PROSPECTIVA

ISSN: 1692-8261

rprospectiva@gmail.com

Universidad Autónoma del Caribe

Colombia

Sarria, Bienvenido; Ramos, Justo; Peña, René; Gutiérrez, Mima

Estudio de las averías ocurridas en los tubos instalados dentro de los hornos de las

calderas utilizadas en las centrales termoeléctricas

PROSPECTIVA, vol. 5, núm. 2, julio-diciembre, 2007, pp. 24-30

Universidad Autónoma del Caribe

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Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

Estudio de las averías ocurridas en los tubosinstalados dentro de los hornos de las calderas

utilizadas en las centrales termoeléctricas

Bienvenido Sarria " Justo Ramos " René Peña ", Mima Gutiérrez ..

'Programa de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica, Facultad de Ingeniería, Universidad Tecnológica de Bolívar. bslopez 2000@yahoo.es"Centro de Estudios de En~rgía y Medio Ambiente, Universidad de Cienfuegos, Cuba

Recibido: Julio 12 de 2007 - Aceptado: Octubre 30 de 2007

_.._.- .._._--_. _.- - .--------------,

RESUMEN

Las fallas o averías en los tubos de las calderas en las centrales termoeléctricas provocan un elevado por­centaje de la indisponibilidad producida en las plantas del sistema eléctrico nacional con las afectacioneseconómicas y sociales que esto implica. El diagnóstico estadístico de las fallas en los tubos brinda unavaliosa información sobre la tendencia de su ocurrencia. La estimación de la vida remanente de estos tu­bos se realiza aplicando el parámetro de Larson Miller y el Criterio de Margen de tiempo. Los resultadosdemuestran que no existen condiciones para que las averías de las "pantallas" sea causada por fenómenodel Creep. El elevado nivel de las incrustaciones y la forma de la zona fracturada nos indica que el sobreca­lentamiento rápido del tubo es la causante principal de las averías de estos tubos. Mediante la estimacióndel valor de la temperatura de la pared, se concluye que el sobrecalentamiento en un corto período detiempo, asociado a un elevado nivel de incrustación, está provocando las fallas en los tubos de las paredesde agua. En el caso estudiado, la temperatura real de la pared alcanza como valor máximo alrededor delos 336°C. Se presenta un modelo matemático que permite estimar el valor de la temperatura de la pareddel tubo, al variar la potencia eléctrica generada en bloques energéticos que operan en régimen variablecon el propósito de mantener estable la frecuencia del Sistema Eléctrico acional (SEN).

Palabras clave: Creep, tubos de Calderas, Vida Remanente, Parámetro Larson Miller

l_ __ _ ..__ _._ _._.._ _ .

NOMENCLATURA

Pot - potencia eléctrica generada, MWLMP- Parámetro de Larson MillerT- temperatura de la pared del tubot

r- tiempo de operación hasta la rotura, h

C =20 (constante)(j- tensión tangencial que actúa sobre las sobre lasparedes del tubo, MPa.P- presión de operación, MPa0- diámetro medio del tubo, mmt- espesor de los tubos de las paredes de agua, mmAo' Al' A2 -constantes del polinomio de segundo or­denX - espesor de las incrustaciones, en mils (1 mm =40mils) .t - temperatura de la pared de los tubos de las pare­des de agua, oC

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.. _ _ __ _ _._--_._-------'

INTRODUCCIÓN

Las plantas de potencia térmica que están en explo­tación en todo el mundo alcanzan y sobrepasan losaños de vida útil en servicio, determinados por eldiseño, pues aunque la mayoría de los componentestienen por diseño una vida útil de 20 años, se conoceque muchos de ellos han operado mucho más tiempo[1,2]. Los costos de sustitución o reemplazo de estasplantas son elevados por lo que no resulta aceptable-por razones económicas y de ingeniería-, abolir talesinstalaciones si ellas aún están en condiciones salu­dables y seguras para continuar en explotación. El in­cremento de los costos de la puesta en marcha de unaplanta de potencia nueva ha conducido actualmente ala existencia de un interés generalizado por la exten­sión de la vida en servicio de las unidades que estánen operación. La evaluación de la vida remanente yla extensión de la vida en servicio se han convertidoen una parte integrante de las actividades de manteni­miento de las plantas [3].

