Les calderes marines (generadors de vapor) poden ser pirotubulars, aquotubulars i de recuperació (economitzadors/WHR). Els components crítics inclouen cremador, cos de caldera, controls de nivell i pressió, purgues i vàlvules de seguretat. L’operació segura exigeix seqüències d’encesa amb pre-ventilació, control estricte del nivell d’aigua i estabilitat de pressió. El tractament d’aigua (pH, TDS, fosfats, eliminació d’O₂) i les purgues eviten incrustació i corrosió. El manteniment preventiu inclou neteja de tubs, revisió de cremador i proves de seguretats.
Estructura del tema
Fonaments dels generadors de vapor marítims
Operació de la caldera
Manteniment i seguretat de calderes
Desarrollo del tema
# Descripció, Operació i Manteniment de Generadors de Vapor
## 1. Introducció i aplicacions a bord
Els generadors de vapor (calderes) a bord produeixen vapor per a serveis com:
- Escalfament de fuel i olis (tracing i escalfadors)
- Calefacció i ACS (hoteleria)
- Neteja i desgreixat (steam cleaning)
- Processos en vaixells especials (petroliers, químics)
- Turbines auxiliars i sistemes de dessalinització (en alguns dissenys)
- Recuperació de calor d’escapament (economitzador/WHR)
En vaixells moderns, sovint conviuen: **caldera auxiliar** (cremador propi), **economitzador** al col·lector d’escapament del motor principal (caldera de recuperació), i sistemes de condensat/alimentació.
**Principi:** els gasos calents de combustió circulen per tubs (fums), i l’aigua envolta els tubs.
**Avantatges:**
- Construcció robusta i simple
- Bona inèrcia tèrmica
- Manteniment relativament senzill
**Limitacions:**
- Pressions i capacitats moderades
- Resposta més lenta a canvis de càrrega
Aplicació típica: caldera auxiliar de serveis.
### 2.2. Calderes aquotubulars (water-tube)
**Principi:** l’aigua circula per dins dels tubs; els gasos calents passen per fora.
**Avantatges:**
- Permeten pressions més elevades
- Resposta ràpida a canvis de càrrega
- Menor massa d’aigua (menys energia acumulada)
**Limitacions:**
- Més sensibles a qualitat d’aigua i incrustacions
- Manteniment i inspecció més exigents
### 2.3. Calderes de recuperació i economitzadors (WHR)
**Economitzador d’escapament:** intercanviador que recupera calor dels gasos d’escapament del motor principal per generar vapor.
**Riscos/precaucions:**
- Sutge i incrustacions (fouling) → pèrdua d’eficiència
- Risc d’incendi de sutge (soot fire)
- Corrosió per condensació àcida en operació a baixa càrrega
## 3. Components principals
- **Cremador (burner):** atomització del fuel (pressió, vapor o aire), control flama, vàlvules de seguretat.
- **Cambra de combustió i tubs:** zona d’intercanvi de calor.
- **Tambor (steam drum) / cos de caldera:** separació vapor-aigua.
- **Vàlvules de seguretat:** protecció contra sobrepressió; timbrades i precintades.
- **Indicadors i controls de nivell:** vidre de nivell, sondes, alarmes alt/baix nivell.
- **Pressòstats i transmissors:** control de pressió, tall per alta pressió.
- **Bombes d’alimentació:** aporten aigua a caldera; sovint amb recirculació.
- **Desairejador (si existeix):** redueix O₂ dissolt.
- **Purgues:**
- Purga de fons (bottom blowdown): elimina llots i sòlids.
- Purga contínua/superficial: controla TDS i escumes.
- **Sistema de condensat:** tanc de condensat, retorn, filtres.
## 4. Operació: posada en marxa i servei
### 4.1. Verificacions prèvies
- Nivell d’aigua correcte i funcionament d’indicadors.
- Vàlvules en posició: vapor principal, purgues, alimentació.
- Combustible disponible i escalfat a viscositat adequada.
- Ventilació del forn i prova de seguretats del cremador.
### 4.2. Engegada
- Pre-ventilació (purga de forn) per eliminar gasos.
- Encesa pilot i detecció de flama.
- Encesa principal i rampa de càrrega gradual.
- Control de pressió amb pressòstat o controlador PID; evitar rampes brusques.
### 4.3. Funcionament en règim
- Mantenir pressió estable segons demanda.
- Controlar nivell d’aigua (risc crític):
- Nivell massa baix → sobreescalfament de tubs i risc de ruptura.
- Nivell massa alt → arrossegament d’aigua amb el vapor (wet steam).
- Verificar qualitat de vapor (separació) i retorn de condensat.
### 4.4. Aturada
- Reduir càrrega, parar cremador, mantenir circulació si cal.
- Despressuritzar segons procediment.
- Si aturada llarga: protecció anticorrosiva (wet lay-up / dry lay-up).
## 5. Tractament d’aigua de caldera
La qualitat d’aigua és determinant per evitar:
- Incrustacions (CaCO₃, sals) → sobreescalfament local.
- Corrosió per oxigen i CO₂.
- Escumes i arrossegament.
**Tractaments habituals:**
- **Fosfatació:** segrest de duresa i formació de llots fàcilment purgables.
- **Oxygen scavenger:** (ex. sulfits) per eliminar oxigen residual.
- **Control d’alcalinitat/pH:** per reduir corrosió.
- Ús d’aigua destil·lada o dessalada com a base, amb dosificació química.
**Purgues:** eina de control de sòlids i llots; s’han de fer segons anàlisi.
## 6. Manteniment preventiu
- Inspeccions diàries: nivell, pressió, flama, fuites, sorolls.
- Prova periòdica d’alarmes i tall de baix nivell.
- Neteja de cremador: toveres, filtres, atomitzador.
- Neteja de tubs de fums i cambra; control de sutge.
- Revisió de bombes d’alimentació, vàlvules i actuadors.
- Verificació de vàlvules de seguretat (segons programa i requisits de classe).
- Inspeccions internes en parades programades: corrosió, incrustació, estat de refractari.
## 7. Avaries típiques i diagnosi
- Pressió baixa: demanda alta, cremador subdimensionat, fuel fred, mala combustió.
- Pressió alta: control defectuós, vàlvula de regulació tancada, fallada pressòstat.
- Arrastre d’aigua: nivell alt, TDS elevat, manca de purga, separador deficient.
- Corrosió: O₂ dissolt, pH incorrecte, parades sense preservació.
- Incendi de sutge en economitzador: acumulació de sutge + temperatura elevada.
## 8. Seguretat i normativa
- Seguir procediments del SGS (ISM) i requisits de classe.
- Mantenir dispositius de seguretat operatius: vàlvules de seguretat, tall per flama, tall per altíssima pressió, tall per baix nivell.
- Permisos de treball i control d’energia (LOTO) en manteniments.
Estudia este tema con OPOSGRATIS
Has leído el desarrollo del tema. Para consolidar tu aprendizaje, estudia las flashcards asociadas con repetición espaciada (algoritmo SM-2), realiza simulacros de examen, y practica el supuesto práctico. Todo gratis y sin registro previo.
