Tema 5 Prevencion Calderas

Generadores de Vapor

Prevención en Calderas

Jose Luis Ferreira

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PREVENCION DE LOS ACCIDENTES EN CALDERAS

Accidentes es un suceso que altera el normal desenvolvimiento de una faena, pudiendo haber lesionados o no. El factor más importante en la secuencia de un accidente es la causa que puede provenir de: Acciones Inseguras   Condiciones Inseguras Si aplicamos estos principios de seguridad a las calderas podemos decir lo siguiente:

Condiciones Inseguras : Se pueden considerar como condiciones seguridad o inseguridad en el ambiente de trabajo y tratándose de calderas estas dependerán:  De la calidad de la construcción Del estado de la caldera  De que los accesorios sean suficientes y en buen estado  Del sistema de mantención y funcionamiento 

Acciones inseguras: Son inherentes al hombre, y en nuestro caso específicamente al operador de caldera, y dependerán de los siguientes factores: Conocimientos suficientes para el manejo de la caldera  Condiciones personales tales como: negligencia, intemperancia, desinterés, falta de seriedad, etc.,  en el desempeño de sus funciones.  Conciencia de la responsabilidad de su cargo y cumplimiento de las instrucciones y reglamentos del manejo y cuidado de calderas.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA L A PREVENCION DE ACCIDENTES De planificación planificación     

Espesores de planchas Detalles de soldaduras Accesorios de seguridad Calidad de materiales utilizados Detalles de construcción e instalación

Esta guía es fundamental para ejecutar con seguridad la construcción e instalación de calderas-  De construcción  Material usado Mano de obra  Capacitada y estricta vigilancia de estos factores  Fiel interpretación de la planificación (planos, normas, etc.)  Construida la caldera, el fabricante deberá acreditar por un certificado, la calidad de ella, garantizando que está en condiciones de operar a la presión máxima para la que fue diseñada.

De instalación e inspecciones oficiales   

Seguir especificaciones del fabricante Mano de obra especializada Seguir reglamentación vigente

Respecto a esto último, actualmente, el reglamento que rige es el Decreto Nº 48 del 12 de Mayo de 1984. Por esto la planificación de estas instalaciones deberán cumplir los requisitos reglamentarios, además de las especificaciones técnicas de fabricación.

De operación Una vez puesta en servicio la caldera, la idoneidad del operador, para la operación y cuidado del equipo es fundamental. Su capacitación deberá ser en relación a la complejidad y riesgo del equipo a operar. Para dar cumplimiento a lo anterior, se deberá cumplir con la indicado en la reglamentación legal vigente (Art. 43 al 46 del Decreto 48/84)

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Contar con curso de caldera Aprobar examen en el Servicio de Salud Renovación de certificación

De mantención Desde el momento que se inicia el funcionamiento de una caldera deberá planificarse su programa de mantención, que debe cumplir como mínimo:   

Revisión periódica de la caldera y sus accesorios Llevar un libro de novedades donde se registren los detalles de los programas de mantención. Tratamiento de aguas

El objetivo de la mantención en la prevención de accidentes, es adelantarse a prevenir las posibles fallas que los provocan. Además influye en la duración del equipo y el rendimiento de la instalación Se debe recordar que es el usuario el responsable de esta mantención y del correcto uso del equipo según su diseño. No obstante lo anterior, será el operador la persona clave en la marcha del equipo, de ahí su idoneidad.

FUNCIONAMIENTO Y MANEJO DE CALDERAS Para el buen funcionamiento de una caldera, es muy importante instalarla en una sala que tenga suficiente luz, buena ventilación y espacio que permita trabajar sin dificultad al operador de caldera teniendo el espacio suficiente para que cada una de sus partes sean accesibles. Se debe ubicar lo más cerca posible de los puntos de consumo de vapor, a fin de disminuir al máximo las pérdidas de calor por condensación de las cañerías. Una vez cumplido el trámite de inspecciones y pruebas se pondrá en marcha, donde se procederá de la siguiente manera: 1. Realizar una revisión general de todas las instalaciones a fin de detectar cualquier anormalidad que pudiera poner en riesgo al equipo y las personas. 2. Controlar los accesorios de alimentación de agua, tanto del servicio como la de reserva. Verificar que el tubo de nivel indique efectivamente el nivel de agua existente en la caldera. 3. Revisar el hogar y prepararlo para la ignición. 4. Abrir válvula atmosférica superior a fin de permitir la salida del aire desde el interior de la caldera 5. Llenar la caldera con agua hasta unos 2 o 3 cms. , inferior al de nivel de trabajo, espacio que se deja para la dilatación del agua al calentarse. 6. Encender el fuego, asegurándose de realizar un calentamiento calentamient o gradual (lento). 7. Una vez que comenzó a generar vapor cerrar la válvula atmosférica superior. 8. Una vez que esta funcionando con presión de vapor, verificar el funcionamiento funcionamient o correcto de todos los accesorios. Durante el funcionamiento de la caldera debe cuidarse la alimentación en forma regular de agua y combustible. No debe permitirse que el nivel de agua baje demasiado, ni suba más de lo normal (esto cuando no existen reguladores automáticos de control de nivel). En el primer caso exigiría una alimentación muy prolongada, lo que enfriaría la caldera y baja la presión de vapor; en el segundo caso el vapor que se produce es muy húmedo. El exceso de carga en el hogar se traduce en pérdidas de combustible y obstrucción de los conductos de humo. Además se podrían producir explosiones en las zonas de combustión y conductos de humo.

