Proyecto de Caldera

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIN SISTEMA DE CALIDAD Y AMBIENTE

TRABAJO DE CAMPO DE INSTRUMENTACION Y CONTROL

FUNCIONAMIENTO DE LAS CALDERAS PIROTUBULARES DEL HOSPITAL DR. PASTOR OROPEZA RIERA

INTEGRANTES: Rodrguez, G. Julia Casamayor, walter Delgado, Jos Horangel Flores Jhondervi lvarez Jos Ignacio Palencia Freddy

SECCION: 3410

DESCRIPCIN DEL PROYECTO HOSPITAL DR. PASTOR OROPEZA RIERA2.- Razn Social de la Organizacin: El Instituto Venezolano de los Seguros Sociales (IVSS) Pastor Oropeza, es una institucin Pblica del estado dedicada al sector de la salud.

3.- Naturaleza de la Organizacin: Brindar atencin mdica oportuna, eficiente y de calidad a la comunidad, pueblos circunvecinos y zonas adyacentes del Estado Lara. Adems es un centro que presta servicios de proteccin, colaboracin, despistaje y seguridad social a personas de bajos recursos.

4.- UBICACIN GEOGRAFICA- Localizacin Geogrfica: La Institucin se encuentra ubicado en el Estado Lara, Municipio Iribarren en la Parroquia Juan de Villegas, Avenida La Salle, frente a la Urbanizacin el Sisal II.

5.- Misin de la organizacin: El Instituto Venezolano de los Seguros Sociales es una institucin pblica, cuya razn de ser es brindar proteccin de la Seguridad Social a todos los beneficiarios en las contingencias de maternidad, vejez, sobrevivencia, enfermedad, accidentes, incapacidad, invalidez, nupcias, muerte, retiro y cesanta o prdida de empleo, de manera oportuna y con calidad de excelencia en el servicio prestado, dentro del marco legal que lo regula.

6.- Visin de la organizacin: El Instituto Venezolano de los Seguros Sociales, bajo la inspiracin de la justicia social y de la equidad para toda la poblacin, avanza hacia la conformacin de la nueva estructura de la sociedad, garantizando el cumplimiento de los principios y normas de la Seguridad Social a todos los habitantes del pas. El compromiso social y el sentido de identificacin con la labor que se realiza, debe ser la premisa fundamental en todos los servicios prestados.

7.- Diagrama de Proceso (P&ID) a estudiar o Subproceso

8.- Descripcin del P&ID, mostrando todas las partes, especificaciones tcnicas de cada uno de los instrumento que lo componen, funcin dentro del proceso El proceso a estudiar es en el cuarto de calderas esta rea posee 2 calderas pirotubular con encendido a gas, tiene una Presin de (60-100) PSI, el nivel del agua se mantiene constante en un 75% , el encendido es a gas, y combustin a gasoil, mantiene una tempertura de (300 a 400) f. En este tipo de caldera, el fluido en estado lquido se encuentra en un recipiente atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustin. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulacin de los gases de escape. El vapor generado por las calderas es transportado a diferentes areas del hospital, este equipo contiene 5 salidas de vapor 4 que van y una que se mantiene de reserva. Incluye la cocina, Central de Suministro o areas de esterilizacion, y laboratorio. Inicialmente existir una o ms tuberas principales las cuales conducirn el vapor desde la caldera en direccin a las areas del hospital que utiliza el vapor, ramales ms pequeos pueden entonces transportar el vapor a las piezas individuales del equipo. Cuando la vlvula principal de la caldera es abierta, admitiendo vapor en la red de tubera de distribucin, inmediatamente empezar el proceso de prdida de calor. Estas prdidas de energa se dan con el calentamiento de la tubera a la temperatura del vapor y prdidas naturales a las condiciones de aire ambientales. El condensado resultante cae al fondo de la tubera y es transportado junto con el flujo de vapor a lo largo de la tubera principal. Este condensado debe ser drenado de la tubera u ocurrir un dao severo. Cuando las vlvulas colocadas en las piezas individuales del equipo demandan vapor el flujo en el equipo intercambiador de calor empieza de nuevo a causar condensacin y la cada de presin resultante la cual induce an ms flujo. El proceso de distribucin de red de vapor se da un lazo cerrado y deber procurarse utilizar nuevamente todo el condensado posible

Componentes bsicos de una red de vapor

Un sistema de vapor consiste de una instalacin para el suministro de vapor, un sistema de tubera para retorno de vapor y condensado y por supuesto un lugar donde se utiliza el vapor