A pesar de que el concepto de Creep es muy antiguo,éste, en los materiales metálicos comienza a prestár­sele una seria atención a partir de los años 1920. Mu­chos de los aceros que hoy que se utilizan satisfacto­riamente en las unidades de generación de potencia,son resultados de múltiples investigaciones y ensayosdesarrollados en el año 1926 [4] . La fractura de un ma­terial metálico puede ocurrir cuando está sometido ala acción de un esfuerzo a altas temperaturas duranteun período de tiempo suficientemente prolongado. Lapérdida de resistencia por Creep puede ser evaluadamediante la realización de ensayos acelerados de frac­tura por Creep, en los cuales se obtiene la velocidad dedeformación y el tiempo hasta la fractura [5,6].

El problema abordado en este documento, es el des­conocimiento de las causas reales de las fallas que seproducen en los tubos que conforman las paredes deagua de las calderas de un bloque energético de 158MW, precisándose si el fenómeno del Creep constitu­ye o no la causa principal de estas averías. Los resulta­dos corresponden a varias investigaciones realizadaspor lo autores en esta temática [5,6,7,8].

METODOLOGíA

Se aplica el Estudio Estadístico Experimental a las fa­llas con el propósito de obtener una información cuan­titativa (y cualitativa) de la tendencia del comporta­miento de las mismas, según los datos compilados enlos últimos quince (15) años de operación de las calde­ras. Los datos compilados son: Fecha, Pared del tubodonde ocurre la falla, Número del tubo que sufrió laavería, Altura (desde el piso del horno) donde se loca­liza la avería, Causas probables y breve descripción dela falla. El procesamiento de la información compila­da posibilita conocer cuantitativamente la proporciónde las fallas ocurridas, agrupadas por: tipo de pareddel horno, número del colector (por pared) y altura.

Se realiza la medición de la temperatura real de lostubos -ubicados en las cuatro paredes que limitan elvolumen del horno-, mediante termopares colocadosen la superficie posterior de estos. Las lecturas fueron.tabuladas y procesadas estadísticamente, en funciónde la carga entregada, utilizando el paquete estadísti­co SPSS vIl.

Mediante el tratamiento estadístico se obtiene un mo­delo matemático a través del cual se puede pronosti­car el valor de la temperatura de la pared del tubo, alvariar la potencia eléctrica.

Se realizan mediciones de las densidades de incrus­taciones en (g/m2) en las mochetas de los tubos ave­riados en las unidades y se compara con normativasestablecidas para el tipo de caldera investigado.En la predicción de la Vida útil en Servicio, bajo la ter-

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mofiuencia, se emplea el Parámetro de Larson Miller(LMP). Además, para pronosticar la serviciabilidado explotación útil y segura, se emplea el Criterio delMargen de Tiempo

RESULTADOS y DISCUSIÓN

1. Estudio estadístico de las fallas (averías) ocurridasEl resultado del estudio estadístico de la distribuciónde la ocurrencia de las fallas [5,9] es el siguiente:

Por paredes del horno: De las cuatro paredes quetienen los hornos, la mayor cantidad de averías sepresentan en los tubos ubicados en la pared trasera,representando el 33 % del total de las averías. En lapared frontal, donde están instalados los quemadores,es donde menor proporción de fallas se presentan, convalores inferiores al20 %.

Por colectores: Los tubos que conforman las "mem­branas" o paredes de agua de los hornos, se alimentandesde cabezales inferiores, los cuales están divididoso seccionados en tres (3) colectores independientes.Desde estos el agua se introduce en los tubos de loshornos. Se demuestra en este estudio que en las calde­ras de los bloques energéticos estud iados, donde conmayor frecuencia y proporción se originan las fallases en la zona central de las paredes del horno, corres­pondiendo esto a los tubos conectados y alimentadosdesde el colector central.

Por altura: Más del 60 % del total de las fallas ocurri­das se localizan en una región ubicada entre los 11 ylos 15 metros, desde el piso del horno.

