Manual de Instrucciones E100 PLC

GENERADOR DE VAPOR MANUAL DE INSTRUCCIONES

E100

RS01087 Noviembre 2019 REV. B

INFORMACIÓN IMPORTANTE POR FAVOR LEA CUIDADOSAMENTE ESTA PÁGINA.

1. Lea este manual de instrucciones antes de instalar y operar o dar mantenimiento a esta unidad. Mantenga las instrucciones legibles y publicadas cerca del Generador Eléctrico de vapor a fin de que el operador y el área de mantenimiento puedan tener acceso rápido y oportuno de la operación y reparaciones que lleguen a efectuarse al equipo. 2. Todos los Generadores de Vapor, Agua Caliente y Generador de vapor eléctricos deben ser instalados de acuerdo a los códigos eléctricos y normas vigentes nacionales y locales. Antes de realizar la instalación consulte a las autoridades competentes para una instalación adecuada de su equipo (s). 3. La instalación deben ser diseñados e instalados por personal con experiencia. 4. Es responsabilidad del contratista de la instalación hidráulica y eléctrica que todos los dispositivos de seguridad estén correctamente instalados y en perfecto funcionamiento. 5. NO manipule la unidad ni los controles sin tener la experiencia apropiada para su funcionamiento. Mantenga una o más personas de servicio competentes para el mantenimiento y funcionamiento del equipo. 6. Mantenga el área limpia y libre de riesgos. Mantenga todos los residuos inflamables, tales como trapos con aceite y grasa, trozos de papel y madera, lejos del calentador o generador de vapor en todo momento.

Para su comodidad cloque el número de serie de su equipo en el espacio en blanco de abajo, esto le ayudara para solicitar piezas de remplazo y asesoría y servicio de su equipo.

Modelo:

Número de serie:

Clayton de México S.A. DE C.V. Manuel L. Stampa No. 54 México D.F. Teléfono: 5586 5100 Fax: 55 www.clayton.com.mx Ventas: ventas@clayton.com.mx Servicio: jortega@clayton.com.mx

Las descripciones y especificaciones de este manual mostradas estaban vigentes en el momento de su aprobación de esta publicación para su impresión. Clayton de México S.A. de C.V. cuya política es la mejora continua, se reserva el derecho de descontinuar modelos en cualquier momento, o cambiar especificaciones o diseño sin previo aviso y sin incurrir en ninguna obligación.

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SERIE E 100 GENERADORES DE VAPOR CLAYTON

El Generador de Vapor Clayton es manufacturado conforme a la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) en el código de calderas, Sección I Los procedimientos de construcción e inspección son supervisados en bases reguladas por la certificación en el grupo ASME y por la autorización del inspector comisionado por la jurisdicción e inspectores de recipientes a presión (NBBI). Dicho departamento es responsable de la supervisión de la vigencia de las varias secciones del código ASME. La NBBI es una organización no lucrativa. Sus miembros son los responsables de la inspección de recipientes a presión para la administración, seguridad y leyes de recipientes a presión de su jurisdicción. Los sistemas eléctricos y de combustión utilizados en los Generadores de vapor Clayton son seleccionados, instalados y probados en cumplimiento con los datos suscritos o aceptados por los laboratorios y los requisitos de otras agencias como se especifica en la orden de los clientes. El propietario de un Generador Clayton puede estar seguro de que no sólo ha adquirido un equipo moderno, confiable y de alta calidad de producción de vapor, sino que también puede sentirse satisfecho por la seguridad y durabilidad del equipo, de acuerdo con las reglas y prácticas de la más alta autoridad reconocida.

RESUMEN DE SEGURIDAD

Observe todas las etiquetas de Precaución y las etiquetas de Advertencia sujetas en la unidad del generador de vapor y todos los componentes. La falta de observación en las etiquetas de Precaución y Advertencia puede ocasionar graves lesiones al personal y daños al equipo . ALTO VOLTAJE Tenga cuidado al trabajar en el interior del gabinete de control eléctrico. PELIGRO DE FUEGO Y EXPLOSION Mantenga TODOS los trapos, toallas, papeles, solventes, trozos de madera y otros residuos a 6 pies (1.5 metros) o más apartados del generador de vapor. Cuando realice el mantenimiento en el sistema de combustible del generador de vapor, asegúrese de que las válvulas principales de abastecimiento de combustible estén bien cerradas. Limpie inmediatamente todos los derrames de combustible líquido . PELIGRO ALTA PRESION Siempre verifique que la presión de vapor este disminuida en todos sistemas de vapor antes de realizar el sistema de instalación hidráulica, sistema de calefacción o el sistema del recipiente sujeto a presión en mantenimiento o reparación . TEMPERATURAS ALTAS La unidad de calentamiento, separador de vapor y todas las superficies de tubería están CALIENTES. Permita que el sistema del generador/vapor se enfrié antes de realizar cualquier reparación o mantenimiento. Es deber y responsabilidad de todo el personal involucrado en la operación y mantenimiento de este equipo el entender completamente los procedimientos contenidos en este manual y observar los casos de advertencia, ADVERTENCIA Los párrafos ADVERTENCIA deben ser observados para prevenir lesiones al operador o compañeros . PRECAUCIÓN Los párrafos de PRECAUCIÓN deben ser observados para evitar daños al edificio o algún equipo o pérdida de la eficiencia del propio equipo . NOTA Los párrafos de NOTA deben ser observados para la operación esencial y efectiva de los procedimientos, condiciones o reglas para el mejor funcionamiento . Algunas de las ilustraciones a lo largo de este manual son genéricas y no se verán exactamente a las partes utilizadas en su aplicación.

