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sábado, 5 de marzo de 2011

Mantenimiento de Calderas Parte III

De Componentes Mecánicos y Eléctricos

 

- Control de Nivel de Agua

En calderas de vapor de alta y baja presión, la columna de agua y control de corte por bajo nivel de agua deben ser purgados diariamente.

El control de corte por bajo nivel deberá ser revisado una vez por semana en condiciones reales de operación. Una forma práctica de revisar el control es desconectando eléctricamente el interruptor de la bomba de alimentación de agua y permitir la incorporación del agua bajo condiciones normales de vaporización.

Vea cuidadosamente el cristal de nivel y marque el punto exacto en el cual la caldera corta por bajo nivel. Esto le dará un punto de referencia para otras comprobaciones y ver si el control de operación está igual o existe alguna diferencia. Si está incorrecto, un control de repuesto puede ser lo indicado.

Para una revisión más minuciosa, el dispositivo de cierre de bajo nivel de agua debe quitarse del receptáculo por lo menos una vez al mes, para determinar la limpieza del flotador, de las piezas internas móviles y del receptáculo o columna de agua. Al mismo tiempo debe quitarse los tapones de las tés o crucetas, para estar seguro que la tubería que conecta a la cruceta está limpia y sin obstrucciones.

La mira de vidrio en forma de columna debe ser quitada cada tres meses e inspeccionar cuando está fría para ver si ha ocurrido adelgazamiento, daños o grabados sobre el vidrio; si es así, remplace la mira inmediatamente para evitar la posibilidad que se quiebre durante el servicio. Siempre que se remplace, use juntas nuevas y no trate de apretar los accesorios de montaje excesivamente. Inspeccione las llaves y grifos de prueba para averiguar de su movilidad; el alineamiento apropiado de las llaves de la mira de vidrio es esencial para impedir esfuerzos mecánicos perjudiciales en el vidrio.


- Válvulas de Seguridad

Valvulas de Seguridad

La válvula de seguridad es el dispositivo más importantes de la caldera. Deben ser instaladas de conformidad con todos los códigos aplicables y la tubería debe estar apoyada en algo para que no haya ninguna tensión aplicada sobre la válvula. Debe establecer una adecuada tubería de descarga.

Examínese las condiciones exteriores de la válvula, que el resorte no tenga cuerpos extraños en las espirales. La palanca de la válvula debe funcionar perfectamente, pero no levante la válvula en una caldera apagada.

Las válvulas son ajustadas y selladas por el fabricante y sólo él o su representante aprobado debe cambiar algún ajuste ya hecho.


- Válvula de Purga

Valvula de Purga

Se recomienda que todas la calderas que trabajan a más de 100 Psi, excepto las portátiles, tengan dos válvulas de purga en cada tubo de purga. Pueden ser dos válvulas de apertura lenta o una de apertura lenta y otra de apertura rápida.

Tenga cuidado al purgar la caldera. Primero, abra la válvula de apertura lenta lo bastante despacio para evitar choques, pero con la rapidez suficiente para que no se caviten o deformen los asientos. Para cortar la purga, cierre rápidamente la válvula de apertura lenta, luego cierre la de apertura rápida.

Nunca fuerce la llave si no cierra. Abra rápido unas cuantas vueltas para despejarla; ciérrela con lentitud. Si se fuerza contra los sedimentos, se daña el asiento. Purgue cuando la caldera tiene fuego bajo o poca carga, que entonces es cuando los sedimentos se asientan.

 
- Válvulas Solenoides

Valvula Solenoide

Funciona por largos periodos sin dificultad alguna. No obstante, si alguna materia extraña llega a fijarse entre el asiento de la válvula y el disco de la misma, puede causar filtración. Se puede desarmar fácilmente, pero hay que tener cuidado de no dañar las partes interiores al quitarlas y que el montaje proceda en el orden correcto.

Normalmente se puede oír un bajo zumbido cuando la bobina está excitada. Si un ruido fuerte o un chillido se desarrolla en la válvula, verifique que exista el voltaje apropiado, y limpie el conjunto del émbolo y el tubo interior del émbolo. No use aceite. Esté seguro que el tubo del émbolo y el solenoide se aprietan al rearmar la válvula. Tenga cuidado de no dañar, abollar ni hacer muescas en el tubo del émbolo. Es posible remplazar la bobina sin quitar la válvula de la línea, pero esté seguro que se ha quitado la energía eléctrica de la válvula. Examine la posición de la bobina y cerciórese que toda arandela aislante o resorte de retención es colocado en el orden correcto.


