Extractor de paquetes: tipos, procedimiento de extracción y guía de selección

Extractor de paquetes: guía del ingeniero de campo sobre tipos, procedimientos y selección de equipos

Un extractor de paquetes es sin duda la máquina más valiosa durante la reparación de un intercambiador de calor y, por cualquier motivo, una de las menos apreciadas. Como parte de una actualización completa de la confiabilidad de un intercambiador de calor, este artículo le mostrará cómo funcionan, qué estilo es mejor para sus condiciones específicas y los procesos precisos que han mantenido las extracciones más exclusivas de los intercambiadores a tiempo y por debajo del presupuesto. Si su refinería o planta petroquímica depende de intercambiadores de carcasa y tubos, vale la pena mejorar su base de conocimientos sobre equipos críticos.

¿qué es un extractor de paquetes?

Un extractor de haces de tubos es una pieza de maquinaria accionada hidráulicamente que se utiliza para retirar haces de tubos de los intercambiadores de carcasa y tubos, ya sea como parte del mantenimiento o la inspección, o al reemplazar un intercambiador de calor. Se sujeta a la placa tubular o a un anillo de tracción exclusivo y aplica una fuerza horizontal cuidadosamente medida para deslizar el haz fuera de la carcasa a velocidades típicamente entre 0,3 metros/minuto (tira lenta) y 1,5 metros/minuto (tira rápida).

Es importante comprender que se trata de equipos completamente diferentes a los equipos de tracción de cables o haces de cables que a menudo se emplean en instalaciones de cableado. Se trata de equipos de mantenimiento industrial pesado diseñados específicamente para esta tarea. Las refinerías, los complejos petroquímicos, los generadores de energía y las terminales de GNL (gas natural licuado) dependen de ellos durante casi todos los ciclos de respuesta. Cada producto de la gama de extractores de haces sirve para una aplicación específica de mantenimiento de intercambiadores de calor, desde pequeños haces de tubos de menos de 5 toneladas hasta grandes unidades industriales de más de 100 toneladas.

¿Por qué no utilizar simplemente una grúa? Tres razones. Uno, muchos intercambiadores de calor de carcasa y tubos están alojados dentro de bastidores de tuberías u otras estructuras aisladas que montan grúas demasiado lejos para lograr precisión de carga. En segundo lugar, una grúa forzará la aplicación vertical de la carga horizontal al haz, con el riesgo de destruir el orificio del proyectil o las pestañas de soporte del deflector. Tres, velocidad de giro. Las grúas no aceleran la carga tan rápida o fácilmente como los sistemas dedicados de elevación por compresión. Dicho hardware realiza aproximadamente el doble de extracciones eficientes de haces de tubos por turno.

BOSHIYA suministra una línea completa de soluciones extractor de paquetes capaz de aplicar cargas de 25 a 150 toneladas, cubriendo todo el espectro de mercados de intercambiadores de calor de carcasa y tubos que operan en los sectores downstream y midstream.

Cómo funciona la extracción de paquetes de tubos « Mecánica y cálculo de fuerza

La función es hidráulica simple. Un motor diésel o un motor eléctrico de 220 V acciona una bomba hidráulica que presuriza una cantidad de aceite y lo alimenta a uno (o varios) cilindros hidráulicos. Un cilindro hidráulico aplica una fuerza lineal a un componente. El componente puede ser cualquier tipo de émbolo de cañón, ariete alternativo u otro diseño de actuador. El cilindro aplica esta fuerza a cualquier extremo que esté fijado mecánicamente (en este caso, un anillo que rodea un haz de calentadores (o las caras de la placa tubular para un intercambiador de extremo fijo).

La activación de la configuración da como resultado que el cilindro hidráulico se extienda o retraiga, dependiendo del modo seleccionado, para sacar el haz de la carcasa a lo largo de su eje longitudinal. La mayoría de los sistemas de paquetes más nuevos emplean un riel guía recto para mantener el haz de tubos perfectamente alineado durante la extracción. El haz de tubos se desliza sobre rieles o rodillos que se mantienen a lo largo del camino para reducir la resistencia.

