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CALDERAS Y SISTEMAS DE VAPOR -BLOQUE III: Instalacin y OperacinSegura
Prof. Aurelio Stammitti S.
CALDERAS Y SISTEMAS DE VAPORCALDERAS Y SISTEMAS DE VAPOR
BLOQUE III:
Instalacin y Operacin Segura
Prof. Aurelio Stammitti S.
Marzo 2013
AGENDA Sala de Calderas
Lugar de Instalacin
Distribucin espacial
Ventilacin
Equipos de Emergencia (Extintores) y Medios de Escape
Sala de Control
Sistema de Distribucin del Vapor Tuberas y Manifolds
Vlvulas y Reductores de Presin
Aislamiento Trmico
Operacin de la Caldera Puesta en Marcha y Puesta en Marcha Inicial
Operacin Normal
Parada Normal y Parada de Emergencia
Parmetros a Monitorear Registros Diario y Peridico (Bitcora)
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Sala de Calderas
Nombre Oficial: Sala de Generadores de Vapor
Lugar donde se encuentran instalados: Equipo Generador (Caldera)
Tanques de Agua de Alimentaciny/o Combustible
Tanques de Purga
Sistema de reduccin de Presinde Lnea de Combustible (Gas)
Tratamientos de Agua de Alimentacin
Manifolds de Distribucin de Vapor Economizadores y Precalentadores
Tratamiento y Evacuacinde Gases de Escape
Tanque y Bomba de Condensados
Sala de Generadores de Vapor En Venezuela se rige por la Normas COVENIN
2217-84: Generadores de Vapor. Instalacin
2218-84: Generadores de Vapor en Servicio
Caractersticas Generales: Espacio Exclusivo para la Generacin del Vapor (No es Taller)
Debe estar separada de Otros ambientes de trabajo
No pueden almacenarse materiales en sus cercanas,y menos an materiales combustibles
Debe estar correctamente iluminada, sealizada ycontar con las vas de escape segn Norma 810-98
OJO: Se justifica la Sala para Generaciones Superiores a 70kW
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Sala de Generadores de Vapor
Tanque deCombustible(1000lt max.) Reductor
de Presin
Esquema de una Sala de Generacin de Vapor
Chimenea
Tanquede Purgas
Ablandadorde Agua
Caldera
Manifold
de Vapor
Tanquede Agua
Sala de Generadores de Vapor
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Lugar de Instalacin
Stano o Entre Plantas: P 7kgf/cm2 (100psig) y
Vol. agua 50lt / m2 de Sup. Calent.
Techo o Cubierta: rea Sup. 25m2
Exterior: Fuera del Permetro Principal
de la Edificacin(Si estn sobre un stano)
Protegida contra colisiones
En TODOS los Casos, la estructura debe estarcalculada para resistir los esfuerzos de peso y vibraciones
Distribucin Espacial Distancia Mnima: 1 metro desde el punto
MS SOBRESALIENTE del equipo
1 m
La Puerta debe Abrir hacia Afuera
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Distribucin Espacial
Techo: Altura mnima de 2 metros sobre las vlvulas
Piso: Mnimo de 30cm (Solo Escocesas)
2 m
30 cm
1 m1 m
Distribucin Espacial Chimenea:
Debe poder evacuar TODOS los gases
Debe sobresalir mnimo 3 metros delTecho ms Alto en un radio de 10 metros
3 m
10 m
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Ventilacin
Salas Cerradas: Dos Rejillas de 0,5m2 c/u hasta 500.000 kcal/h (59 BHP)
Una Baja a 60cm del piso y otra pegada al techo
Si es necesario, aadir ventilacin forzada paraAsegurarque la Temp. de la Sala NO sea Superior a 5Csobre la del Ambiente Exterior.
Salas Abiertas:
No requieren ventilacin especial Se recomienda Cubrir con Techo Industrial para
evitar daos por lluvias a los controles e instrumentos(NUNCA Usar Techos Rgidos)
Ventilacin
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Tanques de Combustible
Tanque Principal Fuera de la Sala
Tanque Diario Dentro de la Sala Capacidad de 2 horas de Operacin (1000lt max.)