Componentes de una red de vapor

Diagrama esquematico de una red de vapor

CONTROL EN CALDERAS El sistema de control de una caldera, es la herramienta mediante la cual se logran los equilibrios de masa y energa, ante las variaciones en la demanda de los equipos consumidores de vapor. La energa y la masa introducidas en la caldera deben ser reguladas para conseguir las condiciones de salida deseadas. Las medidas de las variables involucradas con el proceso proporcionan al sistema la informacin necesaria para ello. Los objetivos del equipamiento de la caldera son: Funcionamiento Seguridad Eficiencia En cuanto a los controles que se colocan para el buen funcionamiento de la caldera podemos mencionar: Sistema de control de nivel de agua Control de bomba de agua de alimentacin Control del quemador de combustible Presostatos Vlvulas de interrupcin o de corte Manmetros

SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL DE AGUA Todos los calderos vienen equipados con un control de nivel de agua que cumple las siguientes funciones: Indicar el Nivel de Agua. Suministrar Agua de Reposicin. Interruptor de Seguridad de Bajo Nivel. Vlvulas de Prueba y Purga.

Control de nivel de agua tipo Mc Donnell y Miller

Indicador Del Nivel De Agua.- Los controles de nivel de agua estn equipados con un indicador de nivel, que permiten mirar la cantidad de agua que contiene la caldera. El diseo de estos indicadores, dependen de la presin mxima de trabajo para la que fue diseada la caldera. Por ser de cristal algunos visores vienen dotados con vlvulas de oclusin automtica, que se cierran en el caso de rotura del vidrio.

Suministro De Agua De Reposicion.- El control de nivel de agua en su interior tiene un flotador, el cual al desplazarse con el aumento o disminucin del nivel de agua, permite el cambio de posicin de los interruptores, que activan o desactivan la bomba de alimentacin. Esta operacin ocurre cuando tenemos controles de nivel tipo flotador.

Partes del control de nivel de agua

Control Lmite De Nivel.- Los calderos de vapor tienen necesariamente un control lmite de bajo nivel de agua, para cortar la accin del quemador cuando dicho nivel cae debajo de los lmites permisibles de seguridad principal.

Interruptor De Seguridad De Bajo Nivel.- Situaciones de peligro por falta de agua, pueden presentarse en el funcionamiento de un caldero; uno o ms interruptores de bajo nivel de agua activados, impiden el funcionamiento del quemador, cuando el descenso del nivel de agua es demasiado peligroso, pueden quedar descubierto los tubos de fuego superiores e incluso la parte superior de la cmara de combustin.

CONTROL DE BOMBA DE AGUA DE ALIMENTACIN Operacion De Control De Nivel De Agua.- El switch de operacin de la bomba y el interruptor de seguridad de bajo nivel, estn paralelamente montados sobre un balancn comn conectados a la boya de flotacin, que se mueve con las variaciones de nivel dentro del caldero. Cuando el caldero est funcionando normalmente, se conecta y desconecta el switch que da paso al circuito de control de la bomba de alimentacin de agua. De producirse un fallo y no recuperar la bomba el nivel de operacin, se activa el interruptor de seguridad, emitiendo dos seales simultneas que son: una, apagar el quemador de la caldera; y dos, activar la seal de alarma sonora. Una vez corregido este fallo, y habiendo recuperado el nivel del agua de operacin del caldero, hay que resetear manualmente el control para suspender el bloqueo de seguridad.

CONTROL DEL QUEMADOR DE COMBUSTIBLE Controles De Llama.- Por controles de llama se entiende; al sistema que gobierna el correcto funcionamiento del quemador, activando y desactivando elementos tales como: ventilador, damper de entrada de aire, vlvulas de combustible, bomba de combustible, transformador de ignicin, sistema de ingreso de gas, y el ms importante el control de seguridad de llama (FOTOCELDA). Hoy en la actualidad, todos estos controles son automticos, con capacidad de controlar todas las funciones del quemador, incluyendo los sistemas de seguridad y confiabilidad, sin necesidad de la atencin constante del operador de calderos.

PRESOSTATOS

Controles De Presin Generalmente los calderos son fabricados para generar vapor a presiones superiores a la atmosfrica, por lo tanto se incluyen controles que controlen este parmetro.Presostato De Alta Presion: Son los controles que protegen un caldero, en caso de que el equipo sobrepase los lmites de la presin de trabajo calibrada, cundo ha fallado el PRESOSTATO DE OPERACION suspendiendo la operacin del quemador, antes que se dispare la vlvula de seguridad.

PRESURETROL DE OPERACIN: Estos controles detectan el valor mximo de presin de trabajo. Apagando el quemador del caldero al llegar a esta presin, al descender la presin del vapor a un valor ajustado en el diferencial, otra vez se activa el caldero para subir nuevamente a la presin de trabajo, y as sucesivamente mientras dure la operacin de la caldera.

Presstato de operacin

AJUSTE DIFERENCIAL.- A la diferencia de presiones entre suspender y activar el caldero se llama EL DIFERENCIAL. En general el rango depende de cada caso particular, solamente que, la presin de encendido nunca estar por debajo del equipo del proceso de mayor presin.

