SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA AGUA Mantenimiento Requerido. SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

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  • SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    JAIME GONZALEZ, Presidente LUIS GABRIEL ZAMBRANO M Ingeniero Líder Válvulas Cel. 321-371 8291 gzambrano@valvexport.com

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

    Preparado por:

    Octubre 2011

  • SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    “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

  • SEMINARIO RECIRCULACION AUTOMATICA

    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

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

    Cv = Coeficiente Volumétrico de Descarga

    EJEMPLO

    Una valvula que permita pasar 87 GPM de agua con un diferencial (ΔP) de 1 PSI tiene un Cv de 87.

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

    ProporcionalLenta 0 - 30%

    C A

    U D

    A L

    Lineal

    30 - 60% Rápida

    60 - 85% 100%

    Apertura Rápida

    Lenta Apertura

    Curva

    Curva

    Curva

    Curvas de caracterización válvulas de control

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    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    % APERTURA

    Apertura

    ProporcionalLenta Respuesta

    0 - 30%

    C A

    U D

    A L

    Lineal

    30 - 60%

    Respuesta

    MAXIMO NIVEL

    NIVEL A

    Respuesta Rápida

    60 - 85% 100%

    NIVEL MINIMO

    Apertura Rápida

    Lenta Apertura

    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. Sobredimensionamiento 2. Caracterización apertura

    rápida.

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    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

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    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    DESAIREADOR

    Columna Altura

    Succión

    C L de Vapor

    Salida Válvula

    Nivel Control

    Válvula

    Nivel Control

    PB

    Recirculación Válvula

    Presión Desaireador

    Linea de Succión

    CALDERA

    De Presión Reguladora

    “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

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    Excesivo nivel en el domoNo. 2 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.

    Valvula neumática de recirculacion Valvula control nivel

    Presión

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    Caída de nivel en el domoNo. 3 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.

    Valvula neumática de recirculacion Valvula control nivel

    Presión

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    Cavitación y erosión Válvulas de Recirculacion

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    TRIM TIPO CASCADA Ideal para Recirculacion

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    TRIM TIPO CASCADA En el conjunto By-Pass de las válvulas

    HBE

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

    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

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    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

    PROBLEMAS POR RECIRCULACION DEFICIENTE

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    AGUA ALIMENTACION CALDERAS

    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

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    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

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