Ubicados a 2m mnimo del Quemador de la Caldera
Debe tener: Indicador de Nivel
Vlvulas de Purga y de Cierre Rpido
Tubera de Ventilacin (Venteo) Fcil acceso para inspeccin de Todas las caras
Redes de Tuberas Disear los Sistemas de Tuberas de acuerdo a los cdigos
correspondientes para cada flujo
Tuberas de Combustible segn Normas: NFPA 31: Standard for Installation of Oil burning Equipment (Lquido)
NFPA 54: National Fuel Gas Code (Gas)
ASME B 31.1: Power Piping (Gas Lquidos)
Chimeneas de Gases:
Si dos o ms calderas se conectan a la misma, debentener vlvulas de cierre (dampers) independientes.
Colocar un Interruptor de Seguridad en cada uno paraEvitarel Encendido de la Caldera con dampercerrado
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Equipos de Emergencia
Vlvulas de Cierre Rpido Combustible:
Una automtica en el quemador (Retardo de Cierre 1 seg)
Una Manual junto a la Caldera
Otra Manual fuera de la Sala
OJO: contarcon Venteo Intermedio
Agua Alimentacin
Vlvula Seguridad de Vapor (lleva 2 si Acalent 500 ft2)
Vlvula Corona de Vapor
Vlvula de Purga (Paso Recto)
Equipos de Emergencia Extintores Porttiles: (COVENIN 1040-89)
Recomendado: PQS ABC
Uno Junto a la Entrada
A cada 15 metros de recorridoen la sala hasta la puerta
Entrenar Peridicamente alpersonal en manejo del extintor
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Accesos y Medios de Escape
Norma COVENIN 810-98 Correcta Sealizacin
Escaleras con barandas 1m
Iluminacin de 300 lux
Puertas Abren hacia afueramedidas 0,90 x 1,90 m
Ruta y Planos de Escapeexistentes y disponibles
Extintores colocados cada15m de la ruta de escape
Acceso SOLO alPersonal Autorizado
Sala de Control Sala de Control Distribuido
Monitoreo y Control por losIngenieros y Supervisores
Llevar el Registro de losparmetros de la Caldera
Panel de Control en Sitio Monitoreo directo por el Operador Interruptor Elctrico de Emergencia
OJO: NO Usar ese Interruptor parala Operacin Normal del equipo
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Supervisin de Calderas
Caldera Supervisadas: Operador presente TODO el tiempo en la Sala,
Mxima Ausencia de 20 minutos.
Calderas No Supervisadas: Monitoreos regulares, mximo cada 2 horas
Operador de la Caldera: Se exige mnimo primaria y 6 meses de experiencia
Mercado Laboral pide TSU, Bachiller Industrial oMecnico Ince, con 2 aos de experiencia.
Debe llevar un Libro Diario de la operacin,parmetros y eventualidades
Sistema de Distribucin de Vapor Distribuye el Servicio de Vapor a toda la planta
Se compone de: Tuberas de Vapor
Manifolds de Vapor (Distribuidores)
Vlvulas reguladoras y reductoras de presin
Termmetros, Manmetros y Flujmetros Vlvulas de Cierre y Retencin y Seguridad
Equipos que utilizan el Servicio de Vapor
Trampas de Vapor y Purgas de Condensado
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Sistema de Distribucin de Vapor
Lnea de Recuperacinde Condensado
Manifold
de VaporTanquede Agua
Alimentacin
Bomba de CondensadoSeparador Flash
Condensado
Trampade Vapor
Vlvulas de Control
EQUIPOS
Clientes
Sistema deDistribucin
EstacinReductorade Presin
CALDERA
Entradade Agua
Manifold
EstacionesReductorasde Presin
Purgade Condensado
Tuberas de Vapor Fabricadas en Acero Sin Costura (Sch. 40 u 80)
Recomendada ASTM A53 (baja y media presin)
Deben estar calculadas para resistir la presinmxima de operacin (nunca menos de 100psig)
La velocidad mxima permitida es 50 m/s
Pendiente descendente de 0,5 a 1%
Deben contar con Juntas de Dilatacin Deben estar cubiertas por aislante
Para dimetros superiores a: 2 in y < 600psig 3 in y < 300psig
deben tener uniones bridadas o soldadas
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Codificacin de Colores
Norma COVENIN 253-99 Color Base y Anillo Especfico
Longitudes en funcin del Dimetro
Indicar el Sentido del Flujo con Flechas
Pintar Leyenda sobre la Tubera
Si D es pequeo usar una lmina colgada
Si est recubierta con aislante, igualmente indicarlo
VAPOR
GASINFLAMABLE
CONDENS. INCENDIO
AIRE
Manifolds
de Vapor Colectan y Distribuyen el vapor a la planta
