November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 1Presentado por:JULIO JOS CARDONA B.JORGE ANDRS FRANCO Z.ANDRS EDUARDO CARDONA B.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 2PRIMERA PARTEPRIMERA PARTETEORA BSICA SOBRE CALDERASNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 3DEFINICIN DE CALDERAUnacalderaesunrecipientecerrado dondeaguabajopresines transformadaenvaporporaplicacin de calor.En la cmara de combustin, la energa qumica en el combustible es convertidaencalor,yesfuncindela Calderatransferirestecaloralaguade la manera ms eficiente.Sedebetenerencuentaquetodo recipienteabiertoytodogeneradorde vaporapresinatmosfricanose considerauna Caldera.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 4La caldera ideal incluye:-Simplicidadenlaconstruccin,Excelenteejecucin yMateriales con buena conductividad para bajos costos de mantenimiento.-Diseo y construccinpara ajustarse a la expansin y contraccin propia de los materiales.-Adecuadoespacioparaelaguayelvapor,liberacindevaporlimpio,yuna buena circulacin de agua.-Sensibilidad para repentinas demandas. -Fcil acceso para limpieza y reparacin.-Cmara de combustin para una buena eficiencia en la combustin y mxima rata de transferencia de calor.-Factor de seguridad .November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 5C a l d e r a H i e r r o G r i sC a l d e r a s i n t u b o sV e r t i c a lF i r e B o xH o r i z o n t a l t u b o s r e t o r n o H . R . T .E s c o c e s aG e n e r a d o r a d e v a p o rC a l e n t a d o r d e a g u aP a q u e t e e s c o c e s aC a l d e r a s P i r o t u b u l a r e sT u b o s R e c t o sE n s a m b l a d a s e n p l a n t aE n s a m b l a d a s e n c a m p oT u b o s C u r v o sV a p o r i n s t a n t n e oC a l d e r a s A c u a t u b u l a r e sC a l d e r a C o m p u e s t aV e r t i c a l e sH o r i z o n t a l e sC a l e n t a d o r e s d e A c e i t e t r m i c oC L A S I F I C A C I N D E C A L D E R A SNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 6Caractersticas de calderas pirotubularesSesuministrancasi siempreenaplicaciones hastadeaproximadamente 30.000Ibsdevaporpor hora.Sesuministranpara operarabajapresin(15 psigymenos).como calderas de potencia (hasta aproximadamente5OO psig de presin de vapor).Lallamaylosproductos de la combustin pasan a travsdelostubos.El aguacalentadauotro mediorodeaelhogar internoyloshacesde tubos.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 7Caractersticas de calderas acuatubularesSesuministranenaplicacionesindustrialescon capacidadeshastadecasiunmillndeIbsde vaporporhora.Laspresionesdediseovaran desde100psighasta1200o1400psigcon temperaturasdevaporquevarandesdela saturacin hasta 540C.Losproductosdelacombustinrodean usualmente los tubos y el agua esta en el interior destosqueseinclinanhaciaunrecipienteo domoenelpuntomsaltodelaCaldera.Las configuracionesdeestostubosdescribeporlo general el tipo de Caldera.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 8Caractersticas de calderas compuestas Eldomodevaporyelbancodetubosdeconveccindeunacalderaacuatubular convencionalesreemplazadoporuncilindroconteniendoungrannmerodetubosde dimetrospequeos.Lasparedesdeaguadelhogarsonconectadasportuberasala caldera pirotubular, que tambin acta como domo de vapor. Combinalasventajasdeuncostobajodeunacalderapirotubular,conlahabilidadde disear el hogar de la caldera acuatubular que tiene un volumen de hogar flexible.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 9Caractersticas de los calentadores de aceite trmicoPuedenserdetipoverticalu Horizontal y su potencia varia entre 10 y5000kw.Lastemperaturasde trabajooscilanenelordende250a 300 C del fluido trmico.Los productos de la combustin rodean usualmente los tubos en forma de serpentin y el aceite est en el interior de stos, el cual es circulado utilizando bombas especiales para alta temperatura. November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 10Caldera verticalTUBOS DE FUEGOHOGARQUEMADORCENICEROHANDHOLECHIMENEATAPA SUPERIORAISLAMIENTOTERMICOVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 11Caldera Fire BoxVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 12Horizontal tubos retornoVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 13Caldera EscocesaPRIMER PASOHOGAR CORRUGADOSHUTE DE CENIZASCAMARA DE VAPORRIOSTRAS DIAGONALESCAMISAHMEDATUBOS DEL TERCERPASOTUBOS DELSEGUNDO PASOMANHOLESALIDA DE VAPORCAJA DEHUMOSVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 14Caldera acuatubularNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 15Caldera compuestaVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 16Calentador de aceite trmicoVER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 17ENTRADA Mx. presinBTU/ hora BHP LiEras Vapor x horaoperacin [Psig]CALDERAS HIERRO GRIS Hasta 11 millones Hasta 270 Hasta 9.300 15CALDERAS SIN TUBOS 290.000 hasta 840000 7 a 20 240 a 690 