Muchas condiciones pueden provocar una falla repentina e inesperada del recipiente a presión de la caldera, lo que a menudo requiere el desmantelamiento y reemplazo completo de la caldera.Estas situaciones se pueden evitar si se implementan y se siguen estrictamente procedimientos y sistemas preventivos.Sin embargo, este no es siempre el caso.
Todas las fallas de calderas discutidas aquí involucran fallas del recipiente a presión/intercambiador de calor de la caldera (estos términos a menudo se usan indistintamente) ya sea debido a la corrosión del material del recipiente o falla mecánica debido al estrés térmico que resulta en grietas o separación de componentes.Por lo general, no hay síntomas perceptibles durante el funcionamiento normal.El fracaso puede tardar años o puede ocurrir rápidamente debido a cambios repentinos en las condiciones.Los controles de mantenimiento periódicos son la clave para evitar sorpresas desagradables.La falla del intercambiador de calor a menudo requiere el reemplazo de toda la unidad, pero para calderas más pequeñas y nuevas, reparar o reemplazar solo el recipiente a presión puede ser una opción razonable.
1. Corrosión grave en el lado del agua: la mala calidad del agua de alimentación original provocará cierta corrosión, pero un control y ajuste inadecuados de los tratamientos químicos puede provocar un desequilibrio grave del pH que puede dañar rápidamente la caldera.De hecho, el material del recipiente a presión se disolverá y el daño será extenso; normalmente no es posible repararlo.Se debe consultar a un especialista en calidad del agua/tratamiento químico que comprenda las condiciones locales del agua y pueda ayudar con medidas preventivas.Deben tenerse en cuenta muchos matices, ya que las características de diseño de varios intercambiadores de calor dictan diferentes composiciones químicas del líquido.Los recipientes tradicionales de hierro fundido y acero negro requieren un manejo diferente al de los intercambiadores de calor de cobre, acero inoxidable o aluminio.Las calderas pirotubulares de alta capacidad se manejan de forma algo diferente a las calderas acuotubulares pequeñas.Las calderas de vapor generalmente requieren atención especial debido a temperaturas más altas y una mayor necesidad de agua de reposición.Los fabricantes de calderas deben proporcionar una especificación que detalla los parámetros de calidad del agua necesarios para su producto, incluidos los productos químicos de limpieza y tratamiento aceptables.Esta información a veces es difícil de obtener, pero dado que la calidad aceptable del agua es siempre una cuestión de garantía, los diseñadores y mantenedores deben solicitar esta información antes de realizar una orden de compra.Los ingenieros deben verificar las especificaciones de todos los demás componentes del sistema, incluidos los sellos de bombas y válvulas, para garantizar que sean compatibles con los productos químicos propuestos.Bajo la supervisión de un tecnólogo, el sistema debe limpiarse, lavarse y pasivarse antes del llenado final del sistema.Los fluidos de llenado deben probarse y luego tratarse para cumplir con las especificaciones de la caldera.Los tamices y filtros deben retirarse, inspeccionarse y fecharse para su limpieza.Debe existir un programa de monitoreo y corrección, con personal de mantenimiento capacitado en los procedimientos adecuados y luego supervisado por técnicos de procesos hasta que estén satisfechos con los resultados.Se recomienda contratar a un especialista en procesamiento químico para el análisis continuo de fluidos y la calificación del proceso.
Las calderas están diseñadas para sistemas cerrados y, si se manejan adecuadamente, la carga inicial puede tardar una eternidad.Sin embargo, las fugas de agua y vapor no detectadas pueden provocar que agua no tratada entre continuamente en sistemas cerrados, permita que entren oxígeno y minerales disueltos en el sistema y diluya los productos químicos de tratamiento, haciéndolos ineficaces.Instalar medidores de agua en las líneas de llenado de calderas presurizadas municipales o de sistemas de pozos es una estrategia sencilla para detectar incluso fugas pequeñas.Otra opción es instalar tanques de suministro de químicos/glicol donde el llenado de la caldera esté aislado del sistema de agua potable.Ambas configuraciones pueden ser monitoreadas visualmente por personal de servicio o conectadas a un BAS para la detección automática de fugas de fluido.El análisis periódico del fluido también debería identificar problemas y proporcionar la información necesaria para corregir los niveles químicos.
