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PROGRAMA NACIONAL DE MANTENIMIENTO Y EQUIPAMIENTO 0 INDICE INTRODUCCION PAG. I. COMPONENTES DE UNA CALDERA 03 II. OPERACION DE CALDERAS 05 III. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE LA CALDERA 08 IV. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA 11 V. MANTENIMIENTO GENERAL DE LA CALDERA 12 VI. AVERIAS MAS CORRIENTES EN LA...

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PROGRAMA NACIONAL DE MANT ENIMIENT O Y EQUIPAMIENT O Karen Aguirre

ESCUELA SUPERIOR POLIT ECNICA DEL LIT ORAL " CALCULOS DE PROCESOS DE VAPOR EN UNA INDUST … Jesus Ot ero Calderas a vapor Daniel García Di Tullio

PROGRAMA NACIONAL DE MANTENIMIENTO Y EQUIPAMIENTO

0

INDICE

INTRODUCCION

PAG.

I.

COMPONENTES DE UNA CALDERA

03

II.

OPERACION DE CALDERAS

05

III. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE LA CALDERA

08

IV. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA

11

V.

MANTENIMIENTO GENERAL DE LA CALDERA

12

VI. AVERIAS MAS CORRIENTES EN LAS CALDERAS..

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VII. COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE VAPOR

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VIII. MANTENIMIENTO DE RED DE DISTRIBUCION DE VAPOR

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IX. PROCEDIMIENTO PARA INSPECCION Y MANTENIMIENTO

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INTRODUCCION La presente Guia de Mantenimiento de Planta y Redes de Distribución de Vapor, ha sido elaborado por el Programa Nacional de mantenimiento y Equipamiento del Ministerio de Salud (PRONAME) con la finalidad de orientar y regular la conservación, funcionamiento y producción de las calderas, equipos, accesorios a instalaciones que generan vapor. El objetivo principal de una planta de vapor, es generar en forma económica el calor y energía requerida en las instalaciones del hospital para la utilización de equipos que los requieran en los Servicios de Lavandería, Nutrición y Central de Esterilización. Esta Guia tiene como finalidad dar la información y la metodología para la operación de mantenimiento e inspección de la planta y redes de distribución de vapor. La aplicación de la presente Guia de Mantenimiento de Planta y Red de Distribución del Vapor, tiene como fundamento legal: a) Decreto Legislativo N° 584, "Ley de Organización y Funciones del Ministerio de Salud” b) Decreto Supremo N° 002-92 SA, "Reglamento Organización y Funciones del Ministerio de Salud" c)

de

Decreto Supremo N° 005-90 SA, “Reglamento General de Hospitales del Sector Salud”

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I.

COMPONENTES DE UNA CALDERA HOGAR Partes de la caldera donde se realiza la combustión. ANILLO Muro de material refractario, que tiene la función específica de evitar la radiación al quemador y darle forma a la llama. CUERPO Compuesto de un cilirdro de acero herméticamente cerrado expuesto a la acción de los gases y cuyos elemento principales son: • • • •

Cámara de agua Cámara de vapor Superficie de calefacción Superficie de vaporización CAMARA DE AGUA Espacio ocupado por el agua hasta el nivel de trabajo, teniendo un volumen de alimentación dado por los niveles máximo y mínimo de operación. CAMARA DE VAPOR Espacio ocupado por el vapor. Se aumenta este en ocasiones por medio de un domo o cúpula llamado también colector de vapor. SUPERFICIE DE CALEFACCION Aquellas áreas que se encuentran por un lado en contacto con el agua y por el otro lado con los gases de la combustión (Superficies exteriores e interiores de los tubos). SUPERFICIE DE VAPORIZACION Es la que separa en cualquier instante el espacio ocupado por el agua del ocupado por el vapor.