125CALDERAS Horizontal tubos retorno H.R.T. 1.25 millones a 12.5 millones 30 a 300 1.000 a 10.000 150PIROTUBULARES Fire box 420.000 a 25 millones 10 a 600 345 a 20.000 200Escocesa 420.000 a 31 millones 10 a 750 345 a 26.000 250Paquet e escocesa 420.000 a 42 millones 10 a 1000 345 a 35.000 300Vert ical 84.000 a 12.5 millones 2 a 300 69 a 10.000 600.CALDERAS Tubos rec tos 8.4 millones a 375 millones 200 a 9.000 7.000 a 300.000 150ACUATUBULARES Tubos curvos: Paquet e 1.25 millones a 100 millones 29 a 2.300 1.000 a 80.000 500Ensambladas Planta12.5 millones a 250 millones 290 a 5.800 10.000 a 200.000 1000Ensambladas Cliente18.8 millones a 8.100 millones 435 a 190.00015.000 a 6'500.000 2570Vapor instantneo Hasta 18.8 millones Hasta 435 Hasta 15.000 900CALDERA COMPUESTA 420.000 a 48 millones 10 a 2000 345 a 70.000 300CARACTERSTlCAS TPlCAS CALDERASCAPACIDAD TIPO DE CALDERANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 18CONCEPTOPIROTUBULAR ACUATUBULARPRESION [PSIG]300 PSIG Mximo 2750 PsigCAPACIDAD DE ENTREGA [Lb /hora]Hasta 35.000 Ib vapor/ hora Hasta 6.500.000 Ib vapor/horaTodos los combustibles convencionales Sin lmites, debido a los grandes hogaresCOMBUSTIBLE QUE QUEMA y ciertas basuras tratadas Que pueden ser diseados para combustiblesParticularesCOSTO Bajo comparado con las calderas Alto comparado con las calderasAcuatubulares donde estas operan Pirotubulares donde estas operanCalderas tipo paquete listas para Pueden ser ensamblados en la plantaMONTAJ E operar conectando los respectivos o en el campo donde ir a operarservicios80 - 85% (poder calorfico superior) de 85-90% ( Poder Calorfico superior)acuerdo al combustible. Puede ser de acuerdo al combustible. EconomizadorEFICIENCIA incrementado Instalando un economizador Y precalentador de aire se incluyen standard.Ambos se usan en conjunto para incrementar. La eficiencia.AGUA Suavizada Suavizada y desaireadaUSO PRINCIPAL Calentamiento Suministro de energa y calentamientoMANTENIMIENTO Normalmente cada 12 meses Normalmente 24 mesesNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 19Consumo de combustible en calderas segn su potenciaNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 20November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 21November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 22SEGUNDA PARTESEGUNDA PARTE PROCESOS DE COMBUSTIN E INSTRUMENTACIN EN CALDERASNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 23Generalidades sobre el proceso de combustin.Es una combinacin rpida de oxigeno con combustible, resultando un desprendimiento de calor y luz.Los elementos activos que participan de la combustin son el carbono, hidrogeno y azufre (que son constituyentes de los combustibles slidos, lquidos y gaseosos).Cualquier cuerpo slido o lquido que contenga sustancias que puedan quemar(carbono,azufre,hidrogenoocombinacionesdeestos), empieza a quemarse solo hasta cuando esas sustancias sean llevadas al estado gaseoso mediante una fuente de calor externa, hasta que se agoten las sustancias susceptibles de quemarse.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 24Generalidades sobre el proceso de combustin.Paraelprocesodecombustin debenestarpresenteslossiguientes aspectos:Toda sustancia combustible debe estar en estado gaseoso.Debe estar presente el elemento oxigeno, mezclado con el gas combustible en proporcin adecuada.Debe disponerse de una fuente de calor externa de intensidad y cantidad adecuados para poder iniciar el proceso de combustin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 25Balanceo de un proceso de combustinLacombustinesunprocesoqumicoendondedebeexistir proporcionalidadentrelamasadecombustibleaquemar,lamasade oxigenoylaintensidaddelafuentedecalorexterna,enuntiempo determinado.ESisesuministrademasiadooxigeno(excesodeaire)sedicequela mezcla es pobre y que la llama es oxidante. Esto resulta en una llama que tiende a ser corta y clara.ESisesuministrademasiadocombustible(oinsuficienteoxigeno)se dice que la mezcla es rica y que la llama es reductora. Esto resulta en una llama que tiende a ser larga y con smog. Usualmente este tipo de combustinsedenominaincompletayaqueelcombustiblenose quema totalmenteNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 26Balanceo de un proceso de combustinE AIRE PRIMARIO: Es el aire que se mezcla con el combustible en el quemador antesdequelallamaalcancelacmaracombustin.Incluyeairede atomizacin y aire de combustin.E AIRESECUNDARIO:Eselairequeentraalrededordelquemadorenel momento de la combustin. es el aire que se requiere para cambiar elCO a CO2.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 27Recomendaciones en el proceso de combustinEvitar el exceso de aire para evitar el calentamiento de una cantidad de aire innecesario que no interviene en la combustin y que escapa alachimeneaaunatemperaturaelevada.Altatemperaturadelos gases de combustin significa desperdicio de calor.Por otro lado debe evitarse la falta del aire pues, existe el peligro de la formacin de CO altamente toxico.esnecesarioquelosquemadorestenganunabuenaatomizacin permitiendoqueelcombustible,quesaleapresin,semezclecon el airecompletamente.