Diagnóstico de fallas en el generador de vapor - Instituto de ...
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Activida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> investigación12Sistema <strong>de</strong> aire–gases y combustible. La r<strong>el</strong>ación con este sistema se pres<strong>en</strong>ta mediante <strong>el</strong> suministro<strong>de</strong>l calor necesario para la e<strong>vapor</strong>ación <strong>de</strong>l agua <strong>de</strong>l g<strong>en</strong>erador <strong>de</strong> <strong>vapor</strong>, increm<strong>en</strong>tando la temperatura<strong>de</strong>l <strong>vapor</strong> sobrecal<strong>en</strong>tado y recal<strong>en</strong>tado, y la producción <strong>de</strong>l <strong>vapor</strong> con las condiciones necesarias para <strong>el</strong>funcionami<strong>en</strong>to a<strong>de</strong>cuado <strong>de</strong> la turbina.Análisis <strong>de</strong> <strong>fallas</strong>Las <strong>fallas</strong> y <strong>de</strong>crem<strong>en</strong>tos <strong>en</strong> <strong>el</strong> g<strong>en</strong>erador <strong>de</strong> <strong>vapor</strong> ocupan <strong>en</strong>tre un 50% a un 32% <strong>de</strong>l total <strong>de</strong> <strong>fallas</strong> ocurridas<strong>en</strong> una unidad, afectando <strong>el</strong> índice <strong>de</strong> disponibilidad, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> las causadas por <strong>de</strong>crem<strong>en</strong>tos, mant<strong>en</strong>imi<strong>en</strong>tosy otros factores <strong>en</strong> los que se cu<strong>en</strong>tan los errores <strong>de</strong> operación y mant<strong>en</strong>imi<strong>en</strong>to. Los costospor la salida <strong>de</strong> la unidad son muy <strong>el</strong>evados cuando se pres<strong>en</strong>tan <strong>fallas</strong> <strong>en</strong> la cal<strong>de</strong>ra, <strong>de</strong>bido al costo por<strong>de</strong>jar <strong>de</strong> g<strong>en</strong>erar, a su reparación con reposición <strong>de</strong> materiales y a la mano <strong>de</strong> obra calificada (ComisiónFe<strong>de</strong>ral <strong>de</strong> Electricidad, 1997).La manera para ayudar a increm<strong>en</strong>tar la disponibilidad <strong>de</strong> una c<strong>en</strong>tral consiste <strong>en</strong> mejorar la efici<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>sus compon<strong>en</strong>tes, increm<strong>en</strong>tar su vida útil mediante la mejora <strong>de</strong> la operación y la seguridad, ya que resultamucho más conv<strong>en</strong>i<strong>en</strong>te corregir estos problemas que implantar otro tipo <strong>de</strong> soluciones que resultaránmás costosas. La falla que se analizó <strong>en</strong> este sistema fue la rotura <strong>de</strong> tubos <strong>de</strong> pared <strong>de</strong> agua.Evolución y consecu<strong>en</strong>cias <strong>de</strong> la fallaCuando se pres<strong>en</strong>ta esta falla y <strong>de</strong> acuerdo con su severidad, <strong>el</strong> niv<strong>el</strong> <strong>de</strong>l domo t<strong>en</strong><strong>de</strong>rá a disminuir, haci<strong>en</strong>doque su control responda hacia mant<strong>en</strong>erlo, con <strong>el</strong> consecu<strong>en</strong>te increm<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l flujo <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> alim<strong>en</strong>tación,pero cuando este flujo sea insufici<strong>en</strong>te <strong>el</strong> niv<strong>el</strong> se abatirá, pudi<strong>en</strong>do llegar a operar <strong>el</strong> disparo <strong>de</strong>lg<strong>en</strong>erador <strong>de</strong> <strong>vapor</strong>, por abajo <strong>de</strong>l niv<strong>el</strong> <strong>de</strong>l domo y <strong>en</strong> caso <strong>de</strong> no operar esta protección, se corre <strong>el</strong> riesgo<strong>de</strong> que <strong>el</strong> resto <strong>de</strong> los tubos <strong>de</strong> la pared <strong>de</strong> agua se que<strong>de</strong> sin refrigeración, con <strong>el</strong> consigui<strong>en</strong>te daño.Igualm<strong>en</strong>te, la presión <strong>de</strong>l domo disminuirá como consecu<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>l <strong>de</strong>crem<strong>en</strong>to <strong>en</strong> la producción <strong>de</strong>l <strong>vapor</strong>originado por la falla y que posteriorm<strong>en</strong>te causará <strong>de</strong>sviaciones al <strong>vapor</strong> sobrecal<strong>en</strong>tado y recal<strong>en</strong>tado,aum<strong>en</strong>tando éstos su temperatura y disminuy<strong>en</strong>do su presión. Al recibir la medición <strong>de</strong> baja presión<strong>de</strong>l <strong>vapor</strong> sobrecal<strong>en</strong>tado, <strong>el</strong> control <strong>de</strong> la combustión <strong>en</strong>viará la señal con la instrucción <strong>de</strong> increm<strong>en</strong>tartanto <strong>el</strong> flujo <strong>de</strong> aire como <strong>de</strong> combustible, provocando que la presión <strong>en</strong> <strong>el</strong> hogar aum<strong>en</strong>te, pudi<strong>en</strong>dollegar al valor <strong>de</strong> disparo <strong>de</strong>l g<strong>en</strong>erador <strong>de</strong> <strong>vapor</strong> por alta presión <strong>en</strong> <strong>el</strong> hogar. A<strong>de</strong>más, la magnitud <strong>de</strong> lafuga también contribuirá a la presurización. Otro parámetro será <strong>el</strong> increm<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l flujo <strong>de</strong> agua hacia <strong>el</strong><strong>de</strong>aereador, causando disminución <strong>de</strong>l niv<strong>el</strong> <strong>de</strong>l con<strong>de</strong>nsador, con <strong>el</strong> aum<strong>en</strong>to consecu<strong>en</strong>te <strong>de</strong>l flujo <strong>de</strong>repuesto al ciclo y <strong>el</strong> abatimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l tanque <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> repuesto <strong>de</strong> con<strong>de</strong>nsado.Si no se aplican las acciones correctivas a estos efectos originados por la falla, se podrían dañar los tubosadyac<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> las pare<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l hogar y existirían esfuerzos térmicos por la nula o baja circulación a través<strong>de</strong> los tubos dañados, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> las altas temperaturas. También se sometería a la turbina a esfuerzos térmicosy empujes axiales, por condiciones <strong>de</strong> baja presión y alta temperatura <strong>de</strong>l <strong>vapor</strong>, pudi<strong>en</strong>do pres<strong>en</strong>tarserozami<strong>en</strong>tos <strong>en</strong>tre partes fijas y móviles, fisura o erosión por la formación <strong>de</strong> humedad, si<strong>en</strong>do máscrítico <strong>en</strong> los últimos pasos <strong>de</strong> la turbina <strong>de</strong> baja presión.Causas posibles que provocan la fallaLas roturas <strong>en</strong> los tubos <strong>de</strong> una pared <strong>de</strong>l hogar se pres<strong>en</strong>tan por diversas causas, por ejemplo: diseño<strong>de</strong>l g<strong>en</strong>erador <strong>de</strong> <strong>vapor</strong>, materiales utilizados y las condiciones <strong>de</strong> operación. En la parte <strong>de</strong> diseño se <strong>de</strong>tectarácon la inci<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> la misma falla, aun con las reparaciones a<strong>de</strong>cuadas. Algunos factores son: lacirculación ina<strong>de</strong>cuada <strong>de</strong> gases cali<strong>en</strong>tes <strong>en</strong> <strong>el</strong> hogar y una <strong>de</strong>fici<strong>en</strong>te circulación o refrigeración <strong>de</strong> tubos;los materiales utilizados con otra posible causa, ya que ocasionalm<strong>en</strong>te <strong>el</strong> material pres<strong>en</strong>ta <strong>de</strong>fectos <strong>en</strong> sufabricación; o una s<strong>el</strong>ección ina<strong>de</strong>cuada <strong>de</strong>l mismo.Otra causa son las condiciones operativas a las que se expon<strong>en</strong> los materiales, las cuales pue<strong>de</strong>n controlarsecon una operación correcta <strong>de</strong> los parámetros que contribuy<strong>en</strong> a la falla <strong>de</strong> tubería <strong>de</strong> pare<strong>de</strong>s <strong>de</strong> agua.Con <strong>el</strong> control <strong>de</strong> los parámetros se minimiza la formación <strong>de</strong>l hollín, <strong>el</strong> cual es causado por problemas <strong>en</strong>