- Resorte de la Leva

Frecuentemente hay que inspeccionar el resorte de la leva medidora del combustible (de ser el caso) para verificar si hay desgaste, rajaduras o distorsión. Si se observa cualquiera de estas condiciones, es preciso remplazar el resorte inmediatamente para evitar la posibilidad de que se quiebre durante el uso.

Lubrique el resorte de vez en cuando con un lubricante libre de goteo, que no engoma y que funciona a altas temperaturas, como el grafito o un derivado de silicón.


- Motores Eléctricos

Los fabricantes de motores eléctricos varían en sus especificaciones en cuanto a la lubricación y el cuidado de los cojinetes y por eso se deben seguir sus recomendaciones.

Sin embargo, el espacio de tiempo que un cojinete puede funcionar sin añadir más grasa depende de muchos factores: la potencia del motor, el tipo de recubrimiento que lo guarda, las cargas verdaderas, las condiciones atmosféricas, la humedad y la temperatura del ambiente. No obstante, una revisión semestral como mínimo es lo más recomendable.

En la revisión habrá que incluir también la limpieza interior del motor, la fijeza de los terminales, y el buen estado de los alambres que lo conectan y, sobre todo, el consumo de corriente cuando está en operación y compararlo con el dato de placa y evaluar así si las bobinas están en buenas condiciones; es decir, no hay un sobrecalentamiento.


- Controles Eléctricos

No hay suposiciones acerca de la operación de cualquier interruptor o control. El manual de operaciones es un excelente guía de las funciones, cuidados y ajuste de controles. Una inspección visual de las condiciones de todos los interruptores es lo más conveniente y puede librarnos de muchos problemas. En la inspección incluya la limpieza del polvo, la sujeción de los terminales y alambrado, y la humedad, que perfectamente puede eliminarla con la colocación de un foco de alto wattaje durante algunos minutos.  

martes, 1 de marzo de 2011

Mantenimiento de Calderas Parte II

Del Cuerpo de la Caldera

 

- Lado Fuego

Revise cuidadosamente, con ayuda de lámparas las superficies expuestas al fuego, buscando evidencias de abolsamientos (chichotes) o marcas de cavidades. Esto podría indicar corrosión resultante de condensación de la corriente de gases con formación de ácidos (hollín).

El hollín y otras materias incombustibles son aisladores efectivos, que si permitimos que estos se acumulen, tendremos como resultado una reducida transferencia de calor y un aumento en el gasto de combustible. Los períodos de limpieza de los tubos varían de acuerdo con la carga, tipo y calidad del combustible y del tipo de quemador. Es recomendable que se efectúen dos limpiezas al año. Sin embargo, una caldera con un quemador bien ajustado, podrá necesitar solamente una limpieza de tubos al año.

Se efectúa la limpieza de los tubos abriendo las puertas delanteras y traseras. El escobillón o cepillo para limpiarlos puede ser introducido por delante o por detrás. Debe sacarse todo el hollín o acumulaciones sueltas que haya en los tubos, en los cabezales y el hogar.

Algunas de los escobillones o cepillos que se recomiendan, son del tipo que aparece en la siguiente figura:


Cepillos para tubos de Cañderas


Para ahorrar tiempo por inspección, se instala un termómetro a la salida de los gases de la caldera (base de la chimenea). Si la temperatura de los gases es mayor de lo normal, significa que los tubos están sucios y es necesario limpiarlos. Si la caldera presenta fuertes y frecuentes hollinamientos, es una indicación de exceso de combustible que requerirá de un ajuste en la relación aire-combustible.

La proporción de aire-combustible debe ser probada frecuentemente, puesto que ésto alerta al operador de pérdidas en la eficiencia de la combustión que no produce cambios visibles en la llama.

Debe emplearse un analizador de combustible para ajustar la entrada de combustible, de modo que resulte la economía y la eficiencia máxima de la operación.

Además deberá revisarse visualmente los empaques de las puertas y asegurarse que están en buenas condiciones y correctamente afianzadas.
Para prevenir pérdidas de eficiencia, quemaduras de empaques y deformaciones de las puertas de acero, deberán ser efectivos los sellos del lado de los gases de combustión.

Si los empaques no hacen un sello hermético, habrá que reemplazarlos.

En las Figuras que mostramos a continuación conoceremos algunos de los tipos de empaques más usados en calderas, ya sea en el lado de agua en las tortugas, que son fabricados de goma, como en el lado de fuego que son de fibra de vidrio:



Empaques de fibra para Calderas



Empaques para lado agua Calderas

El quemador debe ser inspeccionado para verificar si han ocurrido daños debido a una combustión mal ajustada.

Existen dos tipos de quemadores: el de Aceite y el de Gas.