MANTENCIÓN DE LA COMBUSTIÓN 1.- Hogar de combustible sólido: Encendido Para realizar un encendido del fuego adecuado, se debe distribuir lo más uniformemente el combustible sobre las parrillas del hogar, colocando una delgada capa. No se deben emplear elementos combustibles como parafina o bencina, por que se desarrollaría un intenso calor en forma rápida, produciendo dilataciones desiguales con riesgo de deformaciones, filtraciones, etc. Una vez que arda deberá alimentarse alimentar se el fuego gradualmente hasta alcanzar lo ideal y comenzar a generar presión.

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Recuerde que antes de comenzar a generar presión, deberá abrirse la válvula atmosférica para eliminar el aire contenido en la caldera, evitando oxidaciones prematuras y problemas de presiones falsas al interior de la caldera.

Mantenimiento del fuego. El fuego se deberá mantener de manera de que la presión se mantenga dentro de lo requerido. Cualquiera sea el tipo de combustible sólido que se esté utilizando se deberá cuidar de que la distribución de esta sea uniforme y en cantidad adecuada, evitando de abrir muchas veces la puerta del hogar para no enfriar el proceso de combustión. En todo caso, lo anterior dependerá fundamentalmente de la pericia del operador (capacitación y experiencia). Otra cosa importante es que el operador no debe descuidar la limpieza frecuente del hogar y de los conductos de salidas de los gases de combustión a fin de facilitar la buena combustión. Deberá asimismo el operador mantener siempre cerca y apartado el combustible que se necesitará de manera que no se pierda la buena combustión y tener que recurrir a un gasto adicional e innecesario de combustible para recuperar la temperatura ideal de combustión.

2.- Hogar con combustible líquido (petróleo atomizado) Para obtener una buena combustión en un hogar con quemadores de petróleo es necesario: 1. Que haya una correcta presión y temperatura del petróleo a fin de obtener una atomización ideal (estos parámetros dependerán de la caldera y el tipo de petróleo) 2. Un correcto ajuste del quemador en el registro de aire (cavidad donde va colocado el quemador) 3. Un correcto ajuste de las puertas del registro de aire para admitir solamente la cantidad necesaria de aire para la combustión. Hoy, normalmente estos ajuste se regulan en forma automática) 4. Controlar la acción del tiraje forzado, a fin de entregar el correcto volumen de aire, con las puertas de aire de los quemadores completamente abiertos (desde hace algunos años, estos procesos de regulación son automáticos) 5. Limpiar periódicamente los filtros de petróleo, inyectores y electrodos evitando que los residuos y sedimentos obstruyan el correcto funcionamiento del quemador.

MANTENCIÓN DE LA PRESION DE VAPOR Cuando el consumo de vapor es constante la presión no tendría que variar salvo por descuidos del operador. Si la presión ha subido el operador deberá cerrar las entradas de aire no alimentando con combustible. Otra alternativa, si el nivel de agua lo permite, se puede inyectar agua fría, ya sea con la bomba de alimentación o el inyector auxiliar de agua. Cuando se trata de consumo variable, si este aumenta y el operador nota un descenso en la presión, deberás aumentar la cantidad de combustible y la entrada de aire.

PURGAS DE LA CALDERA Para eliminar los residuos que se pueden formar en el fondo de la caldera mientras esta está en funcionamiento, deberán realizarse las purgas correspondiente, abriendo la válvula de purga o de descarga. Primeramente se abrirá y cerrará bruscamente por unos segundos (5 a 10 segundos), a fin de remover todos los sedimentos acumulados en el fondo, luego se abrirá completamente la válvula de purga por varios segundos a fin de salgan todos lo sedimentos removidos, la duración de la purga normalmente corresponde al descenso del tubo de nivel en unos dos centímetros. De preferencia las purgas se realizarán en la mañana por que durante este período por la calma de la noche los sedimentos se han precipitado casi en su totalidad. Cuando el sistema de turno es continuado, conviene purgar en la tarde. Estas purgas se realizarán según sea la calidad de agua de alimentación, pero por lo menos se realizará una vez por turno diariamente.

