos) en cada uno de ellos. O sea que la energía total de un solo sistemas es la suma de las magnitudes (con sus sentidos o signos) de las diversas formas de energía (cinética, mecánica, química, térmica, etc.).
La materia esta compuesta de un agregado de moléculas que sé esta moviendo continuamente, pero al azar. Como las moléculas tienen masa, tienen energía cinética interna, la energía cinética interna total, se origina principalmente por: el movimiento de traslación de las moléculas; el movimiento de rotación de las moléculas y un movimiento de vibración de los átomos dentro de las moléculas.
Además de la energía cinética interna, las sustancias tienen una energía potencial interna, cuyo cambio resulta de una fuerza de atracción entre las moléculas que cambian de posición unas respecto a otras.
La suma de estas energías se llama energía interna, que es la energía almacenada en un cuerpo o sustancia en virtud de la actividad y configuración de sus moléculas y de las vibraciones dentro de ellas. Nos referimos a esta energía como energía molecular o térmica.
CALOR.-
El calor es energía en transición (en movimiento) de un cuerpo o sistema a otro, solamente debida a una diferencia de temperatura entre los cuerpos o sistemas.
Es una forma de energía que causa un cambio físico en la sustancia que es calentada. Sólidos, tales como metales, cuando son calentados inicialmente, se expanden y aumentan su temperatura, hasta cambiar al estado liquido.
Los líquidos cuando son calentados, vaporizan y el vapor producido al entrar en contacto con una superficie de menos temperatura se condensa, entregando a dicha superficie el calor con la cual había logrado su vaporización.
CALOR LATENTE.-
Es la cantidad de calor requerida para lograr el cambio de estado físico de una sustancia sin que existan variaciones en su temperatura.
CALOR SENSIBLE.-
Es el calor que produce una elevación de temperatura en un cuerpo.
TRANSMISION DE CALOR.-
Es el flujo de calor a través de un cuerpo de temperatura más alta, hacia un cuerpo de menos temperatura.
La transmisión del calor puede ser por conducción o radiación ó por ambas.
CONDUCCION.-
Es la transmisión del calor entre dos cuerpos o partes de cuerpos en los que existe una diferencia de temperatura.
RADIACION.-
Es la transmisión del calor a través de un cuerpo a algún otro por medio de ondas de calor, las cuales radian a través del cuerpo con mayor temperatura al otro con menor temperatura, sin tomar en cuenta el calentamiento del medio entre ellos.
¿QUÉ ES EL VAPOR?
Vapor es una fase intermedia entre la liquida y la de gas. Los vapores tienen características semejantes a los gases, puesto que llenan por completo los recipientes que los contienen, pero no siguen las leyes de los gases perfectos.
El vapor de agua es un "Transportador de energía térmica" que tiene las siguientes ventajas:
1°- Se produce con agua, la cual es relativamente abundante y barata. 2°- Es limpio y no tiene sabor ni olor.
4°- Es una de las formas más económicas de transporte de calor ya que su capacidad de transporte de calor por unidad de peso es muy alta.
5°- Entrega su calor a una temperatura constante.
6°- En muchos casos, después de que se ha utilizado su calor, se vuelve a calentar pudiendo usarse varias veces.
VAPORIZACION.-
Es el cambio de un cuerpo de la fase sólida o líquida a la fase de vapor.
EVAPORACION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar exclusivamente en la superficie libre del líquido.
EJEMPLO: La evaporación del agua en el mar o en cualquier superficie libre del líquido. La evaporación puede tener lugar a cualquier temperatura del líquido.
EBULLICION.-
Es la vaporización de un líquido que tiene lugar en el seno mismo del líquido. Ejemplo: la ebullición de un recipiente abierto que contenga agua; la ebullición del agua en el interior de una caldera.
La ebullición de un líquido tiene lugar a una temperatura, cuyo valor depende de la presión a que está el líquido; mientras mayor sea está, mayor será aquella.
CONDENSACION.-
Es el cambio de vapor (fase gaseosa) a líquido con una transferencia de calor del vapor a la superficie de condensación.
Los vapores saturados. Son aquéllos que tienen una temperatura igual a la de ebullición (correspondiente a la presión a que está el vapor) y constan únicamente de la fase de vapor.
Un vapor húmedo tiene al mismo tiempo la fase líquida y la fase de vapor. Su temperatura es igual a la de ebullición. Para definirlo se hace necesario dar su presión o su temperatura y su calidad.
La calidad de un vapor húmedo es la relación del peso del fluido que está en la fase vapor y el peso total del fluido.
Los vapores sobrecalentados tienen una temperatura superior a la temperatura de ebullición y en ellos está presente solamente la fase vapor.
Para definir un vapor sobrecalentado hay que indicar su presión y su temperatura o bien su sobrecalentamiento.
El sobrecalentamiento de un vapor es la diferencia entre su temperatura y la temperatura de ebullición correspondiente a su presión.
Un líquido saturado consta solamente de la fase líquida y está a su temperatura de ebullición, Basta la presión o la temperatura para definirlo.
PRESION.-
Es la fuerza ejercida por el fluido en la unidad de superficie de la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en kg/cm2, lbs/plg2, bars, etc.
Los manómetros miden la presión relativa, es decir, la presión arriba de la presión atmosférica. Para obtener la presión absoluta hay que sumar a la lectura del manómetro la
presión atmosférica, en el lugar del experimento, la cual se mide con un barómetro. Las tablas y gráficas de vapores se refieren a la presión absoluta.
PRESION ABSOLUTA.-
Es la presión que resulta de la adición de la presión manométrica y la presión atmosférica.
PRESION DE VACIO.-
Si la presión absoluta es menor que la atmosférica, a la lectura manométrica se le llama presión de vacío o vacío.
CAIDA DE PRESION.-
Es la diferencia de presión entre dos puntos, causada por la resistencia a la fricción y condensación en una línea de tubería.
TERMINOS COMUNES A CALDERAS
GENERADOR DE VAPOR.-
Es la serie de dispositivos que aprovechando el poder calorífico de un combustible producen vapor. Un generador de vapor está compuesto básicamente, por cuatro transmisores de calor que son: La caldera propiamente con su hogar, el precalentador de aire, el economizador y el sobrecalentador.
SUPERFICIE DE CALEFACCION.-
Es la superficie de metal que está en contacto al mismo tiempo con los gases de combustión y con el agua o vapor, es decir, es toda la superficie de una caldera que está en contacto por un lado con el agua y por el otro está expuesta al fuego o a la corriente de los gases de la combustión. Se mide del lado de los gases en m2 o pies2, en las calderas de tubos de humo y por el lado del agua en las calderas de tubos de agua.
CABALLO CALDERA.-
Se dice que una caldera tiene una capacidad de un caballo caldera, cuando es capaz de producir 15.65 kg/hr (34.5 lbs/hr.) De vapor saturado de 100°C (212°F), utilizando agua de alimentación de la misma temperatura. Cuando está cantidad de vapor se produce por cada m2 de superficie de calefacción (aproximadamente 10 pies2) se dice que la caldera está trabajando con 100% de carga.
CAPACIDAD NOMINAL.-
Se obtiene de acuerdo a la siguiente expresión:
Cn = Sc / K K = 1 m2 / CC K = 10 pies2 / CC Donde: Sc = Superficie de calefacción. CC = Caballo caldera. CAPACIDAD REAL.- Cr = Q / 8450 Cr = Q / 33500
Q = Cantidad de calor que se está transmitiendo al fluido por hora en Kcal o Btu.