En el quemador de aceite, la disposición del inyector de aceite en relación con el difusor y los otros componentes, es muy importante, para que se produzca un fogueo adecuado. El sello entre la cubiertas del quemador y el recubrimiento del refractario es extremadamente importante. Debe inspeccionarse periódicamente y hacerse las reparaciones que sean necesarias.

Los coladores de aceite deben limpiarse con frecuencia para mantener un flujo de combustible que sea tan libre como limpio. Es aconsejable quitar el filtro del colador cada mes y limpiarlo completamente sumergiéndolo en un solvente y secándolo, soplando aire comprimido.

Las condiciones y la calidad del aceite entregado al quemador puede variar a tal punto y a tal grado que el uso de aditivos en el combustible sea aconsejable para obtener la combustión apropiada y ayudar el el bombeo de aceite. Los tanques de almacenamiento de aceite deben ser examinados periódicamente y limpiarlos de todo deposito de lodos.  
  
Aunque el inyector es purgado de aceite después de cada parada, debe ser quitado periódicamente del quemador, desarmado y limpiado totalmente.


En el Quemador de gas, verifique periódicamente que el sello entre el extremo del quemador y el refractario del hogar esté en buenas condiciones. Además, examine el difusor a fin de que no cubra los agujeros de salida para el gas en la cubierta del quemador.

Pruebe las medidas que tiene el electrodo y busque grietas que se presentan el el aislamiento de porcelana. Si hay grietas, remplace el electrodo que puede causar inducción a tierra del voltaje para la ignición. Examine el extremo del electrodo para ver si tiene signos de picadura o depósitos de combustión y alíselo como se requiera. Inspeccione los cables para la ignición a ver si hay grietas en el aislamiento y cerciórese también que todas las conexiones entre el transformador y el electrodo estén bien apretadas.

En general, al mismo tiempo que revisa el lado del agua, abra las tapas de la caldera para que todo el refractario esté a la vista. Resane todas las superficies del refractario rellene cualquier área que demuestre destrucción o erosión, remplace los ladrillos rotos o caídos (si existieran).

lunes, 28 de febrero de 2011

Mantenimiento de Calderas Parte I

Mantenimiento de Calderas

Seguimos hablando un poco más de Calderas en nuestro blog de Maquinas Industriales, esta ves hablaremos del mantenimiento:

Las calderas son construidas con normas de fabricación de reconocida competencia. Sus principales componentes, como son el quemador y los controles, también han sido construidos de acuerdo a códigos autorizados, aprobados por compañías de seguros. Por consiguiente, su caldera fue recibida con la seguridad de una operación digna de confianza.

Sin embargo, la seguridad, confiabilidad y eficiencia de operación, solamente puede conservarse con un programa básico de mantenimiento, que le puede evitar interrupciones innecesarias o reparaciones costosas, además de aumentar la seguridad y eficiencia de la caldera.

Aunque una caldera tiene dispositivos eléctricos y mecánicos que la hacen automática o semi-automática en su operación, estos dispositivos requieren un mantenimiento sistemático y regular que no relevan al operador de ninguna responsabilidad, sino que lo eximen de tener que efectuar algunas tareas rutinarias.

En primer lugar, el buen manejo y la limpieza de la sala de la caldera ayuda a mantener apariencias profesionales. Se debe permitir solamente al personal autorizado para operar, ajustar o reparar la caldera o su equipo relacionado. También se debe mantener la sala de la caldera libre de toda materia o equipo que no sean necesarios a la operación de la misma o a los sistemas periféricos.

Se detallará a continuación aspectos importantes que deberán incluirse en un plan de mantenimiento, preventivo o correctivo, tanto en calderas en operación como inactivas.

Mantenimiento Preventivo de Calderas en Operación

 

La pericia en reconocer ruidos irregulares, lectura de manómetros en insólitos, goteos, etc.; es una habilidad que debe adquirir el operador, puesto que lo enteran de las condiciones de funcionamiento defectuoso y le permiten efectuar las correcciones pronto, evitando así reparaciones extensas e interrupciones inesperadas. Todo escape de vapor, agua o combustible debe ser corregido tan pronto como se observen, puesto que son caros, además de ser peligrosos. Incluyamos en nuestra revisión general medidas de prevención como el cerciorarnos del buen aprete de toda conexión, contra tuerca de seguridad, tornillo de sujeción, collarines, etc.

Del Cuerpo de la Caldera.

 

- Lado Agua

El descuido del mantenimiento por el lado de agua trae como resultado la formación de incrustaciones, picaduras,  corrosión, espuma, arrastre de humedad y crestas de nivel de agua.

Es importante un tratamiento de agua con procedimiento adecuado de purga para conservar las superficies de calefacción libres de incrustaciones. Para ello deberán consultar con un experto en tratamientos de agua, que analizarán su agua y le recomendarán el tratamiento adecuado basado en el análisis y cantidad de agua cruda que usarán.