PRESOSTATO DE CAMBIO FUEGO BAJO FUEGO ALTO: Son los controles que nos ayudan a mantener regmenes de fuego bajo en el arranque cuando el caldero est fro.

Rgimen de Fuego Bajo: Es el tiempo que opera el caldero con un porcentaje de llama menor que genera el quemador; esto permite que, cuando el caldero se encuentra fro vaya calentndose lentamente, para que las dilataciones y contracciones trmicas del material del cuerpo del caldero no sean bruscas. Rgimen de Fuego Alto: Luego de que el caldero a alcanzado una presin interna entre 172,3206,9 KPa (2530 psi). El presstato de cambio de rgimen, da la seal para que el quemador pase a entregar todo su poder calrico para el que fue diseado, y as se mantiene hasta llegar a la presin de trabajo.

PRESOSTATO DE MODULACION: Son los controles donde el efecto de la presin actan sobre un restato, el mismo que da valores de resistencia al modulador; para que este a su vez, acte sobre la entrada de aire y combustible, respondiendo con regmenes variables de fuego en relacin a la presin y demanda de vapor.

Presstato de modulacinVLVULAS DE INTERRUPCIN O DE CORTE

Valvulas De Prueba Y Purga.- Son vlvulas que vienen instaladas en el control de nivel de agua en 3 niveles diferentes, estas cumplen las siguientes funciones: Eliminar el aire del interior de la caldera cuando es llenada por primera vez, as evitamos que la caldera se presione por la acumulacin del aire que est en el interior, generalmente cuando suspendimos la operacin de un caldero de una jornada a otra, el volumen de vapor que queda en el interior se condensa subiendo el nivel del agua. Para echar andar nuevamente el caldero, es necesario purgar el exceso de agua. Antes de abrir las vlvulas de purga se debe abrir las vlvulas de prueba, permitiendo que ingrese aire al interior y no se produzca el efecto vaco, as recuperamos rpidamente el nivel de agua.

Finalmente, las vlvulas de prueba permite al operador cerciorarse que, el nivel del agua del caldero coincida con la indicacin del tubo de vidrio.

VALVULAS DE PURGA.- Existe dos, una para la limpieza del visor de vidrio, la otra para evacuar los lodos que pueden almacenarse en el espacio donde se desplaza el flotador.

VALVULAS DEL INDICADOR DE NIVEL.- Estas vlvulas estn ubicadas en la parte superior e inferior del indicador de nivel, su funcin principal es cortar escapes cuando se ha producido una rotura del vidrio de nivel.

Visor indicador del nivel de aguaMANMETROS: Los manmetros son los sensores empleados para la medicin de la presin de los fluidos en estado lquido o gaseoso, que circulan a travs de ciertos equipos y por determinados tramos de las tuberas. Entretanto los termmetros, son los instrumentos dispuestos para el monitoreo directo (medicin en campo) del valor de la temperatura en puntos especficos del sistema de generacin de vapor. Dentro de los controles de presin de un caldero, debemos considerar la instrumentacin que visualiza la presin en el equipo. Todos los calderos debern tener al menos un manmetro de presin, que nos est sealando las variaciones de presin en el lado de agua de la caldera. Este instrumento deber tener un rango de al menos 1.1 veces de presin de trabajo mxima permisible del caldero, Su tamao debe ser por lo menos 15,2 cm (6) de dimetro para permitir su lectura sin tener que acercarse a la caldera, mucho menos subirse sobre ella. Su ubicacin deber ser de tal forma que pueda ser visto fcilmente por el operador, se coloca generalmente en la parte superior del caldero antes, del mnifol de vapor. La tubera debe ser lo ms corta posible, con una vlvula de paso que siempre debe estar en posicin abierta. Antes del manmetro se coloca un sifn, este debe estar lleno de agua, para proteger al instrumento por efectos de golpe de presin.

Manmetro para caldera

CONTROLES LIMITES DE SEGURIDAD Controles lmites se entiende, a aquellos controles que estn destinados a suspender el funcionamiento del quemador, un caldero est provisto por los siguientes controles lmites de seguridad: Control Limite De Aire.- Los calderos tipo paquete estn equipados con un switch de seguridad para el flujo de aire, el cual monitorea la fuerza de flujo de aire que enva el ventilador, este es un switch de presin diferencial que da la seal de entrada al circuito de control de llama, es activado por la presin esttica del ventilador. Este est ubicado o conectado en el can de aire del quemador. Control Lmite De Alta Presion.- Este elemento se lo conoce como PRESOSTATO DE ALTO LIMITE, su funcin principal es, apagar la caldera cuando la presin de trabajo calibrada sobrepase sus lmites por defectos del presstato de operacin. Control Limite De Alta Temperatura.- Tiene una funcin similar al de alta presin, ya que igualmente cuando falla el control primario de temperatura en calderos de agua caliente, l interrumpe la operacin del equipo. Control Limite De Combustible.- Este control lmite no es propio de todos los calderos, pero si vienen equipados con l; su funcin es activarse, cuando la presin del combustible a disminuido bajo los niveles permisibles de operacin.