Q = w ( hv - hc)
Donde:
w = Cantidad de vapor que está produciendo la caldera por hora en kgs (lbs). hv = Cantidad de calor que lleva la unidad de peso de vapor.
hc = Cantidad de calor que lleva la unidad de peso del agua de alimentación de la Caldera. (En condiciones equivalentes).
PORCENTAJE DE CARGA ( R ).-
R = ( Cr / Cn ) x 100
Q = CC x 8450 x ( R / 100 )
Q = CC x 33500 x ( R / 100 )
Se llama porcentaje de carga de una caldera a la relación entre el calor que transmite por hora y el que debía de transmitir de acuerdo con su superficie de calefacción a razón de 8450 Kcal/hr/CC (33500 Btu/hr/CC).
¿ EN QUE UNIDADES SE MIDE LA CAPACIDAD DE UNA CALDERA?
a) Calderas pequeñas. Kcal / hr. Btu / hr.
b) Calderas en la pequeña y mediana industria. Caballo Caldera.
PARTES PRINCIPALES DE LAS CALDERAS.
En la figura que se muestra en estos apuntes se muestra esquemáticamente las partes esenciales y algunas opciones necesarias para producir vapor por medio del calor liberado durante combustión de un combustible. Estos elementos son los siguientes:
1. - Un equipo para liberar calor del combustible.
2. - Una cámara de combustión
3. - Un medio para absorber el calor liberado.
4. - Un sistema para producir el tiro.
5. - Un medio de reposición del agua.
6. - Un medio para capturar el vapor generado.
7. - Un medidor de la presión del vapor y un indicador de nivel del agua.
8. - Un medio o medios para coordinar el funcionamiento.
I.- Equipo para liberar el calor del combustible.- Este equipo es básicamente el quemador,
del cual existen varios tipos según el combustible que se use, la capacidad y la forma de operar, principalmente.
II.- Una cámara de combustión.- Es el espacio en donde se efectúa la oxidación del
combustible o sea la reacción química entre el combustible y él oxigeno del aire, con desprendimiento de luz y calor. Esta cámara asume diferentes formas según el tipo de caldera.
III- Un medio para absorber el calor liberado.- El calor liberado durante la combustión
debe pasar al agua para producir su vaporización pero sin que exista en ningún momento contacto directo entre los productos de la combustión y el agua o el vapor, ambos medios se encuentran separados por tubos, placas y otras superficies metálicas que constituyen los que se llama superficie de calefacción. Formando una variedad de intercambiador de calor.
IV- Un sistema para producir el tiro.- El aire necesario para suministrar él oxigeno para
efectuar la combustión así como los productos de dicha combustión deben desplazarse adecuadamente a través de la caldera y ser desalojados a la atmósfera, esto se logra creando una corriente de aire a la que se denomina "Tiro", la cual puede obtenerse por medios naturales o mecánicos.
V- Un medio de reposición del agua.- En la medida en que se va produciendo el vapor, el
nivel del agua va bajando, como el nivel del agua en la caldera debe conservarse dentro de limites definidos, es necesario suministrar agua nueva a la caldera para mantener el agua dentro de los limites definidos de operación pues si no se hace así pueden presentarse riesgos graves, los que pueden llegar hasta producir una explosión súbita. La reposición del agua recalentador del vapor, estos son intercambiadores de calor, opcionales, cuya función es obtener con el máximo aprovechamiento el calor que aun contienen los gases producto de la combustión.
CLASIFICACIONES DE LOS GENERADORES DE
VAPOR.-El reglamento para la inspección de generadores de vapor y recipientes sujetos a presión, clasifica, en general, los generadores de vapor como sigue:
A ) Con relación a su seguridad:
1. - Explosible.- Un generador es explosible cuando esta sujeto al riesgo de que se produzca un a explosión cuando ocurra una baja de agua que deje al descubierto los tubos superiores en el caso de una caldera horizontal de tubos de humo, y no se apague el quemador, al faltar agua, los tubos superiores quedan sin refrigeración y se sobrecalientan considerablemente; si en estas condiciones le llegará agua a los tubos sobrecalentados, el agua sé evaporaria rápidamente, elevando considerablemente la presión, en forma súbita, produciéndose una explosión. Además de los generadores de tubos de humo, horizontales, son también explosibles los generadores de tubos de agua, rectos, por las mismas razones expuestas en el caso de los horizontales de tubos de humo.
2. - No explosibles o inexplosibles.- Los generadores de tubos de agua, curvos, son inexplosibles porque por la forma en que están colocados los tubos en el colector de vapor, cuando ocurre la baja de agua, solo una parte pequeña de los tubos queda sin enfriamiento por lo que no existe el riesgo de evaporación rápida de una cantidad de agua suficiente para producir una explosión.
B) Con relación a su uso, los generadores de vapor se clasifican en:
1. - Nuevos.- Son los que se instalan por primera vez.
2. - Usados.- Son aquellos cuya ubicación o usuario ha cambiado desde su instalación original.
C ) Con relación a su instalación, los generadores se clasifican en:
1. - Permanentes.- Son aquellos que se instalan en un lugar determinado, previa autorización de la secretaria del trabajo y previsión social, y que requieren de nueva autorización para cambiarlos a otro lugar.
2. - Temporales.- Son aquellos que operan por temporadas en un lugar y pueden llevarse a otro lugar para esperar otro lapso; no requieren autorización de la secretaria del trabajo y previsión social pero sí que sé de aviso del cambio.
3. - Portátiles.- Son aquellos de fogón interior, cuya construcción los hace fácilmente transportables, comúnmente en plataformas rodantes, apropiados para operar temporalmente en un lugar.
D ) Con relación a su ubicación, la clasificación es:
1. - En poblado.- Se llaman también urbanos y su ubicación es en zonas habitadas.
2. - En despoblado.- Se les llama también rurales y su ubicación es en lugares alejados de centros de población.
Además de las clasificaciones mencionadas, existen otras debidas a asociaciones de profesionistas, como AMIME y/o de fabricantes. Entre estas se tienen las siguientes:
E) Atendiendo a la presión y temperatura de los fluidos en su interior, el Código AMIME-ASME clasifica las calderas en:
1. - Calderas de Potencia.- Caldera en la cual el vapor es generado a una presión mayor de 1 KG/CM2. (14.22 LBS/PULG.2) Por la aplicación directa de calor.
2. - Calderas para calefacción.- Caldera que sea operada a presiones que no excedan de 1 KG/CM2. (14.22 LBS/PULG.2 ) para generar vapor, o para calentar agua a temperaturas inferiores a 121 C (250 F), y a presiones que no excedan de 11 KG/CM2. (156.4 LBS/PULG.2).
F) Atendiendo a su tipo general de construcción:
1. - Calderas de tubos de humo.- Llamadas también ignotubulares y se distinguen por que los gases de combustión pasan por el interior de los tubos y el agua circula por el exterior de ellos.
2. - Calderas de tubos de agua.- Llamadas también acuotubulares, se distinguen principalmente porque el agua circula por el interior de los tubos y el fuego y los gases de combustión pasan por el exterior de los mismos.
G) Atendiendo también al tipo de construcción, o sea a la posición relativa de sus elementos, las calderas se pueden clasificar de la manera siguiente:
G-1 Calderas de tubos de humo:
1. -Verticales: Los tubos están colocados en posición vertical el hogar esta en la parte inferior de la envolvente, abajo del espejo inferior.
2. -Horizontal de retorno: Los tubos están colocados en posición horizontal, el hogar es inferior, construido de tabique refractario, debajo de la envolvente.
3. -Tipo marino escocés: Se le llama también caldera compacta, horizontal con hogar interior. Los tubos son horizontales, el hogar es interior, integral y por el exterior esta rodeado de agua.
