¿QUÉ ES UNA CALDERA?

Una caldera puede describirse como un generador de vapor o como “la combinación de equipos para producir o recuperar calor, junto con aparatos para transferir el calor disponible a un fluido” (según el código ASME)

Existen tres tipo de calderas: Acuotubular (en la cual el agua va por dentro de los tubos ), Pirotubular (en la cual el fuego va por dentro de los tubos). Caldera de Fundición seccional (la caldera se compone de secciones huecas dentro de las cuales circula el agua). Las Calderas son ampliamente empleadas en plantas de proceso como: Medio de calentamiento de fluidos o de aire, vaporización, trazado de vapor, deareación del agua, generadores de vacío, generadores de potencia en turbinas, (medio motriz) limpieza y mantenimiento de equipos de proceso, etc.

Partes integrantes de una caldera

Hogar: Sección que se encuentra en contacto directo con la flama.

Quemadores: Dispositivos en donde se lleva a cabo la comunicación

Los combustibles pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.

Tubos pantallas y sobrecalentador, atemperador y banco generador.

LOS PROBLEMAS MÁS COMUNES ENCONTRADOS EN LAS CALDERAS SON:

A continuación veremos un poco mas a detalle los problemas que se ocasionan dentro de las calderas debido al uso de aguas no acondicionadas o tratadas con forma irregular y la forma es las que activa TA-100 CT en el sistema.

INCRUSTACIÓN:

Reduce la eficiencia en la transferencia de calor.

Aumenta dramáticamente la presión del cabezal.

Aumenta el consumo del combustible.

Debido al sobrecalentamiento de las piezas metálicas los tubos pantalla sufren deformaciones y provoca fallas, pudiendo llegar al caso extremo de provocar una explosión.

Paros in-necesarios por mantenimiento correctivo, lo que conlleva: gastos en mano de obra y en desincrustantes químicos o mecánicos.

INCRUSTACIÓN:

Una caldera libre de incrustación y corrosión proporciona un rendimiento eficiente, lo cual redunda en ahorros en tiempo y dinero en la operación y el mantenimiento de la misma, y por si fuera poco brinda SEGURIDAD.

Los responsables de la incrustación son las sales de calcio y magnesio presente en mayor o menor grado en todas las fuentes del agua.

TA-100 CT en su formulación contiene agentes secuestrantes de dureza, dispersantes de lodos y modificadores del habito cristalino que mediante reacción química convierten dichas sales no adherentes entre sí, ni entre los metales.

Las principales sales de Calcio y Magnesio son:

CORROSION:

La corrosión es debida a bajos valores de pH (inferiores a 11.5), y a la presencia de acidez mineral libre (H SO) y HCl), bióxido de carbono.

Provoca adelgazamiento de las partes metálicas.

Paros innecesarios por mantenimiento correctivo, cambio de fluxes completos.

Forma depósitos aislantes en tuberías

Da mal aspecto al agua del sistema

TA-100 CT en su formulación contiene inhibidores de corrosión que neutralizan los ácidos minerales y el bióxido de carbono, así como estabilizadores de pH.

FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA

La fragilización cáustica es provocada por valores de pH superiores a 12.5 como resultado del alto contenido de sólidos totales disueltos (STD) y/o contaminantes con álcalis.

La única forma de controlar el contenido de STD es mediante purgas intermitentes o continuas, ya sea de nivel o de fondo.

OXIDACIÓN

El fenómeno de oxidación es debido al oxígeno presente en el agua.

TA-100 CT contiene un gendarme el cual mediante reacción química elimina él oxigeno presente convirtiéndolo en un producto inocuo para el sistema.

FORMACIÓN DE LODOS

Si se rompe el equilibrio entre residual de tratamiento y los STD, y el contenido de estos últimos es muy elevado los sólidos comienzan a precipitarse formando lo que se conoce como lodos.

Los lodos pueden formar taponamientos en la tuberías y obstruirlas.

