miércoles, 13 de febrero de 2008


SISMACAL LTDA

PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO A CALDERAS DEL HOTEL-SENA


RESUMEN: Este trabajo pretende dar a conocer la evidencia recolectada en diferentes etapas del proceso de formación; donde se especifica principalmente el uso y aplicación de las calderas en la industria y las causas de riesgo de las mismas. Además la recolección de información de diversas fuentes como lo son. El técnico calderista del complejo; empresas, documentos de diversas fuentes

INTRODUCCIÓN:
En el HOTEL-SENA no existe ningún programa de mantenimiento que se encargue de preservar la vida útil de las calderas; por otra parte no hay ningún registro técnico, como fichas técnicas, hojas de vida e inspecciones de mantenimiento. Ante esta situación se a desarrollado un programa SISMACAL LTDA. (Sistema de mantenimiento a calderas) con el fin de promover el mantenimiento a las diferentes calderas que se encuentran en el HOTEL-SENA

TEORÍA Y DEFINICIONES.

1.1 ¿Qué es una caldera?
Una caldera es un recipiente cerrado en el que se calienta agua, se genera vapor o se sobrecalienta el vapor (o cualquier combinación de estos) bajo presión o vacío mediante la aplicación de calor generado por combustibles, electricidad o energía nuclear. Por lo general las calderas se subdividen en cuatro: Residencial, comercial, industrial y de servicios públicos.

· Calderas residenciales producen vapor a baja presión o agua caliente, sobre todo para aplicaciones de calefacción en residencias privadas.
· Calderas comerciales producen vapor o agua caliente, sobre todo en aplicaciones de uso comercial, y en ciertas ocasiones en operaciones de procesos.
· Calderas industriales producen vapor o agua caliente, ante todo en aplicaciones de procesos y algunas veces para calefacción.
· Calderas de servicios públicos producen vapor que se usa generalmente para producir electricidad.

1.2 Clasificación de las calderas:
Por sus características, las calderas se clasifican, generalmente, como calderas de tubo de humo (pirotubulares) o de tubos de agua (Acuotubulares).

1.2.1 Calderas de tubo (pirotubulares)
En las calderas de tubos de humo, la llama y los productos de la combustión, pasan a través de los tubos y el agua caliente, o cualquier otro medio, rodea el hogar interno y los bancos de tubos.

En las calderas de tubos de humo se utilizan varios tipos de hogares. Algunos son tubos cilíndricos largos, mientras que otros tienen una configuración de fogón de caja, que les permite quemar combustibles sólidos. En la mayoría de los casos, la caldera de tubos de humo incluye un casco para contener el agua así como un espacio para el vapor. Dentro de este casco se encuentra los bancos de tubos y los tubos que forman parte del contenido del recipiente de presión, el hogar o caja de fuego proporciona el espacio para el proceso de combustión de la fuente de calor.

Es posible encontrar una gran variedad de calderas de tubos de humo para la industria. Uno de ellos es la caldera Pirotubular horizontal de retorno En este tipo de configuración, los productos de la configuración de ida por el casco y de regreso a través de los tubos contenidos en el casco de presión. Por lo general, estas unidades se instalan de forma horizontal sobre muros de ladrillo refractario.

Otro tipo de unidad de tubos de humo es la caldera escocesa marina cuyo diseño se creo originalmente para instalarse en barcos. Este tipo de caldera puede quemar, ya sea combustible sólido, líquido o gaseoso.

Debido a que la caldera escocesa marina es un tipo de unidad muy compacto ha podido adaptarse con facilidad para servicio fijo o estacionario. Cuando a una caldera de este tipo se le realizan modificaciones al diseño básico con el fin de adaptarla para uso en procesos y en calefacción, se le llama caldera escocesa marina modificada.

Generalmente las unidades de humos de humo (pirotubulares) se suministran para aplicaciones de hasta 13500 Kg. (30000 lb.) de vapor por hora. Están fabricadas para operar a baja presión [104k N/m2 (15psi) o menos]y como unidades de potencia hasta [2100k N/m2 aproximadamente (300psi) de presión de vapor ]

1.2.2 Caldera de tubos de agua (Acuotubulares)
Las calderas de tubos de agua se presentan en una gran variedad de diseños y de configuraciones. En este tipo de unidad, los productos de combustión rodean los bancos de tubos y el agua circula por el interior de dichos tubos, los cuales tienen una inclinación vertical hacia un recipiente o colector de vapor localizado en el punto más alto de la caldera. Por lo general, el tipo de caldera se describe por la configuración de estos tubos. Algunos fabricantes ofrecen calderas con tubos rectos, mientras que otros ofrecen con tubos doblados. Otras configuraciones de las calderas de tubos de agua describen los diferentes tipos de términos de la variación de la distribución de la cámara de presión.

