La restricción de modernización que impulsa la selección del diseño
Una línea de galvanoplastia que ha estado en servicio durante diez o quince años se está actualizando con un nuevo intercambiador de calor de PTFE. El tanque existente está en su lugar. El suministro de vapor y el retorno de condensado están instalados. El espacio disponible alrededor del tanque está limitado por el equipo adyacente, las columnas estructurales y las tuberías aéreas. El intercambiador de calor debe instalarse sin mover el tanque ni modificar la estructura del edificio.
Las opciones de diseño que están disponibles en una instalación nueva - un espacio más grande, una orientación diferente, una ruta de tubería diferente - no están disponibles en una modernización. El intercambiador de calor debe diseñarse para adaptarse a las limitaciones existentes y el diseño debe minimizar la mano de obra necesaria para la instalación, las tuberías y la puesta en servicio.
Factores de diseño que determinan la mano de obra de instalación
Varios factores de diseño determinan la mano de obra de instalación de un intercambiador de calor de PTFE modernizado.
Orientación del intercambiador de calor.Una orientación vertical requiere menos espacio en el piso que una orientación horizontal, pero puede requerir un dispositivo de elevación para su instalación. Una orientación horizontal es más fácil de instalar pero requiere más espacio en el piso.
Ubicación de la conexión.Las conexiones de entrada y salida deben ubicarse de manera que se minimicen los recorridos de tubería hasta las conexiones de proceso y suministro de vapor existentes. Las conexiones que miran en la dirección incorrecta requieren tuberías, accesorios y mano de obra adicionales.
Estructura de soporte.El intercambiador de calor debe estar soportado por la estructura existente o por una nueva estructura de soporte. Un diseño que utiliza la estructura existente reduce la mano de obra de instalación y el costo de nuevos soportes.
Espacio libre para la instalación.El diseño debe proporcionar suficiente espacio para colocar el intercambiador de calor en su posición, conectarlo y realizarle mantenimiento. Un espacio libre insuficiente aumenta la mano de obra de instalación y el riesgo de daños durante la instalación.
Requisitos de peso y levantamiento.El peso del intercambiador de calor determina el equipo de elevación necesario. Se puede instalar una unidad más liviana con una grúa o polipasto más pequeño, lo que reduce el costo de instalación.
Complejidad de las tuberías.La cantidad de codos, tes y reductores en la tubería afecta la mano de obra de instalación y la caída de presión. Un diseño que minimice la complejidad de las tuberías reduce ambas cosas.
Comparación de opciones de diseño para la mano de obra de instalación
La siguiente tabla resume la mano de obra de instalación para diferentes diseños de intercambiadores de calor de PTFE en una línea de revestimiento modernizada con espacio limitado y suministro de vapor existente.
| Opción de diseño | Orientación | Ubicación de la conexión | Estructura de soporte | Mano de obra de instalación (horas) | Costo de instalación a $85/hora | Costo relativo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tuberías horizontales,{0}}montadas en el suelo y personalizadas | Horizontal | Conexiones laterales, extremos opuestos | Nuevos soportes de suelo | 60–80 | $5,100–6,800 | 100 |
| Conexiones optimizadas horizontales,{0}}montadas en el suelo | Horizontal | Conexiones frente a tuberías existentes | Nuevos soportes de suelo | 40–55 | $3,400–4,675 | 67 |
| Conexiones optimizadas verticales,{0}}montadas en la pared | Vertical | Conexiones en la parte superior e inferior | Soportes de pared existentes | 30–40 | $2,550–3,400 | 50 |
| Vertical, montado en el suelo-con soporte existente | Vertical | Conexiones alineadas con tuberías existentes. | Estructura de piso existente | 25–35 | $2,125–2,975 | 42 |
| Montado sobre patines-, pre-con tuberías | horizontales o verticales | Pre-tubería a un único punto de conexión | Marco deslizante | 15–25 | $1,275–2,125 | 25 |
| Unidad modular con accesorios-de desconexión rápida | Cualquier | Desconexión rápida-en conexiones pre-tuberías | marco modular | 10–18 | $850–1,530 | 17 |
Los valores de la mano de obra de instalación suponen una adaptación a una línea de revestimiento existente con el tanque en su lugar y el suministro de vapor disponible. El costo de instalación incluye la mano de obra para mover el intercambiador de calor a su posición, conectar las tuberías y poner en marcha.
