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NFPA 8501
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  1. 1. 8501 NFPA 8501 Estándar Para la operación de calderas De un solo quemador National FIRE Protection Association, 1 Batterynarch Park, PO Box 9101, Quincy, MA 02269-9101 An International Codes and Standards Organization
  2. 2. _________________________________________________________________________ Copyright © 1997 NFPA, Todos los derechos reservados NFPA 8501 Estándar para la Operación de calderas de un solo quemador Edición 1997 Esta edición de la Norma NFPA 8501, Estándar para la operación de calderas de un solo quemador, fue preparada por el Comité técnico de calderas de un solo quemador (Technical Committee on Single Burner Boilers), editada por el Comité de correlación técnica en riesgos del sistema de combustión de calderas(Technical Correlating Committee on Boiler Combustion Systems Hazards) y aprobada por la Asociación nacional de protección contra incendios (National FIRE Protection Association) en su Junta anual llevada a cabo del 19 al 22 de mayo de 1997 en Los Ángeles, CA. Esta edición fue publicada por el Consejo de normas (Standards Council) en julio 24 de 1997, con Fecha efectiva a agosto 15 de 1997 y reemplaza a todas las ediciones previas. Los cambios diferentes a los editoriales se indican por una regla vertical al margen de las páginas en las cuales aparecen. Estas líneas se incluyen como ayuda para que el usuario pueda identificar los cambios respecto a las ediciones anteriores. Esta edición de la Norma NFPA 8501 fue aprobada como un Estándar nacional americano en agosto 15 de 1997. Origen y desarrollo de la Norma NFPA 8501 Originalmente, este Estándar fue adoptado en la Junta anual de 1964 como Norma NFPA 85A y cubría las unidades operadas por gas natural. En la Junta anual de 1965, el Estándar tentativo NFPA 85-C-T-1964, que cubría las unidades operadas por aceite- combustible, fue combinado con la norma NFPA 85A y el Estándar combinado se publico como NFPA 85. En 1967, 1972 y 1973 se hicieron revisiones a esta Norma. En 1982 el Comité sugirió que el documento fuera renumerado a 85A para distinguirlo del resto de normas sobre hogares de calderas que se conoce como la Serie NFPA 85. Las principales revisiones en 1982 incluyeron cambios en el alcance de la norma de tal forma que se aplicaba a calderas con entrada de combustible de más de 12.500.000 BTU/Hr (3663 kW) más que a las de 10.000 libras de vapor por hora. En 1987, la Norma NFPA 85A fue revisada completamente. Varios cambios técnicos fueron incorporados y se hicieron otras revisiones de conformidad con el Manual de estilo de la NFPA. La edición de 1992 fue una revisión parcial e incluyó diferentes cambios. Primero que todo fue la renumeración y retitulación del documento a NFPA 8501, Estándar para la operación de calderas de un solo quemador. Esto fue consistente con una iniciativa del proyecto Caldera NFPA para retirar la letra de la designación y usar títulos de documentos más cortos. La última edición es una revisión parcial que incluyen cambios para mejorar el estándar. Se incluyen definiciones nuevas o revisadas, nuevo material apéndice y requisitos revisados para los sistemas de control lógico. Edición 1997
  3. 3. Comité de correlación técnica en riesgos del sistema de combustión de calderas Dale E. Dresel, Presidente Monsanto Co., MO[U] Merton W. Bunker Nat´l Fire Protection Assn., MA Courtney D. Alvey, Lutherville, MD [SE] William H. Axtman, Gray Gull Assoc., Inc., VA [SE] Johnny W. (Bill) Bass, Forney Int’l, Inc., TX [M] James R. Bostick, Bailey Controls Co., OH [M] Thaddeus Bukowski, Underwriters Laboratories Inc., IL [RT] Paul L. Cioffi, Babcock & Wilcox Co., OH [M] William E. Cunningham, Raytheon Engr & Constructors, MA [SE] John C. de Reuter, The DuPont Co., DE [U] Robert S. Elek, Kemper Nat´l Insurance Cos., OH [I] Ronald E. Fringeli, M&M Protection Consultants, OH [I] Steven K. Funk, The DuPont Co., TX [U] Rep. American Petroleum Inst. Gordon G. Gaetke, Union Carbide Corp., WV [U] Masaaki Kinoshita, Mitsibishi Heavy Industries Ltd., Japan [M] Donald J.L. Lin, Kilin Inc., TX [SE] Francis X. Maskol, Honeywell, Inc., PA [M] Peter B. Matthews, Hartford Steam Boiler Insp. & Ins. Co., CT [I] Russell N. Mosher, American Boiler Mfrs. Assn., VA [M] Jerry J. Moskal, ABB Cobustion Engr, Inc., CT [M] Michael C. Polagye, Factory Mutual Research Corp., MA [I] James L. Sherman, Batltimore Gas & Electric Co., MD [U] Peter J. Gore Willse, Industrial Risk Insurers, CT [I] Rep. Industrial Risk Insurers Henry K. Wonk, Foster Wheeler Energy Corp., NJ [M] Suplentes Tyetsuya Fujino, Mitsibishi Heavy Industries America Inc., CA [M] (Suplente de M- Kinoshita) Dennis P. Jenkins, Kemper Nat´l Insurance Cos., NC [I] (Suplente de R.S. Elek) Kenneth N. Lawrence, Honeywell, Inc. PA [M] (Suplente de F. X. Maskol) John P. O’Rourke, ABB Cobustion Engr, Inc., CT [M] (Suplente de J.J. Moskal) Richard J. Washter, Industrial Risk Insurers, CT [I] (Suplente de P.J.Gore Willse) J. C. Waung, Babcock & Wilcox Co., OH [M] (Suplente de P.L. Cioffi) William G. Yeich, Exxon Research and Engr, Co., NJ [U] (Suplente de S.K.Funk) Sin derecho a Voto Shelton Ehrlich, Palo Alto, CA Thomas B. Hamilton, Hamilton Consulting Services, NC Merton W. Bunker, NFPA Sataff Liason Robert P Kaltenbach, Burns & McDonnell Engr, MO Alcance del Comité: Este Comité tendrá la responsabilidad principal de los documentos sobre reducción de riesgos en los sistemas de combustión en calderas de un solo quemador y de múltiples quemadores con un índice de entrada de 12.500.000 BTU/hr y mayores. Esto incluyen todos los combustibles. Este Comité también es responsable de los documentos sobre la reducción de riesgos en sistemas de combustible pulverizado, calderas de cama fluidizada, generadores de vapor con recuperación de calor y calderas operadas por fogonero, de cualquier índice de entrada de calor.
  4. 4. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-4 _____________________________________________________________________________ Comité técnico de calderas de un solo quemador Peter J. Gore Willse, Presidente Industrial Risk Insurers, CT [I] Dale E. Dressel, Vice presidente Monsanto Co., MO [U] Coutney D. Albey, Lutherville, MD [SE] William H. Axtman, Gray Gull Assoc., Inc., VA [SE] Thaddeus Bukowski, Underwriters Laboratories Inc., IL [RT] John M. DeLacy, The Cohen Co., CA [M] Lee J. Doran, The Nat´l Board of Boiler & Pressure Vessel Inspectors, OH [E] John J. Eibl, DuPont Engr, TN [U] Robert J. Gross, Babcock and Wilcox Co., OH[I] Robert M. Herdman, ABB combustion Engr, Inc., CT [M] Kenneth N. Lawrence, Honeywell Inc., PA [M] Jacques van Heijningen, Landis & Gyr, Inc., Il [M] J.A. “Red” Wagner, Fireye, NJ [M] James C. Williams, American Risk Consultants Corp., GA [I] Suplentes Ian M Clark, ABB Combustion Engr, Inc., CT [M] (Suplente de R.M. Herdman) Tim M. Carthy, Honeywell, Inc., MN [M] (Suplente de K.N. Lawrence) Sin derecho a voto Russell N. Mosher, American Boiler Mfrs. Assn., VA Merton W. Bunker, NFPA Staff Liason Alcance del Comité: Este Comité tendrá la responsabilidad principal de los documentos sobre reducción de riesgos en los sistemas de combustión y prevención de explosiones en calderas de un solo quemador con un índice de entrada de 12.500.000 BTU/hr y mayores. Esto incluyen todos los combustibles. Esta lista representa a los miembros de cada Comité elegidos al momento de la edición del texto de esta publicación. A partir de ese momento se pueden haber presentado cambios en la lista de miembros. Al final de este documento se encuentra una explicación de las claves de clasificación. NOTA: La membresía de un comité no constituye por si misma una refrendación de la asociación sobre ningún documento desarrollado por el Comité al cual pertenece el miembro.
