causa – efecto en operación y mantenimiento de

2015
CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO DE CALDERAS
Alejandro Palacios Rodrigo
© ROSMANN INGENIERÍA, SOFTWARE Y
MANTENIMIENTO INDUSTRIAL S.L.
“Sencillez para un mundo complejo”
[Escriba aquí]
1-4-2015
CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS
Contenido
CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS ....................... 3
1.
AUMENTO DE LA PRESIÓN DE VAPOR..................................................................... 3
2. DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR ................................................................. 3
3.
AUMENTO DE LA TEMPERATURA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN ................. 4
4.
DISMINICIÓN DE LA TEMPERTURA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN ............... 4
5.
AUMENTO DE LOS INQUEMADOS ............................................................................ 4
6. AUMENTO EL % O2 DE LOS GASES............................................................................... 5
7. AUMENTO DEL % CO2 EN LOS HUMOS. ..................................................................... 5
8. MANTENIMIENTO .............................................................................................................. 6
9. NORMATIVA ...................................................................................................................... 6
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CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS
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l e o s s
CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS
CAUSA – EFECTO EN OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO DE CALDERAS
La caldera industrial de vapor es uno de los equipos
más utilizados en las industrias para la producción de
energía térmica usada en los diferentes procesos
industriales. En muchas instalaciones, la caldera de
vapor es el corazón del proceso y su correcta
operación y mantenimiento se hace imprescindible
para la confiabilidad de los equipos, su conservación
en el tiempo y los resultados económicos de la
empresa,
A continuación presentamos algunos efectos típicos
que pueden ocurrir durante la operación de una
caldera y su causa posible. Como veremos, en
numerosas ocasiones estas causas guardan una estrecha relación con el
mantenimiento inadecuado de los equipos.
1. AUMENTO DE LA PRESIÓN DE VAPOR

Una de las posibles causas que hacen aumentar la presión del vapor en
el interior de la caldera es la disminución brusca del consumo. Al no
haber consumo de vapor, este se acumula en la caldera, aumentando
la presión en su interior. Dicho aumento de presión puede detener
momentáneamente la producción de vapor hasta que se alcanza una
mayor temperatura.
2. DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR

Un aumento brusco del consumo puede producir una disminución de la
presión en la caldera. Esta disminución de la presión produce dos
efectos:
1. Al disminuir la presión, la temperatura a la que se encuentra
el agua puede ser superior a la temperatura de
vaporización para dicha presión. En ese caso se produce
“VAPOR FLASH”, es decir una vaporización instantánea sin
aporte de calor. Esta vaporización instantánea puede
provocar un descenso considerable del nivel de agua e
incluso la alarma y disparo por nivel bajo.
2. Por otro lado, al disminuir la presión se produce un efecto
de expansión del agua (a este efecto se le llama
“DILATACIÓN”).
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3. AUMENTO DE LA TEMPERATURA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN

El aumento de la temperatura de los gases de combustión puede
deberse a alguna de estas causas:
1. Ensuciamiento de los tubos de intercambio de calor. Las
combustiones incompletas y el arrastre de partículas
(dependiendo del combustible utilizado) puede ir
ensuciando lo tubos poco a poco. Las partículas de
inquemados depositadas sobre los tubos tiene un efecto
aislante, impidiendo el intercambio de calor. Si los humos
calientes producto de la combustión no ceden su calor al
agua, estos saldrán más calientes por la chimenea.
Se trata de un buen parámetro de control para determinar
cuándo se debe programar una parada para realizar
mantenimiento y limpieza.
2. Dosificación incorrecta del combustible. Otra causa puede
ser una mezcla incorrecta del combustible y comburente,
produciendo mayor temperatura de la llama y los humos.
3. Velocidad excesiva de los humos. Una velocidad de salida
excesivamente alta no permite la permanencia de los
humos calientes el tiempo suficiente para ceder la energía
térmica que transportan. En todo intercambiador de calor,
la velocidad de los fluidos interviene en la energía
transferida.
4. DISMINICIÓN DE LA TEMPERTURA DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN

La disminución de la temperatura de los humos puede estar provocada
por alguna de las siguientes causas:
1. Mal estado del quemador, entrando una cantidad
insuficiente de combustible. Un exceso inadecuado de aire
produce el enfriamiento de la llama y una considerable
pérdida de rendimiento.
2. Posibles filtraciones de aire a la cámara de combustión.
Provocan un exceso de aire por encima de la cantidad
óptima.
3. Mala o incorrecta regulación de la entrada de agua de
reposición a la caldera.
5. AUMENTO DE LOS INQUEMADOS


Los inquemados aumentan fundamentalmente por una combustión
incorrecta. Las causas que pueden producir inquemados son:
1. Mal estado del quemador, con dosificación incorrecta de
la mezcla aire – combustible.
2. Mal estado del ventilador de tiro forzado del quemador.
3. Filtros sucios o en mal estado por mantenimiento
inadecuado o falta de él.
Hay que tener en cuenta que estos equipos industriales se ajustan en la
práctica para no superar ciertos niveles de inquemados. Típicamente
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este nivel es de 150 ppm de CO. Cuando la combustión no es buena, la
llama se torna menos brillante, y su temperatura disminuye, al igual que
la de los humos. Si esta situación perdura, la caldera se ensucia, y el
efecto es un aumento de la temperatura de salida de los humos por falta
de intercambio de calor.
6. AUMENTO EL % O2 DE LOS GASES

El aumento del % O2 en los humos puede ser un indicativo de un aumento
del exceso de aire, y esto a su vez de una mezcla incorrecta. Puede ser
probable el obturado del inyector o sistema de entrada de combustible.
7. AUMENTO DEL % CO2 EN LOS HUMOS.

El aumento del CO2 en los humos puede tener dos interpretaciones.
1. En caso de encontrarnos por debajo del punto óptimo de
exceso de aire, es decir, no tenemos el exceso de aire
suficiente para la combustión completa del combustible,
el incremento del porcentaje de CO2 puede significar el
acercamiento a dicho punto óptimo y por tanto una
mejor regulación de la mezcla, bien por reducción del
combustible o por incremento de la cantidad de aire.
2. En caso de encontrarnos ya con combustión completa,
el aumento del porcentaje de CO2 supone una
disminución del exceso de aire, lo que podría llevarnos a
na combustión incompleta.
Rendimiento
Pto. óptimo
Coeficiente de exceso de aire
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8. MANTENIMIENTO
Los equipos sobre los que se debe realizar mantenimiento en las calderas
son:
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Quemador de la caldera
Virola, tapas, aislamientos y refractarios
Bombas de alimentación a caldera
Válvulas de aislamiento y tuberías
Tanque de alimentación
Sistemas de tratamiento de agua
Válvulas de purga
Elementos de medida de presión, temperatura y nivel
Elementos de control
Válvulas de seguridad
9. NORMATIVA
Algunos Reales Decretos y normas de prestigio que resultan de interés son:
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RD 2060/2008 De equipos a presión
RD 813/2013 De emisiones industriales, por el que se desarrolla la Ley
de control integrado de la contaminación.
ASME PTC 4-2008 Performance test de calderas
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