Deben contar con una Vlvula de Cierre por cada lnea
Deben contar con Sistema de Purga de Condensado
Deben estar Aislados Trmicamente
Un extremo debe ser de tapa de Brida Ciegapara inspeccin
Purga
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Conexiones y Purgas de Vapor
Todas las Derivaciones deben hacerse por arriba
Las purgas de Lnea deben hacerse con unaconexin T y se recomienda una Trampa de Vapor
Conexiones y Purgas de Vapor Todo equipo, manifoldy ramal debe tener
una Estacin de Purga de VaporVlvula de
Cierre
Filtro
VlvulaCheckTrampa
de Vapor(Purgador)
Mecnica TermostticaTermodinmica
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Vlvulas y Reductores de Presin
Existen manuales y automticas Aslan secciones del sistema
Regulan los Flujos
Controlan las presiones
Abrir las Vlvulas
LENTAMENTE
Aislamiento Trmico Reduce las Prdidas de Calor al Ambiente
Protegen al personal delas superficies calientes
Materiales Tpicos Fibras de Vidrio y Minerales
Lanas de Vidrio y Roca
Deben ser resistentesal Fuego y al Agua
Recubiertas con Lminade Aluminio para tuberas de vapor
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Aislamiento Trmico
Existe un Espesor ptimo
Norma PDVSA L-212: Tmax superficie 60C
Define el espesor ymaterial recomendado
Debe manipularse con
equipos de proteccin personal Mascarilla Lentes de Seguridad
Guantes de carnaza
Operacin de una Caldera Acceso a la Sala de Calderas
Generalidades y Seguridad
Operacin Normal
Puesta en Marcha Normal
Parada Normal
Parada de Emergencia Arranque de Equipo Nuevo (o Reparado)
Monitoreo de Parmetros
Documentacin
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Personal y Acceso ala Sala de Caldeas
Quin tiene acceso a la Sala de Calderas? Operadores de Caldera
Ingenieros y Operadores de Sala de Control
Jefe de Sala de Calderas (Casa de Fuerza)
Gerente de Mantenimiento
Todos los Operadores, Jefes y Gerentes deben estarfamiliarizados con los procedimientos de Arranque,
Operacin, Purgas y Paradas de cada caldera El Operadordebe ser dedicado en su trabajo,
ya que de l depende la confiabilidad del equipo
Operador de Calderas Requisitos segn Norma COVENIN 2218-84
Mayor de Edad
Haber aprobado Educacin Primaria
Experiencia Comprobable de 6 meses
En Venezuela NO EXISTE una Certificacincomo Operador de Calderas
En otros pases existen hastacuatro niveles de Certificacin
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Personal y Acceso ala Sala de Caldeas
Los procedimientos de Operacin, Arranque yParadas deben estar escritos en una Cartelera
OJO El Sistema de Control NO HACE a la CalderaPENSAR por SI SOLA. Debe ser Supervisada
No se deben poner CREATIVOS en laOperacin ni en el Mantenimiento
Si tienen dudas, llamen al supervisor y luegoal Personal o Consultor Calificado
Generalidades y Seguridad Operacin y Mantenimiento van de la Mano
Mantener la Sala Limpia y Ordenada
Mantener una correcta circulacin de aire
No se deben almacenar materiales en ella
Definir un Calendario de Inspecciones y Mantenimiento
Debe haber inventario completo de equipos y accesorios Los mismos deben estar etiquetados y numerados
Se debe Almacenar la Documentacin dela Caldera en Sitio Seguro pero accesible
Placas de Identificacin deben estar Visibles y Completas
Todas las Vlvulas deben estar Numeradase indicar su Sentido de Giro
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Operacin Normal
Debe existir un Plan de Operacin del sistema de Calderaspara optimizar su eficiencia de uso
Mantener el Nivel Optimo de Agua en TODO Momento
Mantener la Presin en el Mnimo necesario posible para el servicio
Tubo Visor Debe ser Purgado Diariamente para verificar su funcionamiento
Se deben reducir los Ciclos de Encendido/Apagado al mnimo, eso ahorracombustible y reduce los retardos en satisfacer la demanda
Es preferible mantener la caldera en carga baja que apagarla por completo
No hacer excesivas Purgas de fondo
Es Preferible usar una Purga Continua
Mantener el Exceso de Aire al Mnimo para Maximizar la Eficiencia.
