Transcript Mantenimiento_calderas - Universidad Industrial de Santander

De manera elemental una caldera se puede definir como un recipiente
cerrado en el cual el agua se evapora en forma continua por la
aplicación de calor por medio de gases.
El sistema de alimentación de agua de la
caldera consiste en el circuito que alimenta
el agua para la producción de vapor. Esta
agua proviene de condensados y de
reposición (agua de la red pública) que debe
tratarse para eliminar las sales y otras
sustancias
disueltas
que
provocan
problemas de corrosión e incrustaciones en
los tubos de la caldera.
El sistema de arranque de una caldera
está conformado por una serie de
elementos, los cuales se encargan del
correcto encendido del equipo.
Las calderas industriales proporcionan energía en
forma de calor, y para conseguir esto se necesita un
proceso llamado combustión.
En las caldera hay instalado un tren de gas, y su
función es suministrar la cantidad de gas requerida
por la caldera para llevar a cabo la combustión. El
sistema principal de combustible está compuesto
por los siguientes dispositivos según el orden de
dirección del flujo:
· Regulador de gas.
· Válvula Manual de cierre.
· manómetro de alta y baja presión.
· Sensor/Interruptor ON/OFF alta presión de gas, PAG.
· Válvula ON/OFF de gas, VG.
· Servo válvula de control proporcional de gas.
La generación de vapor es la función para la
cual es diseñada una caldera, este vapor se
da como resultado de procesos de
conversión energética dentro del equipo
gracias a la manipulación de variables de
operación (aire, combustible y agua).
El vapor es producido por la evaporación del
agua que se encuentra dentro de la caldera,
gracias al calor transmitido por los gases
productos de la combustión.
APAGADO DE EMERGENCIA DE LA CALDERA
APAGADO NORMAL DE LA CALDERA
Todas las operaciones de mantenimiento que se realicen
sobre una caldera deben ser realizadas cuando está se
encuentra apagada, de esta manera se pueden evitar
daños graves en su estructura, equipos auxiliares,
pérdidas de energía, riesgos operacionales, accidentes,
perturbaciones a la salud, impacto ambiental y otros.
El apagado por emergencia se hace con el fin de evitar
accidentes en personas y equipos cuando existe un riesgo,
anomalía o peligro. Es un procedimiento operacional que pone
fuera de servicio el equipo cuando se presenta un problema
operacional o cuando se presenta una falla en el equipo.
La apagada que ocurre por acción del programador, es
ordenada por el operador, automáticamente, o manualmente
desde el tablero de control por un problema operacional o del
equipo.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
¿Dónde Es
se hace?
un procedimiento operacional que
¿Dónde se hace?
Se realizapermite
en el circuito
agua- vapor
la caldera.
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
verificar
la de resistencia
mecánica de una caldera sometida a
¿Cómo seunhace?
esfuerzo por alta presión. Esta
Presionando
la caldera
con agua
fría 1.5
vecesenla el
presión de diseño
de la
¿Cómo
secaldera.
hace?
prueba
se realiza
debido
a que
proceso de reparación pueden quedar
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión
¿Cuándoporos,
se hace?
grietas, abombamientos en las
de diseño de la caldera.
1. Cada vez
que sale
inspección
una caldera.
partes
de a la
calderageneral
sometidas
a
2. Cada vez
que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.
presión.
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación de las tuberías.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Cuándo se hace?
¿Cómo se hace?
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseño
de la
caldera.
1. Cada
vez
que sale a inspección general una caldera.
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la
¿Cuándo se hace?
caldera.
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y
1. Cada vez que sale a inspección general una caldera.
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.reparación de las tuberías.
4. las
Cada
vez que se haga una limpieza química.
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación de
tuberías.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
¿Dónde
Es se
unhace?
procedimiento utilizado para verificar
Se realiza
en el circuito
vapor
de la
caldera.
escapes
en lasaguabridas
que
posee
la caldera
en su sistema de generación, con el fin de
¿Cómo se hace?
verificar el correcto sello de las bridas de
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseño de la caldera.
donde se retiraron los taponamientos que
fueron
utilizados en la prueba hidrostática.