Índice

DESCRIPCIÓN

PÁGINA

SECCIÓN I INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades .................................................................................. 1

SECCIÓN II DESCRIPCIÓN

2.1 Descripción ....................................................................................... 3 2.2 Sistema de Agua y Vapor.................................................................3 2.3 Sistema de Combustible Gas............................................................ 8 2.4 Sistema de Combustible Diesel ........................................................ 9 2.5 Descripción de los Dispositivos Eléctricos ...................................... 11

SECCIÓN III GENERADORES CON QUEMADOR A GAS

3.1 Antes de Encender ......................................................................... 17 3.2 Acondicionamiento de Instalaciones Nuevas................................ 20 3.3 Procedimiento de “Hervido” para Generadores de Vapor ........... 21 3.4 Arranque del Generador ................................................................ 22 3.5 Encendido del Quemador .............................................................. 24 3.6 Operación Automática .................................................................. 26 3.7 Regulación de la Presión de Vapor ............................................... 28 3.8 Paro de la Unidad .......................................................................... 28 3.9 Cambio de Encendido de Diesel a Gas ......................................... 34 3.10 Cambio de Sensores de Presión y Temperatura............................. 35 SECCIÓN IV GENERADORES CON QUEMADOR A DIESEL 4.1 Antes de Encender ......................................................................... 37 4.2 Acondicionamiento de Instalaciones Nuevas………………………….41 4.3 Procedimiento de “Hervido” para Generadores de Vapor ........... 41 4.4 Arranque del Generador ................................................................ 42 4.5 Encendido del Quemador .............................................................. 44 4.6 Operación Automática .................................................................. 46 4.7 Regulación de la Presión de Vapor ............................................... 48 4.8 Paro de la Unidad .......................................................................... 48 4.9 Cambio de Encendido de Diesel a Gas ......................................... 55 4.10 Cambio de Sensores de Presión y Temperatura............................. 56

SECCIÓN V MANTENIMIENTO PERIÓDICO

5.1 Generalidades ................................................................................ 59 5.2 Tratamiento del Agua de Alimentación ......................................... 59 5.3 Inspección Visual............................................................................ 59 5.4 Servicio Diario………………………………………………………………………59 5.5 Servicio Semanal ............................................................................ 61 5.6 Servicio Quincenal ......................................................................... 64 5.7 Servicio Mensual ............................................................................. 66 5.8 Servicio Anual ................................................................................. 69

SECCIÓN VI MANTENIMIENTO DE LOS COMPONENTES

6.1 Bomba de Agua ............................................................................. 73 6.2 Válvula de Alivio de la Bomba de Agua ........................................ 83 6.3 Interruptor de Nivel de Aceite ....................................................... 85 6.4 Amortiguador de Admisión y de Descarga de la Bomba de Agua ................................................................... 87 6.5 Procedimiento para Desincrustar ................................................... 89 6.6 Unidad de Calentamiento.............................................................. 94 6.7 Instrucciones para Deshollinar ....................................................... 99 6.8 Base del Quemador...................................................................... 101 6.9 Control de Temperatura Contra Falla de Agua (WFTC)............... 103 6.10 Válvula Principal de Gas .............................................................. 104 6.11 Quemador de Gas ........................................................................ 106 6.12 Quemador para Diesel ................................................................. 109 6.13 Compuerta de Aire....................................................................... 112 6.14 Interruptor de Presión de Combustible ........................................ 114 6.15 Contactor Magnético................................................................... 116 6.16 Interruptor de Presión de Vapor................................................... 117 6.17 Interruptor Modulador de Presión ................................................ 118 6.18 Interruptor de Presión de Aire ...................................................... 118 SECCIÓN VII SÍNTOMA, DIAGNÓSTICO Y SOLUCIÓN POSIBLE 7.1 Sistema de Anunciadores ............................................................. 121 7.2 Sistema de Agua .......................................................................... 123 7.3 Sistema de Combustible (Unidades con Quemador a Gas) ........ 125 7.4 Sistema de Combustible (Unidades con Quemador a Diésel) ..... 127 7.5 Sistema Eléctrico .......................................................................... 131

APÉNDICE I CATÁLOGO DE PARTES

APÉNDICE II INSTRUCCIONES SUPLEMENTARIAS APÉNDICE III MENSAJES DE FALLAS Y SOLUCIONES DEL CONTROL DE FLAMA APÉNDICE IV TRATAMIENTO DE AGUA NOTAS

ESPECIFICACIONES DEL GENERADOR DE VAPOR EO 100, EG 100 Y EOG 100

DATOS:

UNIDADES INGLESAS

UNIDADES METRICAS

Caballos Caldera

100 BHP

976 kW

Suministro de Calor Neto a 33475 BTU/BHP Evaporación Equivalente con Agua de Alimentación

3347500 BTU/h

843570 Kcal/h 1564.9 Kg/h

3450 Lb/h

a 212°F (100°C)

OPERACIÓN: Presión de Diseño (setting válvula de seguridad) Presión de Operación (dependiendo de la presión de diseño) Temperatura Recomendada en el Tanque de CONSUMO DE COMBUSTIBLE: (a plena carga) Consumo de Diesel (flujo Máximo) basado en Diesel del No. 2 de 30 a 40 grados API de gravedad Consumo de Gas Natural de 1100 BTU/pie³ a 6" columna de agua (9788 Kcal/m³ a 152 mm columna de agua) Condensados

125 - 300 psig 100 - 275 psig

8.8 - 21.1 Kg/cm² 7 - 19.3 Kg/cm²

180 - 200 °F

82 - 93 °C

30 gph

113.6 L/h

3900 pie³/h

110.4 m³/h

Consumo de Gas L.P. de 21465 BTU/Lb (11900 Kcal/kg) a una gravedad especifica de 0.56

200 Lb/h

91 Kg/h

EFICIENCIA TERMICA:

FUEGO BAJO - FUEGO ALTO

FUEGO BAJO - FUEGO ALTO

83% 83% 87%

93% 90% 90%

Diesel*

87% 85% 85%

92% 95% 92%

Gas Natural*

Gas L.P.*

REQUERIMIENTOS DE SERVICIO: Presión de Suministro de Gas (estándar tren de gas)

0.217 psig

0.015 Kg/cm²

con regulador de gas Abastecimiento de Agua Requerido

462 gph 10.00 pies

1749 L/h 3.05 m

Carga Neta de Succión Positiva (NPSH) requerido

para la Bomba de Alimentación

GENERAL: Superficie de Calentamiento

226.0 pies²

21.0 m²

Contenido de Agua en Operación Normal

11

galones

43 litros

BAJA ALTITUD - ALTA ALTITUD

BAJA ALTITUD - ALTA ALTITUD

-

5.6 kW

Motor Eléctrico Ventilador

5 - 7.5 HP

3.7

3.7 kW

Motor Eléctrico Bomba de Agua

5 HP

CONEXIONES: Descarga de Vapor

2 1/2

pulg. pulg. pulg. pulg. pulg. pulg.