Valvulas De Seguridad.- Los calderos se disean para una presin de trabajo mxima; si esta llega a sobrepasar, hay peligro de explosin.

Este peligro es tan grande; que, es necesario equipar todos los calderos con vlvulas de seguridad, para mantener la presin dentro de los lmites permisibles en caso de fallar el sistema primario de control. El cdigo para calderas de la ASME, exige que la seleccin de las vlvulas de seguridad, se base en los coeficientes de evaporacin. La capacidad mnima de la vlvula de seguridad para cada caldero deber ser tal, que pueda evacuar el vapor generado, sin permitir que la presin de la caldera incremente en un 6% de la presin mxima de trabajo permisible en el caldero.Nmero de Vlvulas.- Cada caldero deber tener al menos una vlvula de seguridad. Si la caldera tiene ms de 46,45 m2 (500 ft2) de superficie de transferencia, la caldera estar equipada con ms de una vlvula; por lo tanto, la capacidad de generacin determina el nmero de vlvulas.

Vlvula de seguridad

CONTROL DE AIRE

El oxgeno del aire es uno de los tres elementos fundamentales para realizar la combustin, ste debe ingresar al quemador en proporciones definidas por la cantidad de combustible. Se emplean controles para regular el volumen del aire en la combustin.

CONTROLES PROPORCIONALES

La mayora de controles enunciados hasta aqu son de dos posiciones: Conectados (cerrados) o Desconectados (abiertos). Dentro del campo del control industrial, existe la necesidad de controles modulantes, para controlar una operacin entre completamente Abierto o Cerrado o entre Encendido o apagado. Un controlador proporcional hace esto. La accin proporcional o modulante se obtiene, utilizando un potencimetro para cambiar la posicin del aparato, controlado proporcionalmente a una variacin de temperatura, presin o flujo detectada por el elemento sensor. Un potencimetro no es nada ms que una resistencia variable de tres cables, que trabaja con un brazo conectado a un sensor. El brazo mvil constituye el tercer cable de conexin. A medida que el brazo se desplaza a lo largo de su recorrido, el flujo de corriente cambia proporcionalmente a la resistencia. El flujo de corriente va a un rel que acta un motor acoplado al damper, o una vlvula que controla un flujo, etc. por ejemplo el presstato utilizado en calderos de modulacin full. En calderos el control modulante que compensa la cantidad necesaria de aire por incremento de combustible, es el MODULADOR.

Esquema de control proporcional.MODULADORES: Son aparatos de control que nos ayudan a mantener una relacin aire-combustible correcta dentro del hogar. Estos controles funcionan con las seales que envan los presuretroles y el programador. Generalmente los moduladores trabajan a una tensin de 24 V de corriente continua.

Vista general del moduladorLos calderos que vienen equipados con estos controles son:

Control De Cantidad De Combustible

Los quemadores que operan los calderos tienen un medio de variar la cantidad de combustible de acuerdo al tipo de caldero y a la demanda de carga. Esta operacin puede ser hecha elctricamente, hidrulica, o reumticamente, produciendo cambios en la cantidad de fuego, ya sea de fuego bajo a fuego alto, o en forma modulante, de acuerdo a la demanda del sistema. La cantidad de aire y combustible varan simultneamente. Cuando un caldero tiene uno de estos dos tipos de funcionamiento, debemos asegurarnos que el arranque se efecte en la posicin de fuego bajo, para que el arranque sea suave y seguro. Los controles que gobiernan la cantidad de combustible, son los mismos que gobiernan el control de aire y fueron explicados en controles de aire.

CONTROLES DE COMBUSTIBLE PARA LA LLAMA PILOTO.- La gran mayora de calderos de dos fuegos y modulacin full, tienen un encendido primario con llama piloto, el combustible usado para encender la llama piloto es gas.

Control De Temperatura

En calderos diseados para generar agua caliente, mediciones de presin no se realizan; se instala un control que funciona con la Temperatura. Estos elementos son los que controlan el funcionamiento del quemador, por disminucin o aumento de temperatura en el agua de la caldera. La temperatura ideal de los gases calientes en la chimenea debe ser de 83 C sobre la temperatura del vapor generado. Temperaturas mayores a este valor, indica que tenemos una mala combustin, posiblemente con exceso de aire, o depsitos de holln en el lado de fuego, e incrustaciones en el lado de agua, estos elementos no permiten una transferencia de calor adecuada, el holln y las incrustaciones actan como aislantes, no permiten que el calor fluya al agua, dando como resultado que los humos salgan demasiado calientes por la chimenea, con el consiguiente desperdicio energtico.