Requisitos de fuerza

Según Referencias de ingeniería de ScienceDirect, un dispositivo que soporte cargas de tracción del haz horizontal debe poder ejercer una fuerza de tracción de 1,0 x el peso del haz de tubos extraíble, mínimo 2000 lb (9,0 k N). Este es el mínimo indispensable. La fuerza de tracción real requerida es casi siempre mucho mayor; debido a la fricción.

Hay tres factores de fricción que dan como resultado que la verdadera fuerza de tracción en el sitio esté muy por encima del mínimo teórico. La acumulación de película de corrosión entre las superficies exteriores del tubo del haz y el orificio de la carcasa puede aumentar los coeficientes de fricción de 0,15 (acero al carbono limpio contra una superficie de acero al carbono limpia) a 0,4+, ya que los depósitos de incrustaciones como incrustaciones, coque y biopelículas actúan como adherentes en un largo tiempo de funcionamiento (más de 4 años). La compresión de la junta entre la lámina del tubo y la brida de la carcasa también puede provocar la unión del haz, especialmente si los pernos de retención se apretaron demasiado inicialmente durante el montaje y no se aflojaron con el tiempo.

La presión de trabajo de los sistemas hidráulicos suele estar entre 200 y 350 bar. Los tamaños de los cilindros van desde 150 mm de diámetro en unidades livianas hasta 300+ mm de diámetro para modelos de servicio pesado. El recorrido de carrera por ciclo puede ser de 300 mm a 1500 mm, lo que permite que el extractor llegue a través de equipos grandes y obtenga varios tirones del sistema de rieles, suponiendo que el piñón y la cremallera superen 1 carrera en cada ciclo.

Tipos de extractores de paquetes: diésel, eléctricos y aéreos

Los extractores de paquetes se pueden dividir en 4 grupos, según el tipo de entorno para el que están diseñados. Seleccionar el tipo incorrecto genera diferentes retrasos, riesgos de seguridad y congestión en su horario de entrega.

Extractores de paquetes diésel

Las unidades impulsadas por diésel forman el núcleo del cambio exterior. Como generan su propia fuente de energía, generalmente un motor diésel de 53 kW, son totalmente independientes de cualquier fuente de energía eléctrica, perfectas para ubicaciones remotas, plataformas marinas o desarrollos de campos verdes hasta que se instala una centralita para uso operativo. Generarán emisiones fuera del sitio, lo que hace que su operación no sea adecuada para áreas de proceso en espacios cerrados.

Extractores de paquetes eléctricos

Las unidades eléctricas funcionan con energía eléctrica trifásica, comúnmente de 380 a 480 V. No generan emisiones fuera del sitio y son requeridos por la mayoría de las instalaciones de GNL, áreas de procesos peligrosos y centros de reducción de emisiones. Requieren entre 37 y 75 kW dependiendo de su tamaño de capacidad. Son significativamente más silenciosos que el diésel, 72-78 d B a 1 metro en lugar de 85-95 d B a 1 metro.

Extractores de paquetes aéreos/montados en grúas

Los conjuntos de intercambiadores de calor calientes suelen estar ubicados a 10 '20 metros sobre el nivel del suelo y requieren una pluma de grúa o un mástil exclusivo con antena extractor de paquetes montado. Sacrifican cierta capacidad de tracción libre, normalmente un máximo de 100 toneladas para permitir cambios de elevación. El tirón real del haz todavía ocurre horizontalmente, efectivamente la bahía debe poder mover la grúa para colocar la pluma en la elevación correcta y luego permitir que los cilindros hidráulicos hagan el tirón.

