Sistema documentado de recipientes sujetos a presión y sus capacidades (NOM-020).

Subsecretaría de Educación Superior Dirección General de Educación Superior Tecnológica Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas

REPORTE DE RESIDENCIAS. SISTEMA DOCUMENTADO DE RECIPIENTES SUJETOS A PRESIÓN (NOM-020). INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA. ÁREA: PLANTA DE FUERZA II. PRESENTA: JOSÉ LUIS CAMACHO SOLANO NÚMERO DE CONTROL: 08560210 ASESOR EXTERNO: ING. ÁLVAREZ GÓMEZ VÍCTOR E.

Cd. y Puerto de Lázaro Cárdenas, Mich., 17 Mayo del 2013.

ASESOR INTERNO: ING. ALCANTAR RAMÍREZ OLIVERIO.

Av. Melchor Ocampo # 2555, Col. Cuarto Sector, C.P. 60950, Cd. Lázaro Cárdenas, Michoacán, Teléfono (753) 53 7 19 77, 53 2 10 40, 53 7 53 91, 53 7 53 92 Dirección Ext. 109 , Fax. 108 e-mail: [email protected] Internet: www.itlazarocardenas.edu.mx.

CONTENIDO: JOSÉ LUIS CAMACHO SOLANO............................................................................. 1 NÚMERO DE CONTROL: 08560210..............................................................1 1.3. ÍNDICE DE FIGURAS:..............................................................................10 1.4 ÍNDICE DE TABLAS..................................................................................12 1.5 ÍNDICE DE DIAGRAMAS...........................................................................12 1.1 Introducción............................................................................................ 14 2.1 Justificación del proyecto........................................................................16 3.1 Objetivo general:.................................................................................... 18 3.2 Objetivos específicos:............................................................................18 4.4 Dirección general. ................................................................................. 25 6.1 Alcances.

42

6.2 Limitaciones........................................................................................... 42 7.2 Ciclo térmico:......................................................................................... 46 7.3 Ciclo Rankine.......................................................................................... 47 7.4 Descripción del sistema de generación de vapor:..................................47 7.4.1 Quemadores..................................................................................... 48 7.4.2 Hogar de la caldera..........................................................................48 7.4.3 Sistema de distribución del vapor....................................................48 7.4.4 Sistema de retorno de condensados................................................48 7.4.5 Sistema de alimentación y tratamiento del agua.............................48 7.5.2 Calderas de tubos de agua o acuotubulares....................................54 7.5.3 Calderas de tubos de humos:...........................................................55 7.5.4 Selección del tipo de caldera:...........................................................56 7.8 Calentamiento del agua de alimentación...............................................64

7.8.1 Clasificación de los calentadores del agua de alimentación. ...........64 7.8.2 Calentadores del agua de alimentación, de contacto directo. .........65 7.8.3 Calentadores cerrados o de superficie.............................................66 7.8.4 Filtrado. ........................................................................................... 68 7.9 Condensadores de superficie. ...............................................................68 7.11.1 Tipos de lubricación........................................................................72 7.12.3 Tipos de tapas................................................................................ 80 7.12.4 Soldadura en recipientes a presión................................................83 7.12.5 Registro de Hombre........................................................................85 7.12.6 Materiales usados en recipientes a presión....................................85 7.12.7 Códigos aplicables..........................................................................86 7.12.8 Recipientes cilíndricos Horizontales...............................................87 7.12.9 Recipientes cilíndricos Verticales...................................................88 7.13 Pruebas en Recipientes a presión.........................................................89 7.13.1 Prueba hidrostática........................................................................90 7.13.2 Pruebes neumáticas.......................................................................90 7.13.3 Pruebas de elasticidad....................................................................91 7.14 Válvula de seguridad............................................................................91 7.14.1 Tipos de Válvulas de seguridad......................................................92 7.15 Mantenimiento..................................................................................... 94 7.15.1 Tipos de mantenimiento.................................................................94 7.15.2 Mantenimiento a tanques sujetos a presión...................................96 7.15.3 Mantenimiento a válvula de seguridad...........................................96

8.5 Elaborar y aplicar programas de revisión y calibración a los instrumentos de control y dispositivos de relevo de presión de los equipos....................108 8.6 Contar y aplicar procedimientos de operación, revisión y mantenimiento de los equipos. 108 8.9 Cumplir con las condiciones de seguridad de los equipos....................110 Conclusiones:

118

Recomendaciones:..................................................................................... 120 Bibliografía:

122

1.3. ÍNDICE DE FIGURAS: Figura 4.1-1. Ubicación de ArcelorMittal............................................................20 Figura 2.4-2. Lakshmi N. Mittal..........................................................................25 Figura 4.5-3. Planta de fuerza II.........................................................................26 Figura 4.6.1-4. Desareador y cabeza desareadora............................................30 Figura 4.6.2-5. Válvula de seguridad de alta presión.........................................31 Figura 4.6.3-6. Turbina de Agua de alimentación..............................................32 Figura 4.6.4-7. Turbina de Vapor de 20 Mw.......................................................33

Figura 4.6.5-8. Válvula reguladora de presión...................................................34 Figura 4.6.7-9. Compresor de Aire.....................................................................35 Figura 4.6.8-10. Tanques de Agua desmineralizada..........................................36 Figura 4.6.9-11. Bombas para Agua de enfriamiento............................36 Figura 4.6.10-12. Barra de buses de plante de fuerza 2....................................37 Figura 7.2-13. Ciclo termico comun...................................................................46 Figura. 7.5-14. Esquema de una caldera de vapor............................................53 Figura. 7.5.2-15. Caldera de tubo de Agua........................................................54 Figura. 7.5.2-16 Calderas acuotubulares compactas.........................................55 Figura. 7.5.3-17. Caldera de tubos de humos....................................................56 Figura 7.6-18. Tanque de Purga continúa..........................................................59 Figura 7.7.2-19. Tipo spray-calentadores de distribución..................................62 Figura 7.7.2-20. Tipo spray- de aire del calentador (Buril)................................63 Figura 7.8.2-21. Calentador desareador del agua de alimentación, tipo Elliot, de pulverizador y contacto directo.......................................................................66 Figura 7.8.3-22. Calentador Lummus para el agua de alimentación, del tipo de superficie......................................................................................................... 67 Figura 7.9-23 Condensador de superficie Westinhouse, radial de dos pasos.. . .69 Figura. 7.12.8-24 recipiente cilíndrico horizontal...............................................87 Figura 7.12.8-25. Orejas de izaje.......................................................................88 Figura 7.12.9-26. Recipiente cilíndrico vertical..................................................89 Figura 7.14-27. Válvula de seguridad................................................................92 Figura 7.14.1-28 Tipos de Válvulas....................................................................93

1.4 ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 1. Tipos de categorías para recipientes sujetos a presión.......99 Tabla 2. Tipos de categorías para recipientes sujetos a presión.....101 Tabla 3. Tipos de categorías para generadores de vapor o calderas. ...................................................................................................... 101

1.5 ÍNDICE DE DIAGRAMAS. Diagrama 1. Organigrama general de las plantas en planos............27 Diagrama 2. Organización del personal de planta de fuerza 2.........29

1.-

CAPÍTULO I:

INTRODUCCIÓN.

1.1 Introducción. ArcelorMittal Lázaro Cárdenas es la mayor productora de acero y exportadora de desbastes planos de México. Opera una planta peletizadora, dos plantas de hierro de reducción directa, cuatro hornos de arco eléctrico, dos instalaciones de colada continua y un centro térmico. Sus instalaciones de producción se encuentran en aproximadamente 4,4km2, cercano a un puerto en Lázaro Cárdenas, estado de Michoacán, México. Dentro del proceso de operación de planta de fuerza II la generación y transportación del vapor es la actividad principal para poder funcionar ya que es el medio por el cual se genera electricidad atreves de la turbina y de igual manera es importante en el servicio que se le brinda a la siderúrgica al enviarles líneas de vapor a HyL III Y ACERÍA. El proyecto surge en planta de fuerza II a raíz de establecer condiciones de seguridad de los recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos, generadores de vapor o calderas. Se pretende establecer los requisitos de seguridad para el funcionamiento de los recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas en los centros de trabajo, a fin de prevenir riesgos a los trabajadores y daños en las instalaciones. Para ello La Norma prevé la obligación de elaborar y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento a los equipos clasificados en las categorías II y III. De igual forma, contempla la obligación de disponer de procedimientos de seguridad para su operación, revisión y mantenimiento. Por lo anterior se requiere establecer un sistema documentado de recipientes sujetos a presión y sus capacidades (NOM-020). Igualmente, determina la obligación de capacitar al personal que realiza actividades de operación, mantenimiento, reparación y pruebas a este tipo de equipos, según aplique. También precisa el contenido de los registros sobre la operación y los resultados de la revisión, mantenimiento y pruebas de presión y/o exámenes no destructivos a los equipos. La Norma incorpora la obligación de contar con un plan de atención a emergencias para los equipos clasificados en las categorías II y III. Por último, incluye el procedimiento para evaluar la conformidad con la Norma.

2.-

CAPÍTULO II: JUSTIFICACIÓN. Contenido:

2.1 Justificación.

2.1 Justificación del proyecto. Dentro de planta de fuerza II, debido a los procesos de generación de vapor para la producción de energía eléctrica, existen condiciones que representan un riesgo con respecto a la seguridad, algo que es primordial en la empresa ArcelorMittal. Dentro de estas. Se encuentran la operación de recipientes a presiones elevadas y a las sustancias que contienen. Los recipientes sujetos a estas condiciones de trabajo están sujetos a normas de operación con objeto de garantizar la seguridad del personal y daños a las instalaciones, es necesario determinar las condiciones bajos la cuales se encuentran operando, los equipos son de presiones (6.5 Kg/cm2-68.60 Kg/cm2) y temperaturas (40 ºC -500 ºC), también sustancias inflamables como es el Aceite y reactivos como es el Aire. La seguridad es fundamental para las personas que se encuentran dentro de la planta. Para garantizar esas condiciones la NOM-020 por medio de Secretaria del trabajo y prevención social (STPS). Establece los requisitos de seguridad para el funcionamiento de los recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas en los centros de trabajo, a fin de prevenir riesgos a los trabajadores y daños en las instalaciones. La Norma prevé la obligación de elaborar y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento a los equipos clasificados en las categorías II y III. De igual forma, contempla la obligación de disponer de procedimientos de seguridad para su operación, revisión y mantenimiento a fin de prevenir riesgos a los trabajadores y daños en las instalaciones. Por lo anterior se requiere establecer un sistema documentado de recipientes sujetos a presión y sus capacidades, de acuerdo a lo establecido por la secretaria de trabajo y prevención social (STPS), por medio de la (NOM-020) se establecen estas condiciones.

3.-

CAPÍTULO III: OBJETIVOS. Contenido:

3.1 Objetivo general. 3.2 Objetivos específicos.

3.1 Objetivo general: Establecer un sistema documentado de Recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas - Funcionamiento - Condiciones de Seguridad y sus capacidades en base a Norma Oficial Mexicana NOM-020-STPS-2011, que establece la secretaría del trabajo y prevención social (STPS).

3.2 Objetivos específicos:  Clasificar a los recipientes sujetos a presión de acuerdo a la categoría I, II y III, correspondientes establecido por la NOM-020.  Elaborar y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento a los equipos clasificados en las categorías II y III.  Disponer de procedimientos de seguridad para su operación, revisión y mantenimiento.  Establecer registros de Modificaciones y/o Reparaciones de los recipientes sujetos a presión.  Elaborar documentado de las actividades, condiciones de operación de los recipientes sujetos a presión y pruebas realizadas a los equipos.

4.-

CAPÍTULO IV: CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA.

Contenido: 4.1 Ubicación de empresa. 4.2 Misión, visión, lema y valores de la empresa. 4.2.1 Misión. 4.2.2 Visión. 4.2.3 Lema. 4.2.4 Valores de la empresa.

4.3 Historia de la planta ArcelorMittal. 4.4 Dirección general. 4.5 Planta de fuerza II. 4.5.1 Organización.

4.6 Descripción general de plante de fuerza II. 4.6.1 Turbo grupos 1 y 2. 4.6.2 Cabezal de baja presión. 4.6.3 Turbo bomba de agua de alimentación. 4.6.4 Turbina de vapor. 4.6.5 Cabezal de media presión. 4.6.6 Planta de aire comprimido. 4.6.7 Sistemas comunes. 4.6.8 Sistemas de agua desmineralizada (DW). 4.6.9 Sistemas de agua de circulación (RSW). 4.6.10 Subestación eléctrica 13.8 kV.

4.1 Ubicación de la Empresa. El proyecto se llevará a cabo en ArcelorMittal Lázaro Cárdenas SA. De CV en el área de Panta de Fuerza 2 y Plantas auxiliares en Planos. La empresa se encuentra ubicada en la dirección ArcelorMittal S.A. de C.V., Francisco J. Mújica No 1-B, C.P. 60950, en esta Ciudad y Puerto de Lázaro Cárdenas, Michoacán; México, situado en la costa del pacifico. ArcelorMittal México tiene una ubicación geográfica estratégica, que le permite el acceso al puerto de Guaymas en Sonora y al Puerto de Lázaro Cárdenas que es el puerto de mayor calado en la costa oeste de México, el cual constituye una inmejorable vía para la entrada de materias primas y la exportación de sus diferentes productos a los mercados consumidores en el extranjero.

Figura 4.1-1. Ubicación de ArcelorMittal.

4.2 Misión, Visión, Lema y Valores de la empresa. 4.2.1 Misión. Lograr el liderazgo incomparable en costo, mezcla de productos, servicios e innovación. Conseguir el volumen crítico: cuota del mercado, presencia geográfica en madurez, desarrollándose y emergiéndose en países, integraciones hacia arriba y hacia abajo. 4.2.2 Visión. Ser el grupo acerero más admirado: “Ser la referencia en la industria global del acero”. 4.2.3 Lema. “Transforming tomorrow” (transformando el mañana), reforzado por los tres valores principales de la compañía: Sustentabilidad, Calidad y Liderazgo. 4.2.4 Valores.  Sustentabilidad “nuestro compromiso con el mundo que nos rodea va más allá de los aspectos básicos y tiene en cuenta las necesidades de las personas en las que intervenimos, de las comunidades a las que apoyamos y del mundo en el que desarrollamos nuestras actividades. Este planteamiento a largo plazo constituye el eje fundamental de nuestra filosofía empresarial”.  Calidad “nuestra visión trasciende los límites del presente para imaginar cómo será la siderurgia del mañana. La calidad de nuestros productos depende de la calidad de las personas que los hacen posibles. Por ello, nuestro objetivo es traer y fomentar el desarrollo de los mejores talentos, para poder ofrecer soluciones de calidad superior a nuestros clientes”.  Liderazgo “nuestra clara visión de futuro nos permite crear constantemente nuevas oportunidades. Este espíritu emprendedor nos ha llevado a la vanguardia de la industria siderurgia. Ahora, nuestra actuación supera todas las expectativas que se habían fijado para este sector”.

 Política de calidad. “proveer productos y servicios de calidad que proporcionen satisfacción a nuestros clientes a través de la mejora continua de nuestros procesos y con la administración diaria y eficaz de nuestro sistema de calidad. ArcelorMittal significa calidad en todos los aspectos para nuestros clientes, nuestros proveedores, nuestra comunidad y para nosotros mismos, teniendo presente nuestro interés en la calidad, seguridad y medio ambiente.”  Estrategia — consolidar mercados relevantes. — excelencia industrial y liderazgo en el mercado. — continuar la estrategia de crecimiento.  Filosofía. — seguridad primero. — multicultural y ético. — buscar adelantar. — orientado al desempeño. — dirigido hacia la velocidad y sustentabilidad. — trabajo en equipo.  Compromisos. — exceder la creación de valor esperado por nuestros accionistas. — generar valor para nuestros clientes. — ser una compañía emocionante para trabajar.