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Muy importante, antes de realizar una purga de larga duración se debe observar el nivel de agua en el tubo, prefiriendo la realización de esta cuando el nivel de agua está en su punto máximo. También se pueden realizar purgas con la finalidad de enfriar la caldera (purgando e inyectando agua) y para probar en algunos casos los sistemas de alarmas de baja de nivel de agua, purgando hasta que descienda el nivel por sobre el nivel de seguridad.

DETENCIÓN DE CALDERAS Cuando se va a proceder a parar una caldera se deberá tener siempre cuidado de inyectar agua para dejarla con un nivel mas o menos normal. En las calderas revestidas con mamposterías de ladrillos se deberá tener especial cuidado, a fin de cuidar que la caldera no se seque por la noche por efecto del calor acumulado por la mampostería. Puede presentarse el caso de que si se ha dejado la caldera con una pequeña presión, esta haya aumentado y a su vez el nivel haya subido; este hecho, se debe a que al inyectar agua antes de parar, la caldera ha quedado con agua mas o menos fría. Durante la noche la mampostería entrega calor calentando el agua, que se dilata, aumentando el volumen y generando presión.

EMBANCAMIENTO DEL FUEGO Cuando El fuego se embanca, es decir, se ha apagado, no debe olvidarse que una cantidad suficiente de aire deberá seguir pasando a través de la instalación para evitar la acumulación de gases combustibles y posibles explosiones al quemarse en forma instantánea. Es indispensable en estos casos abrir la puerta de cenicero y puerta del hogar.

LIMPIEZA DE LAS CALDERAS La caldera debe limpiarse de acuerdo a un programa de mantención según el manual de operación de cada caldera. No obstante, una forma de ver cuando requiere limpieza es abriendo la llave de grifo de prueba a nivel normal de agua (válvula central), cuando bota agua a intervalos (escupe), ello indicaría que la caldera tiene espuma y lodos en suspensión. La limpieza se realiza por la puerta de hombre y tapas de registros.

HOLLÍN El principal componente del hollín puro, o negro del humo, es el carbono. La composición del hollín común varía considerablemente, dependiendo de la calidad y clase de combustible empleado; ácido y alquitranes mezclados con el negro de humo son los contribuyentes normales del hollín de las calderas. Debido principalmente a su estado esponjoso, el hollín es 5 veces más aislador que el asbesto; por esta razón el rendimiento de una caldera, y en especial su capacidad de vaporización, baja rápidamente cuando se deja acumular hollín, aunque sea en pequeñas cantidades. Si el hollín no se remueve a menudo el carbono se quema en parte y la masa tiende a formar una especie de cemento que se pega fuertemente a las superficies metálicas. La limpieza se efectúa mediante chorros de vapor, empleando mangueras y pitones en las calderas pequeñas y red de cañerías y pitones movibles en las grandes o diariamente con escobillones especiales de acero.

CONSERVACIÓN DE LAS CALDERAS EN RECESO Para impedir las corrosiones producidas en las calderas por el aire húmedo, en los períodos de descansos prolongados, lo mejor es llenarla con agua nueva, vigilando constantemente que permanezca llena por completo. El agua que se coloque a la caldera debe ser básica, lo que se asegura colocando al agua potable cal, en proporción adecuada. Al dejar la caldera completamente vacía, debe cubrirse interiormente con barnices especiales. Al vaciar una caldera, para evitar enfriamientos bruscos y recalentamientos del metal, debe tomerse las siguientes precauciones.

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1. Apagar el fuego completamente, retirando los residuos de combustible no quemados. 2. cerrar la puerta del hogar, la del cenicero y del registro, con el objeeto de impedir la entrada de aire demasiado frío. 3. Aguardar a que la mampostería se haya enfriado, pues de otra manera los metales podrían recalentarse en su parte superior y la dilatación dispareja daría lugar a filtraciones y deformaciones. 4. Vaciar la caldera, enfriando paulatinamente el agua, con este fin se introduce agua fría mientras la llave de purga se mantiene abierta. Esta operación tiene por objeto impedir el endurecimiento de los depósitos de sales que tienen la tendencia a formarse sobre las planchas demasiado calientes.