  5. 5. CONTENIDO 8501-5 _____________________________________________________________________________ CONTENIDO Prólogo.....................................................................................................................................................6 Capítulo 1 – Introducción......................................................................................................................7 1-1 Alcance...........................................................................................................................................7 1-2 Propósito........................................................................................................................................8 Capítulo 2 – General ..............................................................................................................................8 2-1 Explosiones del quemador............................................................................................................8 2-2 Manufactura, diseño e ingeniería................................................................................................10 2-3 Instalación....................................................................................................................................11 2-4 Coordinación de diseño, construcción y operación.....................................................................11 Capítulo 3 – Definiciones......................................................................................................................13 Capítulo 4 – Requerimientos de equipo..............................................................................................22 4-1 Suministro de combustible (aceite)..............................................................................................22 4-2* Suministro de combustible (Gas)...............................................................................................23 4-3 Quemado alterno de combustible.................................................................................................24 4-4 Equipo de quemado de combustible.............................................................................................25 4-5 Sistema de manejo del quemador, Lógica....................................................................................28 4-6 Sistemas de control de combustión..............................................................................................31 4-7 Sistema de interconexión de seguridad........................................................................................31 4-8 Sistema de apagado de seguridad de la llama.............................................................................32 4-9 Equipo eléctrico...........................................................................................................................33 Capítulo 5 – Arranque en frío de una caldera ...................................................................................33 5-1 General.........................................................................................................................................33 5-2 Calderas operadas a gas. ............................................................................................................33 5-3 Calderas operadas a aceite..........................................................................................................33 5-3.1.3 Procedimiento de arranque....................................................................................................34 Capítulo 6 – Sistemas operativos.........................................................................................................36 6-1* General.......................................................................................................................................36 6-2 Sistema automático reciclante para calderas acuotubulares......................................................36
  6. 6. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-6 _____________________________________________________________________________ 6-3 Sistemas automáticos no-reciclantes para calderas acuo-tubulares...........................................42 6-4 Sistemas automáticos reciclantes para calderas piro-tubulares..................................................42 6-5 Sistemas automáticos no-reciclantes para calderas piro-tubulares............................................46 6-6 Sistemas manuales supervisados para calderas acuo-tubulares con quemador de aceite..........46 6-7 Sistemas manuales supervisados para calderas acuo-tubulares con quemador de gas..............49 6-8 Soplado de hollín..........................................................................................................................51 Capítulo 7 – Quemado simultáneo de gas y aceite.............................................................................51 7-1 General.........................................................................................................................................52 7-3 Ciclos de encendido.....................................................................................................................53 7-4 Procedimiento de apagado normal..............................................................................................54 Capítulo 8 – Quemado simultáneo de aceite y gas para traslado de combustible solamente.......56 8-1 Traslado sin apagado...................................................................................................................56 8-2 Quemado simultáneo en base continua........................................................................................57 8-3 Quemado de un solo combustible sin desviación del flujo de aire..............................................57 8-4 Quemado de un solo combustible con desviación del flujo de aire.............................................60 Capítulo 9 – Atomizadores de aceite dobles en un quemador sencillo.............................................63 9-1 General.........................................................................................................................................63 9-2 Procedimientos de cambio...........................................................................................................63 Capítulo 10 – Inspección y mantenimiento.........................................................................................65 10-1 General.......................................................................................................................................65 10-2 Programa de inspecciones y mantenimiento..............................................................................65 10-3 Familiaridad con los equipos y procedimientos........................................................................65 Capítulo 11 – Publicaciones de referencia..........................................................................................65 Apéndice A.............................................................................................................................................66 A-2-7 Quemado de gas y aceite – Problemas especiales. .................................................................68 A-3 Aprobaciones. .............................................................................................................................74 A-3 Autoridad competente..................................................................................................................75 A-3 Listado.........................................................................................................................................75 A-10 Inspección y Mantenimiento......................................................................................................73
  7. 7. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-6 _____________________________________________________________________________ NFPA 8501 Estándar para la Operación de calderas de un solo quemador Edición 1997 OBSERVACIÓN: Un asterisco (*) después de un número o letra que designa un parágrafo, indica que se puede encontrar material explicatorio sobre ese parágrafo en el Apéndice A. En el Capítulo 11 y en el Apéndice B se puede encontrar información sobre las publicaciones de referencia. Prólogo Los avances tecnológicos en años recientes y en particular el poder de persuasión de los equipos basados en microprocesadores, le dan aún más importancia al hecho de que sólo individuos altamente entrenados sean empleados en la aplicación de estas instrucciones a los sistemas operativos. Cada tipo de equipo tiene sus propias características particulares y modos de operación. Es vital que el diseñador de los sistemas de seguridad esté completamente familiarizado con las características y puntos débiles del equipo específico y tenga un entendimiento completo de estos estándares y su propósito. No es posible para estos estándares abarcar todas las aplicaciones de equipos específicos ni se deben considerar la “Biblia” para el diseño de un sistema de seguridad. Al aplicar cualquier tipo de equipo a un sistema de seguridad, el diseñador debe considerar cuidadosamente todos los modos posibles de falla y el efecto que cada uno de ellos podría tener sobre la integridad del sistema y la seguridad de la unidad y del personal. En particular, ninguna falla de un solo punto debe resultar en una condición insegura o incontrolable o en una falla oculta de un sistema basado en microprocesador que pueda conducir a una situación donde el operario inconscientemente tome una acción que podría conducir a una condición insegura. Este documento es para usarse en el diseño, instalación, operación y mantenimiento de calderas piro-tubulares y acuo-tubulares de un solo quemador y los sistemas de manejo y control de combustión de sus quemadores. El estándar está organizado de la siguiente manera: (a) Introducción y secciones comunes que se aplican a todos los
  8. 8. INTRODUCCIÓN 8501-7 _____________________________________________________________________________ combustibles quemados que se cubren en este estándar (Capítulos 1 a 4). (b) Secciones detalladas que son específicas para la operación particular descrita (El Capítulo 5 se aplica al arranque de una caldera fría. El Capítulo 6 se aplica a los sistemas operativos, incluyendo los sistemas de reciclado y de no-reciclado automático para ambas calderas piro-tubulares y acuo-tubulares y los sistemas supervisados manualmente calderas acuo-tubulares de gas y de aceite. El Capítulo 7 se aplica al quemado simultáneo de combustibles. El Capítulo 8 se aplica a la transferencia de combustible. El Capítulo 9 a los atomizadores dobles en un quemador sencillo. El Capítulo10 se aplica a la inspección y el mantenimiento.) Al usar este estándar, las secciones comunes se deben usar conjuntamente con las secciones que cubren la operación específica que se describe. Capítulo 1 – Introducción 1-1 Alcance 1-1.1 Este estándar se aplica a calderas con un índice de entrada de combustible de 12.000.000 Btu/hr (3663 kW) o mayor. Este estándar se aplica sólo a calderas que usen un solo quemador que quemen los siguientes combustibles: (a) Gas natural como se define en el Capítulo 3. (b) Otro gas que tenga un valor de Btu y unas características similares a las del gas natural. (c) Aceite combustible (fuel oil) de grado No. 2, 4, 5 ó 6. (d) Gas y aceite quemados simultáneamente por transferencia de combustible. (e) Gas y aceite quemados simultáneamente y continuamente. 1-1.2* Este estándar no es retroactivo. Este estándar se aplica a instalaciones nuevas y a modificaciones y extensiones mayores de equipos existentes para la preparación y quemado de combustible que sean contratadas para su uso posterior a la fecha de este estándar. 1-1.3 Los quemadores, como aquellos de los calentadores de proceso que se usan en la manufactura de químicos y petróleo en los cuales la generación de vapor es incidental a la operación de un sistema de proceso, no están cubiertos por este estándar. 1-1.4 Puesto que este estándar está basado en el estado actual de la
  9. 9. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-8 _____________________________________________________________________________ tecnología, su aplicación a las instalaciones existentes no es obligatorio. Sin embargo, se exhorta a las compañías a adoptar aquellas características de este estándar que consideren aplicables y razonables para las instalaciones existentes. 1-1.5 Las revisiones de este documento reflejan el estado actual de conocimiento y no implican que las ediciones anteriores fueron inadecuadas.
