El peligro de la operación de limpieza
Los tanques de proceso requieren una limpieza periódica para eliminar incrustaciones, lodos y residuos de productos. El método estándar es el chorro de agua a alta-presión a 200-500 bar. La boquilla de chorro, manual o automática, dirige un chorro concentrado de agua a las paredes del tanque y a los componentes internos. El chorro de agua puede erosionar, cortar o deslaminar materiales que no sean específicamente resistentes a este tipo de ataque mecánico.
Los intercambiadores de calor de acero esmaltado (-revestidos de vidrio) son vulnerables a daños por chorro de agua. El chorro de agua a alta velocidad, especialmente si la boquilla se mantiene demasiado cerca o en ángulo oblicuo, puede romper el revestimiento de vidrio. Una vez que se rompe el vidrio, el acero subyacente queda expuesto al fluido del proceso y comienza la corrosión. Es posible que el daño no sea visible de inmediato-un pequeño fragmento puede quedar oculto debajo de la escala o en un área sombreada.
Los intercambiadores de calor de PTFE son resistentes a los daños causados por los chorros de agua. El polímero dúctil y homogéneo absorbe la energía del impacto de la corriente de agua sin astillarse, agrietarse ni deslaminarse. No hay ningún recubrimiento que separar del sustrato. El material es el mismo en todo su espesor.
La física del impacto del chorro de agua
Un chorro de agua de 500 bares produce una presión de estancamiento de 50 MPa en el punto de impacto-suficiente para cortar muchos materiales. El poder destructivo del chorro depende de la distancia de la boquilla, el ángulo de incidencia y la resistencia del material a la erosión y fractura.
En el acero-revestido de vidrio, el chorro de agua crea una tensión de compresión localizada en el punto de impacto. El vidrio es fuerte en compresión pero débil en tensión. La tensión de compresión del chorro se transmite a través del vidrio hasta la interfaz vidrio-acero, donde se refleja como una onda de tracción. La tensión de tracción reflejada puede hacer que el vidrio se desprenda del acero-un proceso llamado desconchado por cavitación. El daño se produce en la interfaz, invisible desde la superficie, y puede que sólo se haga evidente cuando el vidrio se delamina posteriormente.
En PTFE, la energía del chorro de agua se absorbe mediante deformación viscoelástica del polímero. La superficie se deforma momentáneamente bajo la presión del chorro y se recupera cuando pasa el chorro. No existe una interfaz que refleje las ondas de estrés. No existe un mecanismo de fractura frágil. La superficie de PTFE puede erosionarse lentamente con un chorro prolongado-de corto alcance-un adelgazamiento gradual durante muchos ciclos de limpieza-pero no fallará repentinamente.
| Parámetro de impacto de limpieza | Acero esmaltado | PTFE |
|---|---|---|
| Resistencia a la presión del chorro de agua | Limitado (riesgo de rotura por encima de 200 bar a corta distancia) | Alto (solo erosión gradual; sin falla repentina) |
| Descantillado por cavitación | Sí (reflexión de la onda de tensión de la interfaz) | No (material homogéneo) |
| Visibilidad de daños | A menudo invisible (desconchado sub-superficial) | Visible (superficie rugosa debido a la erosión) |
| Restricción de la distancia de separación de la boquilla de limpieza | Required (>300 mm típico) | No requerido (se toleran distancias más cercanas) |
| Presión de chorro máxima segura | 200-300 bar (recomendación del fabricante) | 500+ barra (depende de la tasa de erosión) |
La comparación del fregado mecánico
Además del chorro de agua, la limpieza del tanque puede implicar un fregado mecánico con almohadillas o cepillos abrasivos para eliminar los depósitos rebeldes. El acero-revestido de vidrio requiere almohadillas no-metálicas ni-abrasivas-normalmente Scotch-Brite blanco o azul, nunca estropajos metálicos. Un estropajo inadecuado puede rayar el vidrio, creando puntos de concentración de tensión que provocarán fallos en el futuro.
El PTFE se puede fregar con cualquier material de almohadilla, incluidos estropajos metálicos si es necesario para eliminar las incrustaciones duras. La superficie de PTFE puede sufrir una ligera abrasión, pero la abrasión no compromete la integridad estructural de la pared del tubo. El espesor de la pared es muchas veces mayor que cualquier rasguño en la superficie. El tubo sigue siendo totalmente funcional.
El beneficio de la libertad operativa
La resistencia al impacto del PTFE durante la limpieza proporciona libertad operativa. El personal de limpieza no necesita formación especial para limpiar cerca del intercambiador de calor. Se aceptan procedimientos estándar de chorro de alta-presión. Se elimina el riesgo de dañar accidentalmente el intercambiador durante la limpieza de rutina. La limpieza puede ser más profunda, mejorando la higiene del proceso, sin temor a causar daños al equipo.
Para el acero-revestido de vidrio, cada operación de limpieza es un evento de riesgo. Se debe proteger el intercambiador, controlar la distancia de las boquillas y el operador debe estar atento. El estrés del daño potencial se suma a la carga de limpieza.
Resumen
Los intercambiadores de calor de PTFE son significativamente más resistentes que los de acero esmaltado al impacto mecánico durante la limpieza del tanque. El PTFE absorbe la energía del chorro de agua mediante deformación viscoelástica sin astillarse ni deslaminarse. El acero revestido-de vidrio puede desprenderse debido a la cavitación en la interfaz de acero-vidrio, y el daño suele ser invisible en ese momento. El PTFE tolera presiones de chorro más altas, distancias de boquilla más cercanas y un fregado más agresivo. La resistencia al impacto simplifica las operaciones de limpieza y elimina el riesgo de daños accidentales al equipo.
El soporte de ingeniería para la selección de materiales en tanques limpiados mecánicamente está disponible previa presentación de los procedimientos de limpieza, las especificaciones del chorro de agua, la frecuencia de limpieza y cualquier historial de daños-en el equipo relacionados con la limpieza.