EMERGENCIAS EN CALDERAS AUMENTO SÚBITO DE LA PRESIÓN Esto sucede generalmente cuando disminuye el consumo de vapor, o cuando se descuida el operador de caldera y hay exceso de combustible en el hogar. Es relativamente sencillo reducir la presión, reduciendo el tiraje de tiro de chimenea y abriendo un poco la puerta del hogar. Si el nivel lo permite, se puede realizar purgas de fondo prolongadas inyectando agua fría a la vez, enfriando así el agua y disminuyendo la presi ón. Hay casos mas complicados en calderas de combustible de leña de hogares grande donde no es posible retirar el combustible, y que por alguna razón se debe cerrar totalmente el consumo de vapor y además puede darse que no funcione la válvula de seguridad, en este caso la presión aumentará rápidamente. Aquí deberá actuar rápidamente, si el nivel lo permite se debe realizar purga prolongada prolongada con inyección de agua fría y enfriar la caldera, Con quemadores de petróleo, el problema es más sencillo, por que normalmente frente a un aumento de presión los reguladores automáticos (presostatos), apagarán de inmediato el quemador.

PRODUCCIÓN DE VAPOR DIFÍCIL Cuando una caldera produce vapor con dificultad, puede deberse a una causa accidental o permanente, que podría ser una construcción defectuosa, o la mala disposición de la caldera o del hogar. El emparrillado puede ser demasiado pequeño, los conductos de humo demasiado largos y estrechos y poseer codos que dificulten la circulación, la chimenea puede ser baja y demasiado estrecha. En todo caso la solución estaría en reconstruir las partes defectuosas. Cuando la producción de vapor es difícil por una causa accidental puede deberse a: que el fuego esté mal encendido o que el emparrillado esté obstruidos por escorias. Los conductos de humos pueden obstruidos por cenizas (hollín), cuando no se ha realizado una limpieza a fondo.

DESCENSO RÁPIDO DE LA PRESIÓN Puede deberse a descuido del operador de caldera en la alimentación del fuego; en este caso debe proceder por todos los medios de activarlo, deteniendo el consumo si el descenso de presión ha sido muy grande, siempre y cuando el efecto sobre la producción o uso del vapor no sea mayor. Otra causa podría ser una alimentación por agua fría por período muy largo o bien un sobre consumo no establecido.

DESCENSO EXCESIVO DEL NIVEL DE AGUA.

Es la falla más grave que se puede presentar. Si este nivel no ha descendido más allá del límite permitido y visible, bastará con alimentar rápidamente con agua la caldera hasta alcanzar el nivel normal. Pero si el nivel ha bajado demasiado en que no es posible visualizarlo en el tubo de nivel, entonces la caldera se considerará como seca, y se procederá de la siguiente manera: quitando el fuego si es posible, cerrar completamente el consumo de vapor y dejarla enfriar completamente y lentamente, en este último caso (caldera seca), jamás se deberá alimentar agua por que podría originar una explosión del equipo. Cualquiera sea el caso de los mencionados en relación a baja de nivel de agua, la caldera no podrá ponerse en funcionamiento, sin antes haber realizado todas las pruebas de seguridad indicadas en la reglamentación vigente con su correspondiente certificación. Se debe acotar que en calderas de tipo acuotubular, el descenso del nivel de agua frente a una una falla de este tipo es más rápido.

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EXPLOSIONES Las explosiones de las calderas son desastre de gravedad extrema, que casi siempre ocasionan la muerte a cierto número de personas dependiendo las características de cada caldera. La caldera se rasga, se hace pedazos, para dar salida a una masa de agua y vapor, los fragmentos de las calderas son arrojados a grandes distancias. Estos accidentes terribles han sido atribuidos durante mucho tiempo a causas excepcionales y fuera del alcance de la prevención, es decir, se le ha considerado como caso de fuerza mayor. El estudio de las causas de las explosiones ha permitido determinar que estas se deben a: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Construcción Construcci ón defectuosa Falla de los accesorios de seguridad (válvulas, alarmas, control de nivel, etc.) Negligencia, Negligenci a, descuido o falta de capacitación del operador Mezclas explosivas en los conductos de humos falta de agua en la caldera (la más frecuente) Incrustaciones Incrustaci ones masivas o desprendimiento desprendimient o de planchones de incrustaciones. incrustacio nes. Embancamiento

Cuando el nivel de agua baja, deja al descubierto las planchas, que estando en contacto con el calor de la combustión se recalientan hasta el rojo. Al recalentarse las planchas pierden gran parte de su resistencia, el vapor se produce en menor cantidad por la disminución de la superficie de calefacción. El vapor situado sobre el agua se recalienta mucho. Si entonces se inyecta agua o abre cualquiera de las llaves de salida del vapor, la explosión se producirá con toda seguridad. Las incrustaciones actúan como aislantes dejando las planchas de la caldera sometidas a calor y sin contacto con agua. De esta manera se van recalentando y perdiendo su resistencia hasta que no son capaces de resistir la presión y se produce la explosión. También pueden desprenderse capas de incrustaciones de gran tamaño, las que dejan bruscamente en contacto, planchas recalentadas con el agua, produciéndose evaporación instantánea que la caldera no resiste.