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Aplicaciones tecnológicasFigura 2. Perfil de temperatura del vapor y metal en eltubo 5 del recalentador.Temperatura ( o C)RecalentadorCarga: 335 MWTuxpan Unidad 2650600550500450400350300Temperatura de vapor y metalTubo 5Flujo de vapor = 0.521864 kg/s0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Distancia (m)WtotVap= 968 Ton/hrTGsal = 983 o CTGent = 1079 o CAnálisis de fallas en tubos delrecalentador y propuesta demejoramiento de la U-3 de la CT deSalamanca, GuanajuatoEn esta sección se presenta un análisis de las causas queoriginan el proceso de falla observado en la sección desalida de los tubos del recalentador de la unidad 3 de laCentral Termoeléctrica Salamanca. El propósito principales la identificación y corrección de la causa raíz.Para determinar el mecanismo de falla de los tubosse revisaron los informes previos, realizados por otrasinstituciones, sobre los análisis metalográficos de tubosfallados. El proceso de falla se debe a que los tubos que sesitúan a la salida de vapor del recalentador, están expuestosa temperaturas que provocan que los depósitos de lascenizas del combustóleo formadas durante la combustiónse fundan y propicien un proceso de corrosión aceleradosobre el material, reduciendo el espesor de la tubería hastaque ésta no es capaz de soportar la presión interna, dandocomo resultado la falla del tubo. Las observaciones indicanque la disminución del espesor se presenta en la superficieexterior del lado de incidencia de gases.De manera análoga al estudio para la U-2 delCTPALM para conocer la temperatura del metal y delvapor en el recalentador de la U-3 de Salamanca, se utilizaronlos mismos programas de simulación comercial ydesarrollados en el IIE.vapormetalmet. ext.corrosiónLos resultados de la simulación de generador de vapor(GV) a diferentes condiciones de operación muestranque el arreglo actual del RH está siendo expuesto a altastemperaturas, de ellas la condición más crítica se presentóa una carga de 150 MW (50 % de carga) donde se alcanzantemperaturas de metal del orden de los 705 ºC. Este resultadoindica que se debe modificar la geometría del bancode tubos (diámetros, espesores o trayectorias de los tubos)como propuesta para obtener una distribución uniformede la temperatura de metal y vapor a la salida del RH y deesta manera corregir la causa raíz del problema.En la Figura 3(a) se muestran las zonas con mayordesgaste de los tubos y en la Figura 3(b) el perfil de temperaturaexterior del tubo 1 (tubo expuesto a la más altatemperatura) con el arreglo actual, en donde se observa lacorrelación entre la temperatura y la incidencia de fallaso de desgaste del mismo.Específicamente, los resultados de la simulación indicanque en los tubos 1 y 2 de cada elemento correspondientea la cama 18 (de acuerdo con la nomenclatura queutiliza la central termoeléctrica) y los tubos 3 y 4 de cadaelemento correspondiente a la cama 17, superan la temperaturade metal de 593ºC en la sección final del tubo. A estatemperatura es factible que las cenizas de combustóleo seencuentren fundidas en la superficie del tubo. Esto explica elporqué en las camas 16, 17 y 18 se han registrado la mayorparte de las fallas del GV de esta unidad. Operando la unidada condiciones de diseño para 150 MW y con las característicasactuales del banco del RH, se estima la temperatura demetal a la salida del tubo 1 de 711ºC. Este resultado hacepensar que, como una alternativa de solución, se debe modificarla trayectoria de los tubos para disminuir las altas temperaturade metal detectadas a la salida de los tubos del RH ycon ello eliminar la causa raíz.En la elaboración de la propuesta para uniformizarTabla 1. Propuesta de interconexión de tubos.Tubo original Primera Segundainterconexión interconexión1 88 18 1111 82 77 23 66 3104 Instituto de Investigaciones Eléctricas
Boletín IIE, mayo-junio del 2001Figura 3 (a). Elevación del recalentador marcando zonas con mayor desgaste de tubos.Indica las secciones de tubería a sustituir conforme a recomendación de la empresa CIMEX.Figura 3 (b). Perfil de temperaturas del tubo 1 para lacondición de diseño de 150 MW.RecalentadorCarga: 150 MWSalamanca Unidad 3Temperatura (ºC)750700650600550500450400350300Temperatura de vapor y metalTubo 1Flujo de vapor = 0.280526 kg/s2500 5 10 15 20 25 30 35Distancia (m)WtotVap = 384 Ton/hrTGsal = 925 o CTGent = 1230 o Cvapormetalmet. ext.corrosióntemp. met.máx.Tabla 2. Comparación de temperaturas a la salida del RH.EXTERIOR VAPORMÁXIMA ( o C) RECALENTADO ( o C)TUBO Actual Mejorada Actual Mejorada1 711 586 640 5462 649 599 573 5663 635 600 581 5554 620 613 565 5625 556 553 519 5056 557 590 550 5377 541 587 501 5108 539 609 500 5369 561 557 525 52110 560 556 525 52111 529 586 485 55112 556 551 514 509Promedio 584 582 540 535Desv.estándar 56 22 44 21la temperatura de metal entre los tubos a la salida del RHse observaron las premisas siguientes:a) Mantener la geometría y materiales del banco actual.b) Permitir sólo la interconexión de tubos para intercambiarlos flujos de vapor de menor temperaturacon los más calientes.c) Minimizar el número de interconexiones tratando deevitar alteraciones con poco beneficio en el banco.d) Se busca que la temperatura de metal exterior máximasea uniforme lo más cercana a 593ºC (CCC-A013-Q CFE, 1993).Para la evaluación de la propuesta se seleccionó la condiciónde operación más crítica (150 MW, 50% de carga), enla cual se obtuvieron las temperaturas de metal más altas enel RH. Los tubos que superan los 595 ºC son el 1, 2, 3 y 4.Los intercambios de trayectoria entre tubos (interconexiones)Instituto de Investigaciones Eléctricas105
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