falla de calderas

Edición Especial ESPOLCiencia 2003

CAUSAS DE FALLAS EN CALDERAS
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Wilson Chávez B.; 2Cecilia Paredes V.; 3José Pacheco

Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción, wchavez@goliat.espol.edu.ec
2
Ph.D. Ing. Mecánica, Profesora FIMCP-ESPOL, cparedes@goliat.espol.edu.ec
3
M.Sc. Ing. Mecánico, Profesor FIMCP-ESPOL, jpacheco@espol.edu.ec
Área de Materiales y Procesosde Transformación.
RESUMEN

El presente trabajo está dirigido al estudio de los principales tipos de fallas que se encuentran en las
calderas, las cuales son utilizadas en la mayoría de industrias del país. Los principales tipos de fallas
que se van a analizar en este trabajo son las causadas por sobrecalentamiento y corrosión, mostrando
en cada caso evidencias fotográficas de este tipo defallas.
Dentro de las fallas por sobrecalentamiento se analizarán las causadas por larga duración, debido
principalmente a las incrustaciones en los tubos de calderas y las de corta duración, causadas por
operaciones indebidas.
Las fallas causadas por corrosión se estudiarán los efectos de la composición del agua y del
combustible en los tubos de calderas. Se analizará además la corrosiónbajo esfuerzos (SCC) y como
la fatiga de los materiales contribuye a la formación de los diferentes productos de corrosión
encontrados en calderas. Por último se analizarán las fallas causadas por fragilización de los
materiales, debido a daños causados por presencia de hidrógeno y por grafitización.
En cada uno de los casos mencionados anteriormente, se analizará las características de estetipo de
fallas, la forma como se produce y formas de eliminarlas.
INTRODUCCIÓN
Reseña Histórica
Uno de los problemas serios que tuvieron los
ingenieros al final del siglo 19 era la explosión
de las calderas. El calentamiento del agua para
producir vapor y que esta energía sea
convertida en energía para maquinaria de
poder, contribuyó enormemente a la revolución
en la producción en dichosiglo. Construida
para soportar altas presiones, se realizaron
diversos tipos de recipientes y estos poseían
una incontrolada presurización del vapor,
llevaron a que sean hechas de acero. Para
querer una relajación de esfuerzos en los
materiales, seguridad en las mismas y
apropiados recipientes, las calderas eran
controladas diariamente en tierra y en mar para

evitar explosiones conterribles consecuencias,
para evitar esto, se creó el código ASME para
calderas y recipientes a presión publicado por
primera vez en 1915.
CAUSAS
CARACTERÍSTICAS
FALLAS EN EQUIPOS DE VAPOR

DE

Las calderas y otros tipos de equipos de plantas
de vapor están sujetos a una variedad de fallas
que envuelven uno o más mecanismos severos.
Los más prominentes de estos mecanismos son
lacorrosión, la cual incluye también a la
erosión; los procesos mecánico ambientales,
incluyendo a la corrosión bajo esfuerzo y
daños por hidrógeno; fracturas, incluyendo
fractura por fatiga, fractura por fatiga térmica y
ruptura
por
esfuerzos;
y
distorsión,

REVISTA TECNOLÓGICA 55

Revista Tecnológica. Vol. 17, No. 1. Junio 2004

especialmente la distorsión que envuelve la
expansióntérmica o creep.
Clasificación de las causas
Estas pueden generalmente clasificarse como
defectos de diseño, defectos de fabricación,
operaciones indebidas y un inadecuado
tratamiento del agua. La mayoría de las fallas
en generadores de vapor ocurren en
componentes presurizados, que son las tuberías
y recipientes a presión que constituyen una
buena porción del sistema de generación devapor. Con pocas excepciones, las fallas en los
componentes presurizados están confinadas
relativamente a componentes de pequeño
diámetro utilizados para la transferencia de
calor en los calderos.
FALLAS QUE INVOLUCRAN RUPTURA
SÚBITA DE TUBERÍAS
En el diseño de las calderas, el calor
suministrado por la combustión del
combustible esta balanceado por la formación
de vapor en el horno y el...