Download - SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA AGUA … · Mantenimiento Requerido. SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA AGUA ALIMENTACION CALDERAS PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE Daño

SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

AGUA ALIMENTACION CALDERAS

JAIME GONZALEZ, PresidenteLUIS GABRIEL ZAMBRANO MIngeniero Líder VálvulasCel. 321-371 [email protected]

“Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.”www.scfingenieria.com.co

Preparado por:

Octubre 2011



“Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.”www.scfingenieria.com.co

Introducción

SCF Ltda. actual representante de HBE ENGINEERING para Colombia, ha identificado que en muchas instalaciones de bombas multietapa alimentando calderas acuatubulares, se presentan problemas comunes que puede ser resueltos reemplazando válvulas de recirculacion controladas neumáticamente por válvulas de tres vías acción directa



TEMARIO

1. Problemas por recirculacion deficiente.2. Productos típicamente instalados.3. Características de la solución4. Diseño y operación válvulas HBE.5. Tabla de selección general válvulas HBE.6. Hoja datos requeridos para selección.7. Mantenimiento Requerido



PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

Daño de rotores y sellos en bombas multietapa

Anillo de fricción

Rotor

No. 1

Estos daños se presentan por dos razones:

Recirculacion insuficiente subiéndose la temperatura del agua en la bomba hasta dañar los sellos mecánicos.Desbalanceo hidráulico por cambios rápidos de flujo que no alcanzan a ser absorbidos por la línea de balance, ocasionando desgaste entre rotores y anillos de fricción.

Línea de balance




Recirculacion insuficientesubiéndose la temperatura del agua en la bomba hasta dañar los sellos mecánicos.

Cuando las bombas multietapa operan con flujo

inferiores al 20% de su capacidad nominal, la

temperatura se incrementa exponencialmente




Cambio de flujo 200 GPM

Cambio de presión 250´ (108 psi)

Un cambio brusco de flujo ocasionado por la apertura de la valvula de control de nivel implica un cambio inmediato

de la presión de bombeo




Todas las válvulas tienen una capacidad de flujo definida por pruebas realizadas en fabrica

Cv = Coeficiente Volumétrico de Descarga

EJEMPLO

Una valvula que permitapasar 87 GPM de agua conun diferencial (ΔP) de 1 PSItiene un Cv de 87.




Estas curvas representan la relación entre cambios de

apertura y cambios de caudal a través de la

valvula.

Para cada aplicación existe una caracterización ideal.

% APERTURA

Apertura

ProporcionalLenta0 - 30%

CA

UD

AL

Lineal

30 - 60%Rápida

60 - 85%100%

AperturaRápida

LentaApertura

Curva

Curva

Curva

Curvas de caracterización válvulas de control




% APERTURA

Apertura

ProporcionalLentaRespuesta

0 - 30%

CA

UD

AL

Lineal

30 - 60%

Respuesta

MAXIMONIVEL

NIVELA

RespuestaRápida

60 - 85%100%

NIVELMINIMO

AperturaRápida

LentaApertura

Curva

Curva

Curva

Un cambio brusco de flujo se genera cuando la valvula para control de nivel opera en una

zona de su curva de caracterización, que presenta grandes cambios de flujo con pequeños cambios en la señal

de control.

ERRORES TIPICOS EN SELECCIÓN DE VALVULA DE

CONTROL DE NIVEL

1. Sobredimensionamiento2. Caracterización apertura

rápida.




EL FENOMENO “HUNTING” en lazos de control

Este fenómeno cuyo nombre en Ingles quiere decir Cacería, se asemeja a un perro tratando de morder su cola.

Cuando el perro se mueve a morder su cola, la cola se mueve




DESAIREADOR

ColumnaAltura

Succión

CL de Vapor

Salida Válvula

NivelControl

Válvula

NivelControl

PB

RecirculaciónVálvula

PresiónDesaireador

Linea de Succión

CALDERA

De PresiónReguladora

“La Cabeza”“La Cola”Cuando esta valvula se cierra, sube la

presión que actúa la valvula de recirculacion, “ La Cola”

Cuando esta valvula se abre, porque sube la presión, hace caer la presión obligando a

la de control de nivel a abrirse



Excesivo nivel en el domoNo. 2Las válvulas de recirculacion neumáticas dependen de un cambio en la presión de bombeo para iniciar apertura. El tiempo de respuesta es lento comparado al cambio de presión ocasionado por una reducción del flujo.Estas diferencias de tiempo ocasionan incrementos excesivos del nivel en el domo.

Valvula neumática de recirculacion Valvula control nivel

Presión




Caída de nivel en el domoNo. 3Ocasionada por el flujo excesivo a través de la valvula de recirculacion neumática que presenta daños de sus sellos por cavitación y erosión.Esta cavitación y erosión las ocasiona la gran caída de presión instantánea a través de estas válvulas sin tener “TRIM” anticavitatorio.

Valvula neumática de recirculacion Valvula control nivel

Presión




Cavitación y erosión Válvulas de Recirculacion


Las imágenes adjuntasmuestran varios tipos de“TRIM” diseñados paraminimizar ruido, cavitación yerosión.