Unidades Autopropulsadas

Los extractores de haces autopropulsados combinan un chasis móvil con el sistema de extracción de haces hidráulico. Estas unidades viajan por sus propios medios entre intercambiadores en lugar de depender del despliegue de un vehículo de transporte exclusivo. Los extractores de haces autopropulsados tienden a prevalecer en extensos complejos de refinería con más de 20 intercambiadores programando servicios dentro de una ventana de respuesta particular.

Tabla comparativa

Extractor de paquetes diésel « Ventajas y limitaciones

Extractor de paquetes eléctrico « Ventajas y limitaciones

Dado que BOSHIYA fabrica electricidad y de clase de capacidad coincidentes extractores de haces accionados por diésel, no es necesario reconfigurar herramientas o soportes cambiando entre tipos de energía. El sistema de accionamiento hidráulico en los modelos diésel y eléctrico ofrece una extracción eficiente de haces con capacidad de operación remota, lo que los convierte en equipos estándar de mantenimiento de refinería.

Procedimiento de extracción del paquete: paso a paso

Una extracción segura y sistemática del paquete implica la repetición de un orden de operaciones cuidadosamente determinado. El uso de herramientas, la progresión de pasos y el estricto cumplimiento del siguiente procedimiento de 7 pasos mantendrán los daños y los retrasos en el cronograma al mínimo al retirar los paquetes de intercambiadores de calor de carcasa y tubos en orientación horizontal. (El procedimiento se centra en aplicaciones comunes de refinería y petroquímicas compuestas principalmente de intercambiadores de calor de carcasa y tubos y, por lo tanto, no tiene en cuenta unidades pesadas superincrustadas ni otras circunstancias especiales)

1. Aislar y bloquear todas las fuentes de energía. Seguir OSHA 29 CFR 1910.147 Requisitos de bloqueo/etiquetado (LOTO). Esto cubre fluidos de proceso, energía eléctrica a bombas, suministro de vapor y aire de instrumentos. Cada trabajador en la zona de extracción deberá aplicar su propia cerradura. Verifique el estado de energía cero con manómetros y probadores de voltaje antes de continuar.
2. Drene y despresurice el intercambiador de calor. Drenajes abiertos de bajo punto tanto en el lado de la carcasa como en el del tubo. Confirme la presión cero en ambos lados utilizando medidores calibrados. No confíe únicamente en las lecturas de la sala de control. Para intercambiadores que manipulan hidrocarburos, pruebe el vapor residual con un detector de gas combustible. Lavar con agua si el fluido del proceso deja residuos peligrosos.
3. Desatornille la cubierta del canal y exponga la placa tubular. Retire los pernos en forma de estrella para liberar la tensión de la brida de manera uniforme. En intercambiadores grandes (diámetro de la carcasa >1200 mm), utilice tensores de pernos hidráulicos en lugar de llaves de impacto para evitar daños en la cara de la brida. Deje los pernos a un lado en contenedores etiquetados para volver a ensamblarlos.
4. Inspeccione la cara de la lámina del tubo. Compruebe si hay picaduras de corrosión, daños en las ranuras de las juntas, fugas en las juntas de tubo a lámina y patrones de erosión. Hallazgos de documentos con fotografías. Esta inspección dura entre 15 y 30 minutos y con frecuencia revela condiciones que afectan el reensamblaje, omitirlo provoca fugas repetidas después del cambio.
5. Coloque el extractor de paquetes y alinéelo con la línea central de la carcasa. Coloque el marco del extractor de modo que el eje de tracción esté dentro de ±3 mm de la línea central del orificio de la carcasa. Asegure el cabezal de tracción al anillo de tracción de la placa tubular o directamente a la cara de la placa tubular usando el adaptador apropiado.
   ⚠¦ Advertencia: La desalineación durante la extracción es la causa más común de rayado del orificio de la carcasa y daño del deflector. Un desplazamiento de 5 mm en la placa tubular puede traducirse en más de 15 mm de desviación lateral en una longitud de haz de 10 metros. Siempre verifique la alineación con un puntero láser o una línea de cuerda antes de aplicar cualquier fuerza hidráulica.
6. Aplique fuerza hidráulica controlada para extraer el haz. Comience con una prueba de tracción a baja presión (10-15% de fuerza nominal) para romper la fricción estática inicial. Monitoree la fuerza de tracción en el medidor hidráulico « un pico repentino indica una obstrucción. La velocidad de extracción no debe exceder los 1,5 m/min. Apoye el haz sobre los rodillos cuando salga de la carcasa para evitar que se hunda y se dañe el tubo.
7. Transportar el bulto a la zona de limpieza o inspección. Utilice el sistema de rieles integrado del extractor o un transportador de paquetes para mover el paquete extraído. Nunca arrastre un paquete por el suelo desnudo, esto dobla los tubos y daña los deflectores. Un equipo de respuesta típico completa 5-6 tirones de paquetes por turno de 10 horas usando este procedimiento.

