Limpieza de paquetes: la guía completa para el mantenimiento de paquetes de tubos

Limpieza de paquetes: métodos, programas de mantenimiento y mejores prácticas de la industria

Un haz de tubos sucio simplemente no le avisa con alarmas o luces de timbre. Le advierte sobre facturas de energía más altas, mayores paradas no planificadas que cuestan decenas de miles por hora y un rendimiento drásticamente reducido, lo que provoca plazos incumplidos y pérdida de ingresos. La limpieza del paquete es el procedimiento de mantenimiento más eficaz para recuperar la eficacia de la transferencia de calor de los tubos de concha y sin embargo, muchas refinerías y plantas químicas todavía tardan en limpiarse, ya sea para caer demasiado pronto, desperdiciando tiempo y dinero en desarrollo, o demasiado tarde, después de que la eficiencia hace tiempo. desde hace mucho tiempo cayó a uno o dos por ciento de las pérdidas de la línea.

Esta guía analiza las técnicas específicas, las selecciones de ventanas de presión, los activadores de intervalos y los detalles de costos que necesita para programar la limpieza del paquete adecuadamente, ya sea manteniendo un tren de precalentamiento de crudo de refinería, un enfriador de efluentes de un reactor petroquímico o un condensador de una central eléctrica.

¿qué es la limpieza de paquetes en intercambiadores de calor industriales?

La limpieza de haces consiste en eliminar los depósitos de incrustaciones (escamas, coque, crecimiento biológico, óxido, suciedad y suciedad) del interior (lado del tubo) y del exterior (lado de la carcasa) de los haces de tubos en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, restaurando el rendimiento de transferencia de calor a nivel de diseño.

Todos los intercambiadores de calor de carcasa y tubos tienen un haz de tubos: un grupo de tubos con láminas tubulares que los mantienen en posición y tubos sostenidos por deflectores. Los depósitos de incrustaciones se producen tanto en las superficies de los tubos como en las superficies de las capas como resultado del arrastre y de las características de incrustaciones de los fluidos (Polasek, 1972). La incrustación resultante que se produce en las superficies de los tubos se denomina colectivamente incrustación.

Actúa como aislador de la transferencia de calor entre las corrientes fría y caliente. Operacionalmente, el efecto de la contaminación significa que el operador tendrá que aumentar los caudales, las temperaturas de las corrientes de entrada o aceptar la reducción de la producción.

Los costos son inmensos. Usando el Compendio de Eficiencia Energética de Ipieca para Intercambiadores de Calor (2022), 100.000 bbl/día de refinería pueden sufrir una pérdida de calor debido a una contaminación de aproximadamente $31,17 millones al año. Los paquetes sucios generalmente experimentan una reducción de 20-30% en la eficiencia térmica entre 12 y 18 meses después de su puesta en servicio, dependiendo del servicio y las propiedades del fluido.

La limpieza anual del haz, realizada en los intervalos adecuados con el método adecuado, no es opcional: es esencial para la gestión de activos del intercambiador de calor. Los sistemas de limpieza han logrado grandes avances en los últimos 20 años, desde varillas manuales hasta modernos chorros de agua de alta presión controlados por computadora que pueden devolver un haz a un rendimiento térmico casi original.

TEMA (Asociación de Fabricantes de Intercambiadores Tubulares) Las normas especifican las consideraciones de diseño mecánico, incluido el material del tubo, el espesor de la pared y la disposición de los deflectores, que determinan dónde y cuándo se deben limpiar los haces.