64 mm 51 mm 19 mm 64 mm 25 mm 25 mm 32 mm 457 mm 1041 mm 1640 mm 2473 mm 2184 mm

2

Entrada de Agua de Alimentación

3/4

Entrada de Diesel (Bomba de Combustible)

2 1/2

Entrada de Gas Natural y L.P.

1 1

Drene de la Unidad de Calentamiento

Drene del Separador de Vapor

Trampa de Vapor

1 1/4 pulg.

Salida de la Chimenea

18 pulg.

DIMENSIONES: Ancho

40.98 pulg. 64.57 pulg. 97.36 pulg.

Largo

Altura incluyendo patas y adaptador de chimenea Altura sin incluir patas y con adaptador de chimenea

86 pulg.

Peso de Embarque (Generador solo) Peso de Embarque Bomba de Agua

3955 Lb 661.4 Lb

1794 300 3.61 1.11

Kg Kg m³ m³

Volumen de Embarque (Generador sin patas) Volumen de Embarque Bomba de Agua

129 pies³ 39.6 pies³

*La eficiencia térmica (PCS) esta basada en el Poder Calorífico Superior del Código ASME

Sección I

1.

INTRODUCCIÓN

1.1 GENERALIDADES Este Manual contiene instrucciones sobre la operación y mantenimiento del Generador de Vapor Clayton SERIE E . Es importante que todo el personal que esté involucrado con el generador de vapor estudie completamente este manual, ya que se les ha asignado la responsabilidad de la operación, mantenimiento, o servicio del generador de vapor. Es especialmente importante que todo el personal lea y entienda la información contenida en la Sección de Seguridad de este manual. 1.2 CONTENIDO DEL MANUAL Este manual proporciona la información global del generador de vapor Clayton y cubre el arranque inicial, procedimientos de operación, mantenimiento y solución de problemas. Capítulo 2. Éste capítulo proporciona una visión global del generador de vapor Clayton. Describe las funciones del sistema agua-vapor y el sistema de combustible. El Capítulo 2 también introduce al contenido de los dispositivos eléctricos en la caja de control y su función en el sistema del generador de vapor. Capítulo 3. En este capítulo se informa cómo operar el generador de vapor en gas una vez que está en marcha. Incluye información sobre la secuencia de operación, procedimientos de llenado, y procedimientos de paro momentáneo, periódico y paro prolongado. Capítulo 4. En este capítulo se informa cómo operar el generador de vapor en diésel una vez que está en marcha. Incluye información sobre la secuencia de operación, procedimientos de llenado, y procedimientos de paro momentáneo, periódico y paro prolongado. Capítulo 5. Éste capítulo se refiere a las rutinas de mantenimiento del generador de vapor. La periodicidad de las rutinas de servicio diario, semanal, mensual y anual. Es muy recomendable apegarse a los tiempos establecidos tanto como sea posible. Esto asegura continuidad en la producción de vapor con un mínimo tiempo fuera de servicio.

Capítulo 6. El generador de vapor tiene muchos componentes y ensambles, que juegan un papel importante en la eficiencia de operación y los controles de seguridad. Componentes tales como la bomba de agua,

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regulador de presión de gas, y bandas de la polea, requieren conservar su ajuste, limpieza, o reemplazo para mantener al generador de vapor trabajando con seguridad y eficiencia. En este capítulo se dan las instrucciones para el servicio o reemplazo de tales componentes. Capítulo 7. Éste capítulo proporciona la información para solución de diversos problemas que pudieran aparecer en la operación del generador de vapor. Las secciones en éste capítulo están organizadas de acuerdo a los sistemas principales del generador de vapor. Los sistemas de control del generador de vapor son monitoreados por las Luces Anunciadoras, AGUA, COMBUSTIBLE, SISTEMA ELECTRICO y QUEMADOR .

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2

Sección II

2.1 DESCRIPCIÓN 2.1.1 El Generador de Vapor Clayton producirá vapor de 99.5 por ciento de calidad (con un contenido inferior de 0.5 por ciento de humedad) con agua de alimentación a 100° C (212° F). El Generador de Vapor Clayton alcanzará su plena capacidad a los 5 minutos del arranque en frío. 2.1.2 El equipo incluye dispositivos de seguridad para protección contra falla de agua, falla de ignición, presión excesiva y sobrecarga eléctrica. Para cumplir con los códigos y reglamentos respectivos se deberá asignar personal responsable de la operación y mantenimiento del equipo. 2.2.1 FLUJO El agua de repuesto y el retorno de condensado se mezclan en el receptor de condensados y de ahí fluyen (por gravedad o por bomba) a la Bomba de Alimentación de Agua Clayton. El agua tratada químicamente es bombeada directamente al interior de la Unidad de Calentamiento, donde fluye a través de su sección espiral monotubular, circulando en dirección contraria a la de los gases de combustión (principio de contraflujo). A medida que la mezcla de vapor abandona la sección generadora, pasa a través de una sección helicoidal denominada pared de agua, hasta la Boquilla interna del Separador de Vapor. El vapor es suministrado por la Válvula de Descarga del Separador de Vapor. El líquido excedente es regresado al Receptor de Condensados a través de la Trampa montada en el Separador de Vapor. 2.2 SISTEMA DE AGUA Y VAPOR (Vea Figura 2.1)

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1. Válvula de Alimentación de Agua 2. Filtro Agua de Alimentación 3. Amortiguadores de Alimentación

12. Termómetro del Separador 13. Válvula del Inspector 14. Interruptores de Presión 15. Manómetro Presión de Vapor 16. Válvula de Soplado de Hollín 18. Manómetro de Trampa de Vapor. 19. Válvula de la Trampa de Vapor. 20. Válvula de Adm. a la Purga Automática 21. Válvula de Purga de la Unidad 17. Válvula de Seguridad