4.3 Historia de la Planta ArcelorMittal. La planta de ArcelorMittal está localizada en Lázaro Cárdenas, Mich. México que es uno de los más destacados puertos del país en la costa del pacifico. La planta opera con su propio muelle que le permite la recepción de materias primas de otras partes del mundo así como embarcar los diversos productos para consumo de los mercados. Debido a la ruta tecnológica que conforma ArcelorMittal a través del proceso H Y L III para la producción de fierro esponja, hace posible manufacturación de los grados de acero con las características específicas de calidad que los clientes de ArcelorMittal requieren. Los Planchones de acero producidos en ArcelorMittal han ido a las industrias automotrices, conservación de alimentos, construcción y petrolera. Las placas han sido producidas para estructuras, aplicaciones de recientes a presión y placas para alinear tuberías. Todos los planchones de colada continua son producidos de acuerdo a las normas internacionales. La composición química está individualmente controlada y ajustada a las necesidades especificadas del cliente. Las reservas de mineral de hierro de las truchas se estiman en 130 millones de toneladas métricas y fueron exploradas a fines del siglo pasado. En 1969 el gobierno Mexicano inició la creación de la empresa Siderúrgica Las Truchas (SITSA) asignándose al General Lázaro Cárdenas como presidente del consejo de administración y al Ing. Adolfo Orive como director general. La aprobación definitiva para la construcción de la planta la dio el presidente Luis Echeverría el 3 de agosto de 1971 y se le denominó Siderúrgica Lázaro Cárdenas Las Truchas, S.A. el proyecto fue muy ambicioso por que contemplaba 4 etapas de las cuales solo se construyeron 2; la construcción de la segunda etapa inició en 1980 e inició operaciones en noviembre 1988 con la producción y exportación de planchón. En 1991 el Gobierno Mexicano puso a la venta la planta, la primera etapa con el mismo nombre Sicartsa y la segunda etapa con el nombre de Siderúrgica del Balsas (SIBALSA), y en 1992 es comprada por el grupo Ispat y toma el nombre de Ispat Mexicana S.A. DE C.V. (IMEXSA), doce años después con el mismo dueño, cambia de nombre a MittalSteel

Lázaro Cárdenas S.A. DE C.V. En el año 2007 el grupo Mittal adquiere la parte de la primera etapa que en su privatización había sido comprada por el Grupo Villacero de Monterrey, quedando así todo el complejo siderúrgico con el nombre de ArcelorMittal S.A. DE C.V. El gobierno Mexicano que fue en aquel tiempo el propietario de Sicartsa, decidió privatizar esta compañía y a principios del año de 1991 lo que fue el complejo siderúrgico de Sicartsa sufrió la escisión en cuatro empresas diferentes, al primer segmento de la ampliación de esta planta se le denomino SILBALSAS (SIDERURGIA DEL BALSAS, S.A DE C.V). A finales del año de 1991 SILBALSA es privatizada y pasa a formar Parte del grupo ISPAT y a partir de enero de 1992 se convierte en ISPAT MEXICANA S.A DE C.V ISPAT significa Isla de Sierra Poblada Antes del Tiempo. En 1991 el Gobierno Mexicano puso a la venta la planta, la primera etapa con el mismo nombre Sicartsa y la segunda etapa con el nombre de Siderúrgica del Balsas (SIBALSA), y en 1992 es comprada por el grupo Ispat y toma el nombre de Ispat Mexicana S.A. DE C.V. (IMEXSA), doce años después con el mismo dueño, cambia de nombre a MittalSteel Lázaro Cárdenas S.A. DE C.V. En el año 2007 el grupo Mittal adquiere la parte de la primera etapa que en su privatización había sido comprada por el Grupo Villacero de Monterrey, quedando así todo el complejo siderúrgico con el nombre de ArcelorMittal S.A. DE C.V. La mayoría de las empresas las adquirió el consorcio ArcelorMittal a grupo Villacero. En Lázaro Cárdenas se hizo acreedor de las plantas conocidas por los nombres de Sicartsa e Imexa. Del listado se desprende que la empresa anglo-hindú cuenta con dos acerías más en el país como METAVER en Veracruz, hoy denominada ArcelorMittal Córdoba, elaboradora de palanquilla, y Sibalsa que se denomina ahora ArcelorMittal Celaya, por el lugar sede en el estado de Guanajuato. Esta siderúrgica produce varilla junto con ArcelorMittal Tultitlan, antes Camsa, y ArcelorMittal Vinton antes Border Steel ubicada en el estado de Texas en Estados Unidos, vendidas por el grupo Villacero en el paquete que adquirió ArcelorMittal en diciembre del 2006. La empresa también cuenta con concesiones portuarias en Guaymas Sonora, Manzanillo Colima y en Lázaro Cárdenas Michoacán, además de tres empresas de servicios.

4.4 Dirección general.  La Dirección General del Grupo está compuesta por 5 miembros:  Lakshmi N. Mittal (Presidente del consejo y administración CEO)  Aditya Mittal (Director Financiero y Miembro de la Dirección General)  Michel Wurth (Miembro de la Dirección General)  Gonzalo Urquijo (Miembro de la Dirección General)  Malay Murkherjee (Miembro de la Dirección General).

Figura 2.4-2. Lakshmi N. Mittal. El grupo cuenta también con un consejo de administración, cuya misión principal es supervisar la compañía de forma global. Su composición refleja los principios establecidos en el acuerdo de intenciones (memorándum of understanding) firmado el 25 de junio de 2006. Dicho consejo está compuesto por 11 directores independientes provenientes de todas partes del mundo, lo que le confiere un carácter realmente internacional.

4.5 Planta de fuerza 2. El área en la que se realiza la residencia se encuentra ubicada en el lado de planos energía, en planta de fuerza 2.

Figura 4.5-3. Planta de fuerza II. Planta de Fuerza se caracteriza por ser una planta que cumple varias funciones tan variadas pero igual de importantes cada una de ellas.  Es una central Termoeléctrica, en la cual se genera energía eléctrica a partir de energía química almacenada en un combustible.  Es una planta de aire comprimido, contando con 3 compresores de 8000m3/hr.  Exporta vapor de media presión, MS 21Kg/cm2, para el área de acería eléctrica donde lo utilizan para tratar acero en los sistemas de RH/Top y el DV.  Exporta vapor de media presión, MS 21Kg/cm2, para el área de HyL III.  Exporta vapor de baja presión, LS 10Kg/cm2, para las plantas de Agua Helada. Planta de Fuerza II colinda con las siguientes:  Al norte con Planta de agua helada No.4 y Pozo caliente no.2.  Al sur con La Planta de Reducción Directa HYL III  Al este con el canal que separa AMLC Planos de AMLC Largos  Al oeste con PTA (Planta de Tratamiento de Agua)  La Unidad No. 1 se localiza del lado de PTA.  La Unidad No.2 se localiza del lado del Taller Mecánico.

4.5.1 Organización:

Diagrama 1. Organigrama general de las plantas en planos.

Sub-Director de energía.

Ing. Lino Coria

Jefe de mantenimiento mecánico.

Ing.

Jefe de instrumentación.

Subgerente de planta de fuerza planos.

Ing. De proceso. Ing. Miguel Ángel

Jefe de Tratamientos de aguas y plantas Auxiliares Jefe Turno. Oscar

de

Jefe Turno.

de

Jefe de turno PFZA Ing. Ricardo Jefe de PFZA

turno

Jefe de PFZA

turno

Jefe de PFZA Vacante.

turno

Diagrama 2. Organización del personal de planta de fuerza 2.

4.6 Descripción general de planta de fuerza. Planta de Fuerza está constituida principalmente por:  Turbogrupo 1  Turbogrupo 2  Planta de Aire comprimido  Sistemas Comunes 4.6.1 Turbo grupos 1 y 2 Cada Turbogrupo está constituido principalmente por una caldera (Generador de Vapor), cabezales de vapor de alta, media y baja presión, una turbina y un generador eléctrico., así como por sus equipos auxiliares. La caldera o generador de vapor transforma la energía QUIMICA almacenada en el combustible, el cual puede ser GAS NATURAL (NG) y/o COMBUSTOLEO (FO) en energía TERMICA. Esto lo realiza a través de la combustión adicionando aire del medio ambiente con dos ventiladores de tiro forzado (VTF). Esta energía térmica se utiliza en el banco generador de la caldera para calentar agua desmineralizada (DW) hasta formar vapor saturado, este vapor saturado pasa al sobrecalentador donde la misma energía térmica lo transforma en vapor sobrecalentado. PTA abastece de agua desmineralizada (DW) que llega a los tanques de Planta de Fuerza, de estos tanques se bombea al Desareador. En este desareador, con la ayuda de un choque de vapor, se eliminan los gases no condensables y cae al tanque del desareador. En este tanque se tienen 11.0Kg/cm2 y 185ºC, de aquí por medio de la TBBA o la EBBA se alimenta agua a la caldera.

Figura 4.6.1-4. Desareador y cabeza desareadora. A la salida de la caldera se tiene vapor sobrecalentado con las siguientes condiciones: 65 Kg/cm2, y 520 ºC. Siendo la capacidad máxima de 140 TON/Hr (140000 Kg/hr). Este vapor descarga en el cabezal de vapor de alta (HS), de este cabezal se distribuye el vapor a los siguientes sistemas:  Cabezal de Baja Presión (LS)  Turbo Bomba de Agua de Alimentación (TBBA)  Turbina de Vapor (Turbo Generador)  Cabezal de Media Presión (MS) 4.6.2 Cabezal de Baja Presión. A través de una válvula reguladora de presión, conocida como válvula de Alta/Baja, se reduce la presión a 10.0Kg/cm2 y 300ºC. Este vapor alimenta el cabezal de vapor auxiliar y se utiliza para: Calentar y presurizar el desarearador, crear el vació en el condensador, exportar vapor a las plantas de agua helada, calentamiento del sistema de FO, Calentamiento del agua desmineralizada.

Normalmente esta línea solo se utiliza cuando se arranca un turbogrupo o cuando esta fuera de servicio la turbina. El uso de esta línea ocasiona que baje la eficiencia del turbogrupo, ya que el vapor no realiza ningún trabajo al ser bajado a 11.0Kg/cm2.

Figura 4.6.2-5. Válvula de seguridad de alta presión. 4.6.3 Turbo bomba de agua de alimentación Esta bomba aporta el agua de alimentación a la caldera, la particularidad es que es impulsada por una turbina de vapor. El vapor a la salida de esta turbina es de 11.0Kg/cm2. Y descarga en el cabezal de vapor de extracción.

Figura 4.6.3-6. Turbina de Agua de alimentación. 4.6.4 Turbina de vapor En esta turbina la energía térmica del vapor se convierte en energía mecánica. Esto se logra al expandir el vapor de alta en alabes de la turbina, haciéndola girar a una velocidad nominal de 5585 RPM. Esta turbina esta acoplada a un reductor el cual tiene una relación de 3.1 a 1, bajando la velocidad a 1800 RPM y transmite la energía mecánica de la turbina hacia el generador eléctrico. En este generador eléctrico se transforma la energía mecánica en energía eléctrica, siendo el voltaje de salida en 13800volts y una potencia activa máxima de 20MW. Esta turbina tiene tres extracciones antes de descargar el vapor restante en el condensador, la finalidad de estas extracciones es la de incrementar la eficiencia del turbogrupo. La primera extracción se conoce como EXTRACCION REGULADA, la cual consiste en extraer vapor a 11 Kg/cm2 el cual descarga en el cabezal de Vapor de extracción, al estar ubicada en un punto de la turbina donde ya perdió la mayoría de su energía, se aprovecha para alimentar el sistema de vapor auxiliar. Con esto se logra cerrar la válvula de Alta/Baja.

Las otras dos extracciones son las que alimentan los calentadores de baja presión 1 y 2, los cuales calientan el condensado que sale de la turbina hacia el desareador. El vapor que no sale por ninguna de las tres extracciones, pasa al condensador. Donde con ayuda de agua de la torre de enfriamiento se condensa. Una vez condensado se bombea con las Bombas de extracción de condensado hacia el desaredador. El condensador trabaja con presión negativa (vacío), esto para garantizar el flujo de vapor y evitar condensado dentro de la turbina. Por tal razón se requiere inyectar vapor de sellos a la turbina y un ventilador para extraerlo.

Figura 4.6.4-7. Turbina de Vapor de 20 Mw. 4.6.5 Cabezal de Media Presión Esta línea alimenta una válvula reguladora de presión que se conoce como válvula de MS, la cual baja la presión a 21Kg/cm2 y 280 ºC Teniendo una capacidad máxima de 35Ton. Este vapor se exporta hacia: Acería Eléctrica donde se emplea en los sistemas DV y RH Top para crear aceros de alto grado de pureza; HyL donde se utiliza en el reformador y la absorbedora de CO2.

Figura 4.6.5-8. Válvula reguladora de presión. 4.6.6 Planta de aire comprimido La planta de aire comprimido está constituida por 3 compresores fijos de la marca CENTAC de 8000 m3/Hr cada uno; mas un compresor diesel móvil de la marca Ingersoll Rand de 1500m3/Hr. El número de compresores que estén en servicio depende de las necesidades de la planta. Los 4 compresores descargan a un cabezal principal, el cual suministra aire para servicios de las diferentes áreas. Además de alimentar el cabezal de aire de instrumentos propio de Planta de Fuerza. Además se cuenta con un compresor de emergencia el cual entra en servicio cuando baja la presión de aire de instrumentos. Este compresor solo alimenta el cabezal de aire de instrumentos. Actualmente se está alimentando el cabezal de aire comprimido con el Compresor DEMAG de la Planta de O2 no.4. Y los compresores de Planta de Fuerza están de respaldo.

Figura 4.6.7-9. Compresor de Aire. 4.6.7 Sistemas comunes Se denomina sistemas comunes a todos aquellos que se utilizan en la operación de los turbo grupos y Planta de aire comprimido. Los cuales son:  Sistema de agua desmineralizada  Sistema de agua de circulación  Sistema de Combustóleo  Subestación eléctrica 13.8KV. 4.6.8 Sistema de Agua Desmineralizada (DW) Este sistema consta de 2 tanques de agua desmineralizada con una capacidad de 200m3 cada uno y que se abastecen del sistema DW de PTA. Se cuenta con tres bombas. Esta agua se utiliza para recuperar niveles en la caldera y condensador para el arranque, reponer el agua equivalente al vapor de exportación y consumos propios de la planta, para el sello en el sistema de vacío. Además se cuenta con un calentador de agua desmineralizada, el cual utiliza el vapor que se exporta a las plantas de agua helada para calentar el agua que entra a los desareadores.

Figura 4.6.8-10. Tanques de Agua desmineralizada. 4.6.9 Sistema de Agua de circulación (RSW) Este sistema está constituido por una torre de enfriamiento, la cual se divide en tres celdas. Cada celda cuenta con un ventilador de tiro inducido. La torre se abastece de agua suave (SW) del sistema SW de PTA. En la torre de enfriamiento existen 3 bombas de agua de circulación y 2 bombas de agua de enfriamiento de los compresores. Las bombas de agua de circulación se utilizan principalmente para el enfriamiento del condensador, el enfriamiento del aceite de lubricación y control de la turbina y generador eléctrico, y para el enfriamiento del aire que enfría el generador eléctrico. Las bombas de enfriamiento a compresores, como su nombre lo indica, se utilizan para enfriar las etapas de compresión y el aceite de los compresores. Además se utiliza para el enfriamiento de las bombas de agua de alimentación.

Fig ura 4.6.9-11. Bombas para Agua de enfriamiento.

4.6.10 Subestación eléctrica 13.8KV Esta subestación está compuesta por tres barras o buses, la barra 1 se denomina CARGAS PREFERENCIALES y las barras 2 y 3 se denominan CARGAS ESCENCIALES. Cuenta también con dos transformadores BIDIRECCIONALES, el T-24 y el T-25. Estos transformadores enlazan Planta de Fuerza con el sistema eléctrico de CFE.

Figura 4.6.10-12. Barra de buses de plante de fuerza 2.

5.-

CAPÍTULO V: PROBLEMA A RESOLVER Y

ACTIVIDADES DEL PROYECTO. Contenido: 5.1 Planteamiento del problema. 5.2 Actividades del proyecto.

5.1 Planteamiento del problema. Actualmente Planta de Fuerza II. Opera su proceso con recipientes sujetos a presión los cuales se encuentran en funcionamiento constante. Planta de fuerza II cuenta con normas basadas en la operación a cada uno de los equipos. En el 2011, la NOM-020 modifico las condiciones de seguridad, basadas en la prevención total de cada equipos y del personal, el problema que se tiene en Planta de fuerza II, es establecer condiciones de seguridad de los recipientes sujetos a presión, recipientes criogénicos, generadores de vapor o calderas, a fin de prevenir riesgos a los trabajadores y daños en las instalaciones. Para ello La Norma prevé la obligación de clasificar, elaborar expedientes y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento. Los equipos clasificados en las categorías I, II y III deberán contar con dichos programas. De igual forma, contempla la obligación de disponer de procedimientos de seguridad para su operación, revisión y mantenimiento así como lo son los programas seguros de arranque y para de los equipos.

5.2 Actividades a desarrollar en el proyecto:  Clasificar a los equipos instalados en el centro de trabajo en las categorías I, II ó III, de conformidad con lo previsto de la presente Norma.  Contar con un listado actualizado de los equipos que se encuentren instalados en el centro de trabajo, de acuerdo con lo dispuesto de esta Norma.  Disponer de un expediente por cada equipo que esté instalado en el centro de trabajo, conforme a lo establecido de la presente Norma.  Elaborar y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento para los equipos clasificados en las categorías II y III, con base en lo señalado de esta Norma.  Elaborar y aplicar programas de revisión y calibración a los instrumentos de control y dispositivos de relevo de presión de los equipos, según aplique.

 Contar y aplicar procedimientos de operación, revisión y mantenimiento de los equipos, en idioma español, de conformidad con lo dispuesto de la presente Norma.  Cumplir con las condiciones de seguridad de los equipos, según aplique, de acuerdo con lo establecido en esta Norma.  Contar con los registros de operación de los equipos instalados en el centro de trabajo, clasificados en las categorías II y III, de acuerdo con lo que esta Norma.  Contar con los registros de resultados de la revisión, mantenimiento y pruebas de presión o exámenes no destructivos realizados a los equipos clasificados en las categorías II y III, con base en lo dispuesto en la presente Norma.

 Recaudar información de archivo muerto de los recipientes sujetos a presión.

 Obtener información de los de los equipos, por lo cual se tendrá que visitar a los equipos donde se encuentran instalados.

6.-

CAPÍTULO VI: ALCANCES Y LIMITACIONES.

Contenido: 6.1 Alcances 6.2 Limitaciones.

