Programará el mantenimiento a los equipos y elementos de los sistemas de servicio de agua y vapor para optimizar su operación




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c) Considerar la posibilidad de recuperar calor.

Los equipos de recuperación, que incluyen varios tipos de intercambiadores de calor, son localizados en lugares donde pueden absorberlo de los gases de combustión, después de que éstos han pasado por las secciones de generación y de sobrecalentamiento de vapor en la caldera.

Para estos equipos se recomienda:

  • Instalar economizadores. Los economizadores ayudan a incrementar la eficiencia de la caldera al extraer el calor de los gases de combustión. El calor es transferido al agua de alimentación. Si éstos ya están instalados, se deben mantener limpias sus superficies de intercambio térmico, para asegurar un grado adecuado de transferencia de calor.

  • Instalar precalentadores de aire. Los precalentadores de aire, por un lado, enfrían los gases de combustión antes de que salgan a la atmósfera y, por el otro, elevan la temperatura del aire que entra a la caldera para la combustión; de esta forma, aumentan la eficiencia en el quemado del combustible. La corrosión es el principal problema que se presenta al mantener operando eficientemente los precalentadores de aire. El contenido de azufre en algunos combustibles, la humedad en los gases de combustión y el tipo de quemado tienen una gran influencia para que se presente la corrosión.

  • Instalar equipos de soplado o lavado. Algunos precalentadores de aire están provistos con su propio equipo de soplado. Estos equipos utilizan vapor sobrecalentado o aire comprimido seco como el medio de limpieza. Es preferible el uso de aire comprimido en vez del vapor, debido a la ausencia de humedad; sin embargo, se debe asegurar que haya trampas instaladas y separadores para eliminar la humedad del aire. Revisar periódicamente los economizadores (calentadores de agua de alimentación) y precalentadores de aire, para asegurar una buena transferencia de calor.

d) Mejorar el control de las calderas.

  • Desde hace 50 años, se han estado dando cambios importantes en la tecnología para el control de las calderas de vapor, lo cual ha mejorado significativamente su operación y eficiencia (Tabla 4). Por lo anterior, se recomienda sustituir los sistemas de control analógicos y neumáticos por sistemas digitales de control distribuido (DCS). Este cambio tecnológico permite aumentar la vida útil de las calderas y su confiabilidad; esto, debido básicamente a que los controles en la actualidad son monitoreados con modernas rutinas de cómputo, mismas que realizan los ajustes en tiempo real.



De esta forma, las fallas pueden ser aisladas fácilmente y en la mayoría de las veces la corrección es automática. Podría decirse que los sistemas de control de este tipo se inspeccionan a sí mismos.

e) Operar adecuadamente el manejo de aire a la caldera.

  • Instalar ventiladores de aspas curvadas hacia atrás. Existen tres tipos de ventiladores de tiro inducido, más comúnmente usados en las instalaciones generadoras de vapor, que son: aspas curvadas hacia atrás, aspas rectas y tipo radial.

Las más eficientes son las primeras, las cuales ofrecen un 90% de eficiencia; otras ventajas de este tipo de ventilador son su operación muy estable y silenciosa, además de la posibilidad de trabajar a alta velocidad.

Es conveniente aclarar, que esta recomendación es para equipos nuevos, para aquellos en operación actual, se recomienda una revisión del sistema: accionador, cople y ventilador, esto con la finalidad de emitir una recomendación acorde al desempeño energético, así como determinar su viabilidad.

  • Revisar y limpiar periódicamente los ventiladores y sus carcazas, para evitar la acumulación de polvo y suciedad.

El polvo y la suciedad reducen la eficiencia del ventilador, cambian lentamente la configuración de las aspas y añaden peso. Esta inspección debe efectuarse, cuando menos, dos veces al año o frecuentemente si los ventiladores están localizados en lugares donde haya altas concentraciones de polvo en el aire cerca de bandas transportadoras, pulverizadores, etc. Aplique las siguientes

medidas :

  • Mantenga las bandas tensas y las poleas alineadas.

  • Lubrique periódicamente los baleros; cámbielos cuando estén desgastados.

  • Utilice accionadores que dispongan de dispositivos para el control de velocidad.

  • Instale ductos que reduzcan la caída de presión.

  • Reduzca las fugas en los ductos.

3.2 Sistema de distribución de vapor y retorno de condensado

El sistema de distribución de vapor permite llevar el vapor en la cantidad y calidad requerida por el proceso. En este sistema, es importante:

a) Contar con buenos procedimientos de operación

b) Operar adecuadamente las trampas de vapor

c) Mantener aisladas las tuberías, equipos y dispositivos

d) Evitar las fugas de vapor

e) Mantener una presión de vapor adecuada

A continuación se describe cada una de ellas:

a) Procedimientos de operación generales.

