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Diseño Conceptual y Protocolo de Desmontaje de una Planta Piloto para Equipo de Potencia Eléctrica, Utilizando un Calderín con Agua A Presión Para Practicas en la Unimeta
| dc.rights.license | Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0) | spa |
| dc.contributor.advisor | Diaz Álvarez, Cristian Julián | |
| dc.contributor.advisor | Melo Vega, Alben | |
| dc.contributor.author | Torres Moncada, Kenny Laurence | |
| dc.contributor.author | Quintero Cedano, Saul Norberto | |
| dc.date.accessioned | 2024-06-19T16:07:12Z | |
| dc.date.available | 2024-06-19T16:07:12Z | |
| dc.date.issued | 2023-11 | |
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| dc.identifier.uri | https://repositorio.unimeta.edu.co/handle/unimeta/1230 | |
| dc.description | Material Ilustrado | |
| dc.description.abstract | Las calderas de vapor son componentes críticos en la generación de energía térmica, desempeñando un papel fundamental en la producción de electricidad en plantas termoeléctricas y otros servicios. Sin embargo, se ha identificado falta de normatividad, así como, acceso limitado a recursos para comprender plenamente el funcionamiento, implementación de nuevas tecnologías y desmontaje de estos equipos. Este proyecto propone abordar esta carencia al diseñar un protocolo integral para el desmontaje y montaje de una caldera cuyo funcionamiento es con agua a presión, creando así un recurso valioso tanto para la formación académica como para la investigación en el campo de la ingeniería eléctrica. Los objetivos del proyecto comprenden una revisión exhaustiva de la literatura relacionada con el uso de calderas, así como la evaluación del estado actual de una caldera que se encuentra a disposición de la facultad de Ingeniería Eléctrica de la Corporación Universitaria del Meta. Esto se llevará a cabo mediante un diagnóstico y análisis detallado de sus partes, partiendo del despiece y la seguridad involucrada en su desmonte, llevando a la elaboración de un manual completo para el montaje de una caldera, priorizando los aspectos de seguridad en cada etapa. Este proyecto contempla la proyección y uso futuro de una caldera para la generación eléctrica, estableciendo directrices claras sobre cómo se llevarán a cabo prácticas académicas con este equipo al ser un piloto que fomenta el desarrollo académico e investigativo en la comunidad académica de los programas de la Institución, estableciendo estrategias para grupos de estudiantes y carreras que se beneficiarán de esta herramienta, fomentando así una colaboración interdisciplinaria en la UNIMETA. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal determinar las características y requerimientos técnicos necesarios para el funcionamiento adecuado de una caldera con agua a presión, a través del análisis de la documentación técnica disponible y la revisión de las normas de seguridad aplicables a la realización de prácticas con equipos de potencia eléctrica. Para cumplir el objetivo general se propone los siguientes objetivos específicos: ● Investigación Bibliográfica y Normativa - Realizar una revisión exhaustiva de la literatura existente sobre las características técnicas, normativas de seguridad y usos de calderas e identificar y analizar las regulaciones vigentes aplicables al funcionamiento de calderas, asegurando el cumplimiento normativo. ● Intervención y Análisis de una caldera - Realizar un diagnóstico detallado de todas las partes de una caldera para comprender su funcionamiento y estado actual, describir la forma de despiece de una caldera y evaluar su adecuación, incluyendo procesos de desmontaje y traslado si es necesario. ● Diseño de Manual de Montaje y Protocolos de Seguridad - Elaborar un manual técnico detallado para el montaje de una caldera, definiendo protocolos de seguridad y cuidado específicos para el equipo y establecer pautas claras de uso del equipo, priorizando la seguridad de los usuarios y del entorno. | |
| dc.description.tableofcontents | INTRODUCCIÓN........................................................................................................................ 12 I. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL DE CALDERAS.......................................................14 A. Historia................................................................................................................................ 16 B. Tipos de calderas y sus características:................................................................................18 1) Pirotubulares:................................................................................................................. 18 2) Acuotubulares:............................................................................................................... 18 3) Calderas de Vapor de Circulación Forzada (Babcock & Wilcox):.................................19 4) Calderas de Vapor de Circulación Natural (Cornish, Lancashire):................................ 19 5) Accesorios que pueden ayudar a recuperación de Calor:...............................................20 C. Aplicaciones industriales de las calderas............................................................................. 20 1) Generación de Energía Eléctrica:................................................................................... 20 2) Procesos Industriales de Calor:...................................................................................... 21 3) Calefacción y Climatización.......................................................................................... 21 4) Tratamiento de Aguas Residuales:................................................................................. 21 5) Industria Petroquímica y Refinerías:..............................................................................22 6) Industria Farmacéutica:.................................................................................................. 22 7) Lavanderías Industriales:................................................................................................22 8) Industria Alimentaria:.................................................................................................... 22 D. Componentes de las calderas:..............................................................................................22 1) Hogar o Cámara de Combustión:................................................................................... 23 2) Generador de Vapor (Tubos de Calentamiento):............................................................ 23 3) Tambor de Vapor:........................................................................................................... 23 4) Economizador:............................................................................................................... 23 5) Sobrecalentador:.............................................................................................................24 6) Sistema de Control y Seguridad:....................................................................................24 7) Ventilador y Sistema de Escape:.................................................................................... 