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JEAN CARLOS SEGOVIA

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL I

El motor eléctrico es una máquina capaz de

transformar energía eléctrica en energía mecánica.

De todos los tipos de motores este es el más usado,

debido a las ventajas de la energía eléctrica ( bajo

costo, facilidad de transporte ).

Motores de corriente alterna .-Son los

más usados porque la distribución de

energía eléctrica es en corriente alterna

50 Hz ( corriente que cambia su

polaridad 50 veces por segundo ).

Eje rotor .-Eje que transmite la potencia mecánica desarrollada por el motor.

El centro o núcleo está formado por chapas de acero magnético tratadas para reducir las pérdidas en el hierro. El núcleo del rotor aloja en su interior una bobina o anillo en corto circuito fabricado en aluminio.

Ventilador.- Turbina acoplada al eje del

rotor , garantiza la refrigeración por aire

del motor enfriando las aletas

disipadoras de energía calórica que

posee el estator. Fabricado en

polipropileno.

Caja de conexión.—Caja donde se

alojan los bornes de conexión

construidos de bronce y cobre de alta

conductivilidad, que permiten conectar

la energía eléctrica al motor, el block

aislante es fabricado en plástico de gran

resistencia eléctrica y mecánica.

Rodamientos.- El eje rotor del motor

esta montado sobre rodamientos en cada

extremo, estos son de bolitas o esferas de

gran vida útil ( 20.000 horas de trabajo ).

Son sellados y lubricados para largos

periodos de trabajo.

Una bomba centrífuga es una máquina con carcasa tipo voluta, o sea, forma de caracol, con impulsor o rodete de álabes radiales cerrado o abierto, el que recibe rotación del eje horizontal. La aspiración del líquido es en forma axial, o frontal al impulsor. La descarga del líquido es en forma radial o vertical al eje de la bomba.Según el tipo de motor acoplado, se denomina al conjunto electrobomba cuando el motor es eléctrico, y motobombacuando es a combustión

La lubricación consiste en interponer entre dos superficies en contacto, otro material, que aminore las fuerzas de rozamiento manteniendo éstas dentro de unos límites aceptables.

a. Lubricación hidrodinámica.

b.- Lubricación límite.

c.- Lubricación hidrostática.

Bajo ciertas condiciones, tales como carga repentina, alta carga durante largo tiempo, alta temperatura, baja velocidad, o baja viscosidad – el sistema de lubricación no se mantiene en régimen hidrodinámico.

Se llega a una situación en la cual existe un contacto intermitente entre las superficies metálicas, resultando en un aumento significativo de la temperatura, y una posterior destrucción de las superficies en contacto.

Bajo estas circunstancias, la capa fluida no es capaz de proteger las superficies, y se deben emplear otras técnicas.

Viscosidad La expresión de la

resistencia interna del fluido al desplazamiento es la viscosidad (ley de Newton).

UA

hF

UA

hF

UA

hF

Viscosidad absoluta o dinámica

(designada con la letra μ del alfabeto griego)

Es la fuerza en N necesaria para mover a la velocidad de 1 m/s un plano móvil con respecto a uno fijo, de área 1 m2, entre los cuales está contenido el fluido examinado que tiene un espesor de 1 m.

La unidad es el Pascal segundo (Pa s). 1 pa - s = 1 Ns/m21 P (poise) = 0,1 Pa - s y 1 cP (centipoise) = 1 mPa - s .

Viscosidad cinemática(designada con la letra griega )

Viene dada por la razón entre la viscosidad dinámica μ y la densidad en kg/m3La unidad es el m2 /s; 1 m2/s = 1 Pa - s/(kg /m3).1 St ( Stoke ) = 10-4 m2/s ; 1 cSt = 1 mm2/s

)*(0

0*TTK

e

Grado Engler (oE).

SSU (Segundos Saybolt Universal)

Redwood

Las partes constitutivas de una

electrobomba centrífuga dependen de

su construcción y tipo, por esta razón se

mencionan las más fundamentales.

1- Carcasa . La mayoría de las carcasas son fabricadas en fierro fundido para agua potable, pero tienen limitaciones con líquidos agresivos ( químicos, aguas residuales, agua de mar ). Otro material usado es el bronce . También se usa el acero inoxidable si el líquido es altamente corrosivo.

2- Rodete o Impulsor. Para el bombeo de agua potable en pequeños, medianos y gran caudal, se usan rodetes centrífugos de álabes radiales y semi axiales. Fabricados en fierro, bronce acero inoxidable, plásticos.

