El nivel de condensado oculto
Un tubo intercambiador de calor de PTFE parcialmente inundado con condensado parece idéntico a un tubo de drenaje normal desde el exterior. Ambos están calientes. Ambos llevan vapor. Ambos producen condensado en la trampa. La única diferencia:-una columna de condensado estancado que ocupa el 20-40 % inferior del tubo, es invisible sin abrir el sistema.
El drenaje incompleto reduce la superficie efectiva de transferencia de calor. La sección inundada transfiere un calor mínimo porque el condensado está cerca de la temperatura de saturación y ya ha cedido su calor latente. El intercambiador debe compensar con una mayor presión de vapor o aceptar una capacidad reducida. Con el tiempo, la fluctuación del nivel de condensado en la interfaz de vapor-condensado provoca golpes de ariete y un desgaste acelerado de los tubos en la línea de flotación.
La detección de nivel ultrasónica sin-contacto proporciona un método para identificar tubos inundados sin necesidad de desmontar el sistema. Un transductor ultrasónico colocado contra la pared externa del tubo detecta la presencia de líquido versus vapor dentro del tubo analizando el desajuste de impedancia acústica en la pared interna del tubo.
El principio de detección ultrasónica
Las ondas ultrasónicas que viajan a través de la pared de un tubo sólido se reflejan de manera diferente dependiendo de si la pared interior está en contacto con gas o líquido. Cuando el interior del tubo contiene vapor, existe un gran desajuste de impedancia acústica en la interfaz de vapor de PTFE-. La mayor parte de la energía ultrasónica se refleja. Cuando el interior del tubo contiene condensado, la discrepancia de impedancia en la interfaz de agua de PTFE-es menor. Una parte importante de la energía se transmite al líquido y no regresa en forma de fuerte reflexión.
Un dispositivo ultrasónico de pulso-transmite una breve ráfaga de ultrasonido a la pared del tubo y mide la amplitud del eco que regresa desde la pared interior. Un eco fuerte indica vapor. Un eco débil indica contacto con líquido. Al escanear el transductor a lo largo del tubo, el operador identifica el punto de transición donde cambia la amplitud del eco-este es el nivel de condensado.
El método no es-invasivo. El transductor se acopla a la superficie externa del tubo con una pequeña cantidad de gel ultrasónico. No es necesario abrir, drenar ni despresurizar el sistema. La medición se puede realizar durante el funcionamiento normal.
Tabla 1: Interpretación de la detección ultrasónica para tubos intercambiadores de calor de PTFE
| Característica de eco | Condición interna | Interpretación | Aceptabilidad |
|---|---|---|---|
| Eco fuerte y consistente a lo largo de toda la longitud del tubo | Vapor por todas partes | Drenaje completo; sin inundaciones | Aceptable |
| Fuerte eco en la parte superior; eco débil en la parte inferior | Condensado en la sección inferior; transición brusca | Inundaciones parciales; observe el nivel de condensado | Marginal; investigar el drenaje |
| Eco débil en toda su longitud | Completamente lleno de líquido- | Tubo completamente inundado | No aceptable; corrección inmediata necesaria |
| Fuerza del eco fluctuante | Flujo agitado de dos-fases | Flujo lento; drenaje inestable | No aceptable; riesgo de golpe de ariete |
| Sin eco (transmisión completa) | Tubo vacío (sin vapor ni condensado) | Tubo bloqueado o aislado | Investigar la causa de la condición de falta de flujo- |
Realizar el escaneo
El escaneo ultrasónico se realiza con el intercambiador en condiciones de funcionamiento estables-presión de vapor estable, carga de calor constante y flujo de condensado normal. El transductor se coloca contra el tubo en el extremo de entrada de vapor y se anota la amplitud del eco. Luego, el transductor se mueve gradualmente a lo largo del tubo hacia el extremo de salida de condensado. En cada posición, se registra la amplitud del eco.
La transición de un eco fuerte a un eco débil identifica el nivel de condensado. La distancia de esta transición desde el extremo de salida del condensado representa la longitud inundada. Una longitud inundada que exceda del 10 al 15 % de la longitud total del tubo indica un problema de drenaje que requiere investigación.
El escaneo de varios tubos a lo largo del paquete revela si la inundación es aislada (lo que sugiere un bloqueo local o hundimiento en tubos específicos) o generalizada (lo que sugiere un problema de drenaje a nivel del sistema-como una trampa de tamaño insuficiente o una contrapresión excesiva).
Confirmar el diagnóstico
El diagnóstico ultrasónico puede confirmarse mediante un método térmico. Una cámara de infrarrojos o un termopar de contacto mide la temperatura de la superficie exterior del tubo a lo largo de su longitud. La sección llena de vapor-funciona 10-30 grados más caliente que la sección llena de condensado. La transición térmica debería coincidir con la transición del eco ultrasónico dentro de la incertidumbre de medición.
Una tercera confirmación es un aumento temporal en el rendimiento de la trampa de vapor al evitar o ajustar la trampa. Si el nivel de condensado cae en respuesta a un mejor drenaje, se confirma el diagnóstico de drenaje-inundación limitada.
Resumen
La detección de nivel ultrasónica sin-contacto diagnostica el drenaje incompleto de condensado en los tubos intercambiadores de calor de PTFE midiendo la amplitud del eco en la pared interior del tubo. Un eco fuerte indica vapor; un eco débil indica condensación. El escaneo a lo largo del tubo identifica el nivel de condensado sin necesidad de desmontar el sistema.
Las longitudes inundadas que exceden el 10-15% de la longitud del tubo justifican una investigación de la idoneidad del sistema de condensado. El método es rápido, no invasivo y aplicable durante el funcionamiento normal. La termografía proporciona una confirmación complementaria.
El soporte de ingeniería para la evaluación del drenaje ultrasónico de intercambiadores de calor de PTFE está disponible previa presentación de las dimensiones del tubo, la presión de vapor de funcionamiento, los datos de rendimiento actuales y cualquier síntoma de drenaje observado.
