Caldera manual

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
DISEÑO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL ÁREA
DE CALDERAS DEL HOSPITAL NACIONAL SANTA ELENA DE
SANTA CRUZ DEL QUICHÉ, EL QUICHÉ
Hugo Tomás Larios Ren
Asesorado por el Ing. Julio César Campos Paiz
Guatemala, noviembre de 2011

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL ÁREA DE CALDERAS DEL
HOSPITAL NACIONAL SANTA ELENA DE SANTA CRUZ DEL QUICHÉ, EL QUICHÉ
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA
POR
HUGO TOMÁS LARIOS REN
ASESORADO POR EL ING. JULIO CÉSAR CAMPOS PAIZ
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO MECÁNICO
GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2011

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL I Ing. Alfredo Enrique Beber Aceituno
VOCAL II Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
VOCAL III Ing. Miguel Ángel Dávila Calderón
VOCAL IV Br. Juan Carlos Molina Jiménez
VOCAL V Br. Mario Maldonado Muralles
SECRETARIO Ing. Hugo Humberto Rivera Pérez
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
EXAMINADOR Ing. Fredy Mauricio Monrroy Peralta
EXAMINADOR Ing. Esdras Feliciano Miranda Orozco
EXAMINADOR Ing. Elvis José Álvarez Valdez
SECRETARIA Inga. Marcia Ivónne Véliz Vargas

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
En cumplimiento con los preceptos que establece la ley de la Universidad de
San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de
graduación titulado:
DISEÑO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL ÁREA DE CALDERAS DEL
HOSPITAL NACIONAL SANTA ELENA DE SANTA CRUZ DEL QUICHÉ, EL QUICHÉ
Tema que me fuera asignado por la Dirección de la Escuela de Ingeniería
Mecánica, con fecha 29 de noviembre del año 2010.
Hugo Tomás Larios Ren

ACTO QUE DEDICO A:
Dios Por la luz, sabiduría y entendimiento que medio para
afrontar los momentos difíciles y por permitirme
realizar este sueño de ser profesional.
Mis padres Julio Enrique Larios y Flora Marina Ren, por
haberme dado la vida, por sus sacrificios, su
incondicional apoyo y tener el buen criterio de
guiarme a la superación personal y profesional.
Mis hermanos Juan Carlos, Julio Arturo y Sergio Estuardo, por su
apoyo moral y espiritual, simplemente sin su ayuda
nada de esto se hubiese cumplido.
Mis abuelos Juan Domingo Larios (q.e.p.d.), Cecilia Carrillo
(q.e.p.d.); Tomás Ren (q.e.p.d.) y Gregoria Ixcotoy,
por haberme predicado con el ejemplo la humildad, el
respeto, la honradez y la responsabilidad.
Mi novia Petrona Ambrocio, por su amor, cariño, comprensión
y su apoyo fundamental en mi carrera universitaria,
y por estar a mi lado en este momento importante de
mi vida.
Mi familia En general, por brindarme su apoyo moral para
seguir adelante.

Mis amigos Miguel Lux, Mynor Batz, Milton de León, Eden
Chiquito y amigos en general por su amistad,
solidaridad y ayuda incondicional que me brindaron a
lo largo de mi formación profesional.

ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ........................................................................... V
LISTA DE SÍMBOLOS....................................................................................... IX
GLOSARIO ..................................................................................................... XIII
RESUMEN ......................................................................................................XIX
OBJETIVOS ....................................................................................................XXI
INTRODUCCIÓN ..........................................................................................XXIII
1......ANTECEDENTES ...................................................................................... 1
1.1. Antecedentes históricos del hospital ............................................... 1
1.1.1. Estructura organizacional .................................................. 2
1.1.2. Distribución en planta de las unidades.............................. 4
1.2. Unidades de servicio de apoyo que utilizan vapor
para sus procesos ........................................................................... 5
1.2.1. Unidades de servicio de apoyo.......................................... 5
1.2.1.1......Descripción de las unidades............................. 5
1.2.1.1.1. Unidad de lavandería.................... 5
1.2.1.1.2. Unidad de cocina.......................... 5
1.2.1.1.3. Central de equipos........................ 6
1.2.1.1.4. Calentamiento del agua................ 6
1.3. Procesos realizados en las unidades de apoyo .............................. 6
1.3.1. Proceso de esterilización................................................... 6
1.3.2. Proceso de cocción de alimentos...................................... 7
1.3.3. Proceso de secado y planchado........................................ 8
1.4. Descripción general y principios de operación de calderas............. 9
1.5. Accesorios y equipo auxiliar asociado a las calderas.................... 10

1.5.1. Los quemadores y el sistema de control..........................12
1.5.2. Armaduras para calderas.................................................13
1.5.3. Equipo auxiliar..................................................................15
1.6. Aire para la combustión .................................................................19
1.7. Ignición automática ........................................................................19
1.8. Aire de atomización........................................................................21
1.9. Flujo de combustible ......................................................................22
1.10. Modulación del quemado...............................................................24
1.11. Red de distribución de vapor .........................................................25
2. EVALUACIÓN ACTUAL DE LAS CALDERAS Y
SUMINISTRO DE VAPOR........................................................................27
2.1. Antecedentes de los accesorios y equipo auxiliar..........................27
2.1.1. Tiempo de vida.................................................................27
2.1.2. Funcionamiento actual .....................................................28
2.2. Condiciones actuales de las calderas............................................29
2.2.1. Consumo de combustible por hora ..................................29
2.2.2. Tratamiento de agua ........................................................30
2.2.3. Cantidad de vapor generado por hora..............................35
2.2.4. Descripción de la capacidad instalada .............................37
2.3. Operación de caldera.....................................................................37
2.3.1. Flujograma de las actividades necesarias para
llevar a cabo la operación ................................................37
2.4. Condiciones de la tubería de suministro de vapor .........................41
2.4.1. Condiciones actuales de la tubería ..................................41
2.4.1.1. Consecuencias en la tubería por
falta de aislamiento térmico.............................41
2.4.2. Material de la tubería .......................................................44
2.4.3. Aislamiento térmico..........................................................45

2.4.4. Medidas de la tubería .......................................................47
3. PROPUESTA DE PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO ...............49
3.1. Función y objetivos.........................................................................49
3.1.1. Importancia del mantenimiento preventivo
para calderas....................................................................51
3.2. Guía para rutinas de mantenimiento en las calderas .....................52
3.2.1. Semanales .......................................................................53
3.2.2. Mensuales ........................................................................54
3.2.3. Trimestrales......................................................................55
3.2.4. Semestrales......................................................................56
3.2.5. Anuales ............................................................................57
3.3. Manual de procedimientos del plan de
mantenimiento preventivo ...............................................................63
4. PROGRAMA DE CAPACITACIÓN AL PERSONAL DE
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS ...............................81
4.1. Concepto de caldera ......................................................................81
4.2. Función de una caldera en un hospital...........................................81
4.3. Registro de datos en la caldera......................................................81
4.4. Purga..............................................................................................83
4.5. Afinación de la caldera ...................................................................85
4.6. Limpieza de los tubos de la caldera ...............................................86
4.6.1. Limpieza lado de agua .....................................................86
4.6.2. Limpieza lado de fuego ....................................................87
4.7. Operación eficiente de la caldera ...................................................87
4.7.1. Eficiencia de una caldera .................................................88
4.7.2. Parámetros que afectan la eficiencia de una caldera.......89
4.7.3. Tratamiento de agua para calderas..................................95

4.8. Sistema de alimentación de agua ................................................101
4.8.1. Sistema de recepción de condensado ...........................101
4.8.2. Sistema de bombeo .......................................................103
4.9. Sistema de alimentación de combustible.....................................104
4.10. Seguridad en el área de calderas ................................................111
CONCLUSIONES ...........................................................................................117
RECOMENDACIONES...................................................................................119
BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................121
ANEXOS.........................................................................................................123

V
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1. Organigrama de la institución................................................................... 3
2. Vista de planta de las unidades de servicio de apoyo.............................. 4
3. Esquema de caldera pirotubular CB........................................................10
4. Partes principales de una caldera pirotubular .........................................11
5. Accesorios de caldera pirotubular ...........................................................11
6. Quemador de combustible ......................................................................13
7. Medidor de nivel de agua ........................................................................15
8. Motor del ventilador de la caldera CB .....................................................19
9. Conjunto de ignición automática caldera CB...........................................20
10. Compresor de aire para la atomización...................................................21
11. Bomba de suministro de combustible......................................................23
12. Conjunto de control de combustible al quemador ...................................23
13. Motor modulador de registro ...................................................................25
14. Red de tuberías de distribución de vapor................................................26
15. Tuberías de distribución general de vapor ..............................................26
16. Caldera pirotubular CB............................................................................28
17. Área de calderas del Hospital Nacional Santa Elena ..............................28
18. Cámara de agua de una caldera pirotubular ...........................................36
19. Tubería sin aislamiento térmico...............................................................42
20. Fuga de vapor en la tubería debido a la corrosión ..................................44
21. Materiales utilizados para el aislamiento térmico ....................................46
22. Ojo de vidrio para chequear el quemador ...............................................64
23. Desmontaje de la boquilla de inyección de combustible .........................64

VI
24. Limpieza del quemador...........................................................................65
25. Detalle de electrodos ..............................................................................65
26. Manómetro ubicado en la línea de conducción de gas ...........................66
27. Revisión de la fotocelda..........................................................................67
28. Termómetro de la chimenea ...................................................................67
29. Limpieza de la caldera del lado de fuego................................................69
30. Nivel de agua de caldera ........................................................................71
31. Control programador...............................................................................73
32. Válvula de seguridad de accionamiento por sobrepresión......................74
33. Termómetro ............................................................................................75
34. Válvulas de diferente tipo colocadas en la caldera CB ...........................75
35. Trampa de vapor de precalentador de combustible................................76
36. Chimenea de caldera..............................................................................76
37. Manómetro de presión de vapor colocado en caldera CB ......................77
38. Variación en pérdidas de eficiencia de caldera.......................................91
39. Variación en la eficiencia de combustión ................................................92
40. Pérdida de eficiencia por incremento de la temperatura.........................93
41. Mejora de la eficiencia por reducción de la presión de operación...........94
42. Tanque de condensados de caldera CB...............................................103
43. Bomba tipo turbina acoplada a un motor eléctrico................................103
44. Instalación típica de una bomba de combustible (Bunker)....................105
45. Transmisión mecánica de la bomba de combustible ............................106
46. Ubicación y tuberías del tanque de combustible subterráneo...............110
47. Extintores y señales de seguridad industrial.........................................114
48. Equipo de protección personal..............................................................115

VII
TABLAS
I. Representación de los símbolos utilizados en un flujograma .................38
II. Ejemplo de los procesos utilizando un flujograma en caldera de
combustión a diesel................................................................................39
III. Ejemplo de los procesos utilizando un flujograma en caldera de
combustión por bunker...........................................................................40
IV. Informe de rutinas...................................................................................53
V. Orden de trabajo.....................................................................................60
VI. Orden de servicio ...................................................................................61
VII. Informe diario de mantenimiento ............................................................62
VIII. Programación del mantenimiento de la caldera pirotubular
CB C1 del Hospital Nacional Santa Elena..............................................78
IX. Programación del mantenimiento de la caldera pirotubular
CB C2 del Hospital Nacional Santa Elena..............................................79
X. Límites de sólidos en agua de calderas .................................................84

IX
LISTA DE SÍMBOLOS
Símbolo Significado
H2O Agua
HP Caballos de fuerza
cm Centímetro
CB Cleaver Brooks
CO2 Dióxido de Carbono
Dr. Doctor
gal Galón
o
C Grados Centígrados
o
F Grados Fahrenheit
hr Hora

X
K Kelvin
kg Kilogramo
kW Kilowatt
lb Libra
Psi Libra sobre pulgada cuadrada
lt Litro
m Metro
m3
Metro cúbico
m/min Metros por minuto
mm Milímetro
min Minuto
CO Monóxido de Carbono

XI
No Nivel inicial
Nf Nivel final
O2 Oxígeno molecular
ppm Partes por millón
π Pi
% Porcentaje
pH Potencial de Hidrógeno
R Radio del depósito de
combustible
Rpm Revoluciones por minuto
Vcc Volumen de combustible
consumido

XIII
GLOSARIO
Accesorios Elementos componentes de un sistema de tuberías,
diferentes de las tuberías en sí, tales como uniones,
codos, tees, etc.
Ácido (Del latín acidus, que significa agrio). Es considerado
tradicionalmente como cualquier compuesto químico que,
cuando se disuelve en agua, produce una solución con
una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura,
esto es, un pH menor que 7.
Acuatubular Tipo de caldera, que tiene como principio de
funcionamiento dejar que el agua circule a través de los
pasos de la caldera y a través de una transferencia de
calor, llevar a cabo el proceso de evaporización de la
misma a altas presiones.
Agua blanda Agua tratada, que no posee dureza.
Agua cruda Agua que aún no ha sido tratada.
Agua de Agua que alimenta la caldera, puede ser: cruda,
alimentación condensada o tratada.

XIV
Aislante Material utilizado para separar la superficie del material
que lo posee con el ambiente exterior a él, evitando la
pérdida de calor.
Base Sustancia capaz de aceptar un ión hidrógeno (un protón)
y producir iones hidróxido, en soluciones.
Boquilla Parte del quemador que atomiza el combustible para
llevar el proceso de combustión de una manera eficiente.
Búnker Es un combustible derivado del petróleo, que es más
rústico que la gasolina; su proceso de elaboración es
más rápido y económico, y por ende su precio también lo
es en comparación con otro derivado del petróleo como
lo es la gasolina.
Calandria Es una máquina de rodillos cuyo funcionamiento es
electromecánico, se utiliza para el planchado de artículos
como sábanas, cobijas y toallas.
Caldera Equipo diseñado y construido para la generación de
vapor a presión, puede producir fuerzas en procesos
industriales, calefacción, esterilización, etc.
Calor Energía térmica desarrollada en la combustión. Se
propaga por radiación, conducción y convección.
Carcasa Es la parte superficial que cubre el quemador y los pasos
de la caldera y separa el hogar de la cámara de agua.

XV
Combustión Reacción química, caracterizada por ser instantánea y
principalmente por su desprendimiento de calor y luz.
Son necesarios tres elementos para que se dé la
reacción, estos son: el aire, combustible y calor.
Condensación Cambio de estado del agua que se encuentra en forma
gaseosa a forma líquida.
Control de pH Es un control que se hace para estimar si un químico es
ácido o base.
Corrosión Es un desgaste anormal producido en las partes
metálicas del interior de la caldera que tienen contacto
directo con el agua, es causada por acción electrolítica,
alcalinidad del agua y oxígeno.
Evaporización Es un proceso de calentamiento que hace que el agua
cambie de estado líquido a estado gaseoso.
Flujograma Es un diagrama que se utiliza para describir un proceso.
Fosfatos y Químicos que previenen la formación de
Polifosfatos incrustaciones y óxido en el sistema.
Fotocelda Es un interruptor eléctrico que se acciona a través de la
emisión de electrones en forma de luz.

XVI
Golpe de ariete Es un golpe que hace el vapor condensado a las tuberías
a altas presiones, lo cual puede provocar
inmediatamente grietas en la tubería.
Incrustación Es una capa de materiales diferentes del agua que se
adhieren a la superficie de la cámara de agua, tuberías y
válvulas etc., que generan el deterioro de la maquinaria,
formando óxidos o ácidos que deterioran la superficie en
donde se alojan.
Monitoreo Grupo de actividades que proporcionan información del
estado de la maquinaria y del mantenimiento, requeridas
por los especialistas en este tipo de maquinaria.
Neopreno Es un químico artificial que se utiliza como sustituto del
caucho.
Neumática Ciencia que estudia sistemas de aire comprimido, para
ejercer trabajo.
pH Determina la acidez o alcalinidad del agua.
Programador Parte de la caldera, que toma decisiones a través de
variables de entrada como lo son la presión, la
temperatura, etc. Y de esta manera dar impulsos
eléctricos a los demás dispositivos para que éstos
funcionen adecuadamente, y proporcionen el servicio
para el que fueron diseñados.

XVII
Purga Pérdida determinada de agua en el sistema de la
caldera.
Quemador Elemento de la caldera, que se encarga de llevar a cabo
el proceso de combustión.
Termostato Regulador de temperatura del agua en un sistema.
Válvula Es un accesorio de las tuberías que evita o deja pasar
cualquier fluido, con el objetivo de regular las
propiedades de un fluido.

XIX
RESUMEN
El presente trabajo se realizó en el área de calderas del Hospital Nacional
Santa Elena, ubicado en la cabecera departamental de Santa Cruz del Quiché.
Por el paso de los años las instalaciones hospitalarias y el equipo para
que funcione adecuadamente el hospital, se han venido deteriorando al punto
de llegar a paros inesperados de los equipos. Todo esto por falta de políticas de
mantenimiento en el centro asistencial. En el departamento de mantenimiento,
por falta de presupuesto, se tiene la política de aplicar a los equipos un
mantenimiento netamente correctivo si es que el presupuesto lo permite o
simplemente el equipo se deshabilita.
Por ende, es de suma importancia hacer un diagnóstico del estado actual
de las calderas y su red de distribución de vapor con el fin de tener una base
sustancial para darle la importancia al diseño de un plan de mantenimiento
preventivo.
El área de calderas y por consiguiente las calderas son un equipo crítico
dentro de la institución ya que de la generación de vapor dependen otras
unidades para trabajar, como central de equipos, cocina y lavandería.
En el trabajo se aborda la importancia de las rutinas de mantenimiento,
como herramienta al momento de llevar adelante una estrategia de
mantenimiento. Las rutinas de mantenimiento preventivo permiten tener un
historial, conocer el estado actual de las calderas y de sus equipos auxiliares,

XX
así como identificar las causas que provocan las fallas para poder corregirlas,
aumentando de esta forma la confiabilidad y disponibilidad del equipo.
Además, se enfoca la propuesta de iniciar el proceso de capacitación
para el personal de operación y mantenimiento de calderas, ya que es de suma
importancia que tanto los operadores como encargados del mantenimiento de
estos equipos sepan solucionar cualquier problema que se presente en las
calderas y esto se logra únicamente con programas de capacitación.

XXI
OBJETIVOS
General
Diseñar un plan de mantenimiento preventivo de las calderas, que
garantice su buen funcionamiento y una eficiencia en las redes de distribución,
para entregar vapor de calidad a las unidades que lo demanden.
Específicos
1. Analizar la situación actual de las calderas y las redes de distribución de
vapor para el suministro del mismo.
2. Definir una guía de rutinas de mantenimiento preventivo que garanticen el
buen funcionamiento de las calderas para que estas operen de una forma
eficiente.
3. Elaborar un manual de procedimientos, el cual conlleve la descripción de
los pasos a seguir para llevar a cabo el mantenimiento.
4. Crear un programa de capacitación para el personal de operación y
mantenimiento de calderas.

XXIII
INTRODUCCIÓN
Actualmente, el Hospital Nacional Santa Elena, ubicado en la cabecera
departamental de Santa Cruz del Quiché, tiene dos calderas, las cuales se
alternan, semestralmente. Estos equipos constituyen la fuente de energía, para
los servicios de lavandería, cocina y central de equipos, ya que sin el vapor
estos se vuelven inoperantes. Por tal motivo, es de suma importancia presentar
un programa de mantenimiento preventivo, ya que actualmente la institución
carece de un programa referente a mantenimiento.
En el desarrollo del tema se abarcó en el primer capítulo una breve
reseña del Hospital Nacional Santa Elena, además se da a conocer la
necesidad que existe en la alimentación de vapor para los servicios, también se
toma en consideración todas las generalidades de la maquinaria, como los
dispositivos auxiliares y se describen todos los equipos de los que está
compuesta la caldera que son necesarios para el funcionamiento.
En el segundo capítulo se demuestra la situación actual del
funcionamiento de las calderas, y las condiciones en que se encuentra; también
se da la descripción de las condiciones de la tubería de suministro de vapor y lo
que ocasiona el no aplicar el mantenimiento correcto a la red de distribución del
mismo.
En el capítulo tres se propone una guía para rutinas de mantenimiento
preventivo para las calderas de la institución, con el fin de mejorar el estado
actual de las mismas.

XXIV
En el capítulo cuatro se describe un programa de capacitación para el
personal de operación y mantenimiento de calderas, ya que es de suma
importancia que el personal esté debidamente capacitado para poder solucionar
cualquier problema que se pueda presentar.

