Calderas y Generadores de Vapor

CORPORACIN SANTO TOMAS - DIRECCIN DE E-LEARNING 2011

Material elaborado por: Mauricio Fuenzalida A. Asignatura: Riesgos en Fuentes Energticas Cdigo: IPRS038 CFT SANTO TOMS

CALDERAS Y

GENERADORES DE VAPOR

Haga clic para modificar el estilo de ttulo del patrn

31/03/2015 2


Las Calderas y Generadores de Vapor son instalaciones industriales que, aplicando el calor de un

combustible slido, lquido o gaseoso, vaporizan el agua para aplicaciones en la industria.

Definicin


31/03/2015 3


TEORIA BASICA DE GENERACION DE VAPOR

Si el depsito est cerrado, el vapor no sale, la presin en el interior del depsito aumentar. Al haber mayor presin aumentar tambin la temperatura.


31/03/2015 4


En el proceso de generacin de vapor intervienen varios elementos:

CALOR TEMPERATURA PRESION

La manifestacin del movimiento de las molculas de los cuerpos.

Es el nivel calrico de un cuerpo sin importar la cantidad de calor que este contenga.

Presin es la fuerza ejercida por unidad de superficie.


31/03/2015 5


VAPOR

El paso del agua del estado lquido al estado de vapor, recibe el nombre de vaporizacin. Esto puede ocurrir de dos maneras: Por Evaporacin Por Ebullicin


31/03/2015 6


Tipos de Vapor:

Vapor Saturado Vapor Sobrecalentado

Vapor producido a la

temperatura de

ebullicin del agua.

Puede llevar partculas

de agua sin vaporizar

o en suspensin.

Vapor de agua

saturado al cual se le

aade calor adicional,

obteniendo un vapor

seco a mayor

temperatura.


31/03/2015 7


OBJETIVOS

Las calderas y generadores a vapor son equipos cuyo objetivo es: *Generar agua caliente para calefaccin y uso general. *Generar vapor para planta de fuerza, procesos industriales o calefaccin.


31/03/2015 8


FUNCIONAMIENTO

Funcionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente al quemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un recipiente metlico. En toda caldera se distinguen dos zonas importantes: Zona de liberacin de calor o cmara de combustin.

Zona de tubos.


31/03/2015 9


Accesorios para funcionamiento

seguro

Accesorios de observacin Accesorios de seguridad

Indicadores de nivel de agua

Uno o ms manmetros

Vlvula de seguridad

Sistema de alarma

Sellos o puertas de alivio de

sobre presin

Tapn fusible

(en algunos casos)


31/03/2015 10


DEFINICIONES

CALDERA: Unidad principal diseada para generar agua caliente, calentar un fluido trmico o para generar vapor de agua, mediante la accin del calor.

COMPONENTES: Otros equipos y accesorios auxiliares del sistema, como bombas, estanques, quemadores y vlvulas entre otros.

MANOMETRO: Instrumento destinado a medir la presin efectiva producida por el vapor en el interior de la caldera.


31/03/2015 11


DEFINICIONES

TERMOSTATO: Instrumento de control automtico, que mantiene la T en el interior de una caldera, autoclave o equipo que utiliza vapor de agua.

VLVULA DE OPERACIN MANUAL: Vlvula para establecer o interrumpir manualmente la circulacin de un fluido.

VLVULA DE SEGURIDAD: Cumple el objetivo de liberar un fluido automticamente cuando se supera la presin mxima de trabajo.


31/03/2015 12


Las calderas de vapor, bsicamente constan de 2 partes principales:

Cmara de agua: Cmara de vapor.


31/03/2015 13


CLASIFICACIONES

1.-Segn la presin de trabajo:

2.-Segn la circulacin de agua dentro de la caldera:

3.-Segn la circulacin del agua y los gases calientes en la zona de tubos de las calderas:

Caldera de Calefaccin : < a 0,5 kg./cm2

Caldera de Vapor : = o > a 0,5 kg./cm2

Caldera de Vapor de Baja presin : < a Kg./cm2

Caldera de Vapor de Media presin : = o > a 3.5 kg./cm2 y < a 15 Kg./cm2

Caldera de Vapor de Alta presin : = o > a 15 kg./cm2 y < a 42 Kg./cm2

Caldera de Vapor de Gran presin : = o > a 42 Kg. /cm2.

