MANUAL de PROCEDIMIENTOS Sala de Calderos - Supermix

– CONCRETOS SUPERMIX S.A.– PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO MANUAL DE OPERACIONES SALA DE CALDEROS SISTEMA DE VAPOR SATURADO MO-002-2013-SUPERMIX Preparado por: El material contenido en el presente Manual de Operaciones es de propiedad de Concretos Supermix S.A. – SUPERMIX. Ninguna parte de estos materiales podrá ser reproducido, guardado ni transmitido por ningún medio sin la autorización previa de SUPERMIX. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 1 de 6 – CONCRETOS SUPERMIX S.A. – PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO SALA DE CALDEROS Sistema de Vapor Saturado MO-002-2013-SUPERMIX MANUAL DE OPERACIONES LISTA DE REVISIONES Rev. Sección Página(s) Fecha Comentarios Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 2 de 6 Visión Somos un equipo de trabajo auto-dirigido; alta y constantemente motivados y comprometidos con la excelencia operacional, que laboramos en un ambiente seguro y saludable, integrados con éxito a las operaciones de SUPERMIX, contribuyendo a su éxito global. Misión Producir eficientemente vapor saturado de alta calidad y bajo costo, maximizando nuestros recursos y satisfaciendo la demanda de la Planta de Producción. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 3 de 6 OBJETIVO El objetivo principal de este manual es proveer de información sobre métodos de trabajo a operadores y supervisores para:  Conocer claramente el trabajo y realizarlo con seguridad.  Operar la Sala de Calderos y sus equipos complementarios de acuerdo con las regulaciones ambientales, permisos y limitaciones aplicables conservando la ecología y el medio ambiente.  Operar la Sala de Calderos y sus equipos complementarios de acuerdo a los procedimientos establecidos.  Conocer conceptualmente el proceso de generación de vapor saturado en el caldero instalados en la Planta.  Comprender el principio de funcionamiento del caldero y sus equipos complementarios, de tal forma que el operador pueda reconocer y corregir fallas, y sugerir mejoras o modificaciones que permitan reducir los costos de operación.  Ejecutar los procedimientos de operación de manera correcta, asegurando los equipos y evitando daño en ellos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 4 de 6 INDICE del CONTENIDO Derechos reservados Lista de revisiones Visión – Misión Objetivo 1.0. INTRODUCCION 1.1. Ingeniería del Vapor 1.1.1. ¿Qué es el vapor? 1.1.2. Producción de Vapor 1.1.3. Calor y Temperatura 1.1.4. Presión de vapor 1.1.5. Volumen de Vapor 1.1.6. Calidad de Vapor 1.1.7. Mecanismos de Transferencia de Calor 1.1.8. Generación de Vapor 1.1.9. Utilización del Vapor 1.1.10. Tablas de Vapor 1.2. Calderos 1.2.1. Definición de caldero 1.2.2. Componentes básicos de una caldera 1.2.3. Designación de la capacidad de los calderos 1.2.4. Clasificación de los calderos 1.2.5. Calderos Pirotubulares 1.2.6. Criterios de selección de calderos 1.3. Agua para Calderos 1.3.1. Características del agua antes de ser tratada 1.3.2. Problemas que ocasionan las impurezas del agua en el interior de los calderos 1.3.3. Tratamiento del agua para calderos 1.3.4. Régimen de purgas 1.4. Combustibles Industriales 1.4.1. Origen y formación de yacimientos petrolíferos 1.4.2. Composición de petróleo crudo Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 5 de 6 1.4.3. Refinación del petróleo crudo 1.4.4. Clasificación de los combustibles resultantes del petróleo 1.4.5. Combustibles gaseosos 1.5. Equipamiento y dispositivos de seguridad / control de los calderos 1.5.1. Control de presión 1.5.2. Controles de nivel 1.5.3. Programadores – control de combustión 1.5.4. Válvulas de seguridad 2.0. SALA DE CALDEROS 2.1. La sala de calderos 2.1.1. Equipamiento y distribución general 2.1.2. Equipamiento específico 2.2. Capacidad Instalada VS Demanda de Vapor 3.0. PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS Introducción Esquema de los procedimientos operativos 3.1. Revisiones previas a la puesta en marcha 3.1.1. Revisiones previas a la puesta en marcha del Sistema de Combustible Bunker 3.1.2. Revisiones previas a la puesta en marcha del Sistema de generación de vapor saturado 3.1.3. Revisiones previas a la puesta en marcha del sistema de suministro de agua blanda 3.2. Puesta en Marcha 3.2.1. Puesta en marcha del sistema de combustible 3.2.2. Puesta en marcha del sistema de generación de vapor saturado 3.3. Tareas del Operador 3.3.1. Descarga de un camión cisterna de combustible 3.3.2. Inspecciones Diarias 3.3.3. Llenado de agua de un caldero de vapor 3.3.4. Regeneración de ablandadores de agua 3.3.5. Análisis de combustión 3.3.6. Mantenimiento de Quemador Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Previas (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 6 de 6 3.4. Paradas Prolongadas del Caldero 3.5. Tratamiento Químico y limpieza de la superficie de calentamiento de un caldero nuevo 4.0. MANTENIMIENTO PREVENTIVO 4.1. Operaciones y mantenimiento – Trabajando juntos 4.2. ¿Qué es el mantenimiento? 4.3. ¿Cómo está organizado el mantenimiento? 4.4. Programa de mantenimiento para salas de calderos - Frecuencia Diaria - Frecuencia Semanal - Frecuencia Mensual - Frecuencia Semestral - Frecuencia Anual FORMATOS: - Análisis de combustión - Eficiencia térmica de calderos - Check List de Operación 5.0. MANUALES - Manual Caldero Cleaver Brooks CB-LE - Manual Control de Nivel Level Master CBLME 6.0. LITERATURA COMPLEMENTARIA Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Colores de Identificación de Fluidos (Archivo MO-002-2013-SUPERMIX) Página 1 de 1 LEYENDA DE FLUIDOS y COLOR DE IDENTIFICACION A lo largo de Manual de Operaciones, en diferentes secciones se han utilizado diversos fluidos según el proceso que los involucre. La siguiente leyenda ilustra todas las soluciones utilizadas en los procesos de la Generación de Vapor y color asignado correspondiente según norma nacional NTP 399.012 Colores de Identificación de Tuberías para Transporte de Fluidos en Estado Gaseoso o Líquido en Instalaciones Terrestres y Naves. Vapor Saturado Condensado Agua de Proceso (1) Agua Blanda Salmuera (solución de cloruro de sodio) Petróleo Bunker Petróleo Diesel Gas Licuado de Petróleo (GLP) Drenajes (agua u otro) Aire Comprimido Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 1 de 56 – CONCRETOS SUPERMIX S.A. – PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO SALA DE CALDEROS Sistema de Vapor Saturado MO-002-2013-SUPERMIX MANUAL DE OPERACIONES SECCION 1.0 INTRODUCCION Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 2 de 56 1.1. INGENIERIA DEL VAPOR Descripción General del Proceso de Generación de Vapor Saturado 1.1.1. ¿Qué es el Vapor? Como otras sustancias, el agua puede estar en estado sólido llamado hielo, en estado líquido, que es cuando la llamamos agua, o como gas, llamado vapor. En esta sección centraremos la atención en las fases líquido y gas y en el cambio de una fase a la otra. Si se añade calor al agua, su temperatura aumenta hasta que alcanza un valor a partir del cual ya no puede subsistir como líquido. A este valor lo llamamos “punto de saturación”. Al añadir más energía provocamos que parte del agua hierva y se convierta en VAPOR. Esta evaporación requiere cantidades de energía relativamente importantes. En ese punto, el agua y el vapor formado permanecen a la misma temperatura. Igualmente, si conseguimos que el vapor libere la energía que se añadió cuando se formó, condensará y se formará agua a la misma temperatura. El vapor es un vehículo para transferir calor en forma eficiente y fácil de controlar. Es usado frecuentemente para transportar energía desde un punto central (caldero) hasta varios lugares en la Planta o centro de consumo donde se utiliza para calentar aire, agua o para diversos usos en procesos. 1.1.2. Producción de Vapor Para comprender mejor la formación del vapor consideremos el siguiente experimento imaginario (ver Fig. 1). Supongamos un cilindro tapado en la parte inferior y rodeado con un aislante 100% eficiente, con lo que no hay pérdidas de calor a través del mismo. Si introducimos en el cilindro 1 kg. de agua a 0 ºC (usado como punto de referencia) y que para nuestros propósitos su contenido de calor, o entalpía, es cero (0). Al adicionar calor aumentaremos la temperatura del agua hasta llegar a los 100 ºC FIG. 1 : EXPERIMENTO DE PRODUCCIÓN DE VAPOR Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 3 de 56 (puesto que el cilindro está abierto en su parte superior, al agua se le aplica únicamente la presión atmosférica). Cualquier aumento adicional de calor hace que el agua no pueda mantenerse en fase líquida y una parte hierva convirtiéndose en vapor. El calor total retenido por cada kg. de agua líquida a la temperatura de ebullición se llama “Entalpía específica del agua saturada” y se le designa con el símbolo “hf”. El calor adicional para convertir 1 kg. de agua en vapor se llama “ Entalpía específica de evaporación “ y se designa con el símbolo “hfg”. El calor total de cada kg. de vapor es la suma de las dos anteriores, se llama “Entalpía específica del vapor ” y se designa con el símbolo “hg”, por lo tanto: hg = hf + hpg (1.1) En consecuencia cuando al kg. de agua contenido en el cilindro a 100 ºC se le añade toda la Entalpía específica de evaporación, el agua se habrá convertido totalmente en vapor a la presión atmosférica. Su volumen será mucho mayor que el del agua líquida. Claramente las moléculas del agua líquida se mantienen mucho más próximas que las moléculas del vapor. Se puede pensar en que el proceso de evaporación consiste en añadir suficiente energía para que cada molécula pueda vencer la fuerza de cohesión que la mantiene próxima a sus vecinas con lo que abandonará el líquido del cilindro y se moverá libremente en fase gas. Se puede esperar que si la presión en la parte superior del líquido aumenta, las moléculas encontrarán mayor dificultad en abandonar el líquido. Les deberemos comunicar más energía para que puedan romper los enlaces y moverse en fase gas. Esto quiere decir que la temperatura del agua deberá ser mayor de 100 ºC para que la evaporación se inicie. Esto es, realmente, lo que sucede en las calderas. Si nuestro cilindro imaginario es provisto de un pistón, libre de rozamiento, y se coloca un peso en la parte superior del mismo para aumentar la presión del agua, la temperatura de la misma estará encima de los 100 ºC cuando empiece la evaporación. A cualquier presión dada le corresponde una temperatura única por encima de la cual el agua no puede subsistir como líquido, y cualquier entalpía cuyo valor esté por encima de la “Entalpía específica del agua saturada” evaporará parte del líquido. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 4 de 56 En las “Tablas de Vapor” se recogen temperaturas y presiones de ebullición junto con las entalpías de agua y vapor. 1.1.3. Calor y Temperatura El calor es una forma de energía y como tal es parte integrante de la entalpía de un líquido o gas. 1.1.3.1. Calor Sensible El calor que produce una elevación de la temperatura cuando se añade a un cuerpo se llama Calor Sensible. En las calderas, hablamos del calor aportado por el combustible y que se transfiere al agua elevando su temperatura hasta la ebullición. Si el agua que ingresa a la caldera lo hace a una temperatura mayor a 0 ºC, entonces ésta trae consigo ya una parte del Calor Sensible necesario para llevarla al punto de ebullición, siendo solamente necesario agregar el resto de Calor Sensible. 1.1.3.2. Calor Latente El agua hirviendo a presión atmosférica tiene una temperatura de 100 ºC, pero en la Caldera se sigue aportando calor, el mismo que transforma el agua hirviendo en vapor. Este calor que produce un cambio de esta en el agua, sin variar su temperatura, se conoce como Calor Latente (llamado también Calor Latente de Vaporización). 1.1.3.3. Calor Total del Vapor Como habíamos dicho anteriormente, el vapor es un vehículo para transferir calor en forma eficiente. También hemos mencionado que el vapor generado en la Caldera, lleva consigo dos claves de vapor. Tenemos el calor sensible, del agua hirviendo, al que hay que agregar el calor latente, que convierta el agua en vapor. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 5 de 56 El calor total del vapor es, por lo tanto, la suma del calor Sensible más el Calor Latente. Calor Total = Calor Sensible + Calor Latente (1.2) Hay que tener presente que el Calor Latente es considerablemente mayor que la cantidad de Calor Sensible. Para dar un ejemplo, en cada kg. de vapor (que se encuentra a 100 ºC) hay 100 calorías de Calor Sensible y aproximadamente 540 calorías de Calor Latente, haciendo un total de 640 calorías. 1.1.3.4. Temperatura Es un parámetro del calor que nos indica la cantidad promedio de energía térmica acumulada en un cuerpo, que podría traducirse como una condición de estado. Las siguientes relaciones nos sirven para poder convertir la Temperatura de ºC a ºF o viceversa. T (ºF) = 1.8 x (T ºC) + 32 (1.3) T (ºC) = T (ºF) – 32 1.8 (1.4) 1.1.4. Presión de Vapor Ya hemos mencionado el término “presión atmosférica”. Es simplemente la presión que ejerce la atmósfera terrestre sobre todas las cosas en todas direcciones. La unidad de presión en el sistema internacional (SI) es el bar (1 bar = 100 kPa). La presión ejercida por la atmósfera cuando el agua está hirviendo a 100 ºC es de 1,01325 bar. Es una valor tan próximo a 1 bar, que la aproximación es suficiente en la mayor parte de casos prácticos. Volvamos al cilindro imaginario de la Fig. 1, con su pistón libre de rozamientos, que hemos mencionado antes. Si el agua es calentada en el cilindro hasta que se produce vapor, éste llenará la parte inferior del pistón hasta que la presión del vapor y el agua se equilibren con la ejercida por el pistón cargado. En este momento, si se produce más vapor, empujará el pistón la presión permanecerá constante. Si pudiésemos introducir más agua en el cilindro para Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 6 de 56 mantener su nivel, se iría formando más vapor que empujaría más arriba al cilindro. A partir del momento en que el cilindro no pudiese subir más, si se siguiese formando vapor, la presión aumentaría. Ya hemos dicho que si el cilindro o Caldera se opera a un presión superior a la atmosférica, la temperatura del agua saturada y del vapor es superior a 100 ºC. Por ejemplo, si la presión de saturación fuese de 10 bar, la temperatura de saturación del agua sería de 180 ºC. Para alcanzar esta mayor temperatura, el agua tendrá una mayor cantidad de “Entalpía del agua saturada” o “Calor Sensible”. Por otra parte, encontramos que la entalpía de evaporación o “Calor Latente” necesario para convertir el agua saturada en vapor es menor a medida que la presión aumentada. 1.1.5. Volumen de Vapor Si 1 kg. (masa) de agua (1 litro en volumen) se convierte totalmente en vapor, el resultado será exactamente 1 kg. (masa) de vapor. Sin embargo, al contrario de lo que ocurre con el agua, el volumen ocupado por una masa dada de vapor depende de su presión. FIG. 2: VAPOR SATURADO SECO PRESIÓN / VOLUMEN ESPECIFICO A la presión atmosférica, 1 kg. de vapor ocupa unos 1.673 m 3 . A la presión de 10 bar abs, el mismo kg. de vapor sólo ocupa 0.1943 m 3 . El volumen de 1 kg. de vapor a una presión dada es un volumen específico (kg.). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 P r e s i ó n M a n o m é t r i c a - b a r Volumen Específico - m3/kg Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 7 de 56 El volumen ocupado por una unidad de masa de vapor disminuye cuando la presión aumenta. Este viene representado en forma gráfica en la Fig. 2. 1.1.6. Calidad del Vapor 1.1.6.1. Vapor Seco / Vapor Húmedo Las Tablas de Vapor muestran las propiedades del llamado “Vapor Saturado Seco”. Es un vapor que ha sido evaporado completamente, es decir, no contiene gotas de agua líquida. En la práctica, el vapor a menudo arranca pequeñas gotas de agua, con lo que ya no puede ser descrito como vapor saturado seco. Sin embargo, es importante que el vapor utilizado para procesos o calefacciones sea lo más seco posible. Veremos más adelante como se consigue, utilizando “separadores” y “purgadores”. La calidad del vapor se describe mediante su “fracción seca”, que es la proporción de vapor completamente seco presente en el vapor considerado. El vapor se llama “húmedo” si contiene gotas de agua en suspensión que no transportan calor latente o entalpía específica de evaporación. Por ejemplo, la entalpía específica del vapor a 7 bares con una fracción seca de 0.95 se puede calcular del modo siguiente: Cada kg de vapor húmedo contendrá la totalidad de calor del agua hirviendo (saturado), pero como sólo hay 0.95 kg de vapor seco con 0.05 kg de agua, sólo estará presente el 0.95 de la entalpía de evaporación. Por tanto, la cantidad de calor total del vapor será: hg = hf + (0,95 x hfg ) = 721.4 + (0.95 x 2047.7) = 2667 kJ/kg. Este valor representa una reducción de 102.4 kJ/kg. en relación con el calor del vapor a 7 bar relativos encontrados en las Tablas de Vapor. Son las gotas de agua en suspensión las que hacen visible el vapor húmedo. El vapor como tal es un gas transparente pero las gotas de agua le dan un aspecto blanquecino al reflejar la luz. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 8 de 56 1.1.6.2. Vapor Sobrecalentado Mientras haya agua presente, la temperatura del vapor saturado se corresponderá con la que se encuentra en las Tablas de Vapor. Sin embargo, si la transferencia de calor continúa después que se ha evaporado toda el agua, la temperatura del vapor seguirá aumentando. En estos casos el vapor se llama “sobrecalentado” entendido como tal al vapor que se encuentra a cualquier temperatura por encima de la del vapor saturado a la presión correspondiente. El vapor saturado condensa rápidamente sobre cualquier superficie que esté a menor temperatura, puesto que le comunica calor latente, que es la energía que transporta en mayor proporción. Contrariamente, cuando el vapor sobrecalentado cede una parte de su calor, lo hace mediante una disminución de temperatura. Por tanto no habrá condensación hasta que se alcance la temperatura de saturación y, por tanto, el flujo de calor desde el vapor sobrecalentado es menor, en general, que el que se puede alcanzar con vapor saturado aunque el vapor sobrecalentado está a mayor temperatura. Debido a otras propiedades, el vapor sobrecalentado es el que se utiliza habitualmente para potencia, mientras que el vapor saturado es ideal para aplicaciones de proceso y calefacción. 1.1.7. Mecanismos de Transferencia de Calor El calor es energía en tránsito, debido a la diferencia de temperaturas. Dentro del Caldero se tienen los tres mecanismos de transferencia de calor, los mismos que se describen a continuación: 1.1.7.1. Conducción La transferencia de calor por conducción aparece en sólidos, líquidos y gases. Podemos pensar en la conducción como la transferencia de calor desde partículas más calientes a partículas adyacentes menos calientes. La velocidad con la que se puede transferir calor de una partícula a otra depende de la diferencia de temperaturas entre las mismas y la conductividad térmica “k”, propia del material. Por lo que podemos deducir que existen materiales que son buenos conductores de calor y otros con propiedades conductivas pequeñas, como es el caso de los llamados aislantes térmicos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 9 de 56 1.1.7.2. Convección Es la transferencia de calor entre una superficie sólida que se encuentre en contacto con un fluido, los mismos que se encuentran a diferentes temperaturas. El fluido se encuentra sometido a movimiento, por fuerzas naturales (diferencia de densidad en el mismo fluido) o por fuerzas externas (ventilador o bomba). 1.1.7.3. Radiación La radiación térmica es radiación electromagnética que se emite en la banda de longitud de onda. No requiere de soporte para propagarse. 