CONDUCTO DE HUMOS Todos aquellos elementos que conducen los productos de la combustión desde el hogar hasta la base de la chimenea. TIRO Depresión que contribuye al Paso de los gases a través de la caldera, puede ser natural, producido por la chirnenea y el artificial producido por medios mecánicos, que a su vez se subdivide en tiro forzado (con sopladores) y tiro inducido (con aspiradores). CHIMENEA Conducto destinado a evacuar los productos de la combustión a la atmósfera a una altura suficiente para evitar molestias.

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CONJUNTO DEL QUEMADOR Las partes esenciales de un quemador son las siguientes: • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Amortiguador de aire. Anillo del aire primario. Anillo del aire secundario. Boquilla. Boquilla de gas. Brazo de horquilla. Conjunto del registro. Cuerpo del ventilador. Entrada de gas. Guía del aire primario. Impelente del ventilador. Interruptor de límite bajo. Mallas de admisión de aire. Motor. Refractario. Regulador de presión de vapor. Transformador de lgnición. Válvula a circulación del petróleo.

VENTILADOR Unidad que provee aire en el volumen y la presión adecuada para la combustión. COMPRESOR Provee aire a mayor presión para atomizar el combustible. SISTEMA DE IGNICION Por medio de un transformador de alto voltaje produce la chispa en los electrodos para iniciar la combustión. CONTROL DE LLAMA Una célula fotoeléctrica detecta la existencia de la llama y en su defecto corta el combustible y apaga el Caldera. BOMBA DE COMBUSTIBLE Provee la presión necesaria para llevar ell combustible hasta las boquillas del quemador. Cuando la caldera entra en funcionamiento por primera vez, deberá hacerse el ajuste correcto de la combustión en base a un análisis de los gases de escape y la medición del tiro a través de la caldera. No debe efecturase modificación alguna de la calibración, ya que cualquier desajuste se traducirá en reducción de eficiencia de la combustión.

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II.

OPERACION DE LA CALDERA La puesta en operación de los Calderas estará cargo de un técnico operador el mismo que será supervisado por el jefe del Servicio de mantenimiento del hospital. 1. PUESTA EN MARCHA DEL CALDERA Para la puesta en operación de la caldera se deberan estrictamente seguir las siguientes instrucciones: •

Verificar que las válvulas de: Purga de fondo, Purga de columna de agua, Alimentador de agua del inyector, Entrada de vapor al inyector, Entrada de agua al inyector desde el tanque elevado y de la red, esten cerradas:

•

Vericar que las válvulas de: Purga alta de columna de agua, Entrada de agua al tanque de alirnentación de la caldera, Entrada de agua al Caldera a través de la bomba de Alimentación, esten abiertas.

•

Revisar el nivel del agua de la caldera, abriendo completamente las válvulas de Purga de limpieza de vidrio de nivel, Purga de baja columna de nivel de agua, Purga media de la columna de nivel de agua y Purga de fondo de la columna de agua; luego proceder a cerrar todas las válvulas.

•

Comprobar el nivel del condensado en el tanque, limpiando el cristal y purgando el tanque.

•

Proceder al encendido de la caldera y mantenerlo durante 10 minutos en fuego bajo, luego parar durante 3 minutos, repítase esta operación hasta obtener 50 libras de presión, momento en el cual se efectuará el procedimiento de purga, luego se dejará funcionando el Caldera hasta que llegue a la presión de trabajo. Pase el interruptor a fuego alto.

•

Abrir lentamente la válvula principal de salida de vapor y luego purgar la línea de vapor.

2. PURGA (Cada 2 horas) La purgas se deberan realizar cada dos horas en las calderas y en el tanque condensado, debiendo efectuarse las siguientes operaciones: En la Caldera: • Abrir las válvulas de purga de fondo completamente y cerrar luego repetir la operación. En el Tanque de condensado . • Abrir y cerrar válvulas • Abrir la válvula de purga de fondo completamente y cerrar En la Superficie • Abrir la válvula completamente e inmediatamente vuelva a cerrar, repítase la operación una vez más. 5

