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Entrenamiento de Operadores de Calderas

18-02-2011
Las prácticas de operación y mantenimiento de calderas están cambiando a medida que muchas plantas están siendo mejoradas con equipos de control e instrumentación modernos. La mejora del rendimiento de la planta de calderas incluye conside­raciones técnicas para aumentar la eficiencia confiabilidad, de modo que sé asegure un servicio seguro y continuo que está siendo dado por estatutos existentes y que se denomina «buena práctica de ingeniería». Una nueva filosofía del mantenimiento combina eficiencia centrada en mantenimiento con seguridad de mantenimiento. El concepto de fiabilidad implica identificar medidas físicas clave que pueden producir roturas y después ajustar límites para cuando se deban tomar acciones correctivas. El término de «mantenimiento basado en el ordenador» se utiliza a menudo. Esto im­plica ajustar un programa de ordenador a:
1. Inventariado y seguimiento del rendimiento de producción de modo que se puedan anotar los cambios. Si el rendimiento está por debajo de los puntos de ajuste, el mantenimiento preventivo es inventariado con las órdenes de trabajo necesarias.
2. Mostrar las tendencias de los datos de varias índoles, como tasa de produc­ción de calor, cantidad de combustible usado y producción, caídas de pre­sión en el bucle de salida de gases de combustión y datos similares, para mostrar que las acciones correctivas pueden requerirse para aumentar el ren­dimiento o para evitar fallos en la operación.
3. Trabajo de seguimiento y costes de material para mantener la planta sobre una base anual por toneladas de vapor producido.
4. Mantener un control del inventario de piezas de repuesto y un sistema de órdenes o pedidos.
 
Las consideraciones financieras para mejorar el rendimiento de una planta de calderas están relacionadas con el rendimiento técnico de la planta en áreas tales como reducción de costos de combustibles por mejora del rendimiento y por re­ducción de las necesidades de personal por más automatización, y también conside­ración del mantenimiento exterior para el turno anual de inspección general. La tendencia es revisar cada planta de calderas por métodos contables de costos, y para aquellas plantas que generan tanto vapor como energía eléctrica, como un centro de beneficios; en otras palabras, considerar qué es más barato, si comprar energía eléc­trica o generar electricidad.
Selección y entrenamiento de empleados. Las calderas modernas y su equipo auxi­liar han sido desarrollados según líneas de control automático, de forma que parecen requerir menor atención. Desgraciadamente este desarrollo ha tenido su efecto sobre algunos operadores: la consecuencia es que ellos han adquirido la idea de que el equipo puede pensar por sí mismo. Indiferentes de cómo puede ser una planta auto­mática, el elemento humano puede ser aún el eslabón más débil y puede llegar a ser responsable de una costosa parada. Cada individuo relacionado con la operación y mantenimiento de una planta de calderas debería estar entrenado para comprender que tiene un alto grado de responsabilidad en su tarea, y que aquellos que no puedan asumir esta capacidad responsable no tienen sitio en estas plantas. Esta actitud debería asumirse por cada persona de la organización, desde el limpiador al ingeniero Jefe. El éxito de la organización depende mucho de la cuidadosa selección de cada perspectiva de empleo una problemática real con estudios de personal.
La elevada disponibilidad del equipo de una central generadora es el resultado de un hardware correctamente instalado y de sus sistemas asociados, que son des­pués operados adecuadamente y mantenidos por gente experta. Parte del esfuerzo de mantener operativo el equipo de planta y con operación eficiente y segura requiere programas de ajuste e inspección de la caldera, equipos auxiliares, equipos de com­bustión y controles.
Los operadores están siendo sometidos a entrenamientos cruzados en plantas de ciclo combinado para funciones también con menor mantenimiento. La gerencia mirará este personal como más valioso para su operación. La regla básica a seguir es aprender nuevas técnicas y llegar así a ser más valioso.
Programas de adiestramiento. Deberán desarrollarse programas de estudio. El ta­maño de la planta y las facilidades disponibles determinarán la mejor aproximación. En grandes plantas, ésta puede consistir en clases periódicas para el personal de operaciones bajo la supervisión de un ejecutivo capaz; en plantas pequeñas puede trazarse un plan de estudio particular para los que estén interesados. Algunos medios de inspirar ambición y acción de promoción para adquirir mayor conocimiento del equipo con el que tienen que trabajar será beneficioso para todos.
Hay varias organizaciones de ingenieros de operación y energía que están repre­sentados en las grandes ciudades y cuyas aspiraciones son en primer lugar educati­vas. Las funciones educativas y sociales de estos grupos son muy recomendables.
 