¿Cuándo
se hace?
también
para probar
estado
de las
1. Cada
vez que es
saleútil
a inspección
generaleluna
caldera.
empaquetaduras
deo cambie(n)
las válvulas
deenentrada
2. Cada
vez que se repare(n)
tubo(s)
la caldera.
3. Unay vez
se cumpla
el programa de inspección y reparación de las tuberías.
salida
a la caldera.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Cómo se hace?
¿Cuándo
se hace?
Presionando
la caldera
con agua fría 1.5 veces la presión de diseño de la caldera.
¿Cómo se hace?
1.
Cada
vez
que
se
hace
la
prueba
hidrostática
a
¿Cuándo se hace?
unavez
caldera.
1. Cada
que sale a inspección general una caldera.
Presionando la caldera con el agua de
2.
Cada
vez
que
se
cambian
los
empaques
y/o
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.
alimentación, hasta alcanzar la presión de
válvulas
en
cualquiera
de
las
bridas
de
entrada
a
la
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación de las tuberías.
operación del sistema de agua.
caldera
o
de
salida
de
la
caldera.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
¿Dónde se hace?
Es un procedimiento que permite verificar
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
hermeticidad en equipos que manejan gases a
¿Cómo se hace?
baja presión y se hace para eliminar riesgos de
¿Cómo se hace?
explosión, incendios y/o ruidos que ocasionan
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseño de
la caldera.una solución jabonosa a la superficie
Aplicando
los escapes. Esta prueba es realizada debido a
objeto de la prueba.
que en el proceso de montaje y/o mantenimiento
¿Cuándo se hace?
pueden quedar fallas que originan posteriores
1. Cada vez que sale a inspección general una caldera.
escapes.
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación de las tuberías.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Cómo
se hace? se hace?
¿Cuándo
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseño de la caldera.
1. Cada vez que la caldera sale de una
¿Dónde se hace?
reparación
¿Cuándo
se hace?general.
2. vez
Cada
se reparan
los una
anillos
de gas,
Se realiza en bridas, juntas de expansión y
1. Cada
quevez
saleque
a inspección
general
caldera.
justas
de expansión
empaques de las válvulas
2. Cada
vez que
se repare(n)y obridas.
cambie(n) tubo(s) en la caldera.
3.vez
Enseoperación,
para detectar
escapes
en las de las tuberías.
3. Una
cumpla el programa
de inspección
y reparación
bridas.
4. Cada
vez que se haga una limpieza química.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
¿Dónde se hace?
Es una limpieza realizada a las superficies
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
interiores de la caldera, con una solución
ácida la cual remueve la
suciedad de
¿Cómomateria
se hace?inorgánica y orgánica adherida en la
Presionando
agua fría
veces la presión
parte la caldera
interna conde
las 1.5 tuberías.
Es de diseño de la caldera.
recomendable realizar un lavado ácido de la
caldera
porque estos depósitos dificultan la
¿Cuándo
se hace?
transferencia
calor, general
haciendo
1. Cada
vez que sale adel
inspección
una perder
caldera. la
eficiencia
la caldera
o entubo(s)
casosenmás
2. Cada
vez que sede
repare(n)
o cambie(n)
la caldera.
severos
generando
puntos
calientes
en
la
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación
de las tuberías.
tubería.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Cómo se hace?
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseñoElementos
de la caldera.
de seguridad
¿Cuándo se hace?
¿Cuándo se hace?
1. Elementos de protección personal.
2. Tener conocimiento de la toxicología de los productos
Envezuna
reparación
después
de caldera.
hacer la
1. Cada
que sale
a inspección
general una
evaluación
cualitativa
y cuantitativa
2. Cada
vez que se repare(n)
o cambie(n)
tubo(s) de
en lalos
caldera. que se van a manejar.
3. tuberías.
Se debe instruir al personal sobre los riesgos al
3. Unadepósitos.
vez se cumpla el programa de inspección y reparación de las
manejar productos químicos.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
¿Dónde se hace?
