Muitas condições podem levar à falha repentina e inesperada do vaso de pressão da caldeira

Muitas condições podem levar à falha repentina e inesperada do vaso de pressão da caldeira, muitas vezes exigindo a desmontagem completa e a substituição da caldeira.Estas situações podem ser evitadas se procedimentos e sistemas preventivos forem implementados e rigorosamente seguidos.No entanto, nem sempre é esse o caso.
Todas as falhas de caldeira discutidas aqui envolvem falha do vaso de pressão/trocador de calor da caldeira (esses termos são frequentemente usados ​​de forma intercambiável), seja devido à corrosão do material do vaso ou falha mecânica devido ao estresse térmico, resultando em rachaduras ou separação de componentes.Geralmente não há sintomas perceptíveis durante a operação normal.A falha pode levar anos ou pode acontecer rapidamente devido a mudanças repentinas nas condições.As verificações regulares de manutenção são a chave para evitar surpresas desagradáveis.A falha do trocador de calor geralmente requer a substituição de toda a unidade, mas para caldeiras menores e mais novas, o reparo ou a substituição apenas do vaso de pressão pode ser uma opção razoável.
1. Corrosão severa no lado da água: A má qualidade da água de alimentação original resultará em alguma corrosão, mas o controle e ajuste inadequados dos tratamentos químicos podem levar a um sério desequilíbrio de pH que pode danificar rapidamente a caldeira.O material do vaso de pressão irá realmente dissolver-se e os danos serão extensos – a reparação normalmente não é possível.Deve ser consultado um especialista em qualidade da água/tratamento químico que compreenda as condições locais da água e possa ajudar com medidas preventivas.Eles devem levar em conta muitas nuances, uma vez que as características de projeto de vários trocadores de calor determinam uma composição química diferente do líquido.Os vasos tradicionais de ferro fundido e aço preto exigem um manuseio diferente dos trocadores de calor de cobre, aço inoxidável ou alumínio.As caldeiras flamotubulares de alta capacidade são tratadas de maneira um pouco diferente das pequenas caldeiras flamotubulares.As caldeiras a vapor geralmente requerem atenção especial devido às temperaturas mais elevadas e à maior necessidade de água de reposição.Os fabricantes de caldeiras devem fornecer especificações detalhando os parâmetros de qualidade da água exigidos para seus produtos, incluindo produtos químicos aceitáveis ​​para limpeza e tratamento.Esta informação é por vezes difícil de obter, mas como a qualidade aceitável da água é sempre uma questão de garantia, os projectistas e os responsáveis ​​pela manutenção devem solicitar esta informação antes de efectuarem uma encomenda de compra.Os engenheiros devem verificar as especificações de todos os outros componentes do sistema, incluindo vedações de bombas e válvulas, para garantir que sejam compatíveis com os produtos químicos propostos.Sob a supervisão de um técnico, o sistema deve ser limpo, enxaguado e passivado antes do enchimento final do sistema.Os fluidos de enchimento devem ser testados e depois tratados para atender às especificações da caldeira.As peneiras e filtros devem ser retirados, inspecionados e datados para limpeza.Deve haver um programa de monitoramento e correção, com pessoal de manutenção treinado nos procedimentos adequados e depois supervisionado por técnicos de processo até que estejam satisfeitos com os resultados.Recomenda-se a contratação de um especialista em processamento químico para análise contínua de fluidos e qualificação do processo.
As caldeiras são projetadas para sistemas fechados e, se manuseadas corretamente, a carga inicial pode demorar uma eternidade.No entanto, vazamentos não detectados de água e vapor podem fazer com que água não tratada entre continuamente em sistemas fechados, permitindo que oxigênio dissolvido e minerais entrem no sistema e diluam os produtos químicos de tratamento, tornando-os ineficazes.A instalação de hidrômetros nas linhas de enchimento de caldeiras pressurizadas de sistemas municipais ou de poços é uma estratégia simples para detectar até mesmo pequenos vazamentos.Outra opção é instalar tanques de abastecimento de produtos químicos/glicol onde o enchimento da caldeira seja isolado do sistema de água potável.Ambas as configurações podem ser monitoradas visualmente pelo pessoal de serviço ou conectadas a um BAS para detecção automática de vazamentos de fluido.A análise periódica do fluido também deve identificar problemas e fornecer as informações necessárias para corrigir os níveis químicos.