La gerencia debería revisar anualmente el entrenamiento y formación disponible para el personal de planta, para tomar nota de si las relaciones con el resto de la planta están claramente entendidas.
 
Muchos ingenieros de planta o encargados de centrales simulan trastornos de planta frecuentemente en ejercicios. Esto es un método excelente de preparación para todo tipo de contingencias. Los sistemas de calderas grandes requieren programas especiales de adiestramiento a causa de la complejidad de los controles, valvulería, instrumentación y profundidad o simplicidad del hardware. Los grandes fa­bricantes de calderas venden programas de entretenimiento para instalaciones y grandes centros industriales. Con las regulaciones y normativas gubernamentales de emisiones que afectan al funcionamiento, el adiestramiento por personal del fabri­cante de calderas debería ayudar a los operadores a tomar posiciones y comprender las nuevas plantas. Los simuladores son cada vez más utilizados a medida que las plantas se vuelven más complejas.
 
Muchas leyes estatales requieren atención de los operarios al 100 por 100 o a tiempo parcial acerca de la marcha de las calderas automáticas. El significado de la palabra atención en muchas jurisdicciones es como sigue: 
Las calderas de tubos de agua con capacidades de más de 20.000 libras/hora (9 ton/hora) y las que queman carbón pulverizado deberían disponer de atención del operario en todo momento (al 100 por 100). Las calderas pirotubulares de alta presión deberían tener atención del operario a tiempo pleno o a tiempo parcial. Atención a tiempo pleno significa que hay presencia de un operario competente que nunca abandona la sala de calderas por más de veinte minutos. La atención a tiempo parcial significa la presencia de un operario que puede abandonar la sala de calderas por más de veinte minutos, de­jando la caldera trabajando desatendida, pero haciendo comprobaciones periódicas de al menos cada dos horas. Una caldera se considera desatendida cuando está du­rante más de dos horas sin tener un operador competente comprobando su funciona­miento adecuado. Deben tenerse presente las leyes estatales y municipales sobre los requisitos de atención por parte de los operadores.
 
Donde no existan requisitos legales para la atención por parte de los operarios, es una buena práctica entrenar a la gente para cumplir los siguientes requisitos míni­mos de conocimiento, dependiendo del tamaño de la planta:
 
 
 