6.1 Alcances. Debido a que planta de fuerza II cuenta con un gran número de sistemas de Equipos para la generación de vapor, el proyecto abarcara el área operativa de planta de fuerza, donde se encuentran instalados los recipientes sujetos a presión, a si como generadores de vapor ó calderas. Estableciendo condiciones y programas de los equipos Sujetos a presión de acuerdo a la NOM-020.

6.2 Limitaciones. El proyecto está limitado únicamente a los recipientes sujetos a presión determinados por la NOM-020, ya que para algunos equipos no aplica.

7.-

CAPÍTULO VII: MARCO TEÓRICO.

Contenido: 7.1 Producción de vapor 7.2 Ciclo térmico. 7.3 Ciclo Rankine. 7.4 Descripción del sistema de generación de vapor. 7.4.1 Quemadores. 7.4.2 Hogar de la caldera. 7.4.3 Sistema de distribución del vapor. 7.4.4 Sistema de retorno de condensados. 7.4.5 Sistema de alimentación y tratamiento del agua.

7.5 Caldera. 7.5.1 Tipos de calderas. 7.5.2 Calderas de tubos de agua o acuotubulares. 7.5.3 Calderas de tubos de humos. 7.5.4 Selección del tipo de caldera.

7.6 Tanque de Purga Continua. 7.7 Desaereador. 7.8 Calentamiento del agua de alimentación. 7.8.1 Clasificación de los calentadores del agua de alimentación. 7.8.2 Calentadores del agua de alimentación, de contacto directo. 7.8.3 Calentadores cerrados o de superficie. 7.8.4 Filtrado.

7.-

7.9 Condensadores de superficie. 7.9.1 Intercondensador. 7.9.2 Postcondensador.

7.10 Sistema de Aire de instrumentos. 7.10.1 Tanque Amortiguador de aire de instrumentos. 7.10.2 Tanque receptor de aire de instrumentos. 7.10.3 Tanque de emergencia de aire de instrumentos.

7.11 Sistema de lubricación de Aceite. 7.11.1 Tipos de lubricación. 7.11.2 Filtro de aceite. 7.11.3 Enfriador de aceite.

7.12 Recipientes sujetos a presión. 7.12.1 Definición de conceptos. 7.12.2 Tipos de recipientes. 7.12.3 Tipos de tapas. 7.12.4 Soldadura en recipientes a presión 7.12.5 Registro de Hombre. 7.12.6 Materiales usados en recipientes a presión. 7.12.7 Códigos aplicables. 7.12.8 Recipientes cilíndricos Horizontales. 7.12.9 Recipientes cilíndricos Verticales.

7.13 Pruebas en Recipientes a presión. 7.13.1 Prueba hidrostática. 7.13.2 Pruebes neumáticas. 7.13.3 Pruebas de elasticidad.

7.14 Válvula de seguridad.

7.-

7.14.1 Tipos de Válvulas de seguridad.

7.15 Mantenimiento. 7.15.1 Tipos de mantenimiento. 7.15.2 Mantenimiento a tanques sujetos a presión. 7.15.3 Mantenimiento a válvula de seguridad.

7.1 Producción de vapor: La generación industrial de vapor es el proceso mediante el cual se produce vapor a presiones por encima de la atmosférica, a partir de la energía de un combustible, o de energía eléctrica. En planta de fuerza utilizan el combustóleo o bien gas natural. El combustóleo, es un combustible elaborado a partir de productos residuales que se obtienen de los procesos de refinación del petróleo. El gas natural se ha constituido en el combustible más, ofrece las mejores oportunidades en términos de economía, aumento de rendimiento y reducción del impacto ambiental. El vapor producido será posteriormente utilizado en diferentes funciones de la fábrica, tales como aportación de calor en procesos, ciclos térmicos o movimiento de máquinas.

7.2 Ciclo térmico: Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos tales que, al transcurso de todos ellos, el sistema regrese a su estado inicial; es decir , que la variación de las magnitudes termodinámicas propias del sistema sea nula. No obstante, a variables como el calor o el trabajo no es aplicable lo anteriormente dicho ya que éstas no son funciones de estado del sistema, sino transferencias de energía entre éste y su entorno. Un hecho característico de los ciclos termodinámicos es que la primera ley de la termodinámica dicta que: la suma de calor y trabajo recibidos por el sistema debe de ser igual a la suma de calor y trabajo realizados por el sistema.

Figura 7.2-13. Ciclo termico comun.

7.3 Ciclo Rankine. El ciclo Rankine es un ciclo de potencia representativo del proceso termodinámico que tiene lugar en una central térmica de vapor. Utiliza un fluido de trabajo que alternativamente evapora y condensa, típicamente agua (si bien existen otros tipos de sustancias que pueden ser utilizados, como en los ciclos Rankine orgánicos). Mediante la quema de un combustible, el vapor de agua es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde se expande para generar trabajo mecánico en su eje (este eje, solidariamente unido al de un generador eléctrico, es el que generará la electricidad en la central térmica). El vapor de baja presión que sale de la turbina se introduce en un condensador, equipo donde el vapor condensa y cambia al estado líquido (habitualmente el calor es evacuado mediante una corriente de refrigeración procedente del mar, de un río o de un lago). Posteriormente, una bomba se encarga de aumentar la presión del fluido en fase líquida para volver a introducirlo nuevamente en la caldera, cerrando de esta manera el ciclo. Existen algunas mejoras al ciclo descrito que permiten mejorar su eficiencia, como por ejemplo sobrecalentamiento del vapor a la entrada de la turbina, recalentamiento entre etapas de turbina o regeneración del agua de alimentación a caldera. Existen también centrales alimentadas mediante energía solar térmica (centrales termo solares), en cuyo caso la caldera es sustituida por un campo de colectores cilindroparabólicos o un sistema de helióstatos y torre. Además este tipo de centrales poseen un sistema de almacenamiento térmico, habitualmente de sales fundidas. El resto del ciclo, así como de los equipos que lo implementan, serían los mismos que se utilizan en una central térmica de vapor convencional.

7.4 Descripción del sistema de generación de vapor: Conformado por equipo, tubería y accesorios que permiten el suministro del agua bajo condiciones adecuadas al sistema de vapor.

7.4.1 Quemadores. Dispositivos de la caldera, donde se lleva a cabo la reacción química del aire con el combustible fósil, para transformarse en calor, mismo que posteriormente servirá para cambiar las propiedades del agua líquida a vapor. 7.4.2 Hogar de la caldera. En el caso de las calderas tipo “tubos de agua”, el hogar está formado por paredes hechas con "bancos de tubos"; en calderas tipo “tubos de humo”, el hogar está formado por una envolvente metálica interna. En ambos casos, es en el hogar donde se inicia la transformación del agua en estado de saturación a vapor y donde se termina de realizar el proceso de combustión iniciado en el quemador, liberando el calor del combustible. 7.4.3 Sistema de distribución del vapor. Serie de tubos denominados "cabezales y ramales de vapor", que permite llevar el vapor a los puntos donde el proceso lo requiere, con la calidad y en la cantidad demandada. 7.4.4 Sistema de retorno de condensados. Serie de tubos denominados "cabezales y ramales de condensado", que regresan parte del agua que se ha condensado en el proceso. Esta agua, de gran valor por su pureza, se retorna al sistema de generación de vapor con un previo tratamiento. Es muy recomendable la instalación de este sistema, ya que permite recuperar la mayor cantidad posible de condensados. 7.4.5 Sistema de alimentación y tratamiento del agua. Si bien el agua en forma de vapor es un vehículo para distribuir calor a diversos procesos, nunca se encuentra pura y los elementos que contiene pueden afectar las tuberías y limitar la transferencia de calor en los equipos de proceso. Para mantener la eficiencia de la caldera e incrementar su vida útil es necesario un acondicionamiento que consiste en reducir los depósitos de sólidos e incrustaciones en las superficies de calefacción, así como el evitar su corrosión.

Cada caldera y su agua de alimentación representan una condición única y específica, por lo que la información y recomendaciones que a continuación se listan, son de carácter genérico. a) Operar adecuadamente el sistema de alimentación de agua. El agua alimentada en el sistema de vapor tiene que ser transportada, desde su punto de suministro o almacenamiento, hasta el interior de la caldera, pasando a través de los economizadores, mediante un sistema de bombeo. Para una operación eficiente se recomienda: •

Mantener en operación el mínimo número de bombas, según se requiera

•

Mantener la operación de las bombas produciendo la presión de descarga de diseño

•

Aprovechar el flujo por gravedad, siempre que sea posible

•

Si los requerimientos de presión varían considerablemente por los cambios de estación en el año o en la producción, evaluar la posibilidad de cambiar los impulsores de las bombas

•

Usar dispositivos para variar la velocidad en los motores de las bombas de agua de alimentación

Por lo general, se utiliza un mínimo de dos bombas de alimentación, dependiendo del grado de confiabilidad para mantener la caldera trabajando en caso de falla del suministro de agua. El hecho de disponer de dos bombas permite realizar trabajos de reparación y mantenimiento en una de ellas, mientras que la otra continúa suministrando el agua necesaria para la operación de la caldera. Cuando se utilizan turbinas de vapor para suministrar el agua de alimentación, se recomienda regular al mínimo requerido la presión de su descarga. b) Dar tratamiento al agua de alimentación y agua retornada (condensado). Es recomendable dar diversos tratamientos al agua antes de introducirla al sistema de generación y distribución de vapor. Se citan los más importantes.

•

En el agua cruda, que forma parte de la alimentación a la caldera, deben eliminarse los sólidos en suspensión, reducir “la dureza” (provocada por las sales de calcio, magnesio y silicio) y eliminar otras impurezas solubles.

•

Aplicar productos químicos, para eliminar el oxígeno disuelto en el agua y controlar su grado de acidez.

Gran parte del oxigeno contenido en el agua alimentada a la caldera, es eliminado en el desareador. Sin embargo, pequeñas cantidades -trazas de éste- aún se encontrarán en el agua, causando la corrosión en el metal de la caldera. Para prevenir esto, un secuestrarte de oxígeno debe ser adicionado al agua, de preferencia en el tanque de almacenamiento del desareador. Así, el secuestrarte dispondrá de un tiempo mayor para reaccionar con el oxígeno residual. Otra forma de reducir la corrosión en la caldera es controlando el “pH” (grado de acidez) en el agua, mediante la adición de químicos. •

Purgar adecuadamente la caldera, para limitar la concentración de impurezas del agua en la caldera.

Las purgas pueden ser localizadas en distintos puntos; éstas pueden ser desde abajo del nivel de agua en el tanque de vapor (o domo del vapor), desde el domo de lodos o cabezal inferior, o también desde el fondo de la caldera. Las purgas pueden ser continuas o intermitentes. A continuación, se establecen algunos principios para llevar a cabo un programa efectivo de purgas. En calderas tipo tubos de agua (acuo tubulares), la concentración de impurezas debe controlarse purgado desde el domo de vapor. Es preferible realizar purgas continuas. También para este tipo de calderas, el purgar desde el domo de lodos o del cabezal inferior elimina los sólidos en suspensión del agua en la caldera. El tratar de controlar la concentración de impurezas purgando en este lugar, puede causar fallas severas en la circulación dentro de la caldera, lo cual causa serios daños. La purga en el fondo debe ser de poca duración, sobre una cantidad ya establecida. Esta cantidad es determinada por el diseño de la caldera, las condiciones de operación y la velocidad de acumulación de sólidos suspendidos.

La purga en calderas del tipo tubos de humo (piro tubular), puede hacerse de manera continua o intermitente, como también realizarse abajo del nivel de agua o desde el fondo. El tipo de purga, su frecuencia y duración dependen del diseño de la caldera, las condiciones de operación y el tipo de programa de tratamiento de agua. Dar tratamiento a los condensados que retornan. Tome en cuenta algunas recomendaciones:  Adicione productos químicos para controlar el grado de acidez.  Elimine el oxígeno de los condensados a través de un desareador, antes de que vuelvan a entrar junto con el agua de reposición, al sistema de agua de alimentación.  Reduzca el venteo en el desareador a menos del 0,1% del flujo de agua o menos del 0,5% del flujo de vapor (esta recomendación dependerá del tamaño del sistema de vapor y condensado, así como de la capacidad demandada por el proceso).  Retorne todos los condensados posibles al sistema de agua de alimentación.

7.5 Caldera La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor.

Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase. Según la ITC-MIE-AP01, caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como: •

Esterilización (tindalización): era común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico; también en los comedores, con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas (antes se creyó que esta era una técnica de esterilización).

•

Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en la industria petrolera, donde el vapor es muy utilizado para calentar petroleas pesados y mejorar su fluidez.

•

Generar electricidad a través de un ciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de las centrales termoeléctricas.

Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.

Figura. 7.5-14. Esquema de una caldera de vapor. 7.5.1 Tipos de calderas. Las calderas se pueden clasificar en:  de tubos de agua o acuotubulares: •

•

Calderas de acero: 

de hogar en depresión.



de hogar presurizado.

de tubos de agua y humos.

 de tubos de humo o pirotubulares. •

Calderas de fundición.

7.5.2 Calderas de tubos de agua o acuotubulares. Debido a los grandes inconvenientes de las calderas pirotubulares se construyen este otro tupo de calderas. En las calderas acuotubulares, el agua circula por dentro de tubos, en vez de alrededor de ellos (pirotubulares), pasando los gases calientes alrededor de los tubos. Estos tubos están situados en el exterior del calderín de vapor. Las ventajas de este tipo de calderas son:  Puede

obtenerse

mayor

capacidad

aumentando

el

número

de

tubos,

independientemente del diámetro del calderín de vapor.  El calderín está expuesto al calor radiante de la llama  La mayor ventaja es la libertad de incrementar las capacidades y presiones.

Figura. 7.5.2-15. Caldera de tubo de Agua. Calderas acuotubulares compactas: Este tipo de calderas pueden quemar todo tipo de combustible variando las características del hogar y los equipos de combustión y posee una serie de ventajas:  Al instalar múltiples unidades en lugar de una sola caldera grande, el calentamiento se basa en la carga por caldera, suministrando una gran elasticidad durante los periodos de demanda baja de vapor.  Los pequeños generadores de vapor pueden colocarse cerca de la carga de vapor evitando pérdidas y reduciendo el tamaño.

 La capacidad de reserva puede suministrarse con un sistema de calderas múltiples.

Figura. 7.5.2-16 Calderas acuotubulares compactas. Calderas acuotubulares no compactas: Estas calderas son montadas en obra y constan de una parte de tubos y tambores con sus conexiones y la otra de mampostería en ladrillo refractario. Estas pueden de ser tubos rectos o de tubos curvados, los cuales son más flexibles que los rectos; y permiten una mayor superficie de calefacción. 7.5.3 Calderas de tubos de humos: La caldera de humos o pirotubular, es decir, tubos de fuego, es aquella que necesita transferencia térmica para que se pueda extraer del combustible y del material la mayor parte del calor que las condiciones económicas permitan. El flujo de los gases de la combustión se realiza por el interior de los tubos; los gases de combustión que salen del hogar pasan previamente por el interior de un haz de tubos que se encuentra en el cuerpo de la caldera bañados por el agua con el fin de aumentar la superficie de calentamiento de la misma, antes de ser expulsado por la chimenea.

Figura. 7.5.3-17. Caldera de tubos de humos. Calderas de fundición: Las calderas de fundición son unidades de calefacción de baja presión construidas por secciones de fundición a presión de acero, bronce o latón. Los tipos normales fabricados son clasificados por el modo en que se ensamblan las secciones de fundición por medio de conectores o niples, conectores exteriores y maguitos roscados. Hay tres tipos de calderas de fundición: •

calderas circulares de fundición:

Es un conjunto atornillado donde el combustible se quema en el hogar central, con los gases subiendo y fluyendo a través de diversos pasos de las secciones llenas de agua y finalmente salen por la chimenea. •

calderas verticales de bloques:

Son secciones ensambladas frontales con trasera, y en posición vertical, atornilladas o unidas por medio de conectores roscados. •

calderas por secciones horizontales:

Este tipo de calderas se utiliza normalmente con gas y un quemador para cada caldera o sección vertical múltiple. 7.5.4 Selección del tipo de caldera: Lo primero es tomar en cuenta a que tipos de trabajo será sometida la caldera. Luego debemos tener el conocimiento de las cualidades que debe tener para ser empleadas en las diversas funciones.

Entre los diversos datos debemos conocer:  La Potencia de la Caldera  El Voltaje que esta Requiere  El Tipo de Combustible que esta Necesita para Trabajar  La Demanda de Vapor que se Requiere, etc. Podemos decir que en realidad existen varios factores importantes al momento de elegir una caldera, tales como:  Capacidad de Consumo de la Empresa.  Capacidad de la Caldera.  Capacidad de Turbina / Generador. La selección del tipo de caldera más adecuado y económicamente eficiente para una instalación industrial se hace más fácil cuanto menos cueste el combustible y la mano de obra y menor número de tipos de calderas de confianza y los regímenes normales a elegir. Lo que habrá que tener en cuenta es si la elección de tipo de caldera cilíndrica o de otra construcción dará resultado económico. El rendimiento térmico influye en el gasto de combustible, pero no es lo más importante para la economización de la caldera, pudiera ser que una caldera de elevado rendimiento térmico, sea poco rentable por sus costos de mantenimiento y funcionamiento. La cantidad de malos resultados obtenidos con gran número de unidades reducidas no se deben a defectos de construcción como al uso del combustible inadecuado, a falta de tiro o al mal funcionamiento. Esto nos puede pasar con cualquier tipo de caldera, y solo9 se puede solucionar con personal especializado y con la mejora de instrumentos y aparatos de los que se espera unos resultados más económicos. El costo inicial es factor decisivo, esto resulta una equivocación, puesto que un reducido aumento del coste inicial puede ser recuperado en los primeros diez meses. Los factores que intervienen en la elección de una caldera son: •

Combustible y tiro.