Las compañías encargadas del tratamiento del agua recomendarán el procedimiento y frecuencia de purgas. Estas recomendaciones serán la mejor arma para prevenir la formación de incrustaciones sobre la superficie de calefacción, la eliminación de corrosión causada por el oxígeno libre en el agua, reducción de arrastre de agua que puedan ser causados por la formación de espuma, etc.

Sin embargo es importante realizar inspección visual, cuando menos una ves al año (recomiendo dos veces al año), de tubos, hogar envolvente y espejos, vaciando la unidad y quitando todos los registros de mano y hombre previamente. Revise las superficies, especialmente las partes más calientes, con ayuda de lámparas buscando abolsamientos, deformaciones (chichotes) o erosiones en la superficie metálica. Deberá tomarse especial atención en las incrustaciones debido a que actúan como aislante térmico que pueden provocar un sobrecalentamiento del hogar, tubos de humo y espejos; y, como consecuencia, fugas en los tubos de humo y agrietamiento en los extremos de los mismos.

Emplee un cuchillo o un pequeño martillo para obtener muestras de las incrustaciones y envíelas inmediatamente al consultor en tratamientos de agua.

Aquí en Honduras es usual contratar empresas que se dedican al tratamiento de aguas para vigilar la calidad del agua, vienen periódicamente y realizan análisis del agua y nos dan el diagnostico del posible estado de la caldera.

Algunas veces las condiciones del agua o del tratamiento del agua dan por resultado una acumulación de lodo y sedimentos en el fondo de la caldera, su revisión visual le revelará la presencia de estos lodos. Use una manguera con agua a presión para lavar estas acumulaciones y revise nuevamente la superficie metálica frotando con sus manos y viendo que se ha hecho un trabajo efectivo.

Es importante mantener un sello hermético en los registros de hombre y mano. Pequeñas fugas desgastarán el metal y dañarán los asientos de los empaques. Cuando la erosión llega a ser seria debe ser calzada y, puesto que es un recipiente a presión, la reparación puede sugerir un soldador calificado.

En su almacén de repuestos, debe tener un juego de empaquetaduras para los registros (también llamados Tortugas). Los empaques metálicos de espiral, si están en buenas condiciones, pueden volverse a usar, pero es conveniente voltearlos; aunque la recomendación es la de utilizar siempre empaques nuevos. Los empaques no metálicos deben ser descartados.           

 

  

lunes, 7 de febrero de 2011

La Temperatura en la Chimenea de una Caldera

La temperatura neta en la chimenea se obtiene restando la temperatura ambiente, de la temperatura de la temperatura de los gases de combustión. Una elevada temperatura neta en la chimenea indica que el calor está siendo desperdiciado en la atmósfera. La buena práctica dicta que la temperatura de la chimenea debe ser mantenida tan bajo como sea posible sin causar corrosión de extremo frio. (No mayor de 80°C de la temperatura de saturación del vapor de la caldera).

La corrosión de extremo frio es caudada generalmente por la formación de Acido Sulfúrico (H2SO4) cuando el Anhídrido Sulfúrico (SO3) proveniente de la combustión del combustible entra en contacto con vapor de agua. El azufre en el combustible al quemarse se convierte normalmente en SO2. En presencia de grandes cantidades de aire en exceso, una parte se convertirá en SO3, que combinado con vapor de agua formará Acido Sulfúrico. Si la temperatura del calentador de aire, conductos de aire y chimenea cae por debajo del punto de rocío del ácido, el ácido sulfúrico se condensará sobre la superficie del metal.

Medición de Humo

La cantidad de humo en los gases de la chimenea puede ser utilizada para estimar la limpieza de la combustión. Una combustión humeante puede indicar una o más de las siguientes condiciones:
  • Inadecuada alimentación de aire
  • Tiro insuficiente
  • Inadecuada viscosidad del combustible
  • Mal funcionamiento de la bomba de combustible
  • Boquilla del combustible defectuosa o incorrecta
  • Relación inadecuada combustible-aire
  • Precalentamiento inadecuado

Cuando las condiciones de combustión se ajustan, la cantidad máxima de CO2 deberá ser controlada a nivel que no cause excesivo humo.

Mediciones simples de humo pueden efectuarse empleando una variedad diferente de métodos. Las normas pueden variar ligeramente de acuerdo al equipo empleado y deberá seguirse en cada caso las instrucciones que lo acompaña. Experiencias de cada mano también juegan una parte importante en decidir el máximo humo permisible.