PREPURGA.- La prepurga es el periodo de tiempo, durante el arranque del caldero cuando el motor del quemador y el ventilador, solamente trabajan para enviar aire a travs de la cmara de combustin, por los pasos y la chimenea, para eliminar cualquier mezcla explosiva de combustible, que pudo haberse acumulado durante la ltima operacin del quemador. Esta purga asegura que no quede combustible acumulado, que pueda causar una explosin o encendido cuando arranque el quemador.

POST PURGA.- El motor del ventilador contina trabajando despus de que la vlvula principal se ha cerrado. El tiempo de post purga est determinado por el tiempo que necesita el TIMER para ir a la posicin final del ciclo; durante este periodo los contactos de TIMER se posesionan para dejar listo el sistema para un arranque sucesivo. Cuando se cumple el ciclo completo el quemador queda en STAND BY.CONDICION DE STANDBY.- En esta condicin el switch principal est cerrado, el terminal (L1) esta energizado, el transformador interno y el circuito electrnico de detencin estn energizados. En estas condiciones el caldero est listo para ser encendido, si los controles de presin y nivel de agua estn en condiciones de operacin, caso contrario, deber recuperarse el nivel de agua requerido y/o esperar que las condiciones de presin del caldero lleguen a los valores previamente calibrados en el presstato de operacin.TABLA: SECUENCIA DEL QUEMADOR

PRE PURGALLAMALLAMA PRINCIPALPERIODO DEPOST -

PILOTO(TANTEO)TRABAJOPURGA

(TANTEO)QUEMADOR

SolamenteEncendidoEncendido principal.Llama principalVlvula

ventiladorpiloto. VlvulaVlvula principalestable.principal

piloto abierta.abierta.cerrada.

Vlvula principal

EstabilizacinEstabilizacin deabierta hasta recibirSolamente

llama pilotollama principal.seal de cierreventilador

Apagado de llama

Piloto

EQUIPOS AUXILIARES.

Tanque de almacenamiento de agua y condensado. Ablandamiento de agua. Desmineralizacin del agua. Desaireadotes. Tratamientos qumicos.

TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA Y CONDENSADO Uno de los factores principales para la operacin ptima de una caldera es, contar con un sistema de suministro de agua que sea adecuado para cada caso en particular, esto es debido a que es indispensable mantener un nivel de agua constante en el interior de la caldera, para que no ocurra un siniestro o falla de alguna de sus partes.

Todo sistema efectivo de alimentacin de agua para calderas debe contar con:

RESERVA MINIMA.- La cantidad de agua que se alimenta a una caldera es prcticamente la cantidad de vapor que se produce, por lo tanto la reserva de agua necesaria va en proporcin a la capacidad de la caldera. Un criterio recomendable para obtener la cantidad de agua suficiente para sostener la evaporacin en la caldera, es por lo menos 20 minutos continuos de suministro. Adems debe quedar el 30% del volumen libre del tanque para recibir los condensados de alta y baja presin.

El agua de alimentacin de calderas debe ingresar a la caldera a la temperatura ms alta posible, para evitar problemas de dilataciones, contracciones y choques trmicos dentro de la caldera, de aqu la conveniencia de utilizar un tanque para almacenar la reserva mnima y para recibir los retornos de condensados, logrndose con esto elevar la temperatura del agua de reposicin necesaria.

EQUIPO DE BOMBEO Y CONTROL DEL SISTEMA

BOMBAS.- Existen cinco criterios de diseo que deben ser considerados antes de que una bomba de alimentacin de agua sea seleccionada:Operacin continua o intermitente: Dependen de una serie de factores tales como, el tipo de servicio de la caldera, si son tubos de agua o tubos de fuego, marca, etc. En la mayora de los casos de aplicacin de bombas de alimentacin de agua en calderas de tubos de fuego, stas estn dentro de un ciclo de operacin intermitente; mientras que, para calderas de tubos de agua el ciclo de trabajo para las bombas de alimentacin es continuo. Las calderas de tubos de fuego son usualmente proporcionadas con un flotador que activa un switch, el cual para y arranca la bomba de alimentacin entre cierto nivel. En este caso la lnea de descarga a travs de la bomba de alimentacin debe dirigirse directamente a la caldera sin restricciones en sta lnea. Cuando la caldera de tubos de fuego es proporcionada con algn tipo de vlvula motorizada en la lnea de alimentacin, la bomba de alimentacin puede ser seleccionada para operacin intermitente o continua dependiendo de las especificaciones. Es importante saber si la bomba opera en forma intermitente o continua, debido a que la capacidad, presin de descarga y tipo de la bomba seleccionada depender de esta consideracin. Existen dos tipos de bombas disponibles pora seleccionar, stas son:a) Bombas tipo turbina.b) Bombas tipo centrifuga. Como una regla general la bomba tipo turbina es frecuentemente seleccionada para operacin intermitente, y la bomba centrfuga para operacin continua. Esto no implica que una bomba se pueda utilizar para el otro ciclo de operacin, sin embargo el criterio de seleccin ser diferente.