1
1......ANTECEDENTES
1.1. Antecedentes históricos del hospital
En 1,944, fue creado en la cabecera departamental de Santa Cruz del
Quiché, el Hospital Nacional Santa Elena, en donde actualmente se encuentra
el Centro Comercial de la zona 3, de esta ciudad, para cubrir las necesidades
de la población de aquel entonces.
En 1,954, la demanda de usuarios en el Hospital Nacional se fue
incrementando, siendo el edificio inadecuado, y poco funcional para la atención
de pacientes, por lo que el señor Ernesto Flores Girón, persona que por su
profundo cariño a su tierra natal, cedió un terreno en calidad de donación a
favor del Hospital Nacional Santa Elena, siendo su director en ese entonces el
Dr. Alfonso Wer; el mismo cuenta con una extensión de tres mil metros
cuadrados, ubicado en la segunda avenida de la zona 4, salida a la ciudad
capital, donde actualmente funciona el centro de salud de esta ciudad.
En 1,987 se inició la construcción de un nuevo hospital en la parte
poniente de la ciudad, a un kilómetro del parque central, con un costo
aproximado de $12000 000,00, el mismo cuenta con un área de 10,000 metros
cuadrados, y área verde de 15,000 metros cuadrados; tiene una capacidad de
130 camas.
La estructura del edificio es de un nivel, para el funcionamiento de los
diferentes departamentos, la misma cuenta con equipos modernos de alta
tecnología, para satisfacer las necesidades de la población.

2
El 5 de junio de 1,995, durante la administración del Lic. Ramiro de León
Carpio, se inauguró el Hospital Nacional Santa Elena, para ocupar las nuevas
instalaciones, siendo Director el Dr. Antonio González Medina.
Posteriormente, se han dado cambios de directores, siendo ellos: Dr.
Waldemar Vélez Gaitán, Dr. Edgar de León, Dr. Noel Alfredo Revolorio
Rodríguez, Dr. Carlos García, Dr. Sergio Cáceres Caravantes, Dr. Constantino
Isaac Sánchez Montoya, Dr. Salomón Delgado Catalán y Dr. Andrés Barrios
Gómez.
1.1.1. Estructura organizacional
La estructura organizacional se divide en dos áreas: la de medicina y de
administración financiera; la estructura organizacional se describe mejor en la
figura 1.

3
Figura 1. Organigrama de la institución
Fuente: elaboración propia. Información proporcionada en Hospital Nacional Santa Elena.
DIRECCIÓN
CONSEJO
TÉCNICO
SECRETARÍA
SUB-DIRECCIÓN MÉDICA
SERVICIOS MÉDICOS
SERVICIOS DE APOYO
GINECOBSTETRICIA
MEDICINA INTERNA
QUIRÓFANO
CONSULTA EXTERNA
INTENSIVO
PEDIATRÍA
EMERGENCIA
CIRUGÍA
ENFERMERÍA
RAYOS “X”
SALA DE
RECUPERACIÓN
NUTRICIONAL
FARMACIA
TRABAJO
SOCIAL
BANCO DE
SANGRE
CENTRAL
DE
EQUIPOS
LABORA
TORIO
EPIDEMIOLO-
GÍA
MORGUE
RECURSOS
HUMANOS
JEFATURA DE
PERSONAL
SECRETARÍA DE
PERSONAL
FARMACIA
BODEGA
ALIMEN
TOS
LABORA
TORIO
SECRETARÍA
PRESUPUESTO
CONTABILIDAD
TESORERÍA
VIGILANTES
COMPRAS
MANTENIMIEN
TO
LAVANDERÍA
SUB- DIRECCIÓN GERENCIA ADMINISTRATIVA FINANCIERA
SERVICIOS DE APOYO
ALMACENES
ACTIVOS
FIJOS
9
TRABAJADORES
OPERATIVOS
10 TRABAJADORES
OPERATIVOS
PILOTOS
MECÁNICOS
TRABAJA
DOR
OPERATIV
O II
TRABAJADOR
OPERATIVO IV
ALIMENTACIÓN
TRABAJADOR
OPERATIVO IV
TRABAJADOR
OPERATIVO II
TRABAJADOR
OPERATIVO IV
INFORMÁTICA
INTENSIVO
PEDIÁTRICO
ADMISIONES
TRABAJO SOCIAL
ATENCIÓN AL
PÚBLICO
ARCHIVO/
ESTADÍSTICA
ELECTRICISTAS
JARDINERÍA
AUXILIAR II
AUXILIAR I
CONSERJERÍA
TRABAJADOR
OPERATIVO II
VIGILANTE DE
INFORMACIÓN
VIGILANTE DE
GARITA
CALDERAS
VIGILANTE DE
EMERGENCIA

4
1.1.2. Distribución en planta de las unidades
La distribución en planta de las áreas y unidades de servicio de apoyo se
describen mejor en la siguiente figura.
Figura 2. Vista de planta de las unidades de servicio de apoyo
Fuente: elaboración propia. Información proporcionada en Hospital Nacional Santa Elena.

5
1.2......Unidades de servicio de apoyo que utilizan vapor para sus …
procesos
1.2.1. Unidades de servicio de apoyo
Estas son unidades que dentro de la institución, necesitan del vapor para
poder ejercer sus funciones de una manera eficiente.
1.2.1.1. Descripción de las unidades
Entre estas unidades de servicio, se pueden citar la unidad de lavandería,
de alimentación y central de equipos; estas unidades se describen a
continuación:
1.2.1.1.1. Unidad de lavandería
Esta unidad es la encargada de lavar, planchar y desinfectar la ropa sucia
que se ha utilizado y ha de utilizarse nuevamente, para vestir a los pacientes,
personal operativo y otros; esta unidad necesita del vapor para poder llevar a
cabo el proceso de secado y lavado en ciertas ocasiones.
1.2.1.1.2. Unidad de cocina
Esta unidad se encarga de abastecer con alimentación a los pacientes y al
personal operativo, pero para funcionar de una manera eficiente, (es decir
aprovechando bien los recursos disponibles), necesita del vapor para llevar a
cabo el proceso de cocción de alimentos, de una manera menos costosa.

6
1.2.1.1.3. Central de equipos
Esta es una de las unidades más importantes que necesita del vapor para
funcionar eficientemente; esta unidad se encarga de esterilizar equipos e
instrumentos quirúrgicos, con lo cual se evitan infecciones de cualquier tipo, y
de esta manera poderlos utilizar nuevamente.
1.2.1.1.4. Calentamiento del agua
Esta unidad es la encargada de abastecer a otras unidades de servicio,
con agua caliente, y para ello utiliza tanques de condensación, muchas veces
alimentados por la tubería de retorno de vapor, el vapor condensado regresa a
los tanques, y este mismo sirve para brindar el servicio de agua caliente.
1.3. Procesos realizados en las unidades de apoyo
1.3.1. Proceso de esterilización
Este término es sinónimo de desinfección, pero en una extensión mayor;
pues implica la destrucción de todas las formas de vida presentes sobre un
cuerpo y dentro del mismo.
Desde el punto de vista microbiológico, una sustancia es estéril cuando
está libre de todos los microorganismos vivientes patógenos.
Actualmente, se dispone de varios métodos para el proceso de
esterilización, pero se enfocará el presente estudio en los métodos utilizados
en esta institución: esterilización eléctrica y a vapor.

7
 Esterilización eléctrica: en este proceso no se usa vapor directo para la
esterilización, sino por medio de una resistencia se evapora el agua
caliente que está entrando al esterilizador y de esta forma produce el
vapor necesario para el proceso de esterilización.
 Esterilización a vapor: son varios los factores que han hecho que el vapor
saturado sea considerado el agente más seguro en la esterilización de los
tejidos.
Las propiedades físicas del vapor saturado pueden ser fácilmente
medidas, pudiéndose apreciar sus características microbicidas, mediante la
simple lectura de un manómetro y un termómetro.
El vapor se condensa al ponerse en contacto con los objetos fríos,
calentándolos y humedeciéndolos al mismo tiempo, proporcionándoles de esta
forma los dos elementos que se precisan para la destrucción de las bacterias: el
calor y la humedad.
1.3.2. Proceso de cocción de alimentos
Este proceso se lleva a cabo, al cocer los alimentos por medio de vapor,
en equipos especiales llamadas marmitas (son ollas calentadas a vapor,
montadas en una base propia), entre estas se pueden mencionar: las volcables
y fijas.

8
1.3.3. Proceso de secado y planchado
El proceso de secado se da en la unidad de lavandería; porque se
necesita de ropa seca y limpia constantemente, y para ello el vapor a una
presión entre 60 a 120 psi; después de pasar por unos serpentines, este se
calienta, y al ser liberado en la cámara de secado, se adhiere a la ropa
húmeda, y de esta manera lleva a cabo el proceso de secado.
Para el proceso de planchado se pueden utilizar planchadoras y
calandrias; las primeras son equipos electromecánicos que están diseñados
para proveer de un método de planchado a presión, controlable, exacto y
rápido; este equipo consta de un cabezal estacionario con su superficie forrada
y sobre el cual se coloca la pieza que va a ser planchada.
El cabezal móvil (superior) es de metal pulido, usualmente acero
inoxidable y calentado internamente con vapor. Una mesa metálica debajo del
cabezal estacionario inferior, sirve de superficie de trabajo e impide que el
artículo se ponga en contacto con otras partes de la máquina.
La calandria es una máquina de rodillos cuyo funcionamiento es
electromecánico, se utiliza para el planchado de artículos como sábanas,
cobijas, toallas en general, y todos aquellos artículos planos de tamaño
considerable.
Estos equipos se clasifican según el número de rodillos de los mismos;
siendo los más comunes los de 1, 4, 6 y 8 rodillos. Su capacidad de trabajo
aumenta considerablemente según el número de rodillos.

9
1.4. Descripción general y principios de operación de calderas
El término “caldera” se aplica a un dispositivo que sirve para generar
vapor, en procesos industriales o calefacción, agua caliente para calefacción o
para uso general. Por razones de sencillez de comprensión, a la caldera se le
considera como un productor de vapor en términos generales.
Las calderas son diseñadas para transmitir el calor procedente de una
fuente externa, generalmente, un combustible, a un fluido contenido dentro de
la misma caldera. Si este fluido no es agua ni vapor de agua o mercurio, a la
unidad se le clasifica como vaporizador o como un calentador de líquidos
térmicos. De cualquier carácter que sea, este líquido debe de estar dentro del
equipo con las debidas medidas de seguridad. El vapor o agua caliente, deben
ser alimentados en las condiciones deseadas, es decir de acuerdo con la
presión, temperatura y calidad, y en la cantidad que se requiera.
Las calderas de vapor se clasifican, atendiendo a la posición relativa de
los gases calientes y del agua, en acuatubulares y pirotubulares; por la posición
de los tubos, en verticales, horizontales e inclinados; y, por la naturaleza del
servicio que prestan, en fijas, portátiles, locomóviles y marinas. En la figura 3 se
presenta el esquema de una caldera pirotubular.
La elección de una caldera para un servicio determinado depende del
combustible que se disponga, tipo de servicio, capacidad de producción de
vapor requerida, duración probable de la instalación y de otros factores de
carácter económico.

10
Figura 3. Esquema de Caldera Pirotubular CB
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de calderas CB. p. 7.
1.5. Accesorios y equipo auxiliar asociado a las calderas
El equipo auxiliar de las calderas consta de aparatos o dispositivos,
accesorios o armaduras, que están íntimamente ligados, ya sea con la caldera
misma o con su operación, control o mantenimiento. Es indispensable para la
seguridad, economía y la comodidad. El término “equipo auxiliar” incluye el
conjunto general, a diferencia de las llamadas “armaduras” o conexiones, que
comprenden aquellas partes directamente conectadas a la caldera o dentro de
la misma.
Las figuras 4 y 5 muestran con detalle las partes principales de una
caldera utilizada en la institución.
10
la misma.
10
la misma.

11
Figura 4. Partes principales de una caldera pirotubular
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de calderas CB, p. 10.
Figura 5. Accesorios de caldera pirotubular
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de calderas CB, p. 11.
1. CÁMARA DE COMBUSTIÓN (PASO 1)
2. PASO DOS
3. DEFLECTOR POSTERIOR
4. PASO TRES
5. PASO CUATRO
6. DEFLECTOR
7. GASES DE COMBUSTIÓN
8. TERMÓMETRO
9. VENTILADOR
1. PANEL DE CONTROL
2. SWITCH DE AIRE DE COMBUSTIÓN
3. TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN
4. BOMBA DE ACEITE
5. RESTRICCIÓN DE ACEITE
6. MANÓMETRO DE ACEITE
7. DETECTOR DE FLAMA
8. MANÓMETRO DE AIRE
9. LLENADO DE ACEITE
10. PASO DE ACEITE
11. BOMBA DE AIRE
12. VÁLVULA DE AIRE
13. FILTRO DE AIRE

12
1.5.1. Los quemadores y el sistema de control
El propósito principal de un quemador es mezclar y dirigir el flujo de
combustibles y aire, de tal manera, que se asegure el incendio rápido y la
combustión completa; ver figura 6. Cuando se quema aceite, este puede
atomizarse por medio de la presión del combustible o usando gas comprimido,
por lo general, vapor de aire. Los atomizadores que utilizan la presión del
combustible, generalmente, son de tipo mecánico de flujo único o de flujo de
retorno.
El tipo de flujo único usa una presión del aceite de 300 a 600 Psi con el
gasto máximo y se limita un intervalo de operación de 2 a 1. Si se requiere un
intervalo de carga mayor que 2 a 1, se usa el tipo de atomizador de flujo de
retorno, el cual usa presiones del aceite de hasta 1000 psi y proporciona un
intervalo de operación de 10 a 1 bajo condiciones favorables.
Los atomizadores de vapor y de aire proporcionan un intervalo de
operación de aproximadamente 10 a 1, pero, con una presión del aceite,
relativamente baja 300 psi. El consumo de vapor requerido para una buena
atomización, por lo común es menor que el 1% de la salida de vapor de la
caldera.
El sistema de control de la combustión consta de dispositivos automáticos
destinados a mantener la presión de vapor deseada y la proporción correcta
entre el combustible y el aire al variar la carga. Los controles automáticos se
sirven de energía neumática, hidráulica o eléctrica para accionar los motores,
los cuales, a su vez, regulan la alimentación de combustible y de aire rápido
simultáneamente, como respuesta a las variaciones de demanda de vapor.

13
Figura 6. Quemador de combustible
Fuente: fotografía tomada en Hospital Nacional Santa Elena.
1.5.2. Armaduras para calderas
Es absolutamente necesario dotar a la caldera de un dispositivo de
protección que prevenga el aumento de presión más allá de la presión de
diseño. Entre los dispositivos propios de las calderas automáticas, pueden
citarse los siguientes:
 Válvulas de seguridad de disparador, para calderas de vapor: cuando la
presión alcanza un punto predeterminado, la válvula se dispara, quedando
completamente abierta y permaneciendo así, hasta que baja nuevamente
la presión.
 Válvulas de alivio de seguridad para calderas de agua caliente: si la
presión llega a un punto predeterminado, la válvula se abre ligeramente,
dejando pasar cierta cantidad de líquido; si la presión continúa
aumentando, la válvula se dispara quedando completamente abierta.
13
la presión.
13
la presión.

14
 Válvula de alivio para presión y temperatura para calentadores de agua: al
llegar la presión al punto predeterminado, la válvula se abre ligeramente,
dejando pasar líquido; o, si la temperatura alcanza el punto de ebullición,
se abre la válvula, o bien, se funde un elemento fusible.
Las válvulas de seguridad de tamaños mayores se colocan a la
intemperie, uniéndolas por tubería a la caldera. Todas las válvulas de alivio se
instalan en un lugar en donde no lleguen a quemar al personal de servicio.
Todas las calderas de operación automática tienen que estar equipadas
con un interruptor de bajo nivel de agua, el cual impide el funcionamiento del
quemador, mientras no haya suficiente agua en la caldera. Un modelo típico de
este dispositivo consiste en un flotador que actúa sobre un interruptor eléctrico.
El interruptor puede ser instalado dentro de la columna de agua o dentro de la
caldera misma. Todas las unidades están provistas de una válvula de purga
para lavar los sedimentos recolectados.
La alimentación automática del agua a la caldera, siempre que el nivel
descienda hasta una altura determinada, entra en acción. Con presiones de
menos de 250 psi se emplea, frecuentemente, una válvula de flotador que
usualmente, opera con el interruptor de bajo nivel. Para las presiones más altas,
es necesario recurrir a la expansión de un tubo al entrar en contacto con el
vapor para el accionamiento del aparato. En algunas unidades se combinan el
interruptor de bajo nivel y la bomba del agua de alimentación y son del tipo de
electrodos, que hacen pasar corriente eléctrica a través del agua de la caldera.
Todas las calderas de vapor están equipadas con un indicador de nivel del
agua que permite la observación visual de la cantidad de agua que contiene la
caldera. El diseño de estos indicadores depende de la presión a la que se les

15
somete. Algunos tipos trabajan automáticamente, cerrándose en caso de
ruptura del vidrio. En una caldera se colocan válvulas o grifos de prueba a tres
niveles diferentes del indicador de nivel, lo que permite al operador cerciorarse
de que el nivel del agua en la caldera coincida con la indicación del tubo de
vidrio, como lo muestra la figura 7.
Figura 7. Medidor de nivel de agua
1.5.3. Equipo auxiliar
 Purgadores
Se colocan en la parte más baja de la caldera algunas veces también en el
cuerpo cilíndrico; se utilizan para sacar una cierta cantidad de agua, con el fin
de extraer de la caldera los lodos, sedimentos y espumas. En ocasiones se
emplea un purgado por el fondo continuo, por medio de un tubo pequeño, para
sacar las impurezas a medida que se precipitan. No obstante, cuando se sigue
este procedimiento, los purgadores grandes hay que abrirlos de vez en cuando,
para sacar completamente los lodos acumulados.
15
 Purgadores
15
 Purgadores

16
 Instrumentos
Las calderas de vapor deben tener forzosamente un manómetro para la
medición de la presión; las calderas para agua caliente necesitan manómetro y
termómetro.
Otros accesorios complementarios pueden incluir un medidor de gasto
para el agua de alimentación, medidor de flujo de vapor, termómetro para los
gases de escape y otros instrumentos de control y medición. En las
instalaciones grandes se cuenta con controles automáticos para el
economizador, el tratamiento del agua de alimentación, así como los controles
de presión y temperatura del vapor.
Para la obtención de las más altas eficiencias, es preciso llevar un control
absoluto sobre el proceso de la combustión. Este control está basado en las
proporciones de monóxido de carbono o de oxígeno que hay en los gases de
escape. La cantidad necesaria de aire para la combustión es ajustada para que
el suministro de aire de exceso sea el mínimo necesario de acuerdo con el
combustible, con los métodos de combustión y con el diseño de la caldera.
 Sopladores para hollín
Los ductos de paso, en el lado del fuego de la caldera, tienen la tendencia
a la acumulación de hollín y ceniza volátil. Para disgregar estos materiales
producidos por la combustión, se emplean boquillas para lanzar chorros de aire
o vapor, permanentemente instaladas.

17
 Equipos de tratamiento de agua
La precipitación de sales sobre las superficies sujetas a calefacción del
lado en contacto con el agua, ocasiona averías en la caldera; las turbinas de
alta presión quedan expuestas a las consecuencias del arrastre de sílice por el
vapor. Para contrarrestar lo anterior, especialmente, en aquellas plantas que
tienen un alto consumo de agua de alimentación, se acostumbra a instalar
equipos de tratamiento de agua, para desmineralizarla y desoxidarla antes de
su inyección a la caldera.
 Inyección del agua de alimentación
Todas las calderas necesitan el suministro de agua. Las calderas para
generación de fuerza que trabajan a presiones hasta de 300 Psi, reciben la
alimentación de agua por medio de bombas de inyectores. Es importante que
durante una falla de la corriente eléctrica no se corte la alimentación del agua
de la caldera, teniendo que dejarla fuera de servicio, con el consiguiente
enfriamiento de la misma. Por este motivo, cuando menos una de las bombas
de alimentación es generalmente impulsada por una turbina.
 Calentadores de aire
Sirven para calentar aire recuperando parte del calor de los gases que van
a la chimenea. Las ventajas que se derivan del empleo de aire precalentado en
la combustión son: conservación de la energía, combustión mejorada, quemar
con éxito combustibles de baja calidad, aumento de rendimiento y capacidad. El
aire caliente, al ser introducido en el hogar, que es el recinto en donde se
quema el combustible, aumenta la temperatura de este y, como consecuencia,
aumenta la transmisión de calor radiante a la caldera.

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Los calentadores de aire pueden ser de los tipos de convección y
regenerativo. El tipo de convección se subdivide en tubular y de placa.
 Recalentadores
Son simples intercambiadores de calor destinados a comunicar energía
adicional al vapor además de la que posee en el estado de saturación a una
presión dada. Los recalentadores que toman su energía de los gases de la
chimenea se denominan de convección; y, los que quedan expuestos a la
energía radiante de las llamas se conocen como recalentadores de radiación.
Los recalentadores de convección tienen más rendimiento al aumentar la
producción de la caldera; en los recalentadores de radiación sucede lo
contrario.
 Saturadores
Cuando se necesita disponer de vapor saturado en vapor recalentado o
además de este, se utilizan saturadores para quitar el recalentamiento de la
posición de vapor requerida por los aparatos y procesos.
Los saturadores pueden ser de dos tipos: pulverizador y de superficie. En
los primeros se quita el recalentamiento inyectando agua de alimentación a la
caldera. En los segundos, mediante un intercambiador de calor, en el cual el
agua y el vapor no se mezclan. Cada tipo tiene una regulación automática.

