Moltes condicions poden provocar una fallada sobtada i inesperada del recipient a pressió de la caldera, que sovint requereixen el desmuntatge complet i la substitució de la caldera.Aquestes situacions es poden evitar si hi ha procediments i sistemes preventius i es segueixen estrictament.Tanmateix, no sempre és així.
Totes les fallades de la caldera tractades aquí impliquen una fallada del recipient a pressió/intercanviador de calor de la caldera (aquests termes s'utilitzen sovint de manera intercanviable) ja sigui per corrosió del material del recipient o per fallada mecànica a causa de l'estrès tèrmic que produeix esquerdes o separació de components.En general, no hi ha símptomes notables durant el funcionament normal.El fracàs pot trigar anys, o pot passar ràpidament a causa dels canvis sobtats de les condicions.Els controls de manteniment periòdics són la clau per evitar sorpreses desagradables.La fallada de l'intercanviador de calor sovint requereix la substitució de tota la unitat, però per a les calderes més petites i noves, la reparació o substitució només del recipient a pressió pot ser una opció raonable.
1. Corrosió severa al costat de l'aigua: la mala qualitat de l'aigua d'alimentació original donarà lloc a una mica de corrosió, però un control i ajust inadequats dels tractaments químics poden provocar un greu desequilibri de pH que pot danyar ràpidament la caldera.El material del recipient a pressió es dissolrà i el dany serà gran; la reparació normalment no és possible.S'ha de consultar un especialista en qualitat de l'aigua/tractament químic que entengui les condicions locals de l'aigua i pugui ajudar amb les mesures preventives.Han de tenir en compte molts matisos, ja que les característiques de disseny de diversos intercanviadors de calor dicten una composició química diferent del líquid.Els recipients tradicionals de ferro colat i acer negre requereixen un maneig diferent dels intercanviadors de calor de coure, acer inoxidable o alumini.Les calderes de tub d'incendi d'alta capacitat es gestionen de manera una mica diferent que les calderes de tub d'aigua petites.Les calderes de vapor solen requerir una atenció especial a causa de les temperatures més elevades i una major necessitat d'aigua d'aportació.Els fabricants de calderes han de proporcionar una especificació que detalli els paràmetres de qualitat de l'aigua necessaris per al seu producte, inclosos els productes químics de neteja i tractament acceptables.Aquesta informació de vegades és difícil d'obtenir, però com que la qualitat de l'aigua acceptable és sempre una qüestió de garantia, els dissenyadors i els mantenedors haurien de sol·licitar aquesta informació abans de fer una comanda de compra.Els enginyers haurien de comprovar les especificacions de tots els altres components del sistema, inclosos els segells de la bomba i les vàlvules, per assegurar-se que són compatibles amb els productes químics proposats.Sota la supervisió d'un tècnic, el sistema s'ha de netejar, rentar i passivar abans de l'ompliment final del sistema.Els líquids d'ompliment s'han de provar i després tractar-los per complir les especificacions de la caldera.Els tamisos i els filtres s'han de treure, inspeccionar i datar per netejar-los.Hi hauria d'haver un programa de seguiment i correcció, amb personal de manteniment format en els procediments adequats i supervisat després per tècnics de procés fins que estiguin satisfets amb els resultats.Es recomana contractar un especialista en processament químic per a l'anàlisi contínua de fluids i la qualificació del procés.
Les calderes estan dissenyades per a sistemes tancats i, si es manipulen correctament, la càrrega inicial pot trigar una eternitat.Tanmateix, les fuites d'aigua i vapor no detectades poden fer que l'aigua no tractada entri contínuament en sistemes tancats, permetre que l'oxigen i els minerals dissolts entrin al sistema i diluir els productes químics de tractament, fent-los ineficaços.La instal·lació de comptadors d'aigua a les línies d'ompliment de calderes municipals a pressió o sistemes de pou és una estratègia senzilla per detectar fins i tot petites fuites.Una altra opció és instal·lar dipòsits de subministrament de productes químics/glicol on l'ompliment de la caldera estigui aïllat del sistema d'aigua potable.Ambdós paràmetres poden ser supervisats visualment pel personal de servei o connectats a un BAS per a la detecció automàtica de fuites de fluids.L'anàlisi periòdica del fluid també ha d'identificar problemes i proporcionar la informació necessària per corregir els nivells químics.
