Válvulas rotativas robustas y confiables que sellan el trato

Válvulas rotativas
robustas y confiables
que sellan el trato
Caso: AC Power en Colver, Pensilvania
Una central eléctrica a carbón resuelve un problema de alimentación gracias a la instalación de
válvulas rotativas revestidas en cerámica en un sistema de inyección de piedra caliza.
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Larga vida con un
mantenimiento mínimo
“Después de un año de uso,
hallamos que las válvulas
rotativas revestidas en
cerámica del primer
proveedor habían superado
ampliamente a las válvulas
del otro proveedor en
relación al precio, la
confiabilidad y la facilidad
de mantenimiento.”
La piedra caliza erosionaba
y dañaba los componentes
internos de las cámaras de
aire rotativas antiguas y el
polvo de fuga se escapaba
hacia la central.
AC Power administra y opera una central eléctrica a carbón cerca
de Colver, Pensilvania, que quema carbón bituminoso de alto
contenido de azufre a fin de generar más de 100 megavatios
de electricidad para uso de los consumidores en los alrededores.
Para mantener la calidad del aire según las normas de la EPA y
regular las emisiones del horno, la central utiliza un sistema de
transporte neumático de presión de fase diluida a fin de inyectar
piedra caliza pulverizada en el horno para absorber el azufre y
convertirlo en un material inerte. El sistema de inyección de piedra
caliza incluye dos válvulas rotativas utilizadas como alimentadores
y cuatro válvulas rotativas utilizadas como cámaras de aire. Poco
después de comenzar sus operaciones en 1995, la central halló
que la piedra caliza erosionaba y dañaba continuamente las
válvulas rotativas, haciendo necesario su reemplazo cada 3 a
6 meses. En 2007, la central decidió rediseñar todo el sistema
de generación de energía para mejorar el desempeño y reducir
los costos operativos y, como parte del proyecto, necesitaba
encontrar válvulas rotativas más robustas y confiables para el
sistema de inyección de piedra caliza.
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El sistema de inyección de piedra caliza
La central almacena la piedra caliza pulverizada en un silo de gran
tamaño que tiene dos piernas inferiores, cada una de ellas tiene
dos transportadores AIRSLIDE™ que fluidifican el material para
facilitar la descarga por gravedad. Una válvula de compuerta en
la salida de cada pierna controla la descarga de piedra caliza del
silo. La piedra caliza pasa a través de un tubo a un alimentador
de válvula rotativa de velocidad variable que la mide en una tolva
de ventilación del silo. Las piedra caliza se descarga de la tolva
a una válvula desviadora de compuerta que la dirige a una o
ambas cámaras de aire de válvula rotativa de velocidad variable,
dependiendo de los requerimientos de alimentación del sistema.
La cámara de aire mantiene la presión diferencial del sistema de
transporte y alimenta la piedra caliza en una línea de transporte
de fase diluida que se mueve hacia el horno.
Las dos cámaras de aire de cada pierna funcionan a la misma
velocidad que el alimentador, determinada por el contenido
de azufre en el horno - cuanto más azufre, más rápido el
número de revoluciones por minuto y viceversa. En condiciones
de funcionamiento máximo, las cuatro líneas de transporte
del sistema de inyección alimentan piedra caliza al horno
simultáneamente. La central funciona las 24 horas, todos los días
y el sistema maneja aproximadamente 120.000 toneladas de
piedra caliza por año.
La piedra caliza causa problemas de alimentación
La piedra caliza abrasiva dañaba las válvulas rotativas, “al hacer
impacto en su zapata interna flotante y amartillarla, causando
una desigualdad en la parte superior de manera que una parte
de la zapata se sellaría con las puntas de paleta del rotor y la
otra parte no”, dice Rick Fleegle, gerente de mantenimiento
de AC Power. “También erosionaba las puntas de paleta del
rotor y creaba más brechas. Al ocurrir esto, el aire de la línea
de transporte se filtraría a través de las brechas de la cámara de
aire nuevamente hacia la ventilación del silo, forzando el polvo
en fuga hacia la central, lo que hacía que los costos de limpieza
se mantuvieran elevados. El aire que se filtraba a través de
brechas en los alimentadores, subía a través de las piernas hacia
el silo, interrumpiendo la descarga de material y deteriorando el
desempeño del sistema.”
Las fugas de aire hicieron que el sistema de inyección de piedra
caliza se desequilibre y que la línea o líneas transportadoras
hacia abajo de la fuga pierdan la capacidad de alimentar el
horno cambiando temporalmente las emisiones de azufre.
Para mantener los estándares de emisiones, el departamento
de operaciones de la central debió aumentar la velocidad de
alimentación de piedra caliza para asegurar que se estuviera
alimentando el horno con la cantidad adecuada de piedra caliza.
Durante la vida útil de las válvulas rotativas, los operadores de
mantenimiento de la central debieron inspeccionar el desgaste
regularmente y ajustar sus diversos componentes en caso
necesario. “Fueron pesadillas de mantenimiento desde el punto
de vista de las tareas preventivas y de mantenimiento así como
del tiempo y trabajo que tomaron”, dice Fleegle. “Y al desgaste
prematuro, incrementaba los costos de operación general del
sistema. Con suerte, obteníamos seis meses de uso de una
válvula antes de que fuera necesario retirarla de servicio”.
La búsqueda de una válvula rotativa mejor
En el 2007, como parte del proyecto de optimización general
del sistema, Fleegle se puso en contacto con dos proveedores
de válvulas rotativas para probar sus válvulas en el sistema de
inyección de piedra caliza. Las dos empresas ofrecían las mismas
garantías y precios, pero las válvulas de un proveedor fueron
definitivamente superiores, dice Fleegle.
