Caldera Maquinarias

CALDERA

DEFINICION

Puede describirse como un generador de vapor o como “la combinación de equipos para producir o recuperar calor, junto con aparatos para transferir el calor disponible a un fluido” (según código ASME).

TIPOS DE CALDERAS MAS UTILIZADOS

Existen dos tipos de calderas mas utilizadas: Acuotubulares (en cual el agua vapor dentro de los tubos). Pirotubulares (en la cual el fuego va por dentro de los tubos). Las calderas son ampliamente empleadas en plantas de proceso como: Medio de calentamiento de fluido o de aire, vaporización, trazado de vapor, deareacion del agua, generadores de vació, generadores de potencia de turbina, (medio motriz) limpieza y mantenimiento de equipos de proceso, etc.

Una caldera debe satisfacer las variaciones de la demanda de vapor de la planta. Si la demanda de vapor crece, la presión de vapor dentro de la caldera disminuye y el quemador incrementa su nivel de fogueo para producir más vapor y compensar la caída de presión; por el contrario si la demanda de vapor disminuye, la presión de vapor en la caldera se incrementa y el quemador disminuye su nivel de fogueo, llegando incluso a apagarse si es que la presión de vapor llega a un máximo establecido. Asimismo si la presión llega a un nivel mínimo establecido, el quemador se prende nuevamente para producir más vapor e incrementar su presión. Si la demanda de vapor es alta y continua, el quemador permanecerá prendido por largo tiempo ya sea en alto fuego o modulando entre medio y alto fuego; en cambio si la demanda de vapor es baja en comparación con la capacidad de la caldera, el quemador estará prendido por poco tiempo llegando muy rápido a su máxima presión, luego de lo cual se apagará, teniendo en este caso frecuentes encendidos y apagados, siendo su tiempo de operación con fuego un porcentaje que puede llegar a un 60 a 80 % del tiempo horario.

OPERACIÓN DE UNA CALDERA

FUNCIONAMIENTO DE UNA CALDERA

Fuego: Debe existir un buen proceso de Combustión.Agua: Deben existir rigurosos controles de su calidad.Áreas de Intercambio de Calor: Los tubos y superficies de intercambio deben estar en óptimas condiciones de limpieza.Fuego

El proceso de combustión es de gran importancia en la operación de las calderas, debe ser lo mas optimo posible en cuanto a su consumo y además amigable con el medio ambiente.Para que se de el proceso de combustión es necesario que exista un combustible, un comburente (aire) y un agente externo que produzca la ignición (chispa), cuando esto ocurre se da una reacción química del combustible con el oxigeno, para producir gases de combustión y liberar energía en forma de trabajo y calor, la cual es aprovechada en las calderas para evaporar el agua.A continuación se muestran los diferentes tipos de combustibles; algunos de ellos utilizados para la combustión en calderas.

Superficie de intercambio de calorLa tubería por la que circulan los gases en las calderas pirotubulares o el agua en las acuotubulares es fundamental para una eficiente transferencia de calor.

Nota: Los quemadores normalmente utilizados son de tiro forzado, pues el aire suministrado para la combustión es introducido en el hogar por un ventilador que toma el aire de la atmósfera y lo introduce a una presión adecuada para que haya tiro suficiente en el conducto de salida de humos.El funcionamiento de la caldera pasa por ciclos de presurización – despresurización en los que la presión en la caldera varía ligeramente en torno al punto de consigna. Como se puede ver en la figura siguiente, cuando la demanda de vapor excede a la aportación de calor la presión decrece y se produce revaporizado (efecto flash); cuando la demanda es inferior a la aportación de calor aumenta la presión, almacenando el agua y el vapor más energía térmica.

1.- MECANISMO OPERADOR: Intercambiador de calor (74956.4 lb./hr. esto es producción de vapor y 1132.10 Sq. Ft. esto es superficie de calefacción).