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 28Excesos de aire recomendados para la quema de diferentes combustibles.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 29QuemadoresDefinicin:Es un mecanismo que introduce la mezcla adecuada de combustible y aire a la cmara de combustin, donde la mezcla es quemada y los productos de la combustin son removidos. November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 30QuemadoresFunciones:CEntregar el combustible a la cmara de combustin.CEntregar el aire a la cmara de combustin.CMezclar el combustible y el aire.CHacer la ignicin y quemar la mezcla.CRemover los productos de la combustin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 31Criterios para la seleccin de quemadores-Capacidad del quemador en Mbtu / hr. Este dato se puede obtener de:La placa del equipo.El catlogo del equipo.Por el fabricante del equipo.El rea de transferencia de la caldera.-Cada de presin en la caldera. Este dato depende en gran medida el requerimiento de aire.-Altura de operacin del equipo. Determinar la presin baromtrica y la temperatura del aire de alimentacin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 32Criterios para la seleccin de quemadores-Disponibilidad y precio del combustible-Normas y restricciones ambientales-Sistema de seguridad de la llamaDetector infrarrojo: Llama amarilla Detector ultravioleta: Llama azulVarilla detectora (flame rod)-Control de llama. Debe ser certificado U.L.:HoneyweII FireyeNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 33Control de seguridad de llama para calderas de combustible lquido y gaseosoQUE INCLUYE:*Dispositivos para sensar la llama.*Controlesdeseguridady operacinparaprenderyapagar el quemador.*Vlvulasparacontrolarelflujode combustible.*Relays de secuencia.*Controlesauxiliaresusadosen conjuntoconelsistemade seguridad del quemador.Esunjuegodecontrolesusadosenunsistemaqueproveeuncontrol seguro de operacin de un quemador.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 34Funciones del control de seguridad de llama-Ejecutaunamanerasegura dearrancarypararel quemador,yaseamanualo automticamente.- Prende el quemador en una secuenciaapropiaday supervisalallamadel quemadordurantela operacin.-Protegeelsistemacontra excesivapresin condiciones de temperatura. -Regulalacapacidaddel quemadorduranteelciclo de funcionamiento.-Mantieneelquemadorlisto aprender,durantelos perodos de descanso.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 35Tipos de controles utilizados1.CONTROLESLIMITESYDE SEGURIDAD:Esunchequeopor encimadeloscontrolespara suministrarunlmitedemxima seguridadporencimadelcualel quemadornodeberapermitirse que opere. Debeoperarrespondiendoapresin temperatura.Encalderasdevapor es necesario suministrar un control de corteporbajoniveldeagua,para prevenirlaoperacindelquemador cuando el nivel de agua descienda por debajo de los lmites establecidos.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 36Tipos de controles utilizados2.CONTROLES DE ENTRELACEDEL QUEMADORDebenprobarquelascondicionesdecombustinestn establecidas y el quemador esta listo para encender.Deben probar que las condiciones son satisfactorias para la operacin del quemador y que el mismo siga operando.Se dividen en tres tipos:Entrelaces de arranqueEntrelaces de funcionamientoEntrelaces de SeguridadNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 37Entrelaces de arranque:Entrelaces de vlvulas cerradas.Posicionamiento de dampers de aire.Suiches de presin del combustible.Entrelaces elctricos de arranque.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 38Entrelaces de funcionamiento: Suiches de presin de combustibles.Controles de aire de combustin. Microsuiches de prueba de alto y bajo fuego.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 39Entrelaces de seguridad: Suiches de flujo de aire. Suiches presin de combustible. November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 40Tipos de controles utilizados3. CONTROLES DE MODULACIN:La mayora de los quemadores tiene lamaneradevariarlaproporcindesuministrodecalordeacuerdoala demanda.Estoesusualmenteejecutadoelctricamenteeinvolucrael cambioenlaproporcindesuministrodecalor(cantidaddeairey combustible simultneamente). November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 41Tipos de controles utilizados4. VLVULAS PARA COMBUSTIBLE:Las vlvulas para el combustible abren, cierran y algunas veces modulan el suministro de combustible. Las vlvulas para gas son de tipo de apertura lenta o apertura instantnea.