Tipos comunes de incrustaciones que exigen limpieza de paquetes

Existen diferentes tipos de incrustaciones. Cada tipo de depósito proporciona un procedimiento de limpieza específico, y la presión a la que debe ejecutarse, así como el costo asociado. Estos son los cinco tipos de incrustaciones de intercambiadores de calor industriales:

La instalación adecuada del filtro en las líneas de entrada y la contrapresión cero durante las pruebas son requisitos antes de cualquier intento de limpieza. Tenga en cuenta que las plantas de agua de refrigeración de circuito abierto experimentan regularmente incrustaciones biológicas, una mayor acumulación de partículas y depósitos poco adherentes, mientras que los intercambiadores de precalentamiento crudo generalmente desarrollan depósitos densos de asfaltenos y productos de corrosión. La mayoría petroquímico los escenarios de mantenimiento implican reacciones químicas de incrustación (coquización, polimerización) que exigen el tratamiento de limpieza más agresivo.

Métodos de limpieza de paquetes « Técnicas de identificación y sobredosis comparadas

Los métodos de limpieza de paquetes se dividen en dos categorías según la superficie que se esté limpiando. La limpieza ID (lado del tubo) se centra en el interior de los tubos por donde pasa el fluido del proceso; La limpieza OD se dirige al exterior de las superficies de los tubos y a los espacios del lado de la carcasa entre los tubos. La limpieza combinada de ID y OD es común en el mantenimiento de cambios.

El chorro de agua tiene un costo de limpieza asociado por tubo de US0,50-2 para el chorro de agua, versus un costo general de limpieza química de US5-15, una mejora de 30-50% con respecto al químico solo cuando es posible el chorro de agua. La limpieza química no se puede reemplazar con chorros de agua para eliminar ciertos tipos de incrustaciones, como la escama estrecha de CaCO3 en tubos de pequeño calibre con una ID de menos de 12 mm.

Inversión de capital para equipos automatizados de limpieza de paquetes oscila entre 50.000 y 200.000 € dependiendo de la capacidad de la bomba, el nivel de automatización y si el sistema está montado en un remolque para servicio de campo o reparado en un taller de limpieza.

Proceso de limpieza del paquete paso a paso

La secuencia estándar para la limpieza de paquetes, ya sea dentro o fuera del sitio, implica una serie de pasos, omitir cualquiera de los cuales puede generar errores costosos.

1. Aislamiento y bloqueo del paso antes de la limpieza; despresurizar mientras se eliminan presiones mediante el bloqueo de válvulas de entrada y salida abiertas; segregar fluidos residuales; Verifique la condición de energía cero utilizando procedimientos de bloqueo/etiquetado (LOTO) de acuerdo con los procedimientos operativos de la planta. Confirme que no exista presión residual entre las válvulas de aislamiento.
2. Eliminación de haces: se puede utilizar cualquiera de los principales tipos de extractores de haces hidráulicos, con capacidad de 5 a 25+ toneladas de fuerza de tracción. Hay equipos de servicio pesado disponibles para localizar y tirar de haces de hasta 78 « de diámetro por 26 pies de largo. Se combinan ubicaciones más grandes extractor de paquetes con motor diésel equipo que genera suficiente fuerza sin una fuente de energía externa.
3. Inspección previa a la limpieza-Documentar todas las anomalías de los tubos con fotografías, para localizar tapones o marcadores de corrosión; registrar las mediciones de la pared UT del tubo en un mínimo de tres puntos por tubo; Identifique depósitos de incrustaciones, observando cualquier tubo perforado o muy corroído.
4. Limpieza del lado del tubo (ID): inserte lanzas de alta presión (más de 1000 bar) o boquillas giratorias desde la cara de la placa del tubo. Trabaje el paquete sistemáticamente de arriba a abajo en filas secuenciales, limpiando tubo por tubo, para evitar que los residuos se reasenten en superficies ya limpias.
5. Limpieza del lado de la carcasa (OD) -configure el paquete en un lavadero o en un estante de limpieza. Utilice chorros externos a 500-1500 bar, trabajando de un extremo al otro del haz de tubos. Concéntrese en las áreas cortadas con deflectores que se sabe que acumulan más depósitos.
6. Inspección posterior a la limpieza del tubo y prueba hidrostática «Realizar una inspección visual y UT de las superficies del tubo donde se detectó adelgazamiento de la pared. Realizar una prueba hidrostática según ASME Sección VIII Div. 1 (presión de prueba = 1,3 × presión de diseño). Detecte cualquier tubo con fugas y tápelo.
7. Reinstalación del paquete -- Utilice rieles guía o soportes de rodillos para alinear el paquete con el orificio de la carcasa. Aplique un compuesto antiapretón a las superficies de las juntas, coloque juntas nuevas y apriete los pernos de las bridas según las especificaciones del fabricante utilizando una llave dinamométrica calibrada en forma de estrella.