  10. 10. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-8 _____________________________________________________________________________ 1-2 Propósito 1-2.1 El propósito de este estándar es el de establecer las normas mínimas para el diseño, la instalación, la operación y el mantenimiento de calderas de un solo quemador, sus sistemas de quemado de combustible y los sistemas relacionados para contribuir a la operación segura y, en particular, a la prevención de explosiones del quemador. 1-2-2* No se puede proclamar ningún estándar que garantice la eliminación de las explosiones en el quemador. La tecnología en este campo se encuentra en desarrollo permanente, el cual se ve reflejado en parte por las revisiones de este estándar. El usuario de este estándar debe reconocer la complejidad del encendido del combustible en cuanto al tipo de equipo y las características del combustible. Por lo tanto, se advierte al diseñador que el estándar no es un manual de diseño y no elimina la necesidad de un razonamiento inteligente y competente. Se pretende que un diseñador capaz de aplicar análisis más completos y rigurosos a problemas especiales o inusuales tendrá amplia capacidad para desarrollar tales diseños. En tales casos, el diseñador es responsable de la validez del enfoque. 1-2.3 Se hace énfasis especial en la importancia de los procedimientos de operación y mantenimiento, el equipo de control de la combustión, las interconexiones de seguridad, las alarmas, los disparos y otros controles relacionados que son esenciales para la operación segura de la caldera. 1-2.4 El efecto de los sistemas de limpieza de gas que están localizados aguas debajo de los pases de post-combustión de gas de la caldera se sabe que es significativo. Se requiere la coordinación de los procedimientos de operación y de los diseños de las rutas del gas aire/combustible de la caldera y de los sistemas de calidad del aire. Dicha coordinación incluirá los requisitos para garantizar una ruta de flujo continua desde la entrad del tiro forzado a través de la chimenea. Este estándar ofrece sólo los requisitos generales de estos sistemas debido a las muchas variaciones de los diseños. Capítulo 2 – General 2-1 Explosiones del quemador 2-1.1 La causa básica de las explosiones del quemador es la ignición de una mezcla acumulada de combustible dentro del espacio confinado del hogar o dentro de
  11. 11. GENERAL 8501-9 _____________________________________________________________________________ los pasos, ductos o ventiladores de la caldera que conducen los gases de combustión a la chimenea. 2-1.2 Una mezcla de combustible peligrosa dentro del recinto de la caldera se compone de la acumulación de una cantidad excesiva de combustible que se mezcla con el aire en proporciones que resultarían en una combustión rápida o incontrolada cuando se aplica una fuente de ignición. Una explosión del quemador puede resultar de la ignición de esta acumulación si la cantidad de mezcla de combustible y la proporción aire- combustible son tales que se crea una fuerza explosiva dentro del recinto de la caldera. La magnitud y la intensidad de la explosión dependerán tanto de la cantidad relativa de combustibles que se hayan acumulado como la proporción de aire que se mezcle con ella en el momento de la ignición. Las explosiones, incluyendo los “resoplos” del quemador, son el resultado de procedimientos inadecuados por parte del personal de operación, diseño inadecuado del equipo o del sistema de control o mal funcionamiento de los mismos. 2-1.3 Numerosas situaciones pueden presentarse en relación con la operación de una caldera que producirán condiciones explosivas comunes tales como las siguientes: (a) Una interrupción del suministro de combustible o de aire o energía de ignición a los quemadores que sea suficiente para producir una pérdida momentánea de la llama seguida del restablecimiento y la re- ignición retardada de una acumulación. (b) Fuga de combustible hacia un quemador inactivo y la re-ignición de la acumulación por una chispa u otra fuente de ignición. (c) Intentos repetidos sin éxito de apagado sin la purga adecuada, resultando la acumulación de una mezcla explosiva. (d) La acumulación de una mezcla explosiva de combustible y aire como resultado de un apagón total del quemador y la ignición de la acumulación por una chispa u otra fuente de ignición al tratar de encender el quemador. 2-1.4 Las condiciones favorables para una explosión de quemador como se describe en 2-1.3 son ejemplos típicos y una revisión de los numerosos reportes de explosiones de quemadores sugiere que la ocurrencia de pequeñas explosiones, resoplos del quemador o conatos han sido bastante más frecuentes de lo que
  12. 12. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-10 _____________________________________________________________________________ usualmente se reconoce. Se considera que la mejor instrumentación, interconexiones de seguridad y dispositivos de protección, las secuencias de operación adecuada y un mayor entendimiento del problema por parte tanto de los diseñadores como de los operarios pueden reducir en gran medida los riesgos y las incidencias reales de explosiones de quemador. 2-1.5 En una caldera, las condiciones anormales o las fallas de control pueden producir una mezcla de aire/combustible que podría resultar en un apagón de la llama seguida de la re-ignición después de haber restablecido la condición aire/combustible. En el recinto de la caldera u otras partes de la unidad donde se puedan acumular mezclas de combustible bajo condiciones anormales del quemador pueden existir bolsas inactivas. Estas acumulaciones pueden encenderse con fuerza explosiva en presencia de una fuente de ignición. 2-2 Manufactura, diseño e ingeniería 2-2.1 El comprador o su agente asegurará, hasta donde sea práctico, en cooperación con el fabricante, que la unidad no tiene deficiencias en los aparatos que se requieren para su operación adecuada, con respecto a las partes que trabajan a presión, el equipo de quemado de combustible, el equipo de medición de aire y de combustible y el encendido y mantenimiento seguro de una llama estable. 2-2.2 Todos los sistemas de combustible estarán provistos de medios para evitar que sustancias peligrosas interfieran con el suministro de combustible al quemador. 2-2.3 Se llevará a cabo una evaluación para determinar la integración óptima de características manuales y automáticas de seguridad, considerando as ventajas y desventajas de cada función de disparo. NOTA: El número máximo de características de disparo no proporciona necesariamente la máxima seguridad global. Algunas acciones de disparo ocasionan operaciones adicionales que aumentan la exposición a los riesgos. 2-2.4 Este estándar requiere un grado mínimo de automatización. La tendencia hacia plantas más complejas o hacia mayor automatización, requiere medios adicionales para lo siguiente: (a) Información sobre eventos operativos importantes que permitan al operario hacer una rápida evaluación de la situación
  13. 13. GENERAL 8501-11 _____________________________________________________________________________ operativa. Se suministrarán indicadores de variables utilizables que permitan al operario evitar condiciones inseguras. (b) Mantenimiento en servicio e inspección de funciones del sistema sin que afecten la confiabilidad del sistema de control en general. (c) Un ambiente conducente a la toma adecuada de decisiones y acciones. 2-2.5 La tubería y el equipo frontal del quemador estarán diseñados y construidos para evitar la formación de concentraciones peligrosas de gases combustibles que podrían existir bajo condiciones normales de operación. 2-3 Instalación 2-3.1 La caldera no se entregará para operación antes de la instalación y verificación de las protecciones de seguridad y el sistema de instrumentación requeridos. 2-3.2 El constructor responsable del levantamiento e instalación del equipo revisará que todos los artefactos pertinentes estén instalados y conectados adecuadamente. 3-2.3 El comprador, el ingeniero consultor, el fabricante del equipo y la compañía operativa evitarán la operación de la caldera hasta que dichas protecciones de seguridad hayan sido probadas que operan adecuadamente como un sistema. En algunos casos, podría ser necesario hacer instalaciones e interconexiones de seguridad temporales para llenar estos requisitos. Tales sistemas temporales serán revisados por el comprador, el ingeniero consultor, el fabricante del equipo y la compañía operativa y se llegará a un acuerdo sobre su aplicabilidad antes del arranque. 2-3.4 El sistema de bloqueo de seguridad y los dispositivos de protección se probarán conjuntamente por la organización responsable del diseño del sistema y aquellos que operen y mantengan tales sistemas y dispositivos durante la vida normal de operación de la planta. Estas pruebas y revisiones serán llevadas a cabo antes de iniciar la operación. 2-4 Coordinación de diseño, construcción y operación 2-4.1 Las estadísticas indican que el error humano puede ser un factor contributivo en la mayoría de las explosiones de quemadores. Sin embargo, es importante
  14. 14. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-12 _____________________________________________________________________________ considerar si el error es también un resultado de lo siguiente: (a) Falta de entendimiento, o de uso, de los procedimientos, sistemas de seguridad y equipos adecuados. (b) Características desfavorables de operación del equipo o de sus controles. (c) Falta de coordinación funcional de los diferentes componentes del sistema de generación de vapor y sus controles. 2-4.2 Se han presentado explosiones de quemadores como resultado de un diseño funcional desfavorable. Frecuentemente, la investigación ha revelado un error humano y ha pasado por alto completamente la serie de causas que provocaron el error de operación. Por lo tanto, el diseño, la instalación y los objetivos funcionales de todo el sistema de componente y sus controles estarán integrados. Se deberá tener en cuenta la ergonomía que existirá durante la vida de operación del sistema. 2-4.3 En las fases de planeación e ingeniería de la construcción de la planta, se coordinará el diseño con el personal de operación. 2-4.4 La integración adecuada de los diferentes componentes – constituidos por la caldera, el quemador, el equipo de suministro de aire y combustible; los controles, los bloqueos y los dispositivos de seguridad; las funciones de operación y mantenimiento y las comunicaciones y el entrenamiento - será responsabilidad de la compañía operativa y será llevada a cabo en los siguiente pasos: (a) Suministro del personal de diseño y operación que posea un alto grado de competencia en este campo y de quien se requiere que lleve a cabo estos objetivos. (b) Análisis comparativo periódico de la planta con la tecnología en evolución de tal manera que se puedan hacer mejoras que hagan la planta más segura y más confiable. (c) Conservación de la documentación del sistema equipo de planta y su mantenimiento. 2-5 Organización de mantenimiento. Se proveerá un programa de mantenimiento del equipo a intervalos que sean consistentes con el tipo de equipo y los requisitos de servicio y las recomendaciones del fabricante (Ver Capítulo 10.)
  15. 15. GENERAL 8501-13 _____________________________________________________________________________ 2-6 Objetivos básicos de operación 2-6.1 Los objetivos básicos de operación incluirán los siguientes: (a) Establecer procedimientos de operación que resulten en el mínimo número de operaciones manuales. (b) Estandarizar todos los procedimientos de operación. El uso de bloqueos es esencial para minimizar la secuencia de operaciones inadecuadas y detener secuencias cuando las condiciones no sean adecuadas para continuar. Es particularmente importante establecer e implementar estrictamente.
  16. 16. DEFINICIONES 8501-13 _____________________________________________________________________________ procedimientos de purga y de arranque. Los capítulos 5 y 6 describen secuencia de operación que han demostrado ser efectivas en la operación de calderas. 2-6.2 Para alcanzar estos objetivos básicos de operación se proveerán procedimientos escritos de operación y listas de verificación detalladas para guía del operario. Se describirán todas las funciones manuales y automáticas. 2-7* Encendido de gas y de aceite – Problemas especiales. La combustión de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos involucra riesgos comunes. Cada uno de estos combustibles conlleva riesgos especiales relacionados con sus características físicas. Capítulo 3 – Definiciones Para el propósito de este estándar, los términos utilizados tendrán los siguientes significados: Aceite combustible (Fuel Oil). Aceites combustible números 2, 4, 5 y 6 como se define en la norma ASTM D 396, Especificación estándar para aceites combustibles. Aceite. Ver la definición de Aceite combustible (Fuel oil). Alarma. Señal audible o visible que indica una condición anormal o fuera del estándar. Alteración. Cambio o modificación en un sistema de caldera que tiene como resultado una desviación de las especificaciones o criterios originales de diseño. Anunciador. Dispositivo que indica una condición anormal o fuera de especificación por medio de señales tanto visuales como audibles. Apagado Normal. Suspensión de la operación del quemador cortando el combustible y la energía de ignición al quemador. Por seguridad. Suspensión de la operación del quemador cortando el combustible y la energía de ignición al quemador por medio de una interconexión o interconexiones de seguridad, lo cual requiere un reinicio manual. Aprobado.* Aceptable para la autoridad competente. Atomizador mecánico. Dispositivo de un quemador de aceite que emite
  17. 17. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-14 _____________________________________________________________________________ combustible líquido en partículas finamente divididas sin usar un medio atomizante. Atomizador. Dispositivo de un quemador de aceite que emite combustible líquido en partículas finamente divididas. Automático(a). Ver sistema de manejo de quemadores Autoridad competente.* Organización, oficina o individuo responsable de la aprobación de un equipo, instalación o procedimiento. Bajo fuego. Velocidad mínima de fuego que produce una combustión estable. Caldera. Recipiente cerrado en el cual se calienta agua, se genera vapor, se sobrecalienta vapor, o una combinación de lasa dos operaciones, por medio de la aplicación de calor proveniente de combustibles de un quemador independiente o anexo. Cambio de aire. Cantidad de aire, proporcionado a través del quemador, igual al volumen y los pasos de la caldera. Conexión de servicio. Punto en el cual el combustible, un medio atomizante o la energía se conecta a la caldera, equipo de combustión o dispositivos de control. Deflagrador. Dispositivo que proporciona energía de ignición segura para encender inmediatamente el quemador principal. Clase 1. Deflagrador que se aplica para encender la entrada de combustible a través del quemador y sostener la ignición bajo cualquier condición de encendido o de operación del quemador. Su localización y capacidad son tales que proporcionará suficiente energía de ignición, generalmente en más del 10% de entrada de carga de combustible al quemador, en su quemador asociado para levantar cualquier combinación verosímil de entradas al quemador de combustible y de aire por encima de la temperatura mínima de ignición. A los deflagradores Clase 1 se les permitirá trabajar como deflagradores Clase 2 o Clase 3. Clase 2. Deflagrador que se aplica para encender la entrada de combustible a través del quemador bajo condiciones establecidas de encendido. También se usa para sostener la ignición a baja carga o bajo ciertas condiciones de operación adversas. El rango de capacidad de dichos deflagradores es generalmente del 4 al 10 por ciento de la entrad de combustible al