4. - locomovil: En esta caldera el hogar se encuentra antes del cuerpo cilíndrico de los tubos, formando una sola unidad con este.
G-2 ) Calderas de tubos de agua:
1. - De tubos rectos: Los tubos van unidos por sus extremos a cajas llamadas cabezales, cada cabezal a su vez, va unido a un cilindro llamado colector o domo de vapor que es donde se acumula el vapor; al colector también se le llama tambor. El colector puede tener una posición paralela a los tubos y entonces se le llama de tambor longitudinal o bien, una posición perpendicular llamándose entonces de tambor transversal. El tambor va en la parte superior de la caldera y lleva la salida de vapor. El hogar va colocado en la parte inferior de los tubos y es de mampostería refractaria
2. - De tubos curvos.- Los tubos tienen cierta curvatura, van unidos directamente a dos o más colectores a través de orificios que llevan estos, El hogar forma parte integral de la caldera, esta constituido por tubos colocados en tres paredes, en el piso y en el techo, formando una jaula; el agua circula por el interior de dichos tubos antes de llegar a un colector inferior. Uno de los colectores es superior y recibe el vapor, es el domo de vapor, los colectores inferiores reciben el agua, son colectores o tambores de agua.
DESCRIPCION DE CALDERA
Componentes de una caldera: Cuerpo
Hogar Chimenea Accesorios
Cuerpo:
El cuerpo de una caldera esta constituido de un cilindro de chapa de acero, herméticamente cerrado con el objeto de almacenar agua y vapor.
Hogar:
El hogar es el espacio o cámara donde se quema el combustible.
Chimenea:
Es un ducto que conduce por medio de un tiro los gases, producto de la combustión, a un lugar seguro.
Existen 3 (tres) clases de tiro:
Tiro natural es la diferencia de presiones originada por la altura de la chimenea y la mayor temperatura de los gases de combustión, con respecto al medio ambiente dando por resultado una corriente de aire hacia el hogar, se crea cuando la presión barométrica en un punto determinado es inferior al que existe en la región adyacente.
Tiro forzado con el se introduce aire a presión al hogar, utilizando ventiladores,
Tiro inducido en este sistema existe un ventilados instalado en la chimenea, para succionar los gases de combustión y sacarlos hacia el exterior.
Accesorios:
Son aquellos aparatos, instrumentos, conexiones y aditamentos necesarios para el buen funcionamiento, control y mantenimiento de la caldera.
Válvula de seguridad:
Es la válvula más importante de los accesorios de la caldera, de su correcto funcionamiento depende la seguridad tanto de la caldera, persona y construcciones cercanas a ella.
La válvula de seguridad, es una válvula automática que abre a una presión determinada, dejando salir aire, agua y vapor, conociendo esta presión como presión de ajuste. Por lo tanto impide que la caldera rebase la presión establecida de trabajo desalojando a la atmósfera el exceso de vapor consiguiendo establecer la presión de trabajo y evitar una explosión.
Cuando existe un dispara de una válvula de seguriada es porque la caldera rebaso la presión de trabajo, el disparo se realiza súbitamente produciendo un fuerte ruido y permaneciendo hasta que la presión se normalice, la cantidad de presión que debe dejar durante el disparo, deber ser medio kilogramo por centímetro cuadrado.
Existen dos tipos de válvulas de seguridad: - Válvulas de resorte.
- Válvulas de contrapeso.
Válvulas de resorte se clasifican en:
- De disparo, abre súbitamente produciendo un fuerte ruido y cerrando hasta que la presión se normalice.
- De apertura lenta construida para que abra lentamente, aumentando poco a poco la cantidad de vapor desalojado, hasta su apertura máxima, cerrando de la misma forma.
Causas por las que no trabaja correctamente:
1. - Que se pegue el disco con su asiento debido a la incrustación.
2. - Que las espiras del resorte se junten y no permitan al disco levantarse del asiento. 3. - Que el resorte pierda su brío.
4. - Porque se tape el conducto especial para que actúe la contra presión.
Recomendaciones:
1. - Cuando el disco se pegue deberá hacerse funcionar con la palanca de mano, siendo aconsejable después, levantar la presión hasta el punto de escape.
2. - Cuando el resorte pierde brío y sus espirar se juntan, no cierra y presenta fugas deberá cambiarse el resorte por uno nuevo de las mismas características.
3. - Cuando el conducto de contra presión este tapado, al escapar no cerrara la válvula y bajara mucho la presión, deberá apagar la caldera y limpiar la válvula perfectamente, destapando el conducto.
Válvula Check (antirretorno):
Es una válvula que permite el paso de un liquido o un gas de una sola dirección, generalmente se instala en la línea de agua de alimentación de una caldera, en algunos casos se instala en las líneas de vapor, cuando de instala en la línea de agua de alimentación deberá colocarse entre el chekc y la caldera una válvula de cierre, el objeto de esta es permitir la limpieza o cambio del check sin interrumpir el funcionamiento de la caldera.
Tipo de Check´s : A ) De disco B ) De esfera C) De pistón
Las causas por las que una válvula check deja de trabajar correctamente son: 1) Por fugas en sus conexiones debido a la presión del agua y del vapor. 2) Porque su disco, esfera o pistón se pegue debido a incrustación. 3) Por perdida del ajuste del disco, esfera o pistón debido a la oxidación. 4) Por encontrarse flojo el tapón de registro.
Válvula de cierre o retención:
Es una válvula que tiene por objeto impedir el paso de un liquido o de un gas. Existen de globo, compuerta y pistón. Pudiendo ser manuales o automáticas.
Válvulas de descarga:
Es la válvula que permite la salida libre del agua que contenga sólidos (incrustaciones y otras materias) sin obstruirse, ya que su construcción es exprofeso para ello.
Esta válvula puede dejar de funcionar correctamente por: A) Se pegue por no haber trabajado en mucho tiempo. B) Se pegue con la incrustación suelta y sea forzada. C) Se tape la tubería o la válvula con la incrustación dura.
Grifos o válvulas de prueba:
Los grifos o válvulas de prueba son aquellas instalados directamente sobre la columna de agua de las calderas su objeto es verificar si el nivel de agua marcado en los indicadores (cristales) es correcto, también sirven para verificar si el nivel de agua que contiene la caldera durante su funcionamiento cuando por alguna causa el cristal se ha roto.
Los grifos de prueba son tres y están instalados equidistantes entre sí dentro de la longitud del indicador de nivel de agua.
Lo que puede ocasionar fallas en estas válvulas es que se tapen o desajusten, debido a las impurezas del agua e incrustaciones. Para evitar estos inconvenientes deberán mantenerse limpios y hacerlos funcionar metódicamente.
Indicadores de nivel de agua:
Toda caldera de vapor esta equipada con un indicador de nivel de agua que permite la observación visual de la cantidad de agua que contiene la caldera.
Es un tubo de cristal especial, comunicado con la cámara de vapor y con el agua de una caldera. Estos indicadores están dotados de válvulas de cierre, superior e inferior y un grifo para purgas. Con el objeto de eliminar las impurezas o lodos que se acumulen en la parte inferior del indicador. El funcionamiento del indicador de nivel esta basado en el principio físico de los vasos comunicantes que dice todo liquido contenido en recipientes comunicados entre sí, tienden a recuperar su nivel.
Deja de trabajar correctamente cuando se tapan los conductos, tuberías y válvulas, porque se peguen o porque se rompa el cristal.
Para evitar que se tapen los conductos deberá purgar cuando menos una vez por turno de trabajo.
