Una línea de fosfatado notó que su tanque tardaba más en alcanzar el punto de ajuste cada mes. La corriente del calentador coincidía con la placa de identificación, el controlador pedía calor y la superficie del calentador sobre el líquido parecía limpia. Cuando se sacó el calentador para su inspección, el tercio inferior de la funda estaba enterrado bajo una capa de 25 mm de sedimento compactado-lodo de fosfato de hierro, incrustaciones y arena remanente que se había asentado y consolidado en el piso del tanque.
La cobertura de sedimentos es una causa común, pero a menudo pasada por alto, de pérdida de salida del calentador de inmersión de PTFE. La capa de sedimento aísla la parte inferior del calentador, atrapando el calor y obligando al calentador a funcionar más caliente para ofrecer la misma potencia. La mayor temperatura de la superficie acelera la degradación del PTFE y aumenta el consumo de energía.
Cómo se acumula el sedimento en la sección inferior del calentador
Los sedimentos se depositan por gravedad. En un tanque con flujo bajo cerca del fondo, el sedimento se acumula en el piso y contra la parte inferior del calentador. La capa de sedimento crece hacia arriba a medida que se depositan más sólidos.
La capa de sedimento suele ser más densa y consolidada que las incrustaciones en la superficie del calentador. Es una mezcla de sólidos precipitados, productos de corrosión y partículas arrastradas. La conductividad térmica del sedimento depende de su composición y porosidad, pero generalmente es menor que la de la funda de PTFE.
| Tipo de sedimento | Fuente típica | Conductividad térmica | Tasa de deposición | Tiempo de cobertura |
|---|---|---|---|---|
| fosfato de hierro | Reacción de fosfatación | 0.5–1.0 W/m·K | Alto | 2 a 6 meses |
| hidróxido metálico | Arrastre del baño de revestimiento- | 0.2–0.5 W/m·K | Moderado | 4 a 10 meses |
| Carbonato de calcio | agua dura | 1.0–2.0 W/m·K | Bajo-moderado | 6 a 18 meses |
| Lodos mixtos | Múltiples fuentes | 0.3–0.8 W/m·K | Alto | 2 a 6 meses |
Tipos de sedimentos y sus características de deposición.
Por qué el tercio inferior es el más afectado
El tercio inferior del calentador está más cerca del fondo del tanque, donde se deposita el sedimento. También es la zona con menor velocidad de flujo en la mayoría de los tanques. El flujo es más fuerte en la superficie, donde se genera la agitación, y más débil en el fondo, donde se acumula el sedimento.
La capa de sedimentos en el tercio inferior crea una barrera térmica. El calor generado por el calentador debe atravesar la capa de sedimento antes de llegar al fluido a granel. El sedimento añade resistencia térmica, lo que eleva la temperatura de la superficie del calentador.
Para un calentador que funciona a 1,2 W/cm², una capa de sedimento de 25 mm con una conductividad térmica de 0,5 W/m·K añade aproximadamente 60 grados de caída de temperatura. La temperatura de la superficie del calentador aumenta en esa cantidad, lo que puede llevar al PTFE al rango de degradación.
El efecto sobre el rendimiento del calentador
El sedimento-cubierto en el tercio inferior del calentador aporta menos calor al baño. Se reduce la superficie efectiva del calentador. El calentador debe funcionar a mayor temperatura para producir la misma producción de calor total, y el consumo de energía aumenta.
El sedimento también cambia el patrón de flujo alrededor del calentador. La capa de sedimento puede bloquear los canales de flujo en la parte inferior del calentador, reduciendo la circulación general y creando zonas muertas.
Prevención de la cobertura de sedimentos
La prevención más eficaz es eliminar el sedimento antes de que se acumule. La limpieza regular del tanque-cada 3 a 6 meses en baños con alto contenido de-sólidos-evita que la capa de sedimento alcance espesores que afecten el rendimiento del calentador.
Mejorar el flujo en el fondo del tanque reduce la acumulación de sedimentos. Un tubo de aspersión o eductor dirigido a lo largo del fondo del tanque mantiene el sedimento suspendido y permite su eliminación mediante filtración.
Un calentador montado sobre el piso del tanque-sobre separadores o soportes-reduce el área del calentador que está expuesta a la capa de sedimento. Los sedimentos se acumulan en el suelo, pero la calefacción está encima.
| Medida de Prevención | Efecto sobre los sedimentos | Implementación | Costo |
|---|---|---|---|
| Limpieza regular del tanque | Elimina sedimentos | Programa de mantenimiento | Moderado |
| Rociador inferior o eductor | Mantiene los sedimentos suspendidos | Instalación de equipos | Moderado |
| Montaje elevado del calentador | Evita el contacto con sedimentos | Diseño de montaje | Bajo |
| Trampa de lodos | Recoge sedimentos | Diseño de tanque | Más alto |
Medidas de prevención para la cobertura de sedimentos de los calentadores de inmersión de PTFE
Cuando la cobertura de sedimentos indica un problema de diseño
Un calentador que pierde potencia debido a la cobertura de sedimentos a pesar de una limpieza regular indica que el diseño del tanque o el montaje del calentador no son adecuados para la aplicación. Una configuración personalizada del calentador de inmersión de PTFE con un montaje elevado, un flujo inferior mejorado y una menor densidad de vatios aborda la causa fundamental de la cobertura de sedimentos. El proceso de especificación requiere la química del baño, la tasa de generación de sólidos, las dimensiones del tanque y la potencia requerida. Para instalaciones con baños de proceso con alto contenido de sólidos-, este enfoque específico-de aplicación reduce la pérdida de producción relacionada con los sedimentos-y extiende la vida útil del calentador.