1.1.8. Generación de Vapor Antes de pasar a considerar el uso práctico del vapor conviene verificar que los aspectos teóricos han quedado suficientemente claros. La energía química contenida en el carbón, gas, Diesel 2, Bunker, Residual o cualquier otro combustible se convierte en energía calorífica al quemarse. Esta energía calorífica se transmite a través de las paredes del hogar del caldero hasta Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 10 de 56 el agua. Mediante la adición de esta energía calorífica la temperatura del agua aumenta y cuando alcanza el punto de saturación, hierve. La energía calorífica adicionada, que ha tenido como efecto el aumento de la temperatura del agua, se llama Entalpia del Agua Saturada o Calor Sensible (hf). El agua a una temperatura igual a la de su punto de ebullición se llama agua saturada. El calor sensible del agua a 0 ºC se toma habitualmente como cero. La capacidad calorífica específica del agua es 4.186 kJ/kg ºC. Por lo tanto, aumentar la temperatura de 1 kg de agua de 0 ºC a 100 ºC (punto de ebullición a la presión atmosférica) requerirá la siguiente cantidad de calor: 1 kg x 4.186 kJ/kg ºC x 100 ºC = 418.6 kJ Si la caldera se alimenta con 1000 kg másicos de agua (1000 litros) la entalpía del agua saturada es de: 1000 kg x 4.186 kJ/kg ºC x 100 ºC = 418,600 kJ Si el agua de nuestra caldera está ya a 10 ºC el aumento de temperatura necesario para llevarla al punto de saturación es de: 1 000 kg x 4.186 kJ/kg. ºC x 90 ºC = 376 740 kJ Hay que recordar que este valor no es el calor total del agua saturada sino el aumento en el calor sensible para llevar el agua de 10 ºC a 100 ºC. El agua a 10 ºC ya tiene calor (llamado algunas veces entalpía del agua fría). El calor total es siempre 418 600 kJ para agua saturada a 100 ºC en una Caldera de 1 000 kg. El ejemplo proporciona una primera lección práctica de economía de combustible. Cuanto mayor sea la temperatura inicial del agua en la caldera menor calor será necesario para llevarla al punto de saturación, y por consiguiente, será necesario quemar menos cantidad de combustible. Ya tenemos el agua a 100 ºC. Si en nuestra caldera continuamos transfiriendo calor al agua, este incrementó en el calor no provoca un aumento de temperatura del agua sino que la evapora, convirtiéndola en vapor. La entalpía (o calor) que produce este cambio de estado sin aumento de temperatura se conoce como Entalpía de evaporación (hfg) o calor latente. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 11 de 56 Así pues, el vapor generado en la caldera tiene dos tipos de entalpía (o calor), la del agua saturada (calor sensible) y la de evaporación (calor latente). La suma de las dos es la Entalpía del vapor saturado (hf) o calor total del vapor. hf + hfg = hg (1.5) En los ejemplos citados para ilustrar los puntos básicos suponen presión atmosférica. Consideremos ahora la caldera como un recipiente cerrado. Al generarse vapor queda comprimido y ejerce una presión en todo lo que rodea, incluida la superficie del agua. Al aumentar la presión de esta superficie del agua, aumenta la temperatura del agua saturada, puesto que las moléculas necesitan más energía para abandonar la superficie. Mientras que a la presión atmosférica la temperatura del agua saturada es de 100 ºC, a la presión de 10 bares abs, la temperatura del agua saturada sube a 180 ºC. La Fig. 3 muestra la entalpía del agua saturada a presión atmosférica. Comparémosla con la Fig. 4 que muestra la entalpía correspondiente a 10 bares abs. FIG. 3: ENTALPIA DE 1 kg. DE VAPOR A PRESIÓN ATMOSFERICA FIG. 4: ENTALPIA DE 1 kg. DE VAPOR A 10 Bar ABSOLUTOS Las reglas prácticas que se deducen son: i) Cuando la presión del vapor aumenta:  La entalpía del vapor saturado aumenta ligeramente  La entalpía del agua saturada aumenta.  La entalpía de evaporación disminuye Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 12 de 56 ii) Cuando la presión del vapor disminuye  La entalpía del vapor saturado disminuye ligeramente  La entalpía del agua saturada disminuye.  La entalpía de evaporación aumenta. Por tanto, cuanto menor es la presión del vapor mayor es la entalpía de evaporación. 1.1.9. Utilización del Vapor El vapor es uno de los fluidos más usados en la industria. Su uso original fue como transportador de energía desde las calderas a las máquinas, pero esta aplicación queda actualmente reservada a las plantas de energía. La gran utilidad que la industria a encontrado al vapor es como transporte de energía calórica, para suministrarla a todos los procesos de calentamiento, secado, evaporación, cocción, esterilización y otros, de los cuales depende hoy el mundo de la fabricación. La siguiente tabla nos muestra los sectores y su respectiva utilización del vapor en el proceso productivo correspondiente. SECTOR UTLIZACION Textil Teñidos, lavado de lanas. Etc. Pesquera Procesamiento de harina de pescado Láctea Evaporación, pasteurización Hotelería Calefacción, sauna, servicios Hospitales Esterilización de instrumentos quirúrgicos Lavanderías Lavado, secado, planchado de prendas Comedores Cocción de alimentos (marmitas) Papelera Secar pasta y procesar papel Alimentaria Esterilización, deshidratación, etc. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 13 de 56 Bebidas Lavado de botellas, preparación de jarabes Agroindustria Deshidratación, pasteurización Minería Lixiviación, planta de molibdeno, calefacción Curtiembres Curtido de cueros, secado al vacío 1.1.10. Tablas de Vapor Ya hemos visto que hay una relación entre la presión del vapor y la temperatura de saturación: que las entalpías del agua saturada de evaporación y del vapor saturado varían y se interrelacionan con la presión y que el volumen varía también con estos cambios de presión. Afortunadamente existen tablas que relacionan las propiedades del vapor a varias temperaturas. Se llaman Tablas de Vapor y son el resultado de los ensayos efectuados hasta ahora con el mismo. La información dada en las 7 columnas de la Tabla, es la siguiente: TABLAS DE VAPOR DE AGUA Entalpía Específica Volumen Presión Presión Específico Relativa Relativa Temperatura Agua Evaporación Vapor Vapor (hf) (hfg) (hg) (Vg) bar psi ºC kJ/kg kJ/kg kJ/kg m3/kg 0.00 0.00 100.00 419.04 2257.0 2676.04 1.673 0.50 7.25 11.61 468.3 2225.6 2693.9 1.149 1.00 14.50 120.42 505.6 2201.1 2706.7 0.881 2.00 29.00 133.69 562.2 2163.3 2725.5 0.603 Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 14 de 56 3.00 43.50 143.75 605.3 2133.4 2738.7 0.461 4.00 58.00 151.96 640.7 2108.1 2748.8 0.374 5.00 72.50 158.92 670.9 2086 2756.9 0.15 6.00 87.00 165.04 697.5 2066 2763.5 0.272 7.00 101.50 170.5 721.4 2047.7 2769.1 0.24 8.00 116.00 175.43 743.1 2030.9 2774 0.215 9.00 130.50 179.97 763 2015.1 2778.1 0.194 Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 15 de 56 1.2. CALDEROS 1.2.1. Definición de Caldero El término “Caldero” se aplica a un dispositivo para generar:  Vapor para fuerza, procesos industriales o calefacción.  Agua caliente para calefacción o para uso general. Por razones de sencillez de comprensión, al caldero se le considera como un productor de vapor en términos generales. Sin embargo muchas calderos diseñados para vapor se pueden convertir en calentadores de agua o aceite térmico. Fig. 2.1: Caldero Pirotubular de 400 BHP Los calderos son diseñados para transmitir el calor procedente de una fuente externa (generalmente combustión de algún combustible), a un fluido contenido dentro del mismo caldero. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 16 de 56 De cualquier carácter que sea, el líquido contenido en la caldera debe estar con las debidas medidas de seguridad. El vapor o agua caliente, deben ser alimentados en las condiciones deseadas, es decir, de acuerdo con la presión, temperatura y calidad, y en la cantidad que se requiera en Planta. 1.2.2. Componentes Básicos de una Caldera Los componentes básicos de una Caldera son los que se detallan a continuación: a. QUEMADOR: Aporta el combustible y el aire de combustión (comburente), mezclándolo y produce la combustión. La Fig. 2 muestra las partes principales de un quemador. Fig. 2.2: Partes Principales de un Quemador Donde: 1. Caja del quemador 6. Obturador 12. Accesorio de salida de 2. Obturador de aire 7. Motor Combustible Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 17 de 56 3. Banda de ingreso de aire 9. Rueda del ventilador 13. Tubo de combustible 4. Roseta 10. Compuerta de aire 14. Transformador de 5. Platina 11. Bomba de combustible Ignición 6. Obturador b. CAMARA DE COMBUSTIÓN: también llamado Hogar, es el espacio donde se aloja la llama, cabe decir, donde produce la combustión transfiriendo el calor por radiación hacia las superficies conventivas de la caldera. c. SECCIÓN DE CONVECIÓN: Zona donde se transfiere el calor de los gases de combustión al fluido a través de la superficie de calefacción (haz de tubos). d. VENTILADOR: proporciona el aire de combustión, introduciéndolo al hogar e impulsándolo a través de la Caldera. e. CHIMENEA: por donde se eliminan los gases de combustión después de haber transferido su calor al fluido, permitiendo regular el tiro. f. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROLES: permiten efectuar la operación de la Caldera con mayor seguridad logrando mayores niveles de eficiencia. Existen gran variedad de calderos; el más simple podría ser concebido con el sencillo hervidor de agua casero. Las necesidades de disponer gradualmente de fluidos (agua caliente, vapor, aceite térmico) con características cada vez más exigentes de presión y temperatura, determinaron que los calderos se vayan tornando cada vez más complejos, hasta llegar a los modernos sistemas de generación de vapor a presiones críticas y supercríticas para generación eléctrica. 1.2.3. Designación de la Capacidad de los Calderos La cantidad de vapor requerida para producir en determinadas máquinas un horse power de potencia, da lugar a la expresión de la capacidad de los calderos en BHP. Un BHP es equivalente, en tales términos, a 34.5 libras de vapor por hora, producido desde agua a 100ºC hasta vapor a la misma temperatura o aproximadamente 33,475 BTU/hr, considerando que el calor de vaporización es de 970.3 BTU/lb. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 18 de 56 Los calderos antiguos podían evaporar esta cantidad de agua con aproximadamente 10 pies 2 de área de transferencia de calor, por lo cual las potencias de los calderos fueron expresadas en Boiler Horse Power (BHP), siendo tales los pies 2 de área de transferencia de calor divididos entre 10. Actualmente estos términos no resultan teóricamente correctos, ya que no existe una relación directa entre la cantidad de vapor producida y la requerida para generar un horse power y tampoco con el área de transferencia empleada; sin embargo, particularmente en el caso de los calderos pirotubulares, la expresión de la capacidad de los calderos en HP o BHP, utilizada por los propios fabricantes y usuarios en la práctica industrial, debe tomarse en cuenta, considerando que un HP o BHP resulta equivalente a una producción de 34.5 lb/hr de vapor a 100 ºC, a partir de agua a la misma temperatura. Puesto que los generadores de vapor operan a condiciones distintas, el flujo de vapor debe ser corregido considerando la temperatura del agua de alimentación y la presión de vapor saturado. Tal corrección puede ser realizada utilizando el siguiente nomograma: Ejemplo: Para calcular el flujo de vapor de un caldero de 500 BHP, cuando la temperatura del agua de alimentación es 180 ºF y la presión de vapor es 150 psig (164.7 psia), en el nomograma anexo, alinear 180ºF con 150 psig y leer C.F. = 0.926; alinear este valor con 500 bhp para obtener 15,970 lb/hr. La capacidad de las grandes unidades de centrales termoeléctricas se suele expresar en megawatts, en referencia a la máxima capacidad de energía eléctrica que resulta posible generar con la producción de vapor que ingresa a las turbinas. Un sistema que se orienta a uniformizar las diferentes formas de expresar la capacidad de calderos, recomienda referirse a la capacidad máxima de transferencia de calor en el sistema, expresada en las unidades, adoptadas por el Sistema Internacional (SI), es decir, Joules/hr. La práctica moderna es describir a los calderos industriales en términos de su máxima producción de vapor lb/hr, kg/hr o TM/hr para condiciones determinadas de presión y temperatura. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 19 de 56 1.2.4. Clasificación de los Calderos Los calderos se clasifican según diferentes criterios relacionados con la disposición de los fluidos y su circulación, el mecanismo de transmisión de calor dominante, el tipo de combustible empleado, la presión de trabajo, el tiro, el modo de operación y parámetros exteriores al caldero ligados a la implantación, ubicación, lugar de montaje y aspectos estructurales. A los efectos de este manual sólo nos fijaremos en los criterios que tengan alguna relación con la energía. De acuerdo con ello, clasificaremos los calderos según los criterios siguientes: a) Por la disposición de los fluidos :  De tubos de agua (acuotubulares).  De tubos de humo (pirotubulares). b) Por la circulación de agua :  De circulación natural.  De circulación asistida.  De circulación forzada. c) Por el mecanismo de transmisión de calor :  De convección.  De radiación.  De radiación y convección. d) Por el combustible empleado :  De carbón mineral (parrilla mecánica o carbón pulverizado).  De combustibles líquidos.  De combustibles gaseosos.  De combustibles especiales (leña, bagazo, etc.).  De recuperación de calor de gases (con o sin combustión de apoyo).  Mixtos.  Nucleares. e) Por la presión de trabajo :  Subcríticos. De baja presión: p < 20 Kg/cm 2 . De media presión: 20 > p > 64 Kg/cm 2 . De alta presión: p < 64 Kg/cm 2 .  Supercríticos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 20 de 56 f) Por el tiro :  De tiro natural.  De tiro forzado.  De tiro inducido. 1.2.5. Calderos Pirotubulares En este tipo de calderos, los gases calientes fluyen por el interior de tubos que son sumergidos en agua dentro de un casco. Las presiones operativas de diseño son próximas a 150 psig y sus capacidades varían entre 10 y 800 HP, equivalentes a producciones de vapor de 345 y 27,600 lb/hr de vapor aproximadamente. Este tipo de calderos es el más popular y es usado en la mayoría de pequeñas plantas industriales. Fig. 2.3. Recorrido de los gases de combustión Las ventajas de los calderos pirotubulares son:  Requieren bajo costo de inversión y son menos costosos que los acuotubulares.  Alcanzan elevadas eficiencias (> 80%). Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 21 de 56  Pueden absorber grandes y súbitas fluctuaciones de carga con ligeras variaciones de presión debido al gran volumen de agua contenido en el casco.  Pueden operar inmediatamente después de ser instalados en planta. Fig. 2.4. Caldera Pirotubular de 3 pasos 1.2.6. Criterios de Selección de Calderos La gran variedad de tipos de calderos existentes y las múltiples posibilidades de conformación de los equipos que integran un sistema de generación de vapor podrían hacer aparecer como algo muy complejo la selección de un determinado caldero para atender un requerimiento industrial de minado caldero para atender un requerimiento industrial de vapor, agua caliente o calentamiento de fluidos térmicos. En el caso de calderos pirotubulares, la selección de equipos de uno, dos, tres o cuatro pasos obedece a criterios técnicos y económicos. Mientras mayor sea el número de pasos se conseguirá mayores eficiencias, pero los equipos serán más caros. En acuotubulares, hasta cierta capacidad podrán ser tipo paquete, pero a partir de cierto límite, variable para cada caso, resultará conveniente montarlos en planta. La decisión respecto a la instalación de economizadores y recuperadores de calor obedece igualmente a criterios de factibilidad técnica y conveniencia económica, en función de la capacidad de producción de vapor de los calderos y sus presiones de operación. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 22 de 56 Conviene establecer, para evitar confusiones, que en la práctica industrial se llama economizador al sistema que permite aprovechar el calor de los gases de combustión para precalentamiento del agua de alimentación y recuperadores a los que lo hacen para precalentamiento del aire de combustión. 1.3. AGUA PARA CALDEROS 1.3.1. Características del Agua antes de ser Tratada El agua natural a simple vista puede parecer pura y limpia, pero sometida a un análisis químico, siempre se encontrará impurezas que resultan indeseables en el agua de alimentación a una Caldera. El agua contenida en las nubes es perfectamente pura y si se pudiese disponer de ella para la producción de vapor, no habría razón para tratarla. Sin embargo a medida que comienza a caer en forma de lluvia, a través de las capas de aire atmosférico, absorbe varios gases: oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, etc. Posteriormente, al entrar en contacto con los suelos, disuelve sales minerales, calcio, magnesio y sodio. Fig. 3.1 Impurezas del agua Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 23 de 56 Consideremos las diferentes impurezas que contiene el agua, las cuales son de múltiples formas y características y puedan ser divididas en la siguiente forma: a. Sales minerales en solución: consisten en bicarbonatos, sulfatos, cloruros, nitratos en forma de calcio, magnesio, sodio o potasio. b. Sólidos en suspensión o turbidez: como la arena, óxidos de hierro, arcilla o greda, tierra, etc. c. Materia orgánica: como microorganismos de tipo animal y vegetal, aceites, aguas servidas, etc. Todas las aguas naturales, sea cual fuere su procedencia, tienen algunas o todas las impurezas indicadas. 1.3.2. Problemas de ocasionan las impurezas del agua en el interior de los Calderos 1.3.2.1. Incrustación Las sales de calcio y magnesio, cuya presencia se identifica como dureza del agua, se quedan depositadas en las superficies de los tubos, en forma de incrustaciones cuando el agua se evapora. Esto ocurre porque los componentes de calcio y magnesio son relativamente insolubles en agua y tienden a precipitar, estas incrustaciones reducen la transferencia de calor y provocan sobrecalentamiento en los tubos. La dureza del agua natural varía desde pequeñas cantidades de calcio y magnesio hasta más de 800 ppm. Los calderos de alta presión (> 200 psi) pueden tolerar sólo 0 - 5 ppm de dureza como carbonato de calcio. Los sulfatos y la sílice precipitan generalmente en la superficie metálica del caldero y no forman lodo, siendo estas incrustaciones de mayor dureza. El hierro disuelto suspendido se encuentra también como depósitos en las superficies metálicas. Los compuestos de sodio se depositan sólo cuando el agua está completamente evaporada, puesto que son muy solubles. 1.3.2.2. Corrosión Los tipos más comunes de corrosión son causados por el oxígeno disuelto en el agua y por el bajo pH causado por la presencia de dióxido de carbono (CO2), éste se origina directamente desde el agua de alimentación, tanto por absorción del CO2 del aire como de la descomposición de los carbonatos que contiene. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 24 de 56 La corrosión por bajo pH, causada por el ácido carbónico, consume al metal reduciendo el espesor de los tubos y creando zonas de fatiga. El oxígeno disuelto en el vapor y condensado, proveniente de entradas de aire o una inadecuada remoción del oxígeno por deareación, puede generar corrosión localizada o generalizada. Mientras se produzca la reducción del oxígeno la corrosión continuará. 1.3.2.3. Arrastre La espuma es la causa del arrastre de la humedad, aceites, sales, disueltas, etc. Ciertas sustancias como álcalis, aceites, grasas, materia orgánica y sólidos suspendidos, provocan la formación de espuma. Esto ocurre por una repentina agitación del agua contenida en el caldero, causada por un cambio brusco en la carga del mismo. Los sólidos disueltos y suspendidos en el agua del caldero pueden causar espumas que son arrastradas por el vapor, contaminando el sistema, causando sobrecalentamientos y corrosión, propiciando fallas en tubos sobrecalentados. Las purgas y agentes antiespumantes pueden ayudar a reducir el arrastre, también un control apropiado de la operación del caldero puede reducir el arrastre. 1.3.2.4. Fragilidad Caustica Concentraciones altas de sustancias causticas causan fragilidad del metal. Esto ocurre cuando, en condiciones normales de operación, estas sustancias se concentran bajo los remaches, a lo largo y al final de las suturas de los tubos, donde el agua se evapora bruscamente (flasheada). Por lo menos, trazas de sílice deben estar presentes para que ocurra la fragilización. En la tabla 3.1 se presentan las impurezas comunes en el agua y los efectos que producen cuando se encuentran en el agua alimentada a las calderas. 1.3.3. Tratamiento del Agua para Calderos La forma más frecuente de expresar la concentración de impurezas es la que relaciona las partes en peso del elemento por millón de partes de agua (ppm). Lo anterior equivale a multiplicar el porcentaje de la concentración por 10 4 , lo cual representa una ventaja al poder utilizar siempre números enteros positivos para pequeñas concentraciones. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 25 de 56 El agua que entra a la Caldera se convierte en vapor el mismo que sale en estado de relativa pureza. Las impurezas y los gases que forman parte del agua de alimentación son retenidos y concentrados en el agua de la Caldera. Los sólidos productores de espuma en grandes concentraciones dentro del agua de la Caldera contribuyen a que esta sea portadora de partículas contaminantes y, en consecuencia, contaminen el vapor. TABLA 3.1. IMPUREZAS COMUNES EN EL AGUA Y POSIBLES EFECTOS CUANDO ES USADO DIRECTAMENTE EN LAS CALDERAS SUSTANCIA ORIGEN DE LA SUSTANCIA CONTAMINANTE POSIBLE EFECTO CUANDO ESTÁN PRESENTES EN EL AGUA DE LA CALDERA Bicarbonato de Calcio Depósitos minerales incrustación Carbonato de Calcio Depósitos minerales incrustación Cloruro de Calcio Depósitos minerales incrustación Sulfato de Calcio Depósitos minerales incrustación y corrosión Acido Carbónico Absorción de la atmósfera, depósitos minerales, descomposición de materia orgánica corrosión Acido libre Desperdicios industriales Corrosión Bicarbonato de Magnesio Depósitos minerales incrustación Carbonato de Magnesio Depósitos minerales incrustación Cloruro de Magnesio Depósitos minerales incrustación y corrosión Aceites y grasas Desperdicios industriales corrosión, depósitos y espumas Materia orgánica y alcantarillado Desperdicios domésticos e industriales corrosión, depósitos y espumas Oxigeno de la atmósfera corrosión Silice Depósitos minerales incrustación Bicarbonato de Sodio Depósitos minerales Espuma y fragilidad Carbonato de Sodio Depósitos minerales Espuma y fragilidad Cloruro de Sodio Desperdicios industriales y depósitos minerales inerte, pero puede ser corrosivo bajo de estas condiciones. Sólidos suspendidos desperdicios industriales espuma, lodos e incrustaciones Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 26 de 56 Con muy pocas excepciones el agua, tal como se encuentra en la naturaleza, no es apropiada para su empleo en las calderas, por lo cual debe ser sometida a un tratamiento apropiado. De lo anterior se deduce, en forma esencial, la vinculación que existe entre la separación de los elementos nocivos del agua, la conversión de las impurezas residuales en formas inocuas por medio de los tratamientos suplementarios dentro de la Caldera o sistemas conectados; y la remoción sistemática, por medio de purgas de los concentrados del agua de la Caldera para evitar la acumulación excesiva de sólidos depositados dentro de la unidad. Tabla 3.2. Valores a mantener en el agua de la Caldera Parámetro a controlar Máximo Aceptable Total de sales disueltas 2000 ppm 800 pmm Alcalinidad total 700 ppm 150 pmm Dureza 17 ppm 7 ppm Sólidos en suspensión 125 ppm 30 ppm Sílice (SiO) 325 ppm 80 ppm Aceite/materia orgánica 7 ppm 2 ppm Oxígeno 70 ppm 10 – 20 ppm Bióxido de carbono 70 ppm 10 – 20 ppm 1.3.3.1. Tratamiento Interno El tratamiento interno del agua de la Caldera tiene por objeto evitar la corrosión, las impurezas en las superficies conductoras de calor y la contaminación del vapor, también es un auxiliar que ayuda a mantener dentro de los límites satisfactorios las condiciones generales del agua. El tratamiento requiere cantidades apropiadas de productos químicos que reaccionan con las impurezas “residual” presentes en el agua de alimentación. Específicamente, el tratamiento interno del agua provee:  Productos químicos que reaccionan con la dureza del agua de alimentación y provienen la formación de incrustaciones en el metal.  Acondicionadores de lodos, sintéticos o naturales, para prevenir que los sólidos suspendidos se depositen en el metal.  Antiespumante para prevenir el arrastre.  Reactivos para la eliminación de oxígeno y prevenir la corrosión. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 27 de 56  Reactivos químicos para mantener cierta alcalinidad y minimizar la corrosión. Fig 3.2 Dosificadores de Productos Químicos 1.3.3.2. Tratamiento Externo Su principio de aplicación se basa en la necesidad de preparar el agua ANTES de que entre a la Caldera para que llegue lista para calentarse y evaporarse sin ocasionar problemas en los equipos. a. SUAVIZADO Este es el método más popular, usado para retirar las sales de calcio (Ca) y magnesio (Hg) que siempre acompañan el agua y que le dan la propiedad de dureza. Estas sales al calentarse se precipitan generando lodos que se compactan por efectos de la temperatura y la presión solidificándose produciendo incrustaciones de tipo “Blanda” o “porosa”, reduciendo considerablemente el intercambio de calor, siendo ésta retirable sólo por medios mecánicos o “lavados químicos”. El principio de operación del suavizador o ablandador está basado en el intercambio iónico. El equipo consiste en dos tanques, uno de ellos es el tanque ablandador propiamente dicho, el cual tiene en su interior una resina, ya sea natural o sintética conocida como zeolita, recubierta Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 28 de 56 normalmente de sodio (Na); el otro Tanque contiene sal común (Na Cl) disuelta en agua, para formar salmuera, la misma que es usada para regenerar la resina. Fig 3.3. Ablandador: Tanque de Salmuera y Tanque Reactor ETAPAS DE ABLANDADMIENTO: La operación del ablandador consiste principalmente de cuatro pasos: 1. Servicio Durante el cual, el agua cruda para ser suavizada, fluye a través del equipo desde la parte superior a la cama de Zeolita, pasa por ella y sale al servicio. Continua así hasta que la suavidad deseada en el agua no es la adecuada por haberse agotado la capacidad de intercambio de la zeolita. En este punto ha terminado el ciclo de suavización y requiere regeneración. 2. Retrolavado En esta etapa, de entrada fluye en sentido contrario al de servicio, es decir, de abajo hacia arriba, a fin de que todos los cuerpos extraños acumulados en el ciclo anterior sobre la cama de resina sean expulsados, así como para Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 29 de 56 aflojar ésta para que el regenerante (solución de salmuera) que será agregado a la zeolita, pueda ser distribuido uniformemente sobre toda la cama, sin colarse por donde pueda ofrecer menor resistencia la resina. 3. Regeneración. En esta etapa, se succiona la solución de sal para pasarla en el ablandador de arriba hacia abajo por la cama de zeolita, quitándole a ésta los iones que forman la dureza y recogidos en el ciclo anterior de suavización. Esto permite reacondicionar la resina, dejándola nuevamente “activa” para el siguiente ciclo. 4. Enjuague En esta última etapa la cama es enjuagada para remover los productos de la regeneración y el exceso del regenerante remanente en la cama de resina como resultado del paso Nº 3. Los cuatro pasos antes mencionados constituyen un ciclo. Debido a que la resina, mientras está activa químicamente, es físicamente estable; estos ciclos pueden repetirse indefinidamente. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 30 de 56 b. DESAREACIÓN El agua de alimentación de las calderas contiene principalmente dos gases disueltos: oxígeno (O2) y bióxido de carbono (CO2), el propósito de la desaereación es eliminarlos antes de que se liberen dentro de la caldera, pues producen corrosión en ésta, así como en las líneas de vapor, líneas de condensado y en los Intercambiadores de calor, porque el oxígeno busca formar óxidos, principalmente con el hierro contenido en el acero, sin embargo, el sistema no es muy usual debido a su relativo alto costo inicial y por ello se recomienda sólo para calderas de gran capacidad; pero resulta ventajoso a largo plazo, ya que permite una mayor duración de los equipos. Su principio de operación se basa en la mayor volatilidad de los gases con respecto al agua y reduce el contenido de oxígeno a menos de 0.005 cc/l, lo cual es llamado en términos prácticos "cero oxígeno", los gases son eliminados del agua de alimentación a la vez que es precalentada antes de entrar a la caldera, la mayoría de los desaereadores están diseñadas para operar con vapor de la caldera, vapor residual de un retorno de alta presión o ambos; si se utiliza vapor residual, significa una reducción en el consumo de combustible de aproximadamente 1% por cada 6ºC (10ºF) que se incremente la temperatura del agua de alimentación. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 31 de 56 Fig. 3.5. Tanque de Condensados con Desaereador c. FILTRACIÓN Este método se emplea para retirar sólidos en suspensión, materia orgánica y algunas otras sustancias que al acompañar al agua provocan problemas en los equipos industriales, pueden ser de arena, de carbón activado, etc., en el caso de los equipos de suavización el equipo lleva integrado un filtro de arena en el lecho del tanque, sin embargo si las condiciones del agua requieren pueden usarse como equipo adicional. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 32 de 56 Fig. 3.6 Tanque Filtro 1.3.4. Régimen de Purgas El proceso de producción de vapor en una caldera origina que las sales contenidas en el agua utilizada tiendan a saturar el líquido, y a su vez se precipiten en el fondo tanto del recipiente como de la columna, motivo por el cual en un periodo determinado tienen que ser eliminados esos sólidos. Purga es la eliminación de sólidos grasas y lodo que se almacenan en la caldera a fin de evitar problemas como el espumeo arrastre y sobre calentamiento de tubos. 1.3.4.1. Purga de Fondo Esta es la más importante de las purgas que se debe efectuar en una caldera su finalidad es eliminar los lodos que forman sales de calcio y magnesio y demás sólidos precipitables en el fondo de la caldera a fin de evitar que se compacten y formen incrustación más difícil de retirar. La frecuencia y duración se determina para cada equipo en particular y se hace en base a los resultados de laboratorio del análisis del agua de abastecimiento y la del interior del equipo de que se toman muestras. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 33 de 56 La mejor manera de efectuarla es subiendo el motor de la bomba de agua de alimentación hasta que llegue a la mitad del cristal indicador, para disminuir el riesgo de descubrir los fluxes durante la operación, y posteriormente abriendo las válvulas de la tubería de purgas las cuales son dos normalmente montadas tal como lo indica el diagrama. El orden en el cual deben operarse las válvulas es el siguiente: Colocar en la posición de abierto la válvula de apertura rápida, posteriormente abrir la válvula de apertura lenta a fin de evitar hasta donde sea posible el choque térmico. EL tiempo para realizar esta purga es variable, dependiendo de la cantidad de sólidos que contiene el agua de alimentación a la caldera, y en algunas ocasiones la referencia para el cierre final de la purga se hace al arranque de la bomba de agua o al paro de la caldera por bajo nivel. En algunos casos las calderas resultan ser demasiado largas y una sola tubería de purgas no es suficiente para una limpieza efectiva, por lo que se monta también una tubería al frente, de cualquier modo el trabajo de purgado se hace a través de una sola tubería a la vez, aunque éstas se encuentren intercomunicadas. Toda el agua se envía al "Tanque Rompe purgas" en donde se expande el vapor, se separan los lodos y se manda al drenaje únicamente agua líquida para no estropear la tubería de albañal. 1.3.4.2. Purga de Columna La purga de columna se efectúa a través de la válvula para tal efecto colocada en la parte inferior de la columna de agua su finalidad es la de mantener libre de lodos el cuerpo de la columna y evitar que el flotador se atore provocando que la caldera se quede sin agua y los daños que esto ocasiona. Su frecuencia va en función de la confiabilidad del tratamiento de aguas y se hace necesaria porque, aunque no hay transmisión de calor en este accesorio, sí hay sedimentación de sales de calcio y magnesio que generan incrustación. 1.3.4.3. Purga de Cristal La finalidad de colocar un cristal indicador de nivel es para tener un medio transparente donde poder observar el nivel real del agua dentro de la caldera y si lo dejamos que se llene de sedimentos nos encontraremos con que pierde su razón de ser; la manera de mantenerla limpio es abriendo Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 34 de 56 periódicamente la válvula montada en la parte inferior del cristal para que arrastre los sedimentos antes de que se solidifiquen, evitando que se obstruyan los conductos del agua y vapor que comunican con el cristal. 1.3.4.4. Purga de manómetros e instrumentos La purga de manómetro tiene la misma finalidad que la purga anterior, aunque se le debería llamar purga de instrumentos porque la limpieza que se pretende realizar con esta es la de aparatos tales como el manómetro mismo y los controles de presión (presostatos) así como el conducto que los alimenta en el cual normalmente se maneja condensado que puede provocar que se acumulen impurezas o incrustaciones en la entrada de instrumentos cuando en el vapor se tiene arrastres de agua. 1.3.4.5. Purgas de Superficie Esta purga tiene la finalidad de eliminar grasas, aceites o sustancias flotantes en la superficie del agua que se encuentra en el interior de la caldera. Los efectos que causan las grasas y aceites es un espumeo que arrastran agua líquida con el vapor y esto afecta las líneas de distribución, las válvulas y en ocasiones a los procesos mismos, también se le llama "purga continua" en razón de que la válvula de purga se abre por períodos prolongados de tiempo para que lentamente sean arrastradas al exterior del equipo las impurezas antes mencionadas. La purga de superficie, si está instalada, puede tener dos modalidades la más antigua es un tubo colocado a la altura del nivel normal del agua en un costado de la caldera que, por efecto de la presión interna, desaloja lentamente líquido que arrastra impurezas. La otra modalidad es a través de un tubo perforado como una flauta montado en el interior de la caldera y que corre a todo lo largo de ésta, dicho tubo ha recibiendo las impurezas y se encarga de mandarlo a otro tubo que las saca finalmente del equipo hacia la fosa de purgas, este último método ha demostrado tal efectividad que ya se instala de fábrica en casi todas las calderas. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 35 de 56 1.4. COMBUSTIBLES INDUSTRIALES En términos generales, combustible es todo aquello capaz de arder o quemarse produciendo luz y calor. Combustible industrial, específicamente, será aquel elemento, sustancia o compuesto, que al quemarse en condiciones controladas produzca energía térmica aprovechable con fines industriales. Los combustibles pueden estar en tres estados:  Combustibles gaseosos (Gas Natural GN, Gas Licuado de Petróleo GLP).  Combustibles líquidos, derivados del petróleo crudo (Diesel, Bunker, Residuales)  Combustibles sólidos (carbón). A continuación veremos detalles referidos a estos combustibles, dando mayor énfasis a los más usados industrialmente. 1.4.1. Origen y Formación de Yacimientos Petrolíferos Etimológicamente, petróleo significa “aceite de piedra” (pétreo = piedra y óleo = aceite), lo cual define de donde se extrae o donde se encuentra, el llamado también oro negro debido a su multiplicidad de aplicaciones útiles y valiosas. Las teorías orgánicas confirman que el petróleo y el gas que lo acompaña en el subsuelo, provienen de materias orgánicas procedentes de animales o vegetales. Debido a su estado líquido, es difícil identificar con exactitud el lugar de formación u origen, ya que se ha desplazado a través de las rocas porosas. En general, caso todos los campos petrolíferos se encuentran en formaciones de rocas sedimentarias. 1.4.2. Composición del Petróleo Crudo El petróleo crudo, tal como se extrae del subsuelo, es una mezcla de miles de diferentes compuestos químicos que varían desde gases sumamente ligeros hasta hidrocarburos semisólidos, tales como asfaltos o parafinos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 36 de 56 En la tabla 4.1, se dan los límites de la composición del petróleo crudo. TABLA 4.1 Composición del Petróleo Crudo ELEMENTO % EN PESO Carbono (C) 83 – 87 % Hidrógeno (H) 11 – 15% Oxigeno (O) hasta 5 % Azufre (S) hasta 6 % Nitrógeno (N) hasta 0.5 % Sales Minerales hasta 0.5 % 1.4.3. Refinación del Petróleo Crudo El petróleo crudo tendrá que ser sometido a un proceso industrial de refinación, para obtener los productos secundarios que dan lugar a los combustibles, lubricantes e insumos industriales para la petroquímica, mediante procesos de refinación simple o compleja. La destilación permite la separación o el fraccionamiento de los componentes de la mezcla, en función de sus temperaturas de ebullición, aprovechando las diferencias de volatilidad de los mismos. Se trata de un procedimiento sencillo y de costo relativamente módico, por lo que, en las Refinerías y Plantas Petroquímicas, abundan las torres de destilación. En la destilación primaria (fig. 4.1), el crudo es primero calentado hasta vaporizar los hidrocarburos ligeros de la carga, bombeándolo a través de haces de tubos de acero en el interior de un horno. Después de este proceso, el crudo ingresa a la parte inferior de una torre de destilación, en la cual ascienden los vapores pasando a través de platos perforados provistos de casquetes de burbujeo, los cuales son diseñados para favoreces la condensación y permitir la separación de las distintas fracciones en función de sus distintos puntos de ebullición. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 37 de 56 Fig. 4.1: Unidad de Destilación Primaria Como este proceso continúa, las diferentes fracciones del petróleo crudo condensan en los platos a diferentes niveles de altura de la columna. Las fracciones más pesadas (con punto de ebullición más alto) condensan en los platos más bajos y calientes. Las fracciones más livianos (con punto de ebullición más bajo), condensan en los platos más altos y fríos. La destilación al vacío (fig. 7.2), es un proceso semejante al descrito para la Destilación Primaria. La diferencia fundamental es que mientras la Primaria opera a presión casi atmosférica, la Unidad al Vacío lo hace a presiones mucho menores que la atmosférica. Esto permite destilar las fracciones más pesados con temperaturas que no posibilitan el craqueo térmico. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 38 de 56 FIG. 4.2.: Unidad de Destilación al Vacio En ambos casos se produce una separación física de las fracciones del petróleo crudo sin rotura químicas de las moléculas que conforman la mezcla. Cuando se trata de refinación compleja, mediante procesos de mayor exigencia térmica o utilizando catalizadores químicos especialmente diseñados y probados, se produce la rotura de las largas cadenas que conforman los hidrocarburos más pesados, dando lugar a hidrocarburos más livianos lo cual permitirá producir mayor proporción de fracciones livianas a partir de las fracciones denominadas LVGO (light vacuum gas oil) y HUGO (heavy vacuum gas oil), procedentes de la destilación al vacío. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 39 de 56 1.4.4. Clasificación de los Combustibles resultantes del Petróleo Los productos de refinación del petróleo que se utilizan como combustibles industriales, son los destilados más pesados y los residuales que salen por el fondo de las columnas de destilación. En la Tabla 4.2 se presenta la clasificación de combustibles líquidos establecida por la ASTM 396, incluyendo la información que permite identificar sus características y sus posibilidades de utilización en la práctica industrial. TABLA 4.2: Derivados del Petróleo: Destilados y Residuales GRADO DESCRIPCIÓN Y APLICACIÓN Gravedad ºAPI Poder Calorífico Viscosidad cSt 100 ºF Calentamient o para Bombeo Calentamient o para atomización BTU/Gal Kcal/kg Diesel 1 - Destilado liviano - Quemadores de vaporización 38 - 45 137,400 11,216 4.5 * No No Diesel 2 - Destilado medio. - Quemadores convencionales 30 - 40 139,600 10,936 4.86 No No Residual 4 - Destilado pesado con algo de residual 20 - 28 145,108 10,698 19.5 No Usualmente No Residual 5 - Residual liviano - Quemadores comerciales e industriales 17 – 22 148,808 10,540 150 Usualmente No Si Residual 6 (Bunker) - Residual pesado - Quemadores industriales 8 – 15 152,400 10,420 615 Si Si Residual 500 - Alta viscosidad - Quemadores industriales 7 – 13 150,623 10,500 1 070 Si Si Los que resultan más importantes, en función de frecuencia de empleo, son los siguientes: 1.4.4.1. Diesel DB Como su nombre lo indica, este combustible es concebido, producido y normalizado específicamente para ser empleado en motores de combustión interna del ciclo Diesel, por lo cual el índice de cetano es una de sus especificaciones de mayor importancia. Aunque una gran proporción de su producción se consume en el Sector Transportes, también se utiliza en usos industriales, cuando por el tamaño Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 40 de 56 y capacidad de los equipos o por condiciones del proceso mismo, no resulta posible o conveniente utilizar combustibles residuales. Sus características diferenciales más importantes para uso industrial son las siguientes: - No requiere calentamiento precio para ser bombeado, ni para su atomización. - Por ser destilado, es un combustible limpio, con mínimo contenido de cenizas, sin humedad ni sedimentos y bajo contenido de azufre. - Poder calorífico específico menor que los combustibles residuales. Desde el punto de vista técnico resultaría siempre atractivo y cómodo utilizar Diesel 2 en procesos industriales, pero precisamente por tener características valiosas (índice de cetano), que no interesan ni se aprovechan al quemarse industrialmente, su empleo difícilmente resulta conveniente en términos económicos. Hoy es un combustible caro y su reemplazo inmediato es el GLP. 1.4.4.2. Residual 4 Su empleo se proyecta a sustituir al Diesel en usos industriales, al presentar características similares en razón de conformarse con una proporción de Diesel que varía entre 70 y 80 % siendo el resto Residual 6. Sus características diferenciales son: - En condiciones normales, no requiere calentamiento para su bombeo ni para su atomización. - En climas fríos, cuando la temperatura ambiental disminuye por debajo de 15 ºC, podría requerir un ligero calentamiento para su adecuada atomización, dependiendo ello del tipo del quemador y su requerimiento de viscosidad. - El contenido de impurezas, tales como cenizas, agua, sedimentos y azufre, es ligeramente superior al del Diesel. - Su poder calorífico inferior, expresado en función del volumen, es ligeramente mayor que el del Diesel. Su atractivo se basa en su ligero menor costo de aproximadamente 10 – 15 % y además de combustionar en condiciones similares, respecto al Diesel. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 41 de 56 1.4.4.3. Residual 5 Es un combustible más ligero que el Residual 6, contiene 45% de Diesel. Sus características más importantes son las siguientes: - Usualmente no requiere calentamiento para su bombeo (12 ºC), siendo necesario el calentamiento para su atomización (75 ºC). - Su contenido de cenizas es 0.01 % en peso, el contenido de compuestos corrosivos es relativamente bajo (5 ppm de vanadios). - El punto de fluidez debe considerarse cuando las temperaturas son bajas (6 ºC). - El contenido de azufre es 1% por lo que es necesario tomarlo en cuenta, por tratarse de un compuesto corrosivo. - El contenido de agua es de 1% como máximo, este valor debe tomarse en cuanta sobre todo en el almacenamiento, ya que puede sedimentarse en el fondo del Tanque, ocasionando problemas de corrosión. - En cuanto a su poder calorífico por unidad de volumen, proporciona 8 % más de energía que el Diesel 2 y 0,28% menos que el residual 6. Es un combustible que podría sustituir al Diesel, realizando algunos cambios, pues sólo necesita calentamiento para su atomización, no siendo generalmente necesario para el bombeo. 1.4.4.4. Residual 6 - Bunker Es el combustible industrial típico para usos industriales. Como producto residual de la destilación presenta características marcadamente diferentes a los destilados en razón de la presencia de impurezas que juegan un significativo papel en cuando a eficiencia de combustión, contaminación de productos y mantenimiento de equipos. Sus características se encuentran normalizadas pero presentan algunas variaciones en cuanto a su composición, en función del crudo del que proceden y el proceso de refinación utilizado. - Requiere ser calentado, tanto para su bombeo (75 ºC) como para su correcta atomización (110 ºC). - Su viscosidad no debe exceder los 300 cSt - El punto de fluidez resulta un factor a tomar en cuenta cuando se trabaja en climas fríos (15 ºC). Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 42 de 56 - En cuanto al problema de corrosión y contaminación, el contenido de azufre, normalizado en menos de 2% representa uno de los aspectos de mayor importancia. - El poder calorífico, expresado en función del volumen de combustible, resulta mayor que el correspondiente al Diesel, aproximadamente en un 7%. - El contenido de agua y arrastre de sedimentos también representa un factor a tomar en cuenta, particularmente cuando no se les presta la importancia que requieren en las etapas de recepción y almacenamiento. Aunque su combustión resulta más problemática que la del Diesel y el Residual 4, su empleo se justifica por una conveniencia económica derivada de su precio inferior en el mercado, de su mayor poder calorífico o por razones de disponibilidad. 1.4.4.5. Residual 500 (alta viscosidad) Aunque su nominación aparece con gran frecuencia respecto al Residual 6, realmente la diferencia entre ambos es muy pequeña, mientras el Residual 6 debe tener una viscosidad inferior a 300 SSF a 122 ºF, este combustible alcanza valores equivalentes cercanos a los 500 SSF a 122 ºF. Sus características son muy similares a las del Residual 6. Así: - Resultará necesario calentarlo para su bombeo en 5 ºC más que el Residual 6. - La temperatura necesaria de calentamiento para disminuir su viscosidad al rango requerido por los quemadores es 10 ºC mayor que la del Residual 6. 1.4.5. Combustibles Gaseosos Los combustibles gaseosos son generalmente más fáciles de manejar y quemar que los líquidos o sólidos. Los combustible fósiles gaseosos son gas natural (principalmente metano y etano) y gases licuados de petróleo (GLP, principalmente butano y propano). Los combustibles gaseosos artificiales provienen, en su mayor parte, de combustibles líquidos o sólidos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 43 de 56 1.4.5.1. Gas Natural GN a. Usos y Distribución Si bien su principal uso es el calentamiento, el gas natural también se usa para generar electricidad y como materia prima para la elaboración de productos químicos. Se distribuye para gasoductos a alta presión. En países en los que existe este servicio, la distribución final por tubería subterránea para fines domésticos, como calefacción y alimentación de estufas de gas, y para generación de vapor, se hace a presiones reguladas del orden de unas cuantas pulg H2O a unos cuantos psi. b. Impacto Ambiental El efecto de la combustión de gas natural sobre el ambiente es mínimo: se produce partículas sólo si los quemadores están ajustados de manera deficiente (mezcla demasiado rica o no homogénea, o apagamiento de la flama), y óxidos de nitrógeno sólo en unos cuantos casos de combustión intensa con aire precalentado. Debido a su facilidad de mezclados y su relativa carencia de hidrocarburos insaturados, el gas natural tiene reputación de ser el combustible más limpio en cuanto a su combustión, almacenamiento y transporte. c. Tipos y Composición Los gases naturales se clasifican en “dulces” y “agrios” dependiendo de su contenido de compuestos de azufre. La mayor parte de tales compuestos se eliminan antes de la distribución del gas. Las sustancias odoríferas agregadas (a fin de hacer posible la detección de fugas) suelen ser compuestos de azufre, pero la cantidad es tan pequeña que no afecta el funcionamiento de los dispositivos en que se emplea el gas ni contribuye a la contaminación. d. Propiedades Las propiedades de más interés para los usuarios de gases naturales se refieren al calor que se obtiene de su combustión, sus características de flujo y su combustibilidad en diversos tipos de quemadores. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 44 de 56 e. Poder calorífico En el cuadro 4.3 se muestran las propiedades calóricas de algunos combustibles gaseosos. CUADRO 4.3: PROPIEDADES CALORICAS DE ALGUNOS COMPUESTOS ENCONTRADOS EN LOS COMBUSTIBLES GASEOSOS. COMPUESTO Indice de Wobbe P.C.S. P.C.I. Libros de pc a secos por pie 3 estándar de combustible Libros de H2O por pie 3 estándar de combustible Volumen de aire por volumen de combustible Metano, CH4 1 360 1 013 921 0.672 0.0950 9.56 Etano, C2H6 1 729 1 763 1 625 1.204 0.1425 16.7 Propano, C3H8 2 034 2 512 2 328 1.437 0.1900 23.9 Butano, C4H10 2 302 3 264 3 034 2.267 0.2375 31.1 1.4.5.2. Gas Licuado de Petróleo GLP Los gases licuados de petróleo (GLP) son subproductos de la extracción de gas natural de las refinerías de petróleo. Consisten principalmente en propano (C3H8) y algo de butano, propileno y butileno. Se almacenan y embarcan en forma de líquido a alta presión, por tanto, sus gastos suelen medirse en unidades como galones por hora o libras por hora. Cuando se expanden y evaporan, los GLP son más pesados que el aire. El ritmo de consumo de GLP es mucho menor que el de gas natural o aceites combustibles. Hay aspectos económicos prácticos que usualmente limitan su empleo a: a. Instalaciones pequeñas inaccesibles para las tuberías. b. Transporte. c. Sustituto en procesos industriales en los que la combustión de aceites es difícil o imposible. Normalmente es posible quemar GLP en quemadores de gas natural ya existentes, siempre que la razón aire – gas se ajuste de manera adecuada. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 45 de 56 1.5. EQUIPAMIENTO Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD / CONTROL DE LOS CALDEROS En las calderas es muy importante la detección de fallas, porque eso permite evitar y prevenir accidentes por causa de éstas. El análisis de fallas permite detectar a tiempo problemas en las calderas, tales como: defectos de diseño, fabricación o ensamble de piezas; errores en los procedimientos establecidos para el mantenimiento y servicio de los equipos; malas rutinas de mantenimiento o abusos y descuidos durante la operación. Los controles buscan garantizar el funcionamiento de la caldera bajo las condiciones y requerimientos especificados. En las calderas pequeñas; igual que en las calderas grandes, se disponen de sistemas y aparatos que permiten controlar la presión de vapor, el nivel del agua, flujo de vapor, la presencia de llama, el flujo de combustible, y el flujo de aire. 1.5.1. Control de Presión El presostato también es conocido como interruptor de presión. Es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido. FIG. 5.1.: Presostato de Vapor Danfoss TORNILLO DE AJUSTE DE LA ESCALA PRINCIPAL TORNILLO DE AJUSTE DEL DIFERENCIAL ENSAMBLE DEL DIAFRAGMA ESCALAS Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 46 de 56 El principio de funcionamiento del presostato se basa en el balance de fuerzas entre la ocasionada por la presión de un fluido y la fuerza ejercida por un fuelle y un sistema de resortes. Cuando la presión de vapor alcanza el valor ajustado, éste conecta o desconecta los contactos NO ó NC del interruptor de presión. La figura 5.1. muestra un presostato, cuyo principio de funcionamiento consiste en un fuelle que se desplaza con la variación de la presión, a este movimiento se opone un resorte que equilibra la presión. El desplazamiento del fuelle mueve un bulbo de mercurio (hoy micro switchs), que conecta o desconecta el circuito del quemador cuando la presión de vapor es baja ó alta respectivamente. La calibración de presión alta se realiza ajustando un resorte, por medio de un tornillo en la escala principal; la presión de arranque del quemador se ajusta con el tornillo de ajuste de la escala diferencial. En un caldero, existen 3 tipos de presostatos: - De operación: que limita la presión máxima de vapor con la que trabajará el caldero. Al llegar a su set point, abre su contacto NC y apaga al quemador. - De seguridad: éste se encuentra seteado por encima del valor de set point del presostato de operación, en un valor adicional de 5 psi (normalmente). El presostato de seguridad tiene por función proteger al caldero de una falla en el presostato de operación, pues al no desactivarse éste, la presión del caldero seguirá incrementándose, hasta el set point del presostato de seguridad. Es muy baja la probabilidad de falla de ambos presostatos, salvo en casos de nulo mantenimiento a los mismos. Se conecta eléctricamente en serie con el presostato de operación. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 47 de 56 FIG. 5.2.: Presostato de Vapor Honeywell - De Modulación: éste presostato tiene como función brindar señal eléctrica al programador del caldero, para que éste a su vez comande la intensidad de fuego del quemador. Se setea por debajo de la presión de operación para evitar (en lo posible) que el quemador se apague. Su diferencial permite que el quemador aumente su potencia cuando la presión del caldero disminuye, a fin de no permitir pérdida de presión excesiva en el sistema. Otra aplicación de estos controles de presión es en enclavamientos de seguridad de equipos complementarios del caldero, tales como: presostato de aire (para garantizar que el ventilador del quemador está aportando aire en un caudal y presión adecuados), presostato de combustible (tanto en combustibles líquidos como gasesosos, para garantizar que éste se suministre a una presión mínima que asegure un correcto funcionamiento del quemador). Algunos presostatos de vapor, son usados para cambiar de fluido de atomización (cuando el caldero trabaja con combustibles pesados). En una etapa inicial de arranque del caldero, se trabaja con aire comprimido proveniente de un compresor propio o línea de suministro de planta. Cuando la presión de vapor del caldero supera un set point (por ejemplo 60 psi), el presostato enclava y esto da origen a una señal eléctrica que efectúa el cambio de fluido de atomización, dejando de lado el aire comprimido y permitiendo el uso de vapor saturado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 48 de 56 1.5.2. Controles de Nivel Los controles de nivel, tienen como función garantizar un adecuado nivel de agua dentro de la cámara de agua del caldero, así como bloquear al quemador y emitir una señal de alarma (audible o luminosa) cuando el nivel de agua está por debajo del mínimo establecido. Para calderos, tenemos 2 opciones de control de nivel, los cuales pueden trabajar en conjunto o por separado. El nivel de agua fluctúa entre un nivel alto y un nivel bajo. El nivel bajo en un caldero, es tal que, los tubos del caldero están totalmente sumergidos en agua, ya que de no ser así, los gases calientes producto de la combustión que pasan por el interior de los tubos, podrían hacer llegar a los tubos al rojo vivo; de ocurrir esto, se recomienda apagar el caldero y dejar enfriarlo, ya que si el agua recupera su nivel normal de funcionamiento se produciría una explosión violenta, debido al cambio instantáneo de fase del agua líquida a vapor. El control de nivel más usado es la columna de nivel MDM (Mac Donnell & Miller) y su complemento es el conocido control de nivel Warrick. 1.5.2.1. Columna de Nivel MDM Las columnas de nivel, para control de la reposición de agua y garantía de un nivel adecuado dentro del caldero, existen en varios modelos. Los más usados con el modelo 157S y 150S (ahora el subíndice “S” indica que sus contactos son con micro switch y libre de mercurio). FIG. 5.3.: Columnas de Nivel MDM Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 49 de 56 El modelo 157S (llamada también Columna Principal), tiene un cuerpo más robusto y completo, pues tiene conexiones roscadas para la instalación de válvulas de nivel (y tubo visor) y válvulas de purga (Tricock). El modelo 150S (llamada también Columna Auxiliar), suele trabajar en conjunto con la 157S, como elementos de seguridad adicional y en serie. FIG. 5.4.: Interior (cámara) Columna de Nivel 157E Los cabezales de ambos tienen la misma función: - Activar / desactivar al bomba de alimentación de agua del caldero, en función al consumo de vapor, para garantizar siempre un nivel adecuado de agua. - Bloquear el quemador en condiciones de muy bajo nivel de agua (por debajo del nivel predeterminado seguro). 1.5.2.2. Control de Nivel Warrick El control Warrick, es un dispositivo electro mecánico, que al igual que la columna de nivel, puede hacer las funciones de arranque / parada (on/off) de la bomba de alimentación de agua del caldero y la de protección (bloqueo) por bajo nivel. FIG. 5.5.: Control Warrick Serie 1 Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 50 de 56 El control Warrick puede trabajar con 1, 2 y hasta 3 electrodos, los cuales se disponen en diferentes longitudes, para determinar los niveles de llenado máximo, mínimo de operación y mínimo de seguridad. FIG. 5.6.: Control Warrick función on/off de bomba de agua 1.5.2.3. Control de Nivel Level Master – Cleaver Brooks El Level Master, es un control de nivel de agua primario, basado en un microprocesador, que brinda seguridad a calderos de tipo acuotubular y Pirotubular. El sistema consta de cuatro partes: un controlador, un sensor de nivel de agua in situ de lectura constante, una columna de agua y su conexión eléctrica con terminales. El Level Master es reconocido por UL. El controlador dispone de un nivel de operación seleccionable y ajustes de sensibilidad. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 51 de 56 El sensor montado en la parte superior es de fácil inspección / limpieza. La columna de nivel es clase 250 psi y puede llevar válvulas tricock y visor de nivel transparente. FIG. 5.7.: Control Level Master 1.5.3. Programadores – Controles de Combustión Los programadores de los calderos, son dispositivos electromecánicos o electrónicos (dependiendo del grado de sofisticación del mismo) y tienen como función: - Mantener el funcionamiento automático y seguro del caldero. - Efectuar la secuencia de arranque del quemador bajo condiciones de enclavamientos de seguridad complementarios. - Vigilar o sensar permanentemente la llama del quemador, para que en la eventualidad de falla, éste bloquee y apague al quemador. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 52 de 56 La secuencia de arranque de un quemador, tiene un esquema básico, que permite el encendido del fuego bajo condiciones seguras. En líneas generales, la secuencia de arranque es como sigue: - Habiéndose cumplido todas las condiciones de enclavamiento que el fabricante instala en el caldero, tales como: mínima presión de gas para piloto, mínima presión de bombeo de combustible (para quemadores con Diesel o residual), mínima temperatura del combustible (para quemadores con residual), nivel adecuado de agua en la cámara del caldero (señal que debe cumplirse en todos los controles de nivel instalados) y por último la señal del presostato de vapor (ON), el quemador arranca y su programador efectúa el “barrido”, lo que no es otra cosa sino el encendido sólo del ventilador (y la apertura de su damper) para empujar durante algunos segundos (normalmente 30 segundos, depende del tipo de programador y tipo de combustible) os gases remanentes contenidos dentro de la cámara de fuego del caldero. Esto evita generar fuego en el interior de la cámara en condiciones de posible acumulación de gases inflamables, lo que ocasionaría una retroflama. FIG. 5.8.: Programador Electrónico Honeywell serie 7800 DISPLAY ESPAÑOL / INGLES SWITCH DE PRUEBA BOTON DE RESET AMPLIFICADOR DE LLAMA LED’s DE SECUENCIA DE ARRANQUE Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 53 de 56 - Concluido el barrido, el programador retorna el dámper de ingreso de aire del ventilador a la posición de apertura mínima. El programador es considerado un PLC especializado en combustión, y dispone de componentes complementarios, los cuales son: FOTOCELDA Instrumento que utiliza el principio fotoeléctrico para detectar la presencia de llama en la cámara de combustión (flúe), enviando señales eléctricas al programador, gobernando así el ingreso de combustible al quemador. Si la fotocelda no capta llama piloto no permite el arranque del quemador y cuando el quemador está en plena operación y la llama sufre distorsión corta el suministro de combustible para evitar daños. FIG. 5.9.: Fotocelda Honeywell VALVULAS SOLENOIDES Son válvulas gobernadas por el programador y accionadas magnéticamente. Tienen la función de permitir o interrumpir el paso de combustible al quemador (gas o bunker). Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 54 de 56 FIG. 5.10.: Válvulas Solenoides MOTOR MODULADOR Se entiende por modulación a la regulación de la cantidad de combustible a quemar, en función de la carga del caldero (producción de vapor saturado), se supone que también es regulada la admisión de aire al quemador, con el fin de obtener la relación aire-combustible adecuada. FIG. 5.11.: Motor Modulador - Modutrol Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 55 de 56 El motor modulador tiene la función de realizar el movimiento del sistema mecánico (varillaje), que mueve la válvula reguladora de combustible y a la vez mueve el regulador de tiro de aire; así por ejemplo, en el momento de arranque inicial del caldero la presión es baja, por lo que el motor modulador acciona la válvula reguladora de combustible y regulador de tiro a su máxima capacidad (plena carga). Luego, a manera que se va llegando a la presión de trabajo, los ingresos de aire y combustible van disminuyendo. El programador controlara el motor modulador para mantener la presión de trabajo de acuerdo a la demanda de vapor y gracias a la señal del presostato de modulación. 