Se realiza en el circuito agua- vapor de la caldera.
Se
deben
revisar
los
elementos
de
¿Cómo se hace?
protección
decon
nivel
porlaalto
o bajo
Presionando
la caldera
agua(alarmas
fría 1.5 veces
presión
de diseño de la caldera.
nivel),
las válvulas de seguridad, los
limpiar los quemadores y
¿Cuándoventiladores,
se hace?
1. Cada vigilar
vez que sale
caldera.
el a inspección
estado general
todosunalos
demás
2. Cada elementos
vez que se repare(n)
tubo(s)elen la buen
caldera.
queo cambie(n)
permiten
3. Una vez
se cumpla el programa
de inspección y reparación de las tuberías.
funcionamiento
de la caldera.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
¿Cómo se hace?
Además también se debe tener presente
Presionando la caldera con agua fría 1.5 veces la presión de diseño de la caldera.
que siempre se debe purgar la caldera
de que esta entre en operación
¿Cuándoantes
se hace?
1. Cada vez que sale a inspección general una caldera.
2. Cada vez que se repare(n) o cambie(n) tubo(s) en la caldera.
3. Una vez se cumpla el programa de inspección y reparación de las tuberías.
4. Cada vez que se haga una limpieza química.
La evaluación de la integridad
comprende un proceso de diagnóstico
que permite determinar en qué
condiciones
metal-mecánicas
se
encuentran los equipos y los
componentes de estos que operan a
determinadas condiciones.
Para implantar planes que permitan
mejoras asociadas a: la extensión de
la vida útil de un sistema más allá de
su vida de diseño residual, el
reemplazo de componentes expuestos
a
daños,
la
introducción
de
modificaciones a un sistema ya
existente y a satisfacer legislaciones
de seguridad.
No hay una ley general que defina cuando se debe hacer la primer evaluación de
integridad a un equipo pero se puede tomar como referencia las siguientes
condiciones:
 En el 80% de la vida de diseño de los equipos siempre y cuando hayan sido
operados en condiciones normales.
 80.000 horas de servicio continuo en equipos que no consideren una vida útil
finita, donde los materiales hayan sido continuamente expuestos a temperaturas
superiores a los límites presentados en la siguiente tabla.
RODRIGUEZ, Gonzalo. Calderas Industriales. Tratado práctico Operacional.
MATERIAL
TEMPERATURA [°C]
Aceros al carbón
400
Aceros ½ Mo
420
Aceros de baja aleación Cr-Mo, Cr-Mo-V
500
Aceros inoxidables austeníticos
550
Fuente: RODRIGUEZ, Gonzalo. Calderas Industriales. Tratado práctico Operacional.
Presión: Mediante manómetros calibrados
localizados en las tuberías del agua de
alimentación y vapor generado.
Temperatura:
Es
necesario
contar
con
termómetros
calibrados
para
tomar
la
temperatura de: agua de alimentación, vapor
generado, combustibles, gases de combustión,
aire ambiente y vapor de atomización.
Flujo: Mediante un equipo de medición de flujo
instalado como placa de orificio, en las corrientes de:
http://www.leer-mas.com/lallave/news47/img/caldera_tablero.jpg
agua
de
alimentación,
vapor
generado
y
combustibles.
Composición, poder calorífico, densidad relativa y
capacidad del combustible.
Composición de los gases de combustión: Mediante
el equipo de análisis de gases de combustión para
determinar el contenido de O2, CO2 y CO.
-
Número de caldera.
Condiciones de operación.
Datos de la caldera.
Uso de vapor generado.
Costos de agua de alimentación,
retorno de condensados, vapor
generado y combustibles.
- Datos en campo.
- Localización e integración
documentos de diseño.
de
- Integración
operación.
de
de
parámetros
FALLA
Rotura
desprendimiento
refractario.
CAUSA
y - Puesta en marcha inicial
de
demasiado rápida.
- No respetar tiempos ni
proceso
de
secado
refractario.