Cuando se rompe el cristal se deben cerrar las válvulas y para efectuar el cambio se aflojan las tuercas del cristal, se quitan los residuos y se coloca el cristal nuevo, teniendo cuidado de poner sus empaques y no apretar demasiado las tuercas, una vez colocado se abrirá la válvula de vapor poco a poco con el objeto de calentar el vidrio, inmediatamente se abrirá la válvula que comunica al agua, también poco a poco.
INSTRUMENTACIÓN DE LAS CALDERAS
Control de bajo nivel de agua:
Las calderas con operación automática deben estar equipadas con un interruptor de bajo nivel de agua, el cual impide el funcionamiento del quemador, mientras no exista suficiente agua en la caldera, otro interruptor controla la alimentación del agua. Un modelo tipo de este dispositivo, consiste en un flotador que actúa sobre un interruptor eléctrico y se instala en la columna de agua.
Actúan de acuerdo al nivel de agua de la siguiente manera:
Nivel A.- Nivel superior de agua a 57 mm (2 1/4") arriba de la tuerca inferior, la bomba de alimentación de agua para en ese punto ya que desconecta el control de bajo nivel.
Nivel B.- Nivel inferior de agua a 44 mm (1 3/4") arriba de la tuerca inferior, la bomba de alimentación arranca hasta restablecer el nivel "A".
Nivel C.- Corte por bajo nivel a 32 mm (1 1/4") arriba de la tuerca inferior, el quemador se debe apagar al llegar el nivel del agua a este punto y se debe revisar la causa por la cual la bomba no opero en el nivel "B".
Control auxiliar de nivel de electrodos:
Algunos fabricantes incluyen otro control adicional para proteger a la caldera contra un bajo nivel de agua en el caso de una posible falla del control de nivel de flotador, lo cual puede suceder si las tuberías que lo comunican con la caldera llegaran a taparse por exceso de sarro, por usar agua dura o por no purgar periódicamente las tuberías.
Su principio de funcionamiento es como sigue:
Al bajar el nivel del agua se abre el circuito límite que está en serie con todos los demás y la caldera deja de funcionar.
Columna de agua:
Es un cuerpo cilíndrico hueco, que constituye un deposito intermedio entre el cristal y la caldera. Se instala verticalmente comunicado a la cámara de vapor y agua en ella se instalan el indicador de nivel (cristal) los grifos o válvulas de prueba, manómetro y el control de bajo nivel de agua, al igual que los otros accesorios cuenta con una conexión de 19 mm de diámetro cuando menos y su válvula de descarga.
El objeto de su instalación es evitar que se registren en el cristal, los constantes y excesivos movimientos del agua contenido en la caldera, para lograr una indicación uniforme y correcta del nivel de agua.
Control de límite de presión:
En este aparato se ajusta a voluntad la presión de operación deseada (sin rebasar la máxima presión de operación). Su operación es similar al control de los compresores de aire o sea que arranca cuando la presión baja a un determinado límite (ajustable) y para cuando rebasa un valor adicional (ajustable).
Control de presión modulante:
Este aparato de control es parecido al anterior sólo que a partir de la presión deseada (MAIN) empieza a mandar una señal proporcional al motor Modutrol para “modular” la flama durante el rango ajustado llamado diferencial (DIF). Este control es un potenciómetro variable.
Cuando baja la presión, dentro del rango diferencial, pide más calor y la flama crece. Cuando va llegando a la presión límite de regulación la flama va decreciendo progresivamente.
Motor modulador (Modutrol):
Este es un motor especial que solo gira 90º hacia un sentido o hacia el otro de acuerdo con la señal que le manda el control de presión modulante o un potenciómetro manual.
Válvula dosificadora de combustible:
Esta válvula es accionada por el motor modulador y en un ángulo de giro de 180º regula el paso del combustible de un mínimo a un máximo.
Control programador:
Este aparato es el cerebro de la caldera que se encarga de efectuar la secuencia adecuada del encendido y apagado de la caldera. Tiene componentes electrónicos y los hay desde muy simples hasta muy complicados.
Traen consigo las conexiones para intercalar una celda fotoeléctrica que se encarga de “ver” constantemente el interior del hogar y cuando falla la flama apaga la caldera y cierra una válvula solenoide de combustible.
Manómetro:
Es un aparato que se utiliza para medir presiones mayores a la atmosférica. Su funcionamiento se basa en la propiedad que tienen los metales de enderezarse con aumento de presión o a la expansión de un diafragma corrugado. El manómetro esta constituido por:
1) Un tubo curvo abierto por un extremo y cerrado por el otro. 2) Un mecanismo.
3) Un piñón (engrane). 4) Una manecilla o aguja. 5) Una carátula.
6) Una caja.
Las causas por lo que se puede averiar un manómetro son: 1) Por obstrucción de la tubería.
2) Por desajuste entre los dientes del cuadrante y el piñón. 3) Por demasiado juego en las palancas.
Fusible (tapón de seguridad):
Es un artefacto diseñado para accionar en caso de que el agua, en una caldera trabajando, baje más su nivel peligroso, dando el "aviso oportuno" de apagar el combustible.
Debemos recordar que estos accesorios anteriormente mencionados son indispensables en una caldera y de su funcionamiento correcto depende la seguridad de los equipos, personas y construcciones cercanas a la caldera.
EQUIPOS AUXILIARES.
Son aquellos equipos que estando fuera de la caldera forman parte integral de la misma para ayudar a su mayor rendimiento.
Bombas de agua:
Uno de los factores principales para la operación optima de una caldera, es contar con un sistema de suministro de agua que sea adecuado para cada caso en particular. Existen dos sistemas de alimentación de agua:
Operación continua. Operación intermitente.
Es importante conocer el tipo de operación, debido a la capacidad, presión de descarga y tipo de bomba seleccionada, dependerá de esta consideración.
Existen dos tipos de bombas: Bomba tipo turbina.
Bomba tipo centrifuga.
Como regla general la bomba tipo turbina es frecuentemente seleccionada para operación intermitente y la bomba centrifuga para operación continua.
Economizador:
Es un equipo que aprovecha la temperatura de los gases de combustión para elevar la temperatura del agua de alimentación de la caldera, este equipo generalmente se coloca en calderas de gran capacidad y dónde económicamente sea costeable.
Precalentador de aire:
Es un equipo que aprovecha los gases de combustión para calentar el aire que se introduce al hogar con el objeto de aumentar la eficiencia de la combustión.
Sobrecalentadores:
Los sobrecalentadores toman el vapor saturado del colector superior de la caldera y elevan su temperatura.
Básicamente los sobrecalentadores son una serie de tubos que suelen colocarse entre los bancos de tubos. Los gases calientan el vapor saturado que entra al sobrecalentador y lo convierten en vapor sobrecalentado de alta temperatura.
Regulador de agua de alimentación:
Es el mecanismo automático para controlar la entrada de agua en una caldera o generador de vapor, con el fin de mantener su nivel a una altura determinada y constante.
Separadores de vapor (trampas de vapor);
Tienen por objeto separar el condensado dejando en libertad el vapor seco.
Quemadores de combustible:
La función de un quemador es pulverizar el combustible liquido y mezclarlo con el aire para obtener su combustión.
OPERACIÓN, SEGURIDAD Y MANTENIMIENTO DE
CALDERAS.
Arranque.
Antes de arrancar la caldera se deben de tomar las siguientes consideraciones:
Deberán eliminarse ya sea por lavado u otros medios mecánicos todas las substancias que en forma de suciedad, basuras, rebabas ó otros depósitos superficiales se encuentren dentro de la caldera.