  18. 18. DEFINICIONES 8501-15 _____________________________________________________________________________ quemador a plena carga. A los deflagradores Clase 2 se les permitirá trabajar como deflagradores Clase 3 Clase 3. Deflagrador que se utiliza particularmente para quemadores a gas y a aceite para encender la entrada de combustible a través del quemador bajo condiciones establecidas de encendido. La capacidad de dichos deflagradores generalmente no excede el 4 por ciento de la entrad de combustible al quemador a plena carga. Clase 3 especial (Deflagrador eléctrico directo). Deflagrador eléctrico de clase 3 especial, de alta energía capaz de encender directamente el combustible del quemador principal. Detector de llama. Dispositivo que detecta la presencia o ausencia de la llama y proporciona una señal utilizable. Disparo por combustible. Apague automático de un combustible específico como resultado de una acción de bloqueo o del operario. Disyuntor de bajo nivel de agua. Dispositivo que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad del quemador cuando el nivel de agua de la caldera cae a un nivel bajo predeterminado. Disyuntor auxiliar de bajo nivel de agua. Dispositivo que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad [requiere reinicio manual (ver la definición de apagado de seguridad)] del quemador cuando el nivel de agua de la caldera cae a un nivel bajo predeterminado. Encendido. Establecimiento de la combustión a quemado del combustible que entra al quemador. Enclavamiento. Dispositivo o grupo de dispositivos que están dispuestos de manera tal que detecten una condición límite o fuera de límite o una secuencia inadecuada de eventos y apaguen el equipo relacionado para impedir que continúe la secuencia inadecuada y evitar una condición peligrosa. Etiquetado. Equipo o material al cual se le ha adjuntado una etiqueta, símbolo u otra marca de identificación de una organización aceptada por la autoridad competente y que está relacionada con la evaluación de productos, que mantiene inspecciones periódicas de la producción de los equipos o materiales etiquetados y a través de cuya etiqueta el fabricante indica el cumplimientos con los estándares
  19. 19. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-16 _____________________________________________________________________________ adecuados o el desempeño de una manera especificada. Extensión. Adición al sistema de la caldera, tal como, pero no limitado a, un control de la calidad del aire. Gas LP. Material compuesto principalmente por cualquiera de los siguientes hidrocarburos o mezclas de ellos: propano, propileno, n-butano, isobutano y butilenos. Gas natural. Combustible gaseoso que se da naturalmente y que consiste principalmente de una mezcla de compuestos orgánicos – normalmente metano, etano, propano y batano. El valor en Btu de los gases naturales varía aproximadamente entre 700 Btu por pie3 y 1500 Btu por pie3 (26.1 MJ/m3 y 55.9 MJ/m3 ), estando la mayoría en un promedio de 1000 Btu por pie3 (37.3 MJ/m3 ). Gas. Ver definición de Gas LP y Gas natural. Hogar. Recinto diseñado para la quema de combustibles. Inerciación. Dilución del contenido de oxigeno de una mezcla aire/combustible hasta el punto donde la mezcla ya no es explosiva. La Inerciación se lleva a cabo por la adición de un gas inerte o de vapor. Interruptor de exceso de presión del vapor. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad del quemador cuando la presión de vapor excede una presión preestablecida. Interruptor de exceso de temperatura del agua. Dispositivo actuado por temperatura que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad del quemador cuando la temperatura del agua excede una temperatura preestablecida. Interruptor de presión alta del gas. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad o evitar el arranque de la caldera cuando la presión del gas excede un valor preestablecido. Interruptor de presión baja del aceite. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado de seguridad o evitar el arranque de la caldera cuando la presión del aceite cae por debajo de un valor preestablecido. Interruptor de presión baja del gas. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado de
  20. 20. DEFINICIONES 8501-17 _____________________________________________________________________________ seguridad o evitar el arranque de la caldera cuando la presión del gas cae por debajo de un valor preestablecido. Interruptor de temperatura alta del aceite. Dispositivo actuado por temperatura que inicia una señal cuando la temperatura del aceite sube por encima del límite requerido para mantener el rango de viscosidad recomendado por el fabricante del quemador. Interruptor de temperatura alta del agua. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado normal del quemador cuando la presión del agua excede una presión preestablecida. Interruptor de temperatura alta del vapor. Dispositivo actuado por presión que está dispuesto para efectuar un apagado normal del quemador cuando la presión del vapor excede una presión preestablecida. Interruptor de temperatura baja del aceite. Dispositivo actuado por temperatura que inicia una señal cuando la temperatura del aceite sube por encima del límite requerido para mantener el rango de viscosidad recomendado por el fabricante del quemador. Listado* (en lista). Equipo, material o servicios incluidos en una lista publicada por una organización aceptada por la autoridad competente y que está relacionada con la evaluación de productos o servicios, que mantiene inspecciones periódicas de la producción de los equipos o materiales listados o evaluaciones periódicas de servicios y cuyas listas establecen que el equipo, material o servicio cumple o con los estándares especificados o han sido probados y encontrados adecuados para un propósito especifico. Llama. Evidencia visible u otra evidencia física del proceso químico de conversión rápida del combustible y el aire en producto de combustión. Manual. Ver Sistema de manejo de quemadores. Medio atomizante. Fluido suplementario, tal como el aire o el vapor, que ayuda a triturar el aceite en partículas finamente divididas. Modular. Variar gradualmente los flujos de aire y combustible hacia el quemador de acuerdo con la demanda de carga.
  21. 21. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-18 _____________________________________________________________________________ Monitorizar. Detectar e indicar una condición sin iniciar una acción correctiva automática. Operario entrenado. Persona que llena los requisitos de A-10(b)1. Período de establecimiento. Vea las definiciones de período de Prueba-de- ignición. Período prueba-de-ignición (Deflagrador). Intervalo de tiempo durante el encendido en el cual un circuito de control de seguridad permite que la(s) válvula(s) de cierre de seguridad del combustible al deflagrador se abran antes de que se requiera el sistema de detección de llama para supervisar la llama del deflagrador. Período prueba-de-ignición (Quemador principal). Intervalo de tiempo durante el encendido en el cual un circuito de control de seguridad permite que la(s) válvula(s) de cierre de seguridad del combustible al deflagrador se abran antes de que se requiera el sistema de detección de llama para supervisar la lama del quemador principal solamente. Post-purga. Pulga realizada después de apagar el quemador. Presión de suministro normal de combustible. Presión en la conexión de servicio de combustible para la cual está diseñado el sistema de quemado de combustible. Probar. Establecer por medición o ensayo la existencia de una condición específica tal como llama, nivel, flujo, presión o posición. Punto preestablecido. Valor predeterminado al cual se ajusta un instrumento y al cual llevará a cabo su función proyectada. Purga del hogar. Ver definición de Purga. Purga. Flujo del aire a través del hogar, pasajes de gas de la caldera y tubos y ductos asociados que retira eficientemente cualesquiera combustibles gaseosos y los reemplaza por aire. La purga también se puede realizar usando un medio inerte. Quemador. Dispositivo o grupo de dispositivos para la introducción de combustible y aire hacia un hogar a las velocidades, turbulencia y concentración requeridas para mantener la ignición y la
  22. 22. DEFINICIONES 8501-19 _____________________________________________________________________________ combustión de combustible dentro del hogar. Rango de operación. Región entre la máxima y la mínima entrada de combustible donde la llama del quemador se puede mantener estable y continua. Reciclado. Arranque iniciado por la presión de vapor o la temperatura del agua después de un apagado normal. Recinto de caldera. Linderos físicos para todas las partes bajo presión de la caldera y para el proceso de combustión. Reinicio. Arranque iniciado manualmente. Relación Aire/Combustible. Rica en aire. Relación aire/combustible, suministrada al quemador, que proporciona más aire del requerido para una relación aire/combustible óptima. Con exceso de aire. Aire suministrado para la combustión en exceso del aire teórico. NOTA: Esta no es la relación “Rica en aire” definida anteriormente. Rica en combustible. Relación de aire a combustible suministrada a un quemador que proporciona menos aire del requerido para una relación aire/ combustible óptima. Aire teórico (Aire estequiométrico). Cantidad químicamente correcta de aire que se requiere para la combustión completa de una cantidad dada de un combustible específico. Relé de disparo (apagado) por seguridad. Dispositivo electromecánico usado para disparar simultáneamente todo el equipo requerido. Reparación. Proceso que regresa el sistema de la caldera a sus especificaciones o criterios de diseño originales. Repetibilidad. Habilidad de un dispositivo para mantener una característica de configuración constante. Sección de escurrimiento. Cámara de amplio volumen, con conexiones adecuadas de limpieza y drenaje, en la cual se descarga el gas para atrapar líquidos y sólidos. Semiautomático. Los términos “automático (no-reciclado)” y “supervisado
  23. 23. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-20 _____________________________________________________________________________ manual” se usan en este estándar para describir las funciones que son atribuidas convencionalmente a “semiautomático”. Sistema de control de caldera. Grupo de sistemas de control que regula el proceso dela caldera, incluyendo el sistema de control de la combustión pero n o el sistema de manejo del quemador. Sistema de control de combustión. Sistema de control que regula las entradas de aire y de combustible al quemador para mantener la relación aire/combustible dentro de los límites que se requieren para una combustión continua y una llama estable a través del rango de operación de la caldera de acuerdo con la demanda. Este sistema incluye el control del tiro de del hogar donde sea pertinente. Sistema de manejo de quemadores. Sistema de control dedicado a la seguridad dela caldera, el apoyo al operario en el arranque y detención de la preparación del combustible y el equipo de combustión y la prevención de la falla de operación y daños en la preparación de combustible y el equipo de quemado de combustible. Los tipos de sistemas que se usan en este documento incluyen los siguientes: Automático (Reciclante). Sistema por medio del cual se purga un hogar y un quemador arranca, enciende, se detiene y recicla automáticamente dentro de un rango de presión preestablecido. Automático (No-reciclante). Sistema por medio del cual se purga un hogar y un quemador arranca, enciende y se detiene automáticamente pero no recicla automáticamente. Manual. Sistema por medio del cual se purga un hogar y un quemador arranca, enciende y se detiene manualmente. Manual supervisado. Sistema por medio del cual se purga un hogar y un quemador arranca, enciende y se detiene manualmente. Incluye además bloqueos para asegurar que la operación sigue adecuadamente los procedimientos establecidos. Sistema lógico. Elementos de toma de decisiones ye interpretación del sistema de manejo del quemador. (a) Sistemas Cableados. Dispositivos individuales y el cableado de interconexión de seguridad. (b) Sistema basados en microprocesador.
  24. 24. DEFINICIONES 8501-21 _____________________________________________________________________________ 1. Equipos de computador, fuentes de energía, dispositivos I/O (entrada/salida) y la interconexión de seguridad entre estos elementos. 2. Sistemas operativos y software lógico. Sistemas de prueba de válvulas. Sistema que prueba la hermeticidad de todas las válvulas de cierre de seguridad e impide que el quemador principal o el deflagrador enciendan si no se pasa la prueba. Soplador de hollín. Dispositivo mecánico para introducir vapor o aire para limpiar las superficies que absorben calor. Supervisado manual. Ver sistema de manejo de quemadores.