“Para la prueba, reemplazamos los dos alimentadores y una
cámara de aire con las válvulas revestidas en cerámica de un
proveedor y reemplazamos una cámara de aire con la cámara
de aire rotativa del otro proveedor. Después de un año de uso,
hallamos que las válvulas rotativas revestidas en cerámica del
primer proveedor habían superado ampliamente a las válvulas
del otro proveedor en relación al precio, la confiabilidad y la
facilidad de mantenimiento. Después de completar la prueba,
reemplazamos las tres cámaras de aire restantes con válvulas
del primer proveedor.” Este proveedor, FLSmidth, Bethlehem,
Pensilvania, suministra equipos, maquinaria, servicios y líneas
de producción y centrales completas para las industrias de la
generación de energía, del cemento, de los minerales y otras
industrias.
La válvula rotativa revestida en cerámica
La válvula rotativa revestida en cerámica de 300 milímetros
consta de una carcasa de hierro fundido, dos placas de extremo,
un rotor y un sistema de sellado del eje del rotor. La pared interior
de la carcasa está recubierta con placas de cerámica de alúmina
de 2,54 milímetros de espesor (0,100 pulgadas), la pared interior
de la garganta cuenta con un revestimiento de carburo de
La carcasa recubierta en cerámica de la válvula rotativa y los
componentes recubiertos en carburo de tungsteno han permitido
alimentar 120.000 toneladas de piedra caliza por año durante más
de 3 años sin mostrar signos importantes de desgaste.
Disminución de costos
tungsteno de 2,54 milímetros de espesor (0,100 pulgadas) y las
placas de extremo de hierro fundido tienen una dureza de Brinell
de 230 a 250. El rotor de acero al carbono, de extremo cerrado,
de ocho paletas de la válvula tiene un revestimiento de carburo de
tungsteno de 2,54 milímetros de espesor (0,100 pulgadas) y las
puntas biseladas de las paletas del rotor también están recubiertas
con carburo de tungsteno. Los cojinetes sellados del exterior del
sistema de sellado del eje, los sellos de Teflón de la empaquetadura
del eje y las conexiones de sello para purga de aire requieren poco
mantenimiento y evitan que el polvo de fuga se escape hacia afuera.
Detalle de la pared
interior revestida en
cerámica
Cubiertas y puntas de
paleta de carburo de
tungsteno
La válvula rotativa de alta resistencia puede manejar materiales
abrasivos tales como piedra caliza, cenizas, minerales metalíferos,
arena, cemento y muchos otros, tanto en sistemas de transporte
neumático de presión como de vacío. La válvula puede alimentar
material hasta 1,09 metros cúbicos por revolución, manejar
presiones diferenciales de hasta 15 psi y operar a temperaturas de
hasta 175° C (350° F).
La central sigue utilizando las mismas válvulas rotativas instaladas
hace 3 años, y, según Fleegle, a pesar de que están empezando a
mostrar cierto desgaste, todavía les queda vida útil operativa. “En
este momento, tenemos dos válvulas de repuesto en el depósito,
de manera que cuando sea necesario cambiar cualquiera de las
válvulas, podremos hacerlo rápidamente. Enviaremos la válvula
Centro de Proyectos de
Dinamarca
FLSmidth A/S
Vigerslev Allé 77
DK-2500 Valby
Copenhagen
Tel: +45 3618 1000
Fax: +45 3630 1820
E-mail: [email protected]
Centro de Proyectos de
USA
FLSmidth Inc.
2040 Avenue C
Bethlehem, PA 18017-2188
Tel: +1 610-264-6011
Fax: +1 610-264-6170
E-mail: [email protected]
desgastada al proveedor para que la puedan reacondicionar
al estado original, lo cual era imposible de hacer con las
anteriores. La posibilidad de utilizar una válvula reacondicionada
en lugar de tener que comprar una nueva, nos ahorrará dinero
a largo plazo.”
Las válvulas rotativas del proveedor son más pequeñas que las
que estaba utilizando la central, pero pueden alimentar más
piedra caliza con un mejor control y sin resoplado. “Las nuevas
válvulas proporcionan una velocidad de alimentación del horno
más consistente y confiable, lo que nos permite mantener el
sistema equilibrado y las emisiones a un nivel más constante”,
dice Fleegle. “Gracias a lo anterior, hemos reducido nuestro
consumo de piedra caliza y la limpieza ha sido mucho más
sencilla y rápida. Teniendo en cuenta solamente los costos de
reemplazo, se logró el retorno de la inversión para la válvulas
rotativas en algo más de un año.”
Publicado originalmente en la revista “Powder and Bulk
Engineering”, Diciembre de 2010
Centro de Proyectos de
India
FLSmidth Private Limited
FLSmidth House
34, Egatoor, Kelambakkam
(Rajiv Gandhi Salai, Chennai)
Tamil Nadu – 603 103
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Solución de los problemas de alimentación de
piedra caliza
El revestimiento cerámico resistente a la abrasión de la válvula
rotativa y los revestimientos de carburo de tungsteno ofrecen
una larga vida útil con requisitos de mantenimiento mínimos.
“Desde la instalación de las válvulas, los costos de operación
y mantenimiento se han reducido debido a que no debemos
comprar válvulas nuevas cada tres o seis meses”, dice Fleegle.
“Y el tiempo de inactividad del sistema se ha reducido
considerablemente, porque ya no es necesario parar con tanta
frecuencia para realizar inspecciones, ajustar o reemplazar las
válvulas. El único mantenimiento preventivo necesario de vez en
cuando consiste en ajustar la empaquetadura del eje. Esto nos ha
permitido redistribuir los recursos de trabajo a otras áreas de la
central.”