Valoración cualitativa: El análisis de las inspeccionestécnicas realizadas al interior de los hornos, unido alos resultados del estudio estadístico, permite funda­mentar que las averías se localizan en las regiones demáximas temperaturas relativas del horno y donde elnúcleo de la llama se aproxima más a la superficie ex­terior del tubo.

2. Temperatura de la pared del tubo. Su variacióncon la potencia

La falla del material por termofluencia ocurre porqueel mismo se está deformando plásticamente, lentapero continuamente, por estar expuesto a altas tem­peraturas y altos esfuerzos; el material pierde sus pro­piedades mecánicas porque microestructuralmentese empieza a degradar. Los tubos de las "pantallas"son los evaporadores de la caldera y en el régimen detrabajo estable la temperatura promedio de su paredpermanece invariable y muy excepcionalmente supe­ra los 400°C.[4] Las unidades energéticas estudiadastrabajan en régimen de carga variable puesto que sonlas encargadas de llevar y mantener la frecuencia del

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SEN. Esto provoca, entre otras cosas, que al variar lapotencia eléctrica entregada, la temperatura de la pa­red no permanezca constante. En el estudio realizadose midió la temperatura real de los tubos ubicados enlos hornos mediante termopares ubicados en la super­ficie posterior de los tubos, de las cuatro paredes quelimitan el volumen del horno [5]. Las lecturas fuerontabuladas y procesadas estadísticamente, en funciónde la carga entregada, utilizando el paquete estadís­tico SPSS vIl. En la tabla # 1 se muestran los valorespromedios de las temperaturas para diferentes cargasdel bloque, en este caso para la pared lateral derecha(PLD), pared trasera (PT) y pared lateral izquierda(PLI).Los datos fueron procesados estadísticamente y comoresultado se obtiene un modelo matemático medianteel cual se puede pronosticar el valor de la temperaturade la pared del tubo, al variar la potencia eléctrica. Elmodelo es el siguiente:

lp= 326.717+0.04·pOI, oC (1)

El coeficiente de correlación es r=0.85 y es aplicablepara valores de la potencia entre 41 y 153.35 MW. Enestos valores de potencia la temperatura de la pared noexcede los 336°C. Este valor de temperatura está pordebajo de aquellos que pueden causar la fractura deltubo por termo fluencia, lo cual se corresponde con loindicado en la literatura especializada [2,4]. Además,los parámetros de explotación de los tubos instaladostienen suficiente resistencia mecánica. [6]

Tabla 1: Medición de temperatura a diferentes cargasUnidad japonesa #3

Carga PLD PT PLI41,32 330,3458 330,2841 328,0951,111 329,5905 330,7586 328,274260,04 329,61 330,3682 328,2048

70,035 329,6448 330,2064 327,951880,122 329,3224 330,7075 328,08190,688 329,202 330,5814 328,0697100,38 329,3023 330,6219 328,0858110,39 330,85 332,1005 329,52121,37 330,86 332,0168 329,4061

130,0295 330,91 332,1896 329,555140,0557 334,3929 335,5572 332,8485150,0179 333,5729 334,6416 332,2742

3.Análisis de la densidad de incrustaciones internasde la caldera

A nivel de planta es común controlar la denominadadensidad de incrustaciones (~2 ), teniendo estable­cido las siguientes normativas: ma) Superficies limpias - cuando la densidad de

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las incrustaciones es menor que

b) Superficies moderadamente sucias - cuando la

densidad de las incrustaciones es de 150 - 300%2

c) Superficies muy sucias - cuando la densidad

de las incrustaciones es mayor que 300 %2En la tabla # 2 se muestra un resumen del promedio dedensidad de incrustaciones medidas, donde se puedeapreciar que las incrustaciones en los tubos de las pa­redes antes del lavado químico están muy por encimade la norma, lo que quiere decir que estos tubos se en­contraban trabajando en condiciones extremas en lascuales se pueden provocar averías, por sobrecalenta­miento de la pared del tubo.