•

Agua de alimentación.

•

Presión, potencia evaporadora.

•

Funcionamiento y mantenimiento.

7.6 Tanque de Purga Continua. Los tanques de recogida de purga BDV60 están diseñados para recoger descargas procedentes de controles purga de fondo automáticos/manuales, válvulas de control de purga continua manuales, válvulas y sistemas de control de TDS automáticas, recipientes, equipos auxiliares y de recuperación de energía. Los tanques de recogida de purga BDV60 están diseñados y construidos según PD 5500 y por tanto cumplen con la Directiva Europea de Equipos a Presión 97/23/EC. También cumplen con las guías de construcción de tanques para aplicaciones de recogida de purga de la Health and Safety Executive PM60. Como seleccionar el tanque de purga: Paso 1. Con la ayuda, determine longitud de equivalencia de tramos rectos de la línea de purga. Paso 2. Use la Tabla 2 para establecer el tamaño correcto del tanque. Si el resultado del Paso 1 es inferior a 7 m, multiplique la presión de caldera por 1,15. Si el tanque se usará en las condiciones mencionadas arriba, pase al Paso 4. Paso 3. Usando la Tabla 4 con los datos del tanque, establecer el volumen estacionario de agua en el tanque seleccionado. Este volumen deberá ser como mínimo el doble que el volumen máximo de purga. El volumen máximo de purga suele ser el volumen descargado cuando se purga desde la alarma del primer nivel bajo al de la segunda de nivel bajo. Si se desconoce este volumen, se puede calcular. Si se ha calculado que el volumen estacionario de agua es insuficiente, se deberá seleccionar un tanque de purga mayor para satisfacer este requisito. Paso 4. Con la ayuda de la Tabla 3, seleccionar el cabezal de venteo adecuado para el tanque. Los purgadores van en la parte más baja de la caldera y algunas veces también en el cuerpo cilíndrico; se utilizan para sacar una cierta cantidad de agua con el fin de extraer de la caldera los lodos, sedimentos y espumas. Las impurezas de las grandes cantidades de agua vaporizada se van precipitando constantemente. En ocasiones se emplea un purgado

(por el fondo) continuo, por medio de un tubo pequeño, para sacar las impurezas a medida que se precipitan. No obstante, cuando se sigue este procedimiento, los purgadores grandes hay que abrirlos de vez en cuando para sacar más completamente los lodos acumulados.

Figura 7.6-18. Tanque de Purga continúa.

7.7 Desaereador.

Se conocen como desareadores (desgasificadores) aquellos dispositivos mecánicos empleados para liberar los gases contenidos en el agua de alimentación (aire, oxigeno, anhídrido carbónico y otros gases). Su funcionamiento consiste en dividir el agua de alimentación en finas gotitas, calentándolas a continuación para transformarlas en vapor dentro del desareador, y separar el aire, anhídrido carbónico y otros gases del vapor a medida que este se va condensando. En los desaireadores el fluido calorífico acostumbra a ser el vapor, a presiones comprendidas entre valores altos hasta otros inferiores a la presión atmosférica. Un calentador de agua de alimentación del tipo abierto o de contacto directo puede desempeñar la función de desareador con tal que el agua se caliente a una temperatura suficientemente alta para que se desprendan los gases contenidos en ella, los cuales se hacen salir por el purgador del calentador. Los desaireadores más modernos son calentadores de agua de alimentación del tipo de contacto directo. Estos aparatos pueden construirse para producir agua con contenidos muy bajos de oxigeno y otros gases. La distinción entre un desareador propiamente tal y un calentador de agua de alimentación del tipo de contacto directo, que actúe de desareador, está en el bajo contenido de oxigeno del agua producido por este ultimo. Los equipos desaireadores del agua de alimentación de las centrales térmicas pueden ser del tipo de bandeja (artesa) y del tipo de atomización. Algunas veces de des gasifican aguas muy corrosivas sometiéndolas en frío a presiones absolutas muy bajas. Para el servicio de agua caliente de los edificios la desgasificacion puede llevarse a cabo por calentamiento sin que el agua y el vapor entren en contacto. Razón para desarear. La fuente más común de la corrosión en sistemas de calderas de gas se disuelve: oxígeno, dióxido de carbono y amoníaco. De éstos, el oxígeno es el más agresivo. La importancia de eliminar el oxígeno como fuente de deposición de las picaduras y el hierro no puede ser sobre-enfatizada. Incluso las pequeñas concentraciones de este gas puede causar graves problemas de corrosión. El oxígeno también puede entrar en el sistema de agua de alimentación del sistema de retorno de condensado. Este tipo de corrosión se puede producir fallos a pesar de que sólo

una cantidad relativamente pequeña de metal que se ha perdido y la tasa de corrosión general es relativamente bajo. El grado de ataque del oxígeno depende de la concentración de oxígeno disuelto, el pH y la temperatura del agua. La influencia de la temperatura sobre la corrosividad de oxígeno disuelto es particularmente importante en los calentadores cerrados y economizadores, donde la temperatura del agua aumenta rápidamente. Temperatura elevada en sí misma no causa la corrosión. Pequeñas concentraciones de oxígeno a temperaturas elevadas hacen causar problemas graves. Este aumento de temperatura proporciona la fuerza que acelera la reacción de modo que incluso pequeñas cantidades de oxígeno disuelto puede causar una seria corrosión. 7.7.1 Tipo Bandeja Calentadores desareación. Tipo de bandeja calentadores de desareación liberar gases disueltos en el agua de entrada al reducirlo a un fino rocío que cae en cascada a través de varias filas de bandejas. El vapor que hace contacto íntimo con las gotitas de agua y luego friega los gases disueltos por su flujo a contracorriente. El vapor calienta el agua hasta 3-5 º F de la temperatura de saturación de vapor y se debe eliminar todo pero las últimas huellas del oxígeno. El agua desareada entonces cae al espacio de almacenamiento debajo, donde una manta de vapor que protege de la recontaminación. Las boquillas y las bandejas deben ser inspeccionadas regularmente para asegurarse de que están libres de depósitos y están en su posición correcta. Bandeja Tipo de extracción de aire del calentador (Cochrane Corp.) 7.7.2 Tipo Spray-Calentadores desareación. De tipo pulverizador calentadores de desareación trabajar en la misma filosofía general como el tipo bandeja, pero difieren en su funcionamiento. Resorte toberas situadas en la parte superior de la unidad de pulverizar el agua en una atmósfera de vapor que calienta. En pocas palabras, el vapor calienta el agua, y a la temperatura elevada de la solubilidad del oxígeno es extremadamente baja y la mayor parte de los gases disueltos son eliminados del sistema por ventilación.

La pulverización se reduce el contenido de oxígeno disuelto a 20-50 ppb, mientras que el lavador de gases o bandejas de reducir más el contenido de oxígeno a aproximadamente 7 ppb o menos.

Figura 7.7.2-19. Tipo spray-calentadores de distribución. Durante el funcionamiento normal, la válvula de ventilación debe estar abierta para mantener un penacho continua de los vapores y el vapor ventilados al menos 18 pulgadas de largo. Si esta válvula es estrangulada demasiado, aire y gases no condensables se acumulará en el desareador. Esto se conoce como inertización con aire y se puede remediar mediante el aumento de la tasa de ventilación. Para la eliminación óptima de oxígeno, el agua en la sección de almacenamiento debe ser calentado a menos de 5 º F de la temperatura del vapor en condiciones de saturación. De la entrada a la salida, el agua se desarea en menos de 10 segundos. La sección de almacenamiento es generalmente diseñado para contener suficiente agua durante 10 minutos de funcionamiento de la caldera a plena carga.

Figura 7.7.2-20. Tipo spray- de aire del calentador (Buril). Limitaciones: Agua de entrada debe estar prácticamente libre de sólidos en suspensión que podrían obstruir las válvulas de pulverización y puertos del distribuidor de entrada y las bandejas desareador. Además, las válvulas de pulverización, los puertos y las bandejas desareador puede taponarse con escala que se forma cuando el agua que se extrae el aire tiene una alta dureza y la alcalinidad. En este caso, la rutina de limpieza y la inspección del desgasificador son muy importantes. Economizadores: Cuando se instalan los economizadores, buen funcionamiento del calentador de desareación es esencial. Como el oxígeno picaduras es la causa más común de fallo del tubo economizador, esta parte vital de la caldera debe ser protegido con un eliminador de oxígeno, sodio generalmente catalizada sulfito

7.8 Calentamiento del agua de alimentación. Para producir económicamente energía se necesita utilizar la máxima cantidad de calor que puede obtenerse a partir de un combustible dado. En las modernas centrales productoras de energía el calor que podría perderse en el vapor de escape, de las instalaciones auxiliares o en los gases quemados que van a la chimenea, se aprovecha para calentar el agua de alimentación de las calderas. Los vapores de escape y de sangrado se utilizan en los calentadores del agua de alimentación. En cuanto a los economizadores, éstos funcionan como dispositivos cambiadores de calor por lo que respecta a los gases quemados. Las principales ventajas que se derivan del calentamiento del agua de alimentación son las siguientes : (1) reducción de las tensiones de las planchas y tubos de las calderas; (2) utilización del calor que de otro modo se perdería; (3) purificación parcial del agua no tratada; (4) mayor aproximación a los rendimientos térmicos ideales de las instalaciones con sangrado en los escalonamientos de las turbinas; (5) aligeramiento de los últimos escalonamientos de las turbinas de vapor, de grandes volúmenes de vapor a baja presión por sangrado que se envían a los calentadores del agua de alimentación, y (6) aumento de la capacidad de la caldera. 7.8.1 Clasificación de los calentadores del agua de alimentación. Cuando el suministro de calor de un calentador de agua procede de los gases calientes que van a la chimenea, el calentador recibe el nombre de economizador y cuando el calor utilizado se deriva del escape, sangrado, prensaestopas, chorro, o manantiales de vapor vivo se denomina calentador del agua de alimentación. Los calentadores de contacto directo o tipo abierto utilizan el calor del vapor por contacto directo con el agua al mezclarse entre sí. Dichos calentadores trabajan a presiones comprendidas entre un valor ligeramente inferior al de la presión atmosférica y 2,1 kg/cm2 (presión relativa). En éstos aparatos el vapor y el agua se hallan a la misma presión. En el calentador cerrado o del tipo de superficie, el calor del vapor se transmite a través de las paredes metálicas y el vapor y el agua no están en contacto directo. Los calentadores

cerrados pueden trabajar con vapor a cualquier presión, y generalmente en ellos el vapor y el agua no están a la misma presión. 7.8.2 Calentadores del agua de alimentación, de contacto directo. Estos calentadores pueden ser verticales u horizontales. Ambas formas de construcción constan de las siguientes partes principales: envolvente de hierro fundido o de acero; control de agua; purgador de agua de condensación; grifos de evacuación; purgadores de vapor o de aire y, ocasionalmente, separador de vapor y aceite colocado en la entrada del vapor. Para poner en contacto el agua con el vapor en los calentadores de contacto directo, pueden utilizarse dispositivos a base de artesas u otros recipientes, sobre los cuales se derrama el agua, o bien pulverizadores de agua dispuestos convenientemente. Desde hace años se viene utilizando el acero inoxidable en la construcción de las partes internas de los calentadores que han de estar sometidas a la acción de gases corrosivos. El calentador vertical de contacto directo y desgasificador se elimina el aire y otros gases contenidos en el agua de alimentación. El agua de alimentación entrante pasa dos veces a través de los tubos en forma de TJ del condensador-purgador, en donde el vapor procedente de la parte superior del casco envolvente del aparato se transforma en agua. Ésta vuelve al calentador a través de un tubo provisto de cierre hidráulico y de un pulverizador de descarga. Los gases no condensables salen del casco del condensador a través de un tubo de evacuación dispuesto al efecto. El agua de alimentación fluye desde los tubos del condensador hacia una caja de distribución, la cual tiene los bordes dentados con el fin de dirigir el agua adecuadamente hacia el grupo superior. Los calentadores del agua de alimentación del tipo de contacto directo dotados de condensadores-purgadores internos, necesitan instalaciones de la cámara de calefacción. Durante su recorrido el agua es calentada por el vapor existente en la cámara, alcanzando una temperatura próxima a la del vapor. El vapor que entra por un lado del casco o envolvente del calentador pasa directamente a la sección de desgasificación, en donde el vapor y el agua entran en contacto cuando cada uno ha pasado por su correspondiente garganta o estrangulación.

Figura 7.8.2-21. Calentador desareador del agua de alimentación, tipo Elliot, de pulverizador y contacto directo. 7.8.3 Calentadores cerrados o de superficie. En los calentadores del tipo de superficie o cerrados el vapor y el agua nunca están en contacto. En consecuencia, estos calentadores pueden trabajar a presiones muy diversas. Las partes esenciales de un calentador cerrado o de superficie consisten en una coraza. Envolvente en cuyo interior se encuentran los tubos o serpentines, a través de los cuales circula el agua o el vapor. Los tubos pueden ser rectos, helicoidales, en espiral o en forma de ü. Estos últimos se denominan generalmente tubos curvados. Los calentadores en que el agua circula por el interior de los tubos o serpentines se conocen con el nombre de calentadores de «tubos de agua»; si lo que circula por el interior de los tubos es el vapor, se llaman calentadores de tubos de vapor. Los más corrientes son los de tubos de agua; el vapor y el agua pueden circular en el mismo sentido o en sentido opuesto, es decir, en equicorriente o en contracorriente. En los calentadores de flujo único el agua circula solamente en un sentido; en los calentadores de flujo múltiple el agua circula hacia atrás y

hacia delante en varias series de tubos. Los calentadores cerrados se instalan generalmente entre la bomba de alimentación de la caldera y la caldera.

Figura 7.8.3-22. Calentador Lummus para el agua de alimentación, del tipo de superficie. En la figura 7.8.3-24, se representa un calentador cerrado del tipo de superficie, de tubo recto y provisto de coraza cilíndrica. El agua pasa dos veces a través de la superficie de calentamiento constituida por tubos de pequeño diámetro que terminan por un extremo en una cabeza fija, y por el otro en una cabeza flotante, la cual se mueve para compensar las tensiones producidas por la dilatación o por la contracción de los tubos. Otros calentadores del tipo de superficie tienen los tubos curvados, por cuyo interior circula el agua, de forma idéntica, pero de distinto diámetro a los representados en el condensador-purgador. Los tubos curvados permiten suprimir la cabeza móvil o flotante del calentador de la figura 7.8.3-24. Los calentadores del tipo de la figura 7.8.3-24. Pueden funcionar como: (1) condensadores directos; (2) saturados y condensadores; (3) condensadores y sobre- enfriadores, y (4) saturadores, condensadores y sobreenfriadores. AI trabajar como sobreenfriadores la temperatura del vapor condensado queda por debajo de la normal del líquido saturado a la presión del vapor contenido dentro del calentador. La saturación puede conseguirse por medio de un tabique constituido por tubos colocado a la entrada del vapor.

El sobreenfriamiento del vapor condensado se obtiene con un recinto en forma de corona con relación a los tubos, a través de la cual pasa primero el agua para evitar que el vapor se ponga en contacto con aquéllos. 7.8.4 Filtrado. Los filtros mecánicos se emplean muchísimo para quitar las materias que el agua tiene en suspensión, especialmente cuando se ha tratado químicamente y contiene partículas de precipitados. Los filtros de presión se construyen con las envolventes de acero en posición horizontal o vertical, dependiendo del espacio disponible para la instalación. Sea cual fuere el tipo, su mejor emplazamiento es a la salida, de la bomba del agua tratada. El agua que se ha de filtrar circula en sentido descendente a través de capas de diferentes materiales de varios tamaños. Los materiales filtrantes más corrientes son: arena, magnetita, calcita y antracita. En las aguas de alimentación de calderas la sílice es muy perjudicial, debido a que forma una incrustación densa y muy dura. Esta incrustación de las superficies de caldeo de los generadores de vapor y de los recalentadores y álabes de turbinas, que se produce cuando la sílice es arrastrada por el vapor, es muy grave. Es preciso evitar el arrastre de sílice de los lechos filtrantes, lo cual se consigue empleando lechos de antracita, de granulometría apropiada y de transición uniforme, desde el tamaño grueso hasta los finos. Añadiendo coagulantes al agua durante el filtrado se contribuye intensamente a poder mantener una velocidad de filtrado elevada. Los coagulantes más corrientes son: alumbre, sulfato de aluminio y sulfato de hierro. Al añadir al agua estos productos reaccionan con las sales alcalinas producidas por los bicarbonatos o carbonatos cálcico y magnésico, formando precipitados voluminosos: los de hidróxido de aluminio o de hierro. Este hidróxido gelatinoso al depositarse forma una esterilla en el material filtrante, la cual retiene eficazmente las pequeñas partículas de materias en suspensión. Para añadir los coagulantes al agua que se trata de filtrar se emplean dispositivos automáticos.