24 8) Sistema de Alimentación de Combustible y Agua:........................................................24 D. Protocolos de encendido y operación:................................................................................. 24 E. Riesgos de operación y medidas de seguridad:....................................................................26 F. Mantenimiento de calderas:..................................................................................................27 G. El control del proceso.......................................................................................................... 28 H. Metodología.........................................................................................................................30 1) Enfoque de la investigación........................................................................................... 30 2) Intervención y análisis y Especificaciones Técnicas:.....................................................31 3) Diagnóstico de Partes y Plan de Traslado:..................................................................... 31 4) Propuesta de Manual de Mantenimiento:.......................................................................31 6 5) Seguridad y Protocolo de Cuidados:.............................................................................. 31 6) Proyección en Generación Eléctrica y Aplicaciones Académicas:................................ 31 7) Tipo de investigación..................................................................................................... 31 8) Diseño de investigación................................................................................................. 32 9) Fases de la metodología................................................................................................. 32 III. DESCRIPCIÓN DE LA CALDERA....................................................................................33 A. Su Historia........................................................................................................................... 35 B. Diseño y Especificaciones de la Caldera............................................................................. 35 C. Componentes de la caldera pirotubular UNIMETA............................................................ 40 1) Materiales usados en la construcción de la caldera........................................................41 D. Proceso de Operación:......................................................................................................... 42 E. Eficiencia y Rendimiento:....................................................................................................43 F. Aplicaciones y Usos Actuales:............................................................................................. 43 G. Comparación con Otros Diseños:........................................................................................ 44 III. DIAGNÓSTICO EQUIPO....................................................................................................46 A. Componentes y sus características.......................................................................................46 1) Quemador....................................................................................................................... 47 2) Cámara de combustión................................................................................................... 48 3) Tubos o serpentines........................................................................................................ 49 4) Casco o carcasa.............................................................................................................. 50 5) Tapa delantera.................................................................................................................52 6) Tapa trasera.....................................................................................................................53 7) Válvula de seguridad......................................................................................................54 8) Chimenea........................................................................................................................56 9) Condensador...................................................................................................................57 10) Manómetros..................................................................................................................58 11) Dispositivos de control y regulación............................................................................ 60 a) Termostatos:..............................................................................................................60 b) Interruptores de presión:...........................................................................................60 c) Válvulas de seguridad:............................................................................................. 60 d) Controladores automáticos:......................................................................................61 e) Alarmas y sistemas de advertencia:..........................................................................61 12) Sistema de control de combustión................................................................................62 13) Sistema de alimentación de agua................................................................................. 64 14) Sistema de purga y drenaje...........................................................................................65 B. Innovaciones y Contribuciones de la Caldera......................................................................66 C. Estado Actual y Mantenimiento de la caldera..................................................................... 67 D. Especificaciones Técnicas:.................................................................................................. 68 7 1) Capacidad de Generación de Vapor:.............................................................................. 68 2) Presión de Diseño:..........................................................................................................71 3) Superficie de Calefacción:..............................................................................................71 4) Caudal de Agua:............................................................................................................. 72 5) Rendimiento del Quemador:.......................................................................................... 74 6) Control y Automatización:............................................................................................. 74 7) Normativas y Cumplimiento:......................................................................................... 74 8) Emisiones:...................................................................................................................... 75 9) Ciclo de Agua y Tratamiento:........................................................................................ 