Por qué los diseños sobre patines-montados y pre-con tuberías reducen la mano de obra
Un intercambiador de calor-montado sobre patines se ensambla sobre una estructura de acero con las tuberías, las válvulas y la instrumentación pre-instaladas en fábrica. La unidad llega al sitio como un paquete completo y la instalación implica colocar el patín en su lugar y conectar un único punto de conexión de proceso y un único punto de conexión de vapor.
El patín pre-con tuberías reduce la mano de obra de instalación por tres razones. Primero, la tubería ya está ensamblada y probada, lo que elimina la mano de obra de la tubería en campo. En segundo lugar, las conexiones se consolidan en un único punto, lo que reduce el número de conexiones de campo. En tercer lugar, la unidad se puede probar y poner en marcha en fábrica, lo que reduce el tiempo de puesta en servicio en campo.
El diseño montado sobre patines-es particularmente efectivo en modernizaciones donde las tuberías existentes son difíciles de modificar. El patín se puede colocar para alinearlo con los puntos de conexión existentes, y las conexiones pre-tuberías se pueden diseñar para que coincidan con las tuberías existentes.
El papel de la orientación a la conexión
La orientación de las conexiones de entrada y salida tiene un efecto significativo en la mano de obra de instalación. Las conexiones que miran hacia las tuberías existentes requieren tramos de tubería más cortos y menos accesorios. Las conexiones que miran en la dirección incorrecta requieren tuberías, codos y mano de obra adicionales.
Para un intercambiador de calor modernizado, la orientación de la conexión debe especificarse según la disposición real de las tuberías en la instalación. Un estudio del sitio que documenta la ubicación y orientación del suministro de vapor, el retorno de condensado y las conexiones de proceso existentes proporciona la información necesaria para especificar la orientación de la conexión.
La orientación de la conexión también afecta al acceso de mantenimiento. Las conexiones ubicadas en el costado o en la parte superior del intercambiador de calor son de más fácil acceso para mantenimiento que las conexiones ubicadas en la parte inferior o en un espacio confinado.
El papel de la estructura de apoyo
La estructura de soporte para un intercambiador de calor modernizado puede ser un componente de costo significativo. Una nueva estructura de soporte requiere diseño, fabricación e instalación. Un diseño que utiliza la estructura existente elimina este costo.
Los intercambiadores de calor verticales a menudo pueden estar soportados por soportes de pared o por columnas estructurales existentes. Los intercambiadores de calor horizontales normalmente requieren soportes de piso, que pueden necesitar ser diseñados y fabricados.
La estructura de soporte debe diseñarse para acomodar la expansión térmica del intercambiador de calor. Un soporte rígido que limite la expansión térmica puede imponer tensión sobre el intercambiador de calor y las tuberías. Un soporte flexible que permite que el intercambiador de calor se expanda y contraiga libremente reduce el estrés y el riesgo de falla.
El papel de la elevación y el aparejo
El peso y las dimensiones del intercambiador de calor determinan el equipo de elevación necesario para la instalación. Un intercambiador de calor grande puede requerir una grúa, mientras que una unidad más pequeña se puede instalar con un polipasto o una carretilla elevadora.
Un intercambiador de calor más ligero reduce el coste de elevación y el riesgo de daños durante la instalación. El peso se puede reducir utilizando una superficie más pequeña, una pared de tubo más delgada o una estructura de soporte más liviana. Sin embargo, estos cambios pueden afectar el rendimiento térmico y la vida útil.
El plan de elevación debe desarrollarse antes de pedir el intercambiador de calor. El plan debe identificar los puntos de elevación, el equipo de elevación y el camino desde el punto de entrega hasta el lugar de instalación. Una disposición que permita mover el intercambiador de calor a su posición sin obstrucciones reduce la mano de obra de instalación y el riesgo de daños.
Características de diseño que reducen la mano de obra de instalación
Varias características de diseño reducen la mano de obra de instalación de un intercambiador de calor de PTFE modernizado.