En general, el promedio de incrustaciones por calderaes muy alto, donde las superficies de las paredes de lostubos evaporadores están catalogadas como muy su­cias en correspondencia con la Norma de CantidadesLímites para depósitos internos de calderas. Tambiénpodemos observar que la programación de lavadoquímico se realiza muy atrasada, esto es, cuando yala densidad de incrustaciones sobrepasa los 250- 300g/ m2

. En la central termoeléctrica estudiada se pudoapreciar que se realiza el lavado químico con una fre­cuencia promedio de 4,5 años, cuando se debe realizarcada 3 años, según recomienda la literatura especiali­zada.

4. Características de los tubos de las paredes de agua

En las calderas de las plantas de potencia los tubos delas paredes de agua son generalmente fabricados deaceros al carbono y en ocasiones, los tubos ubicadosen el techo del horno se fabrican de acero al cromo- molibdeno. Se ha demostrado[41 que en condicionesnormales de operación: la temperatura de la pared semantiene aproximadamente constante, y la tempera­tura promedio de la pared del tubo de las paredes deagua muy pocas veces excede los 427°C, aún en loscasos que exista un elevado flujo térmico en el interiordel horno. En las calderas estudiadas, el material delos tubos es el SA-210 Al. Las investigaciones realiza­das [5, 6, 7] sobre las fallas de los tubos han demos­trado que:

1. La temperatura real de la pared del tubo, obtenidapor mediciones directas durante las investigacionesde estos hornos, se mantiene en el rango de tp =328 a336°C, correspondiendo este rango a las variacionesde la carga que los bloques energéticos estén entregan-

do al SEN; esto se debe a que las mismas operan en ré­gimen de carga variable para mantener la frecuenciadel sistema.2. Los cálculos de resistencia mecánica indican que elespesor mínimo de la pared que deben tener los tuboses de 4.5mm y los que están instalados tienen un espe­sor de 6mm.

Los resultados antes mencionados indican que lasaverías ocurridas no tienen como causa principal ni lafalta de resistencia mecánica (por espesor) ni por el fe­nómeno del Creep. Luego, para tener mayor exactituden este planteamiento, es que se realiza la estimaciónde la vida remanente en servicio.

Tabla 2: Promedio de densidad de incrustaciones.

PrOOledio de densiáid de inaustaciooes en (gro) antes ydespués de lavado qúnicos.

Paredes Unidad#3 Unidad #4

Pared Delanera 274.2 75.66 236.6 61.5

Pared Trasera 348 66.33 306 45,5

Pared Lateral Deredla 307.2 63.66 377.28 49.5

Pared Laterallztpierda 34483 73.66 197,5 65

PrOOlediode la caldera 318 69.82 286.095 55J7

Lavaoo QJímico Antes Después Antes Después

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Ud? == T(20+ 10g 1,.) ==.40 Al . lagO'vv (3)

+ A2 . (Iog O' lDonde:(J - tensión tangencial que actúa sobre las sobre las pa­redes del tubo, MPa.

P·D(J =--

2·(Siendo:

Ao == 18348.58 Al =-12.956286

A2 = -0.0187338

En el estudio de caso, los parámetros reales de explo­tación son los siguientes: P=14.32MPa, D=58.6mm,t=4.9mm, t

p=336°C; por lo que la tensión tangencial es:

14.32·58.6 8f. Lfpcr := = . o!V/ a2· 4.5

Í) ("r =-1.25·G := 1.25 .RóMP((

(J ("f == IOf<,¡\4Pa

Entonces el valor del LMP será:

En la predicción de la vida bajo la termofluencia, seemplea el Parámetro de Larson Miller (LMP) que esuna correlación entre la resistencia a la rotura, la tem­peratura y el tiempo hasta la rotura por Creep. Nume­rosas instituciones científicas de la India, México y losEstados Unidos emplean la siguiente ecuación:

5. Estimación de la vida remanente de los tubos enservicioLa realización del estudio de la vida remanente, conel propósito de minimizar las averías y los gastos aso­ciados a estas, se justifica hoy debido a: Aumento delos costos de las nuevas plantas. Empeoramiento delas propiedades de los combustibles fósiles, 10 cual serefleja en un mayor deterioro y menor longevidad delos bloques energéticos. Desarrollo de la Ciencia de losMateriales y de la Mecánica de la Fractura que pue­den ayudar en el alargamiento de la vida remanenteen servicio.