 
Acontinuación  Listado para inspeccionar los equipos.
1. Trace y dibuje un sistema del combustible de la caldera y válvulas asocia­das, filtros, manómetros y controles.
2. Trace y dibuje los sistemas principal y auxiliar de vapor y retorno de condensados y sistema de alimentación de la caldera, incluyendo válvulas, manómetros, controles y enclavamientos.
3. Inspeccione y compruebe los conjuntos y ajustes de la caldera.
4. Inspeccione los lados de fuego y de agua para controlar las fugas, corrosión, roturas, ampollas, abultamientos y otras condiciones que debilitan la caldera.
5. Limpie, inspeccione y pruebe los quemadores de gas y de combustible líquido y sus registros.
6. Compruebe los depósitos de combustible y, si fuera necesario, limpie fil­tros, líneas y válvulas.
7. Pruebe el combustible en línea, y el recirculado, compruebe si hay fugas y encienda el sistema de combustible aceite. Compruebe las seguridades de combustión.
8. Observe y registre presiones y temperaturas del sistema de combustible. Compruebe y ajuste los puntos de consigna del control.
9. Inspeccione y opere adecuadamente los sopladores de hollín.
10. Encienda y apague los fuegos y bancadas de quemadores en una caldera de carbón pulverizado (si estuvieran instalados).
11. Inspeccione y regule el alimentador automático de carbón y/o los pulverizadores en una caldera con combustible de carbón. Compruebe y ajuste controles y enclavamientos.
12. Arranque, regule y asegure los ventiladores de tiro forzado y de tiro induci­do. Compruebe controles y enclavamientos para una operación adecuada.
13. Inspeccione pantalones, toma ascendente y chimeneas.
14. Determine el tiro, cajón de aire y presiones del hogar, y temperaturas de chimenea y de hogar. Ajuste el tiro cuando sea necesario.
15. Tome y analice gases de combustión para obtener C02, CO y O,. Interprete los resultados y haga las correcciones necesarias.
16. Purgue la caldera tanto con purga superficial como de fondo.
17. Purgue los niveles de vidrio y columnas de agua.
18. Compruebe las alarmas de nivel alto y bajo y el corte de combustible por nivel de agua bajo. Desmonte y limpie alarmas y el corte por nivel de agua bajo.
19. Regule las bombas, de alimentación, cambie bombas y ajuste reguladores del agua de alimentación.
20. Regule el nivel de agua de caldera.
21. Corte, ajuste y asegure el regulador del nivel de agua de alimentación.
22. Pruebe las válvulas de seguridad.
23. Ponga en línea la caldera.
24. Caliente y corte las líneas de vapor.
25. Saque una caldera de línea, arranque fuegos (para calderas de combustión de carbón) y asegure la caldera.
26. Dirija el análisis de agua de caldera, intérprete los resultados, trate el agua de alimentación y ajuste la purga continua de acuerdo y según el dictamen del especialista de tratamiento de agua, si se precisa.
27. Pase el control de combustión de manual a automático y vuelva atrás de nuevo. Compruebe los controles de seguridad al hacer esto.
28. Prepare los registros y lógicas de operación de la caldera.
29. Corte los sobrecalentadores y conéctelos adecuadamente.
30. Ajuste el calentador de agua de alimentación a su presión y temperatura.
31. Renueve los vidrios de nivel.
32. Retire, reponga y reemplace las empaquetaduras y juntas de las tapas de las entradas de hombre.
33. Inspeccione, repase y ajuste las válvulas de seguridad según y dentro de los límites del Código.
34. Limpie el lado de fuego y de agua de la caldera.
35. Haga reparaciones del refractario y otras si fuera necesario.
36. Dirija una prueba hidrostática.
37. Suba la presión de la caldera.
38. Sepa cómo retirar y reemplazar tubos de calderas, sobrecalentadores, economizadores, calentadores de aire y calentadores de agua de alimentación.
39. Ajuste sopladores y lanzas de soplado de hollín.
40. Inspeccione, limpie y repase manómetros de caldera, instrumentos y con­troles.
 
Además de lo señalado anteriormente, un operador debería estudiar continua­mente cualquier nuevo desarrollo en: operación de caldera, procedimientos de man­tenimiento, reparaciones, requerimientos legales (incluyendo leyes de seguridad y medioambiente que afectan a las plantas de calderas), cambios de normativa que afectan a las reparaciones de caldera y requerimientos de inspección o instalación
Familiarización con una planta nueva. Un medio eficiente de llegar a familiari­zarse con una nueva planta es dibujar cada sistema importante de tuberías y hacer un croquis de todas las válvulas y equipos de cada sistema. Haga lo mismo con los sistemas eléctricos. Un operador debería conocer la planta lo suficientemente bien como para ser capaz de llegar a todas las válvulas clave y controles principales en un apagón eléctrico durante una emergencia. Todos los operadores debería trazar y dibujar cada sistema. Debería mantenerse para su estudio una documentación y lite­ratura de la maquinaria, instrumentación y equipamiento de la planta. También un sistema de planos o fotocopias de los equipos importantes deberían guardarse en cajas por si se necesitasen para una emergencia. Haga un inventario de repuestos de componentes críticos, de modo que siempre estén a mano, o haga una lista de sumi­nistradores que puedan responder inmediatamente para suministrar los recambios o servicios de reparación. Esto incluye tubos de caldera y componentes de equipos que podrían parar la planta si no estuvieran en stock y se necesitaran en caso de fallo.
 
