El marco de comparación de costos
Una instalación de procesamiento químico requiere un intercambiador de calor de 100 kW para un tanque de decapado de hormigón. Se evalúan dos opciones: un-intercambiador de carcasa-y{4}}tubos de titanio construido en fábrica instalado en el circuito de recirculación, y una rejilla de PTFE-fabricada en campo, ensamblada en-el sitio y sumergida directamente en el tanque.
La comparación del precio de compra es sencilla: la unidad de carcasa-y{1}}tubo de titanio cuesta aproximadamente 28 000 dólares al fabricante. Los componentes de la rejilla de PTFE-tubos, cabezales, placas de soporte y accesorios-cuestan aproximadamente $10,500.
Pero el precio de compra no es el costo de instalación. El intercambiador de titanio requiere soporte de acero estructural, aparejos de grúa, accesorios de tuberías para conexiones de proceso y servicios públicos, y aislamiento. La rejilla de PTFE requiere-mano de obra de montaje en el sitio, pero no requiere aparejos pesados, soporte estructural mínimo y conexiones de tuberías más simples. La comparación del costo total instalado cuenta una historia diferente que el precio de compra por sí solo.
El cálculo de la mano de obra de montaje de campo
Una rejilla de PTFE para servicio de 100 kW consta de aproximadamente 120 tubos de 10 mm de diámetro exterior, dispuestos en una rejilla de 12 × 10 con placas de soporte y cabezales de PTFE. Los componentes se envían al sitio como un kit: tubos cortados-a la medida-, placas de soporte pre-perforadas y cabezales pre-fabricados con accesorios de compresión.
El montaje in situ por parte de dos técnicos tarda aproximadamente entre 16 y 20 horas. El trabajo implica pasar tubos a través de placas de soporte, conectar tubos a los cabezales, ensamblar el marco de soporte y probar la presión del conjunto completo. No se requieren herramientas especializadas más allá de cortatubos y llaves dinamométricas.
Con una tarifa de mano de obra totalmente cargada de $85 por hora, el costo de la mano de obra de montaje es de $2,720 a $3,400. Este coste de mano de obra forma parte del coste de instalación de PTFE pero no tiene equivalente en la opción metálica, que llega completamente montada.
Tabla 1: Comparación del costo total de instalación (servicio de 100 kW, tanque de decapado de concreto)
| Elemento de costo | Carcasa de titanio-y-tubo (pre-ensamblado) | Rejilla de PTFE (fabricada en campo-) |
|---|---|---|
| Compra de equipos/componentes | $28,000 | $10,500 |
| Carga al sitio | $1,200 | $350 |
| Equipo de descarga (carretilla elevadora/grúa) | $450 | $0 (manual) |
| Marco de soporte de acero estructural | $3,500 | $400 (PTFE/PVDF ligero) |
| Mano de obra de instalación/montaje | $1,200 (instalación de tubería) | $3,200 (montaje + instalación de tuberías) |
| Aparejo y posicionamiento | $1,500 | $0 (colocación manual en tanque) |
| Conexiones de tuberías de proceso | $2,800 | $1,200 (conexiones flexibles) |
| Tubería de vapor/condensado | $1,800 | $1,500 |
| Aislamiento | $900 | $0 (sumergido; no requerido) |
| Pruebas de presión y puesta en marcha. | $600 | $600 |
| Costo total instalado | $41,950 | $17,750 |
La ventaja del costo estructural y de aparejo
El intercambiador de carcasa-y-tubo de titanio pesa aproximadamente 320 kg. Requiere un marco de acero estructural anclado al piso o una plataforma de concreto. El marco debe diseñarse para soportar cargas estáticas más cargas sísmicas o de viento según la ubicación. El intercambiador debe elevarse a su posición utilizando una grúa, un montacargas o un equipo de caída de cadena-que requiere programación, operadores certificados y permisos de seguridad.
La rejilla de PTFE, montada in-in situ, pesa aproximadamente 35 kg completa. Puede ser levantado y posicionado por dos técnicos sin asistencia mecánica. El marco de soporte es un ángulo liviano de PTFE o PVDF, que descansa sobre el piso del tanque o está suspendido del borde del tanque. Sin anclajes al suelo, sin grúa, sin certificaciones de operador.
La ventaja de costos estructurales y de aparejo del PTFE-$3,500 + $1,500=$5000 para el titanio frente a $400 + $0=$400 para el PTFE-es un factor importante que contribuye al diferencial de costos de instalación.
La diferencia en la conexión de tuberías
Un intercambiador-y-tubos requiere conexiones de tuberías rígidas en ubicaciones precisas. Las boquillas de entrada y salida del proceso deben alinearse con la tubería existente. Cualquier desalineación requiere modificación de la tubería. Las conexiones de vapor y condensado son igualmente rígidas. La mano de obra para la instalación de tuberías es 2-3 veces mayor que la de la opción PTFE.
La rejilla de PTFE dentro del tanque utiliza tubos de escape de PTFE flexibles que se conectan a los cabezales de vapor y condensado fuera del tanque. Las conexiones flexibles se adaptan a la desalineación y eliminan la necesidad de instalar tuberías con precisión. El tanque en sí proporciona la-contención del lado del proceso-no se requieren conexiones de tuberías de proceso externas para la calefacción.
Resumen
El costo total de instalación de una rejilla de intercambiador de calor de PTFE-fabricada en campo es aproximadamente el 42 % de una unidad de tubo y carcasa de titanio pre-preensamblada-y-de{5}}$17 750 frente a $41 950. El costo de compra de PTFE es menor y las ventajas en el costo de instalación derivadas de la construcción liviana, la eliminación de aparejos pesados, el soporte estructural simplificado y las conexiones de tuberías flexibles compensan con creces la mano de obra de ensamblaje en el campo.
Para aplicaciones donde la inmersión del tanque es práctica, la rejilla de PTFE-fabricada en campo ofrece un costo total de proyecto sustancialmente menor que un intercambiador de carcasa-y-tubos metálicos, además de sus ventajas de corrosión y mantenimiento.
El análisis de ingeniería para comparar los costos de instalación en condiciones específicas del proyecto está disponible previa presentación de las dimensiones del tanque, la carga térmica, los servicios públicos disponibles, las restricciones de acceso al sitio y las tarifas de mano de obra local.