MP = T(C + logt,.) (2)

LMP := 18348.58 -12.956286·

lag 108 - 0.0 187338(logl 08Y

LMP:= 18322

Conociendo LMP, se puede pronosticar el tiempo deoperación hasta la rotura de la manera siguiente:

LMPlo!!t =---20'-' ,. T

T == (¡.30. I i')+ 273, K

T::= 1.30·336+273

T= 710K

log Ir = 5.~

/, = 630957 h

El tiempo de vida remanente (treman. vid.) se estima porla relación siguiente:

Donde:C =20 (constante)

Además, para los tubos de las paredes se hadeterminado, para el cálculo de LMP, el siguiente po­linomio de segundo orden:

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t . =t-treman, VIda r exp 101

t I =207360 h (en 24 años de explotación)exp ot

t . =423597 hreman, Vida -Como t .d »lOOOOOh se puede concluir que losreman, VI atubos de las paredes de las unidades no han fallado

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ni van a fallar por causa del fenómeno del Creep, paralos parámetros de explotación existentes.También, para pronosticar la serviciabilidad o explo­tación útil y segura, se emplea el Criterio del Margende Tiempo [7][9], debiéndose cumplir que:

=_t_r -~ 2t exp/u/

Margen de tiempoEn este caso, cuando se alcance los treinta años de ex-

Plotación t 1 t=259200h, se tendráexp o

63ü957hMargen de tiempo = 2.4 > 2

2592üüh

El cumplimiento de la condición de que el margen detiempo sea lo más alto posible, en los tubos expues­tos a la explotación, constituye la mejor seguridad deoperación. Todo lo anterior, nos permite hacer la esti­mación de que los tubos de las pantallas de los hornosde los bloques energéticos evaluados, pueden estar enexplotación hasta los 30 años con toda seguridad, sinla posibilidad de que la avería se produzca por Creep

6. Estimación de la temperatura de la pared al produ­cirse la falla del tubo, en función del espesor de lasincrustaciones interiores y del tiempo de explotación

Según los resultados de los cálculos y análisis realiza­dos en secciones anteriores de este trabajo, los tubos delas paredes de agua de los hornos analizados cumplensatisfactoriamente la condición de resistencia relacio­nada con el material y espesor de la pared del tubo.Así mismo, presentan una extensa vida remanenteante el fenómeno de Creep, lo cual es característicopara los tubos ubicados en las paredes de agua de to­das las plantas térmicas. Sin embargo, de la inspecciónocular de la forma de la zona dañada en la mayoría delas averías ocurridas, unido al hecho demostrado deque el nivel de las incrustaciones en dichos tubos hansobrepasado ampliamente los límites establecidos,nos lleva a predecir que la causa predominante en lasfallas ocurridas se debe a un sobrecalentamiento de lapared del tubo [7]. Un factor incidente es sin duda lamagnitud de las incrustaciones interiores del tubo.

La medición realizada al espesor de las incrustacionesinteriores de los tubos donde han ocurrido las fallas seencuentran entre 2 y 4 mm, y en ocasiones superiores.A su vez, la densidad de las incrustaciones ha alcan­zado valores de 320 g/m2

, antes de realizar el lavadoquímico. El objetivo de los cálculos que se realizan acontinuación están encaminados a estimar el valor quedebe haber alcanzado la temperatura de la pared delos tubos, para diferentes niveles de incrustaciones re­feridas y para el tiempo de explotación de cinco (5),

diez (lO) quince (15) y veinte (20) años.

Estimación de los tiempos hasta la rotura

Considerando que las unidades operen normalmente on­ce (11) meses cada año, los tiempos estimados serán det = 5 años = 39 600 ht = 10 años = 79 200 ht = 15 años = 118 800 ht = 20 años = 158 400 h

Estimación del espesor de las incrustaciones interioresPara este análisis seleccionaremos tres valores de in­crustaciones:X=2mmX=3mmX=4mm