Lista de verificación de inspección previa a la limpieza

• ✔Verifique el estado de energía cero (LOTO completo)
• ✔Registre las temperaturas y presiones de entrada/salida antes del apagado
• Realizar UT de paredes de tubo al menos más de 3 ubicaciones por tubo (espesor inicial de pared inicial)
• ✔Fotografíe los patrones de suciedad antes de limpiar
• Especifique el volumen de agua de reposición y la presión de su suministro de agua de limpieza.
• Revise el material del tubo y la presión de limpieza máxima permitida.

Planificación de mantenimiento y frecuencia de limpieza del paquete

¿con qué frecuencia se deben limpiar los haces de tubos? Ninguna respuesta única se adapta a todas las plantas. La frecuencia de la limpieza está influenciada por el servicio, las características del fluido, la configuración del intercambiador de calor y, lo más importante, los indicadores de rendimiento mensurables.

De acuerdo con los principios del programa de mantenimiento del Apéndice E de TEMA, limpie el paquete cuando el OHTC caiga 15-25% por debajo de su nivel de diseño o cuando el costo de la pérdida de energía supere el costo de un cierre de mantenimiento. Este modelo de decisión basado en costos garantiza que se eviten eventos de limpieza prematuros y excesivamente tardíos.

Intercambiadores de trenes de precalentamiento de crudo en refinerías de petróleo presentan desafíos extremos de incrustaciones. La incrustación a base de asfaltenos tiende a acelerarse con el tiempo de forma no lineal (el último 20% de la eficiencia termodinámica inicial disponible se puede perder en solo un tercio del tiempo de funcionamiento que tomó perder el primer 20%). El seguimiento semanal de la temperatura y la tendencia mensual de OHTC brinda a la planificación de mantenimiento un plazo de entrega de un año para incluir el evento de limpieza en los cronogramas de respuesta existentes en lugar de agruparlo con paradas de emergencia.

¿Estás ansioso por poner una cifra en dólares en la diferencia entre esperar demasiado y limpiar demasiado pronto? Accede a nuestro calculadora de costos de tiempo de inactividad de recuperación y compárelo con el drenaje de energía de la operación continua y sucia. Para recomendaciones de equipos, consulte soluciones de limpieza de paquetes dimensionado para su operación.

Elegir entre limpieza de paquetes in situ y ex situ

Elegir si limpiar in situ o ex situ es una de las primeras decisiones importantes en un trabajo de limpieza de paquetes. Ambos tienen ventajas y desventajas.

Limpieza in situ

Limpieza ex situ

Las designaciones de tipo TEMA dictan las opciones que tiene. Los tipos de cabezal flotante (AES, AET, AEP) permiten la extracción completa del paquete para una limpieza ex situ (en caso de que se quiten la cubierta del cabezal flotante y la cubierta de la carcasa, y el paquete se deslice sobre rieles o se extraiga con un extractor. Los tipos de láminas tubulares fijas (AEL, AEM, AEN) tienen sus tubos soldados permanentemente a ambas láminas tubulares y no presentan ninguna posibilidad de retirar el paquete. Sólo es factible la limpieza in situ del lado del tubo.

Decida entre aproximaciones equilibrando la gravedad de la contaminación con el gasto de recuperación. La suciedad de partículas leves en el lado del tubo se puede