7.9 Condensadores de superficie. En los condensadores de superficie se puede recuperar el condensado porque no se mezcla con el agua de refrigeración. El vapor que hay que condensar normalmente circula por

fuera de los tubos, mientras que el agua de enfriamiento, o circulante, pasa por el interior de los mismos. Esto se hace principalmente porque el vapor limpio no ensucia la superficie externa de los tubos, la cual es difícil de limpiar. El agua de refrigeración frecuentemente está sucia y deja sedimento en el interior de los tubos. El método usual de limpiarlos consiste en desmontar las tapas del condensador y hacer pasar por dentro de los tubos cepillos de alambre movidos por un motor eléctrico. Esta tarea no es tan sencilla como puede parecer, porque un condensador puede tener de mil a once mil tubos.

Figura 7.9-23 Condensador de superficie Westinhouse, radial de dos pasos. Los condensadores de superficie pueden ser de paso único, en los cuales el agua circula en un solo sentido a través de todos los tubos o de dos pasos, o los cuales el agua circula en un sentido a través de la mitad de los tubos y vuelve a través de los restantes. La mayoría de los grandes condensadores están equipados con una bomba centrífuga para evacuar el condensado líquido, y un eyector de aire de tipo de chorro para evacuar los gases. La figura 5.9 representa una instalación moderna típica de turbina con su condensador. El condensador de dos pasos se halla suspendido directamente del fondo de la turbina, no

necesitándose ninguna junta de dilatación. Soportes de muelle ayudan a sostener el peso del condensador, y al mismo tiempo, permiten cierto movimiento para compensar las dilata clones y contracciones. Las tuberías de agua del condensador generalmente muy provistas de juntas de dilatación de caucho, debido a que solamente. 7.9.1 Intercondensador. El Intercondensador está a presión atmosférico, técnicamente igual a la del condensador de superficie, Este ayuda al condensador de superficie a reducir el consumo de vapor, es decir condensado el vapor y enfría el aire, por lo que si existe un gran consumo de vapor y alta temperatura esto puede originar un aumento de presión y por lo tanto un aumento de temperatura. Prácticamente el riesgo de operación sería que un exceso de presión puede dañar los eyectores y por consiguiente dañar las tuberías por donde pasa el agua, el vapor; ocasionando fugas de vapor. 7.9.2 Postcondensador. La presión en el Postcondensador está por encima de la presión atmosférica, este le ayuda al condensador principal a eliminar el condensado contaminado, con lo que siempre debe estar drenando para que no existas alteraciones de presión y temperatura, si sobre pasas los valores normales de operación este puede presentar una serie de fugas en la ventilación del Postcondensador. Es importante que la tubería de ventilación este siempre limpia e inspeccionada por lo dicho anteriormente.

7.10 Sistema de Aire de instrumentos. El aire de instrumentos debería estar libre de contaminantes corrosivos y gases peligrosos los cuales podrían ser arrastrados dentro del suministro de aire de instrumentos. Un sistema de aire de instrumentos deberá contar con los siguientes equipos e instrumentos:  Toma de ingreso de aire.  Compresor.  Tanque pulmón.  Secador.  Filtros Pre-Secado.  Filtros Post-Secado.

 Monitoreo y Control.

7.10.1 Tanque Amortiguador de aire de instrumentos. El sistema de aire de servicios e instrumentos, suministra aire libre de aceite a los usuarios. El aire de instrumentos debe estar seco y filtrado. El sistema de distribución de aire de instrumentos está compuesto por un compresor de emergencia, un enfriador, un tanque receptor, dos trenes de secadoras, válvulas, instrumentación y controles tal con se muestra en el P&ID del sistema. El sistema de aire de servicios e instrumentos, está constituido por tubería, válvulas y accesorios, y se distribuye en las siguientes zonas de la planta. 7.10.2 Tanque receptor de aire de instrumentos. El sistema de aire de servicios e instrumentos, suministra aire libre de aceite a los usuarios. El aire de instrumentos debe estar seco y filtrado. El sistema de distribución de aire de instrumentos está compuesto por un compresor de emergencia, un enfriador, un tanque receptor, dos trenes de secadoras, válvulas, instrumentación y controles tal con se muestra en el P&ID del sistema. El sistema de aire de servicios e instrumentos, está constituido por tubería, válvulas y accesorios, y se distribuye en las siguientes zonas de la planta. El sistema se mantiene presurizado constantemente, manteniéndose las condiciones dentro del intervalo de operación normal, por medio de los dispositivos de control. 7.10.3 Tanque de emergencia de aire de instrumentos. El Tanque de emergencia de aire de instrumentos es del tipo reciprocante, una tapa, con cilindros no lubricados y enfriados con agua. El tanque debe tener un filtro de aire en la succión y operará en caso de que el sistema de aire para la planta industrial esté fuera de servicio. La presión de descarga del aire es de 9 BARS abs y el flujo manejado 2.10 Nm3/h.

7.11 Sistema de lubricación de Aceite. La finalidad principal de la lubricación es reducir la fricción y el desgasten el interior de los rodamientos que podrían causar fallos prematuros. Los efectos de la lubricación pueden ser brevemente descritos de la siguiente manera:

 Reducción de desgaste y fricción.  Extrusión de la vida de fatiga.  Disipación del calor fraccional y refrigeración. 7.11.1 Tipos de lubricación. Los distintos métodos de lubricación se dividen inicialmente en lubricación por grasa o por aceite. Las prestaciones satisfactorias del rodamiento se pueden obtener mediante la adopción del método más adecuado dependiendo de la aplicación o las condiciones de trabajo. En general, el aceite ofrece una lubricación superior; no obstante, la lubricación por grasa permite unas estructuras más simples en el entorno del rodamiento.  Lubricación por Grasa: La cantidad de grasa a suministrar al alojamiento depende del diseño del mismo y el espacio disponible, características de la grasa y temperatura ambiente. Por ejemplo, los rodamientos de eje principal de máquina herramienta, en los cuales la precisión puede ser afectada por pequeños incrementos de temperatura, sólo requieren una pequeña cantidad de grasa. La cantidad de grasa para rodamientos normales se determina de la siguiente manera: Se debe introducir grasa suficiente en el rodamiento, incluyendo el lado guía de la jaula. El espacio disponible dentro del alojamiento para la grasa depende de la velocidad.  Lubricación por Aceite: (1) Lubricación en Baño de Aceite. La lubricación en baño de aceite es ampliamente utilizada en los casos de velocidades bajas o medias. El nivel de aceite debe estar en el centro del elemento de rodadura más bajo. Es aconsejable disponer de un indicador de nivel visual con el fin de comprobar que se mantiene el nivel de aceite óptimo. (2) Lubricación por Goteo de Aceite. La lubricación por goteo se utiliza habitualmente en rodamientos de bolas pequeños funcionando a velocidades relativamente altas.

El aceite se almacena en un depósito visible. La cadencia de goteo se controla mediante un tornillo situado sobre el depósito.

7.11.2 Filtro de aceite. El aceite destinado a la lubricación después de salir del refrigerante de aceite y de la válvula reductora de presión pasa atreves del filtro. El filtro es de tipo mecánico y magnético y se compone de dos elementos, con la correspondiente válvula de intercambio la cual puede ser usada para excluir un elemento filtrante por vez y limpiarlo, mientras la turbina está en función. Cuando el elemento filtrante en operación está sucio, la caída de presión aumenta y por lo tanto la presión del aceite de lubricación más allá del filtro disminuye, cuando se verifica esto, el caudal de aceite debe ser trasladado al otro elemento y el anterior debe limpiarse. El cuerpo de aceite es de arrabio de buena calidad, los dos elementos, están dotados de empañaduras especiales que facilitan su extracción y reposición. Los elementos magnéticos son del tipo de imanes permanentes; están dotados de una jaula exterior construida con material diamagnético fácilmente extraíble para la operación de limpieza. La forma de la jaula ha sido estudiada para reducir al mínimo la caída de presión reteniendo los cuerpos extraños. 7.11.3 Enfriador de aceite. El sistema de lubricación del grupo consta principalmente de un tanque de aceite, bombas refrigeradores, filtro, manómetros y tuberías de enlace. Este tipo de refrigerante, ha sido proyectado para ser montado verticalmente. Las partes principales son: El haz de tubos, el involucró, el tanque de agua y la tapa del estanque. Las partes principales son: El haz de tubos, el involucró, el tanque de agua y la tapa del estanque. El haz de tubos es el elemento refrigerante con el agua que fluye en el interior de los tubos. El aceite por refrigerar resbala por el exterior del haz de tubos, dentro del involucró, guiado por los diafragmas. El involucró tiene las conexiones para la entrada y la descarga del aceite, colocadas de manera que el aceite que se va a refrigerar, se introduce por el lado de las curvas en U, y escurre hacia la salida por el lado de la placa fija de tubos. El estanque de agua, está dotado de conexiones para entrada y descarga del agua. El estanque de agua, está dividido

en dos cámaras, por una pared de separación la cual está dispuesta de manera que el agua de refrigeración que entra por un lado de los tubos en U, y sale por el otro lado. Cada una de las conexiones puede ser utilizada como entrada o con sin salida sin perjudicar el rendimiento del refrigerante. La placa de tubos se encuentra entre el estanque de agua y la brida del involucro. Ambos lados de la placa de tubos hay instaladas empaquetaduras de neopreno, creando el cierre entre el aceite y el agua. Una tercera empaquetadura de tipo "O ring", evita toda posibilidad de perdida entre el involucro y la placa de tubos. Es posible drenar el aire desde el estanque de agua por medio de un tapón destinado al efecto.

7.12 Recipientes sujetos a presión. Recipiente sujeto a presión: El aparato construido para operar a una presión superior a la atmosférica o sometido a vacío. La presión puede ejercerse sobre la superficie interior, la exterior y/o los componentes del equipo. Dicha presión puede provenir de fuentes externas o mediante la aplicación de calor, desde una fuente directa, indirecta o cualquier combinación de éstas. 7.12.1 Definición de conceptos. Alteraciones: Las modificaciones realizadas a un equipo que cambian su capacidad para resistir la temperatura o presión de diseño original, aún cuando no impliquen cambios físicos en el equipo. No se consideran como alteraciones, la sustitución de accesorios o instrumentos por otros de las mismas características. Autoridad del trabajo; Autoridad laboral: Las unidades administrativas competentes de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social que realizan funciones de inspección en materia de seguridad y salud en el trabajo y las correspondientes de las entidades federativas y del Distrito Federal, que actúen en auxilio de aquéllas. Centro de trabajo: Aquellos lugares tales como edificios, locales, instalaciones y áreas, en los que se realicen actividades de producción, comercialización, transporte y almacenamiento o prestación de servicios, o en el que laboren personas que estén sujetas a una relación de trabajo.

Certificado de fabricación: El documento emitido y avalado por el fabricante original del equipo, en el que se establece el diseño, materiales, datos e información para su uso, pruebas y revisiones, acordes con lo establecido en el código o norma empleados para su construcción. Código o norma: El conjunto de reglas técnicas en que está basado el diseño, construcción, instalación, pruebas, reparación o alteración de los equipos. Condiciones de operación: Las variables de funcionamiento de los equipos, que incluyen los límites de presión y temperatura aceptados y reconocidos como seguros, de acuerdo con las características de diseño y fabricación, y que no activan los dispositivos de seguridad ni sobrepasan los rangos de seguridad de sus instrumentos de control. Dispositivos de relevo de presión; dispositivo de seguridad: Los accesorios o cualquier otro elemento calibrados para desahogar una sobrepresión, tales como válvulas de seguridad, válvulas de alivio de presión, discos de ruptura, entre otros. Equipo(s): El o los recipientes cerrados sometidos a una presión interna o externa, recipientes criogénicos y generadores de vapor o calderas. Equipo auxiliar: El accesorio o componente requerido para el funcionamiento de generadores de vapor o calderas, tales como contenedores para el suministro de agua, aire o combustible; equipo de tratamiento de aguas, de bombeo y de condensados; cabezales de distribución; ventilador(es), y extractor(es), entre otros. Equipos nuevos: Aquéllos que no han sido puestos en funcionamiento desde su fabricación; que cuentan con certificado de fabricación o con el estampado de cumplimiento con el código o norma; que conservan las condiciones de integridad con las que fueron diseñados y construidos, y que no han sufrido alteraciones. Exámenes no destructivos (END): Los tipos de ensayos practicados al material de un equipo y/o a sus uniones, que no alteran de manera permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas dimensionales. Fluidos peligrosos: Aquellas sustancias químicas que por sus características intrínsecas y de temperatura en el proceso, cumplen con lo siguiente: a) Representan riesgos a la salud, de inflamabilidad y/o reactividad, por tratarse de sustancias oxidantes o que reaccionan al contacto con el agua, según lo establecido en la NOM-018-STPS-2000, o las que la sustituyan, o

b) Su temperatura de operación sea mayor a 50 ºC, o c) Su temperatura sea inferior a -10 °C. Funcionamiento: La operación segura de los equipos y de sus elementos de seguridad, soportada en las acciones realizadas en su revisión y mantenimiento. Gas licuado de petróleo; gas L.P.: El combustible en cuya composición química predominan los hidrocarburos butano y propano. Generador de vapor o caldera: El aparato que se utiliza para generar vapor de agua o para calentar un fluido en estado líquido, mediante la aplicación del calor producido por la combustión de materiales, reacciones químicas o energía solar o eléctrica. Instrucciones o procedimientos de seguridad: La descripción, en orden lógico y secuencial, de las actividades y condiciones seguras que deberán seguir los trabajadores en la operación, revisión, mantenimiento, pruebas de presión y exámenes no destructivos de los equipos. Instrumentos de control: Los elementos instalados en el equipo para manejar, regular y/o supervisar sus variables de operación, entre otros, las columnas de agua, los indicadores de nivel y los controles de presión. Patrón: La persona física o moral en cuyo centro de trabajo opera algún equipo y que es responsable de su funcionamiento. Personal calificado: La persona con conocimientos y experiencia para realizar reparaciones de los equipos que requieren soldadura o alteraciones. Personal capacitado: La persona con conocimientos para realizar actividades de operación, mantenimiento o reparación de equipos. Personal certificado: La persona con capacidad técnica y experiencia para realizar, supervisar, interpretar y evaluar los resultados de exámenes no destructivos, de acuerdo con lo dispuesto por la NMX-B-482-1991, o las que la sustituyan, o equivalente. Presión de calibración: El valor de la presión al que se ajusta la apertura de un dispositivo de relevo de presión. Presión de diseño: El valor de la presión establecido en la fabricación del equipo, sobre las condiciones más severas de presión y temperatura esperadas durante su

funcionamiento, y conforme a las cuales se determinan las especificaciones más estrictas de espesor de pared y de sus componentes. Presión de operación: La presión manométrica a la que funciona un equipo en condiciones normales. Presión de prueba: El valor de la presión a la que se somete un equipo, con base en el código o norma de construcción, para comprobar que sus partes constitutivas son seguras en su operación. Presión de trabajo máxima permitida: El menor de los valores de presión calculado para cualquiera de las partes esenciales del equipo según su diseño, o recalculado usando los espesores actuales, sin que presente deformación permanente. Procedimiento para la evaluación de la conformidad: La metodología para evaluar la conformidad con la presente Norma Oficial Mexicana. Recipiente criogénico: El recipiente sujeto a presión que contiene un fluido criogénico -oxígeno, nitrógeno, argón, helio e hidrógeno, entre otros-, o gases condensados o licuados -bióxido de carbono y óxido nitroso, entre otros-, de doble pared, con un tanque interior y uno exterior, en su caso. Entre los dos tanques se tiene un espacio anular con vacío y un material con propiedades de aislamiento para evitar la transferencia de calor por conducción, convección y radiación, desde el medio ambiente exterior hasta los gases en estado líquido en su interior. Registro: La evidencia objetiva de la realización de actividades de operación, revisión y mantenimiento, así como del historial de las pruebas de presión o exámenes no destructivos practicados al equipo. Reparación: Los trabajos realizados, de conformidad con un código o norma, que restauran a un estado apropiado al equipo para que funcione en condiciones seguras. Reporte de servicios: El documento emitido por una unidad de verificación tipo “C”, acreditada y aprobada en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, en el que hace constar que se prestaron, a petición del patrón, los servicios

de elaboración, ejecución y validación de los requerimientos establecidos en la presente Norma. Revisión: Las actividades realizadas por personal con conocimientos para determinar si el equipo opera en condiciones seguras de funcionamiento y se cumplen los procedimientos de operación y los programas de mantenimiento. Riesgo inminente: La condición de operación fuera de los parámetros normales de un equipo y/o la ausencia de instrumentos de control, que pone en peligro su integridad física, la de los trabajadores y/o las instalaciones del centro de trabajo. Secretaría: La Secretaría del Trabajo y Previsión Social. Superficie de calefacción: El área de transferencia de calor de un intercambiador de calor, o de un generador de vapor o caldera, que se encuentra en contacto simultáneo, por un lado con la fuente de energía térmica y, por el otro, con el fluido de trabajo o parte fría. Temperatura de diseño: La temperatura esperada en el equipo bajo las condiciones de operación máxima extraordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de operación. Temperatura de operación: La temperatura máxima del metal en el equipo que se alcanza bajo condiciones normales de funcionamiento, y que nunca deberá exceder el valor de la temperatura de diseño. Temperatura extrema: La temperatura exterior de un equipo, mayor de 50 ºC o menor a -10 ºC, y que en caso de entrar en contacto con la piel provoca quemaduras al trabajador. Transitorios relevantes: Aquellas condiciones momentáneas ocurridas fuera de los parámetros normales de operación segura de un equipo. Unidad de verificación tipo “A”: La persona física o moral, acreditada y aprobada en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, para verificar el grado de cumplimiento con la presente Norma mediante la emisión de un dictamen de evaluación de la conformidad. Unidad de verificación tipo “B”: La persona física o moral, acreditada y aprobada en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, constituida por el propio centro de trabajo y que forma parte integrante del mismo, con independencia de juicio,

integridad en relación con sus actividades y sin conflicto de intereses, responsable de verificar el grado de cumplimiento con la presente Norma mediante la emisión de un dictamen de evaluación de la conformidad. 7.12.2 Tipos de recipientes. Los diferentes tipos de recipientes a presión que existen, se clasifican de la siguiente manera:

 POR SU USO: Por su uso los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de proceso. Los primeros nos sirven únicamente para almacenar fluidos a presión, y de acuerdo con su servicio son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de día, tanques acumuladores, etc. Los recipientes a presión de proceso tienen múltiples y muy variados usos, entre ellos podemos citar los cambiadores de calor, reactores, torres fraccionadoras, torres de destilación, etc.