Se deben ajustar los controladores apropiadamente Efectuar las Purgas manuales de Condensado de la Lnea de Vapor
de forma peridica. Evitar la acumulacin. Efecto de Golpe de Ariete
Vigilar el Flujo de Vapor en las lneas. Debe estar bien calculado eldimetro para Evitar Velocidades demasiado Altas. Golpe de Ariete
Sistema de Varias Calderas Gerenciar su uso Reduce el gasto de Combustible
y Mejora la Eficiencia Global
Programar su operacin para sincronizarlascon la Demanda de la Planta
El punto optimo de operacin de una calderaes sobre el 75% de su carga mxima(Ver Recomendacin del Fabricante)
Se prefiere tener Calderas con Quemadorestipo Alto Fuego/Bajo Fuego o Modulantes,porque dan mejor control en su operacin
NO Variarbruscamente la Demanda de la Plantapues las Calderas Tardan en Responder yse puede Producir Arrastre de Lquido a la Lnea
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Parada Normal
Crear una Lista de Chequeo de Pasos a Seguir
Antes de iniciar el apagado, la caldera debe estar operando en supunto ptimo
Aprovechar a Probar las Vlvulas de Seguridad Antes de Apagar elEquipo para Inspeccin
Si usa combustibles lquidos slidos: Activar los Sopladores deHolln a Velocidad mxima antes de apagar. La caldera deberestar operando en su punto ptimo
Reducir gradualmente el flujo de salida de vapor, cerrando la
vlvula corona y colocar el quemador en Bajo Fuego Realizar una Purga de Fondo y de la Columna del Tubo Visor
Reducir el flujo de combustible al mnimo
Parada Normal Apagar el Quemador segn indica el fabricante
Cerrar y Bloquear la Vlvula de Combustible
Cerrar la Vlvula de Recirculacin de Gas (Si hay)
Efectuar Barrido de Aire (Evitar deposicin de Holln)
Apagar y Bloquear el Interruptor Principal
Esperar a que se enfre y baje la presin
Cuando la presin sea menor a la de la lnea de Vapor, Cerrarcompletamente la Vlvula Corona y la Check de Vapor (si se puede).
Evitar retro flujos de Vapor Cuando est llegando a 15psig, abrir las ventilas para mantener lapresin equilibrada con el exterior (Evitar Vaco).Eso si no se dispone de un Rompedor de Vaco automtico
Efectuar una segunda de Purga para terminar de bajar la presin
Volver a llenar la caldera hasta el nivel ptimo
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Parada Larga
Fuera de operacin por Mucho Tiempo Almacenaje en Seco
Vaciar la caldera completamente, utilizando Nitrgeno para desplazar elagua.
Luego sellar, manteniendo presin positiva para evitar que entre aire
Si no cuenta con Nitrgeno: Abrir la Caldera, Colocar dentro unaBandeja con Cal y Sellar los accesos.