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 42Tipos de controles utilizados5.CONTROLDEPROGRAMACINPRIMARIO:ejecutalamanerade arranquedelquemadorensupropiasecuencia,sensandoquelallamaha sido establecida y supervisando la llama durante la operacin del quemador.Funciones:Sensar la presencia de una llama adecuada.Secuencia la operacin del quemador.Chequea cada uno de los componentes.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 43Quemadores para combustible slidoCaractersticas de su diseo:* Debenproporcionarelairesuficiente para la correcta combustin del carbn.* Resistentealasaltastemperaturasy ciclos prolongados de trabajo.* Se requieren mecanismos para enfriar la superficie de combustin.* Sualimentacindebeseruniformey controlableenvelocidadparaevitar exceso de inquemados.* Sureadebeserlosuficientemente grande para la demanda de calor.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 44Tipos de quemadoresNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 45PUERTA GUILLOTINA ACCIONADAPOR TORNILLO SIN FIN PARACONTROL PRECISO DE LA ALTURADE LA CAMA DE COMBUSTIBLETOLVA CON DOBLECOMPUERTA PARA EVITARDERRAMES DE CARBONCILLOCAJA REDUCTORA DEVELOCIDAD DE ALTOTORQUEVENTILADORCENTRFUGO DETIRO FORZADOCON MOTORELECTRICOREGULADOPORUN VARIADOR DEFRECUENCIAMOTORREDUCTORREGULADO PORVARIADOR DEFRECUENCIA PARAVELOCIDADESINFINITAMENTEVARIABLES ENTRE0 Y 15 METROSPOR HORANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 46November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 47November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 48November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 49November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 50Eslabn comnEslabn motrizEslabn lateral izquierdoEslabn lateral derechoNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 51Instrumentacin de las calderasTodaslasconexionesdetuberasyvlvulassirvenparaun propsitoenlaoperacinymantenimientoylamayoraestn regidas por la Seccin I del cdigo ASME por lo que respecta a tamao e instalacin. El Cdigo requiere como mnimo:OManmetro de presin.OVlvulas de seguridadONivel de agua de vidrio.OGrifos de nivel.OVlvula de corte en la lnea de vapor.OVlvulas de corte en la lnea de alimentacin de agua.OVlvulas de purga de la caldera.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 52Instrumentacin de las calderasAdicionalmente al mnimo antes citado, se necesitan adems: Las bombas de alimentacin de caldera y/o inyectores de agua. Loscortesdecombustibleporbajoniveldeaguaenlas calderas alimentadas automticamente. Los dispositivos de seguridad de la combustin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 53Instrumentacin de las calderasVlvuladeseguridad:Evita quelapresindelacaldera suba por encima del valor de ajustelibrandodelapresin delvaporexcesivay protegiendocontralos riesgos de la sobrepresin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 54Instrumentacin de las calderasVlvuladecortedel suministrodevapor:Es lavlvulainstaladaen lasalidadevapordela calderaparacortarel flujo de vapor.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 55Instrumentacin de las calderasManmetro de presin de vapor: Indica la presin de vapor en la caldera en libras por pulgadacuadradaokilogramospor centmetro cuadrado. Sifn del manmetro de vapor.Dispositivo instaladoentreel manmetrode vaporylacalderaparadarunselladode agua,demodoqueelvaporvivonoentre enelmanmetroproduciendounafalsa lectura o dao al mismo.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 56Instrumentacin de las calderasColumnadeagua:Esel dispositivoenfundicinoacero forjado hueco conectado a la parte superior de la cmara de vapor de lacalderayalapartesuperiordel espaciodeagua.Elniveldeagua de cristal y los grifos de prueba de aguaestninstaladosenla columna.Niveldeaguadecristaly conexiones: Sirven para mostrar el nivel de agua en la caldera.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 57Instrumentacin de las calderas Grifos de prueba del nivel de agua: Sirven para comprobar el niveldeaguaenlacaldera;cuandodebieraestarfuerade servicio temporalmente el nivel de vidrio.Vlvuladedrenajebajolacolumnadeagua.Proporcionaun medioparanivelardiariamentebajolacolumnadeaguay controlar el nivel de agua para mantener limpias la cmara y lneasdemodoqueelaguasecontroleycertifiquecon precisinenelcristal.Tambinproporcionaunmediode probar el dispositivo de corte por bajo nivel de agua.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 58Instrumentacin de las calderas vlvulas de purga de la caldera: Sirven para extraer el agua de la caldera y a su vez remueven los lodos acumulados en el fondo de sta (purga de fondo). Las purgastienenuntiempoentre5y15segundosascomounafrecuencia duranteelda(entre4y8horas)dependiendodelasespecificacionesdel qumicoencargadodeltratamientodelaguadelacaldera.Puedenserdetipo manual o automtico.