 POR SU FORMA: Por su forma, los recipientes a presión, pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros pueden ser horizontales o verticales, y pueden tener, en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos según el caso. Los recipientes esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volúmenes a altas presiones. Puesto que la forma esférica es la forma "natural" que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna, ésta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión, sin embargo, la fabricación de este tipo de recipientes e mucho más cara en comparación con los recipientes cilíndricos. 7.12.3 Tipos de tapas. Para "cerrar" recipientes cilíndricos, existen varios tipos de tapas, entre otras tenemos las siguientes: Tapas planas, planas con ceja, únicamente abombadas, abombadas con ceja invertida, toriesféricas, semielípticas, semiesféricas, tapas 80-10, tapas cónicas, toricónicas, etc. Tapas planas: Se utilizan para "cerrar" recipientes sujetos a presión atmosférica generalmente, aunque en algunos casos se usan también en recipientes sujetos a presión. Su costo entre las tapas es el más bajo, se utilizan también como fondos de tanques de almacenamiento de grandes dimensiones. Tapas planas con ceja: Al igual que las anteriores, se utilizan generalmente para presiones atmosféricas, su costo también es relativamente bajo, y tienen un límite dimensional de 6 metros de diámetro máximo. Tapas únicamente abombadas:

Son empleadas en recipientes a presión manométrica relativamente baja, su costo puede considerarse bajo, sin embargo, si se usan para soportar presiones relativamente altas, será necesario analizar la concentración de esfuerzos generada al efectuar un cambio brusco de dirección. Tapas abombadas con ceja invertida: Su uso es limitado debido a su difícil fabricación, por lo que su costo es alto, siendo empleadas solamente en casos especiales. Tapas toriesféricas: Son las que mayor aceptación tienen en la industria, debido a su bajo costo y a que soportan altas presiones manométricas, su característica principal es que el radio de abombado es aproximadamente igual al diámetro. Se pueden fabricar en diámetros desde 0.3 hasta 6 metros. Tapas semielípticas: Son empleadas cuando el espesor calculado de una tapa toriesférica es relativamente alto, ya que las tapas semielípticas soportan mayores presiones que las toriesféricas. El proceso de fabricación de estas tapas es el troquelado, su silueta describe una elipse relación 2:1, su costo es alto y en México se fabrican hasta un diámetro máximo de 3 metros. Tapas semiesféricas: Utilizadas exclusivamente para soportar presiones críticas. Como su nombre lo indica, su silueta describe una media circunferencia perfecta, su costo es alto y no hay límite dimensional para su fabricación. Tapas cónicas: Se utilizan generalmente en fondos donde pudiese haber acumulación de sólidos y como transiciones en cambios de diámetro de recipientes cilíndricos.

7.12.4 Soldadura en recipientes a presión. El procedimiento más utilizado actualmente en la fabricación de recipientes a presión es el de soldadura, el cual eliminó el sistema de remachado que se usó hasta hace algunos años. Todas las soldaduras serán aplicadas mediante el proceso de arco eléctrico sumergido, el cual puede ser manual o automático, En cualquiera de los dos casos, deberá tener penetración completa y se deberá eliminar la escoria dejada por un cordón de soldadura, antes de aplicar el siguiente. Con el fin de verificar si una soldadura ha sido bien aplicada se utilizan varias formas de inspección, entre ellas está el de radiografiado, la prueba de líquidos penetrantes y algunas veces se utiliza el ultrasonido. La prueba más comúnmente utilizada es el radiografiado, éste puede ser total o por puntos. Cuando practicamos el radiografiado por puntos en recipientes a presión, debemos tomar por lo menos, una radiografía por cada 15 metros de soldadura y la longitud de cada radiografía será de 15 centímetros como mínimo. Antes de aplicar cualquier soldadura, en recipientes a presión, debemos preparar un Procedimiento de Soldadura para cada caso en particular, el cual nos indica la preparación, diámetro del electrodo, etc., para cada tipo y espesor de material. Debemos también hacer pruebas a los soldadores para asegurarnos que la soldadura será aplicada por personal debidamente calificado. Estas pruebas y procedimientos deberán apegarse estrictamente a las recomendaciones hechas por el Código A.S.M.E., Sección IX "Welding and Brazing Qualifications." El material de aporte, de la soldadura, deberá ser compatible con el material base a soldar. Los electrodos más comúnmente utilizados para soldar recipientes a presión de acero al carbón, son el 6010 y el 7018. Cuando aplicamos soldadura en recipientes a presión de acero inoxidable, es necesario utilizar gas inerte y se recomienda pasivar las soldaduras con una solución a base de ácido nítrico y ácido clorhídrico. Debemos tratar de evitar los cruces de dos o más cordones de soldadura. La distancia mínima entre dos cordones paralelos será de 5 veces el espesor de la placa, sin embargo, cuando sea inevitable el cruce de dos cordones, el Código A.S.M.E., Sección VIII División 1, nos recomienda radiografiar una distancia mínima de 102 milímetros a cada lado de la intersección.

7.12.5 Registro de Hombre. Cuando se requiere tener acceso al interior de un recipiente a presión, ya sea para mantenimiento, carga o descarga de sólidos, etc., es necesario instalar en él un registro de hombre. El diámetro mínimo para este tipo de registros es de 16", aunque éste no es muy recomendable por que dificulta el rápido acceso al interior del equipo, lo usual es instalar registros de 18 ó 20 pulgadas de diámetro. Ya que al abrir un registro de este tipo los operadores tendrían que cargar la tapa y éstas son muy pesadas, se recomienda instalar un pescante en la tapa de cada registro. En la Figura No. 39, se muestran los detalles de los registros y pescantes recomendables. Los cuellos para los registros de hombre, deben ser calculados como los cilindros de pared delgada. La tapa será una brida ciega comercial, del mismo material y rango que las usadas en las demás boquillas del recipiente en cuestión. Las placas de refuerzo, en los registros de hombre, serán calculadas con el mismo criterio como si se tratase de una boquilla cualquiera. 7.12.6 Materiales usados en recipientes a presión. En la etapa de diseño de recipientes a presión, la selección de los materiales de construcción es de relevante importancia, para lo cual, necesitamos definir una secuencia lógica en la selección de éstos. Cabe hacer la aclaración que éste es un tema muy amplio y complejo, por lo cual, será difícil llegar a dar recetas para la selección adecuada de los materiales a usar, en recipientes a presión. Materiales más comunes: El Código A.S.M.E. indica la forma de suministro de los materiales más utilizados, la cual va implícita en su especificación. A continuación se dan algunos ejemplos de materiales, su especificación y forma de suministro. Propiedades que deben tener lo materiales:  Propiedades Mecánicas.  Propiedades Físicas.  Propiedades Químicas.

7.12.7 Códigos aplicables. El principal Código utilizado en México, Estados Unidos de Norteamérica y en muchos otros países del mundo, es el "CÓDIGO A.S.M.E.. SECCIÓN VIII, DIVISIÓN 1". Este Código es publicado por la Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos, su edición es trianual; 1965, 1968, 1971, 1974, 1977, 1980, 1983, 1986, 1989, 1992, 1995, etc., sin embargo, la asociación antes mencionada emite adendas trimestrales, las cuales modifican constantemente el Código, manteniéndolo siempre actualizado. Como una alternativa del Código A.S.M.E, Sección VIII, División 1, existe la División 2. La diferencia fundamental entre las dos divisiones radica en los factores de seguridad, los cuales son mayores en la División 1. A continuación se enlistan los principales Códigos existentes en el mundo para diseño y fabricación de recipientes a presión. Como un complemento, el Código A.S.M.E., Sección VIII, División 1, para el procedimiento de soldadura se utiliza la Sección IX del Código A.S.M.E. y el AWS (American Welding Society), para la selección de materiales usamos la Sección II y el A.S.T.M. (American Society of Testing Materials).

C Italian PressureVessel ÓDIGOS

A. D. Merkblatt Code A.S.M.E. Code. Section VIII Division 1 y 2

British Code BS 5500

Code

Japanesse Pressure Vessel Code

Japanesse Std. Pressure Vessel Construction

PAISES.

Inglaterra

Alemania Occidental Estados Unidos de Norteamérica

Italia Japón Japón

7.12.8 Recipientes cilíndricos Horizontales. Los procedimientos a seguir para efectuar los cálculos necesarios en el diseño de diferentes tipos de recipientes a presión, en el caso de los cilíndricos horizontales, es necesario efectuar los siguientes cálculos:  Calculo por presión interna.  Calculo por presión externa. (Vacio).  Calculo de anillos atiesadores.  Calculo por soportes.  Calculo por orejas de izajes.

Figura. 7.12.8-24 recipiente cilíndrico horizontal.

Figura 7.12.8-25. Orejas de izaje. 7.12.9 Recipientes cilíndricos Verticales. Para efectuar un buen diseño en recipientes cilíndricos verticales, es necesario realizar los siguientes cálculos.  Cálculo por presión interna.  Cálculo por presión externa.  Cálculo por peso propio.  Cálculo por presión del viento.  Cálculo por sismo.  Cálculo por vibraciones.  Cálculo de la deflexión máxima.  Cálculo de esfuerzos combinados.  Cálculo de faldón.  Cálculo del anillo base.  Cálculo de soportes tipo columnas.  Cálculo de orejas de izaje.

Figura 7.12.9-26. Recipiente cilíndrico vertical.

7.13 Pruebas en Recipientes a presión. Durante la fabricación de cualquier recipiente a presión, se efectúan diferentes pruebas para llevar a cabo un control de calidad aceptable, estas pruebas son, entre otras, Radiografiado, Pruebas de partículas magnéticas, Ultrasonido, Pruebas con líquidos penetrantes, etc. Este tipo de pruebas, como se mencionó anteriormente, son efectuadas durante la fabricación y el departamento de Control de Calidad de cada compañía es responsable de que estas pruebas se lleven a cabo. En este capítulo describiremos de una manera muy breve, las pruebas que se les deberá aplicar a los recipientes sometidos a presión una vez que se han terminado de fabricar, esta prueba se denomina prueba hidrostática, ya que generalmente es el tipo de prueba que se aplica, aunque también existe la prueba neumática.

7.13.1 Prueba hidrostática. Consiste en someter el recipiente a presión una vez terminado a una presión 1.5 veces la presión de diseño y conservar esta presión durante un tiempo suficiente para verificar que no haya fugas en ningún cordón de soldadura, como su nombre lo indica, esta prueba se lleva a cabo con líquido, el cual generalmente es agua. Cuando se lleva a cabo una prueba hidrostática en un recipiente a presión, es recomendable tomar las siguientes precauciones:  Por ningún motivo debe excederse la presión de prueba señalada en la placa de nombre.  En recipientes a presión usados, con corrosión en cualquiera de sus componentes, deberá reducirse la presión de prueba proporcionalmente.  Siempre que sea posible, evítese hacer pruebas neumáticas, ya que además de ser peligrosas, tienden a dañar los equipos. 7.13.2 Pruebes neumáticas. Las diferencias básicas entre este tipo de pruebas y la prueba hidrostática, consisten en el valor de la presión de prueba y el fluido a usar en la misma, la presión neumática de prueba es alcanzada mediante la inyección de gases. Como ya dijimos anteriormente, no es recomendable efectuar pruebas neumáticas, sin embargo, cuando se haga indispensable la práctica de este tipo de prueba, se deberán tomar las siguientes precauciones:  Las pruebas neumáticas deben sobrepasar con muy poco la presión de operación, el Código A.S.M.E., recomienda que la presión de prueba neumática sea como máximo 1.25 veces la máxima presión de trabajo permisible y definitivamente deben evitarse en recipientes a presión usados.  En las pruebas neumáticas con gases diferentes al aire, deben usarse gases no corrosivos, no tóxicos, incombustibles y fáciles de identificar cuando escapan. El Freón es un gas recomendable para efectuar las pruebas neumáticas.

 La mayoría de los gases para pruebas neumáticas, se encuentran en recipientes a muy alta presión, por lo tanto, es indispensable que se extremen las precauciones al transvasarlos al recipiente a probar, pues puede ocurrir un incremento excesivo en la presión de prueba sumamente peligrosa. 7.13.3 Pruebas de elasticidad. Esta prueba cuando se efectúa, se lleva a cabo de manera simultánea con la prueba hidrostática, su objetivo se verificar al comportamiento elástico del material de fabricación del recipiente y el procedimiento para llevarla a cabo se describe a continuación.  Primeramente, se llena el recipiente a probar con agua hasta que por el punto más alto del recipiente escape el agua una vez que se haya abierto el venteo.  Cerramos la válvula de venteo y comenzamos a inyectar agua a fin de elevar la presión, el agua que introduzcamos para este fin, la tomaremos de una bureta graduada para cuantificar de manera exacta el agua que inyectamos para levantar la presión hasta alcanzar el valor de la presión de prueba.  Se mantendrá la presión de prueba durante el tiempo suficiente para verificar que no haya fugas y posteriormente, se baja la presión hasta tener nuevamente la presión atmosférica en el recipiente.

7.14 Válvula de seguridad. Las válvulas de seguridad se tratan de los dispositivos más importantes en una caldera, y pueden tratarse de la última defensa contra una explosión por sobrepresión.

Figura 7.14-27. Válvula de seguridad. 7.14.1 Tipos de Válvulas de seguridad. Como podemos ver en la figura, las válvulas en las calderas comprenden distintos tipos, como son: • • • • • • • • •

Válvulas de vapor a colectores principales. Válvulas de alimentación de agua de la caldera. Válvulas de drenaje en las columnas de H2O. Válvulas de purga. Válvulas de comprobación. Válvulas anti retorno. Válvulas de compuerta. Válvulas de ángulo. Válvulas reguladoras de presión.

Figura 7.14.1-28 Tipos de Válvulas.

7.15 Mantenimiento. Un material que no sea resistente al ataque corrosivo, puede corroerse en poco tiempo de servicio. 7.15.1 Tipos de mantenimiento  Mantenimiento correctivo Es el que se produce una vez ocurrida la avería. Usualmente se efectúa por emergencia bajo fuertes demandas de operación, procurando evitar caídas en la producción. También se le conoce como mantenimiento curativo. Ventajas: — Aprovechamiento máximo de los elementos hasta la rotura evitando el desperdicio de recurso no aprovechado. — No se requiere de alta capacidad de técnicos e ingenieros, ya que las labores de reparación y de recambio las ejecutan trabajadores de mantenimiento(es más importante la destreza que la capacidad de análisis. — Poca infraestructura administrativa y de diagnostico. Desventajas: — Colapsos impredecibles, que pueden provocar daños y averías en cadena de proporciones desconocidas. — Baja seguridad de operación — Ambiente de trabajo deficiente — Considerable número relativo de trabajadores de mantenimiento — Stock de repuestos grande — Riesgo de fallo de elementos de difícil adquisición (altos costos y tiempos largos de espera. — Baja calidad relativa de mantenimiento — No es recomendable en casos de maquinaria crítica con alta efectividad operacional requerida.  Mantenimiento preventivo

Surge como necesidad de remediar los defectos del mantenimiento correctivo. Manual de Calderas Industriales Universidad de Burgos 157 Consiste en programar las intervenciones o cambios de algunos componentes o piezas según intervalos de tiempo o nº de eventos. Los intervalos entre revisiones los suele especificar el fabricante en un tiempo en el que la probabilidad de fallo de la máquina es de un 2%, desde que la maquina es nueva o ha sido revisada. No hay diagnostico previo a las condiciones de operación. Abarca las siguientes actividades: — Revisiones periódicas — Limpieza y protección anticorrosiva (conservación) — Lubrificación — Reconocimiento de “puntos débiles” — Reparación y recambios planificados En la mayor parte de los casos este método es antieconómico y pueden generarse grandes pérdidas, usualmente por dos tipos de errores: Sobremantenimiento: — Si el mantenimiento preventivo interrumpe la vida útil y operación normal de un sistema industrial, sin tener conocimiento de causa, la reserva de uso de vida será desaprovechada, aparte de la acumulación innecesaria de actividades preventivas que aumentan el gasto y abaten la disponibilidad. — El “síndrome de sobre mantenimiento” ha desacreditado el mantenimiento preventivo en muchas industrias. Submantenimiento: Si se determinan inadecuadamente los tiempos medios entre averías, y la programación preventiva se retrasa con respecto a la avería el mantenimiento correctivo se pone en lugar del preventivo, neutralizando sus posibles beneficios. Resumiendo, el mantenimiento preventivo requiere modelos y estrategias de optimización en cuanto a su programación, ya que ni las recomendaciones del fabricante resuelven los problemas de tiempos de intervención por no disponer de conocimientos de las condiciones particulares de cada sistema.