Efectuése una prueba hidrostática a 1.5 veces la presión normal de trabajo para poder cerciorarse de que alguna de las partes de la caldera no haya sufrido ningún deterioro. Los empaques de los registros de mano (tortugas), comprimidos durante la prueba hidrostática, deberán ser apretados de nuevo a la terminación satisfactoria de ésta, de preferencia por una sola persona, para evitar un apriete excesivo. Este trabajo deberá efectuarse cuando la presión sea de 20 psi aproximadamente, la cual es suficiente para mantener los empaques en sus asientos y al mismo tiempo lo suficientemente baja para evitar peligro al personal.
Es necesario asegurarse de que toda materia combustible, herramienta y objetos extraños se encuentren alejados de la caldera.
Compruebe que las siguientes válvulas se encuentren cerradas: la válvula de purga de fondo, la de la columna de control, las de prueba de control de nivel y la de la salida de vapor (opcional).
Compruebe que las siguientes válvulas se encuentren abiertas: La que se encuentra a la succión de la bomba de agua, la que está entre la bomba y la caldera, las válvulas del cristal de nivel, la de entrada de agua al tanque de condensados, la de suministro de combustible y la de vapor (opcional).
Llevando la caldera a la presión de operación:
Antes de iniciar a elevar la presión de operación de la caldera por primera vez ó después de una reparación mayor, asegúrese que todo el equipo auxiliar está en condiciones y listo para operar. Así también, todos los instrumentos de control e indicación deben de estar probados y calibrados. El nivel normal debe de estar a una pulgada en el cristal y los niveles deben de probarse abriendo y cerrando los grifos de prueba, si se tienen. La causa de cualquier movimiento lento de la columna de agua debe ser investigada.
Pruebe las líneas de alimentación auxiliar y principal y asegúrese que el economizador esté lleno suministrando agua al interior de la caldera por medio del economizador, para elevar el nivel de agua aproximadamente ½” arriba del nivel normal y enseguida cierre solamente las válvulas de regulación. Así el agua estará lista cuando sea requerida.
Vea que las puertas de acceso a la caldera estén cerradas, y que las válvulas de vapor y agua lo mismo que las llaves de los indicadores de nivel sean manuables y correctamente ajustadas. Opere los ventiladores y prepare el equipo de encendido para servicio.
El equipo de encendido de combustible deberá ser puesto en servicio de acuerdo con las instrucciones para el tipo de sistema instalado, y también con la aplicación estricta de las conocidas reglas de seguridad según el combustible a usar. De especial importancia cuando se queme gas ó líquido, es la necesidad de purgar la instalación antes de encender o reencender el quemador.
Se deberá considerar la cantidad de refractario en el horno, así como los cambios rápidos de temperatura en el horno que deben evitarse para prevenir que los ladrillos se deterioren.
Antes de que la presión haya alcanzado 20 psi, reapriete cualquier registro que haya sido abierto para propósitos de inspección
Una vez que la caldera empiece a generar vapor la válvula de salida puede permanecer cerrada ó abierta según se desee. Si se mantiene cerrada la caldera llegará a su presión de trabajo más rápido y cuando se vaya a pasar vapor al sistema la válvula deberá abrirse lentamente para evitar golpes de ariete ó dilataciones fuertes en la tubería.
Mientras que la caldera sé esta calentando deberá permanecer abierta una válvula de prueba para que desaloje el aire acumulado, en cuanto empiece a expulsar vapor se deberá cerrar esta válvula.
Una vez que ha sido puesta en servicio la caldera se deberá verificar la operación del sistema de inyección de agua, de los controles de presión y del quemador.
Es natural que después de encendido el quemador empiece a haber fugas de agua, tanto por la parte frontal como por la posterior, esto se debe a la existencia de humedad en los refractarios. Una vez secos los refractarios deberá desaparecer toda fuga de agua.
Operación de calderas:
Las calderas se componen de una serie de elementos cuidadosamente diseñados sobre bases técnicas.
Las calderas con sistema de control automático, tienen un programador que dependiendo de su diseño, pueden tener la siguiente secuencia:
Segundos Descripción
0 Arranque de la caldera.
40 Período de barrido de gases.
45 Encendido del piloto de gas.
55 Apertura de la válvula principal de combustible.
70 Corte del piloto de gas.
105 Fin del ciclo de encendido.
Antes de encenderse el combustible de una caldera que se haya encontrado fuera de servicio, deberá verificar la compuerta de tiro, abriéndola si esta cerrada en una caldera de tiro natural o poniendo a funcionar los abanicos de tiro inducido y forzado.
Cuando la caldera o generador de vapor ha alcanzado tres cuartas partes de su presión de operación, deberán tomarse las siguientes precauciones:
1) Probar la válvula de seguridad con la palanca de mano.
2) Comprobar el perfecto funcionamiento de los sistemas de alimentación de agua. 3) Rectificar la posición de la compuerta de tiro a fin de obtener una buena
combustión a plena carga.
Comprobación durante el funcionamiento: Sistema de vapor:
Compruebe su sistema para prevenirlo de los siguientes problemas y tome la acción correctiva necesaria o notifíquelo a la persona autorizada.
a) Alimentación de agua cruda fría a la caldera “caliente”.
b) Deficiencia de tratamiento de agua, eliminación de oxigeno, análisis periódico de agua y programa de fugas.
c) Un arranque lento al iniciar la operación de su caldera puede agregarle años de vida.
Tiempo necesario para subir de presión una caldera:
El tiempo requerido para subir a la presión normal de operación una caldera fría, depende tanto del tamaño de la unidad, como de la presión de diseño y de la temperatura final del vapor. La presión deberá subirse a un ritmo adecuado para obtener un aumento uniforme en la temperatura de vapor saturado, tal como se muestra en la gráfica.
La curva #1; para calderas de presiones medias, entre 0 y 400 psig (0 a 28 kg/cm2) y cuya temperatura de vapor sobrecalentado no exceda de 900ºF (482ºC);
esta basada en un aumento en la temperatura de vapor saturado de 120ºF (50ºC) por hora y a partir de 120ºF (50ºC) de temperatura inicial de la caldera.
La curva #2; para calderas de alta presión, se basa en 80ºF (27ºC) de aumento, con 120ºF (50ºC) iniciales.
Dependiendo de la curva que se aplique para cada caso, es necesario emplear entre una y una y media horas para tener 10 psig (0.7 kg/cm2) de presión de vapor.
Para unidades de presiones intermedias, utilícese la curva 1-A, la cual está basada en un aumento de 100 ºF (38ºC) por hora.
En el caso de unidades que por alguna causa se hayan apagado teniendo ya presión, al encenderlas nuevamente se debe seguir el ritmo de aumento de temperatura de la curva correspondiente. Esto es aún más importante tratándose de calderas equipadas con sobrecalentador.
¿Qué se debe controlar en un generador de vapor? En los generadores de vapor hay que regular:
La presión del vapor.
La temperatura del vapor.
La relación aire/combustible.
El nivel de agua de la caldera.
La presión diferencial fluido auxiliar/combustible, en calderas con quemadores de pulverización con fluido auxiliar.
La temperatura media de aire (entrada)/gases (salida) en el precalentador.
Temperatura agua de alimentación.
Existiendo una serie de parámetros auxiliares y de seguridad que hay que supervisar:
Temperatura fuel-oil.
Presión fuel-oil.
Presión llegada fluido auxiliar.
Temperatura gases de combustión.
Temperatura aire de combustión.
Características agua de alimentación.
Presión agua de alimentación.
Presión caldera.
Presión aire combustión.