Una caldera de tubos de agua de tipo cabezal de cajón, los tubos de agua están conectados a unos colectores rectangulares que se encuentran distribuidos de tal forma que la mezcla de agua circulante y de vapor se eleve hacia un colector de vapor. Los cabezales de caja se encuentran, por lo general, en cualquier extremo de los bancos de tubos y los productos de la combustión pasan entre los cabezales y alrededor de los bancos de tubos.

Algunas calderas son del tipo colector de vapor largo, es decir, cuando se observa desde el frente de la caldera; el colector de vapor abarca toda la longitud de la caldera el resultado es una caldera de colector de vapor transversal. Cuando se observa desde el frente de la unidad, los colectores de vapor están instalados de manera perpendicular a la carga lineal central o transversalmente a la caldera.

Las calderas de tubos de agua para uso en aplicaciones industriales se ofrece en capacidades de hasta casi 450000 Kg. (1000000 de lb.) de vapor por hora. Las presiones de diseño varían desde 700k N/ m2 (100psig) hasta 8.3 o 9.6 MN/jm2 (1200 o 1400 psig) con rangos en las temperaturas desde vapor saturado hasta 540ºC (1000º F)

1.3 Aplicación de las calderas.
Las calderas modernas varían de tamaño desde las que solo se utilizan para proporcionar vapor o agua caliente a los hogares, pasando por unidades de tamaño medio empleadas para obtener energía para operar prensas, hasta las calderas de gran tamaño que se utilizan como fuerza principal para producir energía eléctrica. Las calderas pueden adaptarse para quemas casi cualquier tipo de combustible disponible, siempre y cuando, antes de realizar los cálculos iniciales para determinar el tamaño de la unidad, el diseñador conozca el tipo de combustible a utilizar.

El objetivo principal de una caldera es generar vapor o agua caliente a presiones y/o temperaturas superiores a las atmosféricas. El vapor o agua caliente se produce mediante la transferencia de calor del proceso de combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevando, de esta manera, su presión y temperatura.

Debido a estas altas presiones y temperaturas se desprende que el recipiente contenedor o el recipiente de presión deben diseñarse de forma tal que logren los límites de diseño deseados, con un factor de seguridad razonable. En aras de la economía, la capacidad de trabajo de la unidad debe generarse y enviarse con las mínimas perdidas.

Por lo general las calderas pequeñas empleadas en calefacción domestica, la presión máxima de operación es de 104000 N/m2 (15psig). En el caso de agua caliente, esta es igual a 232ºC (450ºF).

Las calderas grandes se diseñan para diferentes presiones y temperaturas, con base en la aplicación dentro del ciclo de calor para la cual se diseña la unidad. Una caldera diseñada para calentar los edificios de una universidad grande tal vez exija de una capacidad, con una presión elevada y una temperatura muy alta que proporcione la fuerza necesaria para transmitir el calor hasta el ultimo punto de uso. En otros casos, es necesario generar presiones y temperaturas muy elevadas para efectuar reacciones químicas, proporcionar vapor seco en un ciclo de fabricación de papel o para suministrar la energía necesaria para impulsar un equipo mecánico de grandes proporciones.

1.3 Componentes de las calderas:
Para entender la operación de una caldera es necesario observar lo que sucede desde la entrada hasta la salida de la unidad. En la operación completa de una u7nidad están involucrados varios ciclos, como el ciclo del calor, el ciclo de agua y vapor y el ciclo de circulación de agua, donde todos estos interactúan para obtener el producto de una caldera. A la unidad se le debe suministrar agua y combustible; el agua se calienta hasta su condición final designada de antemano (agua y/o vapor) y se le transporta hasta su punto de uso final. Una vez que se ha extraído el calor del agua, el resto de la mezcla de agua y vapor, si es que puede utilizarse, se regresa a la unidad y se recicla.