La temperatura del agua inicialmente manejada: Usualmente estn disponibles bombas standard con rangos de temperatura entre aproximadamente 100C (212 F) a 104 C (220 F), mientras que otras bombas estn disponibles para temperaturas hasta de 121C (250F) mayores con enfriamiento de agua externo. Si la temperatura es mayor de 121 C (250 F), ser necesario consultar al fabricante.

Capacidad.- Todas las bombas tipo turbina tienen que ser seleccionadas para una capacidad de 1,5 a 2,0 veces la capacidad de evaporacin de la caldera para la que se va a utilizar, a menos que las especificaciones requieran valores ms altos las bombas centrfugas (operacin continua), deben ser seleccionadas sobre la base de 1,10 a 1,15 veces la capacidad de evaporacin de la caldera. Aumentar a este factor una determinada cantidad de litros (dependiendo de la bomba y el tamao del motor seleccionado) requeridos para el orificio de By-pass.

Presin de descarga de la bomba.- Si la tubera en la lnea de descarga de la bomba, est conectada directamente a la caldera (sin vlvula motorizada o regulador de alimentacin de agua en sta lnea), solamente es necesario considerar la presin de operacin de la caldera, y las prdidas a travs de la lnea, para determinar la presin de descarga en la bomba.

Se debe tener la seguridad de que la presin de descarga seleccionada, es siempre mayor que la presin de operacin de la caldera. Generalmente de 34,5 a 172,4 KPa (5 a 25 psi) sobre la presin de operacin de la caldera.

Descripcin del P&ID En siguiente la tabla se especifican las caractersticas tcnicas representativas, de cada uno de los instrumentos relacionados con la supervisin y control de los procesos ejecutados en la caldera. Especficamente Instrumentos como los sensores, actuadores y transmisores, son los detallados a continuacin. Los sensores como elementos de medicin primarios y de lectura local, funcionan en la mayora de los casos como mecanismos de soporte o referencia, para la calibracin de los transmisores de presin y temperatura, que se encuentran adjuntos a las lneas de red donde estos se hallan instalados. En el cuadro, los valores que se encuentran puntualizados dentro de la etiqueta rango de diseo, corresponden a aquellos que describen el intervalo de funcionalidad, para el cual el equipo fue diseado por el fabricante, mientras que el rango de operacin, hace referencia a las condiciones del proceso a las que se ve sometido el instrumento, en el punto que se encuentra localizado.

Especificaciones tcnicas sensores.SENSORMARCARANGO DE DISEORANGO DE OPERACIN

Termmetro chimenea calderaMasoneilan32 - 1200F32 420F

Manmetro turbobomba Bourdon Haenni100 1000 psi100 310 psi

Termmetro agua desaireadorTrend50 - 500F50 225F

Manmetro presin vapor reducidoBourdon Haenni0 300 psi0 116 psi

Termmetro vapor reducidoTrend212 - 1000F212 360F

Manmetro presin vapor de escapeAschroft0 200 psi0 16 psi

Los manmetros son los sensores empleados para la medicin de la presin de los fluidos en estado lquido o gaseoso, que circulan a travs de ciertos equipos y por determinados tramos de las tuberas. Entretanto los termmetros, son los instrumentos dispuestos para el monitoreo directo (medicin en campo) del valor de la temperatura en puntos especficos del sistema de generacin de vapor.En cuanto a las vlvulas, las que son de carcter automtico, forman parte del conjunto de actuadores o elementos finales de control, gobernados por los diferentes lazos destinados para la generacin y acondicionamiento del vapor; cada vlvula automtica cuenta con un sistema posicionador lineal asociado, que posibilita el control gradual de su apertura o cierre, y con su respectivo circuito bypass o de bifurcacin, que permite el aislamiento de las mismas en casos de revisin o mantenimiento. Las vlvulas de cada by-pass son de tipo cortina bridada, en las cuales el tamao del flange (brida) vara acorde al dimetro de la tubera asociada.