1.5.4. Válvulas de seguridad Las válvulas de seguridad con componentes mecánicos de alta importancia en los calderos. Su función es el alivio de posibles sobre presiones en el interior de la cámara de vapor del caldero. El número, dimensión y capacidad está en directa relación con la potencia del caldero en las cuales van a ser instaladas. FIG. 5.12.: Partes de una Válvula de Seguridad Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 1.0 - INTRODUCCION (Archivo MO-002-S1-2013-SUPERMIX) Página 56 de 56 Las válvulas de seguridad se calibran (o llegan calibradas de fábrica) de acuerdo a la presión de operación máxima del caldero y si son necesarias varias válvulas en un mismo caldero, entonces éstas se calibran escalonadamente como sigue: - La primera válvula a un 6% por encima de la presión máxima de operación del caldero. - La segunda, tercera y en adelante, serán calibradas a un 9% por encima de la presión máxima de operación. Las válvulas de seguridad deben ser recalibras y mantenidas en intervalos no mayores a 6 meses, recomendándose mantener una en stand by para efectuar rotación de las mismas. FIG. 5.13.: Válvula de Seguridad (corte seccional) Como buena costumbre de operación, se debe “disparar” manualmente la válvula por lo menos una vez por semana, de modo que se pueda comprobar su correcto funcionamiento. En este procedimiento se puede detectar si presenta fugas y evitar su agarrotamiento por falta de uso. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 2.0 - SALA DE CALDEROS (Archivo MO-002-S2-2013-SUPERMIX) Página 1 de 4 – CONCRETOS SUPERMIX S.A. – PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO SALA DE CALDEROS Sistema de Vapor Saturado MO-002-2013-SUPERMIX MANUAL DE OPERACIONES SECCION 2.0 SALA DE CALDEROS Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 2.0 - SALA DE CALDEROS (Archivo MO-002-S2-2013-SUPERMIX) Página 2 de 4 2.1. LA SALA DE CALDEROS Descripción General del Proceso de Generación de Vapor Saturado 2.1.1. Equipamiento y Distribución General Esta área comprende todos los equipos necesarios que se requieren en la generación y distribución de Vapor Saturado, tales como, caldero, ablandadores de agua, tanques de uso diario de combustible, bombas de combustible, compresores de aire, manifold de vapor, tanque de purga, tanques de condensados, desaireadores y sus sistemas de distribución de energía e iluminación. La distribución de estos equipos, responde a un orden funcional, el cual permita el trabajo y operación de los mismos de manera eficiente y segura. 2.1.2. Equipamiento Específico La Sala de Calderos de SUPERMIX, cuenta con los siguientes equipos principales: CALDERO # 1 Marca CLEAVER BROOKS Procedencia USA Potencia / Capacidad 200 BHP Año de Fabricación 2012 Combustible GAS NATURAL / GLP Complementariamente se cuenta con los siguientes equipos conexos: TANQUE DE ALIMENTACION DE AGUA Marca VANGUARD Procedencia Perú Potencia / Capacidad 400 gal Año de Fabricación 2013 Tipo Horizontal Atmosférico Dimensiones Generales Diámetro: 1.00 m Longitud: 1.80 m Calentamiento Por vapor / serpentín inmerso Temperatura de almacenamiento de agua 70 - 80 °C Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 2.0 - SALA DE CALDEROS (Archivo MO-002-S2-2013-SUPERMIX) Página 3 de 4 ABLANDADOR DE AGUA Marca AQUAFIL Procedencia USA Potencia / Capacidad 10 pies 3 (cada reactor) Año de Fabricación 2013 Tipo De intercambio iónico Dimensiones Generales Diámetro: 0.60 m Altura: 1.80 m Diámetro de red 1 ½” Operación Automático TANQUE ROMPE PURGAS Marca VANGUARD Procedencia PERU Potencia / Capacidad 150 gal Año de Fabricación 2013 Tipo Atmosférico Dimensiones Generales Diámetro: 0.77 m Altura: 1.20 m MANIFOLD DE VAPOR Marca VANGUARD Procedencia PERU Potencia / Capacidad 200 BHP Año de Fabricación 2013 Presión operación (max) 250 psi Dimensiones Generales Diámetro: 8” sch 40 Altura: 2.00 m Conexiones Ingreso: (02) x  4” clase 300 bridada Salida: (02) x  3” clase 300 bridada (02) x  1” clase 300 npt Equipamiento complementario Paquete de purga de fondo con trampa de vapor tipo termostática de ½” Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 2.0 - SALA DE CALDEROS (Archivo MO-002-S2-2013-SUPERMIX) Página 4 de 4 2.2. CAPACIDAD INSTALADA vs DEMANDA DE VAPOR 2.2.1. Vapor Saturado en SUPERMIX La Planta de Producción de SUPERMIX cuenta con un caldero pirotubular, que genera vapor saturado para atender la demanda de curado de durmientes pretensados. La capacidad instalada de este caldero tiene un aporte de generación de vapor que se puede observar en el Cuadro 2.1. Cuadro 2.1. Capacidad de Vapor Instalada Calderos Vapor (Kg/h) Consumo GLP (Gln/h) Caldero 200 BHP 3,129 70 TOTAL 3,129 70 La demanda de vapor de SUPERMIX es: - Directo: llamado también sistema abierto, en el cual se inyecta directamente el vapor saturado al equipo, para el calentamiento deseado. En este tipo de sistema, no existe recuperación de condensado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 1 de 65 – CONCRETOS SUPERMIX S.A. – PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO SALA DE CALDEROS Sistema de Vapor Saturado MO-002-2013-SUPERMIX MANUAL DE OPERACIONES SECCION 3.0 PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 2 de 65 PARA PROCEDIMIENTOS E INFORMACION MÁS ESPECÍFICA REFIERASE A LOS MANUALES DEL FABRICANTE CLEAVER BROOKS: - CLEAVER BROOKS BOILER Model CB-LE Packaged Boiler 125 – 200 BHP Operation, Service and Parts Manual 750-184 (05/09) - CLEAVER BROOKS LEVEL MASTER Model CBLME Water Level Control 750-281AM (06/09) Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 3 de 65 PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS Introducción Un procedimiento operativo es un conjunto de acciones e instrucciones detalladas en forma secuencial que se deben llevar a cabo para realizar una operación segura de los calderos a través de la operación de los equipos o maquinarias asociados al proceso. Los procedimientos operativos de los calderos se han dividido en cuatro grandes grupos: Las revisiones previas a la puesta en marcha, la puesta en marcha, la parada y las tareas del operador. Revisiones previas a la puesta en marcha Esta inspección determinará si los equipos involucrados en un determinado proceso pueden ponerse en marcha y operarse en forma segura o si antes de comenzar la puesta en marcha se deben realizar otras actividades, tales como reparaciones de mantenimiento u otras tareas del operador. Puesta en marcha Después de haber completado las revisiones previas a la puesta en marcha, recién se puede ejecutar la puesta en marcha de acuerdo con el procedimiento de puesta en marcha correspondiente. Los procedimientos de puesta en marcha son: - Puesta en marcha después de una parada completa/parcial. - Puesta en marcha después de una parada de emergencia. - Puesta en marcha después de una falla de energía. Parada El procedimiento para efectuar la parada de un caldero se describe en tres condiciones: - Parada completa/parcial. - Parada de emergencia. - Falla de energía. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 4 de 65 Tareas del operador El operador constituye el eje principal para una operación eficiente de los calderos a través de las tareas de operación que realiza diariamente como son las inspecciones, operación, mediciones, calibraciones, limpieza, elaboración de reportes, etc. En esta sección se describe detalladamente las instrucciones a seguir para realizar adecuadamente cada tarea. Aspectos de Seguridad Industrial La seguridad industrial es una prioridad en cualquier actividad que se realice dentro de la Planta. Es más, la Seguridad Industrial, deberá ser una cultura de trabajo, a la cual nos acostumbremos y se nos haga cotidiana su aplicación. En una buena costumbre, que el Supervisor dirija diariamente las llamadas Charlas de 5 minutos, en la que se abordan temas de mucho interés y sobre los cuales se hace una breve discusión para afianzar lo aprendido. Se deberán también implementar formatos de seguridad, para trabajos de riegos, tales como: - Trabajos en caliente - Izajes - Trabajos en Espacios Confinados - Zanjas Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 5 de 65 ESQUEMA DE LOS PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS ¿Cómo leer e interpretar los procedimientos? Los procedimientos operativos para la Sala de Calderos de CESUR, se han estructurado de la siguiente manera: - Introducción. - Seguridad. - Equipos especiales requeridos. - Procedimiento. Introducción, donde se determina el alcance y consideraciones generales sobre el procedimiento. Seguridad, donde se le recuerda al operador las consideraciones de seguridad que debe tomar en cuenta antes de la ejecución del procedimiento, mostraremos algunos de ellos a continuación: Prohibido FUMAR Prohibido PASAR Salida Piso resbaladizo Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 6 de 65 Y los equipos de protección personal (EPP) requeridos, son presentados por sus símbolos de seguridad. A continuación se muestran todos los símbolos tomados en cuenta. 1 Casco 2 Lentes de seguridad 3 Careta de seguridad 4 Guantes de seguridad 5 Guantes de jebe 6 Mameluco / Ropa de trabajo 7 Respirador contra polvo 8 Botas de seguridad 9 Protector de oídos Equipos especiales requeridos, necesarios para realizar el procedimiento. Por ejemplo, herramientas especializadas. Procedimiento, donde se detallan las acciones e instrucciones que se deben llevar a cabo. Para el caso de los procedimientos de puesta en Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 7 de 65 marcha y de parada se consideran acciones, y para el caso de revisiones previas a la puesta en marcha y tareas del operador se consideran instrucciones. Las acciones e instrucciones en los procedimientos operativos están acompañadas por diferentes notas y observaciones que al ser tenidas en cuenta por el operador, asegurará que el procedimiento se lleve a cabo adecuadamente. Una nota refiere aspectos técnicos que se deben tener en cuenta en el desarrollo de las acciones e instrucciones. Un ejemplo, es que antes de una instrucción de revisión previa se deba tener la siguiente consideración: Nota: El display del programador Honeywell, contiene información valiosa, con respecto al estado del caldero. El operador debe revisar ésta pantalla antes de la revisión previa para determinar si hay alarmas o fallas que indiquen que deben ser corregidas, durante las revisiones previas a la puesta en marcha. Adicionalmente se puede encontrar a lo largo de las acciones e instrucciones, señales de reglamentación, precaución y de alerta ambiental, estas son normativas sobre las consideraciones de seguridad y medio ambiente que se deben tomar en cuenta. Por ejemplo: la siguiente señal de reglamentación (prohibición), ¡Deténgase!, asegúrese de informar a todo el personal antes de poner nuevamente en marcha el equipo, indica al operador que no puede continuar con la siguiente acción o instrucción si no a cumplido con el requerimiento indicado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 8 de 65 Asegúrese de informar a todo el personal antes de poner nuevamente en marcha el equipo Los siguientes, son algunos ejemplos se señales de reglamentación y precaución que presentan en los procedimientos. Peligro de electrocución Apilamiento en altura Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 9 de 65 3.1. Revisiones Previas a la Puesta en Marcha Los supervisores y operadores deben realizar ciertas inspecciones previas a la puesta en marcha relacionadas con los equipos e instalaciones. A continuación aparecen las revisiones específicas previas a la puesta en marcha para el sistema de vapor saturado. 3.1.1. Revisiones Previas a la Puesta en Marcha del Sistema de Combustible. 3.1.2. Revisiones Previas a la Puesta en Marcha del Sistema de Generación de Vapor Saturado. 3.1.3. Revisiones Previas a la Puesta en Marcha del Sistema de Suministro de Agua Blanda. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 10 de 65 3.1.1. Revisiones Previas a la Puesta en Marcha del sistema de Combustible Introducción Es responsabilidad del supervisor y operador asegurarse que se realice una revisión visual previa a la puesta en marcha del sistema de combustible después de una detención completa. Esta revisión previa a la puesta en marcha determinará si el sistema de combustible se puede poner en marcha y operar en forma segura o si se deben realizar otras actividades (tales como reparaciones de mantenimiento u otras tareas del operador) antes de iniciar la puesta en marcha. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Prohibido FUMAR Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Ninguno. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 11 de 65 Procedimiento 1. Asegúrese que estén cerrados todos los interruptores eléctricos necesarios para operar el sistema de combustible en los tableros eléctricos de mando y fuerza del caldero. 2. Asegúrese que se hayan retirado todos los bloqueos y tarjetas de seguridad de los interruptores eléctricos. Si quedan bloqueos o tarjetas de seguridad, tome contacto con la o las personas cuyo(s) nombre(s) aparezcan en los bloqueos y tarjetas de seguridad para determinar el estado de los equipos bloqueados. 3. A medida que se avance en las revisiones previas a la puesta en marcha del sistema de combustible, inspeccione en forma general la instalación eléctrica. • Verifique que estén cerradas todas las cajas de empalme y paneles de control. • Verifique que no existan cables sueltos colgando. Todos los cables sueltos se deben unir con correas o se deben colocar en las bandejas para cables. 4. Inspeccione visualmente la estructura del volumen de estanco para la contención de combustible alrededor del tanque de almacenamiento de combustible y áreas relacionadas (en caso de derrames, si aplicara). Alerta Ambiental Asegúrese que no haya filtraciones ni fracturas en los tanques de combustible y áreas relacionadas. La piscina tiene capacidad para contener todo el combustible que pudiera derramarse si los tanques de combustible se rompieran por cualquier razón. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 12 de 65 5. Inspeccione la estación de descarga de los camiones cisterna de combustible. • Si un camión no está descargando, asegúrese que estén bloqueados los accesos a la Poza de recepción de Combustible. • Verifique que las protecciones de seguridad estén en su lugar. • Asegúrese que las válvulas de servicio, estén en la posición correcta que corresponde. 6. Inspeccione visualmente el tanque de almacenamiento de combustible. • Revise si existen indicios de filtración. • Inspeccione el tanque para ver si hay corrosión excesiva. • Asegúrese que esté cerrada la válvula de drenaje. • Asegúrese que el indicador de nivel y los instrumentos relacionados estén en su lugar y conectados. 7. Inspeccione la tubería matriz de combustible. • Revise si hay indicios de filtración en las tuberías y en las válvulas. • Para GLP existen 3 presiones de trabajo: alta (100-120 psi en el interior del tanque de almacenamiento); media (post reductora de primera etapa: 15-25 psi en la tubería matriz que transporta el GLP hacia el caldero; y baja (post reductora de segunda etapa: 0.5 psi en el ingreso al quemador del caldero). • Lea la presión de la línea correspondiente en cada etapa. Nota: Instrucciones específicas sobre la operación del vaporizador(es) y sistemas complementarios del tanque de GLP, los debe brindar el instalador y/o suministrador de GLP. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 13 de 65 3.1.2. Revisiones previas a la Puesta en Marcha del Sistema de Generación de Vapor Saturado Introducción Es responsabilidad del supervisor y operador asegurarse que se realice una revisión visual previa al arranque del caldero antes de la puesta en marcha o después de una detención completa. Esta revisión previa a la puesta en marcha determinará si el caldero se puede poner en marcha y operar en forma segura o si se deben realizar otras actividades (tales como reparaciones de mantenimiento u otras tareas del operador) antes de iniciar la puesta en marcha. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Prohibido FUMAR Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 14 de 65 Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento 1. Asegúrese que se disponga de suficiente gas GLP en el tanque de almacenamiento para operar el quemador del caldero. 2. Asegúrese que se hayan retirado todos los bloqueos y tarjetas de seguridad de los interruptores eléctricos. Si quedan bloqueos o tarjetas de seguridad, tome contacto con la o las personas cuyo(s) nombre(s) aparezcan en los bloqueos y tarjetas de seguridad para determinar el estado de los equipos bloqueados. 3. A medida que se avance en las revisiones previas a la puesta en marcha del caldero, inspeccione en forma general la instalación eléctrica. • Verifique que estén cerradas todas las cajas de empalme y tableros de control. • Verifique que no existan cables sueltos colgando. Todos los cables sueltos se deben unir con correas o se deben colocar en las bandejas para cables. • Inspeccione visualmente el caldero. • Asegúrese que el caldero tenga el nivel de agua apropiado (visor de nivel de la columna LEVEL MASTER). Nota: Si es necesario, llene el caldero o corrija su nivel, siguiendo el procedimiento descrito en la Sección 3.3.3, Llenado de agua de un caldero de vapor saturado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 15 de 65 • Revise si existen filtraciones en las tuberías y en las válvulas de agua. • Asegúrese que el danper (compuerta de flujo) de la chimenea del caldero (si tuviera) no esté bloqueada, de modo que los gases de combustión salgan sin dificultad de la instalación. • Asegúrese que el quemador esté listo para arranque (verifique el sentido de giro del ventilador). • Revise si hay fugas en las válvulas y tuberías de combustible. Olor a “gas” (mercaptano). • Asegúrese que el detector de flama (fotocelda) esté en su lugar, conectada y limpia. 4. Si se trata de un caldero nuevo, asegúrese de efectuar el tratamiento químico y limpieza de la superficie calentamiento (intercambio de calor) del caldero. Nota: Refiérase al Capítulo 3 del manual de fabricante o siguiendo el procedimiento descrito en la Sección 3.5, Tratamiento químico y limpieza de la superficie de calentamiento de un caldero nuevo. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 16 de 65 3.1.3. Revisiones previas a la Puesta en Marcha del Sistema de Suministro de Agua Blanda Introducción Es responsabilidad del supervisor y operador asegurarse que se realice una revisión visual previa a la puesta en marcha de los ablandadores antes de la puesta en marcha o después de una detención completa. Esta revisión previa a la puesta en marcha determinará si los ablandadores se pueden poner en marcha y operar en forma segura o si se deben realizar otras actividades (tales como reparaciones de mantenimiento u otras tareas del operador) antes de iniciar la puesta en marcha. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Cuidado Piso Mojado / Resbaladizo Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 17 de 65 Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento 1. Asegúrese que se disponga de suficiente presión y flujo de agua de proceso en las válvulas de ingreso a los ablandadores de agua. 2. Deje correr agua libremente a través de ellos, abriendo las válvulas de ingreso y purga. 3. A medida que se avance en las revisiones previas a la puesta en marcha de los ablandadores, inspeccione en forma general las tuberías, válvulas y tanques. • Verifique que no existan fugas por conexiones roscadas, soldadas o por perforaciones ocasionadas por corrosión. • Verifique la dureza del agua a la salida de cada ablandador. Nota: Si es necesario, efectúe la regeneración del ablandador, siguiendo el procedimiento descrito en la Sección 3.3.4, Regeneración de los ablandadores de agua 4. Verifique el nivel de agua en los Pozos / Cisternas que alimentan agua a los ablandadores y deje abiertas las válvulas de suministro de agua blanda del o los ablandadores que entrarán en línea. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 18 de 65 5. Tenga siempre a la mano sal industrial (cloruro de sodio granulado), para preparar la solución regenerante (salmuera) en el tanque de salmuera. 