76 10) Seguridad:.....................................................................................................................76 11) Garantías y Mantenimiento:......................................................................................... 76 12) Personal de Operación Requerido:............................................................................... 76 IV. PROPUESTA DE MANTENIMIENTO...............................................................................77 V. HAZOP......................................................................................................................................78 A. Objetivo del HAZOP:.......................................................................................................... 78 B. Equipo HAZOP:...................................................................................................................78 C. Análisis de riesgo HAZOP:................................................................................................. 79 1) Presión Inadecuada:........................................................................................................79 2) Temperatura Anormal:................................................................................................... 79 3) Fugas o Pérdidas:........................................................................................................... 79 4) Niveles Inestables:..........................................................................................................79 5) Mal Funcionamiento del Quemador:..............................................................................79 6) Fallas en los Dispositivos de Seguridad:........................................................................79 7) Sobrecalentamiento:....................................................................................................... 79 8) Corrosión y Deterioro:................................................................................................... 79 D. Identificar Consecuencias:...................................................................................................80 1) Riesgos de Seguridad:.................................................................................................... 80 2) Daños en Componentes:.................................................................................................80 3) Reducción de Eficiencia:................................................................................................80 4) Interrupciones en la producción:.................................................................................... 80 5) Impacto Ambiental:........................................................................................................80 6) Daños a la Estructura:.................................................................................................... 80 E. Evaluar Severidad:............................................................................................................... 81 1) Riesgos de Seguridad:.................................................................................................... 81 2) Daños en Componentes:.................................................................................................81 3) Reducción de Eficiencia:................................................................................................81 4) Interrupciones en la Producción:....................................................................................81 5) Impacto Ambiental:........................................................................................................81 8 7) Proponer Medidas de Mitigación:.................................................................................. 81 F. Riesgos de Seguridad:...........................................................................................................82 1) Daños en Componentes:.................................................................................................82 2) Reducción de Eficiencia:................................................................................................82 3) Interrupciones en la Producción:....................................................................................82 4) Impacto Ambiental:........................................................................................................82 5) Daños a la Estructura:.................................................................................................... 82 6) Documentar Resultados:................................................................................................ 82 7) Revisión y Validación:................................................................................................... 83 8) Implementación de Medidas Correctivas:......................................................................83 9) Seguimiento Continuo:...................................................................................................83 VI. MANUAL Y PROTOCOLO................................................................................................. 84 A. Proceso de desmontaje.........................................................................................................84 1) Pasos para el Desmontaje de la Caldera.........................................................................84 a) Tapa Delantera y trasera........................................................................................... 84 b) Sistema de combustión.............................................................................................85 c) Sistema de control y seguridad.................................................................................85 d) Chimenea..................................................................................................................85 e) Condensador............................................................................................................ 85 f) Caldera...................................................................................................................... 85 g) Dispositivos de Control y Regulación......................................................................85 h) Sistema de Alimentación de Agua........................................................................... 86 i) Sistema de Purga y Drenaje...................................................................................... 86 B. Propuesta trasladó a la nueva ubicación.............................................................................. 86 1) Evaluación de Riesgos y Permisos:................................................................................86 a) Estudio de Riesgos:.................................................................................................. 86 b) Permisos Requeridos:...............................................................................................86 2) Equipos de Izaje y Logística:......................................................................................... 