2.- PIEZAS DE COMPLEMENTACION OPERACIONAL: Quemador de petróleo, Bomba de petróleo, Electrobomba de

agua a alta presión 3.- LAS PIEZAS AUXILIARES: Manómetro principal de presión de

vapor Termómetro 0-1000º C en chimenea Programador integrado Válvula de seguridad Columna de nivel de agua con cristal y juego de llaves de bronce Mirilla para observación de flama y piloto ) Detector de flama Programador de llama control de salvaguarda Alarma por bajo nivel de agua

4.- MECANISMO DE ACCIONAMIENTO: Bomba de petróleo Electro bomba de

agua a alta presión.5.- CARCAZA Ó ESTRUCTURA: Protección metálica (plancha de acero

inoxidable calidad 304 de 1/20 de espesor , perfiles tipo “Plano” de ½ de espesor de 4 ½” por 10” por 5½” si requiere anclaje al piso y orejas izaje

MAQUINA ESTABLECIDA“CLEAVER BROOKS”

DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DE LA MAQUINA ESTABLECIDA

TABLA DE DATOS DE LA MAQUINA ESTABLECIDADatos por sub_indicadores Componentes de la máquina

1.-Mecanismo operador, 2.- Piezas de 1.-Mecanismo operador, 2.- Piezas de complementación, 3.- Piezas complementación, 3.- Piezas auxiliares, 4.- Mecanismo de auxiliares, 4.- Mecanismo de accionamiento, 5.-Carcasaaccionamiento, 5.-Carcasa

Calidad de Conservación (X1)

Marca CLEAVER BROOKS

País de la patente U.S.A

País de fabricación U.S.A

Materiales de partes criticas de fallas

Acero Inoxidable 304 (exterior) en el interior se rige por las normas ASTM y UL (USA).

Expectativa de vida útil 30 años

Certificaciones técnicas y garantía ISO 9000 – ISO 9000:2005 y 3 años

Simplicidad (Y1)

Dimensiones y numero relativo de piezas

Largo: 10.80 mts.Ancho: 6.40 mts.Alto: 4.30 mts.

Tipo de mecanismo del accionamiento

Eléctrico

Mantenibilidad(Z1)

Modelo y año CB429-400 Y 2000

Nivel de standardización Internacional

Tipos de uniones y accesibilidad para reparar las partes criticas de fallas

( separables , no separables)

Soldados

Tipo de enlace con otras máquinas

Individual

La producción de la maquina es en serie o a pedido

EN SERIE

Grado de disponibilidad local repuestos

Si

Grado de disponibilidad local de servicio técnico

Si

Grado de disponibilidad de fuentes de información técnica

Si, Folleto, catálogos

Velocidad de operación (X2)

Tipo de movimiento Continuo

Tiempo relativo de duración del proceso

Según el Requerimiento pero menor tiempo que los pirotubulares ya que tiene mayor superficie de calefacción

Versatilidad (Y2)

Rango de regulación de la capacidad de producción

5793.73 – 8690.60 lb./hr

Parámetros operacionales variables 5793.73 – 8690.60 lb. /hr. Temperatura: 630º CPresión de trabajo: 450 PSIPotencia: 700HPCapacidad calorífica: 1673.32

mbtu/hr.Superficie de calefacción: 1132.10

Sq. Ft.

Accesorios opcionales para diversificar los controles de producción

Si

Alternativas de uso de las fuentes de energía

Si (Transformador de ignición en el quemador de 220 v a 10000 v.)

Automatización (Z2)

Instrumentos de medición y control Automáticos

Tipo de alimentación descarga (manual o automática)

Automática y eléctrica.

Requerimiento de mano de obra 1 (supervisión)

Eficacia (w)

Tipo por el principio de operación , mecanismo operador , piezas de complementación y carcasa

Horizontal Acuotubular

Grado de concordancia del rendimiento productivo con el diseño

90 - 100%

Tipo y destino del producto Nacional y mundial

Consumo de servicios Agua y energía eléctrica

Costo relativo de adquisión y operación

80000 soles

Dispositivos de descarga de residuos sólidos

No

Dispositivos de descarga de gases y/o vapores

Si (La chimenea para los gases y purga de condensados para gases)

Descarga de los residuos líquidos de la maquina

Si

VALORACION TECNOLOGICA DE LA

MAQUINA ESTABLECIDADatos por sub-indicadores CLEAVER BROOKS

Calidad de conservación (x1) 7

Simplicidad (y1) 6

Mantenibilidad (z1) 6

Velocidad de operación (x2) 7

Versatilidad (y2) 7

Automatización (z2) 7

Eficacia(W) 6

CÁLCULO DE CONFIABILIDAD DE LA MÁQUINA ESTABLECIDA

C = 10 X1 + 5 Y1 + 10 Z1

7

MAQUINA ESTABLECIDA = 23

CÁLCULO DE FUNCIONALIDAD DE LAS MÁQUINA ESTABLECIDA

F = 5 X2 + 5 Y2 + 2.5 Z2 + 12.5 W7


CÁLCULO DEL PUNTAJE TECNOLÓGICO DE LA MÁQUINA ESTABLECIDA

PT = 20 C + 30 F

25


CÁLCULO DE LA BRECHA TECNOLÓGICA DE LA MÁQUINA ESTABLECIDA

BT = 50 - PT


MAQUINA ACTUAL INTESADESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DE LA