Una cierta cantidad de exceso de aire es necesaria para completar la combustión dentro de los confines de la cámara de combustión. Únicamente debe proporcionarse la cantidad de aire suficiente para evitar la combustión incompleta o que la llama choque contra los tubos. Mientras más eficientes sean los quemadores desde el punto de vista de mescla, menos será la cantidad necesaria de exceso de aire.

Cantidades adicionales de exceso de aire pueden ser necesarias por las siguientes razones:

  • Para controlar la temperatura del vapor
  • Para compensar por demoras en los controles de las mesclas de combustible-aire durante las cargas fluctuantes.
  • Para mantener una combustión limpia en 1 o 2 quemadores sensitivos en un sistema de quemadores “Fuera de balance”
Aire en exceso se agrega normalmente al hogar como aire de combustión. Otra fuente es a través de fugas en el revestimiento o a través de quemadores fuera de servicio. Aire en exceso introducido de esta manera se le conoce como aire vagabundo.

Reducción de exceso de Aire

La reducción en el exceso de aire es una paso mayor en el mejoramiento de la eficiencia. Se alcanza el límite menor de aire en exceso siempre que exista una combustión o la llama choque contra los tubos. Las causas principales de exceso de aire son:
  • Fuga de aire
  • Inadecuado control de tiro
  • Operación defectuosa del quemador

Análisis y Soluciones

Antes que pueda ser reducido el aire en exceso, deberá identificarse sus orígenes. Esto puede ser efectuado mediante el análisis de los gases de salida para determinar O2 o CO2. El análisis de O2 es preferido debido a que las lecturas de O2 son más sensitivas a la cantidad exacta de del exceso de aire presente. Las muestras de gas deben tomarse tanto del hogar como de la chimenea.

Un bajo contenido de O2 en el hogar y alto en la chimenea indica fugas en el revestimiento del hogar o en los conductos.

Alto contenido de O2 en el hogar y chimenea indican una excesiva cantidad de aire que entra al hogar.

Las lecturas de CO2 y O2 normales en los gases de combustión obtenidos en la chimenea son:
  • CO2   12,5% al 13,0% (combustible No.6)
  • O2      2,0% al 3,0% (no es afectado por el tipo de combustible)
Estas mediciones son obtenidas mediante instrumentos del tipo mecánico-químico (Orsat-Bacharack) o con instrumento electrónico.

miércoles, 2 de febrero de 2011

Conceptos Básicos para Combustión

En muchas de la maquinas que encontramos en los distintos procesos industriales interviene el proceso de la combustión por esta razón seguimos tratando el tema en nuestro blog de Maquinas Industriales

Básicamente la combustión es el acto o proceso de quemar. En términos prácticos es una combinación rápida de oxígeno con un combustible, resultando en la liberación de calor.
Los combustibles más comunes consisten en Carbono e Hidrógeno con algunas pequeñas cantidades de Azufre y trazas de otros elementos que se encuentran presentes.
Para fines prácticos, la combustión involucra la oxidación de tres elementos: Carbón, Hidrógeno y Azufre.
Primordialmente tres reacciones químicas tienen lugar:

Carbono (C) + Oxigeno (O) --- Dióxido de Carbono (CO2) + Calor 
Hidrógeno (H) + Oxígeno (O) --- Vapor de Agua (H2O) + Calor
Azufre (S) + Oxígeno (O) --- Dióxido de Azufre (SO2) + Calor

Tipos de Combustión

La combustión obtenida por la reacción de proporciones exactas de combustible y oxígeno para obtener una completa conversión a dióxido de carbono, vapor de agua y dióxido de azufre (si se encuentra presente el azufre) es denominada una combustión perfecta o combustión ESTEQUIOMÉTRICA.

Si hay presente una mayor cantidad de oxígeno que la requerida para la combustión perfecta, el oxígeno en exceso en exceso de la cantidad necesaria no se usará.
Si hay menos cantidad de oxígeno que la requerida para una combustión perfecta, la reacción es denominada como SUB - ESTEQUIOMÉTRICA o COMBUSTIÓN INCOMPLETA.
Durante la combustión sub – estequiométrica, pueden formarse otros productos además de los mencionados anteriormente, estos productos pueden ser Monóxido de Carbono (CO), gas de Hidrógeno (H2) compuesto de hidrocarburos (CxHy), Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Carbono. Estos componentes son contaminantes comunes y escapan a la atmósfera en los gases de combustión.