6. Verifique el nivel de agua blanda en el Tanque de Alimentación de agua del caldero (a través del tubo visor ubicado a un costado del mismo) sea apropiado (3/4 del diámetro del tanque) y cerciórese que la válvula de boya cierre. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 19 de 65 3.2. Puesta en Marcha Esta sección contiene los procedimientos para la puesta en marcha de los equipos de la sala de calderos. La sala de calderos requiere los siguientes componentes para su puesta en marcha y operación: - Energía eléctrica - GLP - Agua blanda Debemos tener claros los siguientes procedimientos: 3.2.1. Puesta en Marcha del Sistema de Combustible. 3.2.2. Puesta en Marcha del Sistema de Generación de Vapor Saturado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 20 de 65 3.2.1. Puesta en Marcha del Sistema de Combustible Esta sección contiene los procedimientos básicos (la información específica / detallada deberá ser elaborada por el contratista encargado del suministro de GLP) para la puesta en marcha de los equipos del sistema de combustible a partir de diferentes estados de preparación. Hay tres tipos de operaciones de puesta en marcha. Se definen de la siguiente manera: - Puesta en marcha después de una parada completa /parcial. - Puesta en marcha después de una parada de emergencia. - Puesta en marcha después de una falla de energía. Las páginas siguientes detallan los pasos correctos para los tres tipos de condiciones de puesta en marcha. El procedimiento para descargar los camiones cisterna de GLP se describe en la Sección 3.3.1. Descarga de un camión cisterna de combustible. Introducción El GLP será suministrado a través de una tubería matriz circular desde el Tanques de Almacenamiento hacia el Tren de Gas del quemador del caldero. Las acciones de puesta en marcha necesarias después de una detención parcial son esencialmente las mismas que aquellas necesarias para una puesta en marcha después de una detención completa. No obstante, durante la puesta en marcha después de una detención parcial, no es necesario realizar las revisiones previas a la puesta en marcha. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 21 de 65 Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Prohibido FUMAR PELIGRO riesgo de explosión Prohibido ENCENDER FUEGO o GENERAR CHISPAS Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Ninguno. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 22 de 65 Procedimiento Nota: Asegúrese que las revisiones previas se hayan realizado antes de la puesta en marcha. Consulte la Sección 3.1.1. Revisiones previas a la puesta en marcha: Revisión previa a la puesta en marcha del sistema de combustible. Nota: Para realizar la descarga de un camión cisterna de GLP, consulte la Sección 3.3.1. Tareas del Operador: Descarga de un camión cisterna de combustible. 1. Verifique el nivel de llenado del tanque de almacenamiento de GLP. El reloj indicador le muestra el % de llenado presente. No espere tener un nivel muy bajo para solicitar la reposición de GLP, dependiendo del ritmo de consumo de GLP del caldero, verá que usualmente en 30 – 35 % de llenado es buen momento de solicitar la reposición. 2. Verifique que no existan indicios de fugas de gas en las inmediaciones del tanque de almacenamiento, así como en las conexiones de ingreso y salida de GLP hacia y desde el vaporizador. 3. Cerciórese que las válvulas de ingreso al vaporizador estén en posición abierta. Verifique que la presión al ingreso (fase líquida del GLP) sea aproximadamente 100 psi. 4. Con las válvulas de salida de gas del vaporizador en posición cerradas, encienda el vaporizador (instrucciones específicas en su manual). Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 23 de 65 Alerta Ambiental Asegúrese que no haya fugas de gas en las inmediaciones del tanque de almacenamiento de GLP Nota: Es importante verificar que el visor de llenado esté operativo 5. Con el vaporizador encendido, abra lentamente las válvulas de salida de gas. Verifique que la presión post regulador de primera etapa esté próxima a los 20 psi. 6. Verifique la presión en el tren de gas del quemador del caldero. 7. En caso de una Parada de Emergencia, verifique que las condiciones que ocasionaron la parada hayan sido superadas y proceda a arrancar nuevamente el sistema. 8. En caso de una Parada por Falla de Energía, apague todos los interruptores involucrados y reármelos cuando tenga la seguridad que el fluido eléctrico se haya repuesto y sea estable. Consulte el origen de la falla de energía. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 24 de 65 3.2.2. Puesta en Marcha del Sistema de Generación de Vapor Saturado Esta sección contiene los procedimientos para la puesta en marcha de los equipos del sistema de generación de vapor saturado (Caldero) a partir de diferentes estados de preparación. Hay tres tipos de operaciones de puesta en marcha. Se definen de la siguiente manera: - Puesta en marcha después de una parada completa /parcial. - Puesta en marcha después de una parada de emergencia. - Puesta en marcha después de una falla de energía. Las páginas siguientes detallan los pasos correctos para los tres tipos de condiciones de puesta en marcha. Introducción El vapor saturado es generado en el Caldero Pirotubular instalado en la Sala de Calderos. Las acciones de puesta en marcha necesarias después de una detención parcial son esencialmente las mismas que aquellas necesarias para una puesta en marcha después de una detención completa. No obstante, durante la puesta en marcha después de una detención parcial, no es necesario realizar las revisiones previas a la puesta en marcha. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 25 de 65 Prohibido FUMAR Mantenga LIMPIA la Sala de Calderos Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento Nota: Asegúrese que las revisiones previas se hayan realizado antes de la puesta en marcha. Consulte la Sección 3.1.2. Revisión previa a la puesta en marcha del sistema de generación de vapor. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 26 de 65 Nota: Para realizar la descarga de un camión cisterna de combustible, consulte la Sección 3.3.1. Tareas del Operador: Descarga de un camión cisterna de combustible. Para realizar el arranque de uno o más calderos siga el siguiente procedimiento: 1. Abra la(s) válvula(s) de suministro de GLP. Verifique que el tanque de GLP tenga suficiente contenido de gas, caso contrario solicite su reposición. 2. Verifique que el suministro de energía eléctrica sea estable y el correspondiente al voltaje de operación del caldero: 440V. 3. Abra la válvula de ingreso de agua del caldero y la válvula de salida de agua del tanque de alimentación que le corresponde. Verifique el nivel de agua en el visor pirex instalado en la columna de nivel LEVEL MASTER. Pruebe que el control de nivel esté operativo, purgando por medio de la válvula inferior hasta que la bomba de agua encienda. Cierre la purga y espere a que se detenga la bomba de agua. 4. Observe los controles de presión de vapor del caldero y el manómetro principal. La presión será cero (0 psi) si el caldero se arrancará después de tiempo u otra si ya estuvo en operación. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 27 de 65 Columna de nivel LEVEL MASTER, Controles de presión y Manómetro principal Nota: Los controles de presión de vapor del caldero (Presostatos), controlan el arranque y parada del quemador en función a la presión de vapor del interior del caldero. Son seteados manualmente por el supervisor para cortar en una presión máxima determinada (180 psi) y arrancar con un delta también determinado por el supervisor (10 psi). 5. Encienda el caldero (switch principal). El programador CLEAVER BROOKS le indicará en su display la secuencia de arranque del quemador. Sígala Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 28 de 65 detenidamente para detectar cualquier anomalía en el sistema. Programador Electrónico CLEAVER BROOKS RM7800 Nota: El programador CLEAVER BROOKS serie RM7800, es un dispositivo electrónico delicado, que le permite gobernar toda la secuencia de arranque del quemador y que evalúa permanentemente las condiciones operativas del caldero, deteniendo su operación si alguna de éstas no se cumple. Ver Manual Módulo Relé serie 7800. Nota: El programador CLEAVER BROOKS serie RM7800, le indica el motivo del bloqueo y las formas de solucionarlo (# de falla). Consultar Display Módulo Relé serie 7800. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 29 de 65 6. La secuencia de arranque del programador CLEAVER BROOKS es como sigue: - Inicialización del programador: sólo cuando el sistema ha sido desenergizado totalmente. Toma 10 segundos haciendo su auto chequeo. - Stand-By: cuando las condiciones de seguridad y operación (interlocks) son adecuadas, pero la demanda de vapor no solicita el arranque del quemador o se ha apagado manualmente el switch de on/off del quemador. - Pre-purga o barrido: cuando recibe la señal de arranque, el programador inicia la limpieza de la cámara de fuego mediante la circulación de aire forzado, proveniente del ventilador del quemador. Esta etapa de pre-purga toma aproximadamente 1 min, ya que inicialmente el programador mueve el sistema de modulación hacia la posición de llama alta, cuando llega a este punto inicia la secuencia de barrido de 30 segundos y luego retorna a la posición de llama baja. Durante toda esta etapa, el programador sensa la señal de fuego, por medio de su fotocelda, la cual debe ser 0.0 V todo el tiempo. - Piloto de Ignición: concluida la pre-purga o barrido, el programador lleva el sistema modulante a la posición de llama baja (en la que el aporte de aire es el menor). Enciende simultáneamente el transformador de ignición (que produce la chispa de encendido) y la válvula solenoide de gas, permitiendo que el piloto de gas se encienda. En este punto el programador espera una señal de fuego entre 4.0 – 5.0 V, la cual debe ser estable, caso contrario corta la secuencia de arranque y envía un mensaje de falla. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 30 de 65 - Arranque final: Si la señal de fuego del piloto de ignición fue exitosa, la secuencia de arranque continúa. El programador enciende la válvula solenoide principal de combustible, permitiendo el paso de GLP hacia las toberas de inyección, el cual se inflama con la presencia del piloto de gas. En este momento la señal de fuego sigue siendo sensada y el programador espera 5.0 V estables durante 10 segundos. Si se mantiene estable la llama, el programador enclava en posición de RUN, de lo contrario corta la secuencia de encendido y envía un mensaje de falla al display. 7. Cuando el quemador queda en la posición de encendido RUN, estará aportando energía calorífica al caldero, en función de la demanda de vapor del sistema en Planta. En este punto, el operador puede optar por 2 modos de trabajo del quemador: modulación automática y modulación manual. Entiéndase por modulación al sistema de cambio de llama entre baja y alta, para atender la demanda de vapor del caldero. Si el caldero ha estado detenido mucho tiempo (Parada de Planta. Mantenimiento u otro motivo) y se encuentra frío y sin presión de vapor, NO es conveniente calentarlo muy rápido. Se debe tener énfasis en un calentamiento progresivo, por lo que el operador encenderá y apagará el quemador varias veces, dejando tiempos muertos para que el calor sea absorbido adecuadamente por el caldero. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 31 de 65 8. Cuando la presión de vapor llega al punto de referencia seteado en el Presostato de Operación, el quemador se detiene. En adelante, y dependiendo de la demanda de vapor, la presión del caldero disminuirá hasta el set point de arranque, lo que permitirá que la secuencia de arranque se repita nuevamente. Es tarea del operador estar vigilante de la presión del caldero y de la secuencia de arranque. 9. Si en alguna de las secuencias de arranque o durante la operación del caldero se produce una falla, cerciórese de mirar el display y tomar nota del número de falla. No se limite a presionar el botón de reset para intentar arrancar el quemador sin haber analizado la causa de la falla. 10. Si no logra resolver la causa de la falla, comuníquelo a su Supervisor, para que éste lo asista. NO intente nunca efectuar puentes eléctricos a los sistema de seguridad del caldero, esto lo pone en una situación de sumo riesgo a Ud y a la integridad de la compañía. Los componentes de seguridad son dispositivos que protegen el caldero de siniestros o emergencias. Si observa que algún componente de seguridad no trabaja adecuadamente. Comuníquelo para que sea reemplazado lo antes posible. 11. En caso de una Parada por Falla de Energía, desconecte el interruptor principal del caldero y reármelo cuando tenga la seguridad que el fluido eléctrico se haya repuesto y sea estable. Consulte el origen de la falla de energía. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 32 de 65 Nota: Consulte los planos eléctricos para resolver cualquier anomalía. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 33 de 65 3.3. Tareas del Operador Las tareas principales que deben realizarse en el sistema de generación de vapor saturado – Sala de Calderos son: 3.3.1. Descarga de un camión cisterna de combustible G.L.P. 3.3.2. Inspecciones Diarias 3.3.3. Llenado de agua de un caldero de vapor 3.3.4. Regeneración de Ablandadores de Agua 3.3.5. Análisis de Combustión 3.3.6. Mantenimiento del Quemador. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 34 de 65 3.3.1. Descarga de un Camión Cisterna de Combustible GLP Introducción Los camiones cisterna de combustible GLP efectúan la recarga de los Tanques de Almacenamiento según el programa de abastecimiento previsto en función de la capacidad de producción de la Planta. El operador NO tiene la responsabilidad directa de efectuar la recarga de GLP, esta responsabilidad es del operador del camión cisterna. Los proveedores de GLP cuentan con personal especializado y capacitado en ese sentido. El operador SI tiene la responsabilidad de conocer los procedimientos para vigilar que la recarga de combustible se efectúe de manera apropiada. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Prohibido FUMAR PELIGRO riesgo de explosión Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 35 de 65 Prohibido ENCENDER FUEGO o GENERAR CHISPAS Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento El operador tiene la responsabilidad de asegurarse de que el conductor del camión esté debidamente entrenado para descargar el camión. Todos los conductores de camiones deben ser advertidos de no iniciar la descarga de sus camiones hasta que hayan recibido la autorización del operador de la planta. Es responsabilidad del operador de la planta inspeccionar el tanque de combustible y el área circundante para asegurarse de que el sistema esté listo para recibir combustible. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 36 de 65 1. Cuando un camión cisterna de combustible llega a una estación de descarga de combustible, el conductor debe estacionar el camión en el lugar aprobado y colocar bloques detrás de juegos de ruedas. 2. El conductor del camión se comunica con el operador y le informa la cantidad de combustible que se requiere recargar. 3. Si el conductor del camión no ha recibido nunca instrucciones sobre la descarga y el equipo de almacenamiento de combustible, el operador NO permitirá la recarga. 4. El operador y el conductor del camión revisan el nivel del tanque para asegurarse de que haya suficiente capacidad para recibir el combustible del camión. - Si hay suficiente capacidad, el operador autoriza al conductor del camión a proceder con la descarga. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 37 de 65 - Si no hay suficiente capacidad, el operador consulta con el supervisor para decidir sobre la mejor opción; por ejemplo, descarga parcial, retrasa el camión, etc. 5. El conductor conecta una manguera flexible entre las válvulas del camión y la válvula de ingreso de gas del tanque de almacenamiento. Así mismo, conecta el cable de puesta a tierra al chasis del camión. 6. El operador debe observar permanentemente el marcador de nivel del Tanque de Almacenamiento que esté reabasteciendo, para que detenga la descarga, si fuera el caso. 7. Concluida la descarga de combustible, el conductor desconecta la manguera flexible y la guarda en el lugar apropiado. Así mismo, deberá desconectar el cable de puesta a tierra. 8. Después de informar el operador que terminó la descarga de combustible, el conductor del camión retira los bloques de las ruedas del camión y aleja el camión de descarga de combustible. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 38 de 65 3.3.2. Inspecciones Diarias del Operador Introducción El operador tiene la responsabilidad de efectuar una lista de inspecciones diarias, a fin de verificar que los automatismos y operación de los calderos y sus equipos complementarios sean correctos, y así mismo, detectar cualquier anomalía en alguno de éstos. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Prohibido FUMAR Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 39 de 65 Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento A continuación se listan las inspecciones diarias que debe realizar el operador: 1. Verificar la secuencia de arranque del caldero. Observar el display del programador CLEAVER BROOKS, los manómetros de vapor y combustible para verificar y tomar nota de las presiones de operación (Registro Diario). Caldero en Stand By Barrido (eliminación de gases remanentes) En esta etapa el modutrol abre el ingreso de aire del ventilador Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 40 de 65 Cuando la leva llega a la máxima apertura del ventilador (high fire) el programador hace un conteo de 30 seg Al terminar los 30 seg, el modutrol lleva la apertura del ventilador al mínimo (low fire) Cuando la leva llega al low fire, el programador enciende el piloto de ignición (válvula de gas y transformador). La fotocelda debe detectar un voltaje de 5.0V durante 10 seg Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 41 de 65 Si el piloto fue exitoso, seguidamente se abren las válvulas del tren de gas principal. La fotocelda si sensando la señal de 5.0V durante 15 seg, Si la llama principal fue exitosa, el programador queda enclavado en modo RUN, con la fotocelda sensando permanentemente los 5.0V. Si esta señal fuera inestable por más de 5 seg el programador se bloquea y brinda señal de falla. Cuando el quemador se apague automática o manualmente, el programador ordena una post purga de aire. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 42 de 65 2. Verificar el nivel agua observando el visor de nivel de la columna LEVEL MASTER. Purgar una vez por turno la columna para expulsar sólidos que se puedan acumular en la cámara de la columna. Observar el fluido que se purga para detectar coloración o contenido de sólidos extraños. Esto permite a su vez, verificar el funcionamiento de la bomba de agua de alimentación al caldero. Presionar el botón MENU/RESET, cuando aparezca el mensaje mostrado, presionar nuevamente el mismo botón. Aparece el tiempo que tiene para efectuar la purga de la columna de nivel (90 seg en cuenta regresiva). Abrir la válvula de purga por 10 seg. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 43 de 65 Si la purga fue efectuada correctamente aparecen los siguientes 2 mensajes: BLOWDOWN SUCCESSFUL (Purga Existosa) 3. Mantener limpio el lente de la fotocelda. Esto lo puede efectuar en alguna parada por presión del caldero. Para esto, apague el switch de on/off del quemador para evitar que el quemador encienda mientras efectúa la limpieza. Tenga cuidado al momento de efectuar la limpieza, pues la fotocelda es un componente sumamente delicado y sensible. Use trapo limpio y sin solventes. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 44 de 65 4. Observe que los LED’s de indicación del tablero eléctrico del caldero prendan o apaguen en su debido momento. Si alguno está quemado, solicite la reposición, pues estos le comunican el normal funcionamiento o la ocurrencia de alguna falla. 5. Observe periódicamente, a través del visor posterior de la cámara de fuego, el color, forma y longitud de la llama de fuego del quemador. La coloración de la llama de GLP para el hogar de un caldero pirotubular debe ser naranja claro, con origen azul y sin tendencia a lo rojizo. 6. Observe las válvulas y conexiones de todo el caldero, para detectar fugas o deterioro de las mismas y programar las actividades correctivas que sean necesarias. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 45 de 65 7. Inspeccione periódicamente los motores y bombas, a fin de detectar ruidos extraños, vibración o fugas por sellos. Comunique si detecta alguna anomalía. 