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 59Instrumentacin de las calderas Bombas de alimentacin de agua para la caldera: Dependiendo de lapotenciaytipodecalderaseempleanbombascentrfugasde una o varias etapas, controladas manual o automticamente por los controles de nivel de la caldera, cuando el nivel de agua en sta es inferior del nivel normal. November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 60Instrumentacin de las calderasBombasdealimentacinde combustible:Sonbombas especializadas para el transporte delcombustibledesdeeltanque dealmacenamientohastael quemador de la caldera.Esnecesarioinstalarfiltrosde combustible tanto en lasuccin como enladescargaparaevitar taponamientosoaverasenla bombas y boquillas del quemador.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 61Instrumentacin de las calderasPrecalentadoresdecombustible:Sufuncinprincipaleslade disminuirlaviscosidaddelcombustiblelquidoparafacilitarsu atomizacinenelprocesodecombustin.Sonempleados generalmenteencalderasdeFuelOilocrudodecastilla.Pueden funcionar con resistencia elctrica o serpentn de vapor. November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 62Instrumentacin de las calderasLineas de atomizacin de combustible: Son empleadas para vaporizar el combustible y dividirlo en partculas ms pequeas para facilitar su combustin.Existendosformas:Empleandoairecomprimidopor medio de compresores o utilizando vapor de la caldera.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 63Instrumentacin de las calderasVentiladoresdetiro inducido:proveenla presindiferencialenel hogarparaasegurarel flujodelosgasesdela combustin a travs de los tubosdelacalderaysu salida por la chimenea.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 64Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Ciclones:Proporcionanunamayorlimpiezaaloshumosdelacombustinqueson lanzados a la atmsfera, cumpliendo as con las normas actuales del medio ambiente.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 65Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Celdadepresindelhogar:Este dispositivoqueregulalavelocidad delventiladorinducido,seencarga de mantener una presin negativa en elhogaren un rango constante de 3 - 6 mm H2O por debajo de la presin atmosfrica,paragarantizarquelos gasesdelacombustinhagansu recorrido en el interior de la caldera y salganporlachimenea.Sustituyeel uso de suiches de presin.VER ESQUEMANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 66Dispositivos adicionales instalados en las calderas. Celda de presin diferencial del nivel deagua:Recibeunasealdealta presin (vapor) y otra de baja (agua). Pormediodevasoscomunicantesla diferenciadepresionesestraducida porunaceldaqueconviertedicha sealmanomtricaasealesde corriente(4-20mA).Estaseales enviada a un Variador de Velocidad o unPLCqueaumentaoreducela velocidaddelmotorquemanejala bomba de alimentacin de agua de la caldera. VER ESQUEMANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 67Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Celdadepresindevapor: Sirveparacontrolarla velocidaddelaparrillayel ventilador forzado a travs de susvariadoresdevelocidad. Estaceldarecibeunaseal depresindevapordela caldera y la convierte en una sealde4-20mA.Sila presinesmuybaja,acelera lavelocidaddelventiladory la parrilla.VER ESQUEMANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 68Dispositivos adicionales instalados en las calderas. Celda de medicin de vapor: Esempleadaparamedir permanentementeel consumodevaporenla planta.Suprincipiode funcionamiento es similar a la celda de presin diferencial y seempleaunaplacaorificio instalada a la salida de vapor delacalderayunpirmetro en el tablero de conexiones.VER ESQUEMANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 69Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Sistemasdemodulacin:Consiste en un motor modulador de alto torque ybajasrevolucionesquepormedio deunsistemadepalancas,abreo cierra las compuertas que permiten el paso de aire de un ventilador (forzado o inducido). El porcentaje de apertura dedichascompuertasestlimitado poruncontrolproporcionalinstalado enlacalderaqueconstantemente est sensando la presin de sta.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 70Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Purgacontinuaytanquetoma muestras:Lapurgacontinuaes elmecanismoquepermite extraer del agua de la caldera los sedimentosdesalessolubles, eliminandoasladurezadel agua. Eltanquetomamuestrasse utilizaparaobtenerenun recipienteciertacantidadde condensadoparasuposterior anlisis qumico.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 71Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Dosificador de productos qumicos paraelaguadecaldera:se encarga de suministrar la cantidad adecuadaynecesariade productosqumicosalaguaque seentregaalacalderaenlas condicionesrecomendadasde PH,dureza,slidosdisueltosy gases.