3- Sello Mecánico. Es el cierre mecánico más usado, compuesto por carbón y cerámica. Se lubrica y refrigera con el agua bombeada, por lo que se debe evitar el funcionamiento en seco porque se daña irreparablemente.

4- Eje impulsor. En pequeñas bombas monoblock , el eje del motor eléctrico se extiende hasta la bomba, descansando sobre los rodamientos del motor . Fabricado en acero inoxidable.

Caudal. Volumen divido en un tiempo o

sea es la cantidad de agua que es capaz

de entregar una bomba en un lapso de

tiempo determinado. El caudal se mide

por lo general en : litros/minutos l/m,

metros cubicos/hora m3/h,

litros/segundos l/s. Galones por minuto

gpm etc.

Presión. Fuerza aplicada a una superficie, ejemplo: una columna vertical de agua de 1 cm2 de área por una altura de 10 m, genera una presión sobre su base de 1kg/cm2 debido al peso del agua contenida que en este caso es 1 litro. De este ensayo se define que 1kg/cm2 es equivalente a 10 m.c.a. (metros columna de agua) de presión. En una bomba la presión es la fuerza por unidad de area, que provoca una elevación. Comúnmente se conoce esta elevación como Hm (altura manométrica). Otras unidades de presión son: psi, bar, atm.

Pérdidas de carga. Representan

pérdidas de presión (m.c.a.), sufridas en

la conducción de un líquido. Esto

significa que el agua al pasar por la

tubería y accesorios pierde presión, por

esta razón el tubo debe ser del mayor

diámetro posible, para disminuir la

velocidad y el roce.

Potencia. P. Absorvida; es la demandada por la bomba al motor, medida comúnmente en hp, kw. Esto es el producto del caudal por la altura. Si la eficiencia de la bomba es alta menor es la potencia demandada al motor. La fórmula es: P.abs.= ( Q x H ) / (75 x % ).

P. nominal de un motor: es la indicada en su placa. Se expresa en Cv, Hp y kW (1 HP= 0,745 kW).

Succión de una bomba. La altura de succión de las bombas de superficie está limitada a 7 mts. aprox. dependiendo de la presión atmosférica disponible que, a nivel del mar, es de 1 bar o 10 m.c.a., por lo que la tubería debe ser lo más corta y del mayor diámetro para disminuir las pérdidas de carga. En bombas de gran tamaño, se debe calcular la altura de succión tomando en consideración la curva de NPSH. De este modo se evitará la cavitación (ebullición del agua debido a muy baja presión atmosférica), fenómeno físico químico que deteriora prematuramente la bomba.

Cebado. Se entiende por cebado de una bomba

cuando la tubería de succión es hermética y esta

llena de agua libre de aire. Si el nivel de agua a

bombear esta más bajo que la bomba, se debe

instalar una válvula de pié, para que contenga la

columna de agua cuando se detenga la bomba.

Tuberías succión y descarga. Estas deben dimensionarse en función del caudal y longitud, para velocidades máx. de 1,5 m/seg. y mínimas pérdidas de carga Las tuberías no deben ser soportadas por la bomba. Los diámetros de las bombas no indican el diámetro de las cañerías, estas siempre deben ser calculadas. Lo recomendable es usar cañerías de diámetro mayor a los de la bomba.

Arranque de un motor eléctrico. Los motores eléctricos para salir de la inercia, consumen 1,5 a 3 veces la corriente nominal de trabajo. Por esto la red eléctrica debe diseñarse, con conductores eléctricos adecuados y con una caída máxima de tensión de 5%. Todo motor eléctrico debe instalarse con protecciones de línea, corriente, tensión y conectado a tierra. Se recomienda arranque directo hasta 5.5hp y estrella triángulo para potencias mayores a 5.5 hp.

BOMBAS

Alternativas

DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

TURBOBOMBAS

Rotatorias

Pistón

Diafragma

Ruedas dentadas

Lóbulos

Ruedas excéntricas

Paletas

Centrífugas

Axiales

Peristálticas

Helicocentrífugas

Tornillo

Hélice salomónica

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Bombas alternativas : pistón

- Cilindro movido por una biela.

- El líquido es comprimido dentro de la cámara.