4. Bomba de Agua

5. Manómetro Presión de Alimentación

6. Válvula de Alivio

7. Amortiguadores de Descarga 8. Válvula de Purga de la Unidad 9. Válvula de Admisión a la Unidad 10. Termocople 11. Válvula Drene del Separador

FIGURA 2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE AGUA Y VAPOR

2.2.2 BOMBA DE AGUA La Bomba de Agua de Alimentación es del Tipo de Diafragma de Desplazamiento Positivo, está diseñada para suministrar el volumen requerido de agua hacia la Unidad de Calentamiento para asegurar que esté totalmente llena bajo todas las condiciones de carga. Asientos, Discos y Resortes resistentes a la corrosión se usan en los Cabezales de las Válvulas de Retención. Los Diafragmas de la Bomba son operados hidráulicamente por la acción reciprocante de los pistones de la bomba. Cada carrera del pistón desplaza el agua de alimentación hacia la Sección de Descarga de los Cabezales de las Válvulas de Retención, para introducirla a la Unidad de Calentamiento. Columnas Tubulares (tubos columna) separan los Cabezales de las Válvulas de Retención, de las Cabezas de la Bomba para evitar el exceso de temperatura en los diafragmas. En aplicaciones especiales, se usan Cabezas de Bomba Enchaquetadas dentro de las cuales, circula automáticamente agua de enfriamiento cuando la Unidad está en operación. Amortiguadores de Descarga absorben las pulsaciones de la presión para estabilizar el bombeo. Amortiguadores de Admisión en la Bomba ayudan a estabilizar la alimentación de agua. Una válvula de alivio protege la Bomba contra sobrepresión.

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4

2.2.3 RECEPTOR DE CONDENSADO El receptor de condensado es un tanque colector de agua acondicionada donde el agua tratada con compuestos químicos es suministrada a la Bomba de Agua de Alimentación, y al cual retornan el trampeo y los condensados del sistema. Clayton utiliza tres (3) Sistemas Receptores de Condensados:

Abierto o Atmosférico

• • •

Deaereador Semicerrado

2.2.4 UNIDAD DE CALENTAMIENTO La Unidad de Calentamiento consiste de una serie de secciones de tubo de acero al carbón enrollados en espiral (comúnmente denominados como «pancakes»). La Unidad de Calentamiento está construida en base a un diseño monotubular. La circulación del fluido es a contraflujo y a velocidades controladas para proveer máxima transferencia de calor. Los gases de combustión fluyen en forma ascendente por las secciones de tubo de la Unidad de Calentamiento mientras que el fluido en el interior del tubo circula con dirección descendente. 2.2.5 CONTROL DE TEMPERATURA CONTRA FALLA DE AGUA (WFTC) (Vea Figura 2.2) 2.2.5.1 El Control de Temperatura Contra Falla de Agua (WFTC) es un dispositivo que protege al Generador de Vapor en caso de falla de agua o sobrecalentamiento ocasionado por alguna otra causa. El control es un conjunto que consiste de un termocople sensor integrado a la unidad de calentamiento y un cuadrante digital instalado en la caja de controles eléctricos, el cual, indica ajuste y temperatura.

NOTA: El Termocople Sensor está montado en la zona de mayor temperatura de la unidad de calentamiento. El sensor va colocado dentro de un casquillo insertado transversalmente y soldado a tope en la parte interior del tubo.

2.2.5.2 El Control Principal de Temperatura cuenta con dos protecciones. En caso de Falla de Agua, la Primera Protección (FPR) detectará el aumento anormal de temperatura y actuará apagando de inmediato el Quemador, pero manteniendo la circulación de agua y aire. El Generador volverá a encender si la temperatura baja a lo normal. 2.2.5.3 En la eventualidad de que la temperatura se siguiera elevando, la Segunda Protección (SPR) actuará parando totalmente el Generador de Vapor. En dicho caso, se deberá buscar y corregir la causa de la falla de agua. Para reanudar la operación se debe efectuar el procedimiento normal de arranque.

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FIGURA 2.2. CONTROL DE TEMPERATURA CONTRA FALLA DE AGUA (WFTC)

2.2.6 SEPARADOR DE VAPOR 2.2.6.1 Una combinación de fluido y vapor procedentes de la Unidad de Calentamiento se descarga en la Boquilla Separadora del Separador de Vapor. La velocidad y fuerza centrífuga del Vapor libera la humedad que pudiera contener, misma que resbala al fondo del Separador. A medida que este líquido se acumula en el fondo del separador, y su nivel se eleva lo suficiente, la Trampa de Vapor lo extrae y retorna al Receptor de Condensado. Este método efectivo de separación mecánica evita el arrastre de líquido y tratamiento químico hacia el servicio de vapor.

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TABLA PRESIÓN – TEMPERATURA

PRESIÓN MANOMÉTRICA

PRESIÓN MANOMÉTRICA

PRESIÓN MANOMÉTRICA

TEMPERATURA

TEMPERATURA

TEMPERATURA

Kg/ cm 2

Lb/ pulg 2

Kg/ cm 2

Lb/ pulg 2

Kg/ cm 2

Lb/ pulg 2

°F

°C

°F

°C

°F

°C

5

0.35

228

109

170

11.95

375

190

320

22.49

428

220

10

0.70

240

115

180

12.45

380

193

330

23.19

431

222

15

1.05

250

121

190

13.36

384

195

340

23.90

433

223

60

4.22

308

153

200

14.06

388

197

350

24.60

436

224

65

4.57

312

156

210

14.76

392

200

360

25.30

438

220

70

4.92

316

158

220

15.46

396

202

370

26.01

441

222

80

5.62

324

162

230

16.16

399

204

380

26.71

443

223

90

6.37

331

167

240

16.87

403

206

390

27.41

445

224

100

7.03

338

170

250

17.57

406

208

400

28.12

448

231

110

7.73

344

173

260

18.27

409

209

410

28.82

450

234

120

8.45

350

177

270

18.98

413

212

420

29.52

453

236

130

9.14

356

180

280

19.68

416

213

440

30.93

457

237

140

9.84

361

183

290

20.38

419

215

460

32.33

462

239

150

10.55

366

185

300

21.09

422

217

480

33.74

466

241

160

11.25

370

187

310

21.79

425

218

500

35.15

470

243

2.2.6.2 Un Termómetro montado en el Separador de Vapor indica la temperatura del vapor. Bajo condiciones normales de operación la temperatura relativa del vapor debe corresponder con la presión del vapor (vea Tabla Presión-Temperatura). Un aumento substancial de temperatura para la correspondiente presión de vapor indica que la unidad se está sobrecalentando o que el porcentaje de bombeo es inadecuado. Se requiere reducir el porcentaje de fuego o corregir la causa de escasez de agua. Se puede dañar la Unidad de Calentamiento si se permite operar en dichas condiciones.

