SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA AGUA ALIMENTACION CALDERAS

Transcripción

1 Preparado por: JAIME GONZALEZ, Presidente LUIS GABRIEL ZAMBRANO M Ingeniero Líder Válvulas Cel gzambrano@valvexport.com Octubre 2011 Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.

2 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 Soluciones para Control de Fluidos SCF Ltda.

3 TEMARIO 1. Problemas por recirculacion deficiente. 2. Productos típicamente instalados. 3. Características de la solución 4. Diseño y operación válvulas HBE. 5. Tabla de selección general válvulas HBE. 6. Hoja datos requeridos para selección. 7. Mantenimiento Requerido

4 Anillo de fricción Rotor No. 1 Daño de rotores y sellos en bombas multietapa Estos daños se presentan por dos razones: Línea de balance 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.

5 Recirculacion insuficiente subiéndose 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

6 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 Cambio de flujo 200 GPM

7 Cv = Coeficiente Volumétrico de Descarga Todas las válvulas tienen una capacidad de flujo definida por pruebas realizadas en fabrica EJEMPLO Una valvula que permita pasar 87 GPM de agua con un diferencial (ΔP) de 1 PSI tiene un Cv de 87.

8 Curvas de caracterización válvulas de control Lenta 0-30% Proporcional 30-60% Rápida 60-85% 100% CAUDAL Curva Apertura Rápida Curva Apertura Lineal Curva Apertura Lenta % APERTURA 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.

9 NIVEL MAXIMO Respuesta Lenta 0-30% A NIVEL Respuesta Proporcional 30-60% NIVEL MINIMO Respuesta Rápida 60-85% 100% 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. CAUDAL Curva Apertura Rápida Curva Apertura Lineal ERRORES TIPICOS EN SELECCIÓN DE VALVULA DE CONTROL DE NIVEL Curva Apertura Lenta 1. Sobredimensionamiento 2. Caracterización apertura rápida. % APERTURA

10 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

11 Reguladora De Presión Presión Desaireador Control Nivel L C Válvula Salida de Vapor Altura Columna Succión DESAIREADOR Válvula Recirculación PB Válvula Control Nivel CALDERA Linea de Succión La Cola Cuando esta valvula se abre, porque sube la presión, hace caer la presión obligando a la de control de nivel a abrirse La Cabeza Cuando esta valvula se cierra, sube la presión que actúa la valvula de recirculacion, La Cola

12 Valvula neumática de recirculacion Presión Valvula control nivel No. 2 Excesivo nivel en el domo Las 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.

13 Valvula neumática de recirculacion Presión Valvula control nivel No. 3 Caída de nivel en el domo Ocasionada 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.

14 Cavitación y erosión Válvulas de Recirculacion Las imágenes adjuntas muestran varios tipos de TRIM diseñados para minimizar ruido, cavitación y erosión. La selección correcta del TRIM define la vida útil de la valvula

15 TRIM TIPO CASCADA Ideal para Recirculacion La clave para eliminar cavitación y erosión es la reducción de presión en etapas. La imagen adjunta corresponde al TRIM tipo cascada de:

16 TRIM TIPO CASCADA En 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 7ª etapa: Alineador de flujo rompiendo vórtices 4ª, 5ª y 6ª etapa: Orificios variables

17 Valvula neumática de recirculacion Presión Valvula atemperación Flujo atemperación No. 4 Atemperado inestable 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.

18 PRODUCTOS TIPICAMENTE INSTALADOS Valvula de control neumática Valvula de contrapresión acción directa PARA CALDERAS ACUATUBULARES Generando mas de 20 Ton / Hora Respuesta lenta Alto costo inicial Alto costo de mantenimiento PARA CALDERAS PIROTUBULARES Generando menos de 20 Ton / Hora Respuesta rápida Bajo costo inicial Bajo costo de mantenimiento

19 CARACTERISTICAS DE LA SOLUCION PROBLEMA 1. Daño de rotores y sellos en bombas multietapa, por recirculacion deficiente CARACTERISTICA REQUERIDA Acción directa 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 TRIM anticavitatorio 4. Atemperado inestable por cambios súbitos de presión Responde por flujo no por presión

20 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.

21 TABLA DE SELECCIÓN GENERAL VÁLVULAS HBE EJEMPLO Caudal nominal bomba = 400 GPM Recirculacion requerida = 20 % (80 GPM) Brida salida bomba = 3 x 600 # SELECCIÓN GENERAL Marca: HBE Modelo: HPM Tamaño: 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.

22 HOJA DATOS REQUERIDOS PARA SELECCIÓN Minimo GPM m3/hr Maximo GPM m3/hr Normal GPM m3/hr Flujo min. Bomba GPM m3/hr Presion Descarga Bomba Flujo normal PSIG kpa Flujo de By-Pass PSIG kpa Aislado o Cerrado PSIG kpa Contrapresion by-pass PSIG kpa Temperatura *Gravedad especifica *Presion de vapor *Viscosidad *Si es fluido diferente a Agua Flujo Principal Normal F C Maxima F C Fluido psia Centipoise

23 MANTENIMIENTO REQUERIDO SOLO SE REQUIERE DAR MANTENIMIENTO A LOS COMPONENTES BLANDOS ESTOS COMPONENTES CUMPLEN DOS FUNCIONES ESENCIALES 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.

24 MANTENIMIENTO REQUERIDO CONJUNTO OBTURADOR BY-PASS Frecuencia sugerida de cambio partes blandas: Cada dos años 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. NOTA IMPORTANTE: Es fundamental utilizar repuestos originales HBE, pues de lo contrario la valvula puede quedar en posición abierta o cerrada

25 MANTENIMIENTO REQUERIDO 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 soporta anillo 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