  • Emplear analizadores de proceso y tecnologías de control avanzado.

  • Utilizar adecuadamente los sistemas de vacío.

  • Considerar la viabilidad de sustituir los eyectores de vapor (para producir vacío), por bombas de vacío mecánicas.

  • Operar con el menor número de eyectores de vapor. Los sistemas de vacío, cuando no se utilizan adecuadamente, incrementan significativamente el consumo de vapor.

  • Reparar cualquier fuga que se presente.

  • Clasificar cada generador de vapor de acuerdo con sus características de desempeño y eficiencia. De esta forma, durante los periodos de demanda “pico” de vapor, los generadores más eficientes son los que trabajarán a plena o mínima carga, lo cual mantendrá un consumo de energía al mínimo.

  • Revisar periódicamente los sistemas de vapor para detectar líneas de vapor usadas con muy poca frecuencia y que puedan ser eliminadas o sacadas de servicio.

  • Mantener los sistemas de trazado con el mínimo flujo requerido, ya que pueden ocasionar desperdicios de vapor. Analizar la posibilidad de usar cintas de calefacción eléctricas en lugares remotos.

  • Incluir en el diseño de este sistema, equipos de medición de flujo de vapor.

b) Operar adecuadamente las trampas de vapor.

La función de las trampas de vapor es la de permitir automáticamente el drenado de condensado que se forma en el sistema, sin dejar escapar el vapor, además de permitir la eliminación de aire y gases incondensables. Para asegurar un funcionamiento adecuado, sin pérdidas de energía, se recomienda:

  • Elaborar para cada área operativa, un programa de revisión rutinaria de las trampas de vapor para verificar su operación adecuada. La frecuencia de revisión dependerá de las condiciones particulares de cada área; sin embargo, debe revisarse, como mínimo, mensualmente.

  • Mantener un censo actualizado de las trampas de vapor. Numere todas las trampas y registre su localización en un croquis para facilitar su revisión y registro.

  • Capacitar al personal operativo y de mantenimiento sobre las técnicas de pruebas de operación de trampas. Donde se necesite utilizar equipo ultrasónico, designe personal especializado.

  • Asignar máxima prioridad a la reparación y mantenimiento de trampas. El aplicar un procedimiento de mantenimiento periódico puede reducir las fallas en trampas hasta un 3 ó 5%. Una trampa que no cierra puede representar pérdidas de vapor entre 22 y 45 kg vapor/hr., (50-100 lb vapor/hr). Por ello, establezca un programa de mantenimiento y tome en cuenta que el número de trampas defectuosas debe ser menor del 5% del total.

  • Seleccionar las trampas de vapor de acuerdo a su aplicación y descarga esperada de condensado.

c) Mantener aisladas las tuberías, equipos y dispositivos.

El aislamiento en tuberías, equipos y accesorios del sistema de distribución de vapor y retorno de condensado, evitará pérdidas de calor hacia el ambiente. Es muy importante instalar, en cada tramo de tubería, el espesor óptimo de aislamiento. En la tabla No. 5 se indica el efecto que produce un inadecuado aislamiento.

  • Inspeccionar periódicamente el aislamiento para reemplazar o reparar los tramos dañados o deteriorados. Esto es especialmente necesario después de que se han tenido que retirar tramos de aislamiento para reparar fugas de vapor. En general, al menos una vez por año, debe realizarse esta inspección de las líneas de vapor. Durante una inspección de rutina, debe identificarse el daño físico, grietas; bandas y cintas de sujeción rotas; juntas rotas o dañadas; y/o cubiertas dañadas.



Tubo de acero en posición horizontal, temperatura ambiente 24°C, sin velocidad en el aire y una operación de 8760 horas/año. Fuente: DOE.- Energy Tips

  • Un instrumento muy útil para verificar el estado del aislamiento es el termógrafo. Este instrumento indica la temperatura superficial con imágenes compuestas de varios colores; es ideal para revisar áreas extensas. Los pirómetros de contacto y pistolas caloríficas deben estar en contacto directo con la superficie, para medir su calor.

  • Revisar el aislamiento después de cualquier mantenimiento. Las áreas donde se han efectuado otros trabajos de mantenimiento, tienen que revisarse para identificar dónde debe repararse el aislamiento. Las colchas aislantes desmontables volverán a colocarse sobre sus equipos. Como regla, los últimos trabajos de mantenimiento serán: la reparación, reemplazo o reinstalación de los aislamientos.

  • Bloquear las líneas de vapor que no estén en operación. Evitar las fugas de vapor. Las fugas de vapor son una forma visible de desperdicio de energía y, por lo mismo, también indican una indiferencia por la operación eficiente del sistema. Existen dos métodos para estimar las pérdidas de vapor por fugas: En función del tamaño del orificio (Tabla 6) y en función de la presión de operación vs altura de pluma (Tabla 7).




d) Evitar las fugas de calor.