8. Mantenga limpios los visores de flama y nivel de agua, recuerde que éstos son un medio eficaz de comunicación entre Ud y el caldero. 9. Efectúe la limpieza de las superficies del caldero y sus componentes. Esto le permitirá detectar superficies calientes, deterioros o anomalías no visibles a simple vista. 10. Efectúe las purgas de fondo y superficie conforme al programa de purgas que el Asesor encargado del suministro de los productos químicos le recomiende. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 46 de 65 11. Efectúe la dosificación de productos químicos de los calderos. Estos forman parte del programa de Tratamiento Interno de los calderos y los protegen de incrustaciones y corrosión, conforme al programa de dosificación que el Asesor encargado del suministro de los productos químicos le recomiende. 12. Efectúe la limpieza del piloto de gas del caldero, es muy probable que éste se holline y no permita el próximo encendido del caldero. Esta labor es sencilla y no debe tomar más de 5 minutos. 13. Una vez al mes, accione las válvulas de seguridad de los calderos. Mantenga activada (descargando) la válvula de seguridad por unos 5 segundos y suelte abruptamente la Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 47 de 65 palanca de accionamiento para verificar que selle herméticamente. Esto evitará que las válvulas se agarroten y no activen en su momento adecuado. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 48 de 65 3.3.3. Llenado de agua de un caldero de vapor Introducción Uno de los aspectos más importantes en la operación de un caldero de vapor es el nivel de agua en su interior. Este nivel está determinado por el fabricante del caldero y su set point mínimo (Nivel de Operación Mínimo Seguro) está aproximadamente unas 2” por encima del tubo superior de transferencia de calor. La operación cotidiana del caldero depende del control de nivel principal: la columna LEVEL MASTER. Esta tiene 2 niveles de operación. En el primer nivel, cierra contacto por la disminución del nivel de agua dentro del caldero, el contacto de operación de la bomba. Una vez conectado este contacto, la bomba alimentará de agua al caldero hasta que el nivel suba lo suficiente, momento en que el contacto es desconectado por los electrodos. Si por alguna razón este nivel no es repuesto lo suficientemente rápido y el nivel de agua no se recupera, muy por el contrario, seguirá disminuyendo, lo que llevará al nivel de agua al nivel crítico de agua (Nivel de Operación Mínimo Seguro), lo que abrirá un contacto NC que está en serie con el programador CLEAVER BROOKS y apagará el quemador como medida de prevención a que se siga aportando calor con un nivel de agua no apropiado. Esto encenderá una señal de bajo nivel de agua. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 49 de 65 Prohibido FUMAR Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento 1. Si el caldero está complemente vacío, por ser su primer arranque o por que se le a brindado mantenimiento a la cámara de agua, entonces encienda la bomba de agua en modo MANUAL. El switch de on/off del quemador deberá estar siempre apagado durante esta operación. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 50 de 65 Antes de iniciar esta operación, verificar que las válvulas de ingreso de agua al caldero y de alimentación a su bomba de agua estén abiertas. 2. Dejar llenar un poco de agua y abrir las purgas de fondo, de modo que se pueda eliminar por éstas lodos, sólidos y elementos extraños contenidos dentro de la cámara de agua. Observar la coloración del agua que sale por las purgas. 3. Llenar el caldero con agua hasta que el nivel sea visible por el tubo pirex de la columna LEVEL MASTER. Estando cerca al nivel normal de operación, cambiar el modo de trabajo de la bomba de agua de MANUAL a AUTOMATICO, de modo que se detenga la alimentación de agua en el nivel adecuado. Esto permitirá verificar que el control de nivel LEVEL MASTER opera correctamente. Cuando la bomba de agua se detenga automáticamente, efectuar la purga de agua de la columna de nivel LEVEL MASTER. Deberá arrancar nuevamente la bomba, cerrar la purga y la bomba se detendrá. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 51 de 65 3.3.4. Regeneración de Ablandadores de Agua Introducción El tratamiento de agua para la alimentación de agua de los calderos parte del ablandamiento de la misma. Este proceso está ampliamente explicado en la Sección 1.0 Introducción – 1.3. Agua para calderos. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Cuidado Piso Mojado / Resbaladizo Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 52 de 65 Equipos especiales requeridos Ninguno. Procedimiento 1. Verifique que el cabezal electrónico del ablandador esté encendido. 2. Prepare la solución regenerante (salmuera) en el tanque de salmuera. La solución regenerante no es más que cloruro de sodio (sal industrial granulada) disuelta en agua. La salmuera se prepara con 8 kgs de sal / pie 3 de resina que se desea regenerar. Es práctico mantener siempre un nivel de sal granulada en el tanque de salmuera, ya que el ablandador toma la cantidad adecuada en cada secuencia de operación. 3. La regeneración del ablandador es automática y programada en el cabezal electrónico en función a la dureza inicial y al contenido de resina. 4. Si desea efectuar manualmente la regeneración apretar el botón durante 5 segundos. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 53 de 65 3.3.5. Análisis de Combustión Introducción Es muy importante efectuar el Análisis de Combustión periódicamente; una vez por semana, es una frecuencia muy aceptable. Esto permite efectuar el seguimiento de los parámetros de combustión de nuestros quemadores y evaluar las eficiencias de combustión para efectuar los ajustes necesarios. Esta labor la desarrolla el Supervisor con la asistencia del operador, a fin de que ambos entiendan la mecánica de ajuste y calibración del quemador. Información complementaria (literatura) la puede encontrar en la Sección 5.0 Tecnología de medición de gases de combustión de TESTO. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Cuidado Superficie Caliente Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 54 de 65 Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos Escalera de acceso a la chimenea. Procedimiento 1. El análisis de combustión del caldero deberá efectuarse cuando éste se encuentre en operación a plena carga, a fin de que los parámetros sean más representativos que cuando está parado el caldero. 2. Si la chimenea no cuenta con una perforación a través de la cual pueda insertarse la sonda del analizador de gases, retire el termómetro e introduzca por ahí la referida sonda. 3. Encienda el analizador de gases. Los primeros instantes de encendido del analizador le sirven para tomar los parámetros de O 2 y Temperatura Ambiente. Concluida la secuencia de arranque del analizador, Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 55 de 65 verifique que el tipo de combustible seteado en el analizador corresponda a GLP. Caso contrario, entre a las opciones de menú y cambie el tipo de combustible. Aproveche de verificar también la fecha y hora del analizador, de modo que los reportes impresos tengan estos datos correctos. 4. Ajuste el quemador en la llama que desee analizar (llama baja, media o alta). No haga mediciones durante la modulación (cambio de llama), pues las lecturas son inestables. 5. Inserte la sonda del analizador cuidadosamente, ubicando la punta de la misma en el centro del ducto de salida de gases del caldero. Esto facilitará que la muestra que tome el analizador sea más representativa. 6. Encienda la bomba de succión de gases del analizador y lea en el display los parámetros que van variando en el tiempo. La lectura se hace representativa cuando los valores de exceso de aire son estables. Apague la bomba e imprima el resultado obtenido. Esta operación la puede repetir cuantas veces crea conveniente y en la posición de llama que desee. 7. Dependiendo de los resultados obtenidos, puede efectuar ajustes en la calibración del quemador. Le damos los parámetros base sobre los cuales trabajar. Estos parámetros no son estrictos, pues no son parámetros legales, sino son producto de nuestra experiencia. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 56 de 65 PARÁMETROS MEDIDOS OPTIMO Temp.Gases Chimenea: TH (ºC) < 270 ºc Pérdidas por Inquemados: qA (%) < 10.0% Oxígeno: O2 (%) < 10.0 % Dióxido de Carbono: CO2 (%) 7.0 – 14.5 % Monóxido de Carbono: CO (ppm) < 100 ppm Exceso de aire: (%) < 60% Eficiencia:  (%) > 80.0 % Opacidad (Indice de Bacharach) < 5 Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 57 de 65 3.3.6. Mantenimiento del Quemador Introducción El operador debe efectuar el mantenimiento periódico del quemador, una frecuencia de una vez por semana debería ser suficiente. Esta frecuencia de mantenimiento puede ser alterada por el Supervisor en función de las necesidades específicas de la Planta o a razón de ensuciamiento acelerado del quemador. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Cuidado Superficie Caliente Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 58 de 65 Equipos especiales requeridos - Herramientas: llaves stillson, francesas, desarmadores, etc. - Trapo y solvente de limpieza Procedimiento 1. Apagar el caldero (switch on/off del quemador). 2. Desmontar el conjunto del quemador y piloto de ignición. 3. Limpiar el ingreso de gas GLP del piloto y el electrodo de encendido del mismo. Verificar que la loza de aislamiento de electrodo no se encuentre rajada. 4. Revisar las toberas de inyección de gas para verificar que no existan orificios obstruidos. 5. Desmontar la fotocelda y efectuarle la limpieza adecuadamente. Recuerde que es muy sensible y debe tratarla con sumo cuidado. 6. Revise el filtro de combustible y límpielo o cámbielo de ser necesario. 7. Arme el conjunto del quemador apropiadamente. Ajuste los pernos lo suficiente para que la vibración del quemador no los desajuste. 8. Revise el varillaje del motor de modulación y ajuste las rótulas del mismo. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 59 de 65 3.4. Paradas Prolongadas del Caldero Introducción El operador debe efectuar el mantenimiento periódico del quemador, una frecuencia de una vez por semana debería ser suficiente. Esta frecuencia de mantenimiento puede ser alterada por el Supervisor en función de las necesidades específicas de la Planta o a razón de ensuciamiento acelerado del quemador. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. Efectuar los bloqueos o instalar tarjetas de seguridad. Utilice los siguientes equipos de protección personal: Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 60 de 65 Equipos especiales requeridos - Tarjetas y candados de bloqueo (LockOut) Procedimiento 1. Apagar el caldero (switch on/off del quemador). 2. Esperar a que la presión de vapor en el interior del caldero baje a cero (0 psi). 3. Con la presión en cero, proceder a llenar el caldero con agua completamente (abrir una válvula de purga superior para desplazar todo el aire de la cámara de agua del caldero). Esto lo hará con la opción de MANUAL de la bomba de agua del caldero. En este procedimiento, aplicar una sobredosificación de los productos químicos que son normalmente usados en el tratamiento interno del caldero. Una dosis doble sería conveniente o en todo caso consulte con el contratista especializado en productos químicos. 4. Efectuar la limpieza del sistema de combustible. Esto facilitará el arranque posterior del sistema sin mayor dificultad. 5. Desenergizar el caldero por completo (desconectar interruptor principal del tablero). 6. Efectuar el LOCKOUT. Bloqueo de seguridad. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 61 de 65 3.5. Tratamiento Químico y limpieza de la superficie de calentamiento de un caldero nuevo Introducción El tratamiento químico (pasivación) y limpieza de la superficie de calentamiento (superficie de transferencia de calor) del caldero, tienen por objetivo el retiro de aceites, grasas o materias extrañas al metal. La superficie interior del recipiente debe inspeccionarse periódicamente para determinar la presencia de contaminantes, acumulación de materia extraña, corrosión y/o picaduras. El nivel interior del caldero debe mantenerse libre de grasa, sedimento y materiales extraños. Tales depósitos, de haberlos, no solo reducen la duración del recipiente de presión e interfieren con la operación eficiente y funcionamiento de los dispositivos de control y de seguridad, pero también pueden hacer necesario reparaciones, paralizaciones y reelaboración, las cuales son innecesarias y costosas. También ocasionan la disminución del coeficiente de transferencia de calor. Seguridad Aplique todas las normas, regulaciones, pautas y principios de salud y seguridad al realizar todas las tareas laborales. PRECAUCION sustancias tóxicas Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 62 de 65 PRECAUCION sustancias corrosivas PRECAUCION equipo operando a alta temperatura SEÑALIZACION delimitar el área de trabajo para restringir el paso a personal NO AUTORIZADO Utilice los siguientes equipos de protección personal: Equipos especiales requeridos - Tarjetas y candados de bloqueo (LockOut) - Guantes de jebe para productos químicos - Máscara con respirador para gases orgánicos Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 63 de 65 Procedimiento 1. Comprobar la operatividad del caldero: encendido / apagado del quemador. 2. Abrir el registro de hombre superior. Bajar la tapa al piso para evitar caída y lesiones al personal. No hace falta retirar ningún dispositivo del caldero, pues los productos de limpieza y tratamiento químico no afectan a estos. 3. ETAPA DE LIMPIEZA. Preparar 70 – 80 kgs de DEOXQUIM 104 en recipientes apropiados. Usar preferentemente agua tibia (30 – 40 °C) si dispone de ella. Con el nivel de agua del caldero a un 50 – 60 % del nivel normal, agregar por el registro de hombre superior el DEOXQUIM 104 disuelto. Simultáneamente mantener encendida la bomba de agua en modo manual para reponer el nivel hasta lo normal. Encender el quemador en llama baja hasta elevar la temperatura de la mezcla en el interior de la cámara de agua del caldero hasta 60 - 70 °C. Dejar reposar por un lapso de 5 – 9 horas. Si se dispone de más tiempo (una noche por ejemplo), dejar reposar por más tiempo no afecta el proceso, muy por el contrario lo hace más eficiente. El pH en esta etapa estará entre 13 – 14. 4. PRIMER ENJUAGUE. Descargar el agua del caldero y simultáneamente inyectar agua fresca a temperatura ambiente, con el objetivo de enjuagar el interior del recipiente y bajar el pH a un nivel entre 8 – 9. El tiempo de esta etapa dependerá de la rapidez del Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 64 de 65 abastecimiento de agua blanda de la sala de calderos. 5. ETAPA DE PASIVACION. Preparar 7 – 8 kgs de FOSFATO TRISODICO; 22 – 25 kgs de DEOXQUIM 31; y 7 – 8 kgs de NALCO 9546 en un recipiente apropiado. Usar preferentemente agua tibia (30 – 40 °C) si dispone de ella. Con el nivel de agua del caldero a un 50 – 60 % del nivel normal, agregar por el registro de hombre superior la mezcla disuelta. Simultáneamente mantener encendida la bomba de agua en modo manual para reponer el nivel hasta lo normal. Encender el quemador en llama baja hasta elevar la temperatura de la mezcla en el interior de la cámara de agua del caldero hasta 70 - 80 °C. Dejar reposar por un lapso de 2 – 3 horas. El pH en esta etapa estará entre 1 – 2. 6. ENJUAGUE FINAL. Descargar el agua del caldero y simultáneamente inyectar agua fresca a temperatura ambiente, con el objetivo de enjuagar el interior del recipiente y bajar el pH a un nivel entre 8 – 9. Descargar por completo el caldero y efectuar una limpieza con chorro de agua a alta presión por los registros de mano y hombre disponibles. El tiempo de esta etapa dependerá de la rapidez del abastecimiento de agua blanda de la sala de calderos. Reinstalar los empaques de los registros de mano y hombre. Instalar inicialmente sólo los registros de mano, dejar el registro de hombre abierto hasta que el caldero tenga el nivel de agua normal en su interior. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 3.0 – PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 65 de 65 7. SHOCK DE PRODUCTOS PARA TRATAMIENTO INTERNO. Llenar la caldera con agua fresca blanda hasta el nivel de operación normal. Previamente disolver 3 kgs de NALCO 19 y 2 kgs de NALCO 9546 y verterlos en el tanque de alimentación de agua y en lo recipientes de las bombas dosificadoras de productos químicos. Esto para lograr una adecuada mezcla de los productos con el agua y su distribución uniforme dentro de la cámara de agua del caldero. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 1 de 9 – CONCRETOS SUPERMIX S.A. – PLANTA DE DURMIENTES DE CONCRETO PRETENSADO SALA DE CALDEROS Sistema de Vapor Saturado MO-002-2013-SUPERMIX MANUAL DE OPERACIONES SECCION 4.0 MANTENIMIENTO PREVENTIVO Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 2 de 9 4.1. OPERACIONES Y MANTENIMIENTO – TRABAJANDO JUNTOS "Yo no hago eso, ¡Ese es un trabajo de Mecánica!" "Está malogrado otra vez, ¡Llama a Mantenimiento!" "¿Por qué esto no fue arreglado desde el comienzo?" ¡Trabajando juntos! ¿Ha escuchado a sus compañeros de Operaciones decir estas frases? ¿Las ha dicho usted mismo? De acuerdo a la lógica "antigua", la gente de Operaciones opera y la gente de Mantenimiento mantiene o, dicho de otro modo, "nosotros lo malogramos, ustedes lo arreglan". Esta no es la forma como trabajamos en Sociedad Agrícola Virú. Usted ha sido seleccionado para ser parte del equipo de Operadores de Calderos en SAVSA por una razón, ha demostrado que puede y quiere trabajar en un ambiente de equipo de trabajo y cree que la mejor manera de alcanzar los objetivos del negocio es trabajar como un equipo. Usted no tiene que mirar muy lejos para ver los beneficios de trabajar en equipo. Todos los equipos de fútbol de renombre son exitosos, no porque ellos jueguen como individuos, sino porque ellos juegan como un equipo, ayudándose unos a otros para cumplir sus metas. Ellos saben lo que tienen que hacer, tienen ciertas habilidades y experiencia en sus posiciones pero también conocen las habilidades y responsabilidades de los otros miembros Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 3 de 9 del equipo. Es en este último punto donde casi siempre las empresas fallan - no apreciamos completamente las responsabilidades de otros participantes en nuestro equipo y dónde ellos encajan en el equipo, de manera que no podemos hacer un buen uso de sus habilidades y experiencia. La siguiente información en este manual trata de mostrarle, como operadores, qué es el mantenimiento y las responsabilidades que tienen los miembros del equipo de mantenimiento, para juntos formar un equipo ganador. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 4 de 9 4.2. ¿QUE ES EL MANTENIMIENTO? La definición de "mantenimiento" es: cualquier acción que sea necesaria para permitir que el equipo continúe realizando su función. ¡Cabe señalar que esto no está diciendo que dicha labor de mantenimiento debe ser realizada por la gente de mantenimiento! Todos tenemos responsabilidad en el mantenimiento. Mantenimiento puede ser: • Notificar al equipo de reparación o personal de mantenimiento que una distribución está filtrando y necesita reparación. • Ver y escuchar las señales de anormalidad del equipo. • Poner aceite en la caja de engranajes. • Medir la vibración o la temperatura. • Cambiar un motor o una bomba. • Escribir una solicitud de trabajo. • Completar una orden de trabajo con la historia exacta. • Operar el equipo de acuerdo a los límites diseñados. • Contribuir con ideas de mejoramiento. • Asegurarse que el equipo esté disponible para que otros puedan operarlo. • Asegurarse que los repuestos correctos estén disponibles. • Asegurarse que todos tengan una capacitación adecuada para hacer su trabajo. • Tener un presupuesto adecuado para poder realizar el trabajo. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 5 de 9 • Contar con sistemas adecuados para administrar el mantenimiento en forma eficiente y ser capaz de extraer / encontrar fácilmente información sobre la historia del equipo. En otras palabras - Mantenimiento consiste realmente en "cuidar su equipo" operándolo correctamente y entendiendo la condición de éste. Si el equipo falla, quiere decir (por lo general), que usted no ha sabido prestar la suficiente atención al equipo. En este caso, estamos en un modo de mantenimiento por falla - algo que debemos evitar que vuelva a suceder. Específicamente, ¿Cómo podemos nosotros, como operadores, contribuir al 'mantenimiento'?: • Chequeando la condición de la planta y los calderos para asegurar que éstos cumplan con los requerimientos de calidad y seguridad. • Escribiendo solicitudes de trabajo de manera que el departamento de planificación de mantenimiento pueda programar el mantenimiento del equipo. • Compartir la responsabilidad por el trabajo de "TLC" (Ajustar, Lubricar y Limpiar, en siglas en Español) el que, de no hacerse, tiene el potencial de causar una falla que podría afectar directamente la producción, o causar daño a la planta y el personal. • Aplicar nuestras habilidades y conocimiento como operadores para identificar los problemas potenciales, antes de que éstos causen otros problemas más graves en la línea de producción - puede que sólo se necesite un simple ajuste a la máquina. • Contribuyendo a cualquier estudio de Análisis de Fallas del equipo para poder determinar la solución correcta y apropiada. Los Operadores son una valiosa fuente de información ya que conocen el equipo mejor que nadie, qué sucedió antes y después - lo que siempre es una información valiosa para encontrar la causa origen del problema. Todo esto será parte de su vida diaria como Operador en SUPERMIX, y como usted notará a partir de esta sección, también es parte de la Excelencia en Operación y el Mantenimiento de Clase Mundial. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 6 de 9 4.3. ¿Cómo ESTA ORGANIZADO EL MANTENIMIENTO? Nuestra Planta (instalada en YURA) es una parte integral de las operaciones existentes del Grupo GLORIA y, como tal, queremos asegurar que: • Exista una fusión imperceptible de las áreas de Operaciones y Mantenimiento de SUPERMIX. • La cultura del trabajo en equipo, sea adoptada por todos los operadores y el equipo de mantenimiento. Para asegurar que todas las actividades de mantenimiento (incluyendo planes de mantenimiento, las personas correctas, los sistemas de soporte correctos y los repuestos correctos) sean considerados previo a la puesta en marcha, SUPERMIX cuenta con un esquema organizacional específico. El equipo de mantenimiento tiene algunos temas importantes (aparte de las consideraciones de Seguridad y Medio Ambiente) y objetivos de mantenimiento que los operadores deben saber, éstos son: TLC (Ajustar, Lubricar y Limpiar, en español) - "mantenimiento" básico, pero muy importante. Las estadísticas sugieren que más del 80% del total de fallas podría haberse prevenido si se hubiera llevado a cabo este mantenimiento básico. TODO EL TRABAJO DEBE PLANIFICARSE - Se ha demostrado que tomarse el tiempo para pensar y organizar los planes de trabajo mejora el rendimiento de seguridad, reduce el impacto ambiental, minimiza el tiempo de parada, optimiza los recursos, asegura el cumplimiento de los requerimientos operacionales, ahorra en términos de costos generales. Este objetivo no puede alcanzarse sin la ayuda del equipo de operaciones. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 7 de 9 A continuación se presenta un resumen de las responsabilidades del equipo de mantenimiento: Superintendente / Jefe de mantenimiento • Establecimiento de metas de seguridad y medio ambiente generales. • Administración del equipo de mantenimiento. • Control de costos generales (establecimiento y seguimiento del presupuesto) y su administración. • Establecimiento de metas y objetivos del equipo de mantenimiento y de cada miembro del equipo. • Ideas de mejoramiento del negocio. Planificadores • Asegurar que todos los trabajos tengan un plan detallado - información necesaria, procedimientos (seguridad y trabajo), herramientas necesarias, repuestos y componentes, planos o esquemas adicionales y los recursos más apropiados. • Programar en forma eficiente el trabajo - asegurar que el programa refleje las prioridades acordadas, que el trabajo acordado comience a tiempo y en el día planificado, conocer la carga de trabajo y las decisiones de contratación externa si es necesario. • Monitorear la función de planificación con KPIs (índices de Rendimiento Claves) apropiados, por ejemplo, % de trabajo planificado, cumplimiento del programa, etc. • Asegurar que la historia exacta del trabajo y equipo sea capturada en el Sistema de Gestión de Mantenimiento, después de completado el trabajo. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 8 de 9 Ingeniero de confiabilidad Sus principales objetivos incluyen: • Obtener cero fallas durante el período de operación = 100% de confiabilidad del equipo. • Liderar el mejoramiento continuo, no sólo relacionado con el equipo sino con los procesos y procedimientos. Desarrollar y usar KPIs, analizar la información en el sistema de administración de mantenimiento para mejorar nuestras estrategias de mantenimiento. • Liderar las investigaciones de análisis de fallas. • Institucionalizar la 'Ingeniería de Confiabilidad' a través de todas las operaciones de SAVSA. Técnicos eléctricos y mecánicos • Ejecutar los planes de mantenimiento, en forma segura y eficiente. • Enfocarse en el mantenimiento preventivo y de predicción. • Buscar activamente las oportunidades de mejoramiento en todos los aspectos del mantenimiento. • Entregar retroalimentación precisa de todo el trabajo completado. • Contribuir con cualquier esfuerzo relacionado con el análisis de fallas. Manual de Operaciones – Sala de Calderos – SUPERMIX Manual de Operaciones – Sección 4.0 – MANTENIMIENTO PREVENTIVO (Archivo MO-002-S3-2013-SUPERMIX) Página 9 de 9 4.4. PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO PARA SALAS DE CALDEROS Nuestra experiencia como Contratista Especializada, nos ha permitido elaborar los Programas de Mantenimiento Preventivo para Calderos, los que resumen las diferentes labores de cada una de las Frecuencias de Mantenimiento sugeridas. Las Frecuencias de Mantenimiento y las labores detalladas en cada una de ellas, muestran un esquema general, el cual, a solicitud de nuestros clientes o en función a programas de producción, son adaptados a necesidades específicas Para el caso de SUPERMIX hemos programado las Frecuencia de Mantenimiento Preventivo de la siguiente manera: Los equipos involucrados en la Propuesta son: - (01) Caldero Pirotubular de 200 BHP marca CLEAVER BROOKS Así, el caldero tendrá los siguientes servicios durante un (01) año: Cuadro 4.1. Frecuencias de Mantenimiento del Caldero CALDERO # 1 ANU BIM BIM SEM BIM BIM ANU: Frecuencia Anual SEM: Frecuencia Semestral BIM: Frecuencia Bimestral Las frecuencias mensual, semanal y diaria serán efectuadas por personal de SUPERMIX, con nuestra asesoría. AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CALDEROS Y EQUIPOS COMPLEMENTARIOS FRECUENCIA DIARIA Aprobado: J.C.SALAS Revisado: Elaborado: ENERGIA PERU S.A.C. Fecha: 02/01/2012 Páginas: 03 1. OBJETIVO Asegurar la adecuada operación de la caldera, de manera confiable y segura. 2. ALCANCE Calderos Pirotubulares – Calderos Acuotubulares – Calentadores de Agua 3. RESPONSABILIDADES Jefe de Mantenimiento Técnico de Mantenimiento (Operador de caldera) Contratista: ejecutor de la inspección y mantenimiento – ENERGIA PERU S.A.C. 4. FRECUENCIA Todos los días 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Arranque de la caldera: - Verificar la secuencia de arranque de la caldera, es decir, la pre-purga para eliminación de gases remanentes de la combustión, piloto de ignición, electrodo de ignición, señal de sensor de flama, flama principal. 5.2. Nivel de agua de la caldera: - Asegurarse que haya agua en el visor de pirex de la columna de nivel Mc Donnell & Miller (MDM). El operador debe verificar esto tantas veces como ingrese a la sala de calderas. Un nivel inestable manifiesta algún problema que deberá detectarse. 5.3. Columna de nivel de agua: - Purgar el visor de nivel de agua, observar que el nivel se pierde en el visor y que la bomba de alimentación de agua arranca. Esta operación deberá efectuarse tantas veces como se vea conveniente hacerlo, AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] dependiendo de las condiciones operativas propias de su empresa. Esta operación garantiza detectar si el dispositivo flotante dentro de la columna de nivel de agua no está obstruido por lodos o sedimentos, en cuyo caso se deberá aplicar el correctivo de manera inmediata. 5.4. Purga de fondo: - Régimen de purgas de fondo diaria en la frecuencia y duración que recomiende el Asesor responsable del tratamiento interno del agua de la caldera con productos químicos específicos. 5.5. Tratamiento interno del agua de la caldera: - Cumplir con la dosificación de productos químicos que recomiende o establezca el Asesor responsable del tratamiento interno del agua de la caldera con productos químicos específicos, efectuando las pruebas de calidad y seguimiento que sean convenientes (determinación de dureza, pH, alcalinidad, sulfitos, fosfatos, hierro, etc) 5.6. Llama de combustión: - Chequear visualmente por el visor de llama. Deberá observarse con detenimiento la forma, estabilidad, largo, turbulencia y color de la llama. También ha de observarse si existen acumulaciones de carbón o brazas en el flúe central u hogar, producto de malas condiciones de combustión. Complementariamente, observar la coloración de gases de chimenea. 5.7. Registro de parámetros operativos: - Registrar en el formato las lecturas siguientes a) presión de vapor de la caldera, para observar caídas de presión y sobrecargas de la caldera. b) presión del combustible y temperatura de suministro final (si aplica) del combustible, aprovechando de observar la operación de los precalentadores de línea. c) presión de atomización (vapor/aire), para detectar alguna anomalía de sus controles. d) temperatura y presión de ingreso del agua de alimentación de la caldera, para detectar algún problema en la bomba de agua o tanque de condensados (nivel bajo, por ejemplo). e) temperatura de los gases de combustión en la chimenea, para detectar problemas de transferencia de calor y/o refractarios de la cámara de fuego. AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] 5.8. Ablandador de agua: - Efectuar la determinación de dureza del agua a la salida del ablandador en servicio, para verificar que no se esté alimentando de agua “dura” al tanque de condensados. Si fuera así, efectuar el cambio de reactor y regenerar el reactor saturado. 5.9. Tanque Uso Diario Combustible: - Verificar que se efectúe el trasiego de combustible desde el tanque principal sin problemas y por mando del control de nivel. Tomar cuenta de la temperatura de almacenamiento del combustible y verificar el funcionamiento de su precalentador. 6. REGISTROS 6.1. Registro de mantenimiento preventivo diario de la caldera AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CALDEROS Y EQUIPOS COMPLEMENTARIOS FRECUENCIA SEMANAL Aprobado: J.C. SALAS Revisado: Elaborado: ENERGIA PERU S.A.C. Fecha: 02/01/2012 Páginas: 02 1. OBJETIVO Efectuar labores mínimas que eviten y/o minimicen las probabilidades de Paradas imprevistas de la caldera, asimismo, que se conserven rendimientos y eficiencias en valores acorde a los estándares de la empresa. 2. ALCANCE Calderos Pirotubulares – Calderos Acuotubulares – Calentadores de Agua 3. RESPONSABILIDADES Jefe de Mantenimiento Técnico de Mantenimiento (Operador de caldera) Contratista: ejecutor de la inspección y mantenimiento – ENERGIA PERU S.A.C. 4. FRECUENCIA Semanal (cada domingo u otro día designado por la jefatura) 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Controles y automatismos: efectuar pruebas de falla y operación en modo automático a) Verificar la presión / temperatura de corte de los presostatos / termostatos de operación y seguridad. El primero gobierna el arranque y parada del quemador; el segundo el bloqueo del caldero por falla del primero. b) Verificar el funcionamiento de la columna de nivel Mc Donnell & Miller o el control de nivel respectivo. Comprobar que gobierna apropiadamente la bomba de combustible, bloquea al quemador por bajo nivel y enciende la alarma de emergencia. AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] c) Comprobar el funcionamiento del sensor de llama (fotocelda / electrodo ionización) del quemador. Verificar que su señal eléctrica es adecuada. d) Verificar que los LEDS indicadores del Tablero Eléctrico prendan y apaguen adecuadamente (que no estén quemados). 5.2. Válvulas y conexiones: chequear el ajuste y cierre de todas las válvulas de servicio, comprobado su hermeticidad, detectando fugas (líneas de combustible, aire, vapor, etc) 5.3. Motores: verificar ruidos extraños y vibraciones. Tomar temperatura de los rodamientos y efectuar la lubricación de los mismos conforme al programa recomendado por el fabricante. Verificar también el amperaje de arranque y operación. 5.4. Bombas: verificar que no existan fugas por los sellos y/o empaquetaduras de las bombas de agua y combustible. 5.5. Visores: revisar que los visores de nivel de agua y visor de llama no estén rotos o presenten fugas. 6. REGISTROS 6.1. Registro de mantenimiento preventivo semanal de la caldera AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CALDEROS Y EQUIPOS COMPLEMENTARIOS FRECUENCIA BIMESTRAL Aprobado: J-C- SALAS Revisado: Elaborado: ENERGIA PERU S.A.C. Fecha: 02/01/2012 Páginas: 02 1. OBJETIVO Efectuar tareas de mantenimiento preventivo que garanticen operatividad segura y confiable de la caldera para el bimestre correspondiente. 2. ALCANCE Calderos Pirotubulares – Calderos Acuotubulares – Calentadores de Agua 3. RESPONSABILIDADES Jefe de Mantenimiento Técnico de Mantenimiento (Operador de caldera) Contratista: ejecutor de la inspección y mantenimiento – ENERGIA PERU S.A.C. 4. FRECUENCIA Bimestral 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Unidad de combustión (quemador): efectuar el mantenimiento integral de la unidad de combustión: a) Desmontaje completo del quemador b) Despiece y limpieza de todos sus componentes: electrodo de ignición, transformador de ignición, tobera de atomización, difusor de aire, tubo de combinación, blower / ventilador, ductos de ingreso de combustible, sensor de flama, damper de ingreso de aire al blower c) Inspección del cono refractario y flue central / hogar. d) Ensamblado y montaje del quemador. 5.2. Varillaje y modulador de llama: efectuar el ajuste de las conexiones (rótulas) del varillaje, mantenimiento de la válvula moduladora, eje de levas AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] modulador. Motor modutrol. Cuando aplique, según modelo del quemador y capacidad del caldero. 5.3. Arranque del quemador: verificar la secuencia de arranque del quemador, es decir, la pre-purga para eliminación de gases remanentes de la combustión, piloto de ignición, electrodo de ignición, señal del sensor de flama (fotocelda / electrodo de ionización), flama principal. Verificar fugas de combustible. 5.4. Análisis de combustión: efectuar la calibración del quemador y el análisis de combustión con Analizador Digital, llevando la estadística de los parámetros de calibración y nivel de emisiones gaseosas al ambiente. 5.5. Válvulas de seguridad: accionar las válvulas de seguridad y verificar su sello hermético. Esto evita su agarrotamiento y garantiza que estén operativas. 5.6. Puntos calientes: efectuar la inspección sensorial de puntos calientes en el exterior de la caldera, como en las tapas delantera y posterior, y el propio casco de la caldera. 5.7. Purgas inferiores: efectuar pruebas de purgas para verificar que las válvulas sellan herméticamente y no presentan fugas ni problemas de accionamiento. 5.8. Filtros de combustible: efectuar la limpieza mecánica de los elementos metálicos de los filtros o prever su reemplazo por tiempo de uso. 5.9. Complementar con las tareas del Programa de Mantenimiento – Frecuencia Semanal. 6. REGISTROS 6.1. Registro de mantenimiento preventivo bimestral de la caldera 6.2. Formato 014-EP Análisis de Combustión de Calderos AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CALDEROS Y EQUIPOS COMPLEMENTARIOS FRECUENCIA SEMESTRAL Aprobado: J.C. SALAS Revisado: Elaborado: ENERGIA PERU S.A.C. Fecha: 02/01/2012 Páginas: 02 1. OBJETIVO Recuperar adecuadas condiciones de transferencia de calor de la cámara de fuego. 2. ALCANCE Calderos Pirotubulares – Calderos Acuotubulares – Calentadores de Agua 3. RESPONSABILIDADES Jefe de Mantenimiento Técnico de Mantenimiento (Operador de caldera) Contratista: ejecutor de la inspección y mantenimiento – ENERGIA PERU S.A.C. 4. FRECUENCIA Semestral 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Cámara de Fuego: - Efectuar el deshollinado / limpieza de la cámara de fuego de la caldera, es decir, del flue central y los tubos intercambiadores de calor del segundo y tercer pase de fuego. O del hogar sumergido, cuando corresponda. 5.2. Refractarios: - Efectuar la inspección de los materiales refractarios de la caldera: tapa posterior, delantera, cono flue central y otros. 5.3. Empaquetaduras: - Verificar que las empaquetaduras de la cámara de fuego se encuentren en buen estado, para garantizar el sellado hermético de la cámara de fuego y evitar fugas de gases y/o filtraciones de aire. Caso contrario el cliente suministrará nuevos empaques. AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] 5.4. Columna de Nivel: - Desmontar totalmente la columna de nivel para su mantenimiento integral, limpieza de válvulas tricock, cabezal de la columna para efectuar la limpieza de la cámara de la boya, la boya propiamente dicha y cambiar la empaquetadura del cabezal. - Revisar las ampollas de mercurio / switch’s del sistema eléctrico, - Limpieza del tubo visor de nivel que incluye cambio de retenes de neoprene de 5/8”. 5.5. Válvulas de seguridad: - Desmontar las válvulas de seguridad para efectuarles el mantenimiento integral y comprobar su seteo en banco de pruebas. Esto se respaldará con un certificado de calibración emitido por nosotros. 5.6. Complementario: - Efectuar las tareas de las frecuencias de mantenimiento preventivo – Frecuencia Bimestral. 6. REGISTROS 6.1. Registro de mantenimiento preventivo semestral de la caldera 6.2. Formato 014-EP Análisis de Combustión de Calderos 6.3. Formato 016-EP Check List Calderos AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO CALDEROS Y EQUIPOS COMPLEMENTARIOS FRECUENCIA ANUAL Aprobado: J.C. SALAS Revisado: Elaborado: ENERGIA PERU S.A.C. Fecha: 02/01/2012 Página: 02 1. OBJETIVO Efectuar las labores correctivas que garanticen la conservación de la vida útil de la caldera y recuperación de niveles de rendimiento y eficiencia. 2. ALCANCE Calderos Pirotubulares – Calderos Acuotubulares – Calentadores de Agua 3. RESPONSABILIDADES Jefe de Mantenimiento Técnico de Mantenimiento (Operador de caldera) Contratista: ejecutor de la inspección y mantenimiento – ENERGIA PERU S.A.C. 4. FRECUENCIA Anual 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Cámara de Agua: - Efectuar la limpieza física de la cámara de agua, por medio de los registros de hombre (manhole) y registros de mano (handholes), con chorro de agua a alta presión (hidrolavadora 800 @ 1200 psi). - Inspeccionar la superficie de calentamiento y verificar el estado de corrosión, encalichamiento y deterioro o conservación de los tubos intercambiadores de calor. - Cambiar las empaquetaduras elípticas de los registros de mano (handholes) y registro de hombre (manhole). Estos empaques especiales son suministrados por nosotros. AV. COLON 159 PAUCARPATA – AREQUIPA TELEFAX: (054) 42-8588 E-MAIL: [email protected] 5.2. Presostatos: - Desmontar los presostatos para efectuarles el mantenimiento integral y comprobar su seteo en banco de pruebas. Esto se respaldará con un certificado de calibración emitido por nosotros. - Así mismo, con los manómetros. 5.3. Prueba Hidrostática: - Efectuar la prueba hidrostática del recipiente a presión para verificar la estanqueidad del mismo. - Aplicar Protocolo según ASME - Emitir certificado de la prueba efectuada. 5.4. Bombas: desmontarlas y efectuarles el servicio integral de mantenimiento, previendo tener a mano repuestos tales como sellos u otros que puedan requerirse (los repuestos que se requieran los suministra el cliente). 5.5. Sistema eléctrico: efectuar el mantenimiento integral del tablero de mando y fuerza de la caldera, revisando las conexiones y dispositivos eléctricos en su interior. Limpieza de contactos. 5.6. Complementario: efectuar las tareas de las frecuencias de mantenimiento preventivo semestral, bimestral y semanal. 5.7. Informe de Operatividad: se emitirá el respectivo informe de operatividad del caldero / calentador, que tendrá vigencia 1 año, hasta su próximo servicio anual. 6. REGISTROS 6.1. Registro de mantenimiento preventivo anual de la caldera 6.2. Formato 014-EP Análisis de Combustión de Calderos 6.3. Formato 016-EP Check List Calderos