86 a) Equipos de Izaje:...................................................................................................... 86 b) Planificación Logística:............................................................................................86 Establecer un plan detallado para el traslado, incluyendo rutas, horarios, medios de transporte y coordinación con autoridades competentes.................................................... 86 2) Recomendaciones y Mejor Ubicación:...........................................................................87 a) Recomendaciones de Instalación:.............................................................................87 3) Consideraciones Adicionales:........................................................................................ 87 a) Coordinación Interinstitucional:...............................................................................87 b) Capacitación y Concientización:.............................................................................. 87 c) Protocolos de Emergencia:....................................................................................... 87 9 d) Promoción y socialización:...................................................................................... 87 C. Protocolo de Encendido de Caldera:....................................................................................89 1) Preparación Previa..........................................................................................................89 2) Inspección Visual.......................................................................................................... 89 3) Desmontaje Temporal (si aplica)....................................................................................89 4) Conexión de Suministros............................................................................................... 89 5) Encendido de la Caldera.................................................................................................89 6) Ajustes y Pruebas........................................................................................................... 89 7) Monitoreo Continuo....................................................................................................... 90 8) Registro de Datos........................................................................................................... 90 10) Capacitación y Documentación....................................................................................90 D. Propuesta de generación electricidad aprovechando el vapor de la caldera........................ 90 1) Objetivo:.........................................................................................................................90 2) Elementos Sistema de Generación................................................................................. 90 a) Turbina de Vapor:..................................................................................................... 91 b) Generador Eléctrico:................................................................................................ 91 c) Sistemas de Control:.................................................................................................91 d) Sistema de Acondicionamiento de Vapor:............................................................... 91 e) Infraestructura de Conexión:.................................................................................... 91 f) Equipos de Seguridad y Mantenimiento:..................................................................91 3) Beneficios.......................................................................................................................91 a) Aprovechamiento Eficiente de Vapor:......................................................................91 b) Generación de Energía Limpia:................................................................................91 c) Eficiencia Operativa:................................................................................................ 92 d) Reducción de Costos y Dependencia Externa:.........................................................92 e) Posibilidad de Escalabilidad:....................................................................................92 4) Experiencia Práctica en Ingeniería:................................................................................92 VII. DISCUSIÓN.......................................................................................................................... 93 A. Experiencias Previas:...........................................................................................................93 B. Recursos y Colaboración:.................................................................................................... 93 C. Innovación y Tecnología:.....................................................................................................93 D. Capacitación y Desarrollo de Protocolos:............................................................................93 E. Adaptación a Realidades Locales:........................................................................................94 F. Registros y Documentación:.................................................................................................94 G. Desarrollo de Protocolos Internos:...................................................................................... 94 VIII. CONCLUSIONES...............................................................................................................95 IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................. 96 X. ANEXOS..................................................................................................................... 102 10 FIGURAS Fig.1 | |
| dc.format.extent | 102p. | spa |
| dc.format.mimetype | application/pdf | spa |
| dc.language.iso | spa | spa |
| dc.publisher | Corporación Universitaria del Meta UNIMETA | spa |
| dc.title | Diseño Conceptual y Protocolo de Desmontaje de una Planta Piloto para Equipo de Potencia Eléctrica, Utilizando un Calderín con Agua A Presión Para Practicas en la Unimeta | |
| dc.type | Trabajo de grado - Pregrado | spa |
| dc.type.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | spa |
| dc.type.coarversion | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | spa |
| dc.rights.coar | http://purl.org/coar/access_right/c_14cb | spa |
| dc.contributor.corporatename | Corporación Universitaria del Meta UNIMETA | spa |
| dc.description.degreelevel | Pregrado | spa |
| dc.description.degreename | Ingeniero(a) Electricista | spa |
| dc.identifier.instname | Corporación Universitaria del Meta UNIMETA | spa |
| dc.identifier.reponame | Repositorio Digital | spa |
| dc.identifier.repourl | https://repositorio.unimeta.edu.co/ | spa |
| dc.publisher.faculty | Ingeniería Eléctrica | spa |
| dc.publisher.place | Villavicencio, Meta, Colombia | spa |
| dc.publisher.program | Ingeniería Eléctrica | spa |
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| dc.type.content | Text | spa |
| dc.type.redcol | http://purl.org/redcol/resource_type/TP | spa |