ARRASTRE O VOMITO

Se dice que en la caldera existe arrastre cuando en el condensado existe STD (dureza, cloruros, sulfatos).

El arrastre suele ocurrir cuando el contenido de STD es muy elevado, o cuando el diseño de la salida del vapor de la caldera es incorrecto.

CONTAMINACIÓN DEL VAPOR / CONTAMINACIÓN DEL CONDENSADO

Como se menciono anteriormente es debido al arrastre o vomito de la caldera.

FORMACIÓN DE ESPUMA

Es causada por alto contenido de Bicarbonatos (H CO3), Carbonatos (CO 3), Hidróxidos (OH).

ALTA PRESIÓN EN EL CABEZAL / MALA TRANSFERENCIA DE CALOR

Ocasionadas por incrustación de sales de calcio y magnesio.

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Problemas de combustión en un generador de vapor

Los problemas de ensuciamiento, corrosión y contaminación en una caldera durante la generación de vapor de calidad significan un serio y costoso problema. En forma general y para su estudio se han dividido en la siguiente forma:

Problemas en zona de alta temperatura en generadores de vapor

La corrosión y el ensuciamiento en la región de alta temperatura es consecuencia de los depósitos formados a partir de las impurezas metálicas provenientes del combustible. Estos depósitos son compuestos cuyos puntos de fusión se encuentran próximos a la temperatura del metal de los tubos del generador de vapor.

La composición química de los depósitos es sumamente variada y depende principalmente de la calidad del combustible que se utilice.

Los depósitos extraídos de la zona de alta temperatura están constituidos básicamente de:

Vanadio, azufre, sodio, níquel y fierro.

Durante la combustión el vanadio, cualquier que sea su estado de oxidación, reacciona con el oxígeno y forma óxidos de vanadio. Uno de los compuestos formados es el pentóxido de vanadio (V2O5), cuyo punto de fusión es de 667 grados centígrados. Posteriormente el pentóxido de vanadio se combina con compuestos de sodio, níquel y fierro formados en la combustión para originar compuestos “orto, meta y para” vanadatos de sodio, níquel y fierro de bajos puntos de fusión.

Estos compuestos son los principales causantes de la corrosión. Así también por contener pentóxido de vanadio contribuirán a la formación de SO3 por conversión catalítica.

Problemas en zona de baja temperatura en generadores de vapor

El SO2, SO3, vapor de agua y partículas carbonosas son los principales responsables de la corrosión y ensuciamiento de las canastas de los precalentadores de aire regenerativo.

Durante el proceso de combustión el azufre del combustible es oxidad a SO2 y posteriormente un pequeña fracción se oxida hasta SO3.

El SO3, al combinarse con el vapor de agua de los gases de combustión forma ácido sulfúrico, el cual condensará sobre las superficies metálicas de la zona fría que alcancen la temperatura de punto de rocío o punto de condensación del ácido sulfúrico.

Los mecanismos principales de oxidación de SO2 a SO3 son:

Problemas de emisiones atmosféricas de generadores de vapor

Estos problemas se presentan al tener concentraciones altas en el flujo de gases de combustión de:

•  Partículas no quemadas acídicas

•  Monóxido de carbono

•  Óxidos de nitrógeno

•  Óxidos de azufre y otros

Que afectan directamente al medio ambiente.

Entre los problemas más graves que se originan por las emisiones fuera de la Norma de tales productos está la lluvia ácida.

Grupo Carbono 14 ha desarrollado varios aditivos que disminuyen en forma contundente y económica la problemática que presentan los generadores de vapor por la combustión de aceite residual de baja calidad.

Entre sus productos se encuentran el Amergy y el Carbo, hoy ampliamente utilizados por la Comisión Federal de Electricidad en numerosas plantas y certificados por el Instituto de Investigaciones Eléctricas.