MAQUINA ESTABLECIDA1.- MECANISMO OPERADOR: Intercambiador de calor (1035 lb./hr. a

212º F esto es producción de vapor y 155 Sq. Ft. esto es superficie de calefacción).2.- PIEZAS DE COMPLEMENTACION OPERACIONAL: Quemador de petróleo, Bomba de petróleo, Electrobomba de

agua a alta presión 3.- LAS PIEZAS AUXILIARES: Control de nivel agua, Válvula tipo bola roscada, Programador marca Honeywel, Válvula de solenoide de

petróleo, Válvula reguladora de combustible, Control de

presión, Válvula de venteo, Válvula de salida de vapor, Válvula de seguridad

Pressuretrol controllers, Termómetro. 4.- MECANISMO DE ACCIONAMIENTO: Bomba de petróleo Electro

bomba de agua a alta presión.5.- CARCAZA Ó ESTRUCTURA: Protección metálica (plancha de acero

inoxidable calidad 304 de 1/40 de espesor , base metálica perfiles tipo “U” de ¼ de espesor de 2 ½” por 5” por 2 ½” no requiere anclaje al piso y orejas izaje.

TABLA DE DATOS DE LA MAQUINA ACTUAL

Datos por sub_indicadores Componentes de la máquina 1.-1.-Mecanismo operador, 2.- Piezas de Mecanismo operador, 2.- Piezas de complementación, 3.- Piezas complementación, 3.- Piezas auxiliares, 4.- Mecanismo de auxiliares, 4.- Mecanismo de accionamiento, 5.-Carcasaaccionamiento, 5.-Carcasa

Calidad de Conservación (X1)

Marca INTESA

País de la patente U.S.A

País de fabricación PERÚ

Materiales de partes criticas de fallas Acero Inoxidable 304 (exterior) en el interior se rige por las normas ASTM-A-192 sin costura.

Expectativa de vida útil 20 años

Certificaciones técnicas y garantía ISO 9000 y 2 año s y 2 meses

Simplicidad (Y1)

Dimensiones y numero relativo de piezas Largo: 1.80 mts.Ancho: 1.20 mts.Alto: 1.80 mts.Más de 200 piezas. (Aproximadamente).

Tipo de mecanismo del accionamiento Eléctrico

Mantenibilidad(Z1)

Modelo y año PTH-30-3-D2 Y 2004

Nivel de standardización Internacional

Tipos de uniones y accesibilidad para reparar las partes criticas de fallas( separables , no separables)

Soldados

Tipo de enlace con otras máquinas

Individual

La producción de la maquina es en serie o a pedido

A Pedido

Grado de disponibilidad local repuestos

Si

Grado de disponibilidad local de servicio técnico

Si

Grado de disponibilidad de fuentes de información técnica

Si, Folleto

Velocidad de operación (X2)

Tipo de movimiento Continuo

Tiempo relativo de duración del proceso

Según el Requerimiento

Versatilidad (Y2)

Rango de regulación del capacidad de producción

80 - 120 lb./hr

Parámetros operacionales variables

80 – 120 lb./hr. Temperatura: 380º CPresión de trabajo: 5- 150 PSIPotencia: 30BPHCapacidad calorífica: 1004

mbtu/hr.Superficie de calefacción: 155

Sq. Ft.

Accesorios opcionales para diversificar los controles de producción

Si (válvula de tipo bola roscada y válvula check tipo resorte)

Alternativas de uso de las fuentes de energía

Si (Transformador de ignición en el quemador de 220 v a 10000 v.)

Eficacia (w)

Tipo por el principio de operación , mecanismo operador , piezas de complementación y carcasa

Horizontal Pirotubular

Grado de concordancia del rendimiento productivo con el diseño

85%

Tipo y destino del producto Nacional y mundial

Consumo de servicios Agua y energía eléctrica

Costo relativo de adquisión y operación

23000 soles

Dispositivos de descarga de residuos sólidos

No

Dispositivos de descarga de gases y/o vapores

Si (La chimenea para los gases y purga de condensados para gases)

Descarga de los residuos líquidos de la maquina

Si

VALORACION TECNOLOGICA DE LA

MAQUINA ACTUALDatos por sub-indicadores INTESA

Calidad de conservación (x1)

5

Simplicidad (y1) 4

Mantenibilidad (z1) 5

Velocidad de operación (x2)