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FIGURA 2.3. MANÓMETROS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA

2.2.7 TRAMPA DE VAPOR 2.2.7.1 La trampa de vapor retorna el exceso de líquido del Separador hacia el Receptor de Condensado. Algo de trampeo es necesario para asegurar que los sólidos disueltos se están sacando de la Unidad de Calentamiento y están siendo retornados al Receptor de Condensado. La cantidad real de trampeo depende de las condiciones de operación, la presión del vapor, la temperatura del agua de alimentación, las condiciones de la bomba y el porcentaje de fuego. Para una determinada instalación, el porcentaje de trampeo sirve como un buen indicador de las condiciones de bombeo (porcentaje) considerando que otros factores permanecen constantes. 2.2.7.2 Un manómetro de presión (Vea Figura 2-3) indica cuando la trampa está abierta o cerrada. La elevación de la presión en el manómetro indica que la trampa está descargando condensado. Cuando la presión empieza a caer, la Trampa está cerrada. Si la Trampa de Vapor no está abriendo y cerrando de forma normal, esto podría ser indicio de falla de la trampa o de algunos componentes del Generador de Vapor, también que la Bomba de Agua no estuviera descargando su capacidad normal. En el arranque inicial de la Unidad, después de establecer la cantidad de aire y combustible correctos, se deberá llevar un registro de la temperatura de operación y la duración del tiempo que la trampa permanece abierta. Estos datos deberán revisarse regularmente para asegurar que la unidad esté operando adecuadamente. 2.2.7.3

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2.2.7.4 Si el Generador de Vapor se instala en un sistema abierto (Tanque de Condensado) donde la temperatura del agua de alimentación es de 180 a 190° F (82.2 a 87.8° C), la Trampa de Vapor deberá abrir aproximadamente de 20 a 30 minutos (acumulados) de cada hora en operación a fuego alto (100% de capacidad). Operando a fuego bajo estable, el tiempo acumulado sería aproximadamente la mitad. 2.2.7.5 Llevando un registro de la operación de la trampa de vapor bajo condiciones normales, es fácil determinar si algún componente como la bomba de agua (que tiene un volumen fijo de bombeo) no está funcionando adecuadamente observando el cambio en el tiempo en que la Trampa de Vapor permanece abierta. Una reducción en el porcentaje de fuego aumentará el tiempo de trampeo. Un decremento en el porcentaje de bombeo igualmente disminuirá el tiempo de trampeo. El tiempo de apertura de la Trampa no debe ser menor a 10 minutos por hora en operación a fuego alto y 5 minutos por hora en operación a fuego bajo (acumulado) bajo cualquier condición.

FIGURA 2.4. DIAGRAMA DE FLUJO, SISTEMA COMBUSTIBLE GAS

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2.3

SISTEMA DE COMBUSTIBLE GAS (Vea Figura 2.4)

2.3.1 VÁLVULA PRINCIPAL DE GAS Dos Válvulas de Gas tipo Hidramotor se utilizan para controlar el Quemador (SSV) y (MGV). La válvula abre/cierra es de dos posiciones y se denomina Válvula de Seguridad (SSV), la otra válvula es de tres posiciones (CERRADA, FUEGO BAJO Y FUEGO ALTO). Estas válvulas operan eléctricamente y en conjunto con un circuito electrónico que controla la operación segura del Quemador. Después del encendido manual, la operación del Quemador es totalmente automática durante los ciclos de encendido y apagado, y todos los controles están arreglados para parar por seguridad en caso de falla. El suministro de gas entra al Quemador únicamente después de un período de 6 segundos para barrido de gases y previa verificación de que la flama del piloto se ha establecido positivamente. Una falla de flama motivará que, en un segundo, se interrumpa el acceso de gas al Quemador. Si la flama no se restablece en los 12 segundos posteriores, el circuito de protección del Quemador se bloqueará requiriendo restablecimiento manual para reanudar la operación. Un interruptor operado por la presión de aire del ventilador está provisto para apagar el Quemador en caso de que el ventilador o motor fallaran. 2.3.2 MODULACIÓN AUTOMÁTICA DEL QUEMADOR La modulación automática del Quemador evita los frecuentes ciclos de encendido y apagado («on-off») del Quemador y permite una operación estable durante los períodos de carga ligera. Esto se logra por medio del Ajuste a Fuego Bajo del Grifo Principal de Gas y la Válvula Principal de Gas (MGV). Esta Válvula está impulsada por la presión hidráulica que desarrolla su Motobomba interconstruída, de tal forma que el flujo del combustible pasará primero por la Válvula y posteriormente por el Grifo. Cuando la presión de vapor alcanza el punto ajustado de modulación, la válvula cierra aproximadamente a la mitad de capacidad yendo a su posición de Fuego Bajo. Cuando el Quemador modula la Compuerta Automática operada por el solenoide restringe el abastecimiento de aire hacia el Quemador para mantener en balance el porcentaje de aire-combustible. La unidad retornará automáticamente a operación a fuego alto si en fuego bajo no se cubre la demanda de vapor. El Interruptor Alto/Bajo Automático [MLFS] en la caja de controles eléctricos evita la operación a fuego alto cuando se requiera o bien cuando se necesite hacer ciertos ajustes.