Válvula admisión

Válvula descarga



admisión



descarga



descarga descargacarga

caudal



ÉMBOLOS DE ACCIÓN DOBLE



Carreracompleta

caudal

Carreracompleta

Carreracompleta

descarga descargacarga

caudal



2 cilindros acción doble

Carreracompleta

caudal

Carreracompleta

Carreracompleta

Carreracompleta

caudal

Carreracompleta

Carreracompleta



Carreracompleta

caudal

Carreracompleta

Carreracompleta

-Caudales constantes en periodos largos

-Presiones elevadas a la salida

-Impulsión de líquidos muy viscosos

-Rendimiento volumétrico superior al 90%

-No bombean líquidos con sólidos abrasivos

-Tamaño grande

-Elevado coste inicial y de mantenimiento



VENTAJAS DESVENTAJAS


Bombas alternativas : diafragma

MEMBRANA FLEXIBLE

-Fácil evitar fugas

-Impulsión de líquidos tóxicos o peligrosos, corrosivos y con sólidos abrasivos

-Vida corta del diafragma y riesgo de rotura.

-Costes de mantenimiento elevados



VENTAJAS DESVENTAJAS


Bombas rotatorias

De ruedas

dentadas


Bombas rotatorias

De lóbulos


Bombas rotatorias

De ruedas excéntricas


Bombas rotatorias

De paletas


Bombas rotatorias

De tornillo

circulaciónen dirección axial

Se utilizan para líquidos

viscosos


Bombas rotatorias

De hélice salomónica

El eje además de girar describe trayectoria circular dentro de la cavidad


Bombas rotatorias

Peristáltica

Las calderas, en sus opciones de vapor

y agua caliente, están ampliamente

extendidas, tanto para uso industrial

como no industrial, encontrándose en

cometidos tales como, generación de

electricidad, procesos químicos,

calefacción, agua caliente sanitaria,

etc.

Es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, a una temperatura superior a la del ambiente y presión mayor que la atmosférica.

Usualmente generan vapor saturado. Este vapor se produce a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido se calienta y cambia de estado.

Las calderas son un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase.

Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

La caldera de vapor más elemental es la

conocida olla a presión.

En esencia una caldera es un recipiente

cerrado, lleno parcialmente de agua a la

que se le aplica calor procedente de

alguna fuente.

Hay muchos tipos de calderas, de acuerdo

a las temperaturas y presiones finales, tipo

de energía calorífica disponible y volumen

de producción de vapor.

Esterilización. Es común encontrar calderas en los

hospitales, las que generan vapor para esterilizar

los instrumentos médicos; en los comedores con

capacidad industrial se genera vapor para

esterilizar los cubiertos así como para la

elaboración de alimentos en marmitas.

Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria

petrolera se calienta a los petróleos pesados para

mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.

Generar electricidad a través de un ciclo Rankine.

Las calderas son parte fundamental de las centrales

termoeléctricas.

En una planta industrial no es extraño que las calderas industriales sirvan para muchas aplicaciones; por ejemplo, en un molino de pulpa de papel, el calentador de recuperación química se emplea para convertir el licor negro en sustancias químicas útiles y de esta manera generar vapor para el proceso.

En la misma planta una unidad de combustión de corteza recupera calor del material de desperdicio y genera también energía.

Las calderas industriales queman petróleo, gas, carbón y una amplia variedad de productos y/ó subproductos.

Hasta principios del siglo XIX se usaron calderas

para teñir ropas, producir vapor para limpieza,

etc., hasta que Dionisio Papin creó una pequeña

caldera llamada "marmita".

De su creación surgió el concepto de “caballo de

fuerza” (HP). Es la potencia necesaria para elevar

verticalmente a la velocidad de 100 pie/min un

peso de 330 libras.

La medida la propuso James Watt (1782) para

expresar la potencia que podía desarrollar la

novedosa, en su época, máquina de vapor con

referencia a la potencia que desarrollaban los

caballos. Los caballos eran la natural fuente de

El término vapor se refiere estrictamente

a aquel gas que se puede condensar por

presurización a temperatura constante o

por enfriamiento a presión constante.

Normalmente la palabra vapor suele

referirse al vapor de agua.

A presión atmosférica

normal, el agua tiene un

punto de ebullición a

100ºC.

A mayor presión el

punto de ebullición se

incrementa, hasta

alcanzar un máximo

punto de ebullición a

374°C a una presión de

3200 psi (220,63 bar).

Por encima de esta

Calor

Presión

Temperatura

Saturado: es vapor a la temperatura de

ebullición del líquido. Es el vapor que se

desprende cuando el liquido hierve.

Sobrecalentado: es vapor de agua a una

temperatura mayor que la del punto de

ebullición. Parte del vapor saturado y se le

somete a un recalentamiento con el que

alcanza mayor temperatura.

Se utiliza para mover máquinas (de

pistones y turbinas).

Posición

Instalación / Uso

Horizontales.

Verticales.

Fijas.

Semifijas.

Móviles.

Circulación de

gases

Volumen de agua

Tipos de

combustible

De un paso.