19
1.6. Aire para la combustión
El aire para combustión, muy a menudo llamado “aire secundario”, es
suministrado por el soplador montado en la tapa delantera, como se representa
en la figura 8. Durante la operación, la presión de aire aumenta en la cabeza de
la caldera y este es forzado por el disco difusor para mezclarse completamente
con el combustible y efectuar una buena combustión, mediante la mejor
proporción aire combustible. El abastecimiento de aire secundario se gobierna
por medio de la regulación automática de la entrega del ventilador al quemador,
por la modulación del registro rotatorio del aire.
Figura 8. Motor del ventilador de la caldera CB
1.7. Ignición automática
Los quemadores de aceite o gas son encendidos por un piloto de tipo
interrumpido mientras la llama del piloto, a su vez, es encendida,
automáticamente, por una chispa eléctrica. Al principio de la secuencia para
ignición y bajo la regulación del control de programación, la válvula solenoide
19
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20
del piloto y el transformador para la ignición reciben energía, simultáneamente.
Este transformador para ignición suministra la corriente de alto voltaje para la
chispa de ignición. Los pilotos de gas poseen un solo electrodo sencillo y una
chispa eléctrica forma un arco entre la punta del electrodo y la superficie del
tubo que lo guarda. Una vez encendida y establecida la llama principal, la
válvula solenoide del piloto y el transformador no reciben más energía.
Para abastecer al piloto se utiliza un tanque de gas. El combustible para el
piloto de aceite liviano lo surte la misma línea que lo abastece a presión para la
llama, mientras una válvula solenoide regula el flujo de aceite hacia la boquilla
del piloto.
Esta válvula recibe energía al mismo tiempo que el transformador al
principio de la secuencia de ignición y queda sin energía después de que se
encienda y establezca la llama principal. En la figura 9 se muestra el conjunto
de ignición automática.
Figura 9. Conjunto de ignición automática caldera CB
20
del piloto.
20
del piloto.

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1.8. Aire de atomización
El aire para atomización, “aire primario” se abastece por la bomba de aire
al tanque receptor de aire-aceite y se entrega a presión a través del bloque
múltiple al conjunto del inyector del quemador de aceite; en la figura 10 se
muestra el compresor de aire para la atomización.
El aire primario se mezcla con el combustible inmediatamente antes de
que salga del inyector.La presión del aire para atomización es indicada por un
manómetro montado en el quemador. Un empaque de neopreno alrededor de la
parte posterior del tubo del aceite impide que el aire para atomización retorne
hacia la tubería del aceite.
La presión de aire desarrollada por la bomba de aire impulsa aceite
lubricante del tanque a los cojinetes de la bomba para lubricarlos, así como a
las paletas de la bomba. Como resultado, el aire devuelto al tanque contiene un
poco de aceite lubricante, aunque la mayoría se recobra por medio de filtros en
el mismo tanque, antes de que el aire venga al quemador.
Figura 10. Compresor de aire para la atomización
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1.9. Flujo de combustible
El aceite combustible lo suministra al sistema una bomba de
abastecimiento, la cual proporciona parte de su descarga al quemador. El
exceso de aceite se devuelve al tanque de almacenamiento a través de la
válvula de escape y la línea de retorno.
El aceite fluye a través de un colador al inyector. Una válvula de retención
se instala en la línea al conjunto de control para evitar la formación de un sifón
cuando no opera la bomba. El conjunto de control comprende una válvula
medidora, un regulador y un manómetro requerido para regular la presión y flujo
de aceite al quemador.
El control de la presión corresponde al regulador ajustable. Para ayudar a
esta regulación, se produce contrapresión por medio de una boquilla con orificio
localizada en la línea de aceite, devuelto inmediatamente después del conjunto
de control. La válvula medidora entrega el aceite necesario al quemador para
satisfacer las demandas de la carga. Una cabilla controla la cantidad de flujo al
quemador, mientras una leva actuada por el motor modulador gobierna la
posición de la cabilla. Al subir la cabilla, el flujo aumenta.
El flujo al inyector del quemador se realiza a través de las válvulas
solenoides a las cuales el control de programación da o quita energía. No
pueden abrirse las válvulas a menos que los interruptores de prueba de aire
para combustión y de prueba de aire para atomización estén cerrados.
La válvula medidora de aceite y el registro rotatorio de aire (el cual es de
control exacto del aire de combustión, para que haya la proporción correcta
aire-combustible según las demandas de carga) están siempre

23
simultáneamente controlados por el motor modulador, el cual mueve el registro
rotatorio del aire y modula las válvulas del combustible por medio de levas y un
sistema articulado; esto es necesario para mantener la adecuada proporción de
aire-combustible, según la demanda de carga.
Las figuras 11 y 12 representan la bomba del suministro de combustible y
el conjunto de control de combustible al quemador.
Figura 11. Bomba de suministro de combustible
Figura 12. Conjunto de control de combustible al quemador
23
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1.10. Modulación del quemado
Es la función del motor modulador cuya operación se controla
automáticamente por un control modulador de presión, para caldera de vapor o
por un control de temperatura, para caldera de agua caliente. También se
cuenta con un potenciómetro accionado manualmente para fijar al motor una
asignación seleccionada de fogueo.
El motor modulador, es reversible con un conjunto integral de engranajes
para reducir la velocidad.
El control modulador de presión para vapor, incluye un potenciómetro
conectado eléctricamente a otro potenciómetro correspondiente, en el motor
modulador. Los cambios en la presión de vapor alteran la resistencia eléctrica
en el potenciómetro del control modulador. El cambio en resistencia hace a un
relevador integral de equilibrio accionar un interruptor interno de tres vías para
arrancar, parar o poner en reversa la rotación del motor.
La rotación en cualquier dirección permanece hasta que la proporción de
resistencia del potenciómetro del motor y del control sea igual. Al lograr este
equilibrio, el motor se detiene en una posición correcta de aire-combustible para
la demanda de la caldera.
En la figura 13 se ve el mecanismo del motor modulador de registro
automático de la caldera.

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Figura 13. Motor modulador de registro
1.11. Red de distribución de vapor
La red de distribución de vapor es el conjunto de elementos que unen el
generador de vapor a los equipos que utilizan vapor para su funcionamiento y
consta de los siguientes elementos:
 Red de tuberías principales y secundarias
 Distribución general, soportes, anclajes, abrazaderas, juntas
 Aislamientos térmicos
 Válvulas reductoras de presión
 Válvulas de seguridad
 Sistema de trampas para evacuación de condensados
 Red de retorno de condensados
 Purgadores de aire de las redes
Las figuras 14 y 15 muestran la red de tuberías de distribución de vapor
con sus accesorios.
25
con sus accesorios.
25
con sus accesorios.

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Figura 14. Red de tuberías de distribución de vapor
Figura 15. Tuberías de distribución general de vapor con sus
soportes y abrazaderas
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2......EVALUACIÓN ACTUAL DE LAS CALDERAS Y SUMINISTRO
DE VAPOR
2.1. Antecedentes de los accesorios y equipo auxiliar
En esta sección se analiza el tiempo de vida y el estado de los accesorios
y equipo auxiliar más importantes dentro del área de calderas.
2.1.1. Tiempo de vida
Las calderas pirotubulares, instaladas en el centro hospitalario, tienen
aproximadamente dieciséis años de funcionamiento, con lo cual a través del
tiempo se han ido deteriorando; por tal razón el mantenimiento es tan
importante, pues se busca alcanzar el mejor aprovechamiento de las máquinas
y su buen funcionamiento.
La figura 16 muestra una de las calderas pirotubulares Cleaver Brooks
instaladas en el Hospital Nacional Santa Elena.

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Figura 16. Caldera pirotubular CB
2.1.2. Funcionamiento actual
Las calderas pirotubulares, que utiliza la institución son dos Cleaver
Brooks modelo CB 600-800 (figura 17), con número de serie: caldera 1 L-84455
y caldera 2 L-84456, con una máxima presión de 150 psi. Estas alimentan de
vapor a las unidades de lavandería, cocina y acentral de equipos, mencionadas
en el capítulo uno.
Figura 17. Área de calderas del Hospital Nacional Santa Elena
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2.2. Condiciones actuales de las calderas
Las calderas pirotubulares CB, se encuentran en un estado aceptable, es
decir aún siguen funcionando, peroya no tienen la misma capacidad que tenían
cuando empezarona operar, pues como todo se deteriora a través del tiempo,
estas han dejado de funcionar eficientemente; pues la mayoría de los
dispositivos auxiliares (manómetros, válvulas, quemador) se encuentran en mal
estado.
2.2.1. Consumo de combustible por hora
Las calderas pirotubulares CB instaladas en la institución, utilizan el
bunker como combustible de la siguiente manera: la caldera está en operación
6 horas diarias de lunes a domingo; el tanque de combustible tiene la capacidad
de 3000 gal, con las siguientes dimensiones: el tanque es cilíndrico con 1.5 m
de radio y 1.6 m de profundidad, con lo cual el nivel del combustible dentro del
tanque disminuye a razón de 5 cm (0. 05 m) por día.
Para encontrar el volumen del combustible consumido (Vcc) se realiza la
siguiente operación matemática:
Vcc = π * R2
* (No – Nf)
Donde:
Vcc = Volumen de combustible consumido
R = Radio del depósito de combustible
No = Nivel inicial
Nf = Nivel final
Para encontrar el volumen de combustible consumido:
Vcc = π* (1.5 m) 2
* 0.05 m / día = 0.353429 m3
/ día

30
La caldera consume 0.353429 m3
de bunker por día, y como son 6 horas
de operación de la caldera, el combustible consumido por hora queda de la
siguiente manera:
0.353429 m3
/ día * 1 día / 6 horas = 0.058905 m3
/ hora
 Conversiones: 1 metro cúbico = 1,000 litros = 264.173 galones
1 galón = 3.7854 litros
El consumo de combustible en galones por hora sería:
0.058905 m3
/ hora * 264.173 gal / m3
= 15.5611 gal / hora
La caldera consume 15.5611 galones de bunker por hora y en total 93.37
galones de bunker por día.
2.2.2. Tratamiento de agua
En la institución, lo único que se hace con el agua es agregarle sal, no se
tiene un tratamiento que se adecue a las necesidades del sistema. Los efectos
que se tienen sobre la caldera por falta de un tratamiento de agua se describen
a continuación y se amplía el tema en los anexos.
Un tratamiento químico es necesario para el agua que ha de alimentar a la
caldera, esto para evitar incrustaciones y sedimentos dentro de la cámara de
agua de la caldera. Las incrustaciones y sedimentos pueden provocar que el
proceso de evaporización del agua sea más tardío, aumentando el consumo de
combustible, y la corrosión en la superficie.

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En un 100%, el agua cruda contiene 2 partes de Hidrógeno por 1 de
Oxígeno. Estos dos gases forman un compuesto que se encuentra, por
naturaleza, en los estados sólidos, líquidos y gaseosos.
Si el agua únicamente fuera H2O no se requeriría tratamientos; pero el
agua pura no existe y su impureza varía. La aproximación más cercana es el
agua de lluvia que, sin embargo, contiene elementos sujetos a objeción.
En el mantenimiento de las calderas, pueden darse las siguientes
circunstancias:
 Incrustaciones en los conductos debidas al bicarbonato de calcio u otros
materiales
El grado de evaporación en algunas calderas da como resultado la
formación de incrustaciones en el sistema, el efecto menos perjudicial causado
por las incrustaciones es el bajo rendimiento. Una cantidad mínima como sería
entre 10 y 20 pulgadas de incrustación, reduce el rendimiento de la caldera en
un 30% aproximadamente. Después de un año se traducirá en una pérdida de
combustible considerable.
Las incrustaciones también provocan fallas en los conductos; el verdadero
daño de las incrustaciones reside en que al dejarlas en los tubos por largo
tiempo impiden la transmisión de calor al agua y ello ocasiona recalentamiento
en los conductos o tubos con las consecuentes rupturas.

32
 Tratamiento de agua para las calderas
Para llevar a cabo el tratamiento del agua para calderas se deben de
seguir los siguientes pasos:
o Remover el calcio
Puede removerse el calcio, magnesio y sílice antes de que el agua de
alimentación llegue a la caldera.
o Usar químicos
Aplicando químicos como fosfatos, coloides, desechos orgánicos, etc., al
agua de la caldera, los sólidos se transformarán en lodo, en lugar de formar
costras o incrustaciones.
o Efectuar purgas
Programando purgas que removerán los sólidos disueltos y el lodo.
 Clases de mantenimiento
o Agua cruda --- carga de calefacción
o Agua cruda --- elaboración de energía
o Agua cruda --- planta de alimentos
o Agua blanda --- carga de calefacción
o Agua blanda --- elaboración de energía
o Agua blanda --- planta de alimentos

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Para cada una de las categorías arriba citadas, el tipo de agua cruda
disponible deberá, ser analizado detenidamente para poder determinar, con
exactitud el tratamiento que deberá usarse.
Se puede afirmar que la mayoría de compañías dedicadas a esta clase de
servicios tienen disponible más de un tipo de tratamiento para aplicar a la
inmensa variedad de agua cruda existente.
 Purgas
Las purgas eliminan del sistema el lodo compuesto por el calcio,
normalmente insoluble y otras materias que lo han formado al aplicar
tratamientos.
Si la purga no es suficiente, el lodo puede llegar a cocinarse en los tubos y
formar depósitos difíciles de remover, especialmente en los lados y parte
interior de la caldera.
Las calderas en servicio en la actualidad, cuentan con diversos sitios para
efectuar purgas, algunas otras han sido equipadas posteriormente con un
aditamento y del que continuamente fluye agua de la caldera.
Sin embargo, llama la atención a efecto de que dicho aditamento en
ningún momento deberá suplantar las purgas periódicas que se deben efectuar.
Deben de fijarse los ciclos de concentración apropiados, pues los cuerpos
variarán dependiendo de la clase de agua de alimentación y de las condiciones
de operación. Generalmente se recomienda no acumular más de 8 a 10 ciclos
de concentración en el sistema.

34
Los fabricantes de generadores generalmente fijan el límite de sólidos
disueltos de manera que resista el sistema, sin peligro de dañar la unidad o
causar efectos adversos.
 Elementos adicionales en el agua
Además de los daños y bajo rendimiento que ocasionan las
incrustaciones, se debe de chequear los otros elementos indeseables
existentes en el agua de la caldera, ya que repentinamente se notará que el
agua actúa en forma equivocada saliendo de la caldera juntamente con el
vapor, el que en condiciones normales saldría solo.
Debe señalarse que esto es contraproducente por varias razones:
o El vapor mojado puede contaminar plantas de alimentos.
o Actúa desfavorablemente en depósitos de turbina de aletas.
o Daña la tubería más rápidamente.
Al presentarse en el agua estos otros elementos, inmediatamente deberá
chequearse la alcalinidad y el ciclo de concentración; en caso de encontrarse
ambos límites normales deberán buscar otras causas, tales como presencia de
aceite.
 Eliminación de incrustaciones o costras
Para que la remoción de incrustaciones sea efectiva deberá hacerse un
plan de mantenimiento. Podrá hacerse uso de cepillos y brochas de alambre,
además de los químicos seleccionados para la labor.

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Por largos años se han empleado soluciones de ácidos basadas en
grados técnicos de ácido hidroclórico.
Los ácidos líquidos tienen la ventaja de una acción rápida, economía y
facilidad de aplicación. Sin embargo, deberá tenerse mucho cuidado al
aplicarlos.
Afortunadamente se tiene disponible ácido en forma seca. Este ácido el
sulfámico (no confundir con sulfúrico), viene en forma seca para su manejo
hasta el momento en que se vaya a aplicar, y el tenerlo almacenado no reduce
su potencia.
Indiferentemente a qué ácido se use para remover las incrustaciones, es
muy importante seleccionar el adecuado. Asimismo, deberá tenerse en cuenta
que sea inhibidor, para evitar que al entrar en contacto con las superficies
metálicas del sistema no cause ningún daño.
2.2.3. Cantidad de vapor generado por hora
El vapor generado por hora, es de 10,000 kilogramos por hora, por solo
una de las calderas, es decir el agua que se encuentra en la cámara de agua
(parte 1 de la figura 18); lleva un proceso de calentamiento hasta llegar a
evaporarse, y es de esta manera que se genera el vapor con alta presión, para
llevar a cabo su distribución.

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Figura 18. Cámara de agua de una caldera pirotubular
Equivalencias
 1 HP (0.745 kilowatts) hr de caldera = 15 lt. (4 gal) de agua evaporada por
hora.
 1 kg (2.2 lb) de evaporación por hora = 1 lt. (0.26 gal) evaporado por hora.
 1 galón de evaporación por hora = 8.34 lbs. de agua por hora.
 1 HP de caldera = 15 kg (33.36 lb) de agua por hora.
Rangos de velocidades del vapor en tuberías:
 En tuberías de baja presión, de 2500 a 4000 m/min.
 Para altas presiones, de 4000 a 5000 m/min.
 Para vapor al vacío, de 6000 a 12000 m/min.

37
2.2.4. Descripción de la capacidad instalada
Las calderas pirotubulares CB de la institución, están construidas con un
rango de operación entre 12 y 3.360 kW y con presiones de operación de hasta
250 psi; estas son capaces de generar arriba de 10,000 kilogramos de vapor
por hora, cuando se encuentran en sus óptimas condiciones.
2.3. Operación de caldera
Para la operación de calderas es indispensable que se tenga conocimiento
necesario del tipo de caldera con que se cuenta, vertical y horizontal, el tipo de
combustible que utiliza, funcionamiento de componentes, etc.
La operación de una caldera se puede describir conforme al tipo y el
modelo; para esta institución se describe en un flujograma.
2.3.1......Flujograma de las actividades necesarias para llevar a
cabo la operación
El mecanismo más indicado para el análisis de un procedimiento es el
diagrama de flujo o de operaciones, aun cuando es la representación simbólica
de un procedimiento administrativo, de la producción de un bien, o de la
prestación de un servicio; señala los pasos fundamentales y hace comprensible
las actividades, operaciones, decisiones y ramificaciones de los procedimientos.
Para llevar a cabo la elaboración de un diagrama como una
representación gráfica de la secuencia de actividades o pasos que ocurren en
un proceso o en un procedimiento, estas se deben identificar mediante
símbolos de acuerdo con su naturaleza.

38
Los principales procesos incluidos en un diagrama de flujo o de
operaciones se describen en la tabla I y se representan unos ejemplos en las
tablas II y III.
Tabla I. Representación de los símbolos utilizados en un flujograma
Operación: se produce o efectúa
una manipulación o transformación.
Documento: se utiliza un
documento específico.
Datos: se obtienen datos de
diferente fuente.
Almacenamiento interno: se
almacenan datos al archivo.
Proceso predefinido: se utiliza un
proceso definido.
Fuente: elaboración propia.

39
Tabla II. Ejemplo de los procesos utilizando un flujograma en caldera de
combustión a diesel
Calderas de combustión a Diesel
ASUNTO: Operación de caldera Fecha: 14-02-11
MÉTODO: Propuesto ANALISTA: Hugo Larios
INSTITUCIÓN: Hospital Nacional Santa Elena
Pasos Descripción de la operación
1
Verificar que exista alimentación de energía eléctrica del tablero principal al
tablero de control de la caldera
2 Verificar que exista agua en el tanque de condensado
3 Verificar que exista combustible en el tanque de distribución
4
Verificar que están cerradas las válvulas de:
a) Suministro de vapor (válvula principal)
b) Purgas (superficie, fondo, tubo de nivel)
c) Válvulas de prueba
5
Verificar que estén abiertas las válvulas de:
a) Suministro de combustible
b) Suministro de agua de reposición al tanque de condensado
c) Suministro de agua del tanque de condensado de la caldera
6
Poner en funcionamiento la caldera y cuando haya alcanzado la presión de
trabajo, realizar las purgas. Al final de la jornada cerrar la válvula principal
de suministro de vapor.
39
1
4
5
6
39
1
4
5
6

40
Tabla III. Ejemplo de los procesos utilizando un flujograma en caldera de
combustión por bunker
Calderas de combustión por Bunker
ASUNTO: Operación de caldera FECHA: 14-02-11
MÉTODO: Propuesto
ANALISTA: Hugo Larios
1
Realizar los mismos pasos del 1 al 5 de la operación de calderas de
combustión de diesel y además verificar:
a) Que exista combustible en el tanque diario
b) Que exista gas en el tanque y línea de alimentación.
c) Que se ponga en funcionamiento el precalentador de
combustible, accionando el interruptor en el tablero de control
de la caldera.
d) Que funcione la bomba de recirculación de combustible
accionando el interruptor respectivo.
2
Verificar que la presión de combustible en el manómetro del
precalentador sea de 80 a 90 psi y en el manifuld de 40-45 psi: de no
ser así, realizar los ajustes respectivos.
3
Verificar que la temperatura del combustible sea de 90 grados
centígrados en el termómetro de manifuld.
4
Revisar que el control de fuego alto-bajo esté en la posición de fuego
bajo y el de manual-automático en posición de manual. Luego proceder
con el paso No.6
40
MÉTODO: Propuesto
1
de la caldera.
2
3
4
con el paso No.6
40
MÉTODO: Propuesto
1
de la caldera.
2
3
4
con el paso No.6

41
2.4. Condiciones de la tubería de suministro de vapor
Las tuberías de suministro de vapor, son muy importantes para mantener
el vapor a la presión y temperatura requerida; por lo cual no se deben de
descuidar por tal razón, se describen con mayor detalle en los rubros
siguientes.
2.4.1. Condiciones actuales de la tubería
En ciertas partes de las tuberías de vapor existen daños superficiales,
debido a la corrosión y al desgaste que sufren las mismas al tratar de mantener
el calor y la temperatura del vapor para evitar la condensación; las tuberías de
suministro de vapor de la institución se encuentran en mal estado,
especialmente en tramos largos de tubería por falta de aislamiento térmico, en
uniones, en las desviaciones, y en las salidas del vapor para llevar a cabo la
alimentación.
2.4.1.1. Consecuencias en la tubería por falta de
aislamiento térmico
 Tuberías de vapor sin aislar
La radiación es una de las formas de transferencia de calor que se debe
considerar en todo sistema de vapor, especialmente en aquellas áreas carentes
de aislamientos térmicos, con el fin de impedir la rápida pérdida de energía
calorífica del vapor, lo cual produciría que se formen mayores cantidades de
condensado antes de haber sido utilizado en su propósito real. La figura 19
muestra una tubería sin aislamiento térmico.