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FIGURA 2.5. DIAGRAMA DE FLUJO, SISTEMA COMBUSTIBLE ENCENDIDO A DIESEL

2.3.3 QUEMADOR El aire que entra a la Voluta del Quemador procedente del Ventilador es dirigido centrífugamente a alta velocidad hacia el Quemador. Ahí se mezcla con el gas en la boquilla del Quemador y es encendido por la flama del Piloto. El gas del piloto es dirigido hacia arriba a través de un pequeño tubo situado al centro del Quemador, y emerge en la Boquilla del Quemador donde será encendido automáticamente por una chispa eléctrica de alta potencia. Una Celda Ultravioleta está incorporada para detectar la presencia de la flama y activar el Control Electrónico de Seguridad (vea párrafo 2.5). SISTEMA DE COMBUSTIBLE DIESEL (Ver Figura 2.5) 2.4.1 El combustible es suministrado bajo presión al Quemador de tiro forzado. La presión máxima del combustible esta gobernada por un Regulador de Presión de Combustible ajustable. Con la Válvula de Control del Quemador abierta, todo el combustible es derivado y devuelto al Tanque de Almacenamiento de Combustible y no hay presión de combustible en el Quemador. Cerrando la válvula de control de combustible el Quemador encenderá, después de un arranque manual, la operación del Quemador es totalmente automática y todos los controles están arreglados para «fallar en seguro». La falla de la flama causará un paro automático en un segundo después de la falla y, si la flama no se restablece en diez (10) segundos, los controles bloquearán el Quemador requiriendo el restablecimiento manual (vea párrafo 2.6 sobre control eléctrico del Sistema de Combustible). 2.4

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2.4.2 MODULACIÓN AUTOMÁTICA DEL QUEMADOR La modulación automática del Quemador evita los frecuentes ciclos de encendido y apagado del Quemador y permite una operación estable durante los períodos de carga ligera. Esto se logra usando tres boquillas; dos controladas por el Solenoide de Combustible para Fuego Bajo, y la otra controlada por el Solenoide de Combustible para Fuego Alto. Cuando la presión de vapor se eleva al punto ajustado de modulación, la Válvula de Combustible para Fuego Alto cierra e interrumpe el combustible a una de las Boquillas del Quemador, por tanto modulando (reduciendo) la operación del Quemador a la mitad de su capacidad. Cuando el Quemador modula, la compuerta automática operada por solenoide, restringe el suministro de aire hacia el Quemador para mantener el balance apropiado de la mezcla aire combustible. La unidad regresará automáticamente a operación a fuego alto si en fuego bajo no soporta la demanda de vapor. Un interruptor operado manualmente en la caja de controles eléctricos evita la operación a fuego alto cuando se requiera o bien, cuando se hagan ciertos ajustes. 2.4.3 QUEMADOR El aire que entra a la Voluta del Quemador procedente del Ventilador es dirigido centrifugamente a alta velocidad hacia el Quemador. Ahí se mezcla con el combustible atomizado por las Boquillas del Quemador y es encendido por una chispa eléctrica de alta potencia. Una Celda Ultravioleta colocada en el Plato del Quemador se encarga de detectar la presencia de la flama y de mantener la seguridad en la operación del Quemador. (Vea párrafo 2.6). 2.4.3.1 Si la flama falla, se desactivará el Control Electrónico de Seguridad (ESC) para desconectar las Válvulas Solenoides de Combustible en un máximo de un segundo y suspenderá el flujo de Diesel hacia el Quemador. Si el Quemador sigue sin encender dentro de los siguientes 12–17 segundos, un interruptor de Seguridad en el Control Electrónico de Seguridad (ESC) sacará del circuito los Controles del Quemador. En éste caso se deberá reestablecer manualmente por medio del botón situado al frente de Control Electrónico (ESC) antes de poder encender nuevamente el Quemador. 2.4.3.2 La falla total o parcial en el suministro de Agua de Alimentación, hará que el Relevador Primario de Protección apague el Quemador y encienda la luz del Anunciador en el Tablero de Controles. El Quemador volverá a encender cuando la temperatura baje a lo normal. En caso de que la temperatura siguiera en aumento, el Relevador Secundario de Protección apagará totalmente el Generador. En éste caso será necesario abrir manualmente la Válvula de Control del Quemador, buscar y corregir la causa de la falla de agua y, después reanudar la operación siguiendo las instrucciones de arranque. NOTA: El ciclo de seguridad del Quemador se repite en cada arranque automático.

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2.5 DESCRIPCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS 2.5.1 BOBINA DEL SOLENOIDE DE AIRE (ADS) (SÓLO GAS) Se ubica en el Ducto de Aire. Al energizarse posiciona la compuerta de aire a fuego bajo. 2.5.2 INTERRUPTOR DE PRESIÓN DE AIRE (APS) Activado por la presión de aire del ventilador, el Interruptor de Presión de Aire (APS) abrirá e interrumpirá los controles del Quemador si no hay suficiente aire de combustión para la operación. Una condición de insuficiencia de aire de combustión evitará que el Control Electrónico de Seguridad active las Válvulas de Control de Combustible. 2.5.3 CONTROL ELECTRÓNICO DE SEGURIDAD (ESC) Es un sistema de control del Quemador basado en un microprocesador, diseñado para controlar y supervisar el Quemador de tiro forzado. El ESC provee un periodo de prueba de purga del Quemador antes de cada secuencia de encendido. Este Control monitorea tanto el piloto como la flama principal. El ESC cicla automáticamente cada vez que se alcanzan los ajustes de Presión de Vapor (SPS). En el caso de falla de flama durante el ciclo de encendido, desenergiza todas las Válvulas de Combustible. El ESC se bloqueará y ocurrirá un paro total del Quemador. Antes de poder encender el Quemador nuevamente, se requiere restablecer manualmente el ESC. 2.5.4 FUSIBLE (F) El tablero cuenta con un Interruptor Electromagnético de un polo, este actuará cuando haya un sobre-amperaje en el circuito eléctrico. Este es un control límite por baja presión de combustible. El Interruptor cierra cuando la presión del combustible sube a los 90 psig (6.3 Kg/cm 2 ), para permitir el encendido del Quemador. Si el Interruptor abre su contacto durante el Periodo de Ignición o durante la operación del Quemador, el ESC enviará la señal para desenergizar las válvulas. Cuando se cierra la Válvula de control de combustible, el Interruptor de Presión de Combustible (FPS) cierra, energizando las Válvulas Solenoide de Diesel (LFOV y HFOV) únicamente cuando la Bomba de Combustible está operando y se ha establecido suficiente presión de combustible diesel para la operación del Quemador. Si el Interruptor falla al cerrar durante el Período de Prueba de Ignición, el ESC se bloqueará. También se bloqueará el Quemador si el Interruptor abre durante la operación normal del Quemador. 2.5.5 INTERRUPTOR PRESIÓN DE COMBUSTIBLE (FPS) – Sólo operación diesel