 

Aire

El oxígeno para la combustión normalmente proviene del aire, donde se encuentra en una proporción de un 21% del volumen total. La mayor parte del 79% remanentes es nitrógeno.
El nitrógeno es de menor importancia en la producción de calor puesto que solo un porcentaje muy pequeño forma parte de las reacciones químicas de la combustión. Sin embargo, tiene un aspecto significativo en la eficiencia de la caldera ya que parte del calor liberado por la reacción de combustión tiene que ser utilizado para calentar el nitrógeno a la misma temperatura de llama.
Se denomina AIRE TEÓRICO a la cantidad de aire necesario para una combustión perfecta; cualquier cantidad de aire que exceda al aire teórico se le conoce como exceso de aire.
El aire mesclado con el combustible en el quemador se denomina AIRE PRIMARIO.
El aire de la atmósfera que se difunde en la llama se le conoce como AIRE SECUNDARIO.
En la práctica una combustión bien realizada tiene en los humos un color transparente; una combustión con mucho exceso de aire tiene en los humos un color blanco y una combustión incompleta tiene en los humos un color negro.

 

Ignición

Usualmente la combustión se efectuará agregando color de una fuente exterior a la mezcla, hasta que el calor des la reacciones de la combustión sea mayor que la pérdida de calor al ambiente. La menor temperatura a que esto es posible se denomina la temperatura de ignición de la mescla Aire combustión.

Temperatura de Llama

La temperatura de llama es la temperatura más alta producida en la combustión. Teóricamente, la más alta temperatura de llama ocurre cuando aire y combustión son mesclados en proporciones estequiometrias exactas. Cualquier exceso de aire o combustible, únicamente servirá para absorber calor de la reacción de combustión.
- El Calor liberado de las reacciones de combustión:
  • Calienta los productos de combustión.
  • Calienta el combustible y el aire alimentados.
  • Proporciona calor para romper cualquier ligadura química en el combustible.
  • Irradia a sus alrededores.
La temperatura de llama es máxima cuando la pérdida de calor al ambiente es mínima. Las temperaturas reales de llama son siempre menores que las temperaturas teóricas de llama.
Los combustibles más comunes producirán temperaturas de llama en el rango de     1850 °C a 2100 °C (3360 °F a 3800 °F).

Reducción de la Combustión

La combustión puede ser controlada dosificando la cantidad de aire o combustible para ser quemado.
Existen tres formas para lograrla dosificación:
  1. Regulando solamente la proporción de entrada de aire.
  2. Regulando solamente la cantidad de combustible suministrado.
  3. Regulando simultáneamente ambos (mezcla Aire – Combustible)

Análisis del Gas de Combustión


El análisis del gas de combustión se usa para indicar la relación entre el aire de combustión y el grado de perfección de la combustión. Los componentes del gas usualmente medidos son: CO2, CO y O2. Los porcentajes de CO y CO2 pueden ser usados como indicadores de combustión perfecta. El porcentaje de O2 y CO2 son indicadores de la cantidad de aire de combustión en exceso. Con una buena mescla se obtiene un combustión perfecta, cuando el análisis de gas de escape no muestra CO o O2 y un valor máximo de CO2.
El máximo teórico de CO2 en gas de combustión seco, se le denomina valor final de CO2 y para una máxima eficiencia, la mescla combustible y aire deberá ajustarse hasta que se obtenga el valor máximo de CO2.
La siguiente tabla muestra las lecturas máximas de CO2 para cantidades variables de aire en exceso en la combustión de combustibles comunes. Una lectura baja de CO2 o alta de O2 indica la presencia de de demasiado aire en exceso.

   EFECTO DEL EXCESO DE AIRE EN CO2 EN PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN
                       
    Valore en % de Aire en exceso
Combustible
0
10
20
40
60
80
100
150
200
Gas Natura %CO2
12,0
10,7
9,8
8,3
7,2
6,3
5,7
4,5
3,7
Propano %CO2
14,0
12,6
11,5
9,8
8,5
7,5
6,7
5,3
4,4
Butano %CO2
14,3
12,9
11,7
10,0
8,6
7,6
6,8
5,4
4,5
Combustible Destilado %CO2 
15,2
13,8
12,6
10,7
9,3
8,2
7,4
5,9
4,9
Combustible Residual %CO2
15,6
14,1
12,9
11,0
9,6
8,5
7,6
6,1
5,0
Carbón Bituminoso %CO2
18,4
16,7
15,3
13,0
11,4
10,1
9,0
7,2
6,0
Carbón de Antracita %CO2
19,8
18
16,5
14,1
12,4
11,0
10,0
7,9
6,9

martes, 1 de febrero de 2011

Eficiencia de Combustión

Ésta es la efectividad exclusiva  del quemador y está relacionada con su habilidad para quemar totalmente el combustible. La caldera propiamente tiene poca relación, sobre la eficiencia de la combustión.
Con un 15% a 20% de exceso de aire , un buen quemador deberá tener una eficiencia de combustión de 94% a 97%.

