Un taller de galvanoplastia instaló un calentador de inmersión de PTFE de 4 kW para realizar la descalcificación de rutina. La funda había acumulado una capa de 1,5 mm de depósitos de carbonato de calcio e hidróxido metálico durante ocho meses de servicio. El calentador se limpió con ácido clorhídrico diluido, se enjuagó y se devolvió al tanque. En dos semanas, el tiempo de calentamiento-fue notablemente más largo que antes de la descalcificación. El calentador consumía corriente normal. La funda parecía limpia. Sin embargo, la producción había disminuido.
La descalcificación restablece la transferencia de calor eliminando la capa de depósito aislante. En la mayoría de los casos, un calentador sin cal funciona como uno nuevo. Pero en algunos casos, la descalcificación revela o causa un problema diferente-uno que reduce la producción aunque la funda parezca limpia.
El depósito enmascaraba una superficie degradada
Los depósitos de cal se forman preferentemente en las superficies más calientes. Las áreas de la vaina que estaban más calientes acumularon las incrustaciones más gruesas. Cuando se elimina la incrustación, el PTFE subyacente queda expuesto-y esa superficie puede haber sido degradada por las temperaturas elevadas que causaron la deposición en primer lugar.
La degradación puede tomar la forma de oxidación de la superficie, microfisuras o pérdida del acabado suave del polímero. La superficie rugosa aumenta el espesor de la capa límite térmica, reduciendo la transferencia de calor incluso sin una capa de depósito. El calentador no ha perdido potencia, pero ha perdido la capacidad de transferir esa potencia de manera eficiente al fluido.
| Pre-Condición de descalcificación | Publicar-hallazgo de descalcificación | Efecto sobre la transferencia de calor | Acción |
|---|---|---|---|
| Escala de luz, 0,5 mm | Superficie lisa | Restaurado casi-nuevo | Ninguno |
| Escala moderada, 1,0 mm | Ligera decoloración | Reducción menor | Monitor |
| Escala pesada, 1,5 mm. | Descolorido, áspero | Reducción moderada | Reemplazo de planes |
| Escala muy pesada, 2,0 mm+ | Agrietado o ampollado | Reducción significativa | Reemplace el calentador |
Estado de la superficie tras-desincrustación y su efecto en la transferencia de calor
El proceso de descalcificación en sí puede dañar la superficie
No todos los métodos de descalcificación son respetuosos con el PTFE. El ácido utilizado para disolver las incrustaciones también puede atacar el polímero si la concentración o la temperatura son demasiado altas. El ácido clorhídrico al 10% y 40 grados generalmente es seguro para el PTFE. El ácido clorhídrico al 20% y 60 grados puede causar degradación de la superficie tras una exposición prolongada.
La descalcificación mecánica-raspado, cepillado o almohadillas abrasivas-elimina las incrustaciones rápidamente pero puede rayar el PTFE. Una superficie ranurada crea sitios de nucleación para futuras deposiciones y aumenta el espesor de la capa límite. El calentador puede estar limpio pero ya no liso.
El chorro de agua a alta-presión es eficaz para las incrustaciones gruesas, pero puede dañar el PTFE si se mantiene la boquilla demasiado cerca o la presión es demasiado alta. Se recomienda un límite de presión de 50 a 70 bar y una distancia entre boquillas de al menos 150 mm.
Los depósitos de sarro pueden haber cambiado permanentemente la superficie
Incluso si el proceso de descalcificación no daña el PTFE, la propia incrustación puede haber alterado la química de la superficie. Los depósitos de calcio y silicato pueden unirse químicamente al PTFE, dejando un residuo fino que la limpieza con ácido no elimina. Este residuo no es visible pero afecta la humectabilidad y la transferencia de calor.
Una superficie que originalmente era hidrofóbica-que repele el agua-puede volverse hidrofílica después de una exposición prolongada a las incrustaciones. La superficie hidrófila promueve la formación de una fina película de agua que añade resistencia térmica. El efecto es pequeño pero mensurable con el tiempo.