Entrenamientos de emergencia. El entrenamiento de emergencia del personal de operación es indispensable para la planta de calderas. En las plantas pequeñas, la instrucción individual puede bastar, pero en las más grandes, como en un ejercicio de incendio, los operadores deberían ser enseñados para cada emergencia que pueda suceder. Cuando la emergencia es de nivel bajo de agua en la caldera, falta de co­rriente eléctrica auxiliar, fallo de un enclavamiento de sistema, o rotura en el sistema de presión, cada trabajador debería tener un lugar definido y unos deberes espe­cíficos que cumplir. Cada uno debería estar ejercitado para comprender la razón de estos deberes y llevarlos a cabo rápidamente sin confusión.
Ciertos sistemas de alarma son inválidos para alertar emergencias, pero no hay sistema de alarma que pueda reemplazar a la anticipación casi instantánea de mu­chas emergencias para el operador bien entrenado y alertado.
 
La inundación de equipos de caldera ha creado emergencias que normalmente requieren que el equipo eléctrico de planta sea reajustado después de que las aguas bajan de nivel. Deberían tomarse las siguientes precauciones antes de que una cal­dera que ha experimentado una inundación pueda retornar al servicio:
1. Válvulas de seguridad: Limpie, lubrique, inspeccione y pruebe las válvulas. Inspeccione el tubo de descarga por las obstrucciones de lodo.
2. Cortes por nivel de agua bajo: Limpie, recablee si fuera necesario, renueve las probetas y dispositivos de conexión de mercurio si fuera necesario, ins­peccione y pruebe.
3. Controles de límite: Limpie, inspeccione y pruebe. Renueve si fuera necesario.
4. Dispositivos de control y seguridad de llama: Limpie, inspeccione y pruebe renueve o reponga si fuera necesario.
5. Motores eléctricos, transformadores, relés y cableado: Los motores eléctri­cos deberían ser limpiados, vueltos a montar y alimentar y ser probados antes de ponerlos en servicio. Los tableros, tubos de protección, cajas y relés deberían ser comprobados por un electricista cualificado. Si algo está defec­tuoso, renuévelo. El fallo en seguir procedimientos seguros en lo que con­cierne a instalaciones eléctricas podría llevar a electrocución fatal y/o fallos eléctricos, incluyendo incendios y quemaduras. Trabaje con guantes y her­ramientas aisladas, compruebe con la pértiga la existencia de tensión y manténgase aislado de tierra sobre una banqueta.
6. Refractario, obra de albañilería y aislamiento: Después de la inspección y reparación, todos estos elementos deberán secarse antes de encender la cal­dera. El encendido inicial debe ser corto y ligero, a pequeños intervalos para ser suave y permitir que la humedad escape gradualmente. Un calentamien­to rápido formaría bolsas de vapor con resultado de desprendimiento de refractario.
7. Inspección interna: Las calderas deberían ser inspeccionados totalmente por su interior y cualquier acumulación de lodos y fangos debería ser eliminada.
8. Arranque: Tan pronto como se arranque la caldera, deberá hacerse lo si­guiente: probar los dispositivos de seguridad de llama, los dispositivos de corte por nivel bajo, las válvulas de seguridad y los controles de límite.
9. Vigilancia: Mantenga el sistema de ordenador a partir de que la caldera sea operativa. Monitorice diligentemente la operación de los controles y dispositivos de seguridad. Mantenga una caldera bajo vigilancia estricta de posi­bles fugas, vidrios de nivel de agua sucios, purgas obstruidas y evidencias similares de que el efecto de la inundación pueda requerir más limpieza o reparaciones.
 