La selección correcta del TRIM define la vida útil

de la valvula



TRIM TIPO CASCADAIdeal para Recirculacion


La clave para eliminarcavitación y erosión es lareducción de presión enetapas.La imagen adjunta corresponde al TRIM tipo cascada de:



TRIM TIPO CASCADAEn el conjunto By-Pass de las válvulas

HBE


1ª etapa: Orificios fijos de ingreso a cámara generadora de vórtice. 2ª etapa: cuatro entradas tangenciales generan vórtice

3ª etapa: Primer orificio variable

4ª, 5ª y 6ª etapa: Orificios variables

7ª etapa: Alineador de flujo rompiendo vórtices



Atemperado inestableNo. 4

Como resultado de la variación de presión que ocasiona la lenta operación de las válvulas de recirculacion neumáticas, se presentan variaciones del flujo de atemperado hasta que la valvula de atemperación logra responder a los cambios de temperatura del vapor atemperado.

Valvula neumática de recirculacion

Presión

Valvula atemperación

Flujo atemperación




PRODUCTOS TIPICAMENTE INSTALADOS

Valvula de control neumática

Valvula de contrapresión acción directa

PARA CALDERAS ACUATUBULARES

Generando mas de 20 Ton / HoraRespuesta lentaAlto costo inicialAlto costo de mantenimiento

PARA CALDERAS PIROTUBULARES

Generando menos de 20 Ton / HoraRespuesta rápidaBajo costo inicialBajo costo de mantenimiento



CARACTERISTICAS DE LA SOLUCION

1. Daño de rotores y sellos en bombas multietapa, por recirculacion deficiente Acción directa

PROBLEMA CARACTERISTICA REQUERIDA

2. Excesivo nivel en el domo por excesivo tiempo de respuesta

3. Caída de nivel en el domo por deterioro de válvulas sin TRIM anticavitatorio

4. Atemperado inestable por cambios súbitos de presión

TRIM anticavitatorio

Responde por flujo no por presión



DISEÑO Y OPERACIÓN VÁLVULAS HBE.

CARACTERISTICAS

Acción directa: Actúa como respuesta al paso del fluido, sin señal neumática o eléctrica.

TRIM anticavitatorio:El conjunto de “by-pass”, incorpora un TRIM tipo cascada que elimina la cavitación.

Responde por cambios en flujo:Al pasar el fluido entre el disco principal y el asiento ejerce una fuerza de empuje dinámico que varia según el flujo, reposicionando el disco principal y obturando el by-pass.



TABLA DE SELECCIÓN GENERAL VÁLVULAS HBE

EJEMPLO

Caudal nominal bomba = 400 GPMRecirculacion requerida = 20 % (80 GPM)Brida salida bomba = 3” x 600 #

SELECCIÓN GENERAL

Marca: HBEModelo: HPMTamaño: 3” x 3” x 1 ½” ANSI 600 #Flujo Max de la valvula: 500 GPM Flujo Max By-Pass: 150 GPM

NOTA IMPORTANTE: Esta selección solo sirve para definir el valor presupuestal de la valvula pero se requieren datos exactos para su fabricación.



HOJA DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIÓN

Minimo GPM m3/hrMaximo GPM m3/hrNormal GPM m3/hr

Flujo min. Bomba GPM m3/hr

Flujo normal PSIG kpaFlujo de By-Pass PSIG kpa

Aislado o Cerrado PSIG kpaContrapresion by-pass PSIG kpa

Normal °F °CMaxima °F °C

*Gravedad especifica*Presion de vapor psia

*Viscosidad Centipoise*Si es fluido diferente a Agua

Presion Descarga Bomba

Flujo Principal

Temperatura

Fluido



MANTENIMIENTO REQUERIDO

SOLO SE REQUIERE DAR MANTENIMIENTO A LOS COMPONENTES BLANDOS

1. Aíslan zonas de alta presión y baja presión obligando a que el fluido pase solo por el obturador cascada, con lo cual se provee el control.

2. Aseguran deslizamiento suave y estable de los componentes que abren o cierran el paso del fluido, evitando cambios bruscos de posición.

ESTOS COMPONENTES CUMPLEN DOS FUNCIONES ESENCIALES




Las partes blandas corresponden a dos tipos de sellos:

1. Sellos estáticos, O-Ring´s en Aflas o Kalrez.

2. Sellos deslizantes, anillos en teflón reforzado en fibra de vidrio o grafito.

CONJUNTO OBTURADOR BY-PASS

NOTA IMPORTANTE: Es fundamental utilizar repuestos originales HBE, pues de lo contrario la valvula puede quedar en posición abierta o cerrada

Frecuencia sugerida de cambio partes blandas:Cada dos años




LISTADO MATERIALES BLANDOS(Ver Ensamble Pag. Anterior)

Parte# DESCRIPCION MATERIAL

31 Arosello estático o entre cabezal de control y brazo Aflas o Kalrez

32 Arosello estático o entre cabezal de control y cuerpo cascada

Aflas o Kalrez

33 Arosello estático soportaanillo deslizante 33.1 Aflas o Kalrez

33.1 Anillo deslizante entre pistón balance y cabezal control Teflon- reforzado + grafito

34 Arosello estático, soporta anillo deslizante 34.1 Aflas o Kalrez

34.1 Anillo deslizante entre pin- guía y cabezal control Teflon- reforzado + grafito

35 Arosello estático soporta anillo deslizante 35.1 Aflas o Kalrez

35.1 Anillo deslizante entre pistón balance y obturador Teflón- reforzado + grafito