Lista de verificación de inspección previa a la extracción

Cómo seleccionar el equipo extractor de paquetes adecuado

La compra del extractor de paquetes adecuado se reduce en última instancia a un equilibrio de cuatro medidas distintas: capacidad, longitud del paquete, fuente de energía y accesibilidad. Una selección inadecuada dará como resultado una máquina incapaz de realizar el trabajo requerido o un modelo de tamaño incorrecto mediante el cual el espacio disponible alrededor del intercambiador presenta el hogar para una solución de equipo de gran tamaño.

1. Capacidad

Comience con el haz de tubos más pesado en la hoja de trabajo. Agregue el peso de cualquier cabezal flotante o anillo de respaldo adjunto. Ajuste por fricción: multiplique por 1,3 para intercambiadores recién reparados, hasta 1,5 durante cientos de miles de horas de funcionamiento con acumulación conocida. Esa cifra indica la fuerza de tracción mínima necesaria.

2. Longitud del paquete

Determine las dimensiones del paquete de tubos más largo en el ámbito de alquiler o servicio. Es fundamental garantizar que el sistema de rieles base de las unidades compradas soporte su instalación a lo largo de toda la longitud del recorrido del paquete de tubos: largo ’ de izquierda a derecha.

3. Fuente de energía

Si trabajas al aire libre y no hay restricciones de emisiones, el diésel te ofrece la mayor cantidad de opciones. Trabajar en interiores, plantas de GNL o en cualquier instalación con monitoreo de emisiones significa eléctrico. Algunos sitios requieren tanto electricidad para las unidades de construcción de procesos como diésel para los intercambiadores de parques de tanques. Existen máquinas de doble potencia, pero son más costosas y complicadas de operar.

4. Accesul sitelor

Ahora determine el acceso a cada uno de los intercambiadores dentro de su alcance. Un punto para cada dirección, verifique el ancho de la carretera, el espacio libre superior, la resistencia de carga del piso y el radio de giro en ángulos. Tome un extractor de 150 toneladas con un sistema de rieles completo. El diésel pesa entre 15 y 20 toneladas y mide más de 12 metros en configuración de transporte. Si sus intercambiadores están elevados sobre rejillas para tuberías, un extractor de haces de antena puede ser su única opción.

Análisis de alquiler versus compra

Para compras de flotas con múltiples sitios de retorno, el punto de equilibrio entre compra y alquiler tradicionalmente es de aproximadamente 14 meses de costos agregados de alquiler, después de los cuales la propiedad tiene más sentido financiero. Permitir entre 10 y 15% de precio de compra anualmente para mantenimiento si se compra. Los operadores de un solo sitio con un cambio en intervalos de 3 a 5 años probablemente encontrarán el mejor enfoque para alquilar.

El alquiler se clasifica por clase de capacidad, región y otras variables. Las unidades eléctricas en el rango de 60 toneladas se alquilan en América del Norte a un costo de aproximadamente $8.000-$15.000 por mes. Las unidades diésel de 150 toneladas de capacidad cuestan entre $18.000 y $30.000 por mes. Si bien incluyen instrucción básica para el operador, estos costos generalmente no tienen en cuenta los costos de transporte de movilización/desmovilización.