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2.5.6 VÁLVULA SOLENOIDE FUEGO ALTO (HFOV) (DIESEL) Ésta es una válvula solenoide normalmente cerrada usada para el control de flujo del fuego alto al Quemador. Ésta abre cuando el Interruptor de Modulación de Presión (MPS) es cerrado, causado por un aumento en la demanda de vapor. Al elevarse la presión de vapor al punto de modulación ajustado del MPS, la válvula solenoide de fuego alto abrirá cuando se energize la bobina del MPSR y cierre su contacto para permitir que el equipo trabaja a fuego alto. 2.5.7 VÁLVULA SOLENOIDE FUEGO BAJO (DIESEL) (LOFV) Ésta es una Válvula Solenoide normalmente cerrada usada para el control de flujo de combustible a fuego-bajo al Quemador. Ésta abre durante la Prueba del Periodo de Encendido y permanece abierta después de estabilizar la flama. También abre durante la operación a fuego-bajo y a fuego-alto. Originariamente, la Válvula se activa a través del ESC del Contacto del Interruptor de Presión de Combustible (FPS). 2.5.8 VÁLVULA PRINCIPAL DE GAS (MGV) Esta es una válvula de Gas tipo Hidramotor y opera eléctricamente en tres posiciones (HI-LO-OFF, SOLO BAJO-ALTO-CIERRE). Ésta válvula modulará de acuerdo a las demandas de vapor situándose en FUEGO BAJO o FUEGO ALTO según los requerimientos o demandas. 2.5.9 VÁLVULA SOLENOIDE DEL PILOTO DE GAS (PV) Ésta Válvula Solenoide operada eléctricamente es energizada sólo durante la Prueba del Periodo de Ignición en Unidades de Encendido a Gas. Esto permite el flujo del Piloto de gas hacia el Quemador. La Válvula es desenergizada al final de la Prueba del Periodo de Ignición por el Control Electrónico de Seguridad (ESC). El Piloto Indicador se enciende en ESC indicando cuando la Válvula del Piloto es energizada. Si después de 10 segundos no se obtiene la Flama del Piloto de Gas, el ESC desenergizará la Válvula del Piloto de Gas y ocurrirá un cierre del Quemador, requiriendo que se reestablezca manualmente. INTERRUPTOR GAS-DIÉSEL DESDE LA PANTALLA DEL PLC Las Unidades Combinadas Gas-Diesel están equipadas con un selector digital en la pantalla del PLC (OIU) para transferir los Controles Eléctricos del Quemador y adaptarlos al sistema eléctrico del combustible seleccionado. Cuando el Interruptor está en la posición “GAS”, los controles aplicables a la operación de encendido gas están conectados en el Circuito de Control y los Controles usados para la operación de encendido a diesel están desconectados. En forma contraria, sólo los Controles usados para operación de encendido están conectados cuando el Interruptor está en la posición “DIESEL”. 2.5.10

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NOTA: Cuando cambie de un combustible diesel a gas, será necesario cambiar el Quemador.

2.5.11 LUZ INDICADORA PRIMERA PROTECCIÓN (IL-FP) Es parte del sistema de anunciadores localizado en el tablero de control e indica por una luz ámbar cuando se ha rebasado la temperatura primera protección. LUZ INDICADORA SEGUNDA PROTECCIÓN (IL-SP) Es parte del sistema de anunciadores localizado en el tablero de control e indica por una luz ámbar cuando se ha rebasado la temperatura segunda protección. ELECTRODO DE IGNICIÓN (IE) En el Ensamble del Quemador a “Diesel” se usan dos Electrodos de Ignición. En los Quemadores a “Gas”, se usa un electrodo de ignición con el electrodo a tierra fijo en el anillo del Quemador. Durante el Periodo de Prueba de Ignición del Piloto se produce un arco de alto voltaje a través del Electrodo. TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN (IT) Éste Transformador suministra alto voltaje (10,000 17000 Volts) al Electrodo de Ignición. El Transformador de Ignición permanece energizado sólo durante el Periodo de Prueba de Encendido del Piloto. Después de probar que la flama del piloto es estable, Piloto (Gas) o Fuego Bajo (Diesel), el Relevador de Flama en el ESC desenergizará el Transformador de Ignición. CONTACTOR MAGNÉTICO MOTOR VENTILADOR (M1) Este Control es un Contactor con tres contactos principales y un Contacto Auxiliar de Control. Presionando momentáneamente el botón “START” se energizará el Circuito hacia el Contactor Magnético y arrancará el Motor del Ventilador. La operación del Motor es continua mientras está en el modo de Encendido Automático y segura durante los ciclos de apagado del Quemador. El Contacto Auxiliar está localizado en el Circuito de Control del Quemador y desenergizará los Controles del Quemador en el caso de falla del Motor. 2.5.12 2.5.13 2.5.14 2.5.15