42
Figura 19. Tubería sin aislamiento térmico
Para incluir los efectos que produce esta pérdida de calor, se debe tener
en cuenta los tres modos de transferencia de calor:
 Conducción: es el calor transferido a través de un sólido, debido a un
gradiente de temperatura, sin desplazamiento apreciable de partículas.
 Convección: es el calor transferido por mezcla de una parte de fluido con
otra. El movimiento del liquido o gas puede producirse por diferencias de
densidades causadas por diferencia de temperatura, o bien producirse el
movimiento por medios mecánicos.
 Radiación: es la transmisión de calor en forma de energía radiante o en
ondas de un cuerpo a otro a través de un espacio.
Básicamente los aislamientos térmicos son materiales que se utilizan con
el fin de conservar el calor o controlar la temperatura. La energía en forma de
calor tiene un valor monetario, representado en la economía de los
combustibles.
42
combustibles.
42
combustibles.

43
Termodinámicamente, cuando la energía se utiliza para producir calor, el
flujo de este, es de adentro hacia fuera como en el caso de calderas; por este
motivo, el aislamiento térmico ayuda a ahorrar gran parte de la energía
necesaria para este proceso y un óptimo aislamiento hace que los equipos
sean más eficientes y trabajen con menores costos.
Es fácil hallar la cantidad de energía calorífica que se está salvando y por
consiguiente cuánto dinero se está ahorrando; basta calcular el calor perdido o
ganado sin aislamiento y con aislamiento, la diferencia entre los dos, es el calor
economizado que se puede valorar en términos monetarios y con este resultado
calcular el retorno de la inversión del aislamiento.
Factores que afectan por falta de aislamiento térmico:
 Reducción de la eficiencia energética del vapor
 Mayor consumo de combustible
 Suministro de vapor de mala calidad a los equipos
 Equipos operando a su mínima capacidad
 Condensación excesiva en la red de vapor
 Pérdida de calor del vapor a través de los medios de conducción,
convección y radiación
 Reducción de la vida útil de la tubería
 Excesivo golpe de ariete debido a la condensación del vapor
 Aumento en pérdidas económicas en los equipos y tuberías
 Tubería altamente peligrosa para el personal de operación y
mantenimiento de calderas
 Corrosión excesiva debido al ambiente que rodea la tubería.
 Fugas de vapor debido a la corrosión en el sistema.

44
La figura 20 muestra una fuga de vapor debido a la corrosión en la tubería.
Figura 20. Fuga de vapor en la tubería debido a la corrosión
2.4.2. Material de la tubería
Las tuberías de vapor comúnmente son fabricadas de hierro negro, debido
a que este material es capaz de soportar la presión y el calor del vapor a altas
temperaturas; estas tuberías también necesitan de un buen recubrimiento o
aislamiento térmico para poder de esta manera evitar la condensación del vapor
al existir una pérdida de calor.
 Principales materiales de aislamiento
o Silicato de calcio
o Fibra de vidrio
o Vidrio espumado
o Lana de roca
o Perlita expandida
o Elastoméricos
o Poliestireno y Poliuretano
44
o Fibra de vidrio
o Vidrio espumado
o Lana de roca
o Perlita expandida
o Elastoméricos
44
o Fibra de vidrio
o Vidrio espumado
o Lana de roca
o Perlita expandida
o Elastoméricos

45
 Materiales complementarios
o Materiales de sujeción
o Materiales de acabado
o Barreras de vapor
o Otros materiales
 Variables importantes del aislamiento
o Temperatura del fluido de proceso (º C)
o Espesor del aislante (mm)
o Tipo del material aislante
o Conductividad térmica del aislante (w/m º K)
o Tipo de recubrimiento del material aislante
o Temperatura de superficie (º C)
o Diámetro nominal de la tubería (mm)
o Tipo de tubería
o Temperatura de pared (º C)
o Temperatura ambiente (º C)
o Velocidad del viento (m/h)
2.4.3. Aislamiento térmico
Su función es reducir sustancialmente o retardar la pérdida de calor a
través de las paredes del horno y de tuberías de distribución.
Los refractarios son materiales resistentes al calor y trabajan expuestos a
temperaturas en rangos de 500 º
C a 2600 º
C; tienen la cualidad de soportar
atmósferas muy erosionantes.

46
Lista de materiales
1. Aislamiento preformado para tubería
2. Juntas a tope
3. Fleje M.S.5 o M.S.7 o alambre M.S.3 (cada 0.305 m)
4. Cubierta metálica
5. Pijas M.A.9 (cada 0.15 m)
6. Sellador de traslapes O.M.4
7. Fleje M.S.7 o M.A.8 (cada 0.305 m)
8. Grapa M.A.11
9. Traslape longitudinal y transversal (0.0508 m)
Los refractarios están hechos y se pueden trabajar en forma de bloques,
planchas, láminas, spray y polvo.
Los materiales termoaislantes se clasifican, de acuerdo con la Norma
OficialMexicana NOM-009-ENERG-1995, de la siguiente manera:
Figura 21. Materiales utilizados para el aislamiento térmico
Fuente: Manual de mantenimiento de calderas y sistema de distribución de vapor. p. 37.
Partes del aislamiento
Fibras minerales
 Tipos genéricos:
o Fibras celulares
o Fibras granulares
o Rígidos
o Flexibles

47
 Formas de presentación:
o Colchonetas flexibles
o Cementos monolíticos
o Espumado en sitio
o Servicios a alta temperatura (mayor a 37ºC)
 Aplicación:
o Servicios a baja temperatura (menor a 37ºC)
o Control de la temperatura de proceso
o Conservación de energía
 Uso y aplicación:
o Protección al personal
o Anticondensación
o Aislamiento innecesario
2.4.4. Medidas de la tubería
El grosor de la tubería de vapor es el calibre relacionado con la presión de
operación y la tensión permisible del acero. Las más utilizadas son la cédula 40
y la cédula 80, o bien cédula normal (s), fuerte (x) o extrafuerte (xx). En las
calderas pirotubulares, se usa la cédula 40, en las acuatubulares cédula 80.
Las tuberías de vapor en nuestro medio, se pueden encontrar de diferente
diámetro, entre los cuales se pueden mencionar de 3/4, 1, 1 ½, 2, 2 ½, 3, 4, 5,
6, pulgadas entre otras.

48
Las medidas dependerán de la cantidad de vapor a consumir y de la
presión a soportar; la vida aproximada de una tubería mayor de 3 pulgadas de
diámetro es de aproximadamente 30 años.

49
3. PROPUESTA DE PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
3.1. Función y objetivos
Como es de suponerse, en todo equipo o instalación se producen fallas y
deterioros provocados por el uso y funcionamiento, lo cual provoca paros en el
servicio y reparaciones en el equipo; sin embargo es factible tomar medidas que
disminuyan al mínimo la probabilidad de fallas y conservar el nivel determinado
de mantenimiento para prevenirlas. La función del mantenimiento preventivo es
la de conocer sistemáticamente el estado de la maquinaria y equipo para
programar las acciones que eliminarán las averías que provocan paros,
tomando en consideración que los paros necesarios para esta acción
provoquen el menor impacto en la producción.
El objetivo básico del mantenimiento preventivo es el de maximizar la
capacidad productiva de los equipos y al mismo tiempo mantener al mínimo los
costos generales de producción. Entendiéndose como costos generales de
producción: mano de obra y materiales de producción, mano de obra y
materiales de mantenimiento, gastos administrativos, pérdidas ocasionadas por
fallas de equipo y diferentes costos fijos y de capital.
El mantenimiento preventivo puede desarrollarse de dos maneras: no
permitiendo descomposturas en ninguno de los equipos u operarlos hasta que
fallen.

50
La actividad de mantenimiento preventivo comprende cuatro aspectos
principales:
 Creación de programas de mantenimiento preventivo
 Programación del trabajo de mantenimiento preventivo
 Ejecución del trabajo de mantenimiento preventivo
 Esfuerzos de ingeniería de mantenimiento, relacionados con
mantenimiento preventivo.
La meta de la actividad completa de mantenimiento preventivo puede
describirse como la disponibilidad máxima del equipo en condiciones
satisfactorias a un costo mínimo, costo que debe incluir los siguientes puntos:
 Trabajo de mantenimiento preventivo
 Trabajo de mantenimiento de descomposturas
 Pérdidas de producción originadas por mantenimiento preventivo o por
mantenimiento de descomposturas.
Los tipos de trabajo que deben incluirse en un programa de mantenimiento
preventivo son los siguientes:
 Limpieza
 Ajustes
 Reparaciones
 Reposición de partes
 Reparaciones completas
 Pintura y acabados
 Inspecciones
 Trabajo menor de mantenimiento generado por inspecciones.

51
Deben excluirse los siguientes tipos de trabajo de mantenimiento
preventivo:
 Trabajo desarrollado como consecuencia de fallas del equipo.
 Trabajo desarrollado antes de que suceda la falla, debido a observación
del mismo o a que empezó a tener indicaciones de falla.
 Trabajos mayores originados por inspección del equipo por mantenimiento
preventivo u otros; por ejemplo, trabajos que requieren aprobaciones
especiales para su ejecución.
 Cambios o modificaciones del equipo, resultantes de decisiones
gerenciales para mejorar los rendimientos, apariencia, facilidad de
mantenimiento o para reducir los riesgos de operación.
En general todo aquel trabajo de mantenimiento preventivo que no está
incluido en un programa oficial, debe excluirse de la definición de
mantenimiento preventivo. Estos trabajos pueden clasificarse como
mantenimiento de descomposturas, mantenimiento correctivo, cambios,
modificaciones o nuevas construcciones.
3.1.1. Importancia del mantenimiento preventivo para
calderas
La importancia del mantenimiento preventivo, radica en que un programa
de mantenimiento bien planeado evita interrupciones innecesarias o
reparaciones costosas.

52
Entre las ventajas que se pueden citar al implementar un mantenimiento
preventivo están:
 Con un adecuado mantenimiento del equipo, este se conserva en
condiciones óptimas de trabajo, permitiendo que la producción continúe su
función normal sin interrupciones y los niveles de productividad suban
considerablemente.
 Las personas que laboran con estos equipos se sentirán más satisfechas
y trabajarán con un alto grado de motivación.
 Los equipos no sufrirán un deterioro mayor cuando han sido sometidos
continuamente a un mantenimiento preventivo.
 Habrá menos desperdicio de combustible.
 Se podrán establecer índices para los costos de mantenimiento.
3.2. Guía para rutinas de mantenimiento preventivo en las calderas
Con el objeto de llevar un mejor control deberá incluir en un libro de
anotaciones, un informe de rutina en el cual debe mencionar: el tipo de rutina
marcando con una X sobre la letra que corresponda (Diaria D, Semanal S,
Mensual M, Trimestral Tr, Semestral St y Anual A), una descripción breve de la
rutina (cambios y observaciones, material utilizado); por último el tiempo que
utilizó para realizarla en minutos, el turno (Noche N, Tarde T y Día D) la fecha
correspondiente y el nombre y firma del encargado. La tabla IV muestra este
tipo de informe.

53
Tabla IV. Informe de rutinas
RUTINAS DE
MANTENIMIENTO DIARIA SEMANAL MENSUAL
TRIMESTRAL SEMESTRAL ANUAL
DESCRIPCIÓN DE
LA RUTINA
TIEMPO, TURNO Y
FECHA
TIEMPO UTILIZADO:
_________________
TURNO: NOCHE N
DÍA D TARDE T
FECHA:
REALIZADO POR:
NOMBRE DEL ENCARGADO: ______________________________
FIRMA: ___________________
3.2.1. Semanales
A continuación se mencionan todas las rutinas que deben programarse
semanalmente en el cuarto de calderas del hospital; queda a criterio del
encargado de mantenimiento programar varias rutinas en un día. En una
fichade control se debe indicar con detalle lo realizado en cada rutina y el
tiempo que le tomó realizarla.
D S M
Tr ST A

54
 Niveles de operación en el control del nivel de agua
 Válvula de purga del nivel de agua
 Revisión de la línea de alimentación de combustible
 Limpieza de conductos de combustible (mangueras flexibles). Filtros de la
línea de alimentación de combustible
 Limpieza del tanque principal de agua
 Revisión de la secuencia de operación del sistema de distribución de agua
 Revisión del funcionamiento de bombas y motores para distribución de
agua
 Fugas en el tanque de condensados
3.2.2. Mensuales
La programación de un departamento de mantenimiento es vital para el
desarrollo de la labor que se ejecuta, puesto que ella es la encargada de la
ejecución del programa de mantenimiento y dependiendo si la labor del
programador es eficiente o no, así serán los resultados obtenidos con este
programa.
En las rutinas mensuales al igual que en las semanales, deben
establecerse día, hora, tiempo estimado y encargado de realizar la rutina de
mantenimiento. Las abajo citadas son las rutinas de mantenimiento mensuales:
 Revisión de boquillas del quemador
 Chequeo del quemador
 Combustión en el quemador
 Fugas de agua, vapor y gases de combustión
 Electrodos de ignición
 Fotocelda

55
 Aisladores de electrodos de ignición
 Cables de ignición
 Tubo de nivel de agua
 Revisión del prensaestopas
 Accesorios de tubería
 Limpieza del ventilador
 Cápsulas de mercurio del McDonnell
 Válvulas en general
 Empaques y sellado hermético en el tanque de condensados
 Bridas y uniones en el sistema de tubería y accesorios del tanque de
condensados
 Revisión del nivel de combustible en el tanque principal y tanque de diario
 Revisión del porcentaje de gas existente en el tanque
 Revisión de empaques de bomba de alimentación de agua a la caldera
 Revisión de iluminación en el cuarto de calderas
3.2.3. Trimestrales
Conseguir la realización de la tarea o rutina en el tiempo más corto y con
la mano de obra disponible, es el objetivo principal. El número de operarios de
mantenimiento dependerá del tamaño de la planta. Al igual que todas las rutinas
anteriores deben programarse el día, hora, tiempo estimado y encargado para
la rutina. Las rutinas trimestrales para el cuarto de calderas se mencionan a
continuación:
 Limpieza del cuerpo del quemador
 Revisión del piloto de gas
 Revisión de terminales en el sistema eléctrico

56
 Limpieza en el control programador
 Control de presión de vapor
 Revisión de termostatos
 Válvula de seguridad
 Aisladores de electrodos de ignición
 Control en el cebado de bombas
 Anclajes, juntas y cimentación de las bombas de alimentación de agua,
distribución de combustible y alimentación a la caldera
3.2.4. Semestrales
De igual forma que todas las rutinas anteriores, las rutinas semestrales
también deben establecerse y programar el día, hora, tiempo estimado para
realizar el trabajo y el encargado de realizarlo. La lista siguiente menciona las
diferentes rutinas semestrales establecidas:
 Temperatura de cojinetes de las bombas del sistema de alimentación de
agua
 Lubricación de cojinetes de bombas de agua
 Limpieza interior de la caldera del lado de agua
 Limpieza interior de la caldera del lado de fuego
 Conexiones de la línea de alimentación
 Revisión del material refractario
 Revisión de empaques en el cuerpo de la caldera
 Revisión de pernos y tuercas de puertas de la caldera
 Fajas de transmisión en el sistema de combustible
 Alineación de motor y bomba del sistema de agua
 Limpieza del tanque de condensados

57
 Chequeo de válvulas solenoide
 Lubricación del motor ventilador
 Chequeo de temperatura de cojinetes en el sistema de aire
 Fajas de transmisión en el sistema de aire
 Filtro de válvula de flotador
 Filtro de la descarga del tanque a la bomba de alimentación
 Iluminación y ventilación
 Pintura y limpieza
3.2.5. Anuales
Las rutinas de mantenimiento anuales se mencionan a continuación:
 Limpieza del flotador del control de nivel de agua
 Chequeo del diafragma del flotador
 Revisión de columna del McDonnell
 Revisión del impulsor
 Fugas en tubos de la caldera
 Alineación de motor y bomba en el sistema de combustible
 Revisión de la bomba de tanque principal a tanque de diario
 Vibración de motor y ventilador del sistema de aire
 Limpieza de platinos en el sistema eléctrico
 Revisión del aislador térmico de tubería
 Termómetros
 Manómetros
 Limpieza de chimenea
 Condiciones de seguridad en el cuarto de calderas

58
La programación es la determinación de cuándo debe realizarse cada
parte de la tarea planificada, teniendo en cuenta los récords de producción, la
disponibilidad de material y mano de obra disponible; cuando la programación
se lleva de acuerdo con estas definiciones, hace disponible realizar el trabajo en
la menor cantidad de interferencia.
Debido al volumen de información que debe manejar el programador de
un departamento de mantenimiento, esta se debe procesar de manera
ordenada y sistemática; para ello es necesario contar con la papelería
adecuada con el fin de obtener una labor eficiente.
La papelería utilizada en el departamento de mantenimiento juega un
papel muy importante ya que de su eficacia depende la exactitud de la
información recibida; además, es necesaria para obtener un funcionamiento y
control adecuado de las labores de mantenimiento.
La papelería es el resultado de un proceso de corrección continuo, en
donde se realizan ajustes de acuerdo con las variaciones que sufre el
departamento. Por lo tanto se deben manejar dos tipos de papelería, es decir,
dos clasificaciones:
 De proceso de ejecución
 De control
 De proceso de ejecución
Se debe manejar diariamente o en intervalos de tiempo muy cortos.
Normalmente la información contenida en ellas se debe procesar a diario,
archivarlas durante un periodo de tiempo prudencial y luego desecharlas.

59
Se debe estar consciente de que los datos allí consignados estén
correctamente emitidos e igualmente procesados, puesto que a partir de ellos
se obtendrán informes, costos y se corregirán errores.
Dentro de este tipo de papelería se puede mencionar:
o Órdenes de trabajo y de servicio
Son peticiones escritas de servicios que debe cumplir el departamento de
mantenimiento. Establecen, tanto para mantenimiento como para la dirección, la
información que señala la realización de un trabajo o rutina de mantenimiento.
Proporcionan los datos sobre los cuales se preparan las demandas de material,
se entregan las instrucciones de trabajo individual y se hacen las asignaciones
de tareas al personal y equipo.
Debido a que todo trabajo de mantenimiento, excepto las operaciones de
rutina, debe programarse, es deseable poner todas las órdenes por escrito
prescindiendo del volumen de la tarea. Esto permitirá la planificación y
programación apropiadas y servirá para determinar el trabajo de mantenimiento
pendiente. Deberá buscarse que los datos registrados en la orden de trabajo
sean específicos y de valor para la asignación de trabajo.
Se ilustran dos modelos de órdenes de trabajo, una que da una
información general del trabajo y otra que es bastante breve. Se utilizan en caso
de emergencia en lugar de hacerlo en forma verbal.
Las tablas V y VI muestra con detalle la forma de una orden de trabajo y
la forma de una orden de servicio.