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 72Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Sopladoresdeholln:Seencargan delimpiarlostubosdefuegodela calderautilizandoelvaporque genera la misma.Suobjetivoprincipalesla limpiezaparcialdelostubosde fuegoayudandoareducirla acumulacindecenizas.Pueden serdeaccionamientomanualo automatizadoyestnubicados enlapartelateraldelacaldera y/oenlapartetraseradela misma.VER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 73Dispositivos adicionales instalados en las calderas.Tablerodeconexiones automatizado:PoseeunPLCque seencargadeoperarlacaldera dependiendodelassealesque recibeylademandadevaporde la planta. Cuenta con una terminal dedilogo,dondeeloperador ingresaparmetrosde configuracinyasuvezinforma losdiferentesestadosdela calderamientrasstafunciona (estados de emergencia, soplados, purgas, flujo de vapor, etc.)November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 74TERCERA PARTETERCERA PARTE MANTENIMIENTO Y CUIDADOS DE LAS CALDERASNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 75MANTENIMIENTO Y CUIDADOS DE LA CALDERA PUNTOS FUNDAMENTALES: Deshollinado y remocin de escorias. Purgas de la caldera y del tanque de retorno o desaireador. Tratamiento qumico del agua de alimentacin. Correcto funcionamiento de los sistemas de seguridad (nively presin).VER FOTOSNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 76CUIDADOS CON LA ESCORIAanlisis de las propiedades del carbn November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 77CUIDADOS CON LA ESCORIANovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 78CUIDADOS CON LA ESCORIAPorejemplo:paraunacalderade600BHPelconsumodecarbnporhora(asu mximapotencia)esde1103.5Kg;lacantidadtotaldecenizasproducidasesdel 8.5% del consumo total de carbn, es decir 93.7 Kg. Por lo tanto:En un turno de 8 horas se produce:749.6 Kg de ceniza distribuidos en: 600 Kg de escoria en el shute 75.2 Kg de ceniza en el cicln 47.2 Kg de ceniza retenida en el interior de la caldera 28 Kg de ceniza desalojada por la chimeneaNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 79CUIDADOS CON LA ESCORIAEFECTO DE LA CENIZA ACUMULADA RESPECTO AL CONSUMO DE COMBUSTIBLE0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%1/32" 1/16" 1/8"ESPESOR CAPA DE CENIZA EN LAS SUPERFICIES DE CALENTAMIENTO [PULG.]PORCENTAJE DE INCREMENTO EN EL CONSUMO DE COMBUSTIBLENovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 80MANTENIMIENTO DIARIODrenar el control de nivel, mnimo una vez por turno.Drenar la caldera, abriendo las vlvulas de purga cada ocho horas.Drenar el tanque de retorno mnimo una vez por turno.Soplar los tubos de fuego usando los sopladores de holln cada 4 horas.Purgue la columna de agua varias veces, por lo menos una vez por turno.Verificacin de la temperatura del agua de alimentacin.Verificar la presin de la bomba y su funcionamiento.Cuando encienda su caldera que los gases de combustin sean incoloros.Asear el cuarto de la caldera.Compruebe que la ignicin del quemador sea correcta.Verificar la tensin de la parrilla y si tiene eslabones y/o uniones rotas o fundidas.Chequear manmetros.Dosifique los productos qumicos segn recomiende su proveedor.Evacuar las escorias del shute de cenizas cada hora.Evacuar las cenizas del cicln y debajo de la parrilla en el hogar de la caldera cada 4 horas.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 81MANTENIMIENTO SEMANALVerificar fugas de vapor y corregirlas.Verificar que las vlvulas de seguridad se disparan a la presin de calibracin.Verificarelalineamientodelejedelabombadeagua,yquenoexistanfugasen los prensa estopas de sta.Limpiar el tablero elctrico. Soplar con aire comprimido.Inspeccionar los bloques de Carbofrax y el refranctario.Dependiendodelacalidaddelaguavaceeltanquederetornoylmpieloensu interior removiendo lodos y sedimentos.Retensionarlaparrillaysitieneeslabonesy/ounionesrotasofundidas remplazarlas.Realizar la limpieza de los tubos de fuego del espejo trasero.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 82MANTENIMIENTO MENSUALLimpie con cuidado el polvo de los controles elctricos y revise los contactos de los arrancadores.Limpiarlosvidriosdenivelubicadoseneltanquederetornoyenelcontrolde nivel de la caldera.Verificarfugasengeneral(vlvulas,tubosdefuego,registrosdemano,ductos, etc. ).Verificar las trampas de vapor y Limpie los filtros de agua.Compruebe el alineamiento de la bomba con el motor.Desmonte y limpie el conjunto del quemador. Calibre los electrodos, revise que la salida del transformador de ignicin de un arco de por lo menos 3 cm de longitud. Reviseycambielaspartesqueseencuentranenmalestado.Verifiquequelos sellosdelavlvulasolenoideestnbuenosyquelabobinanoseencuentre quemada.Estavlvulaesnormalmentecerrada,yabrecuandohayunaseal elctrica. Desmonte los electrodos y mire si la losa no esta agrietada, tambin debe limpiar las puntas de los electrodos con papel de lija.