  25. 25. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-22 _____________________________________________________________________________ Supervisar. Detectar e indicar una condición que requiere atención e iniciar automáticamente una acción correctiva. Temporizador límite del tiempo de encendido. Dispositivo que se usa para supervisar los sistemas manuales que limitan el tiempo permitido entre la conclusión de la purga y el encendido. Este tiempo no debe ser mayor de cinco minutos. Tiempo futuro del verbo. Tiempo verbal que se utiliza en este estándar para indicar una requerimiento obligatorio. (N. del T.: En algunas ocasiones, se usa el verbo deber, lo cual también tiene el carácter de obligatoriedad). Tiro de salida. Presión del gas de los tubos a la salida del último paso de convección de la caldera. Unidad. Los espacios confinados del hogar y de los pasos, ductos y ventiladores asociados de la caldera que conducen los gases de combustión hasta la chimenea. Válvula de cierre por seguridad (válvula de disparo por seguridad). Válvula de cierre rápido que cierra automática y completamente el suministro de combustible al quemador(es) principal(es) o al deflagrador(es) en respuesta a una señal de apagado normal o por seguridad. Capítulo 4 – Requerimientos de equipo 4-1 Suministro de combustible (aceite) 4-1.1 El combustible será almacenado, preparado y entregado adecuadamente a la conexión de servicio de aceite bajo condiciones anticipadas de operación de acuerdo con la partes pertinentes de la Norma NFPA31, Estándar para la instalación de equipo quemador de aceite. 4-1.2 La operación del quemador no se intentará hasta que haya asegurado un suministro satisfactorio de combustible. 4-1.3 El combustible se entregará continuamente a la cámara de combustión en una forma atomizada finamente que pueda ser encendida y consumida rápidamente. 4-1.4 Todo el equipo que esté asociado con el bombeo, calentamiento y filtrado de combustible desde el almacenamiento hasta la conexión de servicio estará diseñado, dimensionado e interconectado adecuadamente de tal forma que
  26. 26. REQUERIMIENTOS DE EQUIPO 8501-23 _____________________________________________________________________________ proporcione una fuente adecuada de suministro de combustible dentro de un completo rango de condiciones. Se instalarán válvulas de alivio después de la bomba para evitar la sobre presión del sistema. 4-1.5 El combustible que se está quemando será entregado al quemador a la temperatura y presión adecuadas. NOTA: El aceite calentado excesivamente puede crear vapores atrapados que pueden impedir la operación continua. El aceite frío puede impedir la atomización satisfactoria. 4-1.6 En los casos donde se debe calentar el combustible, se tomará el cuidado de garantizar que los ínter- bloqueos y los instrumentos reflejen los valores correctos de la variable que se está midiendo, particularmente en líneas de extremo ciego donde el aceite pesado tiende a solidificarse. 4-1.7 La operación de un sistema de quemador que tiene la capacidad de quemar aceites calentados y no calentados incluirá un procedimiento para garantizar que se esté suministrando al quemador el tipo de aceite adecuado, compatible con el método seleccionado de operación. Las precauciones incluirán la ruta proyectada de recirculación de aceite. 4-1.8* En la línea de aceite hacia el quemador principal se proporcionarán dos válvulas de seguridad en serie, cada una con prueba de cierre. PRECAUCIÓN: Para impedir o aliviar el exceso de presión entre estas válvulas se proporcionarán los medios adecuados. 4-1.9 Los materiales y el diseño del sistema de tuberías de aceite estarán de acuerdo con la Norma NFPA 31, Estándar para la instalación de equipo quemador de aceite. 4-2* Suministro de combustible (Gas). 4-2.1 El suministro de gas en la conexión del suministro de gas estará controlado a la presión a la cual ha sido diseñado el sistema de quemado de combustible. 4-2.2 La tubería de gas será de tamaño holgado para mantener la presión constante deseada para el máximo flujo de quemador. 4-2.3* En la línea de gas hacia el quemador principal se proporcionarán dos válvulas de seguridad en serie, cada una con prueba de cierre. Entre las dos
  27. 27. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-24 _____________________________________________________________________________ válvulas se instalará una válvula automática de desfogue. Donde la válvula automática de desfogue esté prohibida por la autoridad competente, se proporcionarán dos válvulas de seguridad en serie, cada una con interruptores de prueba de cierre, supervisadas por un sistema automático de prueba de válvulas listado, en la línea de gas hacia el quemador principal. La prueba de válvulas se debe llevar a cabo bien sea después de cada apagado del quemador o antes de cada encendido del mismo. 4-2.4 Los materiales extraños tales como residuos de soldadura, partículas, escamas, polvo y mugre se deben retirar de la tubería de gas. 4-2.5 En la tubería de gas se proporcionará una sección de escurrimiento. (Ver A-4-2.3 y A-4-4.1.) 4-2.6 Los materiales y el diseño del sistema de tuberías de gas estarán de acuerdo con la Norma NFPA 54, Código nacional de gas combustible. 4-2.7* La descarga de los desfogues atmosféricos y los desfogues hacia la atmósfera estarán localizados detal forma que no haya posibilidad de que el gas descargado sea arrastrado hacia la toma de aire, el sistema de ventilación o las ventanas del cuarto de calderas o edificios adyacentes. La descarga será extendida lo suficientemente por encima de la caldera y de las estructuras adyacentes de tal manera que los gases de descarga no representen un riesgo de incendio. No habrá conexiones transversales entre los sistemas de desfogue de diferentes calderas. 4-2.8 Para hacer las pruebas de hermeticidad de las válvulas de seguridad de cierre del gas del quemador principal se proporcionarán medios permanentes. Las pruebas de hermeticidad de las válvulas principales de seguridad de cierre del gas serán realizadas al menos anualmente. 4-3 Quemado alterno de combustible. 4-3.1 Selección manual del combustible. Cuando se va a quemar aceite y gas alternativamente, se proporcionará un interruptor de selección de combustible, de posicionamiento manual, para permitir la operación de los inter-bloqueos, válvulas de seguridad de cierre de combustible y los controles necesarios para que el combustible sea quemado. 4-3.2 Selección automática del combustible. Cuando se va a quemar aceite y gas alternativamente, el cambio
  28. 28. REQUERIMIENTOS DE EQUIPO 8501-25 _____________________________________________________________________________ automático de un combustible a otro se llevará a cabo sólo después de un apagado. De acuerdo con 4-3.1 y el Capítulo 8 se proporcionarán medios para el cambio manual del sistema. Para el quemado simultáneo de gases y aceite combustible, consulte el Capítulo 7. 4-4 Equipo de quemado de combustible 4-4.1* Ignición 4-4.1.1 El quemador principal estará equipado con un deflagrador instalado permanentemente. 4-4.1.1.1 Donde se use un deflagrador Clase 1, la llama del quemador principal será probada por un detector de llama. Se probará o bien la llama principal o bien la llama del deflagrador. 4-4.1.1.2 Donde se use un deflagrador Clase 2, éste no se usará para encender el combustible principal bajo condiciones no controladas o anormales. El quemador será operado bajo condiciones controladas para limitar la posibilidad de operación anormal así como para limitar la carga de combustible al hogar en cano de que no ocurra la ignición durante el encendido. Si el deflagrador no es apagado una vez que la secuencia de la llama se haya completado satisfactoriamente, entonces la llama del quemador principal será probada por un explorador de llama independientemente del deflagrador. 4-4.1.1.3 Donde se use un deflagrador Clase 3, el deflagrador se apagará como parte del procedimiento de encendido del quemador cuando el tiempo de prueba-de- ignición del quemador haya expirado. Esto es para asegurar que la llama principal es autónoma,, estable y no dependiente del apoyo de encendido del deflagrador. El uso de dichos deflagradores para apoyar el encendido o ampliar el rango de control de control del quemador, está prohibido. La llama principal será probada por un explorador de llama. 4-4.1.1.4 Donde se use un deflagrador Clase 3 especial, la llama del quemador principal será probada por un explorador de llama. 4-4.1.2 La llama o arco del deflagrador chocará con la mezcla aire/combustible del quemador y suministrará la suficiente energía de ignición para proporcionar la ignición inmediata de toda la descarga de combustible desde el quemador principal en condiciones de encendido.
  29. 29. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-26 _____________________________________________________________________________ 4-4.1.3* En la línea hacia el deflagrador de gas se proporcionarán dos válvulas de cierre de seguridad instaladas en serie. Entre las dos válvulas para deflagradores de gas se instalará un a válvula automática de desfogue. En la línea hacia el deflagrador de aceite se instalará una válvula una válvula de cierre de seguridad. Donde la válvula automática de desfogue esté prohibida por la autoridad competente, se proporcionarán dos válvulas de seguridad en serie, cada una con interruptores de prueba de cierre, supervisadas por un sistema automático de prueba de válvulas listado, en la línea de gas hacia el quemador principal. La prueba de válvulas se debe llevar a cabo bien sea después de cada apagado del quemador o antes de cada encendido del mismo. (Ver además A-4- 2.3.) 4-4.1.4 El deflagrador estará diseñado de tal forma que se pueda retirar, limpiar y mantener periódicamente. 4-4.2 Quemador principal 4-4.2.1 El quemador principal debe dirigir el combustible y el aire hacia el hogar de tal manera que proporcione una llama estable y una combustión eficiente en todo su rango de operación. 4-4.2.2 El quemador estará provisto de al menos un puerto de observación conveniente de un tamaño tal que permita la inspección visual del deflagrador y la llama del quemador principal. 4-4.2.3 Los límites de llama estable para el quemador se establecerán por medio de pruebas. Estas pruebas se llevarán a cabo sin el deflagrador en servicio y abarcará el rango y el grado de aceite(s) proyectado. Las pruebas verificará que los estados transitorios que se generen que en los sistemas de combustible y aire no perjudiquen la operación del quemador. Esos estados transitorios son generados por las válvulas de control del quemador, los reguladores, y otros equipos que operan a más rápido que la velocidad de respuesta de otros componentes del sistema. 4-4.2.4 Cada característica de ajuste manual del quemador estará provista de medios para asegurarla en su posición proyectada. 4-4.2.5 El equipo atomizador para quemadores de aceite estará diseñado de tal forma que se pueda retirar, limpiar y mantener periódicamente.