De dos pasos.

De tres pasos.

De cuatro pasos.

De gran volumen.

De mediano

volumen.

De pequeño

volumen.

Combustible sólido.

Combustible

líquido.

Combustible

gaseoso.

Presión

Formas de

calefacción

De alta presión

De mediana presión

De baja presión

Tubos de humo

Tubos de agua

Combinadas o

mixtas

Reacción [combustible - comburente] calor a un nivel

térmico aprovechable.

El quemador es el encargado de que la mezcla sea la

apropiada.

La cantidad de calor por unidad de masa que

desprende un combustible al quemarse es el Poder

Calorífico (kJ/kg).

• PCI (el vapor de agua de los humos no condensa).

• PCS (se condensa el vapor de agua de los humos).

Los elementos básicos que reaccionan son:

• El oxígeno del aire como comburente (aprox. 1m3

por kWh)

• El carbono y el hidrógeno del combustible

• Otros elementos (azufre), e inertes (cenizas)

Hogar o fogón

Puerta de hogar

Parrillas

Cenicero

Puerta del cenicero

En general los tubos son la parte principal de

la caldera, y dos o tres accesorios llamados

colectores, en donde se ubican las válvulas de

seguridad, termómetros, tomas de vapor,

entrada de agua, etc.

Altar

Conductos de humo

Caja de humo

Chimenea

Regulador de tiro

Puerta de explosión

Cámara de agua

Cámara de vapor

Cámara de alimentación de agua

Válvulas de seguridad

Están diseñadas para liberar fluido cuando

la presión interna supera el umbral

establecido. Su misión es evitar una

explosión, el fallo de un equipo o tubería

por un exceso de presión.

Elemento de medición de presión.

El condensador es esencialmente un

recipiente en el que se mantiene por medio

de una corriente de agua, una temperatura

inferior a la de tensión del vapor que sale

de la máquina, el cual al llegar a él se

condensa.

Aunque existen numerosos diseños y

patentes de fabricación de calderas,

cada una de las cuales puede tener

características propias, las calderas se

pueden clasificar en dos grandes grupos;

calderas pirotubulares y acuotubulares.

Caldera de tipo

Paquete

Se denominan

pirotubulares por

ser los gases

calientes

procedentes de la

combustión de un

combustible, los

que circulan por el

interior de tubos

cuyo exterior está

bañado por el agua

Están compuestas de un cilindro mayor

con un hogar cilíndrico y tubos de humo,

de agua o de ambos a la vez. El hogar es

interior y queda rodeado de una parte

de la cámara de agua. Los gases

ascienden verticalmente a lo largo de

los tubos de humo o rodean los tubos de

agua, entregándoles la mayor parte de

su calor. Son montados sobre una base

de concreto y ladrillos refractarios.

Son empleados en la pequeña industria.

Son de fácil construcción.

Ocupan reducido espacio y son fáciles

de ubicar.

Rendimiento bajo por combustión

deficiente y escape caliente de humos.

Destrucción rápida de los tubos al nivel

del agua por el recalentamiento de

ellos.

Son peligrosas en caso de explosión.

Caldera

Steinmüller

En estas calderas, al

contrario de lo que

ocurre en las

pirotubulares, es el

agua el que circula

por el interior de

tubos que

conforman un

circuito cerrado a

través del calderín

que constituye la

Calderas acuotubulares utilizadas en

plantas de pulpa y papel (celulosas).

Generan vapor al quemar el licor

negro del proceso de pulpaje.

Recuperación química.

Eficiencia energética.

Reducción de insumos.

La Caldera de tubos de agua tiene la ventaja de poder

trabajar a altas presiones dependiendo del diseño

hasta 350 psi.

Se fabrican en capacidades de 20 HP hasta 2,000 HP.

Por su fabricación de tubos de agua es una caldera

“INEXPLOSIBLE”.

La eficiencia térmica está por arriba de cualquier

caldera de tubos de humo, ya que se fabrican de 3, 4 y

6 pasos, dependiendo de la capacidad.

El tiempo de arranque para producción de vapor a su

presión de trabajo no excede los 20 minutos.

Los equipos son fabricados con materiales que

cumplen con los requerimientos de normas.

Son equipos tipo paquete, con todos sus sistemas para

su operación automática.

Son utilizados quemadores ecológicos para petróleo,

gas y diesel.

Sistemas de modulación automática para control de

admisión aire-combustible a presión.

El vapor que produce una caldera de tubos de agua es

un vapor seco, por lo que en los sistemas de

transmisión de calor existe un mayor aprovechamiento.