Circulacin natural: el agua se mueve por efecto trmico

Circulacin forzada: el agua se hace circular mediante bombas.

Pirotubulares o de tubos de humo (igneotubulares).

Acuotubulares o de tubos de agua.


31/03/2015 14


CARACTERISTICAS PRINCIPALES

DE CALDERAS PIROTUBULARES

Caldera atravesada por grupos de tubos por cuyo interior circulan los gases de combustin. Son de Tamao Limitado: Flujos mximos de 20.000 Kg./h de vapor y sus presiones de trabajo no superan los 18 Kg./cm2.

Gran peligro en caso de explosin o ruptura debido al gran volumen de agua almacenada.

Pueden producir agua caliente o vapor saturado.


31/03/2015 15


CARACTERISTICAS PRINCIPALES

DE CALDERAS ACUOTUBULARES Se componen por uno o ms cilindros que almacenan el agua y vapor unidos por tubos de pequeo dimetro por cuyo interior circula el agua.

Estas calderas son apropiadas cuando el requerimiento de vapor, en cantidad y calidad son altos.

Produccin de vapor mayor a 5.000 Kg./h con valores mximos de 2.000 ton/h. Permiten obtener vapor a temperaturas del orden de 550 C y presiones de 200 kg/cm2 o ms.


31/03/2015 16


PARTES PRINCIPALES QUE COMPONEN

UNA CALDERA DE VAPOR

Hogar

Emparrillado

Altar

Conductos de humo

Cajas de humo

Chimenea

Mampostera

Cmara de agua

Cmara de vapor

Cmara de alimentacin de agua

Tapas de registro de inspeccin o

lavado

Puertas de hombre


31/03/2015 17


COMBUSTIBLES

Combustibles slidos: Carbn de piedra Carboncillo Lea Basuras o desperdicio domestico

Combustibles lquidos: Petrleos Kerosn Alquitrn combustible

Combustibles gaseosos: Gas licuado ( de petrleo) Gas de alumbrado (de carbn).


31/03/2015 18


Del funcionamiento de las calderas depende el trabajo de otros equipos y de muchas personas.

La Calderas son consideradas un equipo Crtico. (gran peligro potencial)

Decreto Supremo N 10, Reglamento de Calderas, autoclaves y equipos que utilizan vapor.

OPERACIN Y MANTENIMIENTO


31/03/2015 19


Actualiza normativa sobre Calderas y Generadores de Vapor D.S. 48

DECRETO SUPREMO N 10


31/03/2015 20


El operador de Calderas debe ser un trabajador calificado y certificado de acuerdo a lo establecido en D.S. 10:

El operador deber velar por:

1. Mantencin Preventiva.

2. Evitar fallas o accidentes.

3. Supervigilar el correcto funcionamiento.



31/03/2015 21


Puesta en Marcha (normas bsicas) Preparacin de la Caldera:

1. Revisar Libro de Novedades.

2. Verificar accesorios de alimentacin de agua.

3. Purgar el tubo nivel para verificar si hay obstrucciones.



31/03/2015 22


Puesta en Marcha (normas bsicas)

Preparacin de la Caldera:

4. Si hay prdidas de agua localizar la fuga.

5. Alimentar la caldera con agua hasta un nivel levemente inferior a lo

normal (1/3 del tubo nivel). Una vez calentada el agua ajustar a nivel

normal.

6. Abrir vlvulas de ventilacin y de indicadores de nivel para que salga el

aire acumulado en la Caldera.

7. Verificar que vlvula de vapor est completamente cerrada.

8. Verificar que no existan objetos extraos en interior del hogar.



31/03/2015 23



Encendido:

En Hogar para combustibles slidos carga manual.

Precaucin

No usar kerosene o bencina porque desarrolla calor intenso dando lugar a peligrosas dilataciones - Use una antorcha.

Aumentar el fuego en forma lenta para no daar tubos, planchas, etc., debido a una dilatacin repentina.



31/03/2015 24



Encendido:

En Hogar para combustibles lquidos o gaseosos.

Precaucin

Durante el encendido se deben mantener llama y tiraje al mnimo.

Se debe estar atento a los niveles de agua cuando la presin empiece a subir.



31/03/2015 25


Si al llegar a un 90% de la Presin de Trabajo:

No hay consumo inmediato de vapor:

Modere el fuego.

Hay consumo inmediato de vapor:

Purgue caera principal de vapor.