En la columna de agua • Abrir la válvula de purga de columna de agua completamente e inmediatamente vuelva a cerrar, repítase la operación una vez más. 3. RECOMENDACIONES GENERALES a) Todos los días al apagar la caldera, cierre la válvula de salida de vapor deje en automático el switch de la bomba de alimentación. b) No se debe permitir fugas de vapor por llaves, registros, etc., por lo que hay que corregir estas anomalias en el menor tiempo posible. En caso de cualquier anormalidad debe ser reportada al Jefe de Mantenimiento. c)

No se debe permitir que la caldera tenga aceite en su interior, porque causará el aflojamiento de los tubos de fuego. De existir aceite en el cristal del nivel de agua; deberá pararse la caldera, esperar su enfriamiento y vaciarla completamente, después de abrir la llave de purga de aire en la parte superior (en calderas no equipadas con rompedor de vacío) enjuáguese la caldera hasta eliminar el aceite.

d) Despues de apargar el Caldera en el dia deberá efectuarse inmediatamente la purga. 4. COMBUSTION El control de la combustión se realizará mediante un análisis periódico de los gases de escape. El análisis ordinario de gases dará las proporciones del volumen de Bióxido de carbono (C02), Monóxido de carbono (CO) y oxígeno (02), el nitrógeno se determirá restando la suma de los tres anteriores de 100. Esto permitirá controlar la combustión. La presencia de Bióxido de carbono en el análisis de los gases de combustión indica que la combustión es incompleta, por lo que debe suministrarse mas aire a la llama. A falta de analizadores de gases, el color de la llama será el indicativo de la eficiencia de combustión. A mayor temperatura en el hogar corresponde una mayor eficiencia. Blanco brillante Blanco Naranja claro Rojo cereza brillante Rojo cereza opaco Rojo oscuro Rojo opaco

1426 1200 936 760 622 483 536

°C °C °C °C °C °C °C

5. CARACTERISTICAS DEL COMBUSTIBLE: El combustible es el petróleo líquido. El se almacena en la cisterna mensual y de alli se bombea a tanque de consumo diario.

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Si los componentes son pesados se deberá aplicarse un calentamiento, además se requerirá de aditivos para evitar su precipitación. •

Cuando el combustible no se inflama por estar a temperaturas menores a la de inflamación. Según la viscosidad del combustible, se diseñará un equipo atomizador con una determinada presión y temperatura.

•

La combustión requiere control de la relación aire-combustible. El combustible se regula por válvulas y el caudal del aire se regula por medio de ventiladores.

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III.

DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DE LA CALDERA Toda caldera de vapor debe estar provisto de una válvula automática de seguridad para evitar que la presión sobrepase el nivel normal de trabajo establecido. 1. VALVULA DE SEGURIDAD La válvula de seguridad es para desahogar el vapor que pueda ser generado por el Caldera, La presión no debe aumentar mas de 6% sobre la presión máxima admisible de trabajo. No deberá existir entre la válvula de seguridad y el Caldera, ningun tipo de extrangulamiento. La descarga de la válvula debe hacerse libremente a la atmósfera con el menor extrangulamiento posible. Cuando hay dos válvulas de seguridad, la segunda se regulará a una presión máxima de 3% rnás alta que la primera válvula y solo entra en acción cuando la primera válvula no libera la presión acumulada a una velocidad tal que evite la elevación de la presión. Los mecanismos de seguridad deben ser controlados dos veces por semana mientras el Caldera está en acción. La válvula puede ser accionada manualmente para comprobar su funcionamiento. 2. INDICADORES DE NIVEL . La caldera estará provisto de por lo menos dos aparatos independientes que permitan conocer el nivel de agua, uno de cristal y válvula de prueba. El cristal es un tubo de vidrio resistente, con ambos extremos conectados al interior de la caldera, de tal manera que el nivel de agua en el tubo es representativo del nivel del agua en el caldera. La oscilación del nivel del agua alrededor de su nivel de trabajo es característica de la operación normal del nivel. Si el nivel no oscila esto indica que las conexiones estan obstruidas. De estas consideraciones se desprende la importancia de mantener el nivel y sus conexiones libres de sedimentos a incrustaciones que perturben el libre flujo del agua produciendo indicaciones erróneas del nivel del agua en la caldera. 3. MANOMETROS Aparatos destinados a medir la presión de la caldera sobre el nivel de la presión atmosférica. Los manómetros se deben instalar de manera que se encuentren aislados de calor radiante y en sitio visible. El tubo de conexión estará fijado directamente a la cámara de vapor debiendo ir provisto de un sifón, para que el agua condensada en el sifón sea la que actue sobre el aparato evitando el rápido deterioro del mismo por la acción directa del vapor.