Las paradas forzosas deben considerarse siempre como una posibilidad. La ma­yoría de las plantas no tienen la suficiente capacidad de recambio cuando la unidad más grande sufre un fallo inesperado. La planificación de emergencias debería incluir un inventario adecuado de recambios, tales como tubos, válvulas, juntas y com­ponentes similares que ayuden a solucionar una reparación. Las grandes reparacio­nes de una unidad clave requieren un alquiler considerable de caldera mientras la dañada está siendo reparada. Puede ganarse mucho tiempo si los ingenieros de plani­ficación preveen un plan para tales emergencias. Tenga agua, vapor y tuberías de combustible instaladas para la caldera de alquiler de forma que la unidad pueda conectarse rápidamente al sistema de planta. Los operarios de todos los turnos de­berían tener disponible una lista de proveedores y firmas fiables de reparación.
Sala de control de operaciones. Las plantas grandes dependen de la sala de control de operaciones. Esta práctica ha eliminado la vigilancia continua de las zonas y secciones de una gran planta de generación de energía, con pesada ligazón de los aparatos e instrumentación y alarmas para alertar al personal de la sala de control de una situación anormal. No es posible instrumentar una alarma para todas las posibilidades de mal funcionamiento. Sin embargo, se necesita tener cuidado para evitar demasiada confianza sobre el funcionamiento bajo un control informático, a no ser que esté complementado por vigilancia de zona de operaciones como se estipula, dentro de unos intervalos de seguridad. Como resultado de varias experiencias en plantas de centrales nucleares, se han desarrollado los siguientes conceptos de operaciones en sala de control. Las salas de control deberán mostrar en pantallas de ordenador todas las condiciones normales, marginales y fuera de límite de un sistema. Los operadores de la sala de control deberían estar entrenados para identificar cuándo un sistema de seguridad debe incluirse en un lazo o bucle y cuáles son las implicaciones para que el resultado sea una operación segura. Un sistema de alarma de límite superior debería forzar al operario a decir qué acciones preventivas o co­rrectivas deben tomarse para evitar pasar por una condición potencialmente peligro­sa. La información crítica desplegada en una sala de control debería tener medios previstos para una rápida validación de lecturas. Las alarmas deberían ser sonoras sobre un sistema de prioridades basadas en la urgencia de la acción para el operador, a no ser que un trastorno de la planta arriesgue el equipo.
Seguridad en funcionamiento y mantenimiento. La seguridad y el funcionamiento efectivo del equipo de presión son también importantes a causa de las regulaciones gubernamentales; sin embargo, una planta segura es también un medio de reducir el riesgo financiero de una empresa. Los operadores deben asegurarse en todo momen­to de que sus procedimientos son técnicamente sólidos y que no violan el Código ambiental o de seguridad, como la de higiene y seguridad en el trabajo o las de la agencia de protección del medio ambiente. Una operación inadecuada o unos procedimientos que violan estas normativas pueden suponer serios costos por responsa­bilidades o multas. Las grandes plantas a veces emplean a un ingeniero de seguridad cuyo deber es ver que todos los riesgos se reducen al mínimo, educar al personal a ser propenso a la seguridad y seleccionar material formativo en seguridad en materia de carteles, avisos, en definitiva, tener al personal al corriente. Obviamente, la planta pequeña no puede afrontar semejante especialista. Pero las mismas ideas de seguridad pueden desarrollarse entre un personal menor y a un costo proporcionalmente menor. Un programa como éste, que proporciona ejemplos de cómo gastar diez dólares, puede ahorrar cientos.
No es cuestión de lo grande que pueda ser una planta, deberá incluir en su equi­pamiento un cuadro. Si se lleva a cabo un seguro de compensación de los empleados (como es obligatorio en muchos lugares), las compañías de seguros normalmente dan cuadros o tablas de seguridad excelentes y gratis. Estos cuadros deberían estar colocados. Un conjunto de normas de seguridad para una planta particular debería estar correctamente enmarcado y colocado permanentemente en un lugar adecuado. Un conjunto de reglas típicas de este tipo observadas en muchas plantas.