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 83MANTENIMIENTO MENSUALQuitelostaponesqueseencuentranenlascrucesde1quesoportanel sistema de control de nivel.Hagaquelavlvuladeseguridadseaccionecuandolapresindelacaldera alcanceunapresinqueesteentreel5%yel10%delapresindeplacadela vlvula. Limpiar la malla de entrada de aire al ventilador.Verificar tensin en las bandas o correas (si se utilizan).Cada dos meses realizar un deshollinado total.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 84MANTENIMIENTO SEMESTRALLaveinternamentelacalderaconaguaaaltapresin.Examineconcuidadola superficiedeevaporacinparaversihayindiciodecorrosin,picadurao incrustaciones.Coloque empaques nuevos en los manholes y handholes.Verificar el estado de la parrilla y el hogar.Verificar el estado del refractario de ignicin y del muro rompellama. Revise todas las vlvulas de entrada y salida de la caldera.Realice una prueba hidrosttica a 1.5 veces la presin de trabajo.Verificar el estado de aislamiento.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 85MANTENIMIENTO ANUALReponga la empaquetadura de la bomba de alimentacin de agua si esta presenta fugas.Mantenimiento de los motores.Verificarsiserequiereunalimpiezaqumicadelacalderadeacuerdoalos anlisis de un especialista en aguas y de observaciones de formacin de espumas.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 86OTROS COMPONENTES QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA:Mantenimiento del quemador y los controles elctricos.Boquillas de atomizacin.Vlvulas de aceite.Precalentador a vapor y elctrico.Unidad de encendido para gas.El ventilador inducido y forzado.Bomba de agua.Compresores de aire rotatorios.Parrilla viajera, guillotina y reductores.Sistemas neumaticos (sopladores y vlvulas automticas de purga).November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 87DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTOFalla debido al mal estado de refractariosIncrustaciones por falta de tratamiento qumico del aguaAtaque y daos por corrosinDaos por Bajo nivelImpolsin y explosinNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 88EVALUACIN DE PRDIDAS DE ENERGAPrdidas por gases de combustin. Prdidas por gases de combustin.La principal prdida de energa en los gases de combustin la produce la temperatura conlacualsalenporlachimenea.Latemperaturadelosgasesdebeestar50Cpor encima de la temperatura del vapor.La temperatura mnima posible o temperatura ptima con la cual se deben evacuar los gasesproductosdelacombustinserefiereaaquelvalorporencimadelpuntode roco cido y, por supuesto, por encima de la temperatura del proceso.Algunas recomendaciones:Evitar los excesos de aire.Aprovecharelcaloralasalidadelachimeneaconelusodeeconomizadores (para agua de alimentacin)y/o precalentadores de aire.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 89EVALUACIN DE PRDIDAS DE ENERGAPrdidas por purgas excesivas. Prdidas por purgas excesivas.Lamalacalidaddelaguaomaltratamientodelamismasonindicadoresdel incremento en los ciclos de purga de fondo, al mismo tiempo que el exceso de flujo de las purgas.Algunas recomendaciones:Racionalizacin del ciclo de purgas.Mejora de la calidad del agua de alimentacin, llegando a la desmineralizacin total si fuera necesario.Recuperacindelcalordepurgasparaprecalentamientodelaguade alimentacin.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 90EVALUACIN DE PRDIDAS DE ENERGAPrdidas por las paredes. Prdidas por las paredes.Mal estado del aislamiento de la caldera y redes de vapor trae como consecuencia el incrementodecombustible,deltiempodecalentamientoylareduccinde temperatura.Algunas recomendaciones:Incrementar el espesor del aislamiento de las paredes de la caldera o de ductos puede ahorrar energa, pero tomar esta decisin requiere de un anlisis costo-beneficio.La mejor oportunidad de mejorar el aislamiento es durante una revisin total de la unidad o cuando definitivamente el aislamiento est en muy malas condiciones.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 91ACTIVIDADES PARA REDUCIR EL CONSUMO DE ENERGAEMedir la temperatura de los gases en la chimenea.EAnalizar el porcentaje de inquemados en cenizas y escorias.EAnalizarel porcentaje de oxigenoen los gases, lo cuales un indicativo del exceso de aire de combustin.EMedir la temperatura de paredes.EExaminar la calidad del vapor por arrastre de agua.EVigilar el caudal de purgas continua y de fondo.ECuantificar las paradas por averas o por otras causas.EControlar la calidad del combustible.EChequear las fugas de vapor.EHacerunbuentratamientodelaguadealimentacin,buencontrolporanlisis frecuente del agua y purgar en forma regular. ERecuperar condensados para regresarlos a la calderas.EMantener los niveles de exceso de aire en los valores mnimos posibles.