Abrir la Puerta del lado de la Chimenea (Evitar circulacin de aire)
Desconectar y Retirar los Controladores y Contactoresy Guardarlos en lugar Limpio y Seco
Almacenaje Hmedo (Paradas Menores a UN Mes) No se debe utilizar si el equipo estar sometido a temperaturas de
congelacin
Usar agua tratada con soda custica e hidracina(evitar deposicin de slidos) y mantener una presin superior a laatmosfrica (Evitar que entre aire >>> Corrosin)
Parada de Emergencia Accionar el Interruptor de Emergencia Cerrar el Suministro de Combustible
Cerrar la Vlvula Corona
Cerrar la Alimentacin de Agua
NUNCA Aadir Agua Fra (Choque Trmico)
Continuar Operando de los Sopladores y Abrir los Dampers Reducir el flujo gradualmente hasta el de Purga
Esperar a que se enfre y baje la presin
Si la Vlvula de Seguridad NO se Activ,NO Abrirla Manualmente, Simplementeesperar a que se enfre y baje sola la presin
Evacuar la Sala y Llamar al Personal Calificado
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Puesta en Marcha
Crear una Lista de Chequeo de Pasos a SeguirOJO:OJO: Seguir las Indicaciones del Fabricante
Cerrar la Vlvula Corona y Combustible. Abrir damper
Encender el Equipo (Eectricidad)
El Soplador hace un barrido inicial previo (4~8 cambios de aire)mnimo a 70% del flujo mximo de aire.
Abrir Valvula Combustible y Encender el Quemador y esperar a que caliente(Verificar llama 10~15 seg)
Se debe Purgar el Aire remanente en el tambor cuandocomience a subir la presin utilizando la Vlvula de Venteo.
NUNCANUNCA Usar la Vlvula de Seguridad para este fin
Cuando la presin llegue al nivel de operacin, Abrir LENTAMENTEla Vlvula Corona y permitir la salida del Vapor
Puesta en Marcha Inicial Efectuar Inspeccin Inicial con el Representante
Todo el personal asociado y relacionado debe estarPresente en el Arranque e Inspecciones iniciales
Crear una Lista de Chequeo dePasos a Seguir para el Arranque
Chequeos Previos Obligatorios: Inspeccin del Quemador segn fabricante
Disponibilidad de Agua de Alimentacin sobre 25C
Inspeccin Completa de TODAS las Tuberas de Vapor,Condensado, Purgas y Alimentacin (buscar Fugas)
Inspeccin de la Lnea de Combustible (buscar Fugas)
Inspeccin de Lneas y Conexiones Elctricas Completas y Voltajes verificados
Instaladas TODAS las Escaleras y Plataformas de Acceso
Completada la Prueba Hidrosttica
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Puesta en Marcha Inicial
Efectuar un Boil Out para eliminarrestos de aceites y depsitos
Adquirir Solucin Custica suficiente y Dosificarlaen el equipo con un tanque.Aadir Detergente Industrial. NUNCA aadir TODO directo al equipo
Remover todas las cubiertas, plsticos y maderas de fbrica
Sustituir todos los vidrios visores por unos temporales(Evitar que se daen por la Solucin)
Remover las vlvulas de seguridad y de venteo.
Colocar una tubera temporal para sacar los vapores de alivio
Cerrar todas las vlvulas de vapor que conduzcan a la planta
Puesta en Marcha Inicial Boil Out
Pirotubular: Llenar la caldera hasta el lmite mnimo con agua
Luego completar con la solucin por una ventila
Encender la Caldera en Fuego Bajo (Ventilas abiertas) y permitir quehierva 8 horas, manteniendo el nivel con la solucin y agua
Acuatubular: Abrir el equipo y efectuar una limpieza con agua a presin
Inundar casi completamente el equipo
Abrir todas las ventilas, incluyendo sobrecalentadores
Encender la Caldera en Fuego Bajo
Cuando comience a evaporar, cerrar las ventilas, para aumentar la presin hasta 50psig.Dejando abierta la salida del sobrecalentador
Efectuar una Purga de Fondo (si tiene todava aceite, continuar el procedimiento)
Operar por otras 8 horas y repetir la purga si no sale limpio, repetir otras 8 horas
Una vez limpio, apagar el quemador y permitir que se enfre
Reemplazar Vidrios y Empacaduras por las originales
Drenar la Caldera, esperar a que enfre y abrirla para inspeccin