60
Tabla V. Orden de trabajo
DEPARTAMENTO SECCIÓN CÓDIGO DE
TRABAJO
REALIZADO
MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
DAÑO
MECÁNICO
DAÑO
ELÉCTRICO
DAÑO
ELECTRÓNICO
OTROS
NOMBRE DE LA PIEZA MÁQUINA LUGAR
DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO
MECÁNICO DE SECCIÓN
SUPERVISOR
JEFE DE MANTENIMIENTO
JEFE DE DISEÑO
EJECUTADO POR RECIBIDO POR FECHA Y HORA

61
Tabla VI. Orden de servicio
FECHA Y DEPARTAMENTO SECCIÓN CÓDIGO DE
TRABAJO
NOMBRE DEL EQUIPO No. DE LA MÁQUINA
SERVICIO SOLICITADO
MONTAJE LUBRICACIÓN TRASLADO ADAPTACIÓN COTIZACIÓN ASEO
PROYECTO AMPLIACIÓN CONSTRUCCIÓN INSTALACIÓN ORNATO OTROS
DESCRIPCIÓN DEL SERVICIO SOLICITADO
SOLICITANTE
SECCIÓN PERSONA RESPONSABLE FECHA DE ENTREGA PROGRAMADA
o Informe diario de mantenimiento
Después de ejecutadas las rutinas de mantenimiento por cada mecánico,
se procede a la presentación del informe; este documento debe contener los
informes que sirvan al departamento de mantenimiento en sus actividades de
control y al departamento de contabilidad de costos en la distribución de gastos.
Normalmente en él se debe incluir el nombre de la máquina a la cual se le
practicó el mantenimiento, la sección a la que corresponde, una descripción
breve del trabajo realizado y el tiempo empleado.
La tabla VII muestra un ejemplo de un informe diario de mantenimiento.

62
Tabla VII. Informe diario de mantenimiento
Fecha Grupo Mecánico Turno
Noche
Tarde
Día
Máquina
herramienta
Utilizada
Código de
máquina
Sección Clase de trabajo
Descripción
Tiempo empleado
en minutos
 De control
Estos proporcionan información para el departamento de contabilidad, el
cual se encarga de realizar un inventario respectivo en el cual se incluye toda la
información sobre equipo, materiales, herramientas y repuestos existentes.
Pueden consistir en: inventario y registro de equipo.

63
o Inventario de equipo
Para una planificación y programación eficaces, es necesario disponer de
un registro completo del equipo al cual se le da mantenimiento. A cada unidad
se le asigna un número de inventario, el cual puede grabarse sobre una placa
metálica y fijarse a la unidad, o ajustarse de alguna otra manera.
o Registro de equipo
Los registros de equipo son tan importantes tanto en grandes como en
pequeñas plantas; estos son necesarios para el anuncio de reposiciones,
cambio de piezas y repuestos, así como para la asignación de programas de
inspección y de mantenimiento.
3.3. Manual de procedimientos del plan de mantenimiento
preventivo
Con base en el estudio realizado en operaciones necesarias, expresado
en el cronograma del apartado anterior es necesario describir los
procedimientos mencionados en la sección 3.2, para conocer de esta manera
cómo debe de hacerse el mantenimiento preventivo, y de esta manera facilitarle
al operario su trabajo. La descripción se da a continuación.
Debe verificarse el funcionamiento del quemador; para chequear el
quemador, debe verse a través del ojo de vidrio, situado en la parte trasera de
la caldera, se comprueba si este está encendido, como en la figura 22; se
revisan cuidadosamente las líneas de combustible, a efecto de corregir
cualquier fuga que pudiese existir.

64
Figura 22. Ojo de vidrio para chequear el quemador
Revisión de boquillas: desmontar la boquilla (figura 23) y desarmarla
cuidadosamente para poder limpiar el filtro; la limpieza se debe de realizar con
diesel o tinner.
Figura 23. Desmontaje de la boquilla de inyección de combustible
64
diesel o tinner.
64
diesel o tinner.

65
Limpieza del quemador: esta puede hacerse con tinner o diesel, en todas
sus partes tanto internas como externas; como se representa en la figura 24.
Figura 24. Limpieza del quemador
Limpieza de electrodos: desmontarlos con cuidado para evitar
quebraduras en el aislante (ver figura 25), si esta tuviera grietas o rajaduras,
cambiarlas de inmediato.
Figura 25. Detalle de electrodos
65
65

66
Revisión de aisladores de ignición: revisar el estado de las porcelanas y
cambiarlas si estas se encontraran con quebraduras o rajaduras.
Revisión de cables de ignición: comprobar el estado del o los cables de
ignición con un multímetro colocado para medir continuidad.
Revisión de piloto de gas: revisar que no existan fugas y limpiar la salida
de conducción con un trapo seco, comprobar que la presión del gas sea la
correcta (varía entre 15 y 25 psi); esta presión se lee en el manómetro que se
encuentra en la línea de conducción (figura 26), entre el regulador de gas de
caldera y el quemador; de no ser así, ajustar el regulador antes mencionado
hasta que la presión se encuentre dentro del rango indicado.
Figura 26. Manómetro ubicado en la línea de conducción de gas
Fotocelda: limpiarla con un trapo seco únicamente. Se debe realizar
pruebas para determinar el buen funcionamiento de la misma; en la figura 27,
se representa la inspección. Para esto poner la caldera en funcionamiento y
cuando esté trabajando normal, es decir, cuando la llama se encuentre
estabilizada, desmontar la foto-celda y taparla con la mano, en ese momento la
66
66

67
caldera desconectará todo el sistema eléctrico por falla de llama. Si no lo
hiciera, revisar las conexiones y cables de la fotocelda al quemador.
Figura 27. Revisión de la fotocelda
Combustión: para saber si existe buena combustión, se puede analizar
observando la temperatura de la chimenea; esta debe de marcar una
temperatura entre los intervalos 250 y 300 grados centígrados. En la figura 28
se ve el termómetro de la chimenea.
Figura 28. Termómetro de la chimenea
67
67

68
Limpieza del lado del agua: dejar que la caldera se enfríe y retirar toda el
agua; quitar las tortugas o tapas, realizar la inspección respectiva y lavar con
agua a presión, conectando una manguera a la bomba de alimentación por
algún otro medio con suficiente presión para poder limpiar, tratando de evacuar
todos los sólidos, lodos, incrustaciones, sedimentos y partículas sólidas que
contenga.
Los sedimentos descienden al domo de lodos o a un anillo colector;
pueden ser eliminadas por medio de la purga periódica. Si se vuelven pastosos,
son expulsados por lavado con la ayuda de manguera y agua a alta presión
durante períodos de parada, de otra manera tendrán que ser sacados por
pedazos.
Las incrustaciones que se forman en las superficies en contacto con el
fuego, son mucho más difíciles de quitar. Si la incrustación se encuentra en la
superficie exterior de los tubos, la limpieza puede hacerse calentándola
cuidadosamente estando vacía, rociando después los tubos con agua fría. La
incrustación que se encuentra dentro de los tubos, tendrá que desprenderse por
rimado con equipo especial.
Limpiar los registros y las tortugas o tapas, colocándoles empaques
nuevos y asegurándose que todas las tortugas queden centradas en los
registros, ajustándolas adecuadamente para evitar cualquier fuga. Proceder a
llenar la caldera verificando los niveles alto y bajo de operación. Se contrata a
personal especializado cuando dentro de la caldera se observa alguna falla en
la cual el encargado no posee los conocimientos completos para corregirla.
Fugas en los tubos de fuego: para cuando suceda esto es necesario
cambiarlos.

69
Limpieza del lado de fuego: desmontar el quemador, quitar los tornillos y
las tapaderas, y con una varilla que contenga cerdas de acero en uno de sus
extremos, limpiar todo el hollín. En la figura 29 se observa el lado de fuego de la
caldera.
Figura 29. Limpieza de la caldera del lado de fuego
Conexiones y línea de alimentación de agua: revisar válvulas y tuberías en
mal estado y cambiarlas cuando presenten un estado de deterioro, oxidación y
picaduras.
Revisión de material refractario: revisar que el refractario de las puertas y
las tapaderas estén en buen estado; si presentan grietas biselarlas
profundamente a todo lo largo y rellenarlas con el material respectivo.
Cambio de empaque: cambiarlos por nuevos siempre que se destapen las
puertas y tapaderas.
Pernos y tuercas: antes de cerrar la caldera aplicarles grafito para evitar
que se peguen por la temperatura.
69
caldera.
picaduras.
69
caldera.
picaduras.

70
Fugas de agua, vapor o gases de combustión: después de la operación de
la caldera asegurarse de que no existan fugas de agua y gases de combustión
por las tortugas y puertas; si existen, corregirlas inmediatamente.
Revisar la línea de alimentación: corregir inmediatamente cualquier fuga
que se observe a lo largo de toda la línea desde el tanque principal hasta el
quemador, ajustando conexiones, cambiando empaques, tubos o accesorios,
según sea el caso.
Limpieza de filtro de alimentación: desmontar los filtros en la línea de
alimentación y remover la suciedad que tenga la malla.
Fajas de transmisión: revisar que tengan la tensión adecuada la que no
debe de exceder de holgura de ¼”; si esta llegara a exceder de esta medida,
ajustar los tornillos para que mejore la tensión.
Alineación de bomba de motor: revisar la alineación; si por el contrario
estuviese desalineada, entonces se deben desenroscar los tornillos de sujeción
a la base y alinearla, luego apretar los tornillos.
Revisión de bomba de tanque de principal a tanque diario: revisar las fajas
de transmisión y realizar ajustes.
Revisión de válvulas solenoides: desmontar la bobina, destapar el vástago,
y luego remover la suciedad, para después armarla correctamente.
Limpieza de malla del ventilador: revisar que no exista mota y suciedad
que impida la succión del aire de la atmósfera, limpiar la malla con una brocha y
con algún solvente.

71
Lubricación de motor de ventilación: si el motor tuviese entradas para
inyectarle grasa, entonces engrasarlo según el cronograma de actividades, y
realizar el cambio de grasa y aceite, respectivamente.
Temperatura de cojinete: comprobar la temperatura, de la siguiente
manera: colocar la mano en donde estos van instalados, si no soporta dejar la
mano más de 10 segundos por la alta temperatura, investigue la causa; puede
que tengan exceso de grasa, estén faltos de ella o requieran reemplazo.
Vibraciones del motor ventilador: revisar que el motor se encuentre bien
asegurado a la base y el castigador del ventilador esté atornillado
correctamente; de no ser así, ajustarlos correctamente.
Control de nivel de agua: es importante revisar el nivel de agua para evitar
que el panel de control emita una señal equivoca y se pare la caldera en este
caso. Para tener una idea más clara observar la figura 30.
Figura 30. Nivel de agua de caldera
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72
Tubo de nivel: revisar que no existan fugas en las tuercas del tubo; de ser
así ajustar las tuercas, y si aún persisten dichas fugas, es necesario cambiar
empaques.
Niveles de operación: comprobar los niveles de operación; si estos no
coinciden, es necesario ajustar las cápsulas de mercurio en el McDonnell;
siempre tener precaución para no provocar un corto circuito.
Limpieza del flotador: limpiar el flotador y verificar si no existen picaduras,
y si existiesen, reemplazarlo inmediatamente.
Diagrama del flotador: revisar si no existen picaduras y si existiesen,
reemplazarlo por uno nuevo.
Columna de McDonnell: desmontar y limpiarlo internamente, para evitar
que el flotador quedase trabado.
Válvula de purga de nivel: al iniciar la jornada, cuando la caldera alcance la
primera carga de vapor, abrir y cerrar la válvula de purga del tubo de nivel;
luego abrir la válvula de purga de McDonnell; en el momento que la bomba de
agua empiece a funcionar,cerrarla; esperar que se establezca el nivel de agua y
proceder de la misma forma con las válvulas de purga de superficie y de fondo;
luego abrir la válvula principal de vapor para proporcionarlo a los servicios que
lo requieran. Durante la jornada repetir la operación dos veces más, procurando
que la última sea al final de la misma y que no trabaje más la caldera.
Revisar termostato y conectadores: destapar y limpiar el interior.

73
Revisar terminales: revisar que las conexiones estén bien apretadas,
ajustando bien los tornillos de cada terminal que se encuentra en el panel de
control de la caldera.
Limpieza de platinos: se limpian con un pedazo de tela lo más fina posible
y se les aplica líquido limpiador de contactos.
Revisar fusibles: revisar que estén bien apretados y limpiarlos si estos
están sucios; si ya no funcionan, reemplazarlos por nuevos.
Limpiar el programador: desmontarlo y ver que todas las terminales
esténbien atornilladas y limpias. Para la limpieza de los platinos del
temporizador del programador, frotarlos suavemente con un pedazo de trapo y
aplicarles líquido limpiador de platinos; al colocar el control programador,
asegurarse de que quede bien sujeto para evitar falsos contactos y un mal
funcionamiento de la caldera. Por tratarse de un equipo electrónico
generalmente cuando se trata de fallos de tipo electrónicos, se contrata a una
empresa especializada para reparar la falla, pues se trata del cerebro de la
caldera. Se representa el programador en la figura 31.
Figura 31. Control programador
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Limpiar el presurestol: desmontar y limpiar el interior con una brocha y ver
que las cápsulas de mercurio no estén rajadas; si lo están, reemplazarlas por
nuevas.
Revisar cápsulas de mercurio: limpiar el interior del cabezal con una
brocha y ver que las cápsulas de mercurio no estén rajadas; si lo están
reemplazarlas por nuevas, cuidando de conectarlas de nuevo.
Válvulas de seguridad: accionar periódicamente las válvulas de seguridad
(figura 32), para evitar que los asientos se peguen y se corra el riesgo que por
una sobrepresión no se disparen. Hacerlo tres veces por semana.
Figura 32. Válvula de seguridad de accionamiento por sobrepresión
Termómetros: desmontar todos los termómetros que se encuentren en el
sistema, remover la suciedad del bulbo sensor y colocarlos de nuevo,
aplicándoles teflón para evitar fugas. Para la chimenea consultar con el
mecánico de calderas encargado, para que haga las pruebas correspondientes
con un termómetro patrón. Ver figura 33.
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nuevas.
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nuevas.

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Figura 33. Termómetro
Válvulas en general: ver que no existan fugas en los vástagos de las
válvulas de compuerta, de globo, de retención, etc. Si existe, ajustar
adecuadamente el prensaestopas; cambiar la estopa si esta ya no sirve y en
caso necesario, reemplazar la válvula por una nueva.
Cuando se reemplace una válvula verificar que esta sea del diámetro,
presión, uso y aplicación requeridos. Ver figura 34.
Figura 34. Válvulas de diferente tipo colocadas en la caldera CB
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Trampa de vapor de precalentador de combustible: destaparla y remover
la suciedad que tenga. Al colocarle la tapa poner nuevo empaque y aplicarle
una capa de permatex para asegurar un buen sellado. Ver figura 35.
Figura 35. Trampa de vapor de precalentador de combustible
Limpieza de la chimenea: hasta donde se pueda, limpiar la chimenea en
la parte interior para evitar posibles acumulaciones de hollín que podrán
dañarla, revisar que no existan filtraciones de agua; si existen, corregirlas
inmediatamente. En la figura 36 se ve la parte exterior de la chimenea de una
de las calderas de la institución.
Figura 36. Chimenea de caldera
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Pintura en general: verificar que la pintura de la caldera se mantenga
siempre igual; si existen daños corregirlos lo más pronto posible.
Manómetros: para revisión de los manómetros solo se puede realizar con
un manómetro patrón, y ver si todavía coincide; de lo contrario es necesario
cambiarlo. Ver figura 37 de manómetro de presión de vapor.
Figura 37. Manómetro de presión de vapor colocado en caldera CB
La programación de las operaciones necesarias, para poder llevar a cabo
el mantenimiento preventivo de las calderas pirotubulares CB, se describe a
continuación, ya que cada caldera es alternada cada 6 meses, empezando a
principios de año. Se identificó a cada caldera en la tabla de programación
como caldera C1 y caldera C2, respectivamente.
La tabla de programación está dividida en meses y estos a su vez en
semanas, marcando en cada casilla de semana, la programación periódica de
mantenimiento que se debe aplicar a los equipos descritos en la sección 3.2.
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Tabla VIII. Programación del mantenimiento de la caldera pirotubular CB
C1 del Hospital Nacional Santa Elena
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO
SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS
NOMBRE DE LA OPERACIÓN 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 CHEQUEAR EL QUEMADOR
2 REVISAR LAS BOQUILLAS
3 LIMPIAR EL QUEMADOR
4 LIMPIAR ELECTRODOS
5 REVISAR AISLADORES DE IGNICIÓN
6 REVISAR CABLES DE IGNICIÓN
7 PILOTO DE GAS
8 FOTOCELDA
9 COMBUSTIÓN
10 LIMPIEZA DEL LADO DEL AGUA
11 LIMPIEZA DEL LADO DE FUEGO
12 FUGA EN LOS TUBOS DE FUEGO
13
CONEXIONES Y LÍNEA DE
ALIMENTACIÓN
14
REVISIÓN DE MATERIAL
REFRACTARIO
15 CAMBIO DE EMPAQUE
16 REVISIÓN DE TUERCAS Y PERNOS
17 FUGAS DE AGUA, VAPOR
18
REVISIÓN DE LÍNEA DE
ALIMENTACIÓN
19
LIMPIAR FILTROS DE
ALIMENTACIÓN
20 FAJAS DE TRANSMISIÓN
21
ALINEACIÓN DE BOMBA DEL
MOTOR
22 REVISIÓN DE BOMBA
23
REVISIÓN DE VÁLVULAS
SOLENOIDES
24
LIMPIEZA DE MALLA DEL
VENTILADOR
25
LUBRICACIÓN DEL MOTOR
VENTILADOR
26 TEMPERATURA DE COJINETES
28
VIBRACIONES DEL MOTOR
VENTILADOR
29 TUBO DE NIVEL

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Continuación tabla VIII
30 NIVELES DE OPERACIÓN
31 LIMPIEZA DEL FLOTADOR
32 DIAFRAGMA DEL FLOTADOR
33 COLUMNA MC DONELL
34 VÁLVULA DE PURGA DE NIVEL
35 REVISAR TERMINALES
36 LIMPIEZA DE PLATINOS
37 REVISAR FUSIBLES
38 LIMPIAR EL PROGRAMADOR
39 LIMPIAR EL PRESURESTOL
40 REVISAR CÁPSULAS DE MERCURIO
41
REVISAR TERMOSTATOS Y
CONTACTORES
42 VÁLVULAS DE SEGURIDAD
43 TERMÓMETROS
44 VÁLVULAS EN GENERAL
45
TRAMPA DE VAPOR DEL
PRECALENTADOR
46 LIMPIEZA DE LA CHIMENEA
47 PINTURA GENERAL
48 MANÓMETROS
Tabla IX. Programación del mantenimiento de la caldera pirotubular CB
C2 del Hospital Nacional Santa Elena
JULIO AGOSTO SEPTIEM OCTUBRE NOVIEM DICIEM ENERO
SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS SEMANAS
NOMBRE DE LA OPERACIÓN 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 CHEQUEAR EL QUEMADOR
2 REVISAR LAS BOQUILLAS
3 LIMPIAR EL QUEMADOR
4 LIMPIAR ELECTRODOS
5 REVISAR AISLADORES DE IGNI.
6 REVISAR CABLES DE IGNICIÓN
7 PILOTO DE GAS
8 FOTOCELDA
9 COMBUSTIÓN
10 LIMPIEZA DEL LADO DEL AGUA
11 LIMPIEZA DEL LADO DE FUEGO
12 FUGA EN LOS TUBOS DE FUEGO
13 LÍNEA DE ALIMENTACIÓN

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Continuación tabla IX
14
REVISIÓN DE MATERIAL
REFRACTARIO
15 CAMBIO DE EMPAQUE
16
REVISIÓN DE TUERCAS Y
PERNOS
17 FUGAS DE AGUA, VAPOR
18
REVISIÓN DE LÍNEA DE
ALIMENTACIÓN
19
LIMPIAR FILTROS DE
ALIMENTACIÓN
21
ALINEACIÓN DE BOMBA DEL
MOTOR
22 REVISIÓN DE BOMBA
23
REVISIÓN DE VÁLVULAS
SOLENOIDES
24
LIMPIEZA DE MALLA DEL
VENTILADOR
25
LUBRICACIÓN DEL MOTOR
VENTILADOR
26 TEMPERATURA DE COJINETES
28
VIBRACIONES DEL MOTOR
VENTILADOR
29 TUBO DE NIVEL
30 NIVELES DE OPERACIÓN
31 LIMPIEZA DEL FLOTADOR
32 DIAFRAGMA DEL FLOTADOR
33 COLUMNA MC DONELL
34 VÁLVULA DE PURGA DE NIVEL
35 REVISAR TERMINALES
36 LIMPIEZA DE PLATINOS
37 REVISAR FUSIBLES
38 LIMPIAR EL PROGRAMADOR
39 LIMPIAR EL PRESURESTOL
40
REVISAR CÁPSULAS DE
MERCURIO
41
REVISAR TERMOSTATOS Y
CONTACTORES
42 VÁLVULAS DE SEGURIDAD
43 TERMÓMETROS
44 VÁLVULAS EN GENERAL
45
TRAMPA DE VAPOR DEL
PRECALENTADOR
46 LIMPIEZA DE LA CHIMENEA
47 PINTURA GENERAL
48 MANÓMETROS

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4......PROGRAMA DE CAPACITACIÓN AL PERSONAL DE
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CALDERAS
4.1......Concepto de caldera
Una caldera es un equipo generador de vapor que consiste en un
recipiente lleno de agua y que está sometido a altas presiones y temperaturas
en el cual se encuentran una serie de elementos que permiten mantener
controlada tanto la generación como la distribución de vapor.
4.2. Función de una caldera en un hospital
La función de la caldera en un hospital es la de abastecer de vapor a
todos los equipos que lo requieren para funcionar; en la unidad hospitalaria,
entre los equipos que necesitan vapor para funcionar se pueden mencionar los
siguientes: autoclaves (equipos para esterilización), lavadoras, secadoras,
calentadores de agua para lavandería y cocina, calefacción (calentamiento del
ambiente), marmitas (ollas de gran tamaño utilizadas para el cocimiento de los
alimentos en grandes cantidades).
4.3. Registro de datos en la caldera
El registro de datos de la operación de una caldera es un instrumento
valioso para identificar las pérdidas de eficiencia y sus causas. El registro
continuo de los datos reales de operación resalta las desviaciones de un
funcionamiento normal y sirve para señalar las áreas que necesitan atención.

