Analisis de fallas en generadores de vapor

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Universidad de Antofagasta
Facultad de Ingeniería
Dpto. de Ingeniería Mecánica
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ANALISIS DE FALLA
“GENERADORES DE VAPOR”

Proyecto realizado por: Rodolfo Soto O.
Héctor Vera R.Gabriel Zepeda C.

Requerido: Hugo Cayo Vilca

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 porsobrecalentamiento y corrosión, mostrando en cada caso evidencias fotográficas de este tipo de fallas.
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.
En las fallas causadas por corrosión se estudiarán los efectosde la composición del agua y del combustible en los tubos de calderas. Se analizará además la corrosión bajo 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 porgrafitización.
En cada uno de los casos mencionados anteriormente, se analizará las características de este tipo 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 seaconvertida en energía para maquinaria de poder, contribuyó enormemente a la revolución en la producción en dicho siglo. 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 apropiadosrecipientes, las calderas eran controladas diariamente en tierra y en mar para evitar explosiones con terribles consecuencias, para evitar esto, se creó el código ASME para calderas y recipientes a presión publicado por primera vez en 1915.

CAUSAS CARACTERÍSTICAS DE FALLAS EN EQUIPOS DE VAPOR

Las calderas y otros tipos de equipos de plantas de vapor están sujetos a una variedad de fallasque envuelven uno o más mecanismos severos.
Los más prominentes de estos mecanismos son la corrosión, 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, expansión térmica o creep.

Clasificación delas 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 de vapor. Con pocas excepciones, lasfallas 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 calentamiento del vapor en los...