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La escala de la presión máxima de trabajo será no menor de 5 atmósferas (75 lbs/pulg2) más que la presión de trabajo. 4. ALARMA El sistema de alarma funciona cuando el nivel del agua está demasiado bajo para llamar la atención del operador que debe rectificar la condición de funcionamiento. 5. ENCENDIDO POR PRESION DE AIRE Formado por un interruptor ajustable de mercurio activado en este caso por la presión del aire de combustión, y de igual forma en caso de falla de presión interrumpe la operación de la caldera. 6. REGULADOR DE PRESION DE VAPOR Interruptor ajustable de mercurio activado por la presión de vapor de la caldera y ajustado a la presión de trabajo. Consiste de un resorte de tensión ajustable, accionado por la presión. de vapor, la cual al llegar a su punto de trabajo obliga al resorte a contraerse, movimiento que se transmite por medio mecánico o un interruptor de mercurio que da señal de apagado o encendido para el caldera. 7. CONTROL DE LLAMA Se realiza mediante un controlador de presión, el que controla el suministro de combustible y aire al quemador. El controlador de presión activa el motor eléctrico reversible que acciona la válvula de regulación de combustible y la entrada de aire. Debe existe un control adicional de seguridad, que consiste de una célula fotoeléctrica, la cual en caso de falla corta el suministro de combustible. El lente de la fotocélula debe mantenerse limpio ya que la formación de hollín o polvo producirá una falsa información a la misma con la consiguiente inestabilidad de operación. 8. PUERTA Y TAPONES DE INSPECCION Y LIMPIEZA Boca de visita Abertura practicada en el caldera, para facilitar las tareas de inspección o de limpieza interna. La tapa está construida de mayor diámetro que la entrada, y es instalada en el interior de la caldera, de manera que la presión del vapor favorece el cierre hermético sin necesidad de hacer grandes esfuerzos sobre los tornillos de cierre. Tapones de limpieza Orificios pequeños ubicados en las proximidades de los lugares inaccesibles de la caldera, donde se acumulan los sólidos con el fin de poder retirarlos a mano. Las tapas de cierre de estos orificios se basan en el mismo principio de los anteriores. 9. DISPOSICION DE TOMAS DE VAPOR Y DE PURGA El Caldera de vapor, deberá estar provisto de una válvula de cierre que permita aislarla de la tuberfa de salida de vapor, la cual debe estar colocada cerca del cuerpo de la caldera.

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Es necesario eliminar periódicamente, los sólidos en suspensión en el agua de la caldera, para evitar que su concentración alcance niveles muy elevados para el funcionarniento correcto de la unidad. Para dicho efecto se permite la salida periódica del agua de la caldera, operación que recibe el nombre de purga. Las purgas de fondo deben estar ubicadas en la parte mas baja de la caldera, en sitios de fácil acceso. Se dispone, para la purga de fondo, de la válvula de cierre lento y otra de cierre rápido, colocadas en serie y lo más próximas al cuerpo de la caldera como sea posible, en calderas de más de 100 HP se debe colocar una 3ra. válvula. Para la purga de superficie del flotante y del cristal de nivel se dispone de una válvula de compuerta. Se debe instalar por separado todas las tuberías de purga, evitando en lo posible las curvas y formación de sifones obteniendo en los tramos horizontales una pendiente mínima de 2% hacia la descarga.

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IV.