Abra un poco la vlvula de vapor, para calentar gradualmente las caeras.

Espere un momento y abra totalmente la vlvula de vapor.



31/03/2015 26


Funcionamiento:

Es la etapa ms importante de la operacin del equipo

Se deben evitar alzas o bajas de presin excesivas.

Se debe evitar variacin excesiva del nivel de agua.

Lo anterior evita el funcionamiento prolongado de la bomba de alimentacin y posibles fallas.



31/03/2015 27


Funcionamiento:

Mantenimiento de la Presin:

Consumo de vapor constante = No hay variacin de presin

En las calderas con combustibles slidos la presin constante

depende de la forma de alimentacin:

Distribucin Uniforme.

Distribucin Alternada.

Mtodo de Coquificacin.



31/03/2015 28


Funcionamiento:

Mantenimiento del nivel de agua:

Consumo de vapor constante = mantencin del nivel de agua no representa problemas.

Si el consumo de vapor es variable, se utiliza Control Automtico de Nivel de Agua.

Si no se cuenta con este dispositivo, el Operador deber extremar atencin de que los niveles de agua no bajen o suban demasiado.

Bajo nivel de agua = recalentamiento = peligro de explosin.

Alto nivel de agua = enfriamiento de caldera = baja de presin o vapor hmedo.



31/03/2015 29


Funcionamiento:

Purgas:

La existencia total de slidos en el agua de la caldera determina la

frecuencia y duracin de las purgas.

No se debe purgar mas de un 15 a 20% del agua de una caldera (no debe

bajar mas de una pulgada del nivel normal de agua)

Sobre esos niveles de purga se produce:

Prdida de presin.

Gastos innecesarios de combustible.

Fatiga de material por cambios bruscos de t (ingreso de agua fra)



31/03/2015 30


Detencin de la Caldera:

1. Apagar el quemador y accionar los sopladores de holln

mientras aun se genera vapor.

2. Esperar que la caldera enfre antes de cerrar vlvula de vapor

(control de presin).

3. Cerrar tiro artificial o templador para que la caldera se enfre

lentamente.

4. Abrir cono atmosfrico cuando la presin interna de la caldera

sea casi igual a la atmosfrica.



31/03/2015 31



5. Mantener el nivel de agua.

6. Cuando aun haya presin purgar niveles de vapor y agua.

7. Detener la bomba de alimentacin de agua.

8. Detener la alimentacin de combustible.

9. Soplar los quemadores.

Cuando la detencin de la caldera sea por ms de 24 horas se deben abrir las llaves de escape de aire.



31/03/2015 32



5. Mantener el nivel de agua.

6. Cuando aun haya presin purgar niveles de vapor y agua.

7. Detener la bomba de alimentacin de agua.

8. Detener la alimentacin de combustible.

9. Soplar los quemadores.

Cuando la detencin de la caldera sea por ms de 24 horas se deben abrir las llaves de escape de aire.

SALA DE CALDERAS


31/03/2015 33


Concepto de Accidente

PREVENCION DE ACCIDENTES EN CALDERAS


31/03/2015 34


Concepto de Accidente

Acontecimiento no deseado que resulta en dao fsico a las personas y/o dao a la

propiedad

Generalmente involucra un contacto con una fuente de energa superior a la que el cuerpo o estructura puede soportar



31/03/2015 35


Consecuencias de los accidentes:

1.- Dao Fsico a las personas

2.- Dao a la propiedad



31/03/2015 36


Todos los Accidentes ocurren porque hay una o ms causas que los provocan

Causas

Bsicas Inmediatas



31/03/2015 37


Todos los Accidentes ocurren porque hay una o ms causas que los provocan

Causas

Bsicas Inmediatas

Factores Personales Actos Inseguros

Factores del Trabajo Condiciones Inseguras



31/03/2015 38


RIESGOS DE UNA CALDERA

Aumento sbito de la presin: cuando se disminuye el consumo de vapor , o cuando se descuida el operador y hay exceso de combustible en el hogar o cmara de combustin.

Descenso rpido de la presin: descuido del operador en la alimentacin del fuego.

Descenso excesivo del nivel de agua: sobrecalentamiento por falta de agua. Es la falla ms grave que se puede presentar.

Explosiones


31/03/2015 39



Condiciones Inseguras: Diseo:

Clculo inadecuado de espesores y calidad de materiales utilizados en su construccin.