Especificaciones tcnicas vlvulas.VLVULAS MARCAVLVULAS MARCA

Automtica reductoraMasoneilan

Automtica atemperadoraFisher

Automtica agua de alimentacinMasoneilan

Automtica turbo bombaTecval

Alivio desaireadorBray Contrlols

lnea de vaporCrosby

Alivio de calderaBray Contrlols

Las vlvulas de seguridad son 5 en total, y al igual que las de alivio, se emplean como puntos de desahogo del sistema en el caso de presentarse alguna sobre presin excesiva en la lnea de vapor, son de activacin automtica y se encuentran calibradas en un 5% por encima de la presin de operacin nominal de donde se ubican. Finalmente, los transmisores son los componentes encargados de captar la variable del proceso a travs del elemento primario (sensor), y la transmitirla a distancia en forma de seal normalizada hacia algn instrumento receptor, que comnmente es de carcter indicador, registrador, controlador, o combinacin de estos. Existen varios tipos de seales de transmisin, siendo las neumticas, electrnicas, hidrulicas y telemtricas las ms comunes, con la salvedad de que existen otras. Los transmisores se clasifican segn el tipo de seal transmitida. Los transmisores empleados en las buclas de control para los procesos de la caldera, son en su totalidad elctricos, con un rango de 4 a 20 mA si la seal es elctrica de corriente continua, o de 0 a 5 V si es de tensin; sealando en este punto, que en ciertos casos los transmisores poseen la dualidad para operar sin ningn inconveniente con ambos rangos de valores. La instrumentacin de la caldera dispone de 7 transmisores de temperatura, uno flujo y 6 de presin, dentro de los cuales 4 son de presin relativa y 2 de presin diferencial, recalcando adems que los transmisores de presin empleados, poseen diferentes modos de operacin que les permite realizar diversos tipos de mediciones adicionales, siempre y cuando se cuente con las partes adicionales necesarias (placas de orificio, sellos remotos o derivaciones), y se aplique la configuracin de parmetros apropiada. Las mediciones posibles con los transmisores de presin diferencial son: flujo de volumen, nivel, volumen, masa, y caudal msico. Las placas de orificio, corresponden al accesorio adicional empleado usualmente para el clculo del caudal volumtrico, debido a que resulta ser el medio ms prctico y econmico de implementar en cuanto a elementos de medicin primarios. El sistema consiste en una placa circular de acero inoxidable perforada en su interior, que se instala mediante flanges sobre el lugar de la tubera en que se desea realizar la medida. Antes y despus de cada flange se derivan tomas de presin que funcionan como puntos de acople para el transmisor de presin diferencial, que finalmente es el encargado de entregar el valor de la cada de presin producida por el paso del fluido a travs de la restriccin (placa); cada presin que resulta ser proporcional al cuadrado del caudal. Las placas de orificio las hay para diversos propsitos, y se diferencian segn la posicin de la perforacin, que puede ser de tres tipos: concntrica, excntrica y segmental. Las placas de orificio tipo excntrico y segmental, se utilizan principalmente en las aplicaciones de fluidos que contienen materiales en suspensin o condensados de vapor; mientras que las de orificio de tipo concntrico, se recomiendan para aplicaciones de lquidos limpios de baja viscosidad, para la mayora de los gases y para el vapor a baja velocidad. Por otro lado, la exactitud del margen de medicin se ve seriamente afectado ante las variaciones de la presin nominal del fluido en la lnea, especialmente si el fluido sensado es vapor a alta velocidad. Los equipos de flujo volumtrico no indican el flujo de verdadero en un sistema sometido a presin variable, puesto que para la obtencin de la magnitud numrica respectiva, la calibracin del transmisor diferencial adjunto se hace posible suponiendo siempre un balance de presin constante, haciendo con ello de que cualquier cambio en la presin, suministre una medida errnea en el caudal registrado. Los sellos remotos se emplean mayoritariamente en el sensado del nivel, y funcionan como dispositivos de proteccin que aslan al transmisor de presin diferencial, del contacto directo con el fluido del proceso; dicho de otro modo, el sistema de sello proporciona un diafragma flexible entre el fluido del proceso y un tubo capilar lleno de lquido conectado al cuerpo del transmisor, en donde el diafragma asla el fluido del proceso, mientras que el tubo capilar transmite hidrulicamente la presin al cuerpo del transmisor. La configuracin y cantidad de sellos a emplear en una aplicacin, vara segn las caractersticas estructurales del recipiente (tanque) donde han ser instalados, utilizando generalmente un sello cuando el recipiente en el que se desea establecer el nivel es abierto, y dos, cuando el recipiente es cerrado y presurizado. Para la instalacin, los sellos se ubican en los puntos de baja y alta presin que definen el rango medible de la escala, sealando aqu, de que existen sellos de diferentes tipos que se clasifican segn el diseo y el tipo de acople (oblea, botn, bridado).