Patín pre-entubado.Una unidad-montada sobre patines con-tuberías, válvulas e instrumentación preinstaladas reduce la mano de obra de las tuberías en el campo y el tiempo de puesta en servicio.
Accesorios de desconexión rápida-.Los accesorios-de desconexión rápida en el proceso y las conexiones de vapor permiten conectar y desconectar el intercambiador de calor en minutos en lugar de horas.
Conexiones flexibles.Las mangueras flexibles o juntas de expansión en las conexiones se adaptan a desalineaciones menores y expansión térmica sin imponer tensión al intercambiador de calor o a las tuberías.
Soportes ajustables.Los soportes ajustables permiten nivelar y alinear el intercambiador de calor después de colocarlo en su lugar, lo que reduce el tiempo necesario para la alineación.
Argollas y muñones de elevación.Los anillos de elevación o muñones en la carcasa del intercambiador de calor permiten levantar la unidad con una grúa o polipasto sin aparejos que puedan dañar las tuberías o el haz de tubos.
Construcción modular.Se puede ensamblar un intercambiador de calor modular a partir de componentes más pequeños que son más fáciles de colocar en su posición. Esto es particularmente útil en modernizaciones con acceso limitado.
Parámetros de especificación para mano de obra de instalación baja
Los ingenieros de equipos que especifican un intercambiador de calor de PTFE para una línea de revestimiento modernizada deben confirmar los siguientes parámetros con el proveedor.
Estudio del sitio.Proporcione al proveedor un estudio del sitio que documente el tanque, las tuberías, el suministro de vapor y el espacio disponible existentes.
Orientación.Especifique la orientación requerida según el espacio disponible y las tuberías existentes.
Ubicación y orientación de la conexión.Especifique la ubicación y orientación de la conexión según el diseño de la tubería existente.
Estructura de soporte.Especifique la estructura de soporte según la estructura existente y los requisitos de expansión térmica.
Disposiciones de elevación.Especificar los puntos de elevación y los equipos de elevación disponibles en el sitio.
Opción montada sobre patines-.Especifique si se requiere una unidad montada sobre patines-con conexiones pre-tuberías.
Accesorios de desconexión rápida-.Especifique el tipo de conexión en las conexiones de proceso y de vapor.
Conexiones flexibles.Especifique las conexiones flexibles necesarias para adaptarse a la desalineación y la expansión térmica.
Estimación de mano de obra de instalación.Solicite al proveedor que proporcione una estimación de la mano de obra de instalación basada en el estudio del sitio y el diseño especificado.
Hacer coincidir el diseño con las restricciones de instalación
El diseño de un intercambiador de calor de PTFE en una línea de revestimiento modernizada determina la mano de obra de instalación y el costo total de la modernización. Un diseño pre-montado sobre patines-con tuberías, con una orientación de conexión optimizada y una estructura de soporte existente reduce la mano de obra de instalación entre un 50 % y un 75 % en comparación con un diseño personalizado-montado en el piso-con tuberías. Los ahorros en mano de obra de instalación pueden compensar con creces el mayor costo de capital de la unidad montada sobre patines-.
La decisión sobre el diseño debe basarse en un análisis{0}}específico de la instalación que incorpore el espacio disponible, las tuberías existentes, la estructura de soporte y el equipo de elevación. Un estudio del sitio y un plano de diseño proporcionan la información necesaria para especificar el diseño óptimo.
Para líneas de revestimiento modernizadas que evalúan opciones de intercambiadores de calor, el diseño debe seleccionarse en función del costo total de instalación, incluido el costo de capital, la mano de obra de instalación y la pérdida de producción durante la instalación. Un intercambiador de calor con un costo de capital más alto pero un costo de instalación más bajo puede tener un costo total de modernización más bajo.
Los ingenieros de equipos y los especialistas en adquisiciones que evalúan las especificaciones de los intercambiadores de calor de PTFE para líneas de revestimiento modernizadas pueden solicitar una revisión del diseño que abarque la orientación, la ubicación de la conexión, la estructura de soporte, las disposiciones de elevación y las opciones montadas sobre patines-para confirmar que la unidad coincide con las limitaciones de instalación reales y la estructura de costos de la instalación.