Echa un vistazo a nuestro gama completa de extractores de paquetes en todas las clases de capacidad, desde 25T hasta 150T, para determinar la mejor combinación para su alcance y acceso. Las especificaciones incluyen dibujos dimensionales.

Normas de Seguridad y Protocolos de Inspección

Como punto en el que la elevación pesada se cruza con la construcción de recipientes a presión y atmósferas posiblemente peligrosas, la tracción de haces está regulada por muchas normas. Parte del papel del profesional de mantenimiento de refinerías es distinguir qué norma se aplica a qué aspecto de un trabajo en particular.

Normas aplicables

Los intercambiadores de calor de tipo carcasa y tubo están diseñados y fabricados para Estándar API 660. En sus estipulaciones se incluyen los requisitos de que los bordes enrollables (rieles que sostienen el haz dentro de la carcasa) se hayan redondeado o biselado para evitar daños a los tubos al tirar. También está documentada en el mismo una especificación para un accesorio de tracción de varias piezas (paleta de tracción).

Antes de retirar cualquier paquete, cumpla con el estándar Lockout y Tagout (OSHA 29 CFR 1910.147) es obligatorio. Todas las fuentes de energía (térmica, fluida de proceso, eléctrica, neumática) deben aislarse y asegurarse antes de retirar el paquete. Las revisiones del procedimiento Lotoc se realizan anualmente.

OSHA 29 CFR 1910.146 se refiere a espacios confinados requeridos por permisos. Si el personal debe ingresar a un proyectil de intercambiador (después de retirar el paquete), se exige un permiso de espacio confinado, autorizaciones administrativas, monitoreo atmosférico y disposiciones de rescate.

ASME Sección VIII División 1 cubre las especificaciones de diseño del recipiente a presión. El extractor de haces no debe imponer fuerzas superiores a los límites de carga de diseño de la carcasa, especialmente en las conexiones de las boquillas y los soportes de los sillines.

Estándares TEMA organice los intercambiadores por tipo (refinería, químico, general) y enumere los parámetros generales de diseño mecánico, como el espesor de la lámina del tubo, el espaciado entre deflectores y las dimensiones de la placa de soporte, que también definen las holguras de extracción.

Lista de verificación de seguridad previa a la operación

Mantenimiento, solución de problemas y costo del ciclo de vida

el extractor de haces es una prensa hidráulica que opera en el entorno hostil de la central eléctrica. Cuando el equipo de mantenimiento no ejecuta un programa disciplinado, incluso las prensas hidráulicas más duraderas sufren pérdida de rendimiento. Datos de La investigación de mantenimiento hidráulico de Valmet muestra que el mantenimiento reactivo, reparando la explosión después de la ocurrencia inicial, cuesta de tres a cinco veces más que el mantenimiento preventivo durante el ciclo de vida del equipo.

Calendario de mantenimiento

Datos de costos del ciclo de vida

existe una enorme diferencia entre el mantenimiento planificado y el reactivo. Por ejemplo, un reacondicionamiento planificado de una bomba hidráulica costará $3.000-$8.000 en piezas y mano de obra y puede programarse durante una interrupción planificada, sin tiempo de inactividad. Mientras que una falla no planificada de la bomba a mitad de camino establecerá $15.000-$40.000 o más en partes, además de horas de trabajo pesado y efectos en cadena en el momento de la respuesta para cada día que el haz de tubos permanezca inoperable en $50.000-$200.000.

Permitir 10-15% del precio de compra del extractor de paquetes por año para mantenimiento. En una máquina $250.000 que equivale a $25.000-$37.500 por año. Las mangueras hidráulicas deben cambiarse de forma rutinaria cada 5-7 años, independientemente de su apariencia, ya que el caucho interno envejece prematuramente. La extracción y reemplazo adecuados de los componentes desgastados mantiene confiable el sistema de extracción durante toda su vida útil.

Preguntas frecuentes