ASPECTO
FALLA
CAUSA
Deformaciones
y - Ausencia de control y
roturas del paquete
vigilancia del aporte de
tubular. Entrada de
agua.
condensados
- Mantenimiento incorrecto.
contaminados (grasa).
ASPECTO
FALLA
CAUSA
Horno colapsado y - Ausencia de control y
deformado. Depósitos
vigilancia del aporte de
adheridos en el hogar.
agua.
- Mantenimiento incorrecto.
ASPECTO
FALLA
Corrosión
oxígeno.
CAUSA
por - Ausencia de tratamiento
para el agua.
ASPECTO
FALLA
CAUSA
Deformaciones
y - Sobrecalentamiento
roturas del paquete
corta duración.
tubular. Entrada de - Sobrecalentamiento
condensados
larga duración.
contaminados (grasa). - Por fatiga.
ASPECTO
de
de
FALLA
CAUSA
Corrosión por ácido - Ausencia de tratamiento
carbónico.
para el agua.
ASPECTO
-
Tener presente que para los materiales empleados en la construcción de calderas las
normas normalmente les fijan un valor máximo de dureza, lo cual es importante
respetar para prevenir todas las formas de corrosión y en especial el agrietamiento por
corrosión – esfuerzo (SCC) y la corrosión- fatiga.
-
Durante la construcción y en las reparaciones por soldadura hay que asegurarse que
las juntas y las zonas afectadas por el calor queden con durezas que no sobrepasen
los límites de las normas respectivas.
-
Limpiezas periódicas de las tuberías (químicas y mecánicas) evitarán la formación de
depósitos
y/o
capas
sobrecalentamientos.
oxidadas
gruesas,
minimizando
así
la
ocurrencia
de
- Procedimientos adecuados de arranque y parada de las calderas, asegurarán que no se
sobrecarguen generando sobrecalentamientos ni que ingrese al sistema air atmosférico
que pueda acelerar los procesos de corrosión u oxidación.
- Un tratamiento adecuado del agua de alimentación y del combustible, con buen control
de la cantidad de aire de combustión, minimizarán las ratas de corrosión u oxidación tanto
en el lado de fuegos como de aguas, así mismo se minimizará la aparición de vibraciones
en las tuberías, esfuerzos residuales y/o esfuerzos térmicos, bajando así la probabilidad
del agrietamiento por fatiga.
- Un correcto diseño de la caldera minimizará la aparición de vibraciones en las tuberías,
esfuerzos residuales y/o esfuerzos térmicos, bajando así la probabilidad del agrietamiento
por fatiga.
- En las zonas en que se prevea desde diseño que la erosión por parte de las cenizas
pueda ser importante, se pueden proteger las tuberías por chaquetas
 Pérdidas humanas y/o lesiones personales.
 Pérdidas materiales de enorme cuantía, donde se consideran
daños a edificaciones, equipos, tableros de control; centros
de
cómputo,
materias
primas,
material
en
proceso,
instalaciones industriales, entre otros.
 Suspensión o descenso en los niveles de las ventas.
 Retrasos en la entrega de despachos.
 Costos ocultos asociados a la pérdida de imagen.
 Costos ocultos asociados a restitución y puesta en marcha de
la línea de producción.
La implantación de un mantenimiento preventivo y las operaciones
asociadas a él, harán frente a los riesgos que conllevan un mal
funcionamiento o una falta de prestación de servicio de las calderas.
• Optimizar
los
procesos
productivos.
• Reducción de los costos directos e
indirectos ocasionados por las
fallas y las paradas.
• Conseguir la máxima vida útil de
la caldera y los equipos asociados
a ella.
• Reducción de los tiempos de
parada.
• Vigilancia equipo de tratamiento del agua de
aporte y dosificación de aditivos.
• Vigilancia de la temperatura de gases en
chimenea.
• Vigilancia de la temperatura de ida y retorno.
• Vigilancia de la temperatura del agua de
aportación.
• Verificar si hay retorno de condensados que
estén libres de contaminantes.
• Comprobar los indicadores de nivel ópticos.
• Efectuar las purgas de los indicadores ópticos
de nivel.
