Corrosión en los tubos de caldera: Cómo empezar y cómo prevenirla?

La corrosión en los tubos de caldera es un problema común en la operación de calderas y puede provocar fallas en los equipos, fugas o incluso accidentes que afecten la seguridad. Los tipos de corrosión son diversos y sus causas complejas, por lo que deben analizarse y prevenirse según la situación específica. A continuación, se presentan las principales causas, tipos y contramedidas de corrosión.

Tipos y causas comunes de corrosión en los tubos de caldera:

La corrosión en los sistemas de calderas se debe a la interacción entre la composición química del agua, el entorno de las instalaciones, los procedimientos operativos y los materiales de construcción del sistema. Cada año, las calderas pierden miles de millones de dólares debido a fallas y degradación del rendimiento. Para encontrar una solución al problema, es necesario identificar la ruta exacta de corrosión y, posteriormente, controlar y evitar futuros problemas de corrosión.

1. Corrosión alcalina (fragilización cáustica)

Fenómeno: Grietas o corrosión intergranular, que aparecen principalmente en soldaduras o zonas de alta tensión.
Causa: Una alta concentración de NaOH (pH > 13) se combina con la tensión. Con el tiempo, la concentración de carbonato de sodio en la caldera aumenta. El carbonato de sodio se combina con la evaporación del agua para formar hidróxido de sodio. Esto alcaliniza el agua, lo que provoca fragilización alcalina, especialmente en codos y juntas. Se recomienda añadir nitrato de sodio al agua de la caldera para prevenir la fragilización alcalina.

2. Corrosión por oxígeno

Fenómeno: Picaduras o picaduras ulcerosas, que se presentan principalmente en tuberías de agua de alimentación y economizadores.
Causa: El oxígeno disuelto en el agua no se elimina por completo, reaccionando con el metal para formar Fe₂O₃ (óxido rojo). La concentración de oxígeno en el agua es la principal causa de daños graves en el lado del agua de las tuberías de la caldera, es decir, picaduras. Las moléculas de agua pasan a la fase gaseosa a temperaturas más altas, lo que genera más vapor de agua en el aire. El agua fría puede alojar más aire. Se puede utilizar un desaireador para calentar el agua con vapor y eliminar el oxígeno. El desoxidante más utilizado en sistemas de baja presión es el sulfito de sodio (Na₂SO₃).

Hydroserve Technologies, Inc. recomienda: "En sistemas equipados con desaireadores, el sulfito debe suministrarse al tanque de almacenamiento de agua del desaireador o al lado de succión o presión de la bomba de agua de alimentación. En sistemas sin desaireadores, el sulfito puede suministrarse prácticamente en cualquier punto del sistema de agua de alimentación, incluido el tanque de condensado".

3. Corrosión ácida (pH demasiado bajo)

Fenómeno: adelgazamiento uniforme, picaduras o ulceración localizada, común en los tambores de calderas y paredes de sistemas refrigerados por agua.
Causa: pH bajo del agua de alimentación (<7) o acumulación de sales ácidas (p. ej., cloruros, sulfatos). La frecuencia de las picaduras depende en gran medida de la acidez del agua. Las aminas volátiles, productos químicos para el tratamiento del agua, son derivados del amoníaco que pueden neutralizar los ácidos o formar una película protectora. Idealmente, el pH debe mantenerse por encima de 9,5. Estos procedimientos suelen ir seguidos de un desoxidante para eliminar por completo el oxígeno residual.

4. Corrosión por dióxido de carbono

Fenómeno: Adelgazamiento uniforme, más común en sistemas de condensado.
Causa: El CO₂ en el agua genera ácido carbónico (H₂CO₃), que reduce el pH.

5. Corrosión bajo depósitos

Fenómeno: Picaduras o ranuras locales que se producen en zonas cubiertas por incrustaciones o depósitos.
Causa: Los depósitos dificultan la transferencia de calor, lo que provoca sobrecalentamiento local y concentración de sustancias nocivas.

6. Corrosión por azufre a alta temperatura

Fenómeno: Se produce en zonas de alta temperatura del horno (p. ej., sobrecalentadores), con sulfuración superficial.
Causa: El combustible contiene un alto contenido de azufre, lo que genera SO₂/SO₃ que reacciona con los metales.

7. Corrosión electroquímica (contacto de metales diferentes)

Fenómeno: Corrosión acelerada en el punto de contacto.

Causa: La diferencia de potencial entre diferentes metales forma una celda primaria. 

Medidas de prevención y control de la corrosión de los tubos de caldera:

1. Control de la calidad del agua

Desoxigenación: utilizar un desaireador térmico o un agente químico (como el sulfito de sodio).
Ajustar el pH: mantener el pH del agua de alimentación entre 8,5 y 9,5 (un entorno alcalino inhibe la corrosión ácida).
Control de sales: vertido regular de aguas residuales para evitar la concentración de iones nocivos como Cl⁻ y SO₄²⁻.

2. Tratamiento químico

Añadir inhibidores de corrosión: como fosfato (antiincrustante) e hidracina (desoxigenante).
Limpieza regular: lavado ácido o alcalino para eliminar sedimentos (prestar atención a la protección contra la corrosión).

3. Optimización de materiales

Seleccionar materiales resistentes a la corrosión: como acero inoxidable (304/316) y tuberías de acero aluminizado.
Recubrimiento anticorrosivo: se utiliza un recubrimiento cerámico o de aleación en zonas de alta temperatura.

4. Operación y mantenimiento

Evite el funcionamiento a baja carga: reduzca el riesgo de corrosión ácida del agua condensada.
Inspección periódica: medición de espesores por ultrasonidos, detección de corrosión por endoscopio.
Protección contra paradas: mantenimiento en seco (desecante) o húmedo (lejía).

Cuando la caldera se enfría por cualquier motivo, el vapor se condensa. Esto genera un vacío que atrae aire al sistema desde cualquier fuente posible. La mejor manera de evitarlo es realizar un mantenimiento regular y exhaustivo de todo el sistema.

5. Mejoras de diseño

Evite las zonas de flujo de agua estancada: reduzca la acumulación de sedimentos.
Optimice la distribución de la carga térmica: evite el sobrecalentamiento local.

Notas:
Seguridad ante todo: Si la corrosión es grave, el horno debe apagarse inmediatamente para evitar la rotura de los tubos.
Prevención y control integrales: Una sola medida tiene un efecto limitado y requiere una gestión multidimensional de la calidad del agua, los materiales y el funcionamiento.

Al analizar sistemáticamente el tipo de corrosión y tratarla de forma específica, se puede prolongar significativamente la vida útil de los tubos de la caldera y mejorar la seguridad operativa. Si el problema es complejo, se recomienda encomendar el análisis de fallos a una organización profesional.

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