Rendimiento de una Caldera

El rendimiento de una caldera es la relación entre la capacidad desarrollada bajo cualquier circunstancia o condición de trabajo y la capacidad que debería desarrollar esta misma unidad en condiciones óptimas de operación. Este concepto es independiente y hace caso omiso de la eficiencia térmica.
El Rendimiento de una Caldera es igual a la  Producción de Vapor en condición real de Trabajo/La producción de Vapor en condición óptima de operación (según el fabricante).

n =Wr/Wn

Donde n es el Rendimiento de la Caldera.
Wr es la Producción de Vapor real (Kg/hr – Lb/hr)
Wn es la producción de vapor nominal (Kg/hr – Lb/hr)
Para conocer el rendimiento de una caldera es necesario llevar a cabo una “Prueba de Evaporación”.
 
Etiquetas: Combustión,Rendimiento,Exceso de aire,Eficiencia

viernes, 28 de enero de 2011

La Eficiencia de una Caldera


La eficiencia de una caldera, es la relación entre el calor aprovechado por el fluido (Agua o Vapor) y el calor que suministra el combustible a éste en una hora.

La eficiencia de la caldera en su planta es determinada por dos factores:
  1. 1.   Diseño de la caldera y limpieza de las superficies de calefacción
  1. 2.   Diseño del quemador y habilidad de éste para ser ajustado y sostener la relación Aire – Combustible.
  
Diseño de la Caldera

        El diseño de la caldera y la limpieza de las superficies de calefacción, tanto del lado de agua como en el lado de los gases, son los factores que permiten la transferencia del calor al agua. Un buen diseño y superficies limpias, representan máxima transferencia de calor y menos pérdidas por la chimenea. Diseños anticuados y hollín e incrustación en los tubos de la caldera, reducen la transferencia de calor, incrementan la temperatura de los gases en la chimenea y consecuentemente tendríamos baja eficiencia.

Diseño del Quemador

        Todos los quemadores requieren un exceso de aire adicional a la cantidad de aire químicamente necesario para la combustión. Si se suministra una cantidad de aire insuficiente para la combustión, la flama humeará y cubrirá los tubos de hollín y cartón.
        En caso contrario, si emplea grandes cantidades de exceso de aire, el aire innecesario es calentado y expulsado por la chimenea llevando consigo considerables cantidades de calor que es desperdiciado. Consecuentemente es importante en la eficiencia de operación la relación Aire – Combustible y deberá ser comprobada con un análisis de gases.

Diferentes Tipos de Eficiencia
  
Podemos hablar de tres tipos de eficiencia:
1.   Eficiencia Total de la Caldera
2.   Eficiencia térmica
3.   Eficiencia de combustión


1.- Eficiencia Total de la Caldera

       Este es un término general, y significa la eficiencia total, o sea, la eficiencia combustible a vapor.
       La eficiencia total de una caldera es la relación entre el calor aprovechado por el fluido (Agua o Vapor) y el calor que suministra el combustible al mismo, en una hora.
       Algebraicamente la eficiencia de una caldera o generador de vapor se puede expresar así:


n = Calor aprovechado = W (hf – hg)
     Calor suministrado       Pc x Cc


Donde:     n       = Eficiencia del generador de vapor

               W      = Peso del vapor producido por hora (Kg/hr-Lb/h.)

               Hg    = Entalpía del vapor a la salida (Kcal/Kg-BTU/Lb.)

               hf      = Entalpía del agua a la entrada (Kcal/Kg-BTU/Lb.)

                  Pc     = Poder calorífico del combustible Kcal/Kg-BTU/Lb.)

Cc    = Cantidad de combustible quemado x hora en      peso. (Kg/hr-Lb/hr)

Esta expresión puede presentarse de la siguiente manera:


        n = Calor suministrado – Calor perdido
                        Calor suministrado


                n = Qs – Qp = 1 - Qp
                          Qs            Qs

Donde:      Qs     = Calor suministrado

                Qp    = Calor perdido


2.- Eficiencia Térmica

        Esta es la efectividad de la transmisión de calor en un cambiador de calor. Esta no toma en cuenta las pérdidas por radiación y convección (como por ejemplo: del cuerpo de una caldera, de la columna de agua, de la puerta trasera etc.) u otras pérdidas varias, tales como: la variación en el valor calorífico, precisión en la medida del combustible, vapor de agua, o peso de los accesorios.

        Las pérdidas por radiación, convección y otras, pueden ser del 1% a 3% de la capacidad desarrollada por la caldera y su valor depende del tamaño de la caldera.