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Criterio de selección de trampas de vapor

La mayoría de las trampas para vapor funcionarán siempre que las condiciones de trabajo estén dentro de los rangos de presión y capacidad que posee la trampa, pero en un sistema de drenaje correcto, la idea es que la trampa además maximice la eficiencia y capacidad del equipo de proceso. Una trampa mal escogida puede resultar en baja eficiencia. Para decidir que tipo de trampa utilizar, además de los parámetros de capacidad y presiones, que pueden revisarse con más calma en las características de cada producto, se debe considerar los siguientes puntos:

Anegamiento por condensado

Muchos equipos no aceptan anegamiento dentro de ellos, por lo que se debe elegir una trampa que no produzca inundación tras ella. Las trampas llamadas de régimen continuo, como las de Flotador, cumplen con esta característica a cabalidad, siendo la primera elección para equipos como autoclaves.

Golpes de ariete

Si no es posible evitar la existencia de los golpes de ariete en la línea, que pueden fácilmente destruir o inhabilitar equipos de la línea, se recomienda trabajar con trampas robustas en cuanto a construcción. En este sentido la trampa termodinámica es la más recomendada, seguida de la de Balde invertido. La de flotador es susceptible a cualquier golpe de ariete debido al mecanismo interno que lo sustenta, similar que la termostática por su cápsula.

Vibraciones

Similar al golpe de ariete, las vibraciones en la línea deben ser evitadas, si bien se presenta sólo en algunos procesos específicos, como martillos neumáticos, bombas e instalaciones navales. Si se posee un sistema con vibraciones, la trampa más recomendada será la termodinamica, ya que sólo posee una parte móvil (la placa).

Condensado corrosivo

La única solución ante la corrosión es evitarla en lo posible. Para ello se debe contar con un buen sistema de venteo que impida la acumulación de aire en la línea,. Del mismo modo se debe evitar que la presión al interior caiga a vacío, lo que favorece la acción corrosiva de los gases, por ello se debe instalar rompedores de vacío donde se considere adecuado

Heladas

Si la línea de retorno está a la intemperie, es muy probable que sufra de heladas nocturnas al momento de apagar la caldera, lo que afecta directamente a las trampas, que sin un buen aislamiento, congelan el condensado remanente interno, estropeando el funcionamiento de la misma. Una solución es la utilización de trampas termodinámicas que no se ven afectadas por las heladas

Sobrecalentamiento

En relación con el efecto del vapor sobrecalentado se debe considerar que esta temperatura pude ser muy alta y que no se relaciona con la presión. Las trampas usadas en estos casos, se construyen con materiales que resisten tanto la presión como la temperatura, siendo las más normalmente utilizadas las termodinámicas.

Bloqueo por aire

Se debe considerar la evacuación del aire que se acumula en las líneas, y la facilidad de poder sacarlo. Las trampas termodinámicas y termostáticas, tiene la posibilidad de eliminar el aire antes de iniciar su normal operación. Sin embargo las trampas de flotador y balde invertido no poseen esa capacidad, debiendo utilizar sistemas de venteo en paralelo o venteadotes termostáticos incorporados. Sin ellos estas trampas sufren lo que se conoce bloqueo por aire, en las que no pueden funcionar normalmente.

Bloqueo por vapor

El bloqueo de las trampas por vapor es una causa frecuente de la operación ineficaz de un equipo y de mala instalación de los accesorios. Esto ocurre por lo general, cuando las trampas son colocadas a gran distancia de los equipos a drenar, permitiendo que el vapor se acumule entre el equipo y la trampa cuando esta cierra. Por ello las trampas deben ser instaladas lo más cerca posible de la unidad (de 1 a 1,5 metros en las termostáticas y termodinámicas y lo más cerca posible para las mecánicas)

Trampeo en grupo

Una consideración especial es el tema de trampeo en grupo. Lo ideal es un trampeo unitario (cada equipo posee su propia trampa de drenaje) para evitar el cortocircuito o anegamiento de algunos equipos y el posible bloqueo de la trampa.

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