E incluso existen parámetros cuyo valor real fuera de límites deben producir una alarma y, a veces la parada de la caldera; tales como:
Presión fuel-oil (baja).
Presión fluido auxiliar de pulverización (alta y baja).
Presión aire de combustión (baja).
Presión del vapor (alta).
Principales medidas de seguridad en la operación de una caldera.
Las calderas modernas se construyen según normas de fabricación de prestigio internacional y van provistas de equipos automáticos de operación y seguridad, haciendo pensar a algunos usuarios que ellas no requieren la atención de expertos. Ponen sus unidades en manos de gente con poca experiencia que no sigue las buenas reglas de operación en forma debida. Muchos de ellos se figuran que su caldera al ser completamente automática, está protegida contra accidentes, sin comprender que todo recipiente a presión bajo fuego es potencialmente peligroso y que los controles automáticos no sustituyen a las reglas de seguridad.
Los problemas que se pueden presentar durante la operación de una caldera como en una planta de varias son:
Explosión, incrustación, corrosión, combustión, arrastre de agua, espuma, grietas en la lámina, conectar una caldera en batería, limpieza y tratamiento de agua.
¿Porqué explotan las calderas? Existen dos tipos de explosiones: 1) Explosión súbita de la caldera. 2) Explosión del hogar.
La explosión súbita de la caldera, es la rotura o desgarramiento cilíndrico o de una parte de la caldera sujeta a presión, las causas por las que puede ocurrir son: 1) Exceso de presión.
2) Defecto y falla del material.
3) Incorrecta operación, fallando el factor humano.
La explosión por exceso de presión puede ocurrir cuando por alguna causa los mecanismos del manómetro y de la válvula de seguridad no trabajan. Se puede evitar revisando periódicamente el manómetro y accionando manualmente la válvula de seguridad.
La explosión por falla de material puede ocurrir cuando existen grietas longitudinales entre los agujeros de los remaches, en las costuras de las láminas superpuestas, la falta de tensión y la rotura de los tirantes. Se evitan con inspecciones minuciosas que se deben realizar cuando por programa se le dé mantenimiento o cuando por necesidad se destape la caldera para realizar alguna reparación.
La explosión súbita por incorrecta operación, se presenta cuando en la caldera por alguna causa baja el agua durante su operación e imprudentemente el operador le introduce agua.
La explosión tiene lugar de la siguiente forma: Al bajar el agua a su nivel peligroso, las superficies de calefacción quedan sin refrigeración, alcanzando la temperatura del rojo vivo, con lo que el metal pierde su resistencia. Si en este momento se le introduce agua la generación de vapor es tan rápida y con alta presión que vence la escasa resistencia del metal desgarrándolo y ocasionando la explosión. Para evitar está explosión el fogonero al percatarse de que el agua a desaparecido del indicador de nivel y no tiene la seguridad hasta donde se encuentra, “deberá inmediatamente apagar el combustible”; y por ningún motivo abrirá la válvula de alimentación de agua; no hará escapar las válvulas de seguridad y no moverá la válvula de cierre de vapor, esperará que baje la presión y se enfríe la caldera, para alimentarla de agua nuevamente y no deberá encender el combustible sin una previa inspección.
Explosión del hogar:
La magnitud de las explosiones de la cámara de fuego, podemos agruparla en:
Sin daños (toritos).
Con daños interiores en la caldera solamente.
Con daños interiores a la caldera y la propiedad en general con desastrosas consecuencias.
Exactamente la misma causa nos puede hacer pasar de una situación a otra de mucho mayores consecuencias.
Los elementos necesarios para que suceda una explosión en la cámara de fuego u horno son:
1) Combustible derramado o acumulado en el horno. También exceso de escoria. 2) Aire en proporción inadecuada.
3) Fuentes de ignición, tales como: pared de horno caliente, tiempo reducido de purga o falla del mismo sistema de ignición.
Empíricamente se ha observado que cargas de aire-combustible en proporciones que varían de 5 a 15 partes de aire por una de combustible y en cantidades superiores a 30% del que se puede quemar en régimen normal, son cargas consideradas factibles de explotar fácilmente.
Entre las causas que provocan las explosiones en los hogares podemos citar las siguientes:
1) Falla de flama ocasionada por la entrada de líquidos o gases inertes al sistema de combustible.
2) Pre-purga insuficiente antes del encendido. 3) Errores humanos.
4) Falla de los controles de flujo de combustible.
5) Fugas o goteos en las válvulas de corte de combustible. 6) Relación desproporcionada de aire-combustible.
7) Falla del sistema de abastecimiento de combustible. 8) Problemas o pérdida de tiro.
9) Falla de los pilotos de ignición.
10) Fomentamos o creamos un peligro potencial cuando tenemos fallas o insuficiencias en la alimentación del combustible. Válvulas solenoide defectuosas. Programación de tiempo insuficiente para ignición.
Para evitar explosiones en el horno tome las siguientes precauciones: 1) Revise la operación de la caldera periódicamente.
2) Si su quemador se apaga sin razón aparente, desconecte el interruptor de encendido. Después con el ventilador de tiro forzado haga un verdadero, efectivo y juicioso barrido de gases en la cámara de combustión. SIEMPRE determine las causas y el remedio de paro del quemador.
3) Mantenga el quemador y accesorios realmente limpios.
4) Calderas con ventilador de tiro forzado y tiro inducido, pruebe su programación de arranque y parado de motores periódicamente.
5) No trate de lograr el máximo de bióxido de carbono partiendo de una mezcla rica.
6) Mantenga la temperatura del combustible a nivel correcto.
7) Nunca permita condiciones de flama inestables sin corrección oportuna.
Los quemadores de gas merecen una atención mucho muy especial, a continuación se presentan algunas causas de explosiones particulares para este tipo de quemadores y formas de prevenirlas.
Cuando tenga algunas fallas de los controles de dosificación automática, tales como: fugas de válvulas, proporción desbalanceada aire-combustible, falla de ventiladores y compuertas:
Compruebe el control automático por: Baja presión de combustible, alta presión de combustible, pérdida de presión de aire de los instrumentos, pérdida de presión de los ventiladores, falla de energía eléctrica y corte por bajo nivel de agua
Cuando tenga purga insuficiente o falta de ella, asegure una purga adecuada haciendo lo siguiente: Cierre todas las válvulas del piloto de gas, cierre todas las válvulas del quemador un tiempo programado.
Si tiene falla de flama o falla del piloto de gas, este seguro que la flama ha fallado haciendo lo siguiente: Revise la posición de las válvulas de combustible, para ver si no hay alguna cerrada; revise la proporción aire-combustible, revise el transformador de ignición y piloto.
Incrustación:
El descuido del mantenimiento por el lado del agua, trae como resultado la formación de incrustaciones, picaduras, corrosión, espuma, arrastre de humedad y “crestas de nivel de agua”.
Se llama incrustación al conjunto de sales, cuerpos e impurezas que contiene el agua en disolución y que, al transformarse en vapor se depositan en las superficies de calefacción.
Corrosión:
Es el desperfecto o deterioro que sufren las superficies metálicas de una caldera, puede ser interna o externa, la interna es debido a efectos elecroquímicos, estos se presentan por dos causas 1) por el aire que viene mezclado mecánicamente con el agua de alimentación y 2) por el oxigeno que se produce por el efecto elecrolítico que sufre el agua por su acidez, al estar en contacto con las láminas de la caldera cargadas de potenciales eléctricos diferentes. La corrosión externa la provoca el azufre contenido en el hollín depositado y adherido a las superficies de calefacción de la caldera, otra causa es el agua procedente de alguna fuga, gotera o simplemente la humedad del aire cuando la caldera ha estado inactiva por algún tiempo. Los efectos de ambas corrosiones son las “picaduras y las ranuras” y por consiguiente el debilitamiento de la lámina.