1.3.1 Hogar o fogón: En el ciclo de combustible, bien sea sólido, líquido o gaseoso, este se alimenta a la caldera donde se mezcla con aire y se quema. Por lo general, la liberación de calor se logra en la caldera. Los hogares pueden ser de tipo refractario o de enfriamiento por agua. En el hogar de tipo refractario, los ladrillos refractarios pueden forman la envolvente del hogar. Estos hogares refractarios están reforzados con un aislamiento y con el material de la cubierta. Para los hogares de las paredes enfriados con agua, la envolvente consiste en tubos colocados unos cerca de los otros, los cuales, por lo tanto, absorben calor y ayudan a la producción de vapor. Estos hogares enfriados con agua pueden tener paredes de tubos y ladrillos, de tubos tangenciales o de membranas soldadas. La función básica del hogar es permitir la combustión del combustible, para esto, es necesario que el tamaño del hogar sea suficiente para permitir una combustión adecuada del combustible, dar el tiempo para la combustión y la suficiente turbulencia para permitir una combustión eficiente.
1.3.2 Sección de la caldera: Por lo general, a esta parte se le conoce como sección de la caldera o convección de la unidad. En esta sección se localizan los tubos colocados unos muy cerca de los otros para permitir el paso de los productos de combustión alrededor de los tubos o a través de ellos, de acuerdo con el tipo de unidad. La mayor parte del vapor se genera en la porción de la caldera de la unidad. En las unidades de tubos de agua, el vapor se encauza hacia un sobrecalentador cuando el proceso exige una mayor temperatura de vapor.
1.3.3 Sobrecalentador: En un sobrecalentador, el vapor se dirige de regreso a través de los productos de combustión para que adquiera calor adicional. Este calor adicional resulta en una ganancia considerable de energía del vapor, la cual se libera después hacia su uso final. Este uso final puede ser una turbina de vapor o cualquier otro tipo de equipo que necesite liberar una considerable cantidad de energía para su operación. Los sobrecalentadotes pueden ser tanto del tipo radiante o por convección. En un sobrecalentador radiante, los tubos se localizan, por lo general en la sección del hogar de la caldera. Por lo general, los sobrecalentadores por convección se localizan detrás de la mampara de la sección de convección. Los sobrecalentadores de tipo radiante reciben el calor por radiación directa de la llama, mientras que los sobrecalentadores por convección reciben el calor principalmente por el paso de los productos de combustión alrededor de los tubos.
1.3.4 Calentadores de aire: Con frecuencia es deseable precalentar el aire para la combustión antes de ponerlo en contacto con el combustible. Es necesario hacer lo anterior cuando se queman combustibles con un alto contenido de humedad. En un calentador de aire se conduce el aire del ambiente y se precalienta usando el calor de los gases calientes que salen por la chimenea del hogar cuando se expulsan de la unidad. Esto incrementa la eficiencia general al eliminar el uso de combustible extra para propósito. Este es un tipo de unidad de recuperación de calor.
1.3.5 Economizadores: Un economizador es un componente de la caldera que precalienta el agua de alimentación y aumenta si temperatura inicial utilizando el calor de los gases de la chimenea del hogar cuando se expulsan de la unidad. Al igual que con el principio de calentador de aire, el echo de elevar la temperatura del agua de alimentación incrementa la eficiencia de la unidad al eliminar el uso de combustible adicional para este propósito.

2 RIESGOS EN CALDERAS:
2.1 ¿Qué es un riesgo?
Es una condición natural o material que encierra un potencial de daño, tanto a las personas como a los bienes de la empresa.

2.2 Principales riesgos en calderas:
Incendio; explosión; enfermedad; ambiental.


2.3 ¿Qué es un factor de riesgo?
Fenómeno, elemento o acción, de diferente naturaleza, que por su presencia o ausencia se relaciona por la aparición de eventos traumáticos en la salud del trabajador o de las instalaciones de la empresa

2.3.1 Factores de riesgo en las calderas:
· Físicos.
· Químicos.
· Biológicos.
· Económicos.
· Psicosociales.
· De seguridad.
· Locativo.
· Fallas metalúrgicas en las partes de presión de la caldera.

2.3.2 Descripción:
· Físicas: Se pueden evaluar como aquellos riesgos generados por la caldera como lo son: Ruido, Radiaciones, Temperaturas extremas, Vibraciones, Presiones anormales. Estas se pueden presentar debido a mal manejo de la misma, o falta de inspecciones y rutinas de mantenimiento preventivo.
· Químicas: Estas se generan dentro de la caldera por falta de rutinas de mantenimiento y por falta de tratamiento de las aguas que circulan dentro de ella; estos pueden ser: Polvos orgánicos, Polvos inorgánicos, Humos, Vapores, Líquidos, Gases.
· Biológicos: Se pueden catalogar como aquellos riesgos que sufre el operario dentro del área de trabajo (área de calderas) debido a las instalaciones o ambiente de trabajo; estas pueden ser: Virus, Bacterias, Parásitos, Hongos etc.
· Ergonómicos: Esta clase de riesgos se genera por el área de trabajo en la que se desenvuelve el operario estas pueden ser: Diseños del puesto, Posturas y esfuerzos incorrectos, Espacios y alturas limitadas.
· Psicosociales: Se generan principalmente por las rutinas de trabajo en las que se desempeña el operario; estas pueden ser: Monotonía, Carga de trabajo, Orden público, Relaciones personales, Turnos de trabajo.
· Seguridad: Se genera por las instalaciones internas y externas de las calderas e infraestructuras; estas pueden ser: Diseño, Fabricación, Montaje, Puesta en servicio, Operación, Mantenimiento, Mecánicas, Eléctricas, Condiciones locativas.
· Condiciones locativas: Se generan por efectos externos a la calderas; estas pueden ser: Orden, Aseo, Disposición de residuos, Almacenamiento, Equipos, Iluminación, Ventilación, Drenajes, Plataformas, Estructuras, Cimentaciones.

