T68. Descripció, operació i manteniment de generadors de vapor

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.

## 2. Tipus principals de calderes

### 2.1. Calderes pirotubulars (fire-tube)

**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.

**Paràmetres típics a controlar:** pH, alcalinitat, duresa, TDS, fosfats, oxigen dissolt, conductivitat.

**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.