Caractersticas tcnicas transmisores de presin diferencial.TRANSMISORES DE PRESIN DIFERENCIAL

Marca: Foxboro

Modelo: IDP10

Voltaje de alimentacin: 11.5 42 Vdc

Seal de salida: 4 20 mA

De los 2 transmisores diferenciales disponibles, uno es empleado para la medicin del flujo de vapor sobrecalentado que sale de la caldera, mientras que el otro, es usado para el establecimiento del nivel de agua dentro del domo superior. Como se ha mencionado anteriormente, el rango de operacin de los instrumentos depende directamente de las condiciones de las variables del proceso en punto o tramo donde se encuentran instalados, dicho esto, para el transmisor de flujo de vapor, los valores de operacin y registro van desde 0 a 48000 lb/h (libras de vapor por hora), empleando en este caso una placa de orificio concntrica como accesorio adicional; acarreando con ello los respectivos problemas de precisin en la medicin, pues como es sabido la presin del flujo en este punto no es constante, ya que vara continuamente de acuerdo a las exigencias de los equipos de fbrica. Para la determinacin del nivel, se cuenta con un rango parametrizado de tres posiciones enmarcadas dentro de los estados de nivel medio, bajo y alto. Haciendo uso en este caso de dos sellos remotos bridados ubicados en las paredes laterales del domo de vapor, para la conexin del transmisor de presin en cargado de la medida. Destacando que la medicin de nivel con este tipo transmisores, tiende a ser bastante ruidosa debido a la turbulencia generada por las masas que circulan dentro del domo. Los 4 transmisores de presin restantes de los 6 mencionados inicialmente, son de presin relativa y a diferencia de los transmisores diferenciales, capturan y entregan el valor de la presin manomtrica. En la operacin de la caldera los 4 transmisores diferenciales son los encargados del manejo de variables, como la presin de agua de alimentacin, presin de vapor de domo, vapor reducido y presin del hogar. Variables listadas de acuerdo al orden establecido en la tabla siguiente. Caractersticas tcnicas transmisores de presin relativa.TRANSMISORES DE PRESIN RELATIVA

MarcaModeloVoltaje de alimentacinSeal de salidaRango de operacin

Bourdon haenni PBSN10 30 Vdc4 20 mA0 307 psi

FoxboroIGDP1011.5 42 Vdc4 20 mA0 350 psi

FoxboroIGDP1011.5 42 Vdc4 20 mA0 117 psi

Siemens 7MF443310.5 45 Vdc4 20 mA-0.8 2 inH2O

El transmisor de flujo asociado a la caldera, es magntico de tipo PAC (campo elctrico alterno pulsado). Se utiliza para determinar el caudal del agua de alimentacin que se dirige hacia el domo de vapor. El rango de operacin al que este instrumento se encuentra sujeto, usualmente va desde 0 a 38000 m3 por hora. Este transmisor como elemento de medicin magntico, tiene la gran ventaja de que no se ve afectado por las variaciones de presin, temperatura o viscosidad que puedan presentarse en el fluido, adems de ello, no genera ningn tipo de prdidas por carga.Especificaciones tcnicas transmisor de flujo.TRANSMISOR DE FLUJO

Marca: Siemens

Modelo: 7ME6920.

Voltaje de alimentacin: 100 250 Vac

Seal de salida: 4 20 mA

Finalmente en cuanto a los transmisores de temperatura, de los 7 instalados, solo uno hace parte propiamente de la estructura de control (PID de atemperacin), mientras que los otros 6 funcionan como puntos indicadores remotos en la interfaz HMI establecida para el sistema, todos estos transmisores disponen de termopares como elementos primarios de medicin, donde cada sensor cuenta con un termotubo asociado para su debida proteccin de las condiciones agrestes del proceso. Los termopares son transductores formados por la unin de dos metales distintos, que producen un voltaje en funcin de la temperatura presente. Los hay de diversos tipos, siendo los dispuestos en la instrumentacin de la caldera del ingenio de tipo J y K, se seleccionados de acuerdo al valor del rango de la variable a medir (ver cuadro 18).Cuadro 17. Caractersticas termopares tipo J y K.TERMOPARES

TipoAleacinRangoSensibilidadTolerancia (atmosferas)

KNi-Cr / Ni-Al-328 a 2502 F41 V/COxidantes

TCu / Cu-Ni-328 y 500 F43 V/COxidantes, hmedas y reductoras

Especificaciones tcnicas transmisores de temperatura.TRANSMISORES DE TEMPERATURA

Caractersticas generalesVariable del procesoRango de operacin

Marca: Foxboro Agua de alimentacin0 221 F

Modelo: 893RA Vapor saturado0 680 F

Voltaje de alimentacin: 10 50 Vdc Gases de entrada calentador0 0 F

Seal de salida: 4 20 mA Aire de salida calentador0 394 F

Gases de salida calentador0 492 F

Gases de salida hogar0 1018 F

Vapor salida atemperador0 356 F