El vapor húmedo producido por una caldera de tubos

de humo contiene un porcentaje muy alto de agua, lo

cual actúa en las paredes de los sistemas de

transmisión como aislante, aumentando el consumo de

vapor hasta en un 20%.

Decreto Supremo N°48.

Febrero de 1984.

Establece las condiciones generales de

construcción, instalación, mantención,

operación y seguridad que deberán

reunir todas las calderas en que se

generen fluidos a temperaturas y

presiones superiores a la atmosférica,

ya sean móviles o estacionarias.

www.prevencionchile.cl

http://www.prevencionchile.cl/

El agua de alimentación de las calderas

debe ser bien tratada; de lo contrario,

pudiera causar los siguientes

problemas:

Formación de costra

Corrosión

Formación de burbujas de aire

Adherencia del vapor al cilindro.

La operación con Calderas, presenta muchos

riesgos para los trabajadores, siendo los

principales:

• Explosión

• Quemaduras

• Caídas de distinto nivel

• Atrapamientos

• Golpes

Causa del Accidente Número de

Accidentes

Porcentaje

Bajo Nivel de Agua 359 49,0%

Error en la operación o

Mantención deficiente

262 35,7%

Diseño o fabricación

deficiente

54 7,3%

Controles límite 17 2,3%

Falla en quemadores 16 2,2%

Desconocido / Bajo

investigación

16 2,2%

Fuente: National Board de USA.

Explosiones físicas por rotura de las

partes a presión: Se produce por la

vaporización instantánea y la

expansión brusca del agua contenida

en la caldera, como efecto de la rotura

producida en un elemento sometido a

presión.

Explosión química en el hogar: Se

produce por la combustión instantánea

de los vapores del combustible

acumulados en el hogar o por la

Una presión superior a la de diseño puede provocar

una rotura de las partes a presión.

Control de manómetros y uso de presostatos (que

paran la aportación calorífica) y válvulas de seguridad

(para liberar vapor).

Una temperatura superior a la de diseño también

puede provocar una explosión, por la rotura de partes

de la caldera que están a presión.

La falta de agua, la alta temperatura del fluido,

incrustaciones internas, etc.; pueden aumentar la

temperatura.

Por una disminución del espesor de las partes

sometidas a presión puede provocar una rotura de las

mismas. Esta disminución puede ser causada por la

corrosión y/o la erosión.

Para poder ser utilizadas, deben reunir características

técnicas y de seguridad requeridas en las disposiciones

legales, lo que permitirá su homologación, con la

acreditación y sellado pertinente.

Al margen de las características constructivas de los

equipos, los usuarios de los aparatos a presión deberán

llevar un libro registro, visado y sellado por la

correspondiente autoridad competente, indicándose en

el mismo: características, procedencia, suministrador,

instalador, fecha en la que se autorizó la instalación y

fecha de la primera prueba y de las pruebas periódicas,

así como las inspecciones no oficiales y reparaciones

efectuadas con detalle de las mismas.

Los operadores encargados de vigilar, supervisar,

conducir y mantener los aparatos a presión deben

estar adecuadamente instruidos en el manejo de los

equipos y ser conscientes de los riesgos que puede

ocasionar una falsa maniobra o un mal mantenimiento.

La Reglamentación de aparatos a presión exige que los

operadores dispongan de acreditación que garantice

un adecuado nivel de conocimientos.

El Reglamento de aparatos a presión determina, para

cada aparato, las prescripciones de seguridad que

deberán cumplir, así como las características de los

emplazamientos o salas donde estén instalados, en

función de su categoría.

La investigación reveló

que el equipo de arranque

encontró tiempo atrás

algunas dificultades para

encender la

caldera con LPG.

Para solucionar el

problema, los operadores

idearon un método

manual temporal de

Ejemplo:

9 de diciembre de 2000, cerca

de las 2:30 am, tres operarios

intentaban reiniciar la caldera

cuando ocurrió una explosión

dentro del horno de la caldera.

2 MUERTOS.

Control del quemador, encendido y/o llama.

Control de la bomba y el ventilador: el paro de la

bomba implica calentamiento; el del ventilador puede

llevar a que los gases no se evacuen, lo que supondrá

una temperatura excesiva y dificultad en la

combustión.

Control de nivel de agua en el interior de la caldera,

(Alta T° y ptos calientes).

Control de combustión por un analizador de gases

Control de temperatura de los humos;

• Talta = pérdidas en los humos; Tbaja = riesgo de condensación

Control de T en la caldera; los ptos calientes acortan la

vida

Control de condensados, si se producen, hay que

neutralizarlos y evacuarlos.

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