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October 20, 2004 CALDERAS J.C.T. 1

ANDRS EDUARDO CARDONA


MANTENIMIENTO 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 (nivel y presin).


CUARTO DE CALDERA DESTRUIDO


CUARTO DE CALDERA DESTRUIDO


CUARTO DE CALDERA DESTRUIDO- VISTA EXTERIOR


CONTROL DE NIVEL EN MAL ESTADO


DETALLE DE LA IMPLOSIN - EXPLOSIN DE LA CALDERA






RESULTADO DEL ATERRIZAJE DE LA CALDERA EN UNA ZONA RESIDENCIAL


CUIDADOS CON LA ESCORIA

anlisis de las propiedades del carbn ANALISISN

REFERENCIA HUMEDADRESIDUAL[%]

CENIZAS

[%]

MAT.VOLATILES[%]

CARBONOFIJO[%]

AZUFRETOTAL[%]

PODERCALORIFICO [CAL/Gr]

020006 Carbn #1 4:59 pm 10.6 6.8 39.0 43.6 0.6 5973020007 Carbn #2 3:00 pm 9.9 8.6 39.3 42.2 0.5 5719020008 Carbn #3 11:30 pm 9.5 8.4 39.0 43.1 0.6 5840020009 Carbn #4 1:30 pm 10.6 3.6 40.6 45.2 0.4 6121020010 Carbn #5 8:20 am 9.0 6.9 40.3 43.8 0.5 6035020011 Carbn #6 5:00 pm 9.4 6.4 40.1 44.1 0.5 6055020012 Carbn #7 5:45 am 9.7 13.7 36.5 40.1 0.6 5455020013 Carbn #8 10:30 am 9.7 5.2 39.7 45.4 0.6 6081020014 Carbn #9 6:00 pm 9.2 5.0 40.7 45.1 0.6 6191020015 Carbn #10 4:30 pm 9.3 8.6 39.4 42.7 0.4 5868020016 Carbn #11 2:35 pm 8.8 4.9 41.7 44.6 0.4 6192020017 Carbn #12 8:40 am 8.3 18.3 35.4 38.0 0.7 5161020018 Carbn #13 9:50 pm 8.8 13.6 37.2 40.4 0.5 5924020019 Carbn #14 12:50

pm8.8 8.9 39.3 43.0 0.6 5861

Promedios 9.4 8.5 39.2 43.0 0.5 5891.1

Por cada 1000 kg de carbn quemados la cantidad de cenizas es de 85 Kg. (*8.5%), del cual:

Porcentaje Peso [Kg.]Escorias que salen por el shute 80% 68Cenizas recogidas por el cicln 10% 8.5>Cenizas retenidas dentro de la caldera 6.25% 5.3Cenizas volantes que salen por la chimenea 3.75% 3.2

*Datos basados en los promedios obtenidos en la tabla de anlisis de propiedades del carbn.




CUIDADOS CON LA ESCORIAPotenciacaldera

*Kgcarbon/h

Kg/h cenizastotales

Kg/h esco-riashute

Kg/h ceni-zas cicln

Kg/h ceni-zascaldera

Kg/h cenizaschimenea

70 128.7 10.9 8.7 1.1 0.7 0.4100 183.9 15.6 12.5 1.6 1.0 0.6200 367.8 31.2 25.0 3.1 2.0 1.2300 551.7 46.9 37.5 4.7 2.9 1.8400 735.6 62.5 50.0 6.2 3.9 2.3500 919.6 78.1 62.5 7.8 4.9 2.9600 1,103.5 93.7 75.0 9.4 5.9 3.5

*Datos basados en los promedios obtenidos poder calorfico promedio del carbn = 10604 BTU/Lb.

Por ejemplo: para una caldera de 600 BHP el consumo de carbn por hora (a su mxima potencia) es de 1103.5 Kg; la cantidad total de cenizas producidas es del 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 chimenea



EFECTO DE LA CENIZA ACUMULADA RESPECTO AL CONSUMO DE COMBUSTIBLE

0%

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.]

PO

RC

EN

TAJE

DE

INC

RE

ME

NTO

EN

EL

CO

NS

UM

O D

E C

OM

BU

STI

BLE


MANTENIMIENTO 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.


MANTENIMIENTO SEMANAL

Verificar fugas de vapor y corregirlas.Verificar que las vlvulas de seguridad se disparan a la presin de calibracin.Verificar el alineamiento del eje de la bomba de agua, y que no existan fugas en los prensa estopas de sta.

Limpiar el tablero elctrico. Soplar con aire comprimido.Inspeccionar los bloques de Carbofrax y el refranctario.Dependiendo de la calidad del agua vace el tanque de retorno y lmpielo en su interior removiendo lodos y sedimentos.

Retensionar la parrilla y si tiene eslabones y/o uniones rotas o fundidas remplazarlas.

Realizar la limpieza de los tubos de fuego del espejo trasero.


MANTENIMIENTO MENSUAL

Limpie con cuidado el polvo de los controles elctricos y revise los contactos de los arrancadores.Limpiar los vidrios de nivel ubicados en el tanque de retorno y en el control de nivel de la caldera.Verificar fugas en general ( vlvulas, tubos de fuego, registros de mano, 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. Revise y cambie las partes que se encuentran en mal estado. Verifique que los sellos de la vlvula solenoide estn buenos y que la bobina no se encuentre quemada. Esta vlvula es normalmente cerrada , y abre cuando hay una seal elctrica. Desmonte los electrodos y mire si la losa no esta agrietada, tambin debe limpiar las puntas de los electrodos con papel de lija.


MANTENIMIENTO MENSUAL

Quite los tapones que se encuentran en las cruces de 1 que soportan el sistema de control de nivel.Haga que la vlvula de seguridad se accione cuando la presin de la caldera alcance una presin que este entre el 5% y el 10% de la presin de placa de la 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.


MANTENIMIENTO SEMESTRAL

Lave internamente la caldera con agua a alta presin. Examine con cuidado la superficie de evaporacin para ver si hay indicio de corrosin, picadura o

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.


MANTENIMIENTO ANUAL

Reponga la empaquetadura de la bomba de alimentacin de agua si esta presenta fugas.

Mantenimiento de los motores.Verificar si se requiere una limpieza qumica de la caldera de acuerdo a los anlisis de un especialista en aguas y de observaciones de formacin de espumas.


OTROS COMPONENTES QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA:

6Mantenimiento del quemador y los controles elctricos.6Boquillas de atomizacin.6Vlvulas de aceite.6Precalentador a vapor y elctrico.6Unidad de encendido para gas.6El ventilador inducido y forzado.6Bomba de agua.6Compresores de aire rotatorios.6Parrilla viajera, guillotina y reductores.6Sistemas neumaticos (sopladores y vlvulas automticas de purga).


DETERIORO DE LAS CALDERAS POR FALTA DE MANTENIMIENTO

1. Falla debido al mal estado d refractarios

TUBO MADRE QUEMADO POR CADA DEL CONO REFRACTARIO EN CALDERA HORIZONTAL 300 BHP



1. Falla debido al mal estado d refractarios

TUBO MADRE QUEMADO POR CADA DEL CONO REFRACTARIO EN CALDERA HORIZONTAL 300 BHP



2. Incrustaciones por falta de tratamiento qumico del agua

CALDERA ACPM HORIZONTAL 40 BHP




CALDERA ACPM HORIZONTAL 40 BHP




CALDERA GAS HORIZONTAL 150 BHP - FONDO CON INCRUSTACIN




TUBERIA Y CAMISA HUMEDA INCRUSTADOS




CALDERA GAS HORIZONTAL 150 BHP - PARED CAMISA HMEDA INCRUSTADOS




CALDERA HORIZONTAL 150 BHP - PANELES TUBULARES INCRUSTADOS




CALDERA GAS HORIZONTAL 150 BHP - CAMISA HUMEDA INCRUSTADOS




CALDERA GAS HORIZONTAL 150 BHP INCRUSTADA




METODO DE EXTRACCION DE INCRUSTACIONES



3. Ataque y daos por corrosin

ATAQUE CORROSIVO EN CALDERA HORIZONTAL DE 100 BHP




CORROSION LOCALIZADA EN CALDERA HORIZONTAL 30 BHP




CORROSION LOCALIZADA EN CALDERA HORIZONTAL 30 BHP



4. Daos por bajo nivel

CALDERA DE CARBN DE 200 BHP AVERIADA POR BAJO NIVEL




CALDERA DE CARBN DE 200 BHP AVERIADA POR BAJO NIVEL




RIOSTRAS DOBLADAS POR OPERACION EN BAJO NIVEL




REPARACION DE RIOSTRAS DE CAMISA HUMEDA



5. Implosin y explosin

CALDERA HORIZONTAL 50 BHP IMPLOTADA - VISTA CAMISA HUMEDA




CALDERA HORIZONTAL 50 BHP IMPLOTADA




CALDERA VETICAL 30 BHP IMPLOTADA - EXPLOTADA


EVALUACIN DE PRDIDAS DE ENERGA

PPrdidas por gases de combustirdidas por gases de combustin.n.

La principal prdida de energa en los gases de combustin la produce la temperatura con la cual salen por la chimenea. La temperatura de los gases debe estar 50C por encima de la temperatura del vapor.

La temperatura mnima posible o temperatura ptima con la cual se deben evacuar los gases productos de la combustin se refiere a aquel valor por encima del punto de roco cido y, por supuesto, por encima de la temperatura del proceso.

Algunas recomendaciones:

zEvitar los excesos de aire.

zAprovechar el calor a la salida de la chimenea con el uso de economizadores (para agua de alimentacin) y/o precalentadores de aire.



PPrdidas por purgas excesivas.rdidas por purgas excesivas.La mala calidad del agua o mal tratamiento de la misma son indicadores del incremento en los ciclos de purga de fondo, al mismo tiempo que el exceso de flujo de las purgas.


*Racionalizacin del ciclo de purgas.*Mejora de la calidad del agua de alimentacin, llegando a la desmineralizacin total si fuera necesario.

*Recuperacin del calor de purgas para precalentamiento del agua de alimentacin.



PPrdidas por las paredes.rdidas por las paredes.

Mal estado del aislamiento de la caldera y redes de vapor trae como consecuencia el

incremento de combustible, del tiempo de calentamiento y la reduccin de

temperatura.


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.


ACTIVIDADES PARA REDUCIR EL CONSUMO DE ENERGA

;Medir la temperatura de los gases en la chimenea.;Analizar el porcentaje de inquemados en cenizas y escorias.;Analizar el porcentaje de oxigeno en los gases, lo cual es un indicativo del exceso de aire de combustin.

;Medir la temperatura de paredes.;Examinar la calidad del vapor por arrastre de agua.;Vigilar el caudal de purgas continua y de fondo.;Cuantificar las paradas por averas o por otras causas.;Controlar la calidad del combustible.;Chequear las fugas de vapor.;Hacer un buen tratamiento del agua de alimentacin, buen control por anlisis frecuente del agua y purgar en forma regular.

;Recuperar condensados para regresarlos a la calderas.;Mantener los niveles de exceso de aire en los valores mnimos posibles.


ACTIVIDADES PARA REDUCIR EL CONSUMO DE ENERGA

;Comprobar si la velocidad de combustin es la correcta para el ventilador existente.

;Mantener buen sello en toda la caldera para evitar infiltraciones de aire que aumenten el exceso de ste.

;Es ideal la instalacin de controles automticos de combustin y de tiro mantenindolos calibrados.

;Mantener limpios los tubos de las calderas para evitar incrustaciones o formaciones de depsitos en los tubos por holln o por impurezas del agua.

;Distribuir en forma uniforme el combustible sobre la parrilla en el caso del carbn.

;Procurar siempre el buen estado de pulverizadores, quemadores, atomizadores, parrillas, etc., as como su calibracin ms conveniente.

;Los combustibles se deben almacenar en tal forma que estn protegidos contra humedad excesiva.


ANLISIS DE COSTOS Y EFICIENCIAS DE LAS CALDERAS


$ -

$ 20,00

$ 40,00

$ 60,00

$ 80,00

$ 100,00

$ 120,00

Carbn

Crudo de Cast illa

Fuel O l

Crudo de Rubiales

Gas Nat ural

GLP

ACPM

Queroseno

Precios de los Combustibles en $/ kW-h, sector no residencial, periodo comprendido entre el mes de agosto de 1999 y el mes de septiembre de 2004


ENERGETICOS UNIDAD BTU VALOR COSTO MBTU

ENERGIA KW 3.412 245,0 $71.805ACPM GALON 138.500 3.026,0 $21.848GAS PROPANO /GLP GALON 91.690 2.158,0 $23.536GAS NATURAL M3 35.315 510,0 $14.442FUEL OIL GALON 150.000 2.331,0 $15.540CARBN KG 24.640 105,0 $4.261

COSTO DEL MILLON DE BTUEN LOS COMBUSTIBLES


COMBUSTIBLE CARBON ACPM FUEL OIL GAS GAS ELECTRI-GRANULADO # 6 NATURAL PROPANO CIDAD

PRECIO 105,00 3.026,00 2.331,00 510,00 2.158,00 245,00COMBUSTIBLE $/Kg $/Gal $/Gal $/mt3 $/Gal $/kw-h

Lugar Amaga Medelln Medelln Medelln Medelln Medelln BHP millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao millones $/ao10 16,7 80,1 57,0 50,4 82,2 210,520 33,3 160,2 113,9 100,8 164,3 421,030 50,0 240,3 170,9 151,2 246,5 631,540 66,6 320,3 227,8 201,7 328,7 842,050 83,3 400,4 284,8 252,1 410,8 1.052,560 100,0 480,5 341,8 302,5 493,0 1.263,070 116,6 560,6 398,7 352,9 575,1 1.473,580 133,3 640,7 455,7 403,3 657,3 1.684,090 150,0 720,8 512,7 453,7 739,5 1.894,5100 166,6 800,9 569,6 504,2 821,6 2.105,0125 208,3 1.001,1 712,0 630,2 1.027,0 2.631,3150 249,9 1.201,3 854,4 756,2 1.232,4 3.157,5175 291,6 1.401,5 996,8 882,3 1.437,8 3.683,8200 333,2 1.601,7 1.139,2 1.008,3 1.643,3 4.210,0250 416,5 2.002,1 1.424,1 1.260,4 2.054,1 5.262,5300 499,8 2.402,6 1.708,9 1.512,5 2.464,9 6.315,0350 583,1 2.803,0 1.993,7 1.764,5 2.875,7 7.367,5400 666,5 3.203,4 2.278,5 2.016,6 3.286,5 8.420,0500 833,1 4.004,3 2.848,1 2.520,8 4.108,1 10.525,1600 999,7 4.805,1 3.417,7 3.024,9 4.929,8 12.630,1700 1.166,3 5.606,0 3.987,3 3.529,1 5.751,4 14.735,1800 1.332,9 6.406,8 4.557,0 4.033,2 6.573,0 16.840,1900 1.499,5 7.207,7 5.126,6 4.537,4 7.394,6 18.945,1

1000 1.666,1 8.008,5 5.696,2 5.041,5 8.216,3 21.050,1

VALOR ANUAL DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE DE UNA CALDERA, CON UN CICLO DE OPERACIN DEL 100% (PRECIOS DE SEPTIEMBRE/2004)


ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBN

Balance de masa de la caldera

ENTRADAS [kg/h] Medicin [junio 13] Medicin [julio 25]

Combustible 1128,5 947,0Agua Alimentacin 10448,8 8961,8

Aire seco 12506,5 9720,6Agua en aire 162,5 126,3

TOTAL 24246,3 19755,7SALIDAS [kg/h] Medicin [junio 13] Medicin [julio 25]

Vapor 9848,6 8361,7Gases secos 13054,1 f 10188,7Agua gases 656,5 535,6

Purgas 600,1 600,1Residuos en cicln 29.2 29,2Residuos Volantes 1,7 1,7

Escoria 56,1 38,7TOTAL 24246,3 19755,7


ANLISIS DE EFICIENCIA PARA CALDERA DE CARBN

Balance de energa de la calderaENTRADAS [kW] Medicin [junio 13] Medicin [julio 25]

Combustible 7933,8 6674,8Aire seco 98,0 76,2

Agua en aire 2,4 1,9Agua 1265,4 1085,3

TOTAL 9299,6 7838,2SALIDAS [kW] Medicin [junio 13] % (1) Medicin [julio 25] % (1)

Vapor 7586,2 81,6 6417,6 81,9Gases secos 719,9 7,7 544.0 6,9

Agua en gases 406,7 4,4 334,4 4,3Inq. gaseosos 12,5 0,1 10,5 0,1

Inq. slidos 195,1 2,1 137,1 1,7Residuos 5,0 0,05 3,8 0,05Purgas 123,3 1,3 115,7 1,5

Paredes 251,0 2,7 (2) 275,0 3,5(2)

TOTAL 9299,6 100,0 7838,2 100,0EFICIENCIA 80,6% 81,0%(1) Porcentaje referido a la energa total de entrada.(2) Porcentaje de prdidas por conduccin y radiacin segn el porcentaje de carga


PARMETROS OPERATIVOS DE LA CALDERA DE GASVALOR UNIDAD

PARMETRO Basado encombustible

Basado en vapor

Combustible (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/kg

1059,3 1059,3 BTU/ft3

Gases(2)

CO2 9,7 9,7 %O2 3.7 3,7 %CO 0,0 0,0 ppmNOx 76,0 76,0 ppmTemperatura gases 224,1 224,1 C

Agua de alimentacinTemperatura agua 19,8 19,8 C

Aire de combustinTemperatura aire 29,6 29,6 OCHumedad 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/kg combEficiencia (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.


AndrAndrs Eduardo Cardonas Eduardo CardonaEE--mail: mail: [email protected]@epm.net.co

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