Las leyes de seguridad implicando equipos de plantas generadoras y sus proxi­midades están cubiertas por normas estatales de seguridad e higiene en el trabajo y de eliminación de riesgos laborales (en Estados Unidos, la normativa OSHA) y por los requerimientos de las compañías de seguros y de incendios. La aproximación moderna a la seguridad es considerar un sistema o bucle entero y después determinar el efecto que causa al sistema si uno de los componentes falla o si un operario no responde a una situación adecuadamente. La extensión del análisis necesario dependerá de los elementos críticos de la planta o de su peligrosidad. Ciertamente en una planta nuclear el mal funcionamiento de una válvula puede requerir más instrumen­tación y alarmas de lo que sería necesario en una pequeña planta industrial. El tér­mino revisiones de interacción de planta está ganando mayor atención en los es­tudios de seguridad y en el análisis de los efectos del fallo de una pieza o componente.
Las normas generales de seguridad aplicables al trabajo de calderas incluyen lo siguiente:
1. Utilice escaleras seguras, sin defectos, así como andamios y cables para lle­gar hasta los componentes o piezas del calderín.
2. Cuando entre en una caldera, esté seguro de que todas las válvulas, líneas y conexiones similares para vapor, agua, combustible, aire y gases de combustión están totalmente cerradas o con bridas ciegas.
3. Esté seguro de que hay oxígeno suficiente presente en todo calderín, colector o virola que deba ser ocupado y que se cumplen los requerimientos de es­pacio cerrado de la OSHA. Debe utilizarse un instrumento para medir la presencia de al menos, un 21 por 100 de oxígeno.
4. Esté seguro de que todo el amianto (asbesto) que puede haberse dispuesto o retirado lo ha sido mediante recipientes adecuados y que la zona de trabajo ha sido completamente aislada para evitar que se desprenda el asbesto en la planta de calderas.           
5. Utilicé, lámparas de baja tensión (12 a 36 v) y cables de extensión con guardas y aisla­miento adecuados. Esté seguro de los calderines y hogares, que sean apaga­dos y aireados adecuadamente antes de entrar.
6. Utilice casco duro de seguridad en cualquier zona donde sea posible un daño en la cabeza por caídas de objetos desde alturas por accidente y de posibles golpes por partes sobresalientes, como válvulas o tuberías, es decir, utilícelo siempre dentro de la planta.
7. Póngase vestiduras especiales para evitar contactos con la piel de los conteni­dos de la caldera que sean potencialmente dañinos.
8. Siga todas las normas de seguridad estipuladas en la empresa o legalmente esta­blecidas. Las pruebas hidrostáticas tienen la consideración de ayuda a soportar y manejar el peso del agua contenida, y una vez que hay que realizarlo por imposición normativa, la válvula de seguridad debe estar bloqueada o eliminada; los manóme­tros de prueba deben tener precisión; se debe ventear la caldera antes de llenarla con agua y que los aparatos conectados sean adecuados, así como sus conexiones para soportar la prueba de presión.
 
Las comprobaciones de turno son otra función importante de la gestión de la planta. Éstas deben disponerse a veces para veinticuatro horas al día, y hay que efectuar varias comprobaciones para limitar el trabajo semanal a un cierto número de horas.
Muchas plantas que emplean un cierto número de mecánicos encuentran necesa­rio tener al menos un trabajador de reserva o «flotante». Esta persona deberá ser capaz de y estar entrenada para cubrir cualquier vacante de turno debido a enfermedad, ausencia o problemas particulares. Durante las condiciones normales, el opera­rio flotante puede absorberse para un control de mantenimiento o prueba.
Debería ser una regla estricta en el trabajo por turnos que ningún operario pudie­ra abandonar el puesto o prepararse para irse a su casa sin antes que el operario de relevo se halla informado de las condicciones del puesto que está listo para cumplir con sus tareas. A menudo es durante unos pocos minutos de descuido o negligencia, cuando uno se está preparando para abandonar el trabajo y hacer el relevo, cuando ocurre un accidente.
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