  30. 30. REQUERIMIENTOS DE EQUIPO 8501-27 _____________________________________________________________________________ 4-4.2.6 Todo procedimiento para despejar el atomizador y la tubería dentro del hogar antes del apagado se realizará mientras el ventilador esté operando y el deflagrador esté restablecido o que la llama principal sea probada continuamente durante esta operación. 4-4.2.7 El despeje de los conductos de aceite del atomizador hacia el hogar inmediatamente del apagado está prohibido. 4-4.3 Medio atomizante para quemadores de aceite 4-4.3.1 Donde se va a atomizar con la ayuda de otro medio, el medio atomizante será suministrado libre de contaminantes que puedan ocasionar una interrupción en el servicio. 4-4.3.2 El medio atomizante será suministrado a la presión que se requiera para una operación adecuada. 4-4.3.3 Se deberán tener los medios para asegurar que el combustible no pueda entrar a la línea del medio atomizante durante o después de operación. 4-4.4 Suministro de aire para la combustión 4-4.4.1 El equipo de suministro de aire para la combustión estará en capacidad de suministrar aire para una relación aire/combustible óptima dentro de todo el rango de operación del quemador. 4-4.4.2 Se deberán tener los medios adecuados para la limpieza periódica del equipo de suministro de aire para la combustión 4-4.4.3 Los requisitos de disponibilidad del aire de combustión serán determinados a partir de las Normas NFPA 31, Estándar para la instalación de equipo quemador de aceite y NFPA 54, Código nacional de gas combustible. 4-4.4.3.1 Las persianas y parrillas deben estar fijas en posición abierta o interconectadas con el equipo de tal manera que se puedan abrir manual o automáticamente durante la operación del equipo. La interconexión de seguridad debe estar colocada en el miembro conducido. 4-4.4.3.2 Los ventiladores de aire hacia le cuarto de calderas para la combustión estarán interconectados con el quemador de tal forma que el flujo de aire esté comprobado durante la operación del equipo. 4-4.5 Hogar de la caldera
  31. 31. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-28 _____________________________________________________________________________ 4-4.5.1 El hogar de la caldera debe estar diseñado para fomentar la estabilidad del quemador y minimizar las zonas que no se pueden purgar. 4-4.5.2 Se deberá proporcionar por lo menos un puerto de observación adicional a los requerimientos del parágrafo 4-4.2.2 para permitir la observación de la llama y del hogar de la caldera. 4-4.6 Remoción de los productos de la combustión. 4-4.6.1 El equipo de tiro de salida deberá tener la capacidad de retirar los productos de la combustión sin perjudicar las condiciones de llama estable. PRECAUCIÓN: Las chimenea altas pueden crear tiros del horno de la caldera que perjudiquen la estabilidad de la llama y pueden necesitar medios especiales de control de tiro. 4-4.6.2 Cuando dos o más calderas están conectadas a una chimenea común, cada conexión estará equipada de un sistema regulador. Todos los reguladores de salida de calderas estará equipados con dispositivos accesibles de operación y bloqueo. Este equipo será compatible con el sistema de control de combustión de la caldera. Se suministrarán interconexiones de seguridad para evitar encendidos contra un regulador cerrado. Se deberán tomar las precauciones para evitar que se presente una interconexión de seguridad no operativa cuando se llegue a desconectar el enlace. Esto de logrará realizar por uno de los siguientes medios: (a) Colocando la interconexión de seguridad en el miembro conducido. (b) utilizando un interruptor de presión para el quemador. (c) Otro medio apropiado. Excepción: No se requieren reguladores en las calderas del tipo en el cual las operaciones de mantenimiento se realizan desde afuera de la caldera. 4-5 Sistema de manejo del quemador, Lógica El propósito de esta sección es el de proporcionar una guía para el uso de los sistema lógicos en el manejo de los quemadores. 4-5.1 Requisitos generales. Un sistema lógico proporciona salidas en una
  32. 32. REQUERIMIENTOS DE EQUIPO 8501-29 _____________________________________________________________________________ secuencia particular como respuesta a entradas externas y una lógica interna. El sistema lógico para el manejo del quemador estará diseñado específicamente para una sola falla en ese sistema no impedirá un apagado apropiado. 4-5.2 Requisitos específicos, Como mínimo, se incluirá lo siguiente en el diseño para asegurar que un sistema lógico para el manejo del quemador cumpla con el objetivo de esto estándares. NOTA: Algunos puntos no son aplicables al tipo específico de sistema lógico; p. ej., un relé. 4-5.2.1 Efectos de falla. El diseñador de sistemas lógicos evaluará los modos de falla de los componentes cuando considera la aplicación del diseño del sistema. Como mínimo se evaluarán y considerarán los siguientes efectos de falla: (a) Interrupciones, excursiones, depresiones, recuperaciones, transientes y pérdidas parciales de potencia. (b) Degradación y pérdidas de memoria. (c) Degradación y pérdidas de transferencia de información. (d) Entradas y salidas “falla-en” y falla-de”. (e) Señales ilegibles oo que no se estén leyendo. (f) Errores de dirección (g) Fallas de procesador (h) Falla de bobina de relé (i) Falla de contacto de relé (falla-en o falla- de). (j) Falla de temporizador 4-5.2.2 Diseño. (a) Se debe incluir un diagnóstico en el diseño para monitorizar la funcionalidad de la lógica del procesador. (b) La falla del sistema lógico no impedirá la adecuada intervención del operario. (c) La lógica estará protegida de cambios no autorizados. (d) La lógica no será cambiada cuando el equipo asociado esté en operación.
  33. 33. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-30 _____________________________________________________________________________ (e) El tiempo de respuesta del sistema (es decir, la efectividad) será lo suficientemente corto para evitar efectos negativos en la aplicación. (f) La inmunidad de ruido será la adecuada para evitar la operación falsa. (g) La falla de un solo componente dentro del sistema lógico no impedirá un disparo de seguridad obligatorio. (h) El operario estará provisto de un (os) interruptor(es) manual(es) dedicado(s) que actuará(n) directa e independientemente el relé de disparo de seguridad. Al menos un interruptor identificado estará localizado remotamente de la caldera desde donde pueda ser alcanzado en caso de emergencia. 4-5.2.3 Requisitos de independencia 4-5.2.3.1 El sistema lógico que lleva a cabo las funciones de seguridad del quemador no estará combinado con ningún otro sistema lógico o de control. Excepción: Se permite combinar los sistemas de control de caldera con el sistema de manejo del quemador sólo donde la relación aire/combustible esté controlada externamente desde el sistema de control de la caldera (p. ej., una relación aire combustible conectada a un sistema de tipo posicionamiento mecánico). 4-5.2.3.2 Las funciones de seguridad del manejo del quemador incluirá, pero sin limitarse a, interconexiones de seguridad y tiempos de purga adecuados, apagados de seguridad obligatorios, tiempo de prueba de ignición y monitorización de llama. 4-5.2.3.3 El sistema lógico estará limitado a una caldera solamente. Estará permitido combinar los sistemas de control de más de una caldera donde estén separadas del sistema de manejo de quemador. 4-5.2.3.4 El sistema de manejo de quemador y de control de caldera estará provisto de lógica independiente, sistemas de entrada/salida independientes y suministro de energía interna independientes y estará funcional y físicamente separado de otros sistemas lógicos (es decir, otro sistema de caldera). 4-5.2.3.5 El mismo tipo de equipo será permitido para ser usado en los sistemas de manejo de quemador y de control de caldera como se usa para otros sistemas lógicos.
  34. 34. REQUERIMIENTOS DE EQUIPO 8501-31 _____________________________________________________________________________ 4-5.2.3.6 Las comunicaciones por autopista de datos entre los sistema de manejo de quemador y control de caldera y otros sistemas estarán permitidos. Las señales que inicien apagados de seguridad obligatorios estarán cableados físicamente. Donde se usen comunicaciones remotas I/O entre un procesador de sistema lógico y sus dispositivos de entrada/salida, los modos de falla serán evaluados y tratados. 4-5.2.3.7 No se permitirán secuencias o dispositivos lógicos para permitir cierres momentáneos y por consiguiente, la reapertura inadvertida de las válvulas de combustible principal o de deflagrador. 4-6 Sistemas de control de combustión. 4-6.1 El sistema de control de combustión mantendrá las mezclas aire/combustible a las proporciones preestablecidas en todo el rango de operación del quemador y durante los cambios de velocidad de encendido. 4-6.2 El sistema proporcionará límites en aire y combustible para evitar la reducción de la entrad del horno por debajo del punto de operación estable del quemador. Los puntos mínimo y máximo de operación estable del quemador serán definidos por el fabricante del quemador y verificados por pruebas operacionales. 4-7 Sistema de interconexión de seguridad 4-7.1 El sistema estará equipado para determinar el estado de operación de cada interconexión de seguridad sin desarmar ninguno de los dispositivos de interconexión de seguridad. 4-7.2 Toda interconexión de seguridad estará provista de un método para establecer la configuración predeterminada. El valor de configuración predeterminada será repetible dentro de los límites preestablecidos. 4-7.3 Los dispositivos de interconexión de seguridad estarán diseñados para las condiciones ambientales previstas, tales como temperatura, humedad, vibración y agente corrosivos. 4-7.4 A las interconexiones de seguridad en los cortes por bajo nivel de agua se les permitirá ser desviadas para propósitos de purga solamente. Esta desviación será de un tipo tal que sea sostenida transitoriamente durante la purga.
  35. 35. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-32 _____________________________________________________________________________ 4-7.5 Las interconexiones de seguridad no serán desviadas manualmente en ningún momento durante la operación normal. Excepción: Ver 4-7.4 y Capítulo 5 4-7.6 Todo circuito AC de control de seguridad será de dos cables, un lado conectado a tierra, preferiblemente sin exceder los 120 voltios nominales y estará protegido con un fusible o interruptor de circuito adecuado en el lado caliente solamente. 4-7.7 Los circuitos DC de control de seguridad estarán dispuestos como se indica en 4-7.6 donde la conexión a tierra sea posible. Cuando la conexión a tierra no es posible, y el voltaje de circuito exceda los 50 voltios, el circuito tendrá contactos conmutables en un lado de la línea y estará provisto de interruptores de circuito por falla a tierra. 4-8 Sistema de apagado de seguridad de la llama 4-8.1 El tiempo de respuesta desde la falla de la llama hasta la desactivación de las válvulas de
  36. 36. ARRANQUE EN FRIO DE UNA CALDERA 8501-33 _____________________________________________________________________________ cierre de seguridad no debe ser más de cuatro segundos. 4-8.2 El tiempo de respuesta desde la desactivación de las válvulas de cierre de seguridad hasta el cierre total no debe ser más de un segundo. 4-9 Equipo eléctrico. 4-9.1* Todo equipo y cableado eléctrico estará de acuerdo a la Norma NFPA 70, Código eléctrico nacional® . 4-9.2 Los combustibles y las aplicaciones especiales podría requerir componentes para localizaciones peligrosas y serán revisados durante el diseño del sistema. Capítulo 5 – Arranque en frío de una caldera 5-1 General 5-1.1 El arranque de una caldera en frío será realizado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. En ningún caso, una caldera que haya sido retirada de servicio para mantenimiento, reparación o por un apagado prolongado, será puesta en marcha en condición fría sin la presencia de un operario entrenado. 5-1.2 Se deberán seguir los procedimientos pertinentes de arranque para la caldera en cuestión. La velocidad de encendido estará limitada de acuerdo con las instrucciones del fabricante de la caldera. 5-2 Calderas operadas a gas. Para poner en marcha una caldera operada a gas se seguirán los procedimientos del Capítulo 6. 5-3 Calderas operadas a aceite. Cuando no haya vapor disponible para el calentamiento del aceite combustible, como medio atomizante o para impulsar equipo auxiliar, se usará uno de los métodos de puesta en marcha descrito en 5-3.1, 5-3.2 5-3.3. 5-3.1 Aire atomizador auxiliar de aceite. 5-3.1.1 Equipo requerido (a) Ventilador de tiro forzado (FD) (b) Calentador auxiliar de aceite aprobado para flujo de combustible de arranque con una capacidad no menor de la requerida para encendido mínimo con llama estable. (c) Suministro de aire comprimido.