Arrastre de vapor:
Es la transportación que hace el vapor en peligrosas cantidades de pequeñas partículas de agua a la salida de la caldera. Esto puede ser causado por:
2) Falta de un tratamiento de agua adecuado.
3) Líneas de vapor “estranguladas” a la salida de la caldera que producen grandes velocidades, causando desprendimiento o arrastre de agua de la caldera.
4) Cargas súbitas, ocasionadas por aperturas rápidas de las válvulas, produciendo sobre cargas instantáneas en la caldera.
5) Caldera sobre cargada por incrementos en la demanda de la planta. 6) Cabezales o líneas de vapor con condensaciones sin trampas adecuadas.
7) Un alto nivel de agua que disminuye la superficie de liberación de vapor o cámara de vapor.
El arrastre de agua por el vapor ocasiona vibraciones en las tuberías de vapor, el golpe de ariete y la destrucción en algunos casos de la máquina en donde es empleado.
Grietas en las láminas:
Grieta es una abertura que sufre un material en este caso será la lámina. Las causas por las que se origina una grieta pueden ser:
1) Debido a la corrosión formando muescas o marcas que si no se toman las precauciones pueden perforar la lámina.
2) Por concentración de esfuerzos en un solo lugar, esto ocurre cuando no se efectúa una superposición de laminas dentro de un circulo perfecto.
3) Por fuego directo, se forma por la diferencia comparativamente grande entre los coeficientes de dilatación de la masa de agua y de las láminas que constituyen la superficie de calefacción.
En las calderas de tubos de fuego normalmente se localizan en los hogares.
Apagado de emergencia o corte.
El cierre de las válvulas de corte de combustible principal y de quemador, deben ser cerradas de emergencia bajo las siguientes condiciones:
Perdida de toda la carga en la caldera.
Pérdida de la operación del ventilador tiro forzado, o el ventilador de tiro inducido si existe.
Presión de combustible por debajo del mínimo recomendado. Bajo nivel de agua en el domo de vapor.
Perdida de la energía del sistema de control de combustión.
Algún otro de acuerdo al tipo de caldera, según sistema de protección diseñado o recomendado por el fabricante.
Regla de los nunca.
Nunca: Trate de alimentarle agua a la caldera cuando el nivel en el cristal ha desaparecido.
Nunca: Bloquee los relevadores con palos u otras cosas. Nunca: Opere manualmente los programadores y relevadores. Nunca: Reduzca el tiempo de barrido inicial de los gases del horno.
Nunca: Instale “puentes” en interruptores límite de los controles de seguridad. Nunca: Intente encender su caldera si antes no ha observado el horno.
Nunca: Deje abiertas las válvulas de combustible al fin de jornada. Nunca: Deje energizado el circuito automático al parar su caldera.
Nunca: Se pare frente al quemador al hacer el primer intento de encendido. Nunca: Deje más de 2 meses sin accionar la palanca de sus válvulas de seguridad
Mantenimiento.
Antes de abrir una caldera para inspección, limpieza y mantenimiento, esta misma debe ser enfriada y se deberá tener extremo cuidado para evitar que de otras fuentes sujetas aún a presión llegue a entrar vapor y agua caliente a la unidad fuera de servicio.
Si se requiere abrir por necesidad una parte a presión de una caldera caliente por medio de las válvulas de venteo que se suministran, se deberá verificar que no hay presión o vacío residual, bajo estas circunstancias ni las lecturas de manómetros se deberán abrir con extrema precaución.
Los espacios encerrados se deben ventilar en forma apropiada antes de que el personal entre y durante el tiempo que estén adentro.
Cuando se inspeccione el horno de la caldera, se deberá recordar que la caída de escoria pesada dentro del mismo horno es un peligro constante y con el consecuente daño para el personal. Por lo tanto, antes de entrar a cualquier espacio cerrado se deberá usar para protección ropa adecuada, (overall), goggles, guantes, zapatos, y casco.
El aislamiento defectuoso que cubre partes a presión calientes puede originar el calentamiento de estructuras frías adjuntas, así como soportes. Todas las estructuras y soportes se deberán examinar y asegurarse que están en buen estado y que están cargados apropiadamente.
Se deberán examinar los ductos de aire y gases así como juntas de expansión y cualquier depósito de polvo que se localice en ellos se eliminará.
Si alguna parte se tiene que cortar con soplete o soldar en el interior de la caldera, esta área deberá ser ventilada adecuadamente y además deberá tener equipo contra incendio disponible lo mismo que un recipiente con agua para enfriar cualquier parte cortada caliente. Se usarán andamios para aquellos lugares que sean inaccesibles.
Con objeto de minimizar los tiempos muertos y para operar y mantener la planta de la caldera en condiciones óptimas de eficiencia y seguridad, las áreas de trabajo siempre se conservarán limpias después de haberse completado el trabajo. Todo el equipo adicional será quitado y guardado, limpiar los escurrimientos, tirar en recipientes adecuados los materiales de limpieza desechados. En caso de haber usado químicos concentrados siempre asegúrense que se emplean los procedimientos adecuados de dilución y de que no se dejen frascos ó botes con químicos escondidos por algún lugar.
Antes de que una caldera se cierre para ser llenada, el ingeniero de mantenimiento responsable verificará que todo el equipo interno está correctamente instalado, que todos los tubos y orificios instalados estén libres de obstrucciones y que el equipo de indicación de nivel de agua está listo para operación.
Las pruebas de presión de agua se llevarán a cabo en los siguientes casos: 1) Después de cualquier reparación de soldadura.
2) Después de inspecciones internas.
3) Después de trabajos de mantenimiento mayor ó periodos fuera de servicio. 4) Antes de levantar presión cuando la caldera no ha sido operada desde hace doce
meses o más.
Recomendaciones para el mantenimiento de una caldera: Diario:
1) Limpiar las boquillas del quemador.
2) Purgar la caldera por lo menos cada ocho horas de trabajo, tanto de la purga de fondo como de sus columnas de control de nivel.
3) Comprobar que la presión indicada por los manómetros de entrada de combustible y la presión de salida de combustible son las fijadas en su manual. 4) Comprobar si la presión de aire de atomización es la correcta.
Cada tercer día:
1) Limpiar los filtros de combustible que están en la succión de la bomba.
Cada ocho días:
1) Comprobar que no hay fugas de gases ni de aire en las juntas de ambas tapas y mirilla trasera.
2) Comprobar la tensión de la banda al compresor.
3) Limpiar el filtro de lubricante que esta pegado al compresor.
4) Lavar los filtros, tanto el de entrada a la bomba como el de entrada de agua al tanque de condensados.
5) Limpiar el electrodo del piloto de gas.
6) Comprobar que los interruptores termostáticos del calentador de combustible operen a la temperatura a que fueron calibrados al hacer la puesta en marcha. 7) Inspeccione la prensa estopas de la bomba de alimentación de agua.
Cada quince días:
1) Hacer limpieza de todos los filtros de agua, aceite combustible y aceite lubricante.
2) Probar la operación por falla de flama.
3) Revisión a las condiciones del quemador, presión, temperatura, etc.
4) Verificar los niveles de entrada y paro de la bomba, haciendo uso de las válvulas de purga de fondo de la caldera.
5) Asegúrese que la fotocelda esté limpia, así como el conductor en donde se encuentre colocada.