6

Versatilidad (y2) 5

Automatización (z2) 4

Eficacia(W) 4

CÁLCULO DE CONFIABILIDAD DE LA MÁQUINA ACTUAL

C = 10 X1 + 5 Y1 + 10 Z1

7

MAQUINA ACTUAL = 17

CÁLCULO DE FUNCIONALIDAD DE LAS MÁQUINA ACTUAL

F = 5 X2 + 5 Y2 + 2.5 Z2 + 12.5 W7

MAQUINA ACTUAL = 16

CÁLCULO DEL PUNTAJE TECNOLÓGICO DE LA MÁQUINA ACTUAL

PT = 20 C + 30 F

25

MAQUINA ACTUAL = 33

CÁLCULO DE LA BRECHA TECNOLÓGICA DE LAS MÁQUINA ACTUAL

BT = 50 - PT

MAQUINA ACTUAL = 17

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS VARACIONES

CALIFICACIÓN DE LOS SUB-INDICADORES

Universidad: UNACUniversidad: UNAC Facultad: FIPAFacultad: FIPA

Formato de valoración NFormato de valoración Noo:1:1 Fecha: 11/11/09Fecha: 11/11/09

ProgramaPrograma Puntajes de calificación de los sub-Puntajes de calificación de los sub-indicadoresindicadores

MaquinaMaquina X1X1 Y1Y1 Z1Z1 X2X2 Y2Y2 Z2Z2 WW

Caldera INTESA Caldera INTESA 55 44 55 66 55 44 44

Caldera Caldera CLEAVER BROOKS 77 66 66 77 77 77 66

CALIFICACIÓN DE CONFIABILIDAD Y FUNCIONALIDAD


Formato de valoración Formato de valoración NNoo:2:2

Fecha: 11/11/09Fecha: 11/11/09

ProgramaPrograma Puntajes de calificación de los Puntajes de calificación de los indicadoresindicadores

MaquinaMaquina ConfiabilConfiabilidad (C)idad (C)

% de % de Est.Est.

FuncionaliFuncionalidad (F)dad (F)

% de % de Est.Est.

Caldera INTESACaldera INTESA 1717 6868 1616 6464

Caldera Caldera CLEAVER BROOKS

2323 9292 2323 9292

CALIFICACION DE CALIDAD Y BRECHA TECNOLOGICA DE LA

CALIDAD

Universidad: UNACUniversidad: UNAC Facultad: Facultad: FIPAFIPA


Fecha: 11/11/09Fecha: 11/11/09

ProgramaPrograma Puntajes de calificación de las Puntajes de calificación de las variablesvariables

MaquinaMaquina Calidad Calidad (PT)(PT)

% de Est.% de Est. Brecha Brecha (BT)(BT)

% de Est.% de Est.

Caldera INTESACaldera INTESA 3333 6666 1717

Caldera Caldera CLEAVER BROOKS

4646 9292 44

MATRIZ DE RESULTADOS DE LA CALIFICACIÓN



Fecha: Fecha: 11/11/0911/11/09

VARIABLESVARIABLES Puntaje promedio de las calificacionesPuntaje promedio de las calificaciones

Maquina Maquina Establecido Establecido

Puntaje promedioPuntaje promedio

Maquina Actual Maquina Actual Puntaje promedioPuntaje promedio

Confiabilidad (C)Confiabilidad (C) 2323 1717

Funcionalidad (F)Funcionalidad (F) 2323 1616

Puntaje de calidad (PT)Puntaje de calidad (PT) 4646 3333

Brecha de calidad (BT)Brecha de calidad (BT) 0404 1717

ANALISIS Y CONCLUSIONESCALIDAD DE CONSERVACION (X1)CALIDAD DE CONSERVACION (X1) A la máquina Actual se le colocó 5 puntos A la máquina Actual se le colocó 5 puntos

por ser de material inoxidable y no tener por ser de material inoxidable y no tener costura, pero la maquina Establecida cuenta costura, pero la maquina Establecida cuenta con una calidad mayor y su vida util es con una calidad mayor y su vida util es mayor con la maquina actual por tanto el mayor con la maquina actual por tanto el puntaje que se le dio fue de 7 puntos. puntaje que se le dio fue de 7 puntos.