Es posible que el calentador haya estado funcionando por encima de su temperatura segura
La razón más común para la pérdida de potencia después de la descalcificación es que el calentador estaba funcionando por encima de la temperatura segura de su funda antes de la descalcificación. La capa de sarro aisló la vaina, elevando su temperatura. La elevada temperatura degradó el PTFE, reduciendo su conductividad térmica y aumentando la resistencia térmica entre el elemento y el fluido.
Es posible que la degradación no sea visible. La funda puede parecer intacta. Pero la estructura del polímero ha cambiado y su capacidad para conducir calor ha disminuido. El calentador ya no funciona según sus especificaciones originales.
| Condición de funcionamiento | Temperatura de la funda antes de descalcificar | Temperatura de la funda después de la descalcificación | Condición de PTFE | Pérdida de salida |
|---|---|---|---|---|
| Escala normal y ligera | 95 grados | 90 grados | Intacto | Ninguno |
| Escala elevada y moderada | 110 grados | 95 grados | Ligera degradación | 3–5% |
| Escala alta y pesada | 125 grados | 100 grados | Degradación moderada | 8–12% |
| Escala excesiva y muy pesada. | 140 grados + | 105 grados + | Degradación severa | 15–25% |
Temperatura de la funda y pérdida de rendimiento después de la desincrustación en tanques de revestimiento
Cómo saber si la pérdida de producción es permanente
Una prueba sencilla puede determinar si la pérdida de salida se debe a una degradación permanente de la funda o a una condición temporal. Mida el tiempo de calentamiento-inmediatamente después de la descalcificación y compárelo con el tiempo de calentamiento-con un calentador nuevo de la misma clasificación en el mismo tanque.
Si el tiempo de calentamiento-está dentro del 10 % de la línea base del nuevo-calentador, el calentador está funcionando aceptablemente. Si es entre un 15% y un 25% más, el PTFE se ha degradado y el calentador se acerca al final de su vida útil. Si dura más del 25%, se debe reemplazar el calentador.
Una medición de la temperatura de la vaina proporciona información adicional. Si la temperatura de la funda con carga normal es más de 20 grados por encima de la temperatura del fluido a granel después de la desincrustación, la resistencia térmica ha aumentado y el calentador ya no funciona de manera eficiente.
Prevención de la pérdida de producción después de la descalcificación
La prevención más eficaz es desincrustar antes de que la capa de sarro se vuelva lo suficientemente espesa como para elevar la temperatura de la funda al rango de degradación. Un programa de descalcificación regular basado en los resultados de la inspección-no un calendario fijo-mantiene la capa de sarro delgada y la temperatura de la funda dentro de límites seguros.
El uso del método de descalcificación más suave y eficaz reduce el riesgo de daños en la superficie. Se prefiere la circulación de ácido diluido a temperatura moderada al raspado mecánico o al chorro de alta-presión.
La reducción de la densidad de vatios reduce la temperatura de la funda y ralentiza tanto la formación de incrustaciones como la degradación de la funda. Un calentador que funciona a 0,9 W/cm² tiene una temperatura de la funda entre 10 y 15 grados más baja que uno a 1,4 W/cm², lo que extiende el intervalo entre limpiezas y reduce la degradación provocada por la temperatura-que hace necesaria la descalcificación.
Cuando la pérdida de salida indica un problema de especificación
La pérdida repetida de potencia después de la descalcificación en el mismo tanque indica que el calentador está funcionando demasiado cerca de su límite térmico. La alta densidad de vatios, la alta temperatura del baño o el flujo deficiente contribuyen a una temperatura elevada de la funda y a una degradación acelerada. Una configuración personalizada del calentador de inmersión de PTFE con menor densidad de vatios, mejor acceso al flujo y una superficie más grande reduce la tasa de degradación de la funda y extiende el intervalo entre las limpiezas requeridas. El proceso de especificación requiere la química del baño, la temperatura de funcionamiento, la composición de las incrustaciones y el historial de descalcificación de calentadores anteriores.