82
Para que la información sea útil, la caldera debe estar operando bajo
condiciones estables de carga, de lo contrario, los datos no serían comparables
y podrían, al ser evaluados, conducir a conclusiones erróneas. Si la operación
normal de una caldera específica requiere de una carga bastante fluctuante,
habría que tomar medidas especiales para conseguir condiciones estables de
carga. La supresión de las demandas intermitentes de vapor o la transferencia
de cargas variables a calderas auxiliares podrían ayudar a nivelar las
condiciones de carga.
Las grandes plantas de calderas usualmente registran los datos cada
hora; las instalaciones pequeñas pueden hacerlo una vez por turno para
algunos datos y diaria o semanalmente para otros. El propósito es establecer un
programa de recopilación de datos que sea útil para mantener la eficiencia
operativa de la instalación dada.
En general, un registro completo de la operación de una caldera
comprenderá la siguiente información:
 Datos generales para establecer la producción de vapor: flujo de vapor
(lb/hr), presión de vapor, temperatura del agua de alimentación y
temperatura del vapor sobrecalentado.
 Datos del sistema de fuego: tipo de combustible, régimen de flujo de
combustible, presión en los quemadores, temperatura del combustible,
ajustes del regulador de entrada de aire del quemador (damper), presión
diferencial del aire entre la caja de ventilación y el hogar.
 Indicación del flujo de aire: gas O2 de entrada en el precalentador de aire,
gas O2 en la chimenea, registro gráfico del flujo de aire, posición del
regulador de aire (damper) y amperaje del ventilador de tiro forzado.

83
 Temperatura de los gases de chimenea y del aire, gas de salida del
economizador o del calentador de aire, temperatura del aire al calentador
de aire.
 Indicación de combustión incompleta: medición del CO, apariencia del
humo de chimenea, apariencia de la llama.
 Presiones del aire y de los gases de chimenea: presión de descarga del
ventilador de tiro forzado, presión del hogar, presiones de aire en el
calentador de aire y en el lado de los gases.
 Condiciones anormales: fugas de vapor, vibraciones o ruidos anormales,
mal funcionamiento del equipo, exceso de agua de restitución.
 Operación de purga.
 Operación de soplado de hollín.
4.4. Purga
La purga es el proceso por el cual se controla la concentración de sólidos
suspendidos y disueltos en el agua de la caldera, por remoción de parte del
agua con alto contenido de sólidos y su reemplazo con agua de alimentación
con bajo contenido de sólidos. La purga intermitente del fondo remueve lodos
acumulados en las partes inferiores del sistema de la caldera. La purga
continua, es realizada en el punto de mayor concentración de sólidos,
usualmente desde la parte superior del cuerpo de la misma.
Puede ser suficiente llevar a cabo solamente purgas intermitentes del
fondo, si el agua de alimentación es, excepcionalmente pura. Esto podría ocurrir
en sistemas que retornan un alto porcentaje de condensado al tanque de agua
de alimentación. Se lleva a cabo manualmente y, por consiguiente, da al
operador la opción de realizar purgas frecuentes de corta duración o menos
frecuentes de mayor duración.

84
El procedimiento de purgas breves se considera preferible, ya que se
desperdicia menos agua que ya ha sido tratada y calentada.
La purga continua por otra parte, puede reducir la purga intermitente del
fondo que sea necesaria, además causar menos trastornos en los patrones de
circulación de agua, especialmente, en el caso de purgas de larga duración.
En la tabla X se indican los límites máximos de sólidos recomendados por
la Asociación de Fabricantes de Calderas de los Estados Unidos.
Tabla X. Límites de sólidos en agua de calderas
Cuadro 1
Límites de sólidos en aguas de calderas
Presión de salida de
la caldera
(Psi)
Sólidos
totales
Alcalinidad
total (PPM)
Sólidos
suspendidos
PPM
Sílice
PPM
0-300
301-450
451-600
601-750
751-900
901-1000
1001-1500
3500
3000
2500
2000
1500
1250
1000
700
600
500
400
300
250
200
300
250
150
100
60
40
20
125
90
50
35
20
8
2.5

85
4.5......Afinación de la caldera
Constituye una de las más efectivas acciones de mantenimiento
relacionadas con la eficiencia. El objetivo principal es lograr una combustión
eficiente mediante una cantidad controlada de exceso de aire. Al mantener este
en el nivel práctico más bajo se reduce al mínimo la cantidad de aire que tiene
que calentarse a la temperatura de la chimenea, lo cual disminuye a su vez el
consumo de combustible.
El sistema de control de combustión en la caldera es el medio por el cual
la mezcla apropiada de combustible y aire es alimentado al quemador. No es
deseable intentar mantener la alimentación de aire a un nivel que proporcione
las cantidades estequiométricas exactas de oxígeno, ya que aunque este sería
el punto de óptima eficiencia, casi siempre es necesario mantener un margen
de exceso de aire en previsión de: posibles variaciones de las propiedades de
los combustibles y las condiciones del ambiente, deterioro normal de las piezas
de control, la no repetitividad de los ajustes de control y los rápidos cambios en
el régimen de encendido.
Además el equipo de combustión debe ser ajustado y mantenido
apropiadamente a fin de asegurar una combustión eficiente. Los requisitos de
exceso de aire pueden ser afectados por numerosos factores relacionados con
los quemadores, tales como: la ubicación del dispersor, la posición de la rejilla
del aire, la temperatura y las presiones de aspersión del aceite combustible, la
temperatura del aire primario.
Una afinación menor debe incluir una revisión de la operación del control
automático de aire y combustible, dentro de sus límites completos de operación.

86
Asimismo, debe incluir medidas de temperatura, O2, CO2 y CO en la
chimenea, y una observación ocular de las condiciones del hogar.
Una afinación más completa involucraría un paro de la caldera y una
inspección completa de refractarios, tubos del horno, compuertas, partes del
quemador, instrumentos de control, válvulas y reguladores de combustible.
4.6. Limpieza de los tubos de la caldera
Con el objeto de asegurar una buena transferencia de calor en la caldera,
es necesario mantener los tubos libres de depósitos e incrustaciones.
Una mala condición del encendido en el quemador es generalmente la
causa principal de los depósitos dentro de los tubos en una caldera pirotubular.
Los sedimentos del lado del agua se deben principalmente a un tratamiento
inadecuado del agua.
Una regla práctica generalizada, que permite estimar la pérdida resultante
de eficiencia en una caldera es la siguiente: por cada 40°F de aumento en la
temperatura de los gases de chimenea, ocurre una pérdida de eficiencia del
1%.
4.6.1. Limpieza lado de agua
La suciedad en la superficie de los tubos en contacto con agua retardará
la transmisión de calor y aumentará la temperatura de los tubos metálicos
debido al efecto aislante de las incrustaciones. Cuando los tubos permanecen
limpios por el lado de los gases el aumento de la temperatura de la chimenea
podría estar indicando que hay suciedad en el lado de agua de estos tubos.

87
Aun cuando el efecto más importante de la suciedad de los tubos por el
lado del agua es un aumento de la probabilidad de una falla mecánica de los
tubos, pueden ser sustanciales además las pérdidas de eficiencia debidas a la
reducción de la transmisión de calor. Un programa adecuado de tratamiento del
agua reducirá al mínimo el desperdicio de combustible debido a la suciedad de
los tubos al eliminar, parcial o totalmente las impurezas que forman
incrustaciones y que se introducen con el agua fresca de alimentación o agua
de restitución.
4.6.2. Limpieza lado de fuego
La suciedad de las superficies de tubos del lado de fuego se traducirá en
un aumento de las temperaturas de los gases de combustión en comparación
con las condiciones limpias a regímenes de alimentación y niveles de exceso de
aire similares. En la figura 40 se indica que la pérdida resultante en la eficiencia
de la caldera es del orden del 1% por cada aumento de 40 °F en la temperatura
de los gases de chimenea. Así el sobrecosto que ocasiona el ensuciamiento de
las superficies de los tubos del lado de fuego puede calcularse con base en el
aumento de la temperatura limpia como base de referencia.
4.7. Operación eficiente de la caldera
El objetivo de esta sección es revisar los parámetros importantes que
afectan o limitan la eficiencia de una caldera. Dentro de ellos se puede
mencionar los siguientes:
 La magnitud de la disminución de eficiencia y de la pérdida económica que
se deriva de procedimientos inadecuados de operación y mantenimiento
de una caldera.

88
 Las mejoras de la eficiencia y los ahorros económicos que podrían resultar
de modificaciones al equipo utilizado corrientemente. La discusión se
limitará estrictamente a los efectos de los factores relacionados con la
eficiencia de operación de la caldera, con atención en los detalles de las
técnicas adecuadas de operación y mantenimiento.
4.7.1. Eficiencia de una caldera
La eficiencia se define como la razón entre el calor absorbido por el agua
de alimentación al convertirse en vapor en la caldera y la energía total
disponible del combustible suministrado. Es decir, la eficiencia es una medida
del aprovechamiento de combustible por la caldera, al generar una determinada
cantidad de vapor. No es económicamente factible la fabricación de una caldera
que funcione con muy pocas pérdidas de calor o sin ellas y por consiguiente la
eficiencia de una caldera siempre es menor del 100%. No obstante, algunas de
las pérdidas de calor pueden reducirse al mínimo o eliminarse mediante
prácticas apropiadas de operación y mantenimiento.
Las mejoras en la eficiencia de una caldera son, principalmente, el
resultado de reducciones de las pérdidas de energía térmica en los gases de
chimenea y en el agua expelida.
La eficiencia de una caldera se expresa frecuentemente como el 100%
menos las pérdidas totales en porcentaje. La eficiencia máxima se obtiene
cuando la combustión es completa y se reducen al mínimo las pérdidas de
calor.

89
El medio directo para mejorar el rendimiento consiste en identificar las
pérdidas, su magnitud relativa y luego concentrarse en las pérdidas
predominantes que gobiernan la baja eficiencia.
El término eficiencia de combustión se usa muy a menudo como sinónimo
de eficiencia de caldera, aunque su definición no es la misma. La eficiencia de
combustión se expresa como el 100% menos la suma de las pérdidas por
gases secos de chimenea y las pérdidas por humedad en dichos gases. Este
punto de vista no toma en cuenta las pérdidas de combustible como tal, las
pérdidas por transmisión de calor en la superficie de las calderas, ni las
pérdidas por purgas.
Aunque estas pérdidas son pequeñas en comparación con la suma de la
pérdida de los gases de chimenea y la humedad de estos, su efecto total será,
siempre que la eficiencia de caldera que sí toma en cuenta tales pérdidas, sea
menor que la eficiencia de combustión.
4.7.2. Parámetros que afectan la eficiencia de una caldera
A continuación se detalla cada uno de los parámetros que afectan la
eficiencia de una caldera:
 Nivel de exceso de aire: la eficiencia de una caldera depende en mucho
del nivel real de exceso de aire. Podría parecer extraño que a mayor
exceso de aire corresponda una mayor temperatura de los gases de
chimenea, ya que intuitivamente, se creería que en tal caso mayores
cantidades de aire se mezclarían con la llama y la enfriarían, lo cual daría
por resultados menores temperaturas de los gases de chimenea.

90
En la práctica, sin embargo, ocurre lo contrario. Primero debe indicarse
que el exceso de aire, sí enfría la llama y el horno simultáneamente, para
mantener el régimen de producción de vapor, la caldera quema más
combustible y proporcionalmente, alimenta más aire a través del
quemador. Ambos factores, el aumento del flujo de aire y la disminución
de la temperatura de la llama, afectan distintamente los mecanismos por
medio de los cuales el calor se transmite a los tubos de la caldera.
La radiación es el mecanismo de transmisión (por convección aumenta) de
calor dominante y dado que esta se reduce más de lo que la transmisión
por convección aumenta, el resultado neto es que se transfiere menos
calor a los tubos de la caldera a mayores excesos de aire, lo cual trae
como consecuencia un aumento de la temperatura de los gases de
chimenea. Esto contribuye a disminuir la eficiencia de la combustión y de
la caldera en general.
De todo lo anterior, se deduce que es importante que el exceso de aire,
deba mantenerse a un mínimo dentro del intervalo completo de operación de la
caldera. En la mayoría de las calderas es necesario mantener un margen de
exceso de aire superior al nivel mínimo a fin de compensar las variaciones de
las características de los combustibles, la no reproducibilidad de los ajustes de
control, el desgaste normal de las piezas de control y los rápidos cambios en el
régimen de alimentación.
 Régimen de fuego: la figura 38 muestra que ocurren importantes cambios
en las pérdidas de eficiencia de las calderas de vapor al variar el régimen
de fuego o régimen de producción de vapor. Especialmente, obvias son
las pérdidas por radiación que aumenta al decrecer esos regímenes.

91
Las características de las pérdidas de eficiencia mostradas, son
representativas de muchas calderas industriales.
Figura 38. Variación en pérdidas de eficiencia de caldera a
distintos regímenes de fuego o porcentajes
Fuente: ICAITI. Energigrama. p. 19.
 Temperatura de los gases de chimenea: esta sigue en orden de
importancia, al nivel de exceso de aire. En la figura 39 se muestra la
variación de la eficiencia de combustión en función de la temperatura de
los gases de combustión con distintos niveles de exceso de aire.
La temperatura de los gases de chimenea no debe reducirse por debajo
de su punto de rocío o temperatura de condensación, ya que eso causaría
problemas de corrosión y provocaría una disminución del tiro de la chimenea.
Por estas razones se considera como no recuperable la pérdida de la eficiencia
debido a la humedad de los gases de chimenea, la cual es bastante grande.

92
Figura 39. Variación en la eficiencia de combustión con la
temperatura de gases de chimenea para diferentes niveles de
exceso de aire
 Temperatura del agua de alimentación: la eficiencia de la caldera aumenta
con la elevación de la temperatura del agua de alimentación en forma
lineal.
 Temperatura del aire de combustión: la eficiencia de la caldera aumenta
con el ascenso de la temperatura del aire de combustión en forma lineal.
 Suciedad de las superficies de transmisión de calor: las superficies
internas de los tubos en una caldera pirotubular, inhiben la transmisión de
calor de los productos de combustión al agua de la caldera, conduciendo a
menores eficiencias al igual que los depósitos en el lado del agua, que
resultan del tratamiento inadecuado del agua de alimentación.

93
Sin embargo, para el caso de la acumulación de incrustaciones en el lado
del agua, existe mucha probabilidad de que ocurran fallas en los tubos debidas
al sobrecalentamiento, antes de que se manifieste alguna pérdida sustancial de
eficiencia.
En la figura 40 se indica que la pérdida resultante en la eficiencia de la
caldera es del orden del 1% por cada aumento de 40 °F en la temperatura de
los gases de chimenea.
Figura 40. Pérdida de eficiencia por incremento de la temperatura
 Presión de vapor: el reducir la presión del vapor no se considera
generalmente como un método para mejorar la eficiencia, pero en las
instalaciones de calderas en que sea práctica la reducción, puede ser un
medio eficaz para ahorrar de 1 a 2% el costo del combustible. Una parte
de estos ahorros son el resultado de operar a menores temperaturas de
chimenea con el aumento asociado en la eficiencia de la caldera.

94
Menores presiones de vapor dan temperaturas más bajas de vapor
saturado y en los casos sin recuperación del calor de chimenea, se
obtendrá una reducción de presión de vapor que dependerá de los niveles
de presión específicos involucrados, ya que no es lineal la relación entre la
presión de vapor saturado y la temperatura del vapor. En la figura 41 se
muestra la magnitud de la mejora de eficiencia que cabe esperar al bajar
la presión de operación de una caldera.
Otros beneficios asociados, redundan en menor consumo de combustible;
menores pérdidas de calor por radiación de las tuberías de vapor, menos fugas
en las bridas y empaquetaduras y reducción del consumo de energía de la
bomba de alimentación de la caldera. La magnitud de la reducción de la presión
puede estar limitada por los requisitos para el vapor de proceso o por el diseño
de la caldera.
Figura 41. Mejora de la eficiencia por reducción de la presión de
operación de la caldera

95
 Pérdidas de calor en el exterior de la caldera: son muy difíciles de reducir
desde un punto de vista económico. Las pérdidas por convección y
radiación en la envoltura de la caldera tienden a aumentar con la
reducción de la carga y pueden alcanzar hasta un 7% para instalaciones
pequeñas o unidades mayores que operan a cargas reducidas. Las
temperaturas en las superficies desnudas de una caldera varían entre la
temperatura de saturación en las superficies expuestas de los tubos y las
temperaturas del aire y el fuego en las superficies de los ductos. Previo a
la instalación de material aislante, debe efectuarse un análisis completo de
ingeniería sobre las condiciones existentes y el ahorro potencial de
energía.
 Combustible: un cambio o conversión del combustible no es generalmente
un medio corriente de conservación de energía, ya que en este aspecto
intervienen otros factores tales como disponibilidad, costos, facilidad de
almacenamiento, manejo y equipo de combustión, consideraciones
ambientales o problemas de operación y mantenimiento. Sin embargo, los
cambios de combustible pueden afectar considerablemente el costo total
de la generación de vapor.
4.7.3. Tratamiento de agua para calderas
Una de las causas más comunes de fallas de calderas, cuando se
presentan, es un tratamiento inadecuado del agua de alimentación. No es
práctico recomendar un tratamiento universal del agua de alimentación, ya que
la composición del agua varía de una región a otra y aún de las diversas
fuentes en una misma localidad, haciendo de cada uno un caso especial que ha
de estudiarse por separado.

96
Todas las calderas, ya sean de alta o baja presión o de agua caliente
deben ser supervisadas por un químico confiable especializado en tratamientos
de agua para calderas, quien debe hacer un programa del tratamiento,
frecuencia y duración de purgas, así como los lavados interiores.
Un problema frecuente en el mantenimiento de las calderas son las
incrustaciones que se forman. Estas son depósitos adherentes sobre las
superficies metálicas de calderas, que se producen durante el proceso de
evaporación. Es mayor donde la temperatura de los gases es más elevada.
Al evaporarse parte del agua, las sustancias contaminantes se
concentran, en la fase líquida del film o película, sobre el metal. Los
componentes solubles se disuelven fácilmente en el líquido que reemplaza a la
burbuja de vapor anteriormente formada y las sustancias insolubles tienden a
precipitar sobre la tubería.
La formación de incrustaciones es asociada con la dureza: calcio y
magnesio; existen otras impurezas tales como el hierro, bario, estroncio o sílice,
de similar importancia.
Las incrustaciones pueden ser: lodos y depósitos sedimentarios, depósitos
tipo incrustación e incrustaciones verdaderas.
Las incrustaciones son peligrosas porque tienen una conductividad
térmica inferior a la del hierro. Al incrementarse actúan como un aislante,
generando una transmisión de calor deficiente. Ocurre sobrecalentamiento en el
metal por debajo de la incrustación, es más seria en la caldera de tubos de
agua que en la de tubos de humo.

97
Un recubrimiento de incrustación de 1.6 mm de espesor en tubos de agua
expuestos al calor radiante puede producir la rotura del tubo, mientras que
depósitos mayores en los tubos de fuego pueden producir pérdidas de
eficiencia, aunque no son peligrosas.
Las incrustaciones en la tubería o en las calderas, pueden provocar los
siguientes efectos:
 La temperatura de los humos a la salida de las calderas (de tubos de
humo) aumenta en detrimento del rendimiento calorífico; el consumo de
combustible y el precio del vapor aumentan paralelamente.
 La capacidad de vaporización disminuye.
 El hierro es sobrecalentado, su resistencia mecánica disminuye, se
producen deformaciones, quebraduras que son resultado de las roturas de
los tubos.
 A consecuencia de la porosidad de las incrustaciones, cuando el agua
entra en contacto con el hierro sobrecalentado, aumenta su concentración
en sosa cáustica y provoca corrosiones; al disociarse el oxígeno naciente,
ataca el hierro.
 Si un trozo de sarro, de una cierta superficie se separa, la violenta
vaporización del agua que contacta con el metal caliente puede provocar
que los tubos estallen.
 La incrustación bloquea la acción adecuada de los controles como el
McDonnell (o nivel de agua) e incluso válvulas de seguridad.
La variación del espesor de incrustaciones, es directamente proporcional,
a la pérdida de energía, relacionada con el gasto extra de combustible.