Para fabricar de modo competitivo, hay que eliminar todos los problemas y las averías de las máquinas. 7.15.2 Mantenimiento a tanques sujetos a presión.  Sobre diseño en las dimensiones. Para materiales poco resistentes a la corrosión, es necesario dejar un excedente en los espesores, dejando margen para la corrosión, esto trae como consecuencia que los equipos resulten más pesados, encarecen el diseño y además de no ser siempre la mejor solución.  Mantenimiento preventivo. Para proteger a los equipos del medio ambiente corrosivo es necesario usar pinturas protectoras.  Paros debidos a la corrosión de los equipos. Un recipiente a presión que ha sido atacado por la corrosión, necesariamente debe ser retirado de operación, lo cual implica pérdidas en la producción.  Contaminación o pérdida del producto. Cuando en los componentes de los recipientes a presión se han llegado a producir perforaciones en las paredes metálicas, los productos de la corrosión contaminan el producto, lo cual en algunos casos es costosísimo.  Daños a equipos adyacentes. La destrucción de un recipiente a presión por corrosión, puede dañar los equipos con los que esté colaborando en el proceso.  Consecuencias de tipo social. La falla repentina de un recipiente a presión corroído, puede ocasionar desgracias personales, además de que los productos de la corrosión, pueden ser nocivos para la salud. 7.15.3 Mantenimiento a válvula de seguridad. Al igual que en el resto de elementos de la caldera, se deberán realizar un mantenimiento en las válvulas de seguridad, que conllevaran distintas pruebas, reparaciones que deberían realizarse periódicamente, para así minimizar cualquier riesgo.  Pruebas de válvulas de seguridad

Algunos factores como la corrosión, las deposiciones de sustancias en la válvula y su asiento se produce por no haberse levantado durante un largo periodo de tiempo, para evitar estos factores desfavorables que no hacen más que crear una situación aun más peligrosa en una situación crítica, deberíamos periódicamente usando la palanca manual o mejor aun elevando la presión del vapor hacer que se dispare la válvula. Esta prueba debe realizarse solo por personal experto que vigile que la presión no supere la admisible. Otros problemas que nos podemos encontrar, es la presencia de oxido, obstrucciones en la tubería que pueden producir el cegado de la válvula de seguridad, lo cual hay que tener presente y evitar en la medida de lo posible con revisiones periódicas.  Reparaciones de las válvulas de seguridad La norma tiene un procedimiento para calificar a los reparadores de válvulas de seguridad y conceder el sello a las organizaciones cualificadas. Estas tienen que incluir la aceptación de la prueba por un laboratorio para demostrar que las válvulas cumplen los criterios operativos y funcionales. Para ello, estas válvulas reparadas, deberán llevar una placa como la siguiente:  Problemas de válvulas de seguridad Como hemos comentado, realizar pruebas frecuentes y periódicas en las válvulas de seguridad es algo más que necesario, es algo imprescindible para el correcto funcionamiento de la válvula y para mantener la seguridad en la instalación. En calderas de presiones moderadas, la válvula debería elevarse al menos una vez por semana de trabajo y la presión debería elevarse hasta el punto de despegue al menos una vez por año de trabajo. Si la válvula de seguridad sopla a menor presión que la normal según el manómetro, debería comprobarse este. Si descartamos el mal estado del manómetro deberíamos comprobar que la tubería está limpia y libre de obstáculos, para ello la soplamos, y en caso de persistir el problema se procedería a ajustar la válvula por un técnico especializado. No nos debemos olvidar de soplar la tubería de escape de la válvula puesto que podría llegar a cegarse, y saber que ante cualquier funcionamiento que no consideremos normal de las válvulas de seguridad mostrar toda nuestra atención puesto que si de algo depende la seguridad de la caldera y nuestra propia seguridad es de estas válvulas.

8.-

CAPÍTULO VIII: METODOLOGÍA.

Contenido: 8.1 Clasificar a los equipos instalados en el centro de trabajo en las categorías I, II ó III. 8.2 Contar con un listado actualizado de los equipos que se encuentren instalados en el centro de trabajo. 8.3 Disponer de un expediente por cada equipo que esté instalado en el centro de trabajo. 8.4 Elaborar y aplicar programas específicos de revisión. 8.5 Elaborar y aplicar programas de revisión y calibración los equipos. 8.6 Contar y aplicar procedimientos de operación, revisión y mantenimiento de los equipos. 8.9 Cumplir

con las condiciones de seguridad de los equipos.

A continuación se presenta la metodología aplicada para la realización del proyecto de recipientes sujetos a presión, la cual tuvo como primer punto, una breve introducción a planta de fuerza II, así como los peligros que se presenta en el área de trabajo etc. Entrando al desarrollo del proyecto se presento la información necesaria para determinar los equipos a documentar, las normas bajos las cuales son aplicadas para cada uno de ellos, los peligros en el centro de trabajo. Toda la información necesaria para las tareas a realizar fue obtenida de los manuales de los equipos. Como primera tarea se realizo un inventario de dichos recipientes, posteriormente se realizo una clasificación en base al tipo de fluido, presión de calibración y temperatura de operación. 8.1 Clasificar a los equipos instalados en el centro de trabajo en las categorías I, II ó III. De conformidad con lo previsto en el Capítulo 7 de la presente Norma. Clasificación de los equipos: Los equipos instalados en el centro de trabajo se deberán clasificar de conformidad con lo siguiente: Los recipientes sujetos a presión se clasificarán en las categorías siguientes ( Tabla 1): Tabla 1. Tipos de categorías para recipientes sujetos a presión. Tipos de Categorías para Recipientes Sujetos a Presión* Categoría

Fluido

Presión**

Volumen

I

Agua, aire y/o fluido no peligroso

Menor o igual a 490.33 kPa

Menor o igual a 0.5 m3

Agua, aire y/o fluido no peligroso

Menor o igual a 490.33 kPa

Mayor a 0.5 m3

Agua, aire y/o fluido no peligroso

Mayor a 490.33 kPa y menor o igual a 784.53 kPa

Menor o igual a 1 m3

Peligroso

Menor o igual a 686.47 kPa

Menor o igual a 1 m3

Agua, aire y/o fluido no peligroso

Mayor a 490.33 kPa y menor o igual a 784.53 kPa

Mayor a 1 m3

Agua, aire y/o fluido no

Mayor a 784.53 kPa

Cualquier volumen

II

III

peligroso Peligroso

Menor o igual a 686.47 kPa

Mayor a 1 m3

Peligroso

Mayor a 686.47 kPa

Cualquier volumen

a) Categoría I: Los recipientes sujetos a presión que contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración menor o igual a 490.33 kPa y un volumen menor o igual a 0.5 m3. b) Categoría II: Los recipientes sujetos a presión que: 1)

Contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración menor o igual a 490.33 kPa y un volumen mayor a 0.5 m3, o

2)

Contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración mayor a 490.33 kPa pero menor o igual a 784.53 kPa y un volumen menor o igual a 1 m3, o

3)

Manejen fluidos peligrosos, con presión de calibración menor o igual a 686.47 kPa y un volumen menor o igual a 1 m3.

c) Categoría III: Los recipientes sujetos a presión que: 1)

Contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración mayor a 490.33 kPa pero menor o igual a 784.53 kPa, y volumen mayor a 1 m3, o

2)

Contengan agua, aire y/o cualquier fluido no peligroso, con presión de calibración mayor de 784.53 kPa y cualquier volumen, o

3)

Manejen fluidos peligrosos con presión de calibración menor o igual a 686.47 kPa y volumen mayor a 1 m3, o

4)

Manejen fluidos peligrosos con presión de calibración mayor a 686.47 kPa y cualquier volumen.

Los recipientes criogénicos se clasificarán en las categorías siguientes (Véase Tabla 2):

Tabla 2. Tipos de categorías para recipientes sujetos a presión. Tipos de Categorías para Recipientes Criogénicos

a)

Categoría

Volumen

II

Menor o igual a 1 m3

III

Mayor a 1 m3

Categoría II:

Los recipientes criogénicos que cuenten con un volumen menor o igual a 1 m 3. b)

Categoría III:

Los recipientes criogénicos que cuenten con un volumen mayor a 1 m 3.

Los generadores de vapor o calderas se clasificarán en las categorías siguientes (Véase Tabla 3): Tabla 3. Tipos de categorías para generadores de vapor o calderas. Tipos de Categorías para Generadores de Vapor o Calderas* Categoría

Presión**

Capacidad térmica

II

Menor o igual a 490.33 kPa

Menor o igual a 1 674.72 MJ/hr

III

Menor o igual a 490.33 kPa

Mayor a 1 674.72 MJ/hr

Mayor a 490.33 kPa

Cualquier capacidad

* Véanse Guías de Referencia I y II, para identificar los valores equivalentes de presión capacidad térmica en el sistema MKS. ** Presión de calibración sobre la primera válvula de seguridad.

a)

Categoría II:

Los generadores de vapor o calderas que tengan una presión de calibración menor o igual a 490.33 kPa y una capacidad térmica menor o igual a 1 674.72 MJ/hr. b)

Categoría III:

Los generadores de vapor o calderas que: 1)

Tengan una presión de calibración menor o igual a 490.33 kPa y una capacidad

térmica mayor a 1 674.72 MJ/hr, o 2)

Tengan una presión de calibración mayor a 490.33 kPa y cualquier capacidad y

térmica.

Una vez obtenida la clasificación se realizo un listado de los equipos el cual contiene información técnica de diseño y operación. 8.2 Contar con un listado actualizado de los equipos que se encuentren instalados en el centro de trabajo De acuerdo con lo dispuesto en el Capítulo 8 de esta Norma. Listado de los equipos El listado de los equipos que se encuentren instalados en el centro de trabajo, deberán contener lo siguiente: a) El nombre genérico del equipo; b) El número de serie o único de identificación, la clave del equipo o número de TAG; c) La clasificación que corresponde a cada equipo, conforme al Capítulo 7 de esta Norma; d) El(los) fluido(s) manejado(s); e) La presión de calibración, en su caso; f) La capacidad volumétrica, en el caso de recipientes sujetos a presión y recipientes criogénicos; g) La capacidad térmica, en el caso de generadores de vapor o calderas; h) El área de ubicación del equipo; i) El número de dictamen o dictamen con reporte de servicios, emitido por una unidad de verificación, cuando se trate de los equipos clasificados en la Categoría III, y j) El número de control asignado por la Secretaría, a que se refiere el numeral 16.5 de la presente Norma, tratándose de los equipos clasificados en la Categoría III. Para constatar la seguridad de cada uno de los recipientes realizo un expediente de los recipientes sujetos a presión. Así como breves descripciones de operación y riesgos en su operación, estos expedientes contiene la placa de datos de los equipos. 8.3 Disponer de un expediente por cada equipo que esté instalado en el centro de trabajo.

Conforme a lo establecido en el Capítulo 9 de la presente Norma. Expediente de los equipos El expediente de cada uno de los equipos clasificados en la Categoría I, que se encuentren instalados en el centro de trabajo, deberá contener lo siguiente: a) El nombre genérico del equipo; b) El número de serie o único de identificación, la clave del equipo o número de TAG; c) La ficha técnica del equipo, que al menos considere: 1)

El(los) fluido(s) manejado(s) y su tipo de riesgo, en su caso;

2)

La(s) presión(es) de diseño;

3)

La(s) presión(es) de operación;

4)

La(s) presión(es) de calibración, en su caso;

5)

La(s) presión(es) de trabajo máxima(s) permitida(s);

6)

La capacidad volumétrica;

7)

La(s) temperatura(s) de diseño, y

8)

La(s) temperatura(s) de operación;

d) La descripción breve de su operación; e) El registro de los resultados de las revisiones y mantenimientos efectuados, y f) La ubicación del equipo. El expediente de cada uno de los equipos clasificados en la Categoría II, que se encuentren instalados en el centro de trabajo, deberá contener, según aplique, lo siguiente: a) El nombre genérico del equipo; b) El número de serie o único de identificación, la clave del equipo o número de TAG; c) El año de fabricación; d) El código o norma de construcción aplicable; e) El certificado de fabricación, cuando exista; f) La ficha técnica del equipo, que al menos considere:

1) El(los) fluido(s) manejado(s) y su tipo de riesgo, en su caso; 2) La(s) presión(es) de diseño; 3) La(s) presión(es) de operación; 4) La(s) presión(es) de calibración, en su caso; 5) La(s) presión(es) de trabajo máxima(s) permitida(s); 6) La(s) presión(es) de prueba hidrostática; 7) La capacidad volumétrica, en el caso de recipientes sujetos a presión y recipientes criogénicos; 8) La capacidad térmica, en el caso de generadores de vapor o calderas; 9) La(s) temperatura(s) de diseño, y 10) La(s) temperatura(s) de operación; g) La descripción breve de su operación; h) El registro de los resultados de las revisiones y mantenimientos efectuados; i) El registro de la última prueba de presión o exámenes no destructivos practicados a los equipos; j) El registro de las modificaciones y alteraciones efectuadas; k) El registro de las reparaciones que implicaron soldadura; l) El dibujo, plano simple o documento (libro de proyecto, manual o catálogo) del equipo, y m) El croquis de localización del (los) equipo(s) fijo(s) dentro del centro de trabajo, y tratándose de equipos móviles, la bitácora de ubicación. El expediente de cada uno de los equipos clasificados en la Categoría III, que se encuentren instalados en el centro de trabajo, deberá contener, según aplique, lo siguiente: a) El nombre genérico del equipo; b) El número de serie o único de identificación, la clave del equipo o número de TAG; c) El número de control asignado por la Secretaría;

d) El año de fabricación; e) El código o norma de construcción aplicable; f) El certificado de fabricación, cuando exista; g) La fotografía o calca de la placa de datos del equipo, adherida o estampada por el fabricante; h) La ficha técnica del equipo, que al menos considere: 1) El (los) fluido(s) manejado(s) y su tipo de riesgo, en su caso; 2) La(s) presión(es) de diseño; 3) La(s) presión(es) de operación; 4) La(s) presión(es) de calibración, en su caso; 5) La(s) presión(es) de trabajo máxima(s) permitida(s); 6) La(s) presión(es) de prueba hidrostática; 7) La capacidad volumétrica, en el caso de recipientes sujetos a presión y recipientes criogénicos; 8) La capacidad térmica, en el caso de generadores de vapor o calderas; 9) La(s) temperatura(s) de diseño; 10) La(s) temperatura(s) de operación; 11) El tipo de dispositivos de relevo de presión, y 12) El número de dispositivos de relevo de presión; i) La descripción breve de su operación; j) La descripción de los riesgos relacionados con su operación; k) Los elementos de seguridad para el control de las principales variables de su operación; l) El resumen cronológico de las revisiones y mantenimientos efectuados, de acuerdo con el programa que para tal efecto se elabore, debidamente registrados y

documentados, avalados por escrito y firmados por el responsable de mantenimiento u operación de los equipos en el centro de trabajo; m) El resumen cronológico de las pruebas de presión o exámenes no destructivos practicados a los equipos; n) El resumen cronológico de las modificaciones y alteraciones efectuadas debidamente registradas y documentadas, avaladas por escrito y firmadas por el responsable de mantenimiento u operación de los equipos en el centro de trabajo; o) El resumen cronológico de las reparaciones que implicaron soldadura, avalados por escrito y firmados por el responsable de mantenimiento, operación o inspección del centro de trabajo; p) El dibujo, plano o documento (libro de proyecto, manual o catálogo) del equipo, que contemple: 1) Los cortes del equipo, transversal y longitudinal; 2) Las dimensiones del equipo, como diámetro, longitudes y espesores de fabricación; 3) Los detalles relevantes, como ubicación de boquillas, accesorios y tipos de tapas, entre otros; 4) La ubicación de los dispositivos de relevo de presión, ya sea en el propio equipo, en tuberías o en otro(s) equipo(s) con el (los) que se encuentre(n) interconectado(s), y 5) El arreglo básico del sistema de soporte o cimentación; q) La memoria de cálculo actualizada, respaldada con la firma, el número de cédula profesional y el nombre de un ingeniero con conocimientos en la materia, que contenga lo siguiente: 1) La presión interna máxima que soporte el equipo, en sus partes críticas, tales como envolventes, tapas, hogar, espejos y tubos, entre otros, según aplique; 2) Los espesores mínimos requeridos, en sus partes;

3) El área de desfogue de los dispositivos de seguridad para las condiciones de operación. En caso de no contar con este dispositivo, se deberá justificar la manera en que se protege al equipo por sobrepresión; 4) La superficie de calefacción, cuando se trate de generadores de vapor o calderas; 5) La capacidad volumétrica, en el caso de recipientes sujetos a presión y recipientes criogénicos, y 6) La capacidad generativa, cuando se trate de generadores de vapor o calderas; r) El croquis de localización del (los) equipo(s) fijo(s) dentro del centro de trabajo, y tratándose de equipos móviles, la bitácora de ubicación, y s) El dictamen de evaluación de la conformidad o el dictamen de evaluación de la conformidad con reporte de servicios emitido por una unidad de verificación. Se realizaron programas y manuales de mantenimiento de cada uno de los recipientes, otro puto a mencionar fue el paro y el arranque seguro de cada uno de ellos. 8.4 Elaborar y aplicar programas específicos de revisión y mantenimiento para los equipos clasificados en las categorías II y III. Con base en lo señalado en el Capítulo 10 de esta Norma. Programas específicos de revisión y mantenimiento a los equipos Los programas específicos de revisión y mantenimiento para los equipos, clasificados en las categorías II y III, deberán contemplar, al menos, lo siguiente: a) Las fechas de ejecución; b) El período de ejecución; c) El tipo y la descripción general de las actividades por realizar, y d) El nombre del (de los) responsable(s) de la programación y ejecución de las actividades.