2. Encrustació/calcificació severa al costat de l'aigua: la introducció contínua d'aigua fresca d'aportació a causa de les fuites d'aigua o de vapor pot provocar ràpidament la formació d'una capa dura d'escala als components de l'intercanviador de calor del costat de l'aigua, que provocarà la metall de la capa aïllant per sobreescalfar-se, donant lloc a esquerdes sota tensió.Algunes fonts d'aigua poden contenir suficients minerals dissolts de manera que fins i tot l'ompliment inicial del sistema a granel pot provocar l'acumulació de minerals i la fallada del punt calent de l'intercanviador de calor.A més, si no es neteja i es renta correctament els sistemes nous i existents, i no es filtren els sòlids de l'aigua d'ompliment, poden provocar l'encrassement i l'encrassement de la bobina.Sovint (però no sempre) aquestes condicions fan que la caldera es faci sorollosa durant el funcionament del cremador, alertant el personal de manteniment del problema.La bona notícia és que si es detecta la calcificació de la superfície interna amb prou antelació, es pot dur a terme un programa de neteja per restaurar l'intercanviador de calor a un estat gairebé nou.Tots els punts del punt anterior sobre la implicació d'experts en qualitat de l'aigua en primer lloc han evitat de manera efectiva que es produeixin aquests problemes.
3. Corrosió severa al costat de l'encesa: el condensat àcid de qualsevol combustible es formarà a les superfícies de l'intercanviador de calor quan la temperatura de la superfície estigui per sota del punt de rosada del combustible específic.Les calderes dissenyades per al funcionament de condensació utilitzen materials resistents als àcids com l'acer inoxidable i l'alumini en els intercanviadors de calor i estan dissenyades per drenar el condensat.Les calderes no dissenyades per al funcionament de condensació requereixen que els gasos de combustió estiguin constantment per sobre del punt de rosada, de manera que no es formarà condensació o s'evaporarà ràpidament després d'un curt període d'escalfament.Les calderes de vapor són en gran part immunes a aquest problema, ja que solen funcionar a temperatures molt per sobre del punt de rosada.La introducció de controls de descàrrega exterior sensibles al clima, cicles de baixa temperatura i estratègies d'aturada nocturna van contribuir al desenvolupament de calderes de condensació d'aigua calenta.Malauradament, els operadors que no entenen les implicacions d'afegir aquestes característiques a un sistema d'alta temperatura existent estan condemnant moltes calderes tradicionals d'aigua calenta a un fracàs primerenc, una lliçó apresa.Els desenvolupadors utilitzen dispositius com ara vàlvules de mescla i bombes separadores, així com estratègies de control per protegir les calderes d'alta temperatura durant el funcionament del sistema a baixa temperatura.Cal vigilar que aquests aparells estiguin en bon estat de funcionament i que els controls estiguin ajustats correctament per evitar la formació de condensació a la caldera.Aquesta és la responsabilitat inicial del dissenyador i l'agent de posada en servei, seguida d'un programa de manteniment rutinari.És important tenir en compte que els limitadors de baixa temperatura i les alarmes s'utilitzen sovint amb equips de protecció com a assegurança.Els operaris han de ser formats sobre com evitar errors en l'ajust del sistema de control que puguin activar aquests dispositius de seguretat.
Un intercanviador de calor de la caixa de foc contaminat també pot provocar una corrosió destructiva.Els contaminants només provenen de dues fonts: el combustible o l'aire de combustió.S'hauria d'investigar la possible contaminació del combustible, especialment el fuel i el GLP, tot i que ocasionalment s'ha vist afectat el subministrament de gas.El combustible "dolent" conté sofre i altres contaminants per sobre del nivell acceptable.Els estàndards moderns estan dissenyats per garantir la puresa del subministrament de combustible, però el combustible no estàndard encara pot entrar a la sala de calderes.El combustible en si és difícil de controlar i analitzar, però les inspeccions freqüents de fogueres poden revelar problemes amb la deposició de contaminants abans que es produeixin danys greus.Aquests contaminants poden ser molt àcids i s'han de netejar i treure immediatament de l'intercanviador de calor si es detecten.S'han d'establir intervals de control continu.S'ha de consultar el proveïdor de combustible.