98
A mayor espesor de incrustaciones mayor el gasto de combustible para
transferir calor y producir la misma cantidad de vapor.
La corrosión también es un ataque químico al metal de la caldera, pues lo
debilita hasta convertirlo en un óxido.
La reacción del hierro de la caldera y el agua se acelera con el oxígeno,
los óxidos ferrosos de forma localizada originan poros en el metal.
El oxígeno reacciona con el hidrógeno permitiendo la disolución gradual
de más hierro. Las picaduras son acusadas en zonas sometidas a esfuerzos
durante la fabricación de la caldera, tales como las soldaduras, secciones
trabajadas en frío o discontinuidades del metal.
Puede mencionarse además el arrastre de agua y materias minerales por
el vapor, el cual es causado por tres fenómenos: la espuma, el arrastre del agua
propiamente dicho y el arrastre de agua por el vapor.
En el primero de los casos las burbujas estallan unas después de otras
liberando las gotas de líquido; en el segundo, las burbujas de vapor ascienden
directamente a la superficie arrastrando vesículas de líquido que se liberan. El
más grave de los fenómenos es el arrastre del agua por el vapor, en particular
si el vapor se utiliza para producir energía, dado que provoca accidentes
mecánicos en las turbinas.
Un nivel de agua por encima de las superficies de calentamiento, presión
de marcha excesiva, gran velocidad de salida del balón de vapor, demanda
excesiva de vapor, son factores que favorecen al arrastre.

99
Al agua de las calderas debe dársele un tratamiento especial. La adición
de ingredientes químicos al agua de calderas como tratamiento interno diario,
no consiste solamente en dosificarlos y purgar la unidad; un buen programa de
tratamiento abarca más.
El producto químico combinado con un programa de dosificación, control y
monitoreo, asegura:
 Una adecuada protección al circuito de vapor con un óptimo rendimiento
operativo.
 Mantener los parámetros dentro del rango correspondiente, con el objeto
de incrementar la vida útil de las unidades.
El mantenimiento programado a las unidades generadoras de vapor que
han recibido tratamientos efectivos, consistirá únicamente en ajustes mecánicos
y eléctricos, limpieza del hollín, cambio de empaques en tapaderas para
inspección visual del lado del agua, y una ligera limpieza con bombas de agua
para el banco de tubos y espejos; estos últimos deben presentarse libres de
depósitos incrustantes, ataques corrosivos o de cualquier material indeseado
que interfiera con la transferencia de calor.
Una superficie de intercambio bien tratada representa minimizar el costo
de mantenimiento por avería o corrección, horas extras y reducir tiempos
muertos que impiden la programación de producción; ventajas que al final se
convierten en beneficios para la empresa.
El costo por falla total, o parcial de los tubos, es exageradamente más alto
comparado con el costo mensual de un programa de tratamiento del agua.

100
El valor de estas unidades nuevas (calderas), dependiendo de los
requerimientos de presión, temperatura, variaciones de carga y sistemas de
combustión, van desde Q 500 000,00 hasta Q 3 000 000,00 o más.
La calidad del agua del pozo que va a alimentar la caldera, necesita
regular los agentes activos para estandarizar las variables.
La cantidad requerida de productos químicos está gobernada por:
 Tamaño de la caldera (en HP)
 Horas de trabajo diario
 Presión de trabajo de la caldera
 Producción de vapor/hora
 Porcentaje en retorno de condensado
 Concentración de parámetros químicos en el agua de aporte (dureza,
alcalinidad, sílice, hierro cloruros, pH y total de sólidos disueltos)
Las calderas, de acuerdo con su tamaño, tienen mayor capacidad de
almacenar agua, por lo tanto, necesitarán más cantidad de productos que
logren mantener condiciones adecuadas.
Un porcentaje alto de retorno de condensado genera mejor calidad en el
agua al mezclarse con el agua de aporte; la dosificación tendrá variantes para
la estabilización de parámetros.
El horario de trabajo de una caldera regula el consumo de productos en
dosificación; una operación de 24 horas gasta mayor cantidad que un proceso
de 10 o 12 horas/día, en producción de vapor.

101
La concentración de contaminantes del agua que va a alimentar la caldera
es factor indispensable de medición, para cuantificar las cantidades de
ingredientes activos que neutralizarán los efectos de las impurezas y no
sobredosificar causando daños.
4.8. Sistema de alimentación de agua
Uno de los factores principales para la operación óptima de la caldera, es
el suministro adecuado del agua. Por la necesidad de mantener un nivel
constante dentro de la caldera, y para que no ocurra una falla de alguna de sus
partes, todo sistema efectivo de alimentación debe contar con recepción de
condensados y equipo de bombeo.
4.8.1. Sistema de recepción de condensado
La cantidad de agua que alimenta a una caldera es la del vapor que se
produce; por lo tanto, la reserva debe ser proporcional a la capacidad de la
caldera. Se recomienda que la cantidad de agua por almacenar, sea la mínima
para sostener la evaporación en la caldera por lo menos durante 20 minutos.
El agua de alimentación de calderas debe estar a la temperatura más alta
manejable, para evitar problemas de dilatación, contracciones y choques
térmicos dentro de las mismas. Por tal razón se utiliza el mismo tanque para
almacenar la reserva mínima y recibir el retorno de condensados.
El sistema de recepción de condensado empieza por la recolección a
partir de las trampas de vapor; después la conducción por la red de tuberías de
retorno y termina con el tanque de condensado.

102
Una trampa de vapor es una válvula automática cuyas funciones son:
drenar el condensado, eliminar los gases no condensables y cualquier suciedad
en el vapor y/o en el condensado y no permitir el escape de vapor.
El tanque de almacenamiento de agua de alimentación se emplea a su
vez como tanque de recepción de condensado, ver figura 42. La reserva
mínima de agua debe variar entre el 60 y 70% del volumen del tanque, lo que
se puede apreciar en el cristal del nivel.
Los retornos del condensado pueden descargar libremente en el tanque
para calentar el agua de alimentación; la temperatura del agua se observa en
un termómetro que tiene instalado el tanque.
Para reponer el agua que se pierde en el sistema de generación y
distribución del vapor, el tanque tiene una línea de alimentación de agua
tratada, que se controla por medio de una válvula de flotador.
En caso de que el retorno de condensado sea en gran cantidad, el tanque
cuenta con un rebosadero que va directo al drenaje. Por último, el tanque tiene
una tubería abierta a la atmósfera para eliminar los gases no condensables, y
evitar las presiones internas del tanque por la evaporación instantánea de
ciertas cantidades de condensado.

103
Figura 42. Tanque de condensados de caldera CB
4.8.2. Sistema de bombeo
Para alimentar las calderas de tubos de humo, se emplean bombas de tipo
turbina, porque operan intermitentemente y descargan en la caldera sin más
restricción que la presión interna de la caldera. Ver figura 43.
Figura 43. Bomba tipo turbina acoplada a un motor eléctrico
103
103

104
4.9......Sistema de alimentación de combustible
Los componentes principales en el sistema de alimentación de
combustible en el cuarto de calderas, de acuerdo con los fluidos que están
interviniendo en la combustión se describen a continuación.
 Línea de combustible
o Bomba de combustible
o Calentador eléctrico
o Control mecánico del combustible
o Tirador del combustible
o Válvulas solenoides de combustible
o Termostatos para el calentador de vapor
 Línea de atomización
o Compresor de aire de atomización
o Válvula de purga de aire
 Línea de vapor
o Válvula reguladora de presión de vapor
o Válvula solenoide para vapor
o Calentador a vapor
o Trampa de vapor

105
 Aire de combustión
o Ventilador
o Damper
 Gas propano
o Válvula reguladora de presión y solenoide
o Manómetro
 Bomba de combustible
La bomba de combustible (Bunker) es de desplazamiento positivo de tipo
engranajes. Deberá trabajar a velocidad lenta (300 rpm a 350 rpm), por lo tanto
se hace necesario montar una transmisión reductora de poleas. Su instalación
más común se presenta en la figura 44 y su transmisión mecánica a través de
poleas en la figura 45.
Figura 44. Instalación típica de una bomba de combustible (Bunker)

106
Figura 45. Transmisión mecánica de la bomba de combustible a través
de poleas
 Calentador de combustible
Estos son utilizados para reducir la viscosidad del combustible a 200 s.s.u.
aproximadamente. El calentador a vapor utiliza el mismo vapor de la caldera a
una presión de 30 psi, aproximadamente.
 Control mecánico de combustible
A este comúnmente se le llama maniful de combustible, sirve para graduar
la cantidad de combustible que pasa al quemador y consta de 2 válvulas de
paso, 2 manómetros para verificar presión (50 psi), una leva reguladora de
combustible y un termómetro que debe leer 90 ºC, aproximadamente.

107
 Tirador de combustible
Llamado comúnmente cañón del quemador; aquí está ubicada la boquilla
que regula la cantidad de combustible. Es la parte más larga para que el
combustible sea depositado directamente en la cámara de combustión.
 Válvulas solenoides para bunker
Estas son las que permiten el paso del combustible al quemador y son
energizadas por contactos en el programador de acuerdo con el ciclo de
funcionamiento en que se esté operando la caldera.
 Termostatos para el calentador de vapor
Estos son interruptores de temperatura y sirven para que el combustible
mantenga la temperatura adecuada (90 ºC) para su combustión.
 Línea de aire de atomización
La atomización es necesaria para garantizar una combustión efectiva y
evitar así el desperdicio de combustible, pues es muy importante garantizar la
eficiencia de los accesorios y equipos utilizados para la producción de vapor.
Este sistema consta de dos partes importantes que son: el compresor de aire y
la válvula de purga de aire. El compresor proporciona el aire de atomización y la
válvula sirve para drenar el aire que pudiera ser acumulado en la línea de
combustible, para evitar así que se forme vacío en la bomba de combustible y
que posteriormente pueda afectar el buen funcionamiento de la bomba.

108
 Válvula reguladora de presión de vapor
Esta válvula sirve para regular la presión del vapor necesario para calentar
el combustible y al mismo tiempo evitar un sobrecalentamiento en el
combustible. Se regulará la presión según la lectura que se observe, hasta
hacerla coincidir con la deseada, que es de aproximadamente 110 psi.
 Válvula solenoide para vapor
Esta válvula es accionada por el control de presión de la caldera y permite
el paso de vapor al precalentador cuando la caldera proporciona una presión de
75 psi.
 Ventilador
Montado en la parte delantera de la caldera, durante la operación la
presión del aire aumenta en la parte superior de la caldera y este es forzado por
el disco difusor para mezclarse completamente con el combustible, con el
objetivo de efectuar una buena combustión. El abastecimiento de aire
secundario se gobierna por medio de la regulación automática del ventilador.
 Damper
Este mecanismo proporciona la cantidad adecuada de aire del ambiente
para la proporción aire combustible en todo el campo del fogueo; es también
llamado registro rotatorio de aire.

109
 Válvula reguladora de gas
Sirve para asegurar que la cantidad de gas sea la suficiente para generar
una buena llama piloto. Generalmente la válvula está diseñada para regular el
flujo adecuado del gas.
 Válvula solenoide de gas
Es accionada por el programador y abre el paso del gas según el ciclo de
funcionamiento de la caldera.
 Manómetro de gas
Sirve para medir la presión del gas propano, aproximadamente debe leer
20 psi. Es importante mencionar que existen calderas que funcionan por medio
de diesel y estas a diferencia de las que funcionan por medio de bunker, no
necesitan de precalentadores ya que este combustible es mucho más
inflamable.
 Instalación del tanque de combustible a la caldera
Este se encuentra fuera del cuarto de calderas y es subterráneo, tiene una
capacidad de almacenamiento de 3,000 galones. Aproximadamente, se
consumen entre 88 y 93 galones de bunker diarios; este dato fue obtenido
mediante un análisis de consumo de combustible diario.
Los accesorios utilizados en esta instalación son:

110
o Dos válvulas de cheque, para controlar el paso del combustible, ya
sea dejando el paso libre o por el contrario no permitirle el paso
restringiéndolo, o cuando se requiera darle mantenimiento a la
bomba, esto puede darse tanto en succión como en retorno. Se
utiliza este tipo de válvulas porque existe necesidad de regular el
flujo de combustible y porque además generan menores pérdidas,
van colocadas una a la salida del tanque y otra a la entrada de la
bomba.
o Un filtro para evitar que las impurezas del tanque lleguen a la bomba
y disminuyan su capacidad de bombeo. Además, los accesorios
como codos, tees, uniones universales y reductoras, deben utilizarse
lo menos posible por las pérdidas.
Lleva colocada una válvula de retención en la línea se succión en el tramo
horizontal. El retorno de la bomba es del mismo diámetro que el de succión. La
tubería de retorno está conectada con la tubería de succión a una distancia
intermedia a través de un depósito, e instalada en la parte superior.
La siguiente figura muestra la instalación y tubería del tanque de
combustible.
Figura 46. Ubicación y tubería del tanque de combustible subterráneo
110
bomba.
combustible.
110
bomba.
combustible.

111
4.10......Seguridad en el área de calderas
La seguridad se encarga de evitar que los trabajadores de una empresa
sufran accidentes de trabajo.
La higiene industrial es la ciencia dedicada a la participación,
reconocimiento, evaluación y control de aquellos factores o elementos
estresantes del ambiente en el lugar de trabajo, los cuales pueden causar
enfermedad, deterioro de la salud, incomodidad e ineficiencia de importancia
entre trabajadores.
Reglas generales sobre la manera como se debe obrar o hacer una cosa,
para prevenir o eliminar los peligros o reducirlos a niveles aceptables en función
de la salud y la seguridad de los empleados, y partes involucradas.
 Orden y limpieza
El orden y limpieza es parte de la prevención de los riesgos; son de gran
importancia, ya que la falta de los mismos en los centros laborales son las
causas de un gran número de accidentes. Con orden, limpieza y la prevención
de riesgos de trabajo se obtiene un ambiente más agradable para el desarrollo
de las actividades laborales.
 Normas de seguridad en el área de calderas
El personal de operación y mantenimiento de calderas sabe que estas son
potencialmente peligrosas; los operadores de calderas deben inspeccionar las
calderas con frecuencia en búsqueda de fugas, combustión correcta,
funcionamiento de los dispositivos deseguridad e indicadores, así como otras

112
funciones tales como mantener el área libre de obstáculospara garantizar una
pronta reacciónen caso de un accidente y utilizar un adecuado equipo de
protección personal al estar en el área de calderas; para esto se debe seguir un
normativo aplicable en el área al momento de operar la caldera y realizar
mantenimiento a la misma. Este normativo se describe a continuación:
o Antes de manejar conexiones eléctricas, reparaciones y ajustes,
desconectar el interruptor eléctrico y colocar la etiqueta de aviso.
o Los alambres o conductores que se encuentren sueltos deben
considerarse con corriente o vivos.
o Los cables de alimentación eléctrica deben estar protegidos con un
aislante y si es necesario entubados.
o Los tableros eléctricos deben permanecer cerrados y libres de
exposición con agua u otro agente que puedan dañarlos.
o Evitar el contacto con aristas, ángulos vivos y superficies calientes.
o Asegurarse que termómetros, manómetros y válvulas estén en
buenas condiciones y en funcionamiento.
o Al realizar un mantenimiento, se debe circular el área para evitar el
ingreso de personas ajenas, y colocar los respectivos avisos.
o Antes de iniciar un mantenimiento en la tubería de vapor, primero
asegurarse de cerrar las válvulas respectivas y despresurizar la
tubería.
o Evitar fugas en los diferentes accesorios del equipo y formaciones de
películas de agua y/o combustibles en el piso.
o Mantener manos, brazos, y demás partes del cuerpo así como las
prendas de vestir, lejos de piezas calientes o en movimiento.
o Evitar todos los contactos del cuerpo con aceites y combustibles.
O Las piezas en movimiento deberán permanecer con su respectiva
rejilla protectora.

113
O No operar una de las calderas cuando presente fugas de vapor,
combustibles, agua o gases de combustión, así como la mala
operación de algún dispositivo de seguridad.
o Al momento de realizar un mantenimiento en el interior de la caldera,
una persona debe quedarse afuera para emergencias.
o Revisar siempre el nivel del agua como mínimo una vez al día y
antes de encender una caldera.
o Nunca encender una caldera sin haber revisado todas las válvulas y
que las válvulas de seguridad estén cerradas.
o No abrir una válvula bajo presión rápidamente, para evitar daños de
golpe de ariete en las tuberías.
O No subir la presión de una caldera sin haber revisado las válvulas de
seguridad.
o Nunca reemplazar las válvulas de seguridad con una de mayor
capacidad.
o No ajustar una tuerca o rosca que esté bajo presión de vapor o de
aire.
o No permitir que, personas no autorizadas utilicen el equipo de la
planta de vapor, si no sufren daños así mismos, se lo pueden causar
a otras personas.
o El equipo deberá mantenerse en óptimas condiciones de operación y
de presentación.
o El área de calderas deberá estar dotada de un sistema de extinción
de fuego que contenga extinguidores tipo BC, así como uno de
señalización, indicando que es prohibido fumar en el área y que
existen productos inflamables. Ver figura 47.

114
Figura 47. Extintores y señales de seguridad industrial
Fuente: Sintra. Seguridad Industrial Integral. www.sintraseguridad.com/senaliz.htm
Orden y limpieza
 Después de realizar un mantenimiento preventivo el área de calderas
debe quedar libre de material sobrante y herramienta utilizada.
 No dejar que se acumulen sedimentos en el nivel o conexiones de la
columna de agua.
 El operador es encargado de realizar el respectivo mantenimiento de
limpieza en el área de calderas.
Equipo de protección personal
 Utilizar guantes de piel, para protección contra riesgo mecánico, eléctrico y
térmico.
 Utilizar cascos de seguridad, para proteger la cabeza contra impactos,
fuego y productos químicos.
 Utilizar protección auditiva, en presencia de altos niveles de ruido.
114
Orden y limpieza
columna de agua.
térmico.
114
Orden y limpieza
columna de agua.
térmico.

115
 Utilizar protección de vías respiratorias; mascarilla 3M 8247 cuando realice
un mantenimiento en una de las calderas.
 Al momento de realizar un mantenimiento preventivo también debe utilizar
anteojos de seguridad o careta protectora. En la siguiente figura se
presenta el equipo de protección personal.
Figura 48. Equipo de protección personal
Fuente: Sintra: Seguridad Industrial Integral. www.sintraseguridad.com/senaliz.htm
115
115

117
CONCLUSIONES
1. Tener los datos técnicos, es la manera adecuada de empezar a trabajar
con los equipos de generación de vapor, ya que son equipos de vital
importancia en un hospital; por ende conocerlos de una forma detallada es
una herramienta indispensable para solucionar cualquier problema que
pueda darse.
2. El mantenimiento preventivo es un factor importante en la vida económica
de una máquina ya que un programa bien definido de mantenimiento
preventivo, producirá una extensión de la vida útil de los componentes de
una unidad y, además, producirá una baja en los costos de reparaciones y
tiempo de paro no planeado, que son los más significativos entre los
costos de operación.
3. Al aplicar el programa de mantenimiento preventivo se proporcionará
soluciones inmediatas a las fallas más comunes en el área de calderas.
4. La correcta aplicación de las rutinas de mantenimiento evitará problemas
comunes, paradas y reparaciones innecesarias del equipo.
5. El personal de operación y mantenimiento de calderas debe tener el
conocimiento de la importancia de ejecutar un buen plan de
mantenimiento preventivo, y las ventajas que este conlleva al ejecutarlo,
así como los logros que se pueden obtener al implementarlo; toda esta
información debe dárseles en forma gradual, de manera que el empleado
vaya adaptándose a su nueva rutina de trabajo.

118
6. El manual de procedimientos es un apoyo para realizar el mantenimiento
preventivo de una manera sencilla, pero para ello el operario debe de
conocer las partes principales, así como también, los accesorios de las
calderas pirotubulares.