Temperatura de la pared del tubo

El Laboratorio Nacional de Metalografía de la India,con su División de Caracterización de los Materiales,es una institución de gran prestigio y reconocimientointernacional por sus resultados investigativos y porlas aplicaciones practicas, en la temática de la evalua­ción de los componentes de las centrales térmicas queoperan bajo altas temperaturas. Esta institución ha de­sarrollado una expresión que correlaciona las horas deoperación, el valor de las incrustaciones y la tempera­tura de la pared. La ecuación es la siguiente:

lag X = - 6. 839 + 2. 838 x 10- 4 (T) (13. 62 + lag t) (4)

Conociendo los valores del espesor de las incrustacio­nes y el tiempo estimado hasta la rotura, despejandoen la ecuación anterior se puede obtener el valor co­rrespondiente de la temperatura de la pared a la cualocurre la falla.

A continuación se expone un ejemplo de cálculo.

Para X= 80 mils ( 2 mm) y t= 39 600 h

T = (log ~O + ú.839 ).\'I 0000

(13.62+ log39(00)x2.lBRT= 1690 R = 666 OcPara X =120 mils (3 mm ) y t =39 600 hT = (lag 120 + 6.839)x 10000

(13.62 + log 396(0)2.838T= 1725 R = 685 OcPara X=160mils(4mm) y t=39600hT = (log160 6.839)10000

(13.62+ log39600)2.838

T =1749 R =698 OcProcediendo de manera similar se pueden determinar

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los valores de la temperatura de la pared, en el mo­mento de la rotura a los 10, 15 Y20 años de operación.Los resultados finales de estos cálculos se muestran enla Tabla # 3. En ellos se aprecia claramente que, al in­crementar el espesor de las incrustaciones interiores,se produce un aumento del valor de la temperaturade la pared, sobrepasando los valores límites paralos cuales ocurre la avería. Los tubos con más años enservicio, fallan a valores de temperaturas inferiores-apartir del inicio de la puesta en marcha de la caldera­lo cual es un comportamiento esperado.

Tabla 3:. Temperatura de la pared, al ocurrir la ave­ría, Tpared ,oC

Expesor !exp.=5 años l",p.=10 años l"p.=15 años l"p.=20 años

Incrustaciones !exp=39.6oo h !exp.=79.2oo h l"p.=118.8oo h !exp.=158.400 h

X=2mm 666 650 642 636

X=3mm 685 669 660 654

X=4mm 698 682 673 667

CONCLUSIONES

El estudio realizado acerca de las fallas de los tubosde las calderas ha posibilitado llegar a las siguientesconclusiones:

• El Diagnóstico Estadístico de las averías ocurridasen los tubos permitió concluir que la mayor cantidadde las fallas en los tubos se localizan en la pared tra­sera (33%) yen las paredes laterales (32%). A su vez,el análisis de la distribución de averías en tubos porcolectores permitió concluir que, el mayor número detodas ellas se producen en el colector central de cadauna de las paredes que limitan el horno. Entre el 55%y el 67 % de las averías se localizan en tubos conecta­dos al colector central.

• En la inspección técnica visual efectuada al circuitode circulación de las paredes de agua se observó unairregularidad en los tubos evacuadores de la mezclaagua - vapor en la sección superior de los colectorescentrales. Esta irregularidad puede estar provocandomayor resistencia hidráulica al fluido que se extrae ycomo consecuencia una reducción en la evacuación delcalor incidente sobre los tubos conectados al colectorcentral, lo cual favorece el incremento de la tempera­tura de la pared de estos tubos y esto puede ser una delas causas por las cuales la mayor parte de las averíasse manifiestan en los tubos acoplados a los colectorescentrales. Un estudio termo-hidráulico minucioso detal situación puede ser la vía para precisar la magni­tud e influencia del hecho que se describe.

• El estudio estadístico de la localización de las fallasocurridas también demuestra que la mayor propor­ción de éstas se ubican alrededor de la altura me-

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dia de los quemadores, lo que es un comportamientológico puesto que aquí debe colocarse el núcleo de lallama y por consiguiente la región donde el perfil detemperatura alcanza los máximos valores.

• El empleo del fuel-oil pesado en estos hornos puederesultar en un acercamiento del núcleo de la llama a lasparedes, manteniendo la carga del quemador, debidoa que las gotitas de este combustible requieren más re­corrido y tiempo de permanencia para su combustióncompleta. Este desplazamiento del núcleo de la llamapuede provocar un aumento de la temperatura de lapared y por ende una disminución de la vida útil enservicio de los mismos.

• La información técnica analizada permite aseverarque existen serios problemas con el nivel de las incrus­taciones interiores en los tubos de las paredes de agua,puesto que el valor de la densidad de las incrustacionesen muchas ocasiones se mantienen por encima de los300 g/ m2

, calificándose como Incrustaciones Severas.Esto puede ser una de las causas directas responsablede gran cantidad de las fallas ocurridas en los tubosde las paredes de agua, ya que produce un incrementoen el valor de la temperatura de la pared.

• La temperatura de la pared en los tubos de las pa­redes de agua se midió utilizando los termopares ins­talados para el efecto en los hornos. Se obtuvo que losvalores en ambas unidades se mantienen entre los 328y 335 oc. Estos valores son muy inferiores a los míni­mos necesarios para que se produzcan roturas por elfenómeno de Creep.

• En el cálculo del Pronóstico de la Vida Útil de lostubos se aplicó el Parámetro de Larson Miller, con lacaracterística que se tomó un valor de la tensión iguala 108 MPa el cual es un 30 % mayor que el valor de latensión real actuante sobre la pared del tubo, mientrasque la temperatura de la pared se tomó igual a 440oC , que también es un 30 % mayor que la tempera­tura medida con los termopares. En estas condicionesseveras, el tiempo de Vida Remanente de los tubosde las paredes de agua es de 307 657 h. Esto significaque en condiciones normales de operación, a los pará­metros establecidos, los tubos de las paredes de aguapueden sobrepasar los 30 años de servicios sin fallar.Este resultado se corresponde plenamente con lo quese plan tea en la literatura técnica especializada paraestos tipos de tubos.

• Los cálculos realizados demuestran que los tubosque han sufrido averías a los 5, 10, 15 Y 20 años deexplotación, han alcanzado temperaturas de la paredmayores que los 630 oc. Para estos valores sí está pre­sente el fenómeno del Creep, en dependencia del régi­men de calentamiento al que es sometido el tubo. Es­tos valores de temperatura en las paredes de agua son

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anormales y surgen como consecuencia de una opera­ción deficiente, en la cual se combina una sobrecargatérmica de los quemadores y un aumento despropor­cionado del espesor de las incrustaciones interiores.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Narayanan. T. (1995.) Intemational Conference onIntegrity Evaluation On Life Extension of IndustrialEquipments. Revista ABCM, (Brasilia). Año 12, 1: 1­13, Enero

[2] Ray A. (2000) Evaluation of mechanical propertiesand assessment of residual life of a service-exposedwater wall tube. Engineering Failure Analysis 7 , 393­402

[3] Srikanth, S., (2003) Analysis of failures in boiler tu­bes due to fireside corrosion in a waste heat recoveryboiler. Engineering Failure Analysis 1059 -66.

[4] Babcock and Wilcox Company. (1992) Steam, its

30

generation and use. 40 th edition. Barbeton, Ohio, USA

[5] Abreus, R (2002) Estudio Termo hidráulico de lostubos de las calderas de la CTE. "Carlos Manuel deCéspedes". Tesis de grado Ingeniería.Universidad deCienfuegos, Cuba. Tutor: PhD MSc.Sarria B

[6] Suárez, E.( 2002. ) Fallas en tubos de los generado­res de vapor de la central termoeléctrica 'Carlos Ma­nuel de Céspedes". Universidad "Carlos Rafael Ro­dríguez". Tesis de grado Ingeniería. Tutor: PhD MSc.Sarria B.

[7] Peña R. (2003). Estudio sobre las fallas en los tu­bos de la Unidades CMC # 3 Y# 4 de la CTE " CarlosManuel de Céspedes" . Tesis de Master en CienciasTécnicas, Universidad de Cienfuegos. Tutor: PhD MScSarria B

[8] Sarría B, Méndez, F. Carda I. (2005) Solución alproblema del sobrecalentador secundario de la CTECMC., Cuba. Forum Provincial de Ciencia y Técnica.

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