SIMPLICIDAD ( Y1 )SIMPLICIDAD ( Y1 ) A la máquina Actual se le colocó 4 puntos A la máquina Actual se le colocó 4 puntos por tener operación con cierta complejidad por tener operación con cierta complejidad en el manejo, así como con mayor numero en el manejo, así como con mayor numero de las piezas que influyen en el proceso y de las piezas que influyen en el proceso y estar en desventaja con la máquina estar en desventaja con la máquina Establecida, motivo por el cual se le colocó 6 Establecida, motivo por el cual se le colocó 6 puntos a la maquina establecida por poseer puntos a la maquina establecida por poseer un manejo relativamente menos complejo. un manejo relativamente menos complejo.

MANTENIBILIDAD ( Z1 )MANTENIBILIDAD ( Z1 ) A la máquina Actual se le colocó 5 puntos A la máquina Actual se le colocó 5 puntos por tener la producción a pedido con por tener la producción a pedido con respecto a la maquina establecida que su respecto a la maquina establecida que su producción es en serie por eso se le dio 6 producción es en serie por eso se le dio 6 puntos.puntos.

VELOCIDAD DE OPERACIÓN ( X2 )VELOCIDAD DE OPERACIÓN ( X2 ) La máquina Actual tiene un tiempo La máquina Actual tiene un tiempo requerido motivo por el cual se le colocó 6 requerido motivo por el cual se le colocó 6 puntos en cambio la máquina Establecida puntos en cambio la máquina Establecida por tener menor tiempo que los por tener menor tiempo que los pirótubulares ya que tiene mayor superficie pirótubulares ya que tiene mayor superficie de calefacción y por tener tiempo requerido de calefacción y por tener tiempo requerido de proceso le ponemos 7 puntde proceso le ponemos 7 puntos.os.

VERSATILIDAD ( Y2 )VERSATILIDAD ( Y2 ) Se le colocó 5 puntos a la máquina Se le colocó 5 puntos a la máquina Actual por no tener variabilidad de Actual por no tener variabilidad de ajuste y complementación con ajuste y complementación con otras máquinas para mejorar el otras máquinas para mejorar el proceso caso contrario ocurre con proceso caso contrario ocurre con la maquina establecida que si la maquina establecida que si posee por lo que se le colocó 7 posee por lo que se le colocó 7 puntos puntos

AUTOMATIZACION ( Z2 )AUTOMATIZACION ( Z2 ) La maquina establecida se le La maquina establecida se le coloco 7 puntos por tener una alta coloco 7 puntos por tener una alta automatización, control automatización, control programable y y disminuye la programable y y disminuye la mano de obra mientras que la mano de obra mientras que la maquina actual le colocamos 4 maquina actual le colocamos 4 puntos por tener automatización y puntos por tener automatización y tener presencia de mano de obra tener presencia de mano de obra y ocurrencia de errores.y ocurrencia de errores.

EFICACIA ( W )EFICACIA ( W ) A la maquina actual se coloco 4 A la maquina actual se coloco 4 por tener 80% de grado de por tener 80% de grado de corcondancia del rendimiento corcondancia del rendimiento productivo mientrtas la maquina productivo mientrtas la maquina establecida tiene desde 90% - establecida tiene desde 90% - 100% de grado de corcondancia 100% de grado de corcondancia del rendimiento productivo.del rendimiento productivo.

SE LLEGA A LA CONCLUSIÓN DE RECOMENDAR EL USO DEL CALDERO DE MARCA CLEAVER BROOKS POR TENER DIFERENTES ASPECTOS QUE NOS POSIBILITA OBTENER UNA MAYOR EFICIENCIA; CON MEJORES CARACTERISTICAS EN COMPARACION CON LA QUE SE OBTENDRA CON LA OTRA CALDERA.

ASI MISMO POR LA CONFIABILIDAD QUE PRESENTA, LA FUNCIONALIDAD EL GRADO DE SEGURIDAD, LA VELOCIDAD DE PROCESO POR LA CAPACIDAD QUE PRESENTA DURANTE EL PROCESO Y POR EL GRADO DE AUTOMATIZACION QUE ESTE PRESENTA.

SEGÚN LOS RESULTADOS OBTENIDOS, PEDEMOS CONCLUIR QUE LA MEJOR MAQUINA ES LA CALDERA CLEAVER BROOKS, POR QUE TIENE UN 92% DE CONFIABILIDAD IDEAL, 92% DE FUNCIONALIDAD IDEAL, UN 92% DEL PUNTAJE DE CALIDAD IDEAL Y UNA BRECHA DE CALIDAD 4 QUE ES MENOR QUE LA 17 DE LA CALDERA INTESA.

LA BRECHA DE CALIDAD DE LA CALDERA CLEAVER BROOKS ESTA MAS PRÓXIMA A LA BT DE PUNTAJE IDEAL.

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