119
RECOMENDACIONES
1. Que la cooperación de la dirección del hospital con el departamento de
mantenimiento se refleje en la autorización de compra de materiales y
accesorios que se utilizarán para realizar el mantenimiento de forma
inmediata, ya que sin el vapor muchos de los servicios pararían.
2. Realizar las rutinas del plan de mantenimiento preventivo, siguiendo todos
los pasos que se indican, sin dejar pasar por alto ninguno por minucioso
que se considere; si surge alguna duda, consultarla con el encargado de
mantenimiento.
3. Realizar un análisis al agua de alimentación de la caldera, para determinar
qué tratamiento químico es el adecuado aplicarle.
4. Después de la operación de la caldera, se debe de purgar las tuberías
para drenar el condensado y evitar el golpe de ariete, en el posterior
arranque.
5. Hacer una inspección periódica del sistema de alimentación ya que
frecuentemente los sedimentos y lodos que son arrastrados tapan los
filtros, válvulas anti retorno e incluso los reducidores de la red de
abastecimiento de la misma; asimismo es recomendable limpiar la bomba
de agua y lubricar las partes de ella que lo necesiten.
6. Periódicamente realizar la limpieza del tanque de condensado, para evitar
el deterioro, disminuyendo la corrosión, pero lo más importante es retirar

120
todos los sedimentos que se depositan en el McDonnell, ya que esto
evitará que el flote se trabe y que dé un falso nivel de agua en la caldera.
7. Capacitar constantemente al personal de mantenimiento y operación de
calderas para que ellos sean parte de la solución cuando se presenten
fallas en los equipos.
8. Utilizar el equipo de protección personal, siguiendo las recomendaciones
del encargado de mantenimiento.
9. Mantener limpia y libre de obstáculos el área de calderas, por si fuese
necesario evacuar de emergencia al personal.
10. Los equipos de extinción de incendios deben estar en lugares de fácil
acceso y periódicamente revisar su estado físico, para su disponibilidad en
caso de emergencia.

121
BIBLIOGRAFÍA
1. ALVARADO, Hugo. Manual del Curso de Seguridad e Higiene industrial.
Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería,
2004. 163 p.
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graduación Ing. Mecánica Eléctrica. Universidad de San Carlos de
Guatemala, Facultad de Ingeniería, 1993. 87 p.
3. CHIROY SANTOS, Julio Roberto. Programa de mantenimiento preventivo
para el cuarto de calderas del Hospital Privado de las Américas.
Trabajo de graduación de Ing. Mecánica. Universidad de San
Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 2006. 185 p.
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USA, 1989. 65 p.
5. ….ICAITI. Instituto Centro Americano de investigación y Tecnología
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Proyecto de eficiencia energética en la industria regional.
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6. SELMEC. Equipos Industriales. Manual de mantenimiento de calderas y
sistema de distribución de vapor. México: SELMEC 1999. 74 p.

122
7. ORTÍZ SOLÓRZANO, Roberto Enrique. Diagnóstico y propuesta para
mejorar el estado actual de las calderas del Instituto Guatemalteco
de SeguridadSocial a nivel nacional. Trabajo de graduación de
Ing. Mecánica. Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad
de Ingeniería, 2007. 215 p.
8. RAMÍREZ LÓPEZ, Juan Pablo. Plan de mantenimiento preventivo y sus
costos para calderas pirotubulares en industria de algodón, para
uso clínico. Trabajo de graduación Ing. Mecánica Industrial.
Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería,
2008. 171 p.
9. SINTRA Seguridad industrial integral. Productos de seguridad, higiene
industrial y protección al Medio Ambiente [en línea]. Disponible en
Web: <http://www.sintraseguridad.com/senaliz.htm> [Consulta: 10
de junio de 2011]
10. SMITH, Edward H. Manual del Ingeniero Mecánico. México: Prentice-Hall
Hispanoamericana, 1,998. Vol. 3. 416 p.

123
ANEXOS
PROBLEMAS EN CALDERAS Y
ACONDICIONAMIENTO DEL AGUA
Incrustación
Depósito adherente sobre las superficies metálicas de calderas, se
produce en el proceso de evaporación. Es mayor donde la temperatura de los
gases es más elevada.
Al evaporarse parte del agua, las sustancias contaminantes se
concentran, en la fase líquida del film o película, sobre el metal. Los
componentes solubles se disuelven fácilmente en el líquido que reemplaza a la
burbuja de vapor anteriormente formada y las sustancias insolubles tienden a
precipitar sobre la tubería.
La formación de incrustaciones es asociada con la dureza: calcio y
magnesio; existen otras impurezas tales como el hierro, bario, estroncio o sílice,
de similar importancia. Las incrustaciones pueden ser:
 Lodos y depósitos sedimentarios
 Depósitos tipo incrustación
 Incrustaciones verdaderas

124
Las incrustaciones verdaderas, se forman a partir de un proceso de
cristalización en una solución sobresaturada, dando lugar a la formación de
cristales fusionados. Los depósitos tipo incrustación son efecto de la
sedimentación de sólidos poco solubles en el proceso de precipitación.
Grado de dureza
En agua dura es difícil la formación de espuma de jabón, esta se facilita
con la eliminación de las sales de Cal y Magnesia, es decir, cuando el agua se
ha vuelto blanda. La dureza se mide en grados hidrométricos, correspondiendo
cada grado a la presencia de diez mg de óxido de calcio equivalentes a 17.8 mg
de carbonato de calcio por litro de agua.
La dureza se clasifica en:
 Dureza total que corresponde al conjunto de sales de calcio y magnesio;
 Dureza permanente, medida después de hervir. La ebullición atrapa el
anhídrido carbónico disuelto y transforma el bicarbonato cálcico soluble en
carbonato prácticamente insoluble.
 Dureza temporal, debida al bicarbonato cálcico, es la diferencia entre la
dureza total y la dureza permanente.
Las aguas cuya dureza total sea inferior a cincuenta ppm de carbonato de
calcio, son consideradas dulces.

125
Causas de la incrustación
La ruptura del equilibrio carbónico, es responsable de incrustaciones,
particularmente rápida y completa en calderas. El anhídrido carbónico necesario
para mantener este equilibrio es eliminado por el aumento de la temperatura; el
carbonato cálcico al precipitar en las superficies calentadas, forma un sarro que
obstruye las canalizaciones y reduce los intercambios térmicos.
Otras causas son los contaminantes en el agua de aporte: Calcio,
Magnesio, Bario, Estroncio, Hierro y los productos de la corrosión interna del
sistema, introducidos en el condensado como fugas.
Precipitados más frecuentes
Las incrustaciones se clasifican en duras y blandas, como se ilustra en la
tabla XI.
Tabla XI. Tipos de incrustación en calderas de vapor
INCRUSTACIÓN DURA INCRUSTACIÓN BLANDA
Sulfato cálcico Bicarbonato cálcico
Silicato cálcico Carbonato cálcico
Silicato magnésico Hidróxido cálcico
Sílice Bicarbonato magnésico
Carbonato magnésico
Hidróxido magnésico
Fosfato cálcico
Carbonato de hierro
Varias formas de óxido de hierro
Fuente: Kohan Anthony L. 1988:541. p. 73.

126
Riesgos de operación y daños mecánicos producidos por incrustaciones
Las incrustaciones son peligrosas porque tienen una conductividad
térmica inferior a la del hierro. Al incrementarse actúan como un aislante,
generando una transmisión de calor deficiente. Ocurre sobrecalentamiento en el
metal por debajo de la incrustación, es más seria en la caldera de tubos de
agua que en la de tubos de humo. Un recubrimiento de incrustación de 1.6 mm
de espesor en tubos de agua expuestos al calor radiante, puede producir la
rotura del tubo; mientras que depósitos mayores en los tubos de fuego pueden
producir pérdidas de eficiencia, aunque no son peligrosas.
Consecuencias de las incrustaciones
 La temperatura de los humos a la salida de las calderas (de tubos de
humo) aumenta en detrimento del rendimiento calorífico; el consumo de
combustible y el precio del vapor aumentan paralelamente.
 La capacidad de vaporización disminuye.
 El hierro es sobrecalentado, su resistencia mecánica disminuye, se
producen deformaciones, quebraduras que son resultado de las roturas de
los tubos.
 A consecuencia de la porosidad de las incrustaciones, cuando el agua
entra en contacto con el hierro sobrecalentado, aumenta su concentración
en sosa cáustica y provoca corrosiones; al disociarse el oxígeno naciente,
ataca el hierro.
 Si un trozo de sarro, de una cierta superficie se separa, la violenta
vaporización del agua que contacta con el metal caliente puede provocar
que los tubos estallen.

127
La incrustación bloquea la acción adecuada de los controles como el
McDonnell (o nivel de agua) e incluso válvulas de seguridad.
Una incrustación de décimas de milímetro de espesor es suficiente
(particularmente si es una incrustación silícica y de una caldera de alta presión)
para que la temperatura del metal sobrepase los 600 ºC, límite en el cual el
acero pierde la resistencia mecánica precisa.
Pérdidas de energía debido a incrustaciones
La variación del espesor de incrustaciones, es directamente proporcional,
a la pérdida de energía, relacionada con el gasto extra de combustible, (ver
tabla XII). A mayor espesor de incrustaciones, mayor el gasto de combustible
para transferir calor y producir la misma cantidad de vapor.
Tabla XII. Pérdidas de energía debido a incrustaciones
ESPESOR DE INCRUSTACIÓN EN
PULGADAS
PORCENTAJE DE GASTO EXTRA DE
COMBUSTIBLE
1/32 8.5
1/25 9.3
1/20 11.1
1/16 12.4
¼ 25.0
3/8 40.0
½ 55.0
Fuente: Seminario. Problemas fisicoquímicos más frecuentes en sistemas de generación de
vapor, 1988.

128
Protección y prevención contra la incrustación
Los grandes depósitos de incrustación son un indicativo de la negligencia
ante un acertado tratamiento interno del agua. Existen pretratamientos para
contrarrestar este fenómeno que reducen y no eliminan el problema; consisten
en ablandadores o suavizadores del agua por medio de intercambio básico, en
otras palabras, intercambian iones, la dureza y la resina.
Elimina depósitos incrustantes e interrumpe el mecanismo de la
incrustación, un antiincrustante controlador y depurador de las impurezas que
no hayan sido retenidas por los suavizadores (incluyendo la sílice). Es
aconsejable un alcalinizante que lleve el pH a once, pues evita la ruptura del
equilibrio carbónico, eliminando la acumulación de carbonato cálcico o
magnésico.
No obviar la utilización de un antiincrustante como parte del tratamiento
interno por tener un sistema de pretratamiento contra la dureza. Su accionar no
se limita a neutralizar sus componentes, sino corrige el efecto de otras que no
retienen ningún filtro.
El equipo de tratamiento externo, tiene como limitante, la saturación de
sus resinas, por el intercambio; cuando sucede, el calcio y magnesio, tienen vía
libre hacia la caldera y ante la ausencia del antiincrustante, el riesgo de
incrustación aumenta.
La corrosión es un ataque químico al metal de la caldera, lo debilita hasta
convertirlo en un óxido.

129
Velocidad de corrosión y causas
Depende de las siguientes condiciones:
 Formación de un área aniónica
 Formación de un área catódica
 Establecimiento de un medio electrolítico para transferencia de cargas.
Los factores que causan la corrosión, son:
 Inapropiada dosificación de productos químicos
 Baja relación pH/alcalinidad
 Presencia de oxígeno disuelto
 Alto contenido de sólidos disueltos
 Alto contenido de material suspendido
 Presencia de dióxido de carbono y otros gases disueltos
La forma más común de corrosión es el ataque al acero por el oxígeno,
acelerado por las altas temperaturas y pH bajo. Ingresa al agua de alimentación
cuando la caldera opera a baja carga y en la puesta en marcha. Produce un
ataque de picado en el metal (ataque en zona localizada) y óxido de hierro al
unirse al metal de la caldera.
La acidez o alcalinidad del agua, gobernada por el pH es otra causa de
corrosión. Un pH igual a siete crea una condición neutra, con un valor menor se
considera ácida y existe corrosión por acidez. Cuando el pH es superior a siete
(mayor de doce) es alcalina; este valor es crítico y ocurre corrosión por
fragilidad cáustica.

130
Un medio electrolítico (interacción de cargas eléctricas opuestas), causa
corrosión, el total de sólidos disueltos conformado por impurezas con cargas
eléctricas negativas, reacciona con el hierro de la caldera que tiene carga
positiva. Un adecuado régimen de purga, reduce el riesgo de corrosión por
sólidos altos.
Otros tipos de corrosión
La fragilidad cáustica de los tubos; un tipo de corrosión ocasionado al
sobrepasar el valor de pH de su límite máximo (12.0), se manifiesta en forma de
grietas en los bordes de las planchas remachadas, remaches y porción metálica
situada alrededor de aberturas donde el material ha sido sometido a grandes
esfuerzos de tracción durante su fabricación. Como consecuencia ocurre la
fatiga de corrosión, producida por el ataque químico y por repetitivos
alargamientos de las partes metálicas, origina grietas, según líneas de esfuerzo
independientes de las zonas limítrofes cristalinas de metal.
Las incrustaciones son peligrosas no solo por la obstrucción del paso del
calor, sino por el sobrecalentamiento generado en los tubos bajo las capas.
Este produce corrosión y es visible al momento de tener un proceso de
desincrustación; físicamente se observa como una coloración rojiza a lo largo
de todo el tubo.
Un proceso de desincrustación rápido consta de un estudio, aplicación,
monitoreo y control total del desincrustante aplicado, en cuanto a tiempo de
trabajo, dosificaciones y concentraciones; de lo contrario se incurre en corrosión
por acidez, que disolverá la incrustación y al momento de llegar al metal de los
tubos los atacará con la misma agresividad, hasta el punto de la picadura.

131
Daños mecánicos causados por corrosión
La reacción del hierro de la caldera y el agua se acelera con el oxígeno;
los óxidos ferrosos de forma localizada originan poros en el metal.
El oxígeno reacciona con el hidrógeno permitiendo la disolución gradual
de más hierro. Las picaduras son acusadas en zonas sometidas a esfuerzos
durante la fabricación de la caldera, tales como las soldaduras, secciones
trabajadas en frío o discontinuidades del metal.
Protección y prevención contra la corrosión
La mejor forma de protección es eliminar las causas de la corrosión. La
adición de un secuestrante en el tratamiento del agua, mantiene libre de
oxígeno el área de transferencia de calor, que por reacción lo precipita y
expulsa en la purga.
Una de las funciones del tratamiento interno es mantener un pH alcalino
(10.5-12.0) a través de alcalinizantes. Un valor dentro del rango establecido,
mantiene las condiciones óptimas contra la corrosión y el desempeño de los
ingredientes.
La cantidad de sólidos disueltos permisibles dentro de una caldera está en
función de la presión de trabajo, teniendo un máximo de tres mil quinientos
ppm; sobrepasando este valor corre el riesgo de corrosión por celda
electrolítica.

132
Un adecuado régimen de purga mantiene control en los sólidos, es
directamente proporcional a la cantidad de la medición, en otras palabras, a
mayor cantidad de sólidos, mayor cantidad de purgas.
Los ciclos de concentración para determinar las purgas, no son un buen
indicador.
Tabla XIII. Interpretación de los ciclos de concentración
INDUSTRIA
Total sólidos
disueltos, agua de
alimentación
Total sólidos
dentro de la
caldera
Determinación de
ciclos de
concentración
CALDERA A 500 ppm 2500 ppm 2500/500 = 5
CALDERA B 1000 ppm 5000 ppm 5000/1000 =5
Las purgas en función de los ciclos de concentración: para cinco ciclos de
concentración, se aplica un número igual de purgas en dos calderas con aguas
de distinta calidad.
Se observa que el total de sólidos disueltos es distinto con los mismos
ciclos; la caldera B con sólidos de cinco mil ppm necesita un régimen de
purgado más frecuente que la caldera con dos mil quinientos ppm.
Otros problemas
Arrastres y su prevención
El arrastre de agua y materias minerales por el vapor, es causado por tres
fenómenos:

133
 La espuma
 El arrastre del agua propiamente dicho
 El arrastre de agua por el vapor
En el primero de los casos las burbujas estallan unas después de otras
liberando las gotículas de líquido; en el segundo, las burbujas de vapor
ascienden directamente a la superficie arrastrando vesículas de líquido que se
liberan. El más grave de los fenómenos es el arrastre del agua por el vapor, en
particular si el vapor se utiliza para producir energía, debido a que provoca
accidentes mecánicos en las turbinas.
Un nivel de agua por encima de las superficies de calentamiento, presión
de marcha excesiva, gran velocidad de salida del balón de vapor y demanda
excesiva de vapor, son factores que favorecen al arrastre.
Las partículas grandes favorecen la formación de espuma y en
consecuencia de arrastre; sales disueltas y sosa libre.
El arrastre es peligroso al detenerse en las turbinas para producir fuerza
motriz, cuando el vapor no permanece en estado de saturación genera sobre
las paredes un depósito sólido que disminuye el rendimiento calorífico y
provoca una peligrosa elevación de la temperatura del acero.
El sólido en las válvulas de admisión o sobre las paletas de las turbinas,
es causa de diversos incidentes: descensos en la producción, en el rendimiento,
corrosiones, desequilibrios e incluso puede conducir a la inutilización de las
turbinas.

134
Los sólidos disueltos a una concentración alta producen arrastre, lo que
implica no forzar o sobrealimentar una caldera. Mantener niveles adecuados de
agua, seguir adecuadamente los procedimientos de purga y evitar las aperturas
repentinas de válvulas reguladoras del vapor que usa la maquinaria (turbinas,
motores), reducen el arrastre.
Ataque cáustico y su control
Es riesgosa una rotura intercristalina y más pronunciada cuanto más fuerte
sean las tensiones mecánicas soportadas por el metal. Su causa es el exceso
de sosa cáustica presente o un valor de pH encima de 12.0.
Su limitante es la presión, si no excede de 580 psi, no se manifiesta. Para
su control se exigen valores de pH entre 10.5-12.0.
Corrosión en tuberías de vapor y su prevención
El oxígeno, ácido carbónico y dióxido de carbono son los agentes
promotores de este ataque, el sistema de retorno de condensado es clarificador
para muestreo y monitorización del rendimiento del tratamiento total. La
cantidad de contaminantes hallados y su naturaleza, señalan las disfunciones y
sugieren las acciones correctoras en el sistema. Los niveles previsibles de
contaminantes dependen del diseño de la caldera, presiones de trabajo y de la
utilización del vapor.
La forma de prevenirla en la tubería de vapor es no crear condiciones que
generen dióxido de carbono ni ácido carbónico. Un valor de pH adecuado, y el
máximo rendimiento del secuestrante de oxígeno bloquean la corrosión.

135
Control del oxígeno disuelto
El oxígeno por sí solo corroe; existe otro ataque donde no se une al metal
directamente, sino que ayuda a otros elementos corrosivos a reaccionar o
acelerar la reacción. Produce hidróxido ferroso, al unirse con el hidrógeno.
Su control radica en el tratamiento interno, eliminar todo el oxígeno que
ingrese a las unidades mediante la aplicación de un secuestrante, que por
reacción produzca compuestos que sean evacuados con la purga.
Cómo distorsionar los cristales depositados (desincrustación)
El detener una caldera inesperadamente, por inspección o para proceder a
la desincrustación, genera pérdidas, y más aún cuando se cuenta con una sola
unidad de generación de vapor. Existen tres procedimientos para llevar a cabo
este proceso:
La desincrustación mecánica: consiste en eliminar los depósitos
incrustantes con elementos afilados, o discos para pulir, los que entran en
contacto constantemente contra el sarro de los tubos. Este procedimiento
provoca desgaste mecánico en la tubería y reduce sus propiedades de soportar
altas temperaturas y presiones para las que fueron diseñados.
La desincrustación con ácidos fuertes: proceso que implica control y
estructura estequiométrica, requiere amortiguadores que limiten el ataque a las
incrustaciones y protejan el metal. Un análisis del depósito incrustante indica los
de origen mineral como el sílice, u orgánico, que son indiferentes a los ácidos.
Finalmente proceder a la neutralización con un agente alcalino. El desecho de
las soluciones ácidas, como los amortiguadores son tóxicos.

136
La mejor forma de desincrustación, es de manera lenta: en otras palabras,
con la caldera en operación, no daña el metal, protege las áreas en donde se
ha ido removiendo el sarro de nuevas incrustaciones y de ataques corrosivos.
Bajo la capa de incrustación a remover, actúan temperaturas extremas,
generando corrosión por sobrecalentamiento. El régimen de purga es estricto,
para eliminar y evitar taponamientos en los conductos.
Mantenimiento para calderas inactivas
En industrias que cuentan con dos o más unidades de generación de
vapor, existen paradas largas de operación; las calderas de calefacción en
lugares con marcadas condiciones de clima, no trabajan en períodos de hasta
seis meses.
El riesgo de corrosión en una caldera inactiva es mayor, cuando las
superficies metálicas están expuestas al oxígeno y humedad.
Existen dos tipos de almacenaje: húmedo y seco.
El primero, cuando la caldera queda preparada para arranques
imprevistos, en otras palabras, períodos no mayores a seis meses. Llenarse
con agua tratada hasta que derrame, lleno completo.
El almacenaje seco, para períodos mayores a seis meses: consiste en
eliminar toda cantidad de humedad posible, por medio de sustancias que la
absorban. Las tapaderas laterales y agujero de hombre (tapa central)
permanecen cerradas herméticamente, como las válvulas de vapor.

137
El registro de aire y el respiradero, permanecen tapados para evitar el
ingreso de oxígeno.
Inspecciones periódicas son necesarias para el reemplazo de las
sustancias que absorben la humedad.
El máximo período de funcionamiento solo puede ser determinado por la
observación y por lo que digan los registros documentales del servicio de la
caldera. Es conveniente proceder a la limpieza antes de que las planchas se
recubran con una incrustación dura de 1.5 mm.

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