  37. 37. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-34 _____________________________________________________________________________ (d) Válvulas cheque en las líneas de vapor y de aire hacia el atomizador. 5-3.1.2 Instalación requerida. (a) Suministro de aire atomizante (Ver A- 4-1.8) 5-3.1.3 Procedimiento de arranque (a) Circular y calentar el aceite usando el sistema auxiliar de calentamiento y circulación, para satisfacer todas las interconexiones de seguridad, donde estas existan. (b) Seguir el procedimiento normal de arranque, como se describe en el Capítulo 6, usando aire como medio atomizante. (c) Ajustar el control de combustión a la velocidad de encendido indicada. (d) Cuando la presión de vapor suba a un punto donde sea adecuado para el calentamiento y atomización del aceite, apagar de acuerdo al procedimiento normal como se describe en el capítulo 6. (e) Cerrar el suministro de aire de atomización y abrir el suministro de vapor de atomización, asegurándose de que haya vapor seco. (f) Cambiar del calentador auxiliar de aceite al calentador de vapor. (g) Seguir el procedimiento normal de arranque. 5-3.2 Atomización mecánica auxiliar de aceite pesado. 5-3.2.1 Equipo requerido (a) Ventilador de tiro forzado (FD) (b) Calentador auxiliar de aceite aprobado para flujo de combustible de arranque con una capacidad no menor de la requerida para encendido mínimo con llama estable. (c) Atomizador mecánico (d) Medios para desviar las interconexiones de seguridad del medio atomizante (El hecho de que estas sean desviadas se hará evidente para el operario por medio de dispositivos de advertencia.) 5-3.2.2 Procedimiento de arranque (a) Circular y calentar el aceite usando el sistema auxiliar de calentamiento y circulación, para satisfacer todas las
  38. 38. ARRANQUE EN FRIO DE UNA CALDERA 8501-35 _____________________________________________________________________________ interconexiones de seguridad, donde estas existan. (b) Desviar las interconexiones de seguridad del medio atomizante [Ver 5- 3.2.1(d)] (c) Introducir el atomizador mecánico (d) Seguir el procedimiento normal de arranque, como se describe en el Capítulo 6. (e) Ajustar el control de combustión a la velocidad de encendido indicada. (f) Cuando la presión de vapor suba a un punto donde sea adecuado para el calentamiento y atomización del aceite, apagar de acuerdo al procedimiento normal como se describe en el capítulo 6. (g) Retirar el atomizador mecánico. (h) Introducir el atomizador de vapor. (i) Hacer operables las interconexiones de seguridad del medio atomizante. (j) Cambiar del calentador auxiliar de aceite al calentador de vapor. (k) Seguir el procedimiento normal de arranque. 5-3.3 Atomización mecánica auxiliar de aceite liviano (no calentado). (a) Ventilador de tiro forzado (FD) (b) Atomizador mecánico. (c) Válvulas cheque en las líneas de aceite pesado y liviano (d) Medios para desviar las interconexiones de seguridad del medio atomizante (El hecho de que estas sean desviadas se hará evidente para el operario por medio de dispositivos de advertencia.) 5-3.3.2 Instalación requerida (a) Suministro de aceite liviano. 5-3.3.3 Procedimiento de arranque (a) Cerrar el paso de aceite pesado al sistema. (b) Introducir el atomizador mecánico (c) Desviar las interconexiones de seguridad del medio atomizante. (d) Abrir el suministro de aceite liviano al sistema.
  39. 39. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-36 _____________________________________________________________________________ (e) Seguir el procedimiento normal de arranque, como se describe en el Capítulo 6. (f) Ajustar el control de combustión a la velocidad de encendido indicada. (g) Cuando la presión de vapor suba a un punto donde sea adecuado para el calentamiento y atomización del aceite, apagar de acuerdo al procedimiento normal como se describe en el capítulo 6. (h) Cerrar el suministro de aceite liviano al sistema. (i) Retirar el atomizador mecánico. (j) Introducir el atomizador de vapor. (k) Hacer operables las interconexiones de seguridad del medio atomizante retirando las desviaciones. (l) Abrir el suministro de aceite pesado al sistema. (m) Seguir el procedimiento normal de arranque. Capítulo 6 – Sistemas operativos 6-1* General El Capítulo 6 y las Figuras A-4-1.8, A-4-2.3 y A-4-4.1 ilustran disposiciones típicas de sistemas operativos automáticos reciclantes, automáticos no-reciclantes y manuales supervisados que cumplen el propósito de este estándar. Los sistemas manuales, aunque no se recomienda, se discuten en A-6-1. Se permiten diferentes disposiciones si ellas proporcionan una protección equivalente y cumplen con el propósito de este estándar. 6-2 Sistema automático reciclante para calderas acuotubulares. 6-2.1 Una unidad automática reciclante no se arrancará desde una condición fría a menos que esté presente un operario entrenado. En esta sección se asume que la unidad está caliente y que se han alcanzado las condiciones operativas de presión de vapor y de nivel de agua. 6-2.2 Se asume además que el combustible que se va a quemar ha sido seleccionado manualmente. El sistema alterno de combustible será colocado en condición de no encendido y la(s) válvula(s) del quemador manual estará(n) cerrada(s). 6-2.3 Se debe proveer un deflagrador como se especifica en 4-4.1.1.
  40. 40. ARRANQUE EN FRIO DE UNA CALDERA 8501-37 _____________________________________________________________________________ 6-2.4 Una unidad automática reciclante reciclará a una presión preestablecida y realizará cuatro funciones principales, a saber:
  41. 41. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-38 _____________________________________________________________________________ (a) Ciclo de pre-encendido. (b) Ciclo de encendido (c) Modulación, donde la haya (d) Ciclo de apagado. 6-2.4.1 Ciclo de pre-encendido. El ciclo de pre-encendido deberá lograr lo siguiente en el orden indicado: (a) Comprobar que las válvulas de seguridad de cierre combustible principales estén cerradas (b) Comprobar que no haya llama en el quemador. (c) Iniciar el ventilador. (d) Hacer la interconexión de seguridad del ventilador. (e) Donde se use un medio atomizante, si aún no está listo, admitirlo al quemador principal. (f) Donde se use un medio atomizante, hacer la interconexión de seguridad del medio atomizante. g) Hacer la interconexión de seguridad apropiada de combustible. NOTA: El orden de los puntos (e), (f) y (g) de la secuencia es opcional. (h) Comprobar el flujo de aire de purga cumpliendo una de los dos puntos siguientes: 1. Las interconexiones de seguridad de presión de aire y “regulador abierto” para todos los reguladores de la ruta de flujo. 2. La interconexión de seguridad de flujo de aire. El aire de flujo de la purga alcanzará no menos del 70 por ciento del aire requerido a la capacidad máxima continua de la unidad. (i) La purga será suficiente para al menos ocho cambios de aire. El flujo de aire durante el tiempo de abrir el regulador y regresarlo a la posición de encendido se puede incluir en el cálculo del tiempo para los ocho cambios de aire. (j) Ajustar los controles a la posición de encendido.
  42. 42. SISTEMAS OPERATIVOS 8501-39 _____________________________________________________________________________ (k) Comprobar que los reguladores y la válvula de control de combustible estén en posición de encendido. 6-2.4.2 Ciclo de encendido, deflagrador interrumpido. El ciclo de encendido para un quemador con un deflagrador interrumpido deberá lograr lo siguiente en el orden indicado: (a) Energizar el deflagrador. (b) Comprobar que haya llama en el deflagrador dentro de un lapso de 10 segundos. Para el deflagrador eléctrico directo no se requiere hacer la prueba de su funcionamiento. 1. Si se comprueba, admitir combustible al quemador principal. Para un quemador de aceite diferente al del tipo flujo de retorno, cerrar simultáneamente el flujo de recirculación de aceite. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. (c) Después de un máximo de 10 segundos para gas y aceites Nº 2 y Nº 4 o 15 segundos para aceites Nº 5 y Nº 6, apagar el deflagrador. Para deflagradores de gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad del deflagrador. (d) Comprobar la llama principal. 1. Si se comprueba, pasar a control modulador, donde lo haya. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. 6-2.4.3 Ciclo de encendido, deflagrador intermitente. El ciclo de encendido para un quemador con deflagrador intermitente realizará lo siguiente en el orden indicado: (a) Energizar el deflagrador. (b) Comprobar que haya llama en el deflagrador dentro de un lapso de 10 segundos. 1. Si se comprueba, admitir combustible al quemador principal. Para un quemador de aceite diferente al del tipo flujo de retorno, cerrar simultáneamente el flujo de recirculación de aceite. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. (c) Después de un máximo de 10 segundos para gas y aceites Nº 2 y Nº 4 ó 15
  43. 43. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-40 _____________________________________________________________________________ segundos para aceites Nº 5 y Nº 6, comprobar la llama principal 1. Si se comprueba, pasar a control modulador, donde lo haya. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. 6-2.4.4 Modulación. Donde exista, la modulación será realizada por un sistema de control de combustión. 6-2.4.5 Ciclo de apagado normal. El ciclo de pagado normal realizará lo siguiente en el orden indicado: (a) Cerrar el suministro de combustible al quemador principal. (b) Interrumpir la chispa y cerrar el suministro de combustible al deflagrador, si está en operación. (c) Para aceite: 1. Donde se use, abrir la válvula de recirculación. 2. Cortar el medio atomizante, si se desea. (d) Donde se use gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad. (e) Realizar una post-purga del recinto del horno de la caldera. La duración de la post- purga no debe ser de menos de 15 segundos a una velocidad de flujo de aire que no exceda aquella a la cual fue apagada la unidad. (f) Apagar el ventilador, si se desea. 6-2.4.6 Para calderas automáticas reciclantes, la presión alta del vapor, la temperatura alta del agua o el nivel bajo del agua (no determinado por el corte auxiliar de bajo nivel de agua) realizarán un apagado normal, y se dejará reciclar el quemador cuando la presión del vapor, la temperatura del agua o el nivel del agua hayan llegado a su rango de operación preestablecido. 6-2.4.7 Ciclo de apagado de seguridad. El ciclo de apagado de seguridad realizará lo siguiente en el orden indicado y activará una alarma:+ (a) Cerrar el suministro de combustible al quemador principal.
  44. 44. SISTEMAS OPERATIVOS 8501-41 _____________________________________________________________________________ (b) Cerrar el suministro de combustible e Interrumpir la chispa del deflagrador, si está en operación. (c) Para aceite: 1. Donde se use, abrir la válvula de recirculación. 2. Cortar el medio atomizante, si se desea. (d) Donde se use gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad. (e) Donde se use un sistema de gas inerte, será energizado simultáneamente con 6-2.4.7(a). (f) Realizar una post-purga del recinto del horno de la caldera. La duración de la post-purga no debe ser de menos de 15 segundos a una velocidad de flujo de aire que no exceda aquella a la cual fue apagada la unidad. (g) Después de la post-purga, apagar el ventilador, si se desea. (h) Se requiere un reestablecimiento manual. 6-2.4.8* Cualquiera de las siguientes condiciones realizará un apagado de seguridad y al quemador no se le permitirá reciclar hasta que un operario entrenado determine la causa del apagado y tome la acción correctiva necesaria para asegurar que prevalezca una condición de operación segura antes de restablecer el sistema: (a) Para aceite: 1. Presión baja de combustible. 2. Temperatura baja de aceites calentados. 3. Pérdida del suministro del aire de combustión. 4. Pérdida de la llama o falla al establecerla. 5. Pérdida de la energía actuante del sistema de control. 6. Falla de la energía 7. Bajo nivel de agua determinado por el cierre auxiliar de bajo nivel. 8. Pérdida del medio atomizante, donde se use, interconectado por flujo o por dos interruptores de presión (Uno localizado en la conexión de servicio y el otro en el quemador, cualquiera de los dos iniciará
  45. 45. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-42 _____________________________________________________________________________ un apagado de seguridad por baja presión). 9. Excesiva presión de vapor o temperatura de agua. 10. Alta temperatura del aceite calentado. (b) Para gas: 1. Presión alta del gas. 2. Presión baja del gas. 3. Pérdida del suministro del aire de combustión. 4. Pérdida de la llama o falla al establecerla. 5. Pérdida de la energía actuante del sistema de control. 6. Falla de la energía 7. Bajo nivel de agua determinado por el cierre auxiliar de bajo nivel. 8. Excesiva presión de vapor o temperatura de agua. PRECAUCIÓN: El reciclado excesivo para lograr el encendido del quemador puede conducir a la acumulación de una cantidad peligrosa de combustible en el horno de la caldera y esto se debe evitar. 6-3 Sistemas automáticos no- reciclantes para calderas acuo- tubulares. 6-3.1 Se aplicarán lo previsto en los Parágrafos 6-2.1, 6-2.2, 6-2.3 y 6-2.4. Excepción: 6-2.4.6 no se aplica 6-3.2 Cuando la presión alta del vapor, la temperatura alta del agua o el nivel bajo del agua realicen un apagado normal, no se permite reciclar al quemador. Un operario entrenado reiniciará el sistema. 6-4 Sistemas automáticos reciclantes para calderas piro-tubulares. 6-4.1 En esta sección se asume que el equipo está de acuerdo con el Capítulo 4, que la caldera ha sido puesta en servicio de acuerdo al Capítulo 5 y que se ha establecido el nivel de agua de operación. 6-4.2 Una unidad automática reciclante reciclará a una presión o temperatura preestablecida y realizará cuatro funciones principales, a saber: (a) Ciclo de pre-encendido.