Soldaduras de mala calidad.

Construccin: Mano de Obra no especializada. Fallas en la supervisin. Uso de materiales fuera de norma.

Instalaciones:

No respetar las normas del Decreto Supremo N 48.


31/03/2015 40


Causas de las explosiones

Construccin defectuosa. Falla de los accesorios de seguridad. Negligencia, descuido o ignorancia del operador. Mezcla explosiva en los conductos de humo. Falta de agua en las calderas (la mas frecuente ). Incrustaciones masivas o desprendimiento de planchones.


31/03/2015 41



Falta de agua en la Caldera (Riesgo de explosin)

Se detecta a partir de que el Tubo Nivel no alcanza a aparecer o bien marca bajo lo normal. Causas:

Negligencia del operador. Falla de bomba de alimentacin. Prdida de agua en lnea de alimentacin o fuga en las vlvulas de

extraccin. Obstruccin de Tubo Nivel. Falla del control automtico del nivel de agua.

Medidas Preventivas: Verificar el nivel de agua en forma manual (pruebas de Tubo Nivel y

llaves de prueba). Si el nivel de agua es muy bajo, se debe apagar la caldera en forma

inmediata. Si la bomba de agua estaba alimentando la caldera, se debe dejar en

funcionamiento. De lo contrario no hacerla funcionar. Cerrar la vlvula principal de vapor para evitar cadas bruscas de

presin.


31/03/2015 42



Exceso de agua en la Caldera (Disminuye el rendimiento) Cuando hay exceso de agua en la caldera, disminuye el rendimiento de esta produciendo un vapor hmedo. Causas:

Mala regulacin del control automtico del nivel agua. Cambio de carga de trabajo bruscos. Negligencia del operador.

Medidas Preventivas: Se deben aumentar la frecuencia de las purgas de agua en cada

operacin. Si el problema se repite frecuentemente se debe investigar sus

causas.


31/03/2015 43



Falla en los Tubos (Riesgo de explosin) Puede significar un problema grave, el cual depender de la magnitud de la ruptura, del tipo de tubo que se rompa, lugar en que se rompa y del tipo de caldera. Causas:

Antigedad de la caldera o tubos. Tiempo de servicio. Mantenimiento deficiente. Negligencia o inexperiencia del operador.

Medidas Preventivas: Cierre el suministro de combustible. Cierre la vlvula principal de vapor. Abra la vlvula de seguridad para eliminar presin. Si el tiro forzado esta funcionando (chimenea), aumente la velocidad

para expulsar vapor por la chimenea y descongestionar la Sala de Calderas.

Contine la alimentacin de agua, para evitar recalentamientos. Mantenga el nivel de agua adecuado (Tubo Nivel).


31/03/2015 44


RIESGOS DE UNA CALDERA Retroceso de llama (serias quemaduras) Ocurre cuando la presin del Hogar es superior a la presin de la Sala de Calderas. Causas:

Inflamacin de una mezcla de vapor o gas combustible en la chimenea o en el fogn.

Cada de presin en la Sala de Calderas (apertura brusca de puertas de la sala).

Fallas del Tiro Forzado. Negligencia o inexperiencia del operador.

Medidas Preventivas: No permitir acumulacin de petrleo en el Hogar. Si se apaga la llama, cortar el petrleo y soplar a travs del Hogar, con

vapor o aire antes de volver a encender. Siempre encienda el Quemador con una antorcha. Evite el humo blanco (exceso de aire), ya que se puede formar una

mezcla explosiva con el holln o gases. Cerrar la puerta del Cenicero al cargar combustible (slido) en el

Hogar.


31/03/2015 45



Aumento repentino de Presin (Riesgo de Explosin) Puede llegar a producir la explosin de la caldera. Causas:

Disminucin brusca del consumo de vapor. Exceso de combustible en el Hogar. Negligencia del operador con el nivel de agua.

Medidas Preventivas: Disminuya el Tiro Forzado y abra puerta del Hogar. Separe el combustible que no se a quemado del que est ardiendo en

el interior de la parrilla. Si el nivel lo permite, inyecte agua a la caldera. En caso de quemadores a petrleo, cortar el suministro de

combustible, agregue agua y retire el quemador de su posicin para permitir el ingreso de aire al fogn.


31/03/2015 46


EXPLOSIONES

Calderas y Generadores de Vapor

Documents

Transcript of Calderas y Generadores de Vapor