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 92ACTIVIDADES PARA REDUCIR EL CONSUMO DE ENERGAEComprobar si la velocidad de combustin es la correcta para el ventilador existente.EMantenerbuenselloentodalacalderaparaevitarinfiltracionesdeaireque aumenten el exceso de ste. EEsideallainstalacindecontrolesautomticosdecombustinydetiro mantenindolos calibrados.EMantenerlimpioslostubosdelascalderasparaevitarincrustacioneso formaciones de depsitos en los tubos por holln o por impurezas del agua. EDistribuirenformauniformeelcombustiblesobrelaparrillaenelcasodel carbn.EProcurarsiempreelbuenestadodepulverizadores,quemadores,atomizadores, parrillas, etc., as como su calibracin ms conveniente.ELoscombustiblessedebenalmacenarentalformaqueestnprotegidoscontra humedad excesiva.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 93CUARTA PARTECUARTA PARTE ANLISIS DE COSTOS Y EFICIENCIAS DE LAS CALDERASNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 94November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 95COMBUSTIBLE CARBON ACPM FUELOIL GAS GAS ELECTRI-GRANULADO #6 NATURAL PROPANO CIDADPRECIO 50.06 2,263.95 2,074.00 449.11 1,720.00 204.81COMBUSTIBLE $/Kg $/Gal $/Gal $/mt3 $/Gal $/kw-hLugar Amaga Medelln Medelln Medelln Medelln Medelln BHP millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao10 7.9 59.9 50.7 44.4 65.5 176.020 15.9 119.8 101.4 88.8 131.0 351.930 23.8 179.8 152.0 133.2 196.5 527.940 31.8 239.7 202.7 177.6 261.9 703.950 39.7 299.6 253.4 222.0 327.4 879.960 47.7 359.5 304.1 266.4 392.9 1,055.870 55.6 419.4 354.8 310.8 458.4 1,231.880 63.5 479.3 405.5 355.2 523.9 1,407.890 71.5 539.3 456.1 399.6 589.4 1,583.7100 79.4 599.2 506.8 444.0 654.9 1,759.7125 99.3 749.0 633.5 554.9 818.6 2,199.6150 119.2 898.8 760.2 665.9 982.3 2,639.6175 139.0 1,048.6 886.9 776.9 1,146.0 3,079.5200 158.9 1,198.3 1,013.6 887.9 1,309.7 3,519.4250 198.6 1,497.9 1,267.0 1,109.9 1,637.2 4,399.3300 238.3 1,797.5 1,520.5 1,331.9 1,964.6 5,279.1350 278.0 2,097.1 1,773.9 1,553.9 2,292.0 6,159.0400 317.7 2,396.7 2,027.3 1,775.8 2,619.5 7,038.8500 397.2 2,995.9 2,534.1 2,219.8 3,274.3 8,798.5600 476.6 3,595.0 3,040.9 2,663.8 3,929.2 10,558.2700 556.0 4,194.2 3,547.7 3,107.7 4,584.1 12,317.9800 635.5 4,793.4 4,054.5 3,551.7 5,238.9 14,077.6900 714.9 5,392.6 4,561.4 3,995.6 5,893.8 15,837.31000 794.4 5,991.7 5,068.2 4,439.6 6,548.7 17,597.0VALOR ANUAL DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE DE UNA CALDERA, CON UN CICLO DE OPERACIN DEL 100% (PRECIOS DE FEBRERO/2003)November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 96RELACION DE COSTOS DE OPERACION FRENTE AL CARBON (considerando solo el combustible )COMBUSTIBLE CARBON ACPM FUEL OILGAS GAS ELECTRICIDADGRANULADO #6 NATURAL PROPANOLugar Amaga Medelln Medelln Medelln Medelln MedellnPRECIO DEL 50.06 2,264 2,074 449 1,720 205COMBUSTIBLE$/Kg $/Gal $/Gal $/mt3 $/Gal $/kw-hRELACION 1.00 7.54 6.38 5.59 8.24 22.15Costolb vapor 2.63 19.83 16.77 14.69 21.67 58.23November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 97ENERGETICOS UNIDAD BTU VALORCOSTO MBTURELACIONANTE EL CARBNNro. vecesENERGIA KW 3,412 204.8 $60,026 29.55ACPM GALON 138,500 2,264.0 $16,346 8.05GAS PROPANO /GLP GALON 91,690 1,720.0 $18,759 9.23GAS NATURAL M3 35,315 449.1 $12,717 6.26FUEL OIL GALON 150,000 2,074.0 $13,827 6.81CARBN KG 24,640 50.1 $2,032 1.00COSTO DEL MILLON DE BTUEN LOS COMBUSTIBLESNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 98$0$10,000$20,000$30,000$40,000$50,000$60,000$70,000ENERGIA ACPM GASPROPANO/GLPGASNATURALFUEL OIL CARBNCOSTO DEL MBTU SEGN EL COMBUSTIBLENovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 99ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBNCaractersticas nominalesNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 100ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBNParmetros operativos de la calderaNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 101ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBNBalance de masa de la calderaNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 102ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBNBalance de energa de la calderaNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 103ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE GASCaractersticas nominalesNovember 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 104PARMETROS OPERATIVOS DE LA CALDERA DE GASVALOR UNIDADPARMETROBasado encombustibleBasado en vaporCombustible (Gas natural)Consumo corregido 132,9 164,6 M3/hPresin de suministro 16,0 16,0 psigPresin regulada 0,83 0,83 psigP.C.S. (1)56380,6 56380,6 kJ/kg1059,3 1059,3 BTU/ft3Gases(2)CO29,7 9,7 %O23.7 3,7 %CO 0,0 0,0 ppmNOx 76,0 76,0 ppmTemperatura gases 224,1 224,1 CAgua de alimentacinTemperatura agua 19,8 19,8 CAire de combustinTemperatura aire 29,6 29,6OCHumedad relativa 45,6 45,6 %Exceso 18,9 18,9 %VaporPresin 107,6 107,6 psigPorcentaje de carga 112,6 144,2 %Rendimiento 16,1 16,6 kg vap/ kgcombEficiencia (3)76,5 79.1 %(1) Poder Calorfico Superior del combustible.(2) Promedio de la evolucin de las concentraciones(3) Eficiencia calculada con respecto al Poder Calorfico Superior.November 26, 2010 CALDERAS J.C.T. 105FIN DE LA PRESENTACINMUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN