UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

INFORME DE PRCTICAS PRE-PROFESIONALES

OPERACION Y OPTIMO FUNCIONAMIENTO DE LA UNIDAD DE GENERACION DE VAPOR DE LA OGBU-UNMSM

REALIZADO POR: DANDY ORTEGA GRATELLY

ABRIL 2012 LIMA - PERU

INDICE

CAPITULO I.CAPITULO II.CAPITULO III.-

INTRODUCCION GENERADORES DE VAPOR DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE VAPOR DE LA UNMSM-OGBU. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA APENDICE

CAPITULO IV.CAPITULO V.CAPITULO VI.-

INTRODUCCION

Los calderos son equipos bsicos para producir vapor( o agua caliente) y ciertamente es el componente mas costoso del conjunto, consta de la simple cmara para generar calor, la caldera, el fogn y sus estructuras. A esto hay que agregar los quemadores mecanicos, hogares enfriados por agua, supercalentadores, economizadores, calentadores de aire y otros accesorios para las calderas. En el presente informe detallamos en la primera parte lo que respecta a los generadores de vapor (calderos), tipos, caractersticas y su funcionamiento. En la segunda parte se hace una descripcin de los calderos, del tratamiento de agua para la alimentacin al caldero, mantenimiento, operacin y su optimo funcionamiento siguiendo los principios de la ingeniera qumica, realizados en la sala de calderos del comedor Universitario de la UNMSM. Tambin se hace unas recomendaciones partiendo del hecho que hoy en dia existen otras tecnologas del quemador a gas natural que promete mucho hoy en dia por su eficiencia de generar mas calor , mucho menos costoso , con menor contaminacin al medio ambiente ,todo esto para el mejoramiento de los calderos del comedor Universitario.

CAPITULO IITECNOLOGIA DE LA GENERACION DE VAPOR

2.1 Caldera El termino caldera se aplica a un dispositivo para generar (1) vapor para fuerza, procesos industriales o calefaccin; o (2) agua caliente para calefaccin o para uso general. Por razones de sencillez de comprensin, a la caldera se le considera como un productor de vapor en trminos generales. Sin embargo muchas calderas diseadas para vapor se pueden convertir en calentadores de agua. Las calderas son diseadas para transmitir el calor procedente de una fuente externa (generalmente combustin de algn combustible), a un fluido contenido dentro de la misma caldera. Si este fluido no es agua ni vapor por ejemplo, Dowtherm(nombre de marca registrada) o mercurio-, a la unidad se le clasifica como vaporizador (generador de vapores) o como un calefactor de lquidos trmicos. De cualquier carcter que sea, este liquido debe estar dentro del equipo con las debidas medidas de seguridad. El vapor, o agua caliente, deben ser alimentados en las condiciones deseadas, es decir, de acuerdo con la presin, temperatura y calidad, y en la cantidad que se requiera. Por razones de economa, el calor debe ser generado y suministrado con un minimo de perdidas. 2.2 Componentes de un generador de vapor. La unidad generadora se compone de los siguientes: Fogon( o cmara de fuego) en el que se quemara el combustible, asi como de la caldera propiamente dicha. En las unidades del tipo paquete, tanto como en las grandes centrales de fuerza, estn comprendidos tambin los quemadores de combustible, al igual los controles y accesorios similares. En la definicin tcnica escueta, se comprende como caldera nicamente el cuerpo que forma el recipiente y las superficies de calefaccin por conveccin. Con la aparicin de las paredes enfriadas por agua para el fogn, supercalentadores, calentadores de aire y enconomizadores, se creo el terminogenerador de vapor.

Dos tipos bsicos de calderos suministran la mayor parte de vapor que se usa para procesos y calentamiento industriales. 1. Calderos Pirotubulares,(tubos de fuego) se encuentran disponibles en tamaos hasta 20000lb/h de vapor y presiones hasta aproximadamente 200 osi. 2. Calderos Acuotubulares, (tubos de agua) tiene generalmente una capacidad sobre la 10000 lb/h de vapor y presiones bastantes altas.

1.1 CALDEROS PIROTUBULARES

Un caldero pirotubular(Fig.1) es un recipiente cilndrico con la llama dentro del horno y los gases de combustin dentro de los tubos. El horno y tubos estn dentro de un recipiente mas grande que contiene el agua y el vapor. 1.2 CALDEROS ACUOTUBULARES. Tal como su nombre lo indica, el caldero de tubos de agua, operacionalmente es el reverso del caldero de tubos de fuego. El agua circula dentro de los tubos y los gases calientes de combustin estn en contacto con la superficie exterior de los tubos. Los tipo de construccin permite un incremento de las capacidades y las presiones que las que se pueden obtener en calderos pirotubulares. Los calderos Acuotubulares tiene un rango, desde unidades de baja potencia hasta grandes estaciones generadores de energa operando en regiones de presiones y temperaturas supercriticas. Los calderos de tubo de agua(Acuotubulares) Fig. 2, consisten en un arreglo de tubos conectados a tambores de presin(drums). Los tubos son arreglados para lograr una rpida circulacin de agua, por ello distribuyendo el calor de la llama uniformemente y permitiendo una mayor transferencia de calor para un area superficial dada comparado a la misma area en un caldero pirotubular. Una regla practica es: Para un area superficial dada, un caldero acuotubular producir EL DOBLE de vapor que produce un calderos pirotubular.

Arreglo de Tubos de Calderos Acuotubulares

3. Caracteristicas de calderos industriales. Dos tipos bsicos de calderos suministran la mayor parte de vapor que se usa para proceso y calentamiento industriales. 1.Calderos de tubos de fuego. 2.Calderos de tubos de agua 3.1 LOS CALDEROS DE TUBOS DE FUEGO(FIRETURE BOILERS) Se encuentra disponibles en tamao hasta de 20000 lbs/h de vapor y presiones hasta aproximadamente de 200 psi, mientras que los calderos de tubos de agua tienen generalmente una capacidad sobre las 100000 libras/hora de vapor y suministran este a presiones mas altas. La diferencia es simple. Los Calderos de tubos de fuego calientan el agua alamacenada dentro de un casco a presin pasando los gases calientes a travs de una serie de tubos sumergidos en el agua. Fig. 3 Los calderos de tubos de agua realiza este proceso al revs, ya que tienen el agua dentro de los tubos y los gases calientes afuera. TRASMISION DE CALOR(FIG.4): Se logra transmitir el calor gases calientes al agua mediante una combinacin de tres diferentes mtodos de transmisin de calor. LA CONDUCCION del calor a travs de los tubos lleva dicho calor de los gases al agua. El calor siempe se mueve de las areas calientes hacia las frias, por lo que la conduccin transmitir el calor al material adyacente a los tubos calentados. Esto transmite la energa de calor en la misma forma como cuando un balde de agua se pasa de mano en mano por una fila de hombres, sin que ninguno se mueva de su sitio. LA CONVECCION trasnmite la materia caliente de un lugar a otro. Conforme el agua se calienta, se vuelve menos densa y se eleva, estableciendo una corriente de conveccin. La mezcla de esta agua caliente con el agua fra produce la transmisin del calor dentro del agua. RADIACION elimina la necesidad de materia en el mecanismo transmisor del calor. Tal como la radiante energa calorfica del sol, la radiacin producida al quemar combustible viaja en ondas en una forma muy parecida a la luz. En consecuencia, la radiacin caliente los objetos que se encuentran en lnea directa a la fuente de radiacin. Por ejemplo, en una caldera de tubos de agua, aquellos tubos en lnea directa con los

quemadores sern calentados por la energa radiante, asi como por lso gases calientes que hay dentro del horno. La especial combinacin de las caractersticas de diseo que se usan en un cierto caldero, determinara exactamente cuanto del total de la transferencia del calor se lleva a cabo por cada uno de estos tres mtodos de transmisin calorfica. Obviamente, si la conduccin del calor a travs del tubo aumenta, el mismo tamao de tubo suministrara mayor transferencia de calor. Esta es la razn por la cual algunos diseadores usan diversas tcnicas (aletas,puntas) Fig5, para incrementar el area de la superficie de calefaccin. En trminos generales, cuanto mayor es el area de la superficie metalica, mayor cantidad de calor ser transferida.De igual forma, una cmara de combustin bien diseada en una caldera de tubos de fuego ser capaz de absorber la mayor cantidad posible de energa radiante de la llama del quemador. Los modernos fabricantes de calderos compactos adaptan cuidadosamente el diseo de su cmara de combustin con el quemador, con el fin de lograr usar al mximo la energa calorfica radiada. TIPOS DE CALDERAS DE TUBO DE FUEGO: Los diagramas muestran vista simplificada de lo que pasa en una caldera de tubos de fuego. Acontinuacion se representan las calderas de tubos de fuego en diseos de DOS PASOS, (Fig.6) TRES PASO(FIG.7) y CUATRO PASOS Para comprender las diferencias entre estos diseos, hay que considerar los tubos a travs de los cuales fluyen los gases en una caldera de tubos de fuego como un solo tubo largo y continuo. Los gases calientes entran por un extremo proveniente de la cmara de combustin y los gases ya frios se expelen extraida entre los dos puntos es transmitido al agua en el caldero, producinedo vapor. Esta caldera de un solo tubo es obviamente poco practica, por lo que se usan varios tubos mas cortos en paralelo, que danen total la misma area del tubo. Esta es la caldera bsica de tubos de fuego de Dos Pasos. Los gases calientes bajan del horno hacia la parte posterior de la unidad , y luego sor, regresados hacia la chimenea en l aparte frontal a travs del paquete de tubos en paralelo. Las calderas de tubos de fuego de Dos Pasos requieren de un mayor numero de tubos de dimetro pequeo con un horno (cmara de combustin ) grande para lograr altos rendimientos de transferencia del calor. El casco de gran dimetro y un nivel de agua relativamente bajo hacen que la unidad de dos

pasos, sea particularmente adecuada para cumplir con demandas sbitas de vapor. Las Calderas de Tres Pasos poseen otro juego de tubos y un arreglo divisorio para retomar los gases a la chimenea ubicada en la parte posterior. Los tubos en el segundo paso pueden ser algunas veces mas grandes que en la caldera de dos pasos; los tubos del tercer paso pueden ser reducidos en un numero o dimetro para mantener la velocidad de los gases que se expelen en este punto. Las unidades de Tres Pasos de tipo compacto ofrecen alta eficiencia y altas velocidades del gas dentro de la cmara y tubos pero requieren el uso del ventilador mas potente para suministrar la corriente necesaria para vencer el tercer paso. Las Calderas de tubos de fuego de Cuatro Pasos aaden otra reversin de la direccin del gas e incrementan el area del recorrido del gas. En efecto la unidad de cuatro pasos duplica los tubos que se requieren para la unidad de dos pasos aumentando en esta forma el area de calefaccin para lograr un diseo mas compacto. A mayor cantidad de pasos de gases aumentan las perdidas por friccion requirindose por consiguiente de mayor potencia del ventiladror para las unidades de tres pasos. Las calderas de espalda humeda son aquellas en las cuales la cmara posterior que esta dentro del casco tiene cierto espacio cubierto con agua, reduciendo asi la cantidad de refractarios. Estos modelos estn en desuso. Los diseos de espalda seca tienen esta area, lo mismo que la parte posterior de la cmara de combustin, cubiertas con materiales refractarrios; estos tipos son los mas conocidos y practicos para el servicio de los tubos. Tiro de la chimenea: El tiro se logra ya sea por ventiladores de Tiro forzado o de tiro inducido. las unidades de tiro forzado de combustin, a una temperatura constante. 2.2 CALDERAS ACUOTUBULARES. Una vez mas, las calderas significan un desarrollo importante, con el incremento de los generadores de vapor acuo-tubulares estacionarios. Ellos difieren de las unidades convencionales en que estn diseadas en tal forma que el agua deja los tubos en forma de vapor, en vez de una mezcla de agua y vapor. Se han eliminado los tambores de vapor, pero se requieren una circulacin forzada del agua. El arranque presenta algunos problemas de operacin, en vista de que toda el agua no se convierte en vapor en un solo paso, aun cuando se arranque en

caliente. Se requiere un sistema de doble paso (by-pass) para volver a pasar la turbina y recircular el agua a travez de las paredes del horno durante el arranque. Las unidades debern ser diseadas ya sea para operaciones sub-criticas o supercrticas. Las Calderas de circulacin natural dependen de la circulacin natural creada cuando el agua caliente se expande y es desplazada a travez del agua fra. Las Calderas de circulacin forzada, Fig. 13, proporcionan una circulacin positiva aun a presiones extremadamente altas y condiciones hidrulicas desfavorables. Esto se logra con el costo adicional de aadir bombas de circulacin al sistema. Las unidades de ciclo combinado, combinan una caldera operando ya sea a presiones sub-criticas o super-criticas con una turbina de gas. Se utilizan dos acercamientos bsicos en las unidades de ciclo combinado. El ciclo Velox utiliza el gas tubo de la caldera para mover la turbina, la cual opera un compresor que suministra aire de combustin al petrleo de alta presin o a los quemadores de gas. Luego se utiliza el escape de gases calientes de la turbina para precalentar el agua de alimentacin. En efecto, esto sobrecarga la unidad, reduciendo la cantidad de superficie de calentamiento requerida en la caldera. La segunda forma realiza este ciclo al revs, y alimenta el escape desde una turbina de gas funcionando separadamente hacia la caldera. Esto permite que la caldera recobre el calor del escape de la turbina como parte de su ciclo regular. Desde que la turbina opera al generador, este tipo de operacin es particularmente adaptable para grandes unidades. La caldera y la turbina pueden ser usadas separadamente; sin rendimiento sobre el total de las dos unidades funcionando, cada una separadamente. Estos tres diseos corresponden a los tres tipos ms comunes de calderas compactadas acuo-tubulares. La caldera tipo A (Fig 14) requiere de dos pequeos tambores bajos o cabezales con un tambor grande de vapor arriba para separar el vapor y el agua. Las calderas del tipo D (Fig. 15) requieren solamente de un tambor de agua o cabezal abajo con un tambor de vapor en la parte superior. La caldera tipo O (Fig. 16) usa solamente un tambor en la parte inferior con un tambor de vapor encima, pero ambos estn colocados en el centro de la unidad en ves de estar a un costado, como en el tipo de la caldera D.

Los fabricantes de los calderos acuo-tubulares han desarrollado los clsicos tipos de calderos A, D y O teniendo presente las altas presiones a desarrollar y volmenes de vapor a producir. En nuestro medio la Caldera del modelo A es poco conocido, en cambio el modelo D tuvo gran aceptacin en el mercado, especialmente en la Industria Pesquera por los grandes volmenes de produccin de vapor y en presiones de diseos de 250 psi. Actualmente, este modelo ha sido reemplazado por el modelo O, debido a que por tener una figura asimtrica presentaba problemas en el transporte. La caldera actual modelo O se esta imponiendo en nuestro mercado ya que su centro de gravedad ene l punto cntrico de su figura geomtrica facilitaba y economizaba en transporte, asi como por tener una cmara de combustin perfectamente simtrica con paredes de tubos de agua escalonados. La distribucin de calor es mas uniforme y la transferencia de calor mas efectiva. Los tres tipos de calderos pueden ser construidos con tubos aleteados o tubos tangenciale, siendo estos ltimos los que han tenido mayor aceptacin, ya que representan una verdadera pared de agua y una mayor absorcin efectiva de calor. Asi mismo, el recambio de tubos se simplifica enormemente. Las calderas con tubos aleteados presentan un problema, las aletas estn expuestas al fuego directo y pueden ser quemadas por falta de una efectiva refrigeracin interna del tubo. Las calderas acuotubulares, pueden ser suministradas con sistemas de operacin automtica y semiautomtica. Las calderas de operacin automticas incluyen en su secuencia de operacin: La ignicin. La modulacin de fuego o tambin mas fuego en posicin alta y baja. Teniendo proteccin contra falla de flama y Proteccin contra sobrepresin de vapor.

Las calderas semi automticas poseen todos los controles anteriores a excepcin de la ignicin o encendido de la caldera anteriores a caldera. Los calderos modernos acuo-tubulares(Fig.17) y de tipo paquete de tiro forzado y sus controles principales se encuentran integrando la caldera. En algunos casos y bajo pedido especial los controles pueden ser ubicados en paneles o gabinetes exteriores a la unidad y en la forma mas sofisticada. Se puede decr que en 1940 se inicio la produccin masiva de los calderos acuo-tubulares y su aplicacin es multiple, pudiendo utilizarse en ,

Sistemas de calefaccin a baja presin. En procesos Industriales en mediana presin o Para producir energa elctrica o turbogeneradores a presiones elevadas.

Las partes principales o componentes bsicos de las calderas, son los siguientes: Las vlvulas y accesorios de interconexin para los controles propios de la unidad, tales como: 1. Alimentacin de agua y controles de nivel necesarios. 2. El tambor superior o de vapor incluyendo el magnetrol control similar. 3. El equipo de entrecierre elctrico de combustin. 4. Controles de seguridad. 5. El quemador propiamente que puede ser suministrado por un solo fabricante y bajo una sola responsabilidad de la unidad completa. Los quemadores tambin pueden ser suministrados por otros fabricantes de acuerdo a las necesidades de la planta; en cuanto a ua mayor instrumentacin que puede estar en paneles independientes y por lo tanto elevando el costo de la unidad. 6. El soplador o ventilador, que proporciona el aire suficiente y de tiro forzado para una buena combustin. 7. Las vlvulas de seguridad ajustadas a la presin de trabajo y de acuerdo al Codigo ASME. El material refractario(Fig. 18) especialmente instalado en el rea de combustin o cmara de fuego y el aislamiento de las paredes exteriores con sus laminas protectoras de planchas de fierro. Ablandamiento. Reduccin de alcalinidad. Reduccin de slice. Algo de reduccin de oxigeno. Remocin de materia suspendida y turbidez.

El tratamiento qumico del agua dentro del caldero, generalmente es esencial y complementa el tratamiento externo, cuidando de impurezas que ingrese al caldero con el agua de alimento (dureza, oxigeno, slice, etc) En muchos casos el tratamiento externo del suministro de agua, no es necesario y el agua puede ser tratada solamente por mtodos internos.

TRATAMIENTO INTERNO

El tratamiento interno puede construir el nico tratamiento, cuando los calderos operan a presin baja o moderada, cuando se utilizan grandes cantidades de vapor condensado para agua de alimento, o cuando se dispone de agua cruda da buena calidad. El objetivo de un tratamiento interno es: 1. Reaccionar con cualquier dureza del agua de alimento y prevenir que precipite sobre el metal del caldero como incrustaciones. 2. Condiciona cualquier materia suspendida tal como lodo de dureza u oxido de hierro en el caldero y lo hace no adherente al metal del caldero. 3. Suministra proteccin de antiespuma, para permitir una concentracin razonable de solidos disueltos y solidos suspendidos. 4. Eliminan el oxigeno del agua y suministran suficiente alcalinidad para prevenir la corrosin del caldero. En adicion, como medidas suplementarias un tratamiento interno debe prevenir corrosin e incrustaciones del sistema de agua de alimento y proteger contra la corrosin en los sistemas vapor condensado. Durante el proceso de acondicionamiento, que es un complemento esencial para el agua en el programa de tratamiento, se agregan al agua dosis especficas de productos de acondicionamiento. Los productos ms comnmente utilizados incluyen: Dispersantes de fosfatos, dispersantes de polifosfatos( qumicos ablandadores): reaccionando con la alcalinidad del agua de caldero, estos productos neutralizan la dureza del agua formando fosfato tricalcico, un compuesto insoluble que separarse y purgarse en forma continua o peridicamente a travs del fondo del caldero. Dispersantes naturales y sintticos(agentes anti-incrustantes): aumenta las propiedades dispersantes de los productos condicionantes. Estos pueden ser: 1. Polmeros naturales:lignosulfonatos, taninos. 2. Polmeros sintticos: poli acrilatos, copolimeromaleico acrilato, copolimeromaleico estireno, sulfonatos poli estireno, etc. Agentes secuestrantes: tal como fosfato inorgnico, el cual actua como inhibidor e implementa efecto umbral. Secuestrantes de oxigeno: sulfito de sodio, tannis, hidracina, derivado de hidroquinona/pirogalol, derivados dehidroxilamina, derivado de acidoascrbico,etc. Estos secuestrantes, catalizadores o no, reducen los xidos y el oxgeno disuelto. La mayora tambin pasiva la superficie metalica. La eleccin del producto y la dosis depender si se utiliza o no, un calentador deareador.

Agentes antiespumante : mezclas de agentes tensoactivos que modifican la tensin superficial de un liquido, remueven las espumas y previenen el arrastre de finas partculas de agua.

Los productos qumicos utilizados para ablandamiento incluyen carbonato de sodio, fosfatos custicos y varios tipos de fosfatos de sodio. Estos qumicos reaccionan con compuestos de calcio y magnesio del agua de alimento. El silicato de sodio es utilizado para reaccionar selectivamente con la dureza magnsica. El bicarbonato de calcio que entra con el agua de alimento se descompone a las temperaturas del caldero o reacciona con soda casutica para formar carbonato de calcio. Ca(CO3H)2 + calor = CaCO3 + CO2 Ca(CO3H)2 + 2 NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + 2 H2O Como el carbonato de calcio es relativamente insoluble, tiende a salir de la solucin. El carbonato de sodio se descompone parcialmente a alta temperatura en hidrxido de sodio (caustico) y dixido de carbono. Na2CO3 +calor = NaOH +CO2 Las altas temperaturas en el agua dentro del caldero, reducen la solubilidad del sulfato de calcio y tiende q precipitarse sobre el metal del caldero, formando incrustacin. En consecuencia el sulfato de calcio debe ser atacado por qumicos para que precipite en el agua, donde puede ser acondicionado y extraido por la purga. El sulfato de calcio es reaccionado por una solucin de carbonato de sodio, o fosfato de sodio o silicato de sodio, para formar los insolubles, carbonato, fosfato o silicato de calcio. CaSO4 + NaCO3 = CaCO3 + NaSO4

El sulfato de magnesio es reaccionado con soda caustica para formar precipitado de hidrxido de magnesio. MgSO4 +2 NaOH = Mg(OH)2 + NaSO4 Algo del magnesio puede reaccionar con slice para formar silicato de magnesio. El sufato de sodio(Na2SO4) , es un compuesto muy soluble y permanece en solucin, a menos que el agua sea evaporada a casi hasta sequedad.

Hay dos enfoques generales para condicionar lodos dentro del caldero: Por coagulacin Por dispersin Cuando la cantidad total de lodos es alto( como resultado de alta dureza del agua de alimento al caldero) es mejor coagular el lodo para formar partculas floculantes mas grandes. Estos pueden ser removidos por la purga. La coagulacin puede ser obtenida ajustando cuidadosamente la cantidad de lcalis, fosfatos y organicos usados en el tratamiento, basados en el anlisis del agua de alimento. Cuando la cantidad de lodos no son altos8baja dureza en el agua de alimento) es preferible utilizar un alto porcentaje de fosfatos en el tratamiento. Los fosfatos forman partculas de lodo separados. Un mayor porcentaje de dispersantes orgnicos de lodo, se utilizan en el tratamiento para mantener las partculas dispersas en todo el agua del caldero. Los materiales usados para acondicionar lodos incluyen varios materiales organicos de la clase de taninos, ligninas o alginatos. Es importante que estos organicos sean seleccionados y procesados, de tal manera que sean efectivos y se mantengan estables a las presiones operativas del caldero. Ciertos materiales organicos son utilizados como agentes antiespumantes. Los qumicos utilizados para secuestrar el oxigeno incluyen el sulfito de sodio y la hidracina. Varias combinaciones de plifosfatos y organicos son utilizados para prevenir incrustaciones y corrosin en sistemas de agua de alimento. Aminas voltiles neutralizantes e inhibidores flmicos son utilizados para prevenir corrosin por el condensado. Los mtodos de alimentacin interna de qumicos incluyen: Tanques de solucin de qumicos Bombas dosificadores Alimentadores de qumicos en forma de esferas de briqueta

En general los qumicos para ablandamiento (fosfatos, carbonato de sodio, custicos,etc.) son agregados directamente al agua de alimento cerca del ingreso al tambor del caldero. Los qumicos tambin pueden alimentarse a travs de una lnea separada que descarga en el tambor de agua de alimento del caldero. Los qumicos deben descargarse en la seccin de agua liquida del caldero de tal manera que las reacciones ocurran ene l agua, antes que entren al rea de generacin de vapor. Los qumicos de ablandamiento pueden agregarse continuamente o intermitentemente, dependiendo de la dureza del agua de alimento y de otros factores.

Los qumicos agregados para reaccionar con el oxigenodisuelto(sulfito, hidracina, etc) y qumicos utilizados para prevenir incrustaciones y corrosin en el sistema de agua de alimento (polifosfatos, organicos) deben alimentarse en el sistema de agua de enfriamiento lo mas continuamente posible. Los qumicos utilizados para prevenir la corrosin en el sistema de condensado pueden alimentarse directamente al vapor en el sistema de agua de alimento, dependiendo del qumico especifico utilizado. Se prefiere alimentacin continua, pero en algunos casos la aplicacin intermitente puede ser suficiente. PRINCIPALES PROBLEMAS QUE OCURREN EN CALDEROS: Incrustaciones Espumas y arrastre Corrosin

INCRUSTACIONES Las incrustaciones ene l caldero son causados por impureza del agua, que precipitan directamente sobre la superficie de transferencia de calor o por materia suspendida en el que sedimenta sobre el metal convirtindose en una sustancia dura y adherente. La evaporacin en un caldero causa que las impurezas se concentren. Esto interfiere con la transferencia de calor y puede causar puntos calientes, conduciendo a sobrecalentamiento localizados. El mecanismo de las incrustaciones es el exeder los limites de solubilidad de sustancias minerales debido a las altas temperaturas y la concentracin de solidos en la interfase tubo/agua. La deposicin de precipitados cristalinos sobre las paredes del caldero interfiere con la transferencia de calor y puede causar puntos calientes, conduciendo a sobrecalentamiento local. Cuanto menos calor ellos conduzcan, mas peligrosos son. Los contaminantes mas comunes en el agua de alimento al caldero son: Calcio Magnesio Hierro Aluminio y Slice

Las incrustaciones formadas por sales que tienen limitada solubilidad, pero no son totalmente insolubles en el agua de caldero. Estas sales alcanzan el lugar del deposito en una forma soluble y luego precipitan.

Los valores correspondientes a su conductividad trmica son: Acero CaSO4 CaCO3 SiO2 15 1- 2 kcal/m2.h por grado C kcal /m2.h por grado C

0.5 -1 kcal /m2 por grado C 0.2-0.5 kcal/m2.h por grado C

Las incrustaciones son debido a la presencia de sales de calcio y magnesio (carbonatos o sulfatos), los cuales son menos solubles calientes que frio, o a la presencia de muy alta concentracin de slice en relacin a la alcalinidad del agua en el caldero. Un deposito de carbonato es generalmente granular y algunas veces de naturaleza muy porosa. Los cristales de carbonato de calcio son grandes pero generalmente estn mezclados con partculas finamente divididas de otros materiales, de tal manera que la incrustacin se presenta denso y uniforme. Dejando caer la incrustacin en una solucin acida se puede identificar fcilmente un propsito de carbonato. Burbujas de CO2 efectivamente desde la incrustacin. Un deposito de sulfato es mucho mas duro y mas denso que uno de carbonato debido a que los cristales son mas pequeos y unidos cementados mas juntos. Un deposito de sulfato, es quebradizo , no se pulveriza fcilmente y no efervece cuando se le deja caer en solucin. Un deposito de alto slice es muy duro, recordando a la porcelana. El cristal de slice es extremadamente pequeo, formando una incrustacin muy densa e inpenetrante. Esta incrustacin no es soluble en acidofluorhdrico y generalmente de color claro. Depsitos de hierro, debido a la corrosin o a contaminacin del agua con iones de hierro, son de color muy oscuro. Depsitos de hierro en calderos son frecuentemente magnticos. Son solubles en acidos calientes dando una solucin de color marron. Si no se revisa, las incrustaciones causan una progresiva bajada de eficiencia del caldero por retardacin de calor, actuando como un aislador trmico. Evidentemente, la formacin de incrustaciones causara recalentamiento del tubo y rotura. Depsitos en el caldero pueden tambin causar:

Taponeo o obstruccin. Ataque corrosivo debajo de las incrustaciones. Baja eficiencia del caldero. Daos al caldero. Paradas del planta no programadas. Aumento en los gastos de limpieza.

La primera medida de prevencin anti-incrustante es suministrar agua desmineralizada de buena calidad , como alimento al caldero. Cuando mas pura es el agua de alimento, mas dbil ser el mecanismo para formar incrustaciones. Si entran al caldero minerales formadores de incrustaciones, pueden volverse inofensivos por tratamiento quimico interno. Una tcnica bastante utilizada es separar los iones de dureza ( calcio y magnesio) y reemplazarlos por iones sodio. PRESENCIA SILICE La slice puede vaporizarse dentro del vapor a presiones tan bajas de 28 bars. Su solubilidad ene l vapor aumenta con el aumento de temperatura; por lo tanto, la slice se hace mas solubles a medida que el vapor esta sobrecalentado. Las condiciones bajo la cual ocurre arrastre de slice vaporizado ha sido intensamente investigado y documentado. Los investigadores han encontrado que para un conjunto dado de condiciones de caldero utilizando agua desmineralizada agua de calidad evaporada con agua de alimento, la slice se distribuye entre el agua de caldero y el vapor bajo una relacin definida. Esta relacin depende de dos factores: Presion del caldero y Ph del agua del caldero.

El valor de esta relacin aumenta casi logartmicamente con el aumento de la presin y disminuye con el aumento de Ph. Si la slice entra al agua del caldero, la accin correctiva mas usual es aumentar las purgas del caldero, para disminuirlo a niveles aceptables y luego corregir la condicin que causa la contaminacin de slice. ARRASTRE DEL CALDERO

Arrastre del caldero, es la contaminacin del vapor con solidos del agua de caldero. Burbujas de espuma se forman sobre la superficie el agua del caldero y salen con el vapor. A esto se le llama espumacion y es causado por la alta

concentracin de solidos ene l agua del caldero. Sin embargo, generalmente se cree que sustancias especificas como lcalis , aceites, grasas, cierto tipo de materia organica y solidos suspendidos, son particularmente conductores a formar espuma. En teora, solidos suspendidos se juntan en la superficie flmica alrededor de una burbuja de vapor y lo hace resistente a la rotura. La burbuja resiste la rotura y forma espuma. Se cree cuanto mas fino sean los solidos suspendidos mayor ser la coleccin en la burbuja. Arrastre de agua. Es el arrastre de pequeas cantidades de gotas de agua ene l vapor (espuma y niebla) que baja la eficiencia energtica del vapor y conduce a depositar cristales de sales sobre los recalentadores y dentro de las turbinas. Arrastre de agua puede ser causado por una construccin inapropiada del caldero, demanda excesiva de vapor, o fluctuaciones imprevistas en la demanda de vapor. Arrastre de agua en algunas veces agravado por impurezas ene l agua de caldero. El mtodo mas comn para prevenir espumas y arrastre de agua es mantener la concentracin de solidos ene l agua de caldero a niveles razonablemente bajos. El uso de agentes antiespumantes y antiarrastre de agua, mezclas de agentes tensoactivos que modifican la tensin superficial de un liquido, evitan a formacin de espuma y previene el arrastre de finas partculas de agua en el vapor.

CORROSION. Es la reversin de un metal a su forma mineral. El hierro, por ejemplo, revierte a oxido de hierro, como resultado de corrosin. Sin embargo el proceso de corrosin, es una reaccin electroqumica compleja y tiene muchas formas. La corrosin puede producir un ataque general sobre una gran superficie o puede ser el resultado en una penetracin puntual del metal. La corrosin es un problema relevante causado por el agua en los calderos. La corrosin puede ser de origen y naturaleza variable debido a la accin del oxigeno disuelto, a corrientes de corrosin producidos como un resultado de heterogeneidades sobre superficies metlicas, o al hierro siendo directamente atacado por el agua. Mientras la corrosin bsica en calderos puede ser principalmente debido a la reaccin del metal con oxigeno, otros factores, tal como tensiones, condiciones

acidas, un corroyente qumico especifico, pueden tener una importante influencia y producir diferentes formas dainas que pueden permitirse en el agua de caldero sin riesgo de dao al caldero. La corrosin pueden ocurrir en el sistema de agua de alimento como resultado de bajo pH del agua y la presencia de oxigeno disuelto y dixido de carbono. La corrosin en el caldero ocurre generalmente cuando la alcalinidad del agua del caldero es baja o cuando el metal es expuesto al agua con oxigeno disuelto, durante periodos de operacin o de reposo. Temperaturas altas y tensiones en el metal del caldero tienden a acelerar los mecanismos de corrosin. En los sistemas de vapor y condensado, la corrosin es generalmente el resultado de contaminacin con dixido de carbono y oxigeno. Contaminantes especficos tal como amoniaco, o gases conteniendo sulfuros pueden aumentar el ataque sobre aleaciones de cobre en el sistema. La corrosin es causado por la combinacin de la capa de oxido fluyendo y oxidacin por oxigeno transportado. La rotura en el metal del caldero puede ocurrir por dos mecanismos diferentes: Ene l primer mecanismo, esfuerzos cclicos son creados por el calentamiento y enfriamiento rpido y estn concentrados en puntos donde la corrosin ha gastado o picado la superficie del metal. Esto esta generalmente asociado con un inapropiada prevencin a la corrosin. El segundo tipo de corrosin, rotura por fatiga ocurre, en calderos con agua apropiadamente tratada. En estos casos la corrosin por fatiga no es el termino apropiado. Estos roturas se originan donde una capa densa de oxido protectora cubre la superficies del metal y la rotura ocurre de la accin de tensiones cclicas aplicadas. Las roturas por corrosin por fatiga son generalmente gruesas, y cruzan en grano del metal. Estas roturas empiezan en las superficies internas del tubo y son circunferencias sobre el tubo.

Las tcnicas de control de corrosin varia de aceurdo al tipo de corrosin enontrado. Los principales mtodos incluyen: Mantenimeinto de un apropiado Ph. Control de oxigeno. Control de depsitos. Reduccin de tensiones en el diseo. Practica operacional.

Deareacion y recientemente el uso de membranas, son los mejores y mas difundidas maneras de evitar corrosin, removiendo los agua (principalmente O2 Y CO2). La proteccin del acero en un sistema de caldero depende de la temperatura, pH, y contenido de oxigeno. Generalmente, altas temperaturas, pH alto o bajo y alto contenido de oxigeno, aumentan la velocidad de corrosin del acero. Factores mecanicos y operativos tal como velocidades, tensiones del metal, y severidad en el servicio pueden influir fuertemente en las velocidades de corrosin. Los sistemas varian en tendencias a la corrosin y deberan ser evaluados individualmente.

CAPITULO III

DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE VAPOR DE LA UNMSM-OGBUANTECEDENTES Desde el ao 1981 empezaron a funcionar los calderos para el servicio al comedor universitario. Estuvo primero a cargo de la empresa SETEMA S.A para la operacin y mantenimiento de los calderos y de los sistemas de tuberas y accesorios. En el ao 1994 se otra empresa se encargara del mantenimiento y reparaciones semestrales solamente en la parte elctrica y mecnica, descuidando el mantenimiento del caldero mismo y accesorios. Es por esto que en el ao 1997 que sucede una implosin en una de las calderas dejndola inoperativa. A partir de ese momento las autoridades tomaron inters, invirtiendose en la reparacin del calderos y en las lneas de vapor y del condensado. Actualmente el mantenimiento mecnico del caldero lo realiza la empresa y el mantenimiento anual de los accesorios

SALA DE CALDEROS Sistema de generacin de vapor y distribucin.La unidad de generacin de vapor es una unidad ubicada en el comedor universitario cuyo fin es proporcionar vapor para el cocimiento de los alimentos , y tambin para el lavado del menaje y utensilios de cocina. La sala de calderos conforma principalmente por dos calderos, un sistema de ablandamiento de agua , un tanque de condensados, un tanque de dosificador de reactivos, un calentador de agua para servicio de agua tibia en toda lo que concierne al comedor universitario. Los calderos trabajan con una carga de agua de 40-45% , que a la vez esta genera vapor para la distribucin del vapor hacia las marmitas.

Caractersticas del calderoLos dos calderos son piro tubulares, se utiliza un combustible de diesel B5 y aire para combustin en la cmara de fuego. Potencia: 50 BHP Area de transferencia de Calor: 250 pies2 Presion de diseo: 150 psi. Flujo Nominal: 1725 Lbs/Hora Presion de Operacin: 90 psi.

Sistema de Ablandamiento:Conformado por un ablandador y tanque de salmuera. -Ablandador: Es el Equipo que se encarga de ablandar el agua de la calle y proporciona el agua necesaria para la alimentacin de la caldera , la presin de entrada del agua de calle al ablandador es de 40- 60 psi. Se utiliza resinas cationicas de sodio, para el intercambio ionico del calcio por el Sodio. Sus caractersticas son: Volumen del Ablandador: 16 pies3 Volumen de resina en el ablandador: 14 pies3 Caracteristicas de la resina: AMBERLITER IR- 120 Capacidad de Intercambio : 30000 granos / pies3

Tanque de Salmuera: Tanque donde se prepara la solucin de sal y agua de calle (salmuera) para regenerar la resina ionica luego de un ciclo de trabajo.

Este ciclo dura aproximadamente 1 mes de trabajo . Y el tiempo de regeneracin que se hace a la resinas es de 50-60 minutos.

Tanque de condensados: Tanque revestido internamente de fibre de vidrio, donde se recepciona los condensados y tambin recepciona el agua blanda despus de salir del ablandador. Esta mezcla de agua de condensados y del agua del blanda, sirve para alimento al caldero. Este tanque de condensados dejo de ser dosificada por productos qumicos que son de vital importancia para evitar la corrosin( producido por oxigeno disuelto y dureza remanente, o partculas arrastradas por las tuberas ). Tanque de petrolo: Es donde se almacena el combustible. Sistemas de tuberas de vapor y condensados: Son todas las tuberas por donde se transporta el vapor a las marmitas y equipos de lavado; al inicio de su tramo se encuentra dos vlvulas reductoras de presin a 10.5 psia

PROGRAMA DE CONTROL DIARIO DE TODAS LAS UNIDADES DE LA SALA DE CALDERO En la sala de calderos se ha implantado la realizacin de un registro diario de la operacin del caldero (Presion , temperatura, nivel de agua). Ya que una variacin o una anomala de estos instrumentos de medicin podra significar un posible problema, como incrsutaciones o corrosin u otros, esto nos ayuda a prevenir y ah evitar problemas mas serios. Al prender el caldero se verifica primero la presin del quemador normalizado en 75 psi. Un descenso de esta presin puede indicar que el filtro este tapado con impurezas solidas del petrleo, que la valvula de regulacin este fallando , y que la entrada de aire no este regulada. Cuando sucede esto se hace un mantenimiento de limpieza de los tubos de petrleo y del quemador. La presin del quemador funciona a bajas presiones con un flujo de 4.5 Litros petroleo/hora. Al estar prendido el caldero la valvula de entrada de agua al caldero debe estar cerrada ya que por diferencia de presin el caldero tiende a llenarse , y por ende es ineficiente el proceso. Los gases de chimenea deben estar a una temperatura de 200-250 C . Un aumento de la temperatura excesivo podra significar que existe incrustaciones en el caldero.

Los gases de chimenea deben ser incoloros, sin trazas de humo; no debe existir humo blanco u obscuro , al pasar esto se debe de regular o ajustar la entrada de aire al quemador. Un humo negro indica exceso de petrleo y humo blanco indica escases de petrleo , lo cual se debe buscar que estn en la relacin optima, esto se verifica con algo practico que la llama este un color anaranjado. Una variacin progresiva de la temperatura en la chimenea, significa que los tubos estn sucios y necesitan limpieza. Si la temperatura de chimenea es mayor de 65C sobre la temperatura de vapor de agua, es demasiado alto. La solucin es el mantenimiento de los tubos haciendo una limpieza de tubos y quemador y ajuste del mismo. Las purgas se hace