• Tomar y analizar muestras de agua contenida
en el interior de la caldera. (Salinidad, dureza,
pH, O2, aspecto). Tomar decisiones: purgas,
aditivos, etc.
• Comprobar el funcionamiento de circuitos
electrónicos de la cadena de seguridad.
• Limpiar filtros, electrodos de encendido del
quemador.
• Comprobar el funcionamiento de válvulas
manuales,
termómetros,
termostatos,
manómetros y presostatos.
• Probar el funcionamiento de equipos y accesorios
del quemador. (Elementos de mando, dispositivo
de cierre de combustible, indicador de presión de
combustible, control de llama, cierre de seguridad).
• Probar el funcionamiento del paro con el
interruptor de emergencia.
• Probar las bombas de circulación o alimentación
del agua.
• Verificar los elementos del cuadro eléctrico de
maniobra y control: automatismos y seguridad.
• Analizar gases y ajustar la combustión.
• Hacer la limpieza de tubos de humos
eliminando hollines.
• Comprobar el estado de las partes que tienen
refractario: la boca de acoplamiento del
quemador, tapón de registro, acceso al hogar,
entre otras.
• Realizar una inspección en frío: la caldera se
para y se procede a la apertura de todos los
registros en el lado agua y gases. Además se
hace la limpieza del lado agua eliminando
incrustaciones y sedimentos.
• Comprobar los elementos de seguridad que
actúan sobre la presión, temperatura y nivel.
• Comprobar el estado de las uniones soldadas
entre tubos de humo y hogar con las placas
delantera y trasera.
• Realizar una medición de espesores por
ultrasonidos en las partes que conforman el
cuerpo a presión de la caldera.
• Sustituir las juntas de los registros o elementos
desmontados.
• Limpiar o rectificar los asientos.
• Inspeccionar si hay corrosión y evaluar el
tratamiento de agua.
• Realizar una prueba de presión en frío, realizar
una prueba de funcionamiento con quemador
en marcha, forzando el disparo y la actuación
de los equipos de seguridad.
Debido a que el funcionamiento efectivo de los equipos depende de su habilidad para
responder a cambios repentinos, es necesario establecer un programa de mantenimiento
sistemático y minucioso
a) Se establecerá un horario para la inspección y el mantenimiento basado por lo menos en la
periodicidad requerida por el fabricante del equipo.
b) Se debe verificar periódicamente la operatividad y los puntos de ajuste de todos los equipos.
Estos resultados deben ser registrados en las hojas de seguimiento de la caldera o los
formatos que se usen en cada empresa.
c) Se debe avisar al responsable de la caldera si se encuentra algún defecto o se produce
algún daño y estos deben ser corregidos inmediatamente.
d) Durante la puesta en marcha en operación inicial se debe hacer una inspección frecuente,
ajustes y limpieza, para asegurarse de que los dispositivos están funcionando como se
había previsto y para asegurarse que se encuentran en una condición de funcionamiento
fiable.
Los encargados de hacer las inspecciones y pruebas deben ser entrenados y
familiarizados con todos los procedimientos de operación y el funcionamiento de los
equipos, ya que deben estar en capacidad de determinar si el equipo está en una buena
condición de operación, para la que haya sido diseñado. Además debe conocer las
precauciones que debe tomar cuando se opera esta máquina y cumplir con los requisitos
impuestos por la autoridad competente.
El dueño o el usuario de la caldera deben desarrollar y mantener un sistema formal de
mantenimiento periódico preventivo además de un sistema de inspección constante. Se
llevarán a cabo pruebas sobre una base regular y los resultados se registrarán en unos
formatos específicos de mantenimiento. Se deben seguir las instrucciones del fabricante. En el
apéndice D se encuentra una lista de verificación recomendada, aunque debido a la variedad
de equipos y modos de operación, los propietarios y los usuarios deberán proporcionar una
lista detallada para el uso del operador de acuerdo con la caldera, la unidad de aceites, el
quemador y el control, de acurdo a las instrucciones dadas por el fabricante del dispositivo.