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.