Cada mes:
1) Comprobar que los niveles de agua son los indicados.
2) Comprobar el bajo nivel bajando el interruptor de la bomba de alimentación, el agua al evaporarse ira disminuyendo el nivel y si al llegar a 32 mm (1 ¼”) no se para por bajo nivel, hay que parar inmediatamente la caldera e inspeccionar el bulbo de mercurio de tres hilos (del lado de la caldera). Así como también
asegurarse de un correcto funcionamiento del flotador estando la columna exenta de lodos o acumulaciones.
3) Comprobar el voltaje y cargas que toman los motores.
Cada tres meses:
1) Observar la temperatura del termómetro de salida de gases de la chimenea de la caldera, cuando tenga 80ºC para una caldera de tubos de humo y 150ºC para una caldera de tubos de agua por arriba de la temperatura del agua en el interior y de ahí en adelante indica que la caldera está hollinada y hay que proceder a limpiarla.
2) Es conveniente también que se destapen varias tortugas o registros de las de en medio y de la parte de abajo, para ver el estado de limpieza interior por el lado del agua.
3) Cada vez que se desholline es conveniente para la mejor conservación del refractario, darle una lechada con cemento refractario, tanto a la tapa trasera como al refractario del horno. Revisar los empaques y recubrirlos con grafito y aceite.
4) Tirar ligeramente de las palancas de las válvulas de seguridad para que escapen y evitar que peguen en su asiento.
Cada seis meses:
1) Comprobar el nivel de aceite del reductor de velocidad de la bomba de combustible.
2) Revisar los empaques de la prensa estopa de la bomba de alimentación de agua. En caso de encontrarse secos cámbiese por nuevos.
3) Limpieza general a los contactos del fireye y demás arrancadores con un trozo de género limpio, humedecido con tetracloruro de carbono.
4) Inspeccione los fluses por el lado de hollín y límpiense de ser necesario. 5) Inspeccione el material refractario del horno y la puerta trasera.
6) Limpie las grietas y saque el material refractario que se haya desprendido. Recubra el mismo con un cemento refractario de fraguado al aire.
7) Revise sus bandas de transmisión, deles su tensión apropiada. 8) Es conveniente lavar la caldera interiormente.
9) Comprobar la limpieza de las columnas de control y de las entradas del agua de la bomba de alimentación.
10) Comprobar y lavar los pressuretroles, toda la línea de los mismos y la línea del manómetro
11) Se refrescan las cuerdas al tornillo de las tortugas y se les pone grafito con aceite para que no se peguen.
12) Destapar todas las cruces y comprobar que estén limpias. Limpiar cada seis meses cuando menos.
Cada año:
1) Limpiar el calentador eléctrico y el de vapor para combustible, así como asentar la válvula de alivio y las reguladoras de presión.
2) Revisar el estado en que se encuentran todas las válvulas de la caldera. 3) Reengrasar los baleros de la bomba de agua de combustible.
4) Relubricar los baleros sellados de las transmisiones o motores que tengan este tipo de baleros. Repónganse los sellos cuidadosamente, reemplácense los baleros defectuosos o los que se tenga duda.
Carta de fallas, diagnóstico y corrección viable.
Falla Causa probable Corrección
No enciende el quemador Boquilla atomizadora Limpieza del ensamble del atomizador obstruida
La flama se despega de Alto flujo de aire Compruebe el exceso de aire, si es alto la garganta Redúzcalo a la cantidad recomendada. Pérdida de ignición a) alta/baja presión de Corte el combustible al quemador;
combustible Determine la causa si es posible, purgue b) alto/bajo flujo de aire la unidad (si todos los quemadores c) condensados en el Salieron de servicio), intente encender vapor de atomización
d) boquilla de atomización obstruida
e) filtro combustible obstruido
Pulsación de ignición a) condensados en el a) revise las trampas de vapor, sople las vapor de atomización líneas de vapor de atomización si es b) alta temperatura del Necesario
combustible b) revise la temperatura del combustible, c) fuga a través de los la temperatura deberá ser tal, que nos empaques del atomizador Proporcione viscosidad óptima. Si es d) relación alta ajuste los calentadores
aire-combustible c) cambie empaques
inadecuada d) revise el control de combustión Flama larga humeante La boquilla atomizadora Inspeccione el ensamble del atomizador
podrá estar parcialmente obstruida o mal armada
El motor de la bomba de a) fusibles quemados a) cambie fusibles agua no funciona b) cápsula de mercurio b) cambie cápsula
reventada c) restablezca elementos
c) arrancador protegido d) limpieza interior al McDonnell d) flotador del McDonnell
pegado
El motor de la bomba si a) no hay agua en el a) verificar el flotador
funciona; pero no inyecta tanque b) abrir las válvulas de compuerta agua o es muy poca y por b) alguna válvula de paso c) limpiar el cedazo del filtro
lo tanto la bomba está cerrada d) instalar bomba de refacción y mandar permanece encendida c) el filtro "Y" tapado la otra a reparación
d) la bomba está muy e) enfriarla con agua nueva o instalar gastada y no alcanza a bomba especial para altas temperaturas superar la presión de la
caldera
e) el agua almacenada en el tanque está demasiado caliente
El tanque de a) la válvula flotadora no a) cambie el flotador o toda la válvula almacenamiento se funciona correctamente si es necesario
rebalsa de agua b) la válvula check no b) ajuste o cambie la válvula retiene
La bomba de combustible a) el cople que une la a) ponga un cople nuevo no levanta presión bomba con el motor se b) purgue el aire de la bomba
rompió c) lave el filtro b) la tubería que conduce
el combustible hasta la bomba tomó aire
c) el filtro de combustible se tapó
El motor del quemador no a) fusibles quemados a) cambie fusibles funciona; pero no inyecta b) cápsula de mercurio del b) cambie cápsula "pressuretrol" reventada c) cambie cápsula c) cápsula de mercurio del
McDonnell reventada
El motor del quemador si a) el relay está protegido a) restablezca el relay funciona, pero no abre la por falla de flama b) cambie la bobina válvula solenoide del b) la bobina de la válvula c) cambie el relay
combustible está quemada c) el relay tiene algún desperfecto electrónico
El motor del quemador y a) el transformador de a) cambie el transformador la válvula solenoide si ignición no da chispa b) ajuste electrodos
funcionan, pero no b) los electrodos fuera de c) limpie el filtro de la boquilla enciende la flama lugar o muy abiertos
c) no pasa combustible
El quemador se enciende La fotocelda no registra Enfoque la fotocelda o cámbiela y se apaga continuamente la luz del fuego
hasta protegerse
Sale humo negro por la Falta aire en la Abra más la compuerta y verifique el chimenea combustión Funcionamiento del quemador en todas
las cargas Sale vapor por el control Se rompió el fuelle Cambie el fuelle de presión "pressuretrol"
Sale vapor por el control Se rompió el fuelle Cambie el fuelle de nivel de agua
McDonnell
Se fundió el tapón fusible a) se atoro el flotador del a) limpiar el interior del McDonnell y McDonnell y no hubo Cambiar tapón
protección por bajo nivel b) Lavar el interior de la caldera y b) tiene una capa de sarro Cambiar tapón
por dentro que impide que el agua enfríe el fusible
Abre la válvula de seguridad a) el resorte de la válvula a) Cambiar la válvula
aún cuando el manómetro perdió el temple b) limpiar perfectamente la tubería registra baja presión b) la tubería que conduce
a los controles de presión se tapó de sarro y no registra con veracidad
Se aflojan los tubos flux y La caldera se encuentra Lavarla y volver a apretar chorrea agua llena de sarro
