El desafío de la gestión de incrustaciones
Incluso los intercambiadores de calor de PTFE, con su baja energía superficial y resistencia a la contaminación, eventualmente acumulan depósitos en procesos con alta carga de sólidos, precipitados pegajosos o tendencias a la incrustación. Cuando la contaminación reduce la transferencia de calor por debajo de niveles aceptables, la respuesta tradicional es drenar el tanque, retirar o acceder al intercambiador de calor y limpiar manualmente las superficies de los tubos. Este evento de mantenimiento consume de 4 a 8 horas de tiempo de producción.
Un sistema integral de limpieza por aspersión-una red de-boquillas de aspersión de pequeño diámetro integradas en la estructura de soporte del intercambiador de calor-permite una limpieza automatizada sin drenaje del tanque. En un intervalo programado, o cuando el coeficiente de transferencia de calor cae por debajo de un umbral, el sistema de pulverización se activa. La solución de limpieza se bombea a través de las boquillas, que dirigen chorros de alta-velocidad a las superficies del tubo. Los chorros desalojan los depósitos, que se depositan en el fondo del tanque o son eliminados por el sistema de filtración del tanque. El ciclo de limpieza se completa en 15-30 minutos sin interrumpir la producción.
El diseño del sistema de pulverización
Las boquillas rociadoras están fabricadas de PTFE o PVDF y están montadas en barras rociadoras dedicadas integradas en el marco de soporte del intercambiador de calor. Las barras rociadoras corren paralelas a las filas de tubos, posicionando las boquillas entre los tubos adyacentes. Cada boquilla dirige un patrón de rociado de chorro plano-en abanico o sólido-a través de una o más superficies de tubos.
Las boquillas están conectadas a un cabezal de suministro de solución de limpieza que sale del tanque a través de una penetración dedicada o comparte la penetración del tanque existente del intercambiador de calor. Durante el funcionamiento normal de calefacción, el cabezal de limpieza está aislado y vacío. Durante un ciclo de limpieza, la solución limpiadora se bombea desde un tanque externo a través del cabezal hasta las boquillas.
La solución de limpieza se selecciona en función de la composición del depósito esperada. Para depósitos-solubles en agua, agua caliente o condensado de vapor-a baja presión es suficiente. Para los depósitos de sarro, se utiliza una solución ácida diluida (ácido clorhídrico o sulfámico inhibido). Para los depósitos orgánicos, es eficaz un detergente o una solución cáustica suave. La resistencia química universal del PTFE permite utilizar cualquier producto químico de limpieza sin preocuparse por la corrosión.
| Parámetro de limpieza por pulverización | Especificación |
|---|---|
| Material de la boquilla | PTFE o PVDF |
| Tipo de boquilla | Ventilador-plano (ángulo de pulverización de 45 a 90 grados) |
| Espaciado de boquillas | 100-200 mm a lo largo de la barra rociadora |
| Disposición de la barra de pulverización | Paralelo a las filas de tubos; entre planos de tubos adyacentes |
| Suministro de solución de limpieza. | Bomba y tanque externos; conexión a través de una penetración de tanque dedicada |
| Presión de la solución de limpieza | 2-5 barg en la entrada de la boquilla |
| Velocidad del chorro en la superficie del tubo. | 5-15 m/s |
| Duración del ciclo de limpieza | 15-30 minutos |
| Frecuencia del ciclo de limpieza | Semanal a mensual (depende del proceso-) |
| método de control | Temporizador-basado o activado por la disminución del valor U- |
La lógica de control automatizada
El sistema de limpieza está controlado por el PLC de la instalación o un controlador dedicado. Hay dos modos de activación disponibles: basado en temporizador-y basado en condición-.
En el modo basado en temporizador-, los ciclos de limpieza se inician en un horario fijo-cada lunes por la mañana o cada 14 días-según la tasa de contaminación conocida del proceso. El cronograma se ajusta a medida que se acumula experiencia operativa.
En el modo basado-en la condición, el coeficiente general de transferencia de calor (valor U-) se monitorea continuamente a partir del caudal de vapor, la presión del vapor, las temperaturas de entrada y salida del fluido del proceso y el área de superficie conocida del intercambiador de calor. Cuando el valor U-disminuye en un porcentaje preestablecido desde la línea base de limpieza-normalmente un 10-15%, se activa un ciclo de limpieza. Este enfoque limpia solo cuando es necesario, minimizando el consumo de solución de limpieza y evitando interrupciones innecesarias.
Un enfoque combinado utiliza programación basada en temporizador-con anulación basada en condiciones-: el intercambiador se limpia según un cronograma mínimo, y se activan limpiezas adicionales si el valor U-se degrada más rápido de lo esperado.
Funciones antiobstrucción de la boquilla
Las boquillas de aspersión en el servicio de incrustaciones son susceptibles de obstruirse. Las boquillas de PTFE incorporan varias funciones anti-obstrucción. El orificio de la boquilla tiene un tamaño lo suficientemente grande (1,5-3,0 mm de diámetro) para permitir el paso de pequeñas partículas que puedan entrar en la solución de limpieza. Un filtro en la línea de suministro de solución de limpieza captura partículas mayores que la mitad del diámetro del orificio.
Durante la operación de calentamiento normal, las boquillas están vacías y expuestas al fluido del proceso. Una pequeña purga continua de agua limpia o aire a través de las boquillas durante el calentamiento evita que el fluido del proceso entre en los orificios de las boquillas y deposite sólidos que los obstruirían durante el siguiente ciclo de limpieza. El flujo de purga es mínimo: 0,1-0,2 L/min por boquilla.
Resumen
Los intercambiadores de calor de PTFE con boquillas de limpieza por aspersión integrales permiten la limpieza automatizada del haz de tubos in situ sin drenaje del tanque ni intervención manual. Las barras rociadoras integradas en el marco de soporte dirigen chorros de limpieza de alta-velocidad a las superficies de los tubos. El control basado en temporizador- o en condiciones- activa ciclos de limpieza que se completan en 15 a 30 minutos. El sistema extiende el intervalo entre paradas de limpieza manual y mantiene el rendimiento de la transferencia de calor dentro de una banda estrecha, mejorando tanto el tiempo de actividad de la producción como la consistencia del proceso.
El soporte de ingeniería para la limpieza integral por aspersión del diseño del intercambiador de calor de PTFE está disponible previa presentación de la química del fluido del proceso, la composición y tasa del depósito de incrustaciones, las dimensiones del tanque y las utilidades de la solución de limpieza disponibles.