ESTIMACIÓN DE PERDIDAS DE CALOR POR RADIACIÓN, CONVECCIÓN Y OTRAS AL 100% DE CAPACIDAD

       
Tamaño de la Caldera CC            % de Pérdidas

                        50                                    3,0
                        60                                    2,5
                        70                                    2,5
                        80                                    2,3
                       100                                   2,0
                       125                                   2,5
                       150                                   2,0
                       200                                   1,5
                       250                                   2,3
                       300                                   1,8
                       350                                   1,3
                       400                                   2,0
                       500                                   1,8
                       600                                   1,3

jueves, 27 de enero de 2011

COMBUSTIÓN


Siguiendo con el tema de las Calderas en nuestro blog Maquinas Industriales el día de hoy hablaremos de Combustión

TIPOS Y PROPIEDADES DE COMBUSTIBLE

        Combustible es toda sustancia que combinada con el oxígeno del aire, produce luz, calor y desprendimiento de gases.

Existen tres tipos de combustibles:
  • Sólidos
  • Líquidos
  • Gaseosos

- Combustibles Sólidos

Tales como: el carbón mineral, que se encuentra diseminado en depósitos fósiles en dos clases generales que son: Carbón Antracita y Carbón Bituminoso.

        El Coke que es una sustancia sólida que resulta después de quemar el carbón mineral en Hornos especiales.

Existen otros combustibles sólidos que son: La madera, La Corteza, La Paja, La Brea , El Aserrín, el Bagazo de Caña Etc.


- Combustibles Líquidos

        El Petróleo crudo: es un líquido, mezcla de una gran cantidad de hidrocarburos sólidos y gaseosos disueltos en otros hidrocarburos líquidos, a parte de otros compuestos de Azufre (S), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N), que suele variar entre los siguientes límites.

Carbón (C)                          : 83 a 87%
Hidrógeno (H)                     : 10 y 14%
Oxígeno (O)                        : en general menor a 3%
Nitrógeno (N)                      : en general menor a 1%
Azufre (S)                           : en general menor a 2%


PROPIEDADES SÍLICAS DEL PETRÓLEO CRUDO

Densidad: A una temperatura de 15°C varía de 0,88 a 1,00 y el coeficiente de dilatación es aproximadamente de 0,00063 por cada grado centígrado.
Calor: Es muy variable, de amarillo claro a casi negro, va en proporción directa con la densidad, correspondiendo a mayor densidad un calor más obscuro.
Olor: Depende generalmente de la cantidad de azufre que contenga, a mayor proporción de azufre mayor olor.
Viscosidad: Es muy variable también, y va en relación proporcional a la temperatura y siempre será más baja cuando mayor sea la temperatura.
Calor Específico: Es también muy variable y va de 0,45 a 0,55 y aproximadamente para cálculos prácticos se toma 0.5.


Variedades en Petróleo

En la producción mundial, encontramos tres principales variedades de petróleo:
  1. Parafínicos
  2. Asfálticos
  3. Mixtos
  1. Se da el nombre de petróleo Parafínicos cuando los residuos resultantes de la destilación contienen una gran cantidad de hidrocarburos de la serie parafínica, ejemplos de esta variedad son los petróleos de Estados Unidos.
  2. Es la misma definición que para los parafínicos, con la excepción de que los hidrocarburos son de la serie de los asfálticos, naftánicos o aromáticos como los encontrados en México.
  3. Como su nombre lo indica contienen los dos tipos de hidrocarburos y se encuentran en la Argentina.
Los combustibles líquidos industriales (petróleo diáfano, gasolina, Diesel y petróleo residual o chapapote) se obtiene por destilación fraccionada o destructiva del petróleo crudo.


        Petróleo residual (bunker o combustible No.6): tiene una gran variedad de nombres, ya que es conocido con el nombre de chapapote, combustoleo, etc. Como su nombre lo indica, es el residuo líquido resultante de la refinación del petróleo crudo, o sea que queda después de haber extraído las gasolinas, petróleo diáfano y aceites lubricantes, su densidad puede ser de 1.04


        Diesel (Aceite No.2): su densidad es variable y va desde 0,86 a 0,92, a mayor mayor cantidad de hidrocarburos naftánicos, corresponde una mayor densidad, su poder calorífico va de acuerdo a su densidad, (11.051 Kcal/Km con una densidad de 0,82)

En la cámara de combustión de un motor, la temperatura aumenta de 500 o 600 °C, que son necesarios para que el diesel haga explosión.


- Combustibles Gaseosos

        Los combustibles gaseosos más usados en calderas son: Gas natural, gas de horno de Coke, gas de altos hornos, y gas pobre.
Los combustibles gaseosos tienen tienen todas las ventajas de los combustibles líquidos y menos desventajas. Únicamente, para su encendido es necesario tomar mayor numero de medidas de seguridad y evitar las fugas por insignificantes que estas sean en las tuberías.