  46. 46. SISTEMAS OPERATIVOS 8501-43 _____________________________________________________________________________ (b) Ciclo de encendido (c) Modulación, donde la haya (d) Ciclo de apagado. 6-4.2.1 Ciclo de pre-encendido El ciclo de pre-encendido deberá lograr lo siguiente en el orden indicado: (a) Comprobar que las válvulas de seguridad de cierre combustible principales estén cerradas (b) Comprobar que no haya llama en el quemador. (c) Iniciar el ventilador. (d) Hacer la interconexión de seguridad del ventilador. (e) Donde se use un medio atomizante, si aún no está listo, admitirlo al quemador principal. (f) Donde se use un medio atomizante, hacer la interconexión de seguridad del medio atomizante. g) Hacer la interconexión de seguridad apropiada de combustible. NOTA: El orden de los puntos (e), (f) y (g) de la secuencia es opcional. (h) Comprobar el flujo de aire de purga cumpliendo una de los dos puntos siguientes: 1. Las interconexiones de seguridad de presión de aire y “regulador abierto” para todos los reguladores de la ruta de flujo. 2. La interconexión de seguridad de flujo de aire. (i) La purga del horno y de los pasos de la caldera será suficiente para al menos cuatro cambios de aire. Durante la purga, el regulador de aire debe ser llevado a su posición completamente abierta. El flujo de aire durante el tiempo de abrir el regulador y regresarlo a la posición de encendido se puede incluir en el cálculo del tiempo para los cuatro cambios de aire. (j) Comprobar que el sistema de control esté en la posición de encendido. 6-4.2.2 Ciclo de encendido. El ciclo de encendido realizará lo siguiente en el orden indicado: (a) Energizar el deflagrador interrumpido.
  47. 47. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-44 _____________________________________________________________________________ (b) Comprobar que haya llama en el deflagrador dentro de un lapso de 10 segundos. Para el deflagrador eléctrico directo no se requiere hacer la prueba de su funcionamiento. 1. Si se comprueba, admitir combustible al quemador principal. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. (c) Después de un máximo de 10 segundos para gas y aceites Nº 2 y Nº 4 ó 15 segundos para aceites Nº 5 y Nº 6, apagar deflagrador. Para deflagradores de gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad del deflagrador. (d) comprobar la llama principal. 1. Si se comprueba, pasar a control modulador, donde lo haya. 2. Si no se comprueba, realizar un apagado de seguridad. 6-4.2.3 Modulación. Donde exista, la modulación será realizada por un sistema de control de combustión. 6-4.2.4 La presión alta del vapor, la temperatura alta del agua o el nivel bajo del agua (no determinado por el corte auxiliar de bajo nivel de agua) realizarán un apagado normal, y se dejará reciclar el quemador cuando la presión del vapor, la temperatura del agua o el nivel del agua hayan llegado a su rango de operación preestablecido. 6-4.2.5 Ciclo de apagado normal. El ciclo de pagado normal realizará lo siguiente en el orden indicado: (a) Cerrar el suministro de combustible al quemador principal. (b) Para aceite: 1. Donde se use, abrir la válvula de recirculación. 2. Cortar el medio atomizante, si se desea. (c) Donde se use gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad. (d) Realizar una post-purga del recinto de la caldera. La duración de la post-purga no debe ser de menos de 15 segundos a una velocidad de flujo de aire que no exceda aquella a la cual fue apagada la unidad.
  48. 48. SISTEMAS OPERATIVOS 8501-45 _____________________________________________________________________________ (e) Después de la post-purga, apagar el ventilador, si se desea. 6-4.2.6 Ciclo de apagado de seguridad. El ciclo de apagado de seguridad realizará lo siguiente en el orden indicado y activará una alarma:+ (a) Cerrar el suministro de combustible al quemador principal. (b) Cerrar el suministro de combustible e Interrumpir la chispa del deflagrador, si está en operación. (c) Para aceite: 1. Donde se use, abrir la válvula de recirculación. 2. Donde se use, cortar el medio atomizante, si se desea. (d) Donde se use gas, desahogar a la atmósfera la tubería de gas entre las válvulas de seguridad. (e) Donde se use un sistema de gas inerte, será energizado simultáneamente con 6-2.4.7(a). (f) Realizar una post-purga del recinto del horno de la caldera. La duración de la post- purga no debe ser de menos de 15 segundos a una velocidad de flujo de aire que no exceda aquella a la cual fue apagada la unidad. (g) Después de la post-purga, apagar el ventilador, si se desea. (h) Se requiere un reestablecimiento manual. 6-4.2.7 Cualquiera de las siguientes condiciones realizará un apagado de seguridad y al quemador no se le permitirá reciclar hasta que un operario entrenado determine la causa del apagado y tome la acción correctiva necesaria para asegurar que prevalezca una condición de operación segura antes de restablecer el sistema: (a) Para aceite: 1. Presión baja de combustible. 2. Temperatura baja de aceites calentados. 3. Pérdida del suministro del aire de combustión. 4. Pérdida de la llama o falla al establecerla.
  49. 49. OPERACIÓN DE CALDERAS DE UN SOLO QUEMADOR 8501-46 _____________________________________________________________________________ 5. Pérdida de la energía actuante del sistema de control. 6. Bajo nivel de agua determinado por el cierre auxiliar de bajo nivel. 7. Pérdida del medio atomizante, donde se use. 8. Excesiva presión de vapor o de temperatura del agua 9. Falla de la energía. 10. Alta temperatura del aceite calentado. (b) Para gas: 1. Presión alta del gas. 2. Presión baja del gas. 3. Pérdida del suministro del aire de combustión. 4. Pérdida de la llama o falla al establecerla. 5. Pérdida de la energía actuante del sistema de control. 6. Bajo nivel de agua determinado por el cierre auxiliar de bajo nivel. 7. Excesiva presión de vapor o de temperatura del agua 8. Falla de la energía. PRECAUCIÓN: El reciclado excesivo para lograr el encendido del quemador puede conducir a la acumulación de una cantidad peligrosa de combustible en el horno de la caldera y esto se debe evitar. 6-5 Sistemas automáticos no- reciclantes para calderas piro- tubulares 6-5.1 Se aplicarán lo previsto en los Parágrafos 6-4.1 y 6-4.2. Excepción: 6-4.2.4 no se aplica 6-5.2 Cuando la presión alta del vapor, la temperatura alta del agua o el nivel bajo del agua realicen un apagado normal, no se permite reciclar al quemador. Un operario entrenado reiniciará el sistema. 6-6 Sistemas manuales supervisados para calderas acuo-tubulares con quemador de aceite. 6-6.1 Los siguientes pasos [ver Tablas 6- 6.1(a), 6-6.1(b), 6-6.1(c) y 6-6.1(d)] serán dados por el operario cuando ponga en marcha una unidad manual supervisada y
  50. 50. SISTEMAS OPERATIVOS 8501-47 _____________________________________________________________________________ las interconexiones de seguridad indicadas serán realizadas en cada paso. Se asume que ya se han establecido las condiciones de presión y temperatura del aceite, medio atomizante, energía del sistema de control, energía de alimentación y nivel de agua. El hecho de que las interconexiones de seguridad han sido realizadas será indicado al operario. 6-6.2 Seleccione el combustible que se va a quemar. El sistema de combustible alterno estará puesto en condición de no- encendido y las válvulas manuales del quemador estarán cerradas. 6-6.3 Se debe proveer un deflagrador como se especifica en 4-4.1.1. Tabla 6-6.1(a) Ciclo de pre-encendido (en el orden indicado) Funciones del operario Funciones de interconexión de seguridad 1. Revisar que la(s) válvula(s) manual(les) de cierre de combustible esté(n) cerrada(s). 2. Arrancar el ventilador. 3. Donde se use, abrir la válvula del medio atomizante. 4. Abrir regulador(es) a la posición de purga. 5. Iniciar temporizador de purga. 6. Colocar el regulador y la válvula de control de 1. Válvula(s) manuales de cierre de combustible cerrada(s). 2. Ventilador prendido. 3. Suministro de medio atomizante disponible. 4. (a) Presión de aire y regulador(es) abierto(s) o (b) Flujo de aire [ver 6- 2.4.1(h) e (i).] 5. Purga completa 6. Regulador y válvula de control de combustible en posición de encendido. Si combustible en posición de encendido. 7. Ninguna el flujo de aire de encendido es menor que la velocidad del flujo de aire de purga, iniciar temporizador de tiempo límite de encendido. 7. Chispa y deflagrador y válvulas de seguridad principales listas para operar. Tabla 6-6.1(b) Ciclo de encendido (en el orden indicado) Funciones del operario Funciones de interconexión de seguridad 1. Energizar deflagrador. 2. Abrir válvula de seguridad de combustible hacia el quemador principal. 3. Cerrar válvula de recirculación, donde se use. 4. Abrir válvula manual de cierre de combustible. 5. Llevar la unidad a la presión de operación presente a una velocidad aceptable, manteniendo una óptima relación aire/combustible. 6. Al alcanzar el rango de presión predeterminado, cambiar a control automático de combustión. 1. Comprobar que haya llama en el deflagrador dentro de un lapso de 10 segundos. (Para el deflagrador eléctrico directo no se requiere hacer la prueba de su funcionamiento.) 2. Ninguna. 3. Ninguna. 4. Comprobar que haya llama en el deflagrador dentro de un lapso de 10 segundos para aceite Nº 2 y 4 o de 15 segundos para aceites Nº 5 y 6. Cerrar válvula(s) de seguridad del deflagrador. Para deflagrador de gas, desahogar tubería de gas entre válvulas de seguridad. 5.Ninguna 6. Ninguna. Tabla 6-6.1(c) Ciclo de apagado normal (en el orden indicado) Funciones del operario Funciones de interconexión de seguridad

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