Para evitar pérdidas de energía por fugas de vapor, se recomienda:

  • Todas las fugas de vapor debe repararse tan pronto como sea posible.

  • En los procedimientos de mantenimiento, especifique las juntas y empaques para las bridas de las válvulas.

  • Recurra a un especialista en reparación de fugas, si el sistema de vapor no puede ser sacado de operación.

  • En el diseño del sistema de vapor, se debe evitar el uso de conexiones roscadas. Se recomienda consultar el código ANSI para el uso de conexiones para diferentes presiones de vapor

e) Mantener una presión de vapor adecuada.

  • Usar vapor a la mínima presión posible, para servicios de calentamiento. Esto reducirá el consumo de energía. Los cambios en el proceso o en los equipos, frecuentemente permiten el uso de una menor presión del vapor. Estas consideraciones tendrán que tomarse en cuenta en la fase de diseño; cualquier cambio posterior, en proceso o equipo que se recomiende, debe de ser analizado desde el punto de vista económico para justificarlo.

  • Aprovechar el vapor a todos los niveles de presión posible. En el vapor de alta presión no deben utilizarse válvulas reductoras de presión, y el vapor de baja presión no es conveniente que sea venteado a la atmósfera. Existen grandes ahorros cuando se eliminan los venteos y reducciones de presión. La instrumentación tendrá que considerar, desde su diseño, el monitoreo constante de la presión y los venteos de vapor.

En resumen, el sistema de vapor tiene que balancearse adecuadamente. La tabla 7 muestra el valor de las pérdidas de vapor, en kilogramos de vapor o libras de vapor por hora, para un largo de pluma y una temperatura ambiente determinada.



En general para el buen funcionamiento de la caldera, se establecen las siguientes medidas de operación y de seguridad para los sistemas de agua y vapor de agua.

  • Generar a la presión más baja posible.

  • Establecer un reparto equilibrado de la carga. entre las calderas existentes, su producción continua debe situarse entre valores próximos al 85% de su valor nominal.

  • Instalar el quemador de capacidad variable que sea más adecuado al tipo de caldera y al combustible empleado.

  • Mantener una combustión eficiente mediante el análisis diario de: Contenido de CO u O2, opacidad en los gases, y el ajuste del exceso de aire y tiro.

  • Analizar el contenido de CO2 en los gases , si no se dispone de analizadores de CO u O2

  • Automatizar el funcionamiento de la caldera, incluso con la aplicación de microprocesadores.

  • Conseguir una baja temperatura de salida de los gases (min 170⁰c) instalando precalentadores de aire y economizadores.

  • Conservar en buen estado el aislamiento térmico. Y el refractario de la caldera.

  • Efectuar una purga continua con recuperación del calor.

  • Atender debidamente la instalación de tratamiento del agua de alimentación.

  • Integrar todo el proceso de generación de vapor-recuperación de condensados.

  • Recuperar condensados a la mayor temperatura posible.

  • No introducir condensados contaminados a la caldera.

  • Instalar medición, con registro, para las principales variables de servicio: presión, temperatura, flujo de vapor, flujo de combustible y de aire de combustión, temperatura y análisis de gases.

  • Realizar anualmente un balance térmico completo y compararlo con mediciones directas.

  • Llevar una bitácora diaria, con anotaciones horarias, de los principales parámetros de servicio: presión, temperatura, flujo de vapor, flujo de combustible y de aire de combustión, temperatura y análisis de gases, análisis, índice opacimetrico y temperatura de gases, análisis del agua de alimentación y de la existente en el interior de la caldera.

  • Capacitar adecuadamente al personal a cargo de la sala de calderas.

Establecer un programa de mantenimiento preventivo:

Revisiones periódicas




Inspecciones y revisiones periódicas

Son reglamentarias las siguientes según las NOM-020-STPS y la NOM-026-STPS:

Anual: Incluye apertura de caldera, medición de espesores, y comprobación de elementos de seguridad y automatización.

Al 5to. Año: Incluye prueba de presión a 1.3 veces la presión de diseño, examen de las partes principales de la caldera, y un ensayo de funcionamiento.

Inspecciones posteriores: A los 10 años de puesta en servicio se repetirán las inspecciones y pruebas anteriores y , posteriormente se volverán a repetir cada 3 años.

Unidad 2: Sistemas para aire acondicionado, refrigeración y ventilación

Objetivo: El alumno programará el mantenimiento a equipos y elementos de los servicios de refrigeración y ventilación para optimizar su operación.

1. Introducción a las redes de servicios de aire acondicionado, refrigeración y ventilación.

Conceptos generales
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