· Fallas metalúrgicas:
Sobrecalentamiento a corto plazo
Sobrecalentamiento a largo plazo
Corrosión
Fragilidad
Soldadura en metales disímiles
Grafitizacion
Fatiga térmica
Erosión
Tensión bajo presión.

2.3.3. Factores de riesgo en la operación de calderas:
Inexistencia de manuales de operación.
Falta de instrucciones para caso de emergencia.
Bajo nivel de capacitación para los operarios.
Procedimientos inadecuados.
Actitudes temerarias.
Ausencia de sistemas de comunicación.
Falta de sistemas de protección.
Mala calibración y chequeo de válvulas de seguridad
Mala practica de prueba hidrostática.
Operación manual.

2.3.4. Factores de riesgo en el mantenimiento de calderas:
Ausencia del plan de mantenimiento (diario, semanal, mensual, anual)
Inexistencia de manuales de mantenimiento y de reparaciones.
Personal no certificado y acreditado para esta labor.
Ausencia de rutinas de chequeo
Ausencia de pruebas de seguridad.
Ausencia de inspecciones internas y externas del equipo.
Mala practica en ensayos destructivos.
Mala practica en ensayos no destructivos.
Uso de herramientas inadecuadas.
Mala conservación de los equipos.
Uso de herramientas y elementos de seguridad deficientes o mal calibrados

En el hotel sena se encuentran 2 calderas con los siguientes datos técnicos:
MARCA: DISTRAL
SERIE: A-804
MODELO: D2-70 BHP
SUPERFICIE DE CALENTAMIENTO: 350 PIES2
PRESION DE DISEÑO: 150 Psig
PRESION DE TRABAJO: 80 Psig
DISEÑO DE CONSTRUCCION: 1973
MODELO: 3L
SERIE: 107404.3701
AÑO: 1974
VOLTAJE: 110v
FASE: 1 (monofásica)
CICLOS: 60
TUBERIA GALVANIZADA

(Información brindada por el técnico calderista Pedro Pablo López)

LAS CALDERAS SE EMPLEAN DE LA SIGUIENTE MANERA DENTRO DEL HOTEL-SENA

* Calefacción De agua para consumo del personal.

* Lavado de prendas dentro del hotel-SENA

* Cocción de alimentos para el área de comidas y procesamiento de alimentos.
* Calefacción de las habitaciones del hotel-SENA

ELABORACION DE DOCUMENTACION TECNICA DE LAS CALDERAS.

* Se ha elaborado la hoja de vida de cada uno de los equipos, según los datos recolectados.
* Se han elaborado fichas técnicas de los equipos.
* Se ha recopilado información sobre principios de funcionamiento de calderas pirotubulares para levantamiento de planos.
* Se han recolectado catálogos de diversas empresas para especificaciones de mantenimiento en calderas.
* Se ha elaborado el formato para el control del mantenimiento que se realiza periódicamente.
* Se ha realizado una visita al Hotel-Sena, con el técnico Pedro Pablo López para observar el tipo de mantenimiento e intervención que se le aplica a las calderas.

REALIZACION DE PROXIMAS VISITAS

* Esta programada la visita a las instalaciones de COMPENSAR específicamente el CPA (Centro de Procesamiento de Alimentos), para observar el funcionamiento de la caldera; que se encuentran allí y el tipo de mantenimiento que se realiza.
* Además se realizara una visita extra a la empresa COLORTEX S.A. para determinar la rutina de mantenimiento que se realiza a las instalaciones externas de las calderas y, charla sobre riesgos en el área de gasoductos de las calderas.

SOFTWARE DE MANTENIMIENTO (INFOMANTE):
* Realización de modulo de instalación (modulo completo)

* Realización de Ordenes de Trabajo.

Esto corresponde a datos tales como: Numero de equipos, codificación interna, empleados, costos de mantenimiento, tipos de mantenimiento, prioridad de mantenimiento y documentación técnica.