La realidad de la acumulación de lodos
El tratamiento de aguas residuales, los lodos mineros y ciertos procesos de precipitación química generan lodos pesados que se acumulan en todas las superficies sumergidas. Incluso el PTFE, con su baja energía superficial, no puede resistir completamente la acumulación de lodos cuando la carga de sólidos es alta y el proceso opera continuamente durante meses. Finalmente, la capa de lodo aísla la superficie de transferencia de calor y es necesario limpiar el intercambiador.
En un intercambiador de calor de PTFE estándar, la limpieza requiere drenar el tanque, desconectar todas las tuberías, sacar todo el intercambiador y-lavarlo a presión o reemplazar secciones de tubo. Esta es una operación de varios-días. Para procesos donde la acumulación de lodos ocurre cada 4 a 6 semanas, el tiempo de inactividad es inaceptable.
Un diseño de sección-desmontable permite-la limpieza del tanque: las secciones de tubos individuales se desconectan, se sacan a través de la abertura del tanque para su limpieza y se reinstalan-todo mientras el resto del intercambiador permanece en su lugar y el tanque permanece prácticamente lleno, lo que minimiza la interrupción de la producción.
El diseño de la sección modular
El intercambiador de calor está dividido en secciones extraíbles independientemente. Cada sección consta de un subconjunto de tubos (normalmente 8-12 tubos) conectados a un sub-cabecera común en cada extremo. Los sub-colectores se conectan a los cabezales principales de vapor y condensado mediante juntas bridadas de desconexión rápida o uniones de compresión que pueden operarse desde arriba del tanque.
Cuando se requiere limpieza, el suministro de vapor a la sección se aísla y se despresuriza. Los accesorios de desconexión rápida-están aflojados. La sección se saca del tanque mediante un elevador ligero o manualmente, según el tamaño. La sección se lleva a un área de limpieza, se lava-a presión o se limpia mecánicamente, se inspecciona y se devuelve al tanque. La reconexión es lo opuesto a la desconexión. La sección se somete a pruebas de presión-con aire comprimido para verificar la integridad de las juntas antes de que se restablezca el vapor.
Todo el ciclo de limpieza-y-reemplazo de una sección se completa en 2 o 3 horas. Se pueden limpiar varias secciones secuencialmente durante un turno de mantenimiento programado. El tanque permanece en servicio y las secciones restantes continúan calentándose.
Tabla 1: Parámetros de diseño del intercambiador de calor de PTFE de sección desmontable- (servicio total de 50 kW, servicio de lodos pesados)
| Parámetro de diseño | Diseño estándar | Diseño de sección-desmontable | Beneficio operativo |
|---|---|---|---|
| Número de secciones independientes | 1 (paquete completo) | 4-6 | Limpieza parcial sin parada total |
| Tubos por sección | 60-80 | 10-15 | Peso manejable para elevación manual. |
| Peso seco de la sección (kg) | 45-60 | 8-12 | Ascensor para una-persona |
| Tipo de conexión de encabezado | Accesorios de compresión permanente | Uniones de desconexión rápida-con bridas | Desconexión de herramienta-gratuita o única-herramienta |
| Válvulas de aislamiento por sección | Ninguno (circuito único) | Entrada de vapor y salida de condensado | Aislamiento independiente para limpieza. |
| Tiempo de eliminación de secciones (minutos) | N/A (solo eliminación del paquete completo) | 15-20 | Rapidez en la limpieza |
| Tiempo de limpieza de sección (minutos) | N/A | 30-45 (lavado a presión) | Completado dentro del período de mantenimiento |
| Tiempo de reinstalación y prueba de la sección (minutos) | N/A | 30-40 | Ciclo total inferior a 2 horas. |
| Se requiere drenaje del tanque | Sí (eliminación del paquete completo) | No (secciones eliminadas desde arriba) | Mantiene el nivel del tanque y la química. |
El diseño de junta de desconexión rápida-
La junta de desconexión rápida-entre el sub-cabecero de la sección y el cabezal principal debe sellar de manera confiable contra la presión del vapor y, al mismo tiempo, ser fácilmente operable por un técnico que introduzca la mano en el tanque desde arriba. Una junta bridada con una junta cautiva de PTFE y pernos giratorios proporciona esta funcionalidad.
Las mitades de la brida están alineadas por un diámetro piloto, lo que garantiza una compresión correcta de la junta sin un posicionamiento preciso por parte del operador. Los pernos giratorios están capturados en el lado del cabezal principal; Cuando se presenta una sección al cabezal principal, los pernos se introducen en las ranuras del reborde de la sección y se aprietan a mano-. No se requieren herramientas en el diseño estándar; Se utiliza una llave limitadora de torsión-para el ajuste final para garantizar una compresión constante de la junta.
La junta está diseñada para cientos de ciclos de cierre-sin degradación. La junta de PTFE es reemplazable y se inspecciona en cada intervalo de limpieza. Las superficies de sellado de las bridas están protegidas contra daños mecánicos mediante un diseño empotrado que evita que la junta se desplace durante la manipulación de la sección.
El protocolo de aislamiento y purga
Antes de desconectar una sección, se debe aislarla del vapor y despresurizarla. Cada sección está equipada con válvulas de aislamiento dedicadas en las conexiones de entrada de vapor y salida de condensado. Se trata de pequeñas válvulas de bola de PTFE o PVDF, accionadas manualmente desde el borde del tanque mediante vástagos extendidos.
Después del aislamiento, la sección se ventila a la atmósfera a través de una válvula de ventilación para confirmar la despresurización. El respiradero también sirve como punto de conexión para la prueba de aire comprimido después de la reinstalación. Las válvulas de aislamiento y ventilación están integradas en el sub-encabezado de la sección, por lo que se retiran con la sección para inspección y mantenimiento.
Resumen
Un diseño de intercambiador de calor de PTFE de sección desmontable- divide el haz de tubos en módulos extraíbles independientes conectados a los cabezales principales mediante juntas bridadas de desconexión rápida-. Las secciones se pueden aislar, retirar para limpiarlas y reinstalarlas en 2 o 3 horas sin drenar el tanque ni retirar todo el intercambiador.
El diseño permite una limpieza mecánica frecuente en procesos intensivos en lodos-sin el tiempo de inactividad de varios-días de la eliminación del intercambiador convencional. Las válvulas de aislamiento y las conexiones de ventilación en cada sección garantizan una despresurización segura antes de la desconexión.
El soporte de ingeniería para el diseño del intercambiador de calor de PTFE de sección desmontable-está disponible previa presentación de las dimensiones del tanque, las características del lodo y la tasa de acumulación, los requisitos de frecuencia de limpieza y el acceso de elevación disponible sobre el tanque.