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2.5.16 CONTACTOR MAGNÉTICO MOTOR BOMBA DE AGUA (M2) Este control es similar al contactor M1 descrito antes, y es usado para energizar el Motor de la Bomba de Agua. Éste opera continuamente una vez que se ha oprimido el botón de arranque START. OPERACIÓN DE FUEGO ALTO-BAJO Ésta operación se realiza en la OIU (Pantalla del PLC) seleccionando el botón de SOLO – BAJO para cambie su estado a ALTO - BAJO. Al cambiar la posición ALTO-BAJO permitirá que el Quemador trabaje de manera automática en relación con el Interruptor de Presión de Vapor (SPS) y el Interruptor Modulador de Presión (MPS), modulando de FUEGO ALTO a FUEGO BAJO dependiendo de la demanda de vapor. INTERRUPTOR MODULADOR DE PRESIÓN (MPS) Por medio del ajuste de la Presión de Modulación (MPS), a través de la modulación automática del Quemador se evitan los ciclos frecuentes de “encendido y apagado” y se provee una operación estable durante los periodos de cargas ligeras. Este punto de ajuste elegible permite hacer una elección conveniente de los rangos de presión mínimo y máximo. 2.5.17 2.5.18 RELEVADOR TÉRMICO MOTOR VENTILADOR Y BOMBA DE AGUA (OL1 Y OL2) – Sólo aplicaciones Bomba Dual Estos térmicos tienen la función de proteger al motor contra cualquier elevación de amperaje en el mismo. Se requiere de reseteo manual cuando opere por sobre-amperaje. BOTONES PARO/ARRANQUE (STOP/START) (PB1, PB2) Estos botones de contacto son usados para poner en marcha y detener la Unidad. Éstos interruptores son del tipo de contacto momentáneo y están montados en la caja de controles. 2.5.21 SELECTOR OPERACIÓN - LLENADO EN LA OIU Este Selector se encuentra en la OIU (pantalla del PLC) al momento de presionar el botón de arranque el equipo solo se ira a llenado, este mismo botón digital cambia su estado al oprimirse en la pantalla para pasar a operación. INTERRUPTOR PRESIÓN VAPOR (SPS) Cuando la demanda de vapor sea ligera, la presión del vapor se elevará al máximo y abrirá el Interruptor de Presión de Vapor (SPS). Esto desconectará el circuito hacia el Control Electrónico de Seguridad, que, a su vez, desconectará el circuito del combustible para apagar el Quemador. El interruptor de presión de vapor (SPS) cierra su contacto “na” para energizar el solenoide de la bomba (WPS2). El Quemador volverá a encender automáticamente cuando la presión de vapor caiga hasta el punto de conexión del Interruptor de Presión de Vapor (SPS). Por tanto con demandas 2.5.20 2.5.22 2.5.19

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ligeras de vapor el Quemador operará a capacidad reducida, encendiendo y apagando lo necesario para abastecer la demanda.

2.5.23 VÁLVULA DE PARO POR SEGURIDAD (SSV) (GAS) Ésta es una válvula de Gas de tipo Hidramotor y opera eléctricamente en dos posiciones (ON/OFF). Está colocada en serie y alambrada en paralelo con la Válvula Principal de Gas (MGV), cerrando y operando al mismo tiempo. Provee un cierre positivo de gas en menos de un segundo. FOTOCELDA ULTRAVIOLETA (UV) El Escáner UV detecta la presencia de la flama del Piloto y del Quemador Principal. El Detector UV es un bulbo sensible a la luz ultravioleta que monitorea la radiación producida por la flama. 2.5.25 CONTROL DE TEMPERATURA CONTRA FALLA DE AGUA (WFTC) El Control de Temperatura Contra Falla de Agua (WFTC) es un dispositivo que protege al Generador de Vapor en caso de falla de agua o sobrecalentamiento ocasionado por alguna otra causa. El control es un conjunto que consiste de un termocople sensor integrado a la unidad de calentamiento y un cuadrante digital instalado en la caja de controles eléctricos, el cual, indica ajuste y temperatura. Al energizarse da salida de corriente por sus terminales 7 y 10 para energizar los Relevadores Primera Protección (FPR) y Segunda Protección (SPR) SOLENOIDE BOMBA DE AGUA (WPS) MEDIA CAPACIDAD Ésta Solenoide controla la capacidad media a total de operación de la Bomba. Cuando están energizada, baipasea el agua en la tubería de alimentación de la unidad de calentamiento, reduciendo la capacidad a la mitad. Esto ocurre durante la Operación a Fuego-Bajo. La Solenoide es desenergizada durante la Operación a Fuego-Alto regresando la Bomba a capacidad total. PANTALLA DEL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE La pantalla del PLC es un control electrónico, que monitorea y controla algunas de las funciones del proceso. 2.5.24 2.5.26 2.5.27

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Sección III

3.

GENERADORES CON QUEMADOR DE GAS

GENERALIDADES El objetivo de esta sección es familiarizar al operador con cada fase de la operación. Se insertan NOTAS y PRECAUCIONES para hacer hincapié sobre la importancia de alguna instrucción en particular. 3.1 ANTES DE ENCENDER Cada Generador de Vapor está totalmente probado desde fábrica y se le han hecho todos los ajustes necesarios bajo condiciones reales de operación antes de ser enviado. El transporte y manejo inadecuado puede ocasionar que algunas conexiones de tubería se aflojen y causen algunas alteraciones en ajustes del equipo. Antes de arrancar la Unidad se recomienda el siguiente procedimiento para asegurar una operación satisfactoria. a. Inspeccione visualmente y apriete cualquier tubería y conexiones eléctricas flojas. Verifique que la Unidad haya sido instalada de acuerdo al Manual de Instalación Clayton y/o a las instrucciones de instalación proporcionadas por Clayton de México. b. Revise el nivel de aceite del cárter; el tubo indicador del lado del mismo debe estar lleno a aproximadamente dos tercios (2/3). c. Revise la alineación de la Bomba de Agua, Ventilador y Poleas del Motor con una regla o un tiralíneas y asegure todos los Tornillos de Fijación de la polea y Bujes. Revise la tensión de la banda. d. Verifique la rotación del Motor del Ventilador antes de poner la Unidad en servicio. e. Verifique la operación del Suavizador de Agua. Se deberá tener instalado y disponible un equipo adecuado para tratamiento de agua y químicos. Desde el preciso momento en que el Generador de Vapor sea puesto en marcha por primera vez, debe utilizarse el tratamiento adecuado de agua de alimentación.

NOTA: Es IMPORTANTE que los Controles de Seguridad de Temperatura sean probados antes de que el Generador de Vapor sea arrancado inicialmente y que haya alcanzado la presión de operación. Los Controles deben ser probados habitualmente para asegurar la continua protección.

f. Cerciórese que el suavizador esté suministrando agua suave utilizando el reactivo para prueba de dureza, surtido con el suavizador. El resultado de la prueba deberá ser CERO granos por galón (menos de 17.1 ppm), en caso contrario deberá regenerar el suavizador antes de poner en marcha el Generador.

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