2. Incrustação/calcificação severa no lado da água: A introdução contínua de água fresca de reposição devido a vazamentos de água ou vapor pode levar rapidamente à formação de uma camada dura de incrustações nos componentes do trocador de calor do lado da água, o que causará o metal da camada isolante superaquece, resultando em rachaduras sob tensão.Algumas fontes de água podem conter minerais dissolvidos suficientes, de modo que mesmo o enchimento inicial do sistema a granel pode causar acúmulo de minerais e falha no ponto quente do trocador de calor.Além disso, a falha na limpeza e lavagem adequada de sistemas novos e existentes e a falha na filtragem de sólidos da água de enchimento podem resultar em incrustações e incrustações na bobina.Muitas vezes (mas nem sempre) estas condições fazem com que a caldeira fique ruidosa durante o funcionamento do queimador, alertando o pessoal de manutenção sobre o problema.A boa notícia é que se a calcificação da superfície interna for detectada precocemente, um programa de limpeza pode ser executado para restaurar o trocador de calor a uma condição quase nova.Todos os pontos do ponto anterior sobre o envolvimento de especialistas em qualidade da água em primeiro lugar impediram eficazmente a ocorrência destes problemas.
3. Corrosão severa no lado da ignição: condensação ácida de qualquer combustível se formará nas superfícies do trocador de calor quando a temperatura da superfície estiver abaixo do ponto de orvalho do combustível específico.Caldeiras projetadas para operação de condensação usam materiais resistentes a ácidos, como aço inoxidável e alumínio, em trocadores de calor e são projetadas para drenar condensado.Caldeiras não projetadas para operação de condensação exigem que os gases de combustão estejam constantemente acima do ponto de orvalho, de modo que a condensação não se formará ou evaporará rapidamente após um curto período de aquecimento.As caldeiras a vapor são amplamente imunes a este problema, pois normalmente operam em temperaturas bem acima do ponto de orvalho.A introdução de controles de descarga externa sensíveis às condições climáticas, ciclos de baixa temperatura e estratégias de desligamento noturno contribuíram para o desenvolvimento de caldeiras de condensação de água quente.Infelizmente, os operadores que não compreendem as implicações de adicionar estas características a um sistema de alta temperatura existente estão a condenar muitas caldeiras de água quente tradicionais a falhas precoces – uma lição aprendida.Os desenvolvedores usam dispositivos como válvulas misturadoras e bombas de separação, bem como estratégias de controle para proteger caldeiras de alta temperatura durante a operação do sistema em baixa temperatura.Deve-se ter cuidado para garantir que estes dispositivos estejam em boas condições de funcionamento e que os controles estejam ajustados corretamente para evitar a formação de condensação na caldeira.Esta é a responsabilidade inicial do projetista e do agente comissionador, seguida por um programa de manutenção de rotina.É importante observar que limitadores e alarmes de baixa temperatura são frequentemente usados ​​com equipamentos de proteção como seguro.Os operadores devem ser treinados sobre como evitar erros no ajuste do sistema de controle que possam acionar estes dispositivos de segurança.
Um trocador de calor da fornalha sujo também pode causar corrosão destrutiva.Os poluentes provêm de apenas duas fontes: combustível ou ar de combustão.A potencial contaminação de combustíveis, especialmente óleo combustível e GPL, deve ser investigada, embora o abastecimento de gás tenha sido ocasionalmente afectado.O combustível “ruim” contém enxofre e outros poluentes acima do nível aceitável.Os padrões modernos são projetados para garantir a pureza do fornecimento de combustível, mas combustível de baixa qualidade ainda pode entrar na sala da caldeira.O combustível em si é difícil de controlar e analisar, mas inspeções frequentes em fogueiras podem revelar problemas com a deposição de poluentes antes que ocorram danos graves.Esses contaminantes podem ser muito ácidos e devem ser limpos e eliminados do trocador de calor imediatamente se forem detectados.Intervalos de verificação contínua devem ser estabelecidos.O fornecedor de combustível deve ser consultado.