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Parmetros a Monitorear
Monitorear es Importante: Permite conocer eldesempeo del equipo, descubrir fallas yprogramar el mantenimiento
Se debe llevar un Registro Peridico deTODOS los Parmetros de la Caldera
Si no se cuenta con un sistema de datos automtico,el Operador debe hacerlo manualmente
Los Registros deben guardarse por al menos 3 aos
Se debe llevar un Libro de Registro de cada Caldera
Frecuencia del Monitoreo Depende del Tamao y Presin del Equipo:
Baja presin y pequeos: Semanal / Diario
Media Presin: Diario
Altas Presiones y Grandes: Cada Hora
Diario: Dos veces por Turno (mnimo)
Semanal: Escoger un da especfico (mxima carga)
Mensual: Junto con Mantenimiento
Semestral: Junto con Inspeccin
Anual: Junto con Inspeccin de Certificacin
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Nivel de Agua en el equipo Presiones y Temperaturas de:
Agua de Alimentacin,antes y despus del Economizador
Vapor Generado
Gases de Escape
Aire de Entrada y de la Sala
Flujos: Agua de Alimentacin y Reposicin
Combustible y Qumicos de Tratamiento Aguas Aire de Entrada de Combustin
Vapor producido (Carga de la Caldera)
Purgas
Registro Diario
Registro Diario Quemador:
Tipo de Combustible usado
Condicin de Operacin (Alto/Bajo)
Color y Caractersticas de Llama
Flujo de Combustible
Compresor de Aire Presin y Temperatura
Flujo de Aire
Potencia Consumida
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Registro Peridico
Composicin Qumica Gases de Escape (%O2 y %CO)
Agua Alimentacin (pH, Dureza, etc)
Purgas de Fondo (Slidos disueltos)
Eficiencia de Caldera (calculado)
Tiempos de Operacin:
Tiempos y Ciclos de Operacin (On/Off) Encendido y Apagado de Quemadores
Barrido Inicial y Retardo de Ignicin
Registro Peridico Motores y Compresores
Niveles de Aceite y Lubricantes
Consumo Elctrico
Temperaturas de Operacin (Rodamientos)
Superficie de Caldera Puntos Calientes
Pintura desconchada y manchas de xido
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Libro de Registro (Bitcora)
Libro de Actas donde se Registran TODAS lascosas relacionadas con cada Caldera por turno
Qu se Registra? Todos los Parmetros de Operacin (Formatos)
Todos los Eventos y Novedades
Todos los Resultados de las Inspecciones
Todos los Resultados de Pruebas realizadas
Todos los Mantenimientos Realizados
Todas las Reparaciones y Alteraciones
Todas las Entradas y Salidas del Operador
Formatos de Registro de
Parmetros de Operacin Llenados Manualmente
Generados por el Sistema de Control Distribuido
htt ://lwd.dol.state.n .us/labor/forms dfs/lsse/ uideline lo book. df
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Documentacin de Calderas
Se debe Tener un Expediente por CadaCaldera con la siguiente Informacin: Documentacin General:
Factura de Compra y Garanta (O Traspaso)
Certificado de Origen (OJO si es Usada)
Manual de Operacin y Planos de Instalacin
Datos de Contacto de: Vendedor (Fabricante o Representante)
Proveedor de Combustible Proveedor de Tratamiento de Aguas
Proveedor de Qumicos
Empresa Consultora y de Inspecciones
Documentacin de Calderas Documentacin de Operacin:
Libro Diario de Operacin y Mantenimiento (Bitcora)
Formatos de Monitoreo de Parmetros
Formatos de Chequeos de Mantenimiento
Procedimientos de Arranque, Operacin y Paradas (Emergencia)
Plan y Rutas de Evacuacin (Efectuar Simulacros)
Documentacin de Inspecciones Formatos e Informes de Inspeccin (INPSASEL)
Certificados de Pruebas y Ensayos
Leyes: LOPCYMAT (L. O. Seguridad y Medio Ambiente de Trabajo)
LOTTT (Ley Orgnica del Trabajo)
LOPT (Ley Orgnica Procesal del Trabajo)
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Qu S Hacery Qu NO Hacer ?
SI
http://www.emt-india.net/equipment_tips/boiler/boiler_dos.htm
http://www.boilerservicing
.com/boiler-tips.shtml http://www.krrao.com/ima
ges/ASME_Ch19_p001-040_9-5-08.pdf
NO