2. Ensuciamiento/calcificación severa en el lado del agua: La introducción continua de agua fresca de reposición debido a fugas de agua o vapor puede conducir rápidamente a la formación de una capa dura de sarro en los componentes del intercambiador de calor del lado del agua, lo que provocará la El metal de la capa aislante se sobrecalienta, lo que provoca grietas bajo tensión.Algunas fuentes de agua pueden contener suficientes minerales disueltos, de modo que incluso el llenado inicial del sistema a granel puede causar acumulación de minerales y falla del punto caliente del intercambiador de calor.Además, no limpiar y enjuagar adecuadamente los sistemas nuevos y existentes, y no filtrar los sólidos del agua de llenado pueden provocar incrustaciones e incrustaciones en el serpentín.A menudo (pero no siempre) estas condiciones hacen que la caldera se vuelva ruidosa durante el funcionamiento del quemador, alertando al personal de mantenimiento sobre el problema.La buena noticia es que si la calcificación de la superficie interna se detecta a tiempo, se puede realizar un programa de limpieza para restaurar el intercambiador de calor a una condición casi nueva.Todos los puntos del punto anterior sobre la participación de expertos en calidad del agua en primer lugar han evitado efectivamente que ocurran estos problemas.
3. Corrosión severa en el lado de encendido: se formará condensado ácido de cualquier combustible en las superficies del intercambiador de calor cuando la temperatura de la superficie esté por debajo del punto de rocío del combustible específico.Las calderas diseñadas para funcionamiento con condensación utilizan materiales resistentes a los ácidos, como acero inoxidable y aluminio, en los intercambiadores de calor y están diseñadas para drenar el condensado.Las calderas que no están diseñadas para funcionar con condensación requieren que los gases de combustión estén constantemente por encima del punto de rocío, por lo que no se formará condensación o se evaporará rápidamente después de un breve período de calentamiento.Las calderas de vapor son en gran medida inmunes a este problema, ya que normalmente funcionan a temperaturas muy por encima del punto de rocío.La introducción de controles de descarga al aire libre sensibles al clima, ciclos de baja temperatura y estrategias de apagado nocturno contribuyeron al desarrollo de calderas de condensación de agua caliente.Desafortunadamente, los operadores que no comprenden las implicaciones de agregar estas características a un sistema de alta temperatura existente están condenando a muchas calderas de agua caliente tradicionales a fallas prematuras: una lección aprendida.Los desarrolladores utilizan dispositivos como válvulas mezcladoras y bombas separadoras, así como estrategias de control para proteger las calderas de alta temperatura durante el funcionamiento del sistema a baja temperatura.Se debe tener cuidado para garantizar que estos dispositivos estén en buen estado de funcionamiento y que los controles estén ajustados correctamente para evitar que se forme condensación en la caldera.Esta es la responsabilidad inicial del diseñador y del agente encargado de la puesta en servicio, seguida de un programa de mantenimiento de rutina.Es importante tener en cuenta que los limitadores y alarmas de baja temperatura a menudo se utilizan con equipos de protección como seguro.Los operadores deben estar capacitados sobre cómo evitar errores en el ajuste del sistema de control que podrían activar estos dispositivos de seguridad.
Un intercambiador de calor del hogar sucio también puede provocar una corrosión destructiva.Los contaminantes provienen sólo de dos fuentes: combustible o aire de combustión.Debe investigarse la posible contaminación de los combustibles, especialmente el fueloil y el GLP, aunque en ocasiones el suministro de gas se ha visto afectado.El combustible “malo” contiene azufre y otros contaminantes por encima del nivel aceptable.Los estándares modernos están diseñados para garantizar la pureza del suministro de combustible, pero aún así puede ingresar combustible de calidad inferior a la sala de calderas.El combustible en sí es difícil de controlar y analizar, pero las inspecciones frecuentes de las fogatas pueden revelar problemas con la deposición de contaminantes antes de que se produzcan daños graves.Estos contaminantes pueden ser muy ácidos y, si se detectan, deben limpiarse y eliminarse del intercambiador de calor inmediatamente.Se deben establecer intervalos de verificación continuos.Se debe consultar al proveedor de combustible.
La contaminación del aire por combustión es más común y puede ser muy agresiva.Hay muchos productos químicos de uso común que forman compuestos fuertemente ácidos cuando se combinan con aire, combustible y calor de los procesos de combustión.Algunos compuestos notorios incluyen vapores de líquidos de limpieza en seco, pinturas y removedores de pintura, varios fluorocarbonos, cloro y más.Incluso los gases de escape de sustancias aparentemente inofensivas, como la sal del ablandador de agua, pueden causar problemas.Las concentraciones de estos químicos no tienen que ser altas para causar daños y su presencia a menudo es indetectable sin equipo especializado.Los operadores de edificios deben esforzarse por eliminar las fuentes de sustancias químicas dentro y alrededor de la sala de calderas, así como los contaminantes que puedan introducirse desde una fuente externa de aire de combustión.Los productos químicos que no se deben almacenar en la sala de calderas, como por ejemplo los detergentes, se deben trasladar a otro lugar.
4. Choque/carga térmica: El diseño, material y tamaño del cuerpo de la caldera determina qué tan sensible es la caldera al choque térmico y la carga.El estrés térmico se puede definir como la flexión continua del material del recipiente a presión durante el funcionamiento típico de la cámara de combustión, ya sea debido a diferencias de temperatura de funcionamiento o cambios de temperatura más amplios durante el arranque o la recuperación del estancamiento.En ambos casos, la caldera se calienta o enfría gradualmente, manteniendo una diferencia de temperatura constante (delta T) entre las líneas de suministro y retorno del recipiente a presión.La caldera está diseñada para un delta T máximo y no debería haber daños durante la calefacción o refrigeración a menos que se supere este valor.Un valor Delta T más alto hará que el material del recipiente se doble más allá de los parámetros de diseño y la fatiga del metal comenzará a dañar el material.El abuso continuo con el tiempo provocará grietas y fugas.Pueden surgir otros problemas con los componentes sellados con juntas, que pueden comenzar a tener fugas o incluso desmoronarse.El fabricante de la caldera debe disponer de una especificación del valor máximo admisible de Delta T, proporcionando al diseñador la información necesaria para garantizar un flujo de fluido adecuado en todo momento.Las calderas pirotubulares grandes son muy sensibles al delta-T y deben controlarse estrictamente para evitar la expansión desigual y el pandeo de la carcasa presurizada, que puede dañar los sellos de las placas de los tubos.La gravedad de la condición afecta directamente la vida útil del intercambiador de calor, pero si el operador tiene una manera de controlar el Delta T, el problema a menudo puede corregirse antes de que se causen daños graves.Lo mejor es configurar el BAS para que emita una advertencia cuando se exceda el valor máximo de Delta T.
El choque térmico es un problema más grave y puede destruir los intercambiadores de calor instantáneamente.Se pueden contar muchas historias trágicas desde el primer día de actualización del sistema de ahorro de energía nocturno.Algunas calderas se mantienen en el punto de funcionamiento caliente durante el período de enfriamiento mientras la válvula de control principal del sistema está cerrada para permitir que el edificio, todos los componentes de plomería y los radiadores se enfríen.A la hora acordada, la válvula de control se abre, lo que permite que el agua a temperatura ambiente regrese a la caldera muy caliente.Muchas de estas calderas no sobrevivieron al primer choque térmico.Los operadores rápidamente se dieron cuenta de que las mismas protecciones utilizadas para evitar la condensación también pueden proteger contra el choque térmico si se manejan adecuadamente.El choque térmico no tiene nada que ver con la temperatura de la caldera, se produce cuando la temperatura cambia de forma brusca y brusca.Algunas calderas de condensación funcionan con bastante éxito a altas temperaturas, mientras que un líquido anticongelante circula a través de sus intercambiadores de calor.Cuando se les permite calentar y enfriar a una diferencia de temperatura controlada, estas calderas pueden alimentar directamente sistemas de deshielo o intercambiadores de calor de piscinas sin dispositivos de mezcla intermedios y sin efectos secundarios.Sin embargo, es muy importante obtener la aprobación de cada fabricante de calderas antes de utilizarlas en condiciones tan extremas.
Roy Kollver tiene más de 40 años de experiencia en la industria HVAC.Se especializa en energía hidroeléctrica, centrándose en tecnología de calderas, control de gas y combustión.Además de escribir artículos y enseñar sobre temas relacionados con HVAC, trabaja en gestión de construcción para empresas de ingeniería.
Hora de publicación: 17 de enero de 2023