La contaminació de l'aire de combustió és més freqüent i pot ser molt agressiva.Hi ha molts productes químics d'ús habitual que formen compostos fortament àcids quan es combinen amb aire, combustible i calor dels processos de combustió.Alguns compostos notoris inclouen vapors de líquids de neteja en sec, pintures i removedors de pintura, diversos fluorocarburs, clor i molt més.Fins i tot l'escapament de substàncies aparentment inofensives, com la sal del suavitzant d'aigua, poden causar problemes.Les concentracions d'aquests productes químics no han de ser elevades per causar danys, i la seva presència sovint és indetectable sense equips especialitzats.Els operadors de l'edifici s'han d'esforçar per eliminar les fonts de productes químics dins i al voltant de la sala de calderes, així com els contaminants que es puguin introduir des d'una font externa d'aire de combustió.Els productes químics que no s'han d'emmagatzemar a la sala de calderes, com ara detergents d'emmagatzematge, s'han de traslladar a un altre lloc.
4. Xoc tèrmic/càrrega: el disseny, el material i la mida del cos de la caldera determina la sensibilitat de la caldera al xoc tèrmic i a la càrrega.L'estrès tèrmic es pot definir com la flexió continuada del material del recipient a pressió durant el funcionament típic de la cambra de combustió, ja sigui a causa de diferències de temperatura de funcionament o canvis de temperatura més amplis durant l'arrencada o recuperació de l'estancament.En ambdós casos, la caldera s'escalfa o es refreda gradualment, mantenint una diferència de temperatura constant (delta T) entre les línies d'alimentació i retorn del recipient a pressió.La caldera està dissenyada per a un delta T màxim i no s'ha de produir cap dany durant la calefacció o la refrigeració tret que se superi aquest valor.Un valor de Delta T més alt farà que el material del recipient es doblegui més enllà dels paràmetres de disseny i la fatiga del metall començarà a danyar el material.L'abús continuat al llarg del temps provocarà esquerdes i fuites.Altres problemes poden sorgir amb components segellats amb juntes, que poden començar a filtrar-se o fins i tot a desfer-se.El fabricant de la caldera ha de disposar d'una especificació del valor de Delta T màxim admissible, proporcionant al dissenyador la informació necessària per garantir un flux de fluid adequat en tot moment.Les calderes de tubs de foc grans són molt sensibles al delta-T i s'han de controlar estrictament per evitar l'expansió desigual i el pandeig de la carcassa a pressió, que poden danyar els segells de les làmines de tubs.La gravetat de la condició afecta directament la vida útil de l'intercanviador de calor, però si l'operador té una manera de controlar el Delta T, sovint es pot corregir el problema abans que es produeixi danys greus.El millor és configurar el BAS perquè emeti un avís quan se superi el valor màxim de Delta T.
El xoc tèrmic és un problema més greu i pot destruir els intercanviadors de calor a l'instant.Es poden explicar moltes històries tràgiques des del primer dia d'actualització del sistema d'estalvi d'energia nocturn.Algunes calderes es mantenen en el punt de funcionament calent durant el període de refrigeració mentre la vàlvula de control principal del sistema està tancada per permetre que l'edifici, tots els components de la fontaneria i els radiadors es refredin.A l'hora fixada, la vàlvula de control s'obre, permetent que l'aigua a temperatura ambient es torni a arrossegar a la caldera molt calenta.Moltes d'aquestes calderes no van sobreviure al primer xoc tèrmic.Els operadors es van adonar ràpidament que les mateixes proteccions que s'utilitzen per evitar la condensació també poden protegir contra el xoc tèrmic si es gestionen correctament.El xoc tèrmic no té res a veure amb la temperatura de la caldera, es produeix quan la temperatura canvia bruscament i bruscament.Algunes calderes de condensació funcionen amb força èxit a alta temperatura, mentre que un fluid anticongelant circula pels seus intercanviadors de calor.Quan es deixen escalfar i refredar a una diferència de temperatura controlada, aquestes calderes poden subministrar directament sistemes de fosa de neu o intercanviadors de calor de piscines sense dispositius de mescla intermedis i sense efectes secundaris.Tanmateix, és molt important obtenir l'aprovació de cada fabricant de calderes abans d'utilitzar-les en condicions tan extremes.
Roy Kollver té més de 40 anys d'experiència en la indústria de l'HVAC.Està especialitzat en energia hidràulica, centrant-se en la tecnologia de calderes, control de gas i combustió.A més d'escriure articles i ensenyar sobre temes relacionats amb HVAC, treballa en direcció de construcció per a empreses d'enginyeria.
Hora de publicació: 17-gen-2023