8.5 Elaborar y aplicar programas de revisión y calibración a los instrumentos de control y dispositivos de relevo de presión de los equipos. Según aplique. 8.6 Contar y aplicar procedimientos de operación, revisión y mantenimiento de los equipos. En idioma español, de conformidad con lo dispuesto por el Capítulo 11 de la presente Norma. Los procedimientos podrán ser elaborados por equipo o por conjunto de equipos interconectados o de aplicación común. Procedimientos para la operación, revisión y mantenimiento de los equipos Para la operación. Para los equipos clasificados en la Categoría I, se deberá contar con las instrucciones o procedimientos correspondientes. Para los equipos clasificados en la Categoría II, se deberá contar con el manual de operación, que considere, al menos, lo siguiente: a) El arranque y paro seguro de los equipos; b) Las medidas de seguridad por adoptar durante su funcionamiento; c) La atención de situaciones de emergencia, y d) El registro de las variables de operación de los equipos. Para los equipos clasificados en la Categoría III, se deberá contar con el manual de operación que considere, al menos, lo siguiente: a) El arranque y paro seguro de los equipos; b) El uso de los instrumentos de medición; c) La interpretación de los valores de los límites seguros de operación y los transitorios relevantes; d) Las medidas de seguridad por adoptar durante su funcionamiento;

e) El equipo de protección personal específico para las actividades a desarrollar; f) La atención de situaciones de emergencia, y g) El registro de las variables de operación de los equipos. Para la revisión. Para los equipos clasificados en la Categoría I, se deberá contar con las instrucciones o procedimientos correspondientes. Para los equipos clasificados en las categorías II y III, se deberá contar con el manual de revisión que contenga, al menos, lo siguiente: a) El listado de verificación para la operación y mantenimiento del equipo; b) La constatación del cumplimiento de las condiciones de seguridades generales y específicas, según aplique, de conformidad con lo establecido en el Capítulo 12 de la presente Norma; c) La comprobación de la ejecución de las pruebas a los dispositivos de relevo de presión, así como pruebas de presión o exámenes no destructivos y pruebas de funcionamiento a los equipos, cada cinco años o después de realizada una reparación o alteración, y d) Los criterios para determinar si el equipo puede continuar o no en operación. Para el mantenimiento. Para los equipos clasificados en la Categoría I, se deberá contar con las instrucciones o procedimientos correspondientes. Para los equipos clasificados en la Categoría II, se deberá contar con el manual de mantenimiento que considere al menos: a) El alcance del mantenimiento; b) Las medidas de seguridad por adoptar durante su ejecución; c) El equipo de protección personal o colectiva a utilizarse para cada tipo de actividad de trabajo; d) Los aparatos, instrumentos y herramientas por utilizar, y e) Los permisos de trabajo requeridos, en su caso.

Para los equipos clasificados en la Categoría III, se deberá contar con el manual de mantenimiento que considere al menos: a) El alcance del mantenimiento; b) La descripción de las principales actividades, por orden de ejecución; c) Las medidas de seguridad por adoptar durante su ejecución; d) El equipo de protección personal o colectiva a utilizarse para cada tipo de actividad de trabajo; e) Los aparatos, instrumentos y herramientas por utilizar; f) Los permisos de trabajo requeridos, y g) Las instrucciones de respuesta a emergencias. Para dar seguimiento a la nom-020 la cual tiene como objetivo establecer las condiciones de seguridad de del personal, y por último las se realizo un informe de las condiciones de seguridad de todos los recipientes sujetos a presión. 8.9 Cumplir con las condiciones de seguridad de los equipos. Según aplique, de acuerdo con lo establecido en el Capítulo 12 de esta Norma. Condiciones de seguridad de los equipos Condiciones generales. Para los equipos clasificados en la Categoría I, se deberá cumplir con lo siguiente: a) Tener marcado o pintado el número de serie o único de identificación, clave o número de TAG; b) Contar con el manómetro y, en su caso, con los instrumentos de control; c) Mantener sus instrumentos de control en condiciones seguras de operación; d) Contar con el dispositivo de relevo de presión, y e) Disponer de espacio suficiente para su operación, revisión y, en su caso, realización de las maniobras de mantenimiento, de conformidad con el manual de fabricación o recomendaciones del instalador.

Para los equipos clasificados en las categorías II y III, se deberá cumplir con lo siguiente: a) Tener marcado o pintado el número de serie o único de identificación, clave o número de TAG; b) Contar con protecciones físicas, como barreras de contención o cercas perimetrales, entre otras, en el caso de los que se encuentren en áreas o zonas en donde puedan estar expuestos a golpes de vehículos; c) Mantener su sistema de soporte o de cimentación en condiciones tales que no se afecte su operación; d) Disponer del espacio requerido para la operación de los equipos y, en su caso, la realización de las maniobras de mantenimiento, pruebas de presión y/o exámenes no destructivos. Las dimensiones mínimas serán equivalentes a las del elemento que más espacio requiera (tubos, tapas, mamparas, quemadores u otros componentes), y a las maniobras consideradas en el mantenimiento, pruebas de presión y/o exámenes no destructivos; e) Contar con elementos de protección física o aislamiento, para evitar riesgos en los trabajadores por contacto con temperaturas extremas; f) Estar señalizados para identificar los fluidos que contienen, de conformidad con lo dispuesto por las normas oficiales mexicanas NOM-018-STPS-2000 y NOM-026STPS-2008, o las que las sustituyan; g) Estar conectados a una tierra física, cuando se trate de equipos que contengan o manejen líquidos y/o gases inflamables, de acuerdo con lo previsto por la NOM022-STPS-2008, o las que la sustituyan; h) Mantener sus instrumentos de control en condiciones seguras de operación; i) Contar con elementos que dirijan el desahogo de sus fluidos a través de dispositivos de relevo de presión, acordes con el estado de los fluidos -gases, vapores o líquidos-, a lugares donde no dañen a trabajadores ni al centro de trabajo, de conformidad con lo establecido en el Apéndice B, inciso B6, de la NOM-093SCFI-1994, o las que la sustituyan;

j) Contar con medios de extinción de incendios, en los equipos que contengan o manejen líquidos o gases inflamables, o sustancias combustibles, conforme a lo establecido por la NOM-002-STPS-2010, o las que la sustituyan; k) Estar sujetos a los programas de revisión y mantenimiento; l) Disponer de las hojas de datos de seguridad de los fluidos contenidos en los equipos, con base en lo previsto en la NOM-018-STPS-2000, o las que la sustituyan, y m) Mantener las condiciones originales de diseño de los sistemas de calentamiento, tales como quemador y/o combustible, en el caso de intercambiadores de calor, y generadores de vapor o calderas. Condiciones específicas. Para los recipientes sujetos a presión clasificados en las categorías II y III, se deberá cumplir con lo siguiente: a) Contar con dispositivos de relevo de presión o elementos que controlen que la presión de operación sea menor o igual a la presión máxima de trabajo; b) Tener calibrados sus dispositivos de seguridad de acuerdo con lo previsto por el numeral 14.1 de la presente Norma; c) Contar con instrumentos de medición de presión, y que el rango de medición se encuentre entre 1.5 y 4 veces la presión de operación, o en el segundo tercio de la escala de la carátula; d) Colocar válvulas de cierre entre el equipo y los dispositivos de relevo de presión, únicamente en los casos previstos en el Apéndice B, incisos B3 y B3.1, de la NOM-093-SCFI-1994, o las que la sustituyan; e) Mantener al menos uno de los dispositivos de relevo de presión en servicio, cuando exista una conexión de tres vías, y f) Calibrar el primer dispositivo de relevo de presión (disco de ruptura) a un valor inferior del segundo o último dispositivo de relevo de presión, cuando se encuentren instalados en serie.

Para los recipientes criogénicos clasificados en las categorías II y III, se deberá cumplir con lo siguiente: a) Instalarse en el exterior de los locales sobre una base de concreto y con cercas perimetrales; b) Evitar el almacenamiento de materiales y objetos ajenos al área donde se instalen; c) Permitir el acceso únicamente al personal autorizado al área donde se ubiquen; d) Disponer de señalización en el área donde se ubiquen conforme a la NOM-026STPS-2008, o las que la sustituyan; e) Disponer de al menos dos válvulas de relevo de presión, conectadas al recipiente interior en la parte de fase gaseosa. Una de estas válvulas puede ser sustituida por un disco de ruptura; f) Mantener calibrada la primera válvula de seguridad a presión de diseño y la segunda válvula o el disco de ruptura 10% arriba de la presión de diseño. Ambos dispositivos deberán ser capaces de aliviar la sobre presión; g) Tener los gasificadores exteriores al depósito, anclados a la cimentación; h) Contar con tuberías de conexión lo suficientemente flexibles para evitar los efectos de dilatación y contracción causados por los cambios de temperatura; i) Aplicar el procedimiento de emergencia correspondiente al fluido contenido, en su caso; j) Evitar el contacto con aceites, grasas u otros materiales inflamables, y k) Rotular la información en el tanque (nombre y teléfono) del propietario del recipiente criogénico para comunicarse en caso de emergencia. Para los generadores de vapor o calderas clasificados en las categorías II y III, se deberá cumplir con lo siguiente: a) Contar con los dispositivos de relevo de presión e instrumentos de control que registren los límites de operación segura; b) Tener calibrados sus dispositivos de seguridad de acuerdo con el programa de calibración, así como sujetarse a los de revisión y mantenimiento;

c) Contar con instrumentos de medición de presión, y que el rango de medición se encuentre entre 1.5 y 4 veces la presión de operación, o en el segundo tercio de la escala de la carátula; d) Contar con dispositivos de relevo de presión instalados en el cuerpo y no en conexiones remotas; e) Prohibir la colocación de válvulas de cierre entre el equipo y los dispositivos de relevo de presión; f) Contar con los elementos de seguridad para evitar que operen en condiciones críticas por combustión, presión y/o nivel de agua; g) Mantener los instrumentos de control en condiciones que garanticen una operación segura; h) Revisar y probar periódicamente su funcionamiento; i) Verificar que el sistema de arranque y control de combustión se encuentre en buen estado para realizar el barrido de gases, previo al arranque, paro normal o en caso de una falla; j) Verificar que en el sistema de arranque y control de combustión, en caso de falla por combustión, se bloquee automáticamente el suministro de combustible, se accione la alarma de falla por combustión, se evite un reencendido automático y se mantenga el monitoreo continuo de flama; k) Constatar, según aplique, el adecuado funcionamiento de los elementos de seguridad para el nivel de agua, a fin de que: 1) Se cubra como nivel mínimo de agua el especificado por el fabricante; 2) Se cuente con referencias visuales del nivel, colocadas de manera que la parte visible más baja del mismo se encuentre al nivel mínimo de agua; 3) Los sistemas de protección mecánica sean los adecuados para los indicadores de nivel, y

4) Cuando los sistemas de protección sean externos al cuerpo de la caldera o generador de vapor, estén provistos de purgas con conexión para el desagüe seguro; l) Verificar en los dispositivos de relevo de presión, según aplique, lo siguiente: 1) Que estén accesibles y libres de obstáculos que impidan las maniobras del operador; 2) Que la presión de calibración nunca sea mayor a la presión máxima de trabajo permitida; 3) Que el área de desfogue calculada para la descarga sea igual o menor a la suma de las áreas de desfogue de los dispositivos de relevo de presión instalados; 4) Que sus conexiones sean independientes a cualquier otra conexión de vapor; 5) Que estén colocados lo más cerca posible del generador de vapor o caldera y que, en ningún caso, se cuente con válvulas de cierre entre ambos; 6) Que el tubo de descarga de los dispositivos de relevo de presión no descargue a zonas de tránsito, de maniobras o de andamios de trabajo; 7) Que el tubo de descarga tenga un área igual o mayor a la del dispositivo de relevo de presión; 8) Que estén equipados con dispositivos de desagüe que eviten la acumulación de sedimentos en la parte superior del dispositivo de relevo de presión; 9) Que cuando se coloque un codo para la descarga del dispositivo de relevo de presión se encuentre a una distancia no mayor de 60 cm de éste, y el tubo esté fijo de forma independiente al dispositivo, y 10) Que cuando se usen silenciadores en la válvula, su área de salida sea amplia para evitar que la contrapresión entorpezca la operación o disminuya la capacidad de descarga; m) Verificar de los sistemas de purgas, lo siguiente:

1) Que permanezcan limpios los accesorios y elementos de control/seguridad, con la finalidad de evitar acumulaciones de residuos o formación de sedimentos que obstaculicen su operación, y 2) Que la descarga de las purgas se dirija a fosas de purgas y/o sistemas que permitan la reducción y amortiguación de la presión de descarga y el enfriamiento de los fluidos, y n) Prevenir la formación de incrustaciones, oxidación o corrosión progresiva por la formación de zonas térmicas críticas que debiliten materiales o uniones en el cuerpo del equipo. Toda la actividad mencionada anteriormente se encuentra en siguiente hipervínculo del libro de Excel. Ya que para ello se estableció trabajar con el Excel debido a su versatilidad para los cálculos y la realización de programas, tablas etc. Recipientes sujetos a presión.

9.- CAPÍTULO IX: CONCLUSIONES.

Conclusiones: El proyecto de Recipientes Sujetos a Presión y sus Capacidades (NOM-020), finaliza con su presentación. Por lo que ha finalizado con el 100% de acuerdo a lo establecido al inicio del proyecto. En base a NOM-020, este proyecto cuenta con los datos necesario para la conformidad de la norma, las condiciones de seguridad, cabe mencionar que para lograr los objetivos se consultaron diferentes fuentes de información, gracias a ello se logro la corrección de algunas datos incorrectos. Anteriormente la Nom-020, fue modificada para mejorar su seguridad en los centros de trabajo, para esto se adquirió experiencias de los mantenimientos y las pruebas a las que deben estar sujetos dichos equipos. Es importante recalcar que es preciso conocer detalladamente el proceso de la planta así como plantear los tiempos de ejecución de las tareas ya que existen demoras las cuales no permiten la terminación de algunas actividades. La experiencia obtenida a lo largo de la estancia en la planta por parte del personal y de la información de los procesos, es de gran ayuda para la experiencia laboral debido a que muchas de esas actividades no se presenta en la formación académica y es de ayuda para la formación profesional.

10.- CAPÍTULO X: RECOMENDACIONES.

Recomendaciones: Para tener éxito en el proyecto en necesario tener un buen programa de seguimiento a las normas bajo las cuales se está trabajando y el tiempo de las actividades, por lo que la planeación de las actividades juega un papel muy importante a la hora de iniciar un proyecto. Para mejorar las condiciones de seguridad dentro del centro de trabajo es recomendable que todo el personal de operación cuente con la información de los peligros existentes, este informado de lo que se debe hacer en caso de alguna emergencia. La información que se cuenta de los manuales de los equipos, debe estar ordenada de acuerdo al proceso, para ello sería recomendable establecer algún programa de verificaciones para tener una bitácora de dicha información. Es importante que realicen los programas de mantenimiento de acuerdo a lo manuales de diseño de los equipos, de lo contrario pueden presentarse daños en los mismos. Para lograr con todos los cumplimientos requeridos por la NOM-020, debe tenerse un seguimiento de las otras normas, ya que si en una de ellas no se cumple con los lineamientos de seguridad. Es importante que todos los equipos cuenten con sus números de identificación, señalización del tipo de fluido contenido y hojas de datos de seguridad, ya que algunos no presenta ese tipo de información.

11.- CAPÍTULO XI: BIBLIOGRAFÍA.

Bibliografía: http://www.bnamericas.com/company-profile/es/ArcelorMittal_Lazaro_CardenasLazaro_Cardenas. http://www.arcelormittal.com/corp/who-we-are/our-history. http://carmesimatematic.webcindario.com/interpolacion%20lineal.htm

http://es.scribd.com/doc/17247549/diseno-y-calculo-de-recipientes-a-presion . http://www.buenastareas.com/ensayos/Norma-Oficial-Mexicana-Nom-020-Stps-2010Recipientes-Sujetos/3676939. http://www.pemex.com/files/content/PROY-M1-NRF-028-PEMEX-2009%20Rev%2001. http://www.uruman.org/4to_congreso_docs/trabajos_tecnicos/Adicionales/Barreto. http://jrguezs.webs.ull.es/tecnologia/tema2/caldera2. http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/ 301a400/ntp_342. http://www.spiraxsarco.com/mx/products-services/products/control-systems/safety-valves. http://www.conversordeunidades.org. http://www.spiraxsarco.com/mx/resources/steam-tables. http://www.termodinamica.cl/cgibin/procesa.pl? plantilla=/v2/componente_display.html&id_prod=1180&nseccion=Componentes %20%3A%20V%E1lvula%20de%20Seguridad%20Vapor-Aire%20Modelo%206010. Libros:

Archivo técnico – ArcelorMittal- Identificación de áreas con planos.