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA Se encarga de reemplazar el agua que se vaporiza en la caldera, manteniendo de esta forma un nivel adecuado de operación. El sistema más utilizado es de bomba centrífuga o bomba de pitón de desplazamiento positivo. Debe existir dos sistemas independientes de agua de alimentación. El funcionamiento del sistema de alimentación está controlado por los reguladores automáticos de nivel, entre los cuales los más utilizados son los del tipo flotante y el tipo de electrodos. En el tipo flotante, cuando el nivel es bajo acciona un interruptor de mercurio que pone en funcionamiento la bomba de alimentación, en caso de que el nivel de agua no se recupere sino que siga bajando, el flotador acciona un segundo interruptor para apagar la caldera por bajo nivel. En el sistema de electrodos, estos funcionan como interruptores de alto y bajo nivel, accionando la bomba de alimentación cuando sea necesario. 1. TANQUE DE CONDENSADO Se encarga de la recolección del agua formada por la condensación del vapor, que retorna de la líneas y equipos, para de esta forma ser reinyectada a la caldera por medio de la bomba de alimentación. La finalidad de utilizar condensado es reducir .el consumo de agua tratada y el consumo de energía. Con la llegada de vapor al tanque de condensado se evita el manteniendo de las trampas de vapor por estar en buen estado. Al tanque de condensado llega también una tubería de suministro de agua fría, con el fin de reponer las pérdidas de agua en el caso de que sea necesario. Esta alimentación de agua fría no debe utilizarse para disminuir la temperatura del condensado ya que esto representa una pérdida económica para el Hospital.

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V.

MANTENIMIENTO GENERAL DE LA CALDERA Las operaciones de mantenimiento, (con pocas excepciones) serán efectuadas por le Operario Encargado de la caldera en lo que a mecánica se refiere y por un electricista en la parte eléctrica bajo la supervisi6n del Jefe de Mantenimiento. 1. MANTENIMIENTO DIARIO Y SEMANAL DE LA CALDERA El mantenimiento diario y semanal es responsabilidad del operador según lo siguiente: 1.- Chequear el funcionamiento del quemador por medio de la observación de la llama (continuamente). 2.- Verificar la presión del combustible (continuamente). 3.- Limpiar los filtros y boquillas cada vez que sea necesario. 4.- Inspeccionar las uniones flexibles. 5.- Inspeccionar visualmente el funcionamiento del ventilador, mantenerlo completamente limpio y notificar de inmediato cualquier anormalidad que se observe. 6.- Constatar diariamente que los controles de nivel funcionan adecuadamente, en caso de la apagar la caldera y avisar inmediatamente al Jefe de Mantemiento. 7.- Deberá revisar el sistema de alarma y desconexión por bajo nivel de agua, al menos una vez a la semana en condiciones de trabajo normal. Una forma práctica de chequear este control es suspender la alimentación de agua a la caldera, y dejar que continue la evaporación, observar cuidadosa-mente el cristal que indica el nivel de agua y marcar sobre el primero el punto exacto en el cual la alarma comenzó a sonar y donde fue interrumpido el fun-cionamiento de la caldera. Esto dará un punto de referencia para chequeos posteriores. Este punto de control debe ser siempre el mismo, en caso de que exista una variación pronunciada, debe revisarse el control y sustituirlo de ser necesario. 8.- Debe revisar por lo menos 2 veces cada semana las válvulas de seguridad y asegurarse que están en perfectas condiciones. 9.- Debe asegurarse que todos los accesorios están bien lubricados. 10.- En general debe verificarse continuamente que el equipo está funcionando en condiciones normales y cualquier anormalidad debe ser notificada inmediata-mente al Jefe de Mantenimiento. 11.- Llevar hoja de control de encendido y purga diaria.

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2.

MANTENIMIENTO TRIMESTRAL DE LA CALDERA Este mantenimiento es responsabilidad del operador y electricista: 1.- Limpiar los tubos de la caldera interiormente, así como las placas tubulares utiIizando ce...