A poluição do ar por combustão é mais comum e pode ser muito agressiva.Existem muitos produtos químicos comumente usados ​​que formam compostos fortemente ácidos quando combinados com ar, combustível e calor dos processos de combustão.Alguns compostos notórios incluem vapores de fluidos de lavagem a seco, tintas e removedores de tinta, vários fluorocarbonos, cloro e muito mais.Mesmo a exaustão de substâncias aparentemente inofensivas, como o sal amaciante de água, pode causar problemas.As concentrações destes produtos químicos não precisam ser altas para causar danos, e sua presença é muitas vezes indetectável sem equipamento especializado.Os operadores de edifícios devem esforçar-se para eliminar fontes de produtos químicos dentro e ao redor da sala da caldeira, bem como contaminantes que possam ser introduzidos a partir de uma fonte externa de ar de combustão.Os produtos químicos que não devem ser armazenados na sala da caldeira, como detergentes de armazenamento, devem ser transferidos para outro local.
4. Choque/carga térmica: O design, o material e o tamanho do corpo da caldeira determinam o quão sensível a caldeira é ao choque térmico e à carga.O estresse térmico pode ser definido como a flexão contínua do material do vaso de pressão durante a operação típica da câmara de combustão, seja devido a diferenças de temperatura operacional ou a mudanças mais amplas de temperatura durante a partida ou recuperação da estagnação.Em ambos os casos, a caldeira aquece ou esfria gradativamente, mantendo uma diferença de temperatura constante (delta T) entre as linhas de alimentação e retorno do vaso de pressão.A caldeira foi projetada para um delta T máximo e não deverá haver danos durante o aquecimento ou resfriamento, a menos que este valor seja excedido.Um valor Delta T mais alto fará com que o material do recipiente se dobre além dos parâmetros de projeto e a fadiga do metal começará a danificar o material.O abuso contínuo ao longo do tempo causará rachaduras e vazamentos.Outros problemas podem surgir com componentes vedados com gaxetas, que podem começar a vazar ou até mesmo desmoronar.O fabricante da caldeira deve ter uma especificação para o valor máximo permitido de Delta T, fornecendo ao projetista as informações necessárias para garantir o fluxo adequado do fluido em todos os momentos.Grandes caldeiras flamotubulares são muito sensíveis ao delta-T e devem ser rigorosamente controladas para evitar expansão desigual e empenamento do invólucro pressurizado, o que pode danificar as vedações nas placas do tubo.A gravidade da condição afeta diretamente a vida útil do trocador de calor, mas se o operador tiver uma maneira de controlar o Delta T, muitas vezes o problema pode ser corrigido antes que danos graves sejam causados.É melhor configurar o BAS para que emita um aviso quando o valor máximo do Delta T for excedido.
O choque térmico é um problema mais sério e pode destruir instantaneamente os trocadores de calor.Muitas histórias trágicas podem ser contadas desde o primeiro dia de atualização do sistema noturno de economia de energia.Algumas caldeiras são mantidas no ponto de operação quente durante o período de resfriamento, enquanto a válvula de controle principal do sistema é fechada para permitir o resfriamento do edifício, de todos os componentes do encanamento e dos radiadores.Na hora marcada, a válvula de controle se abre, permitindo que a água em temperatura ambiente seja descarregada de volta para a caldeira muito quente.Muitas destas caldeiras não sobreviveram ao primeiro choque térmico.Os operadores perceberam rapidamente que as mesmas proteções usadas para evitar a condensação também podem proteger contra choques térmicos, se gerenciadas adequadamente.O choque térmico nada tem a ver com a temperatura da caldeira, ocorre quando a temperatura muda de forma abrupta e abrupta.Algumas caldeiras de condensação operam com bastante sucesso em altas temperaturas, enquanto um fluido anticongelante circula através de seus trocadores de calor.Quando aquecidas e resfriadas a uma diferença de temperatura controlada, essas caldeiras podem fornecer diretamente sistemas de derretimento de neve ou trocadores de calor de piscinas sem dispositivos de mistura intermediários e sem efeitos colaterais.No entanto, é muito importante obter a aprovação de cada fabricante de caldeiras antes de utilizá-las em condições tão extremas.
Roy Kollver tem mais de 40 anos de experiência na indústria de HVAC.Ele é especialista em energia hidrelétrica, com foco em tecnologia de caldeiras, controle de gás e combustão.Além de escrever artigos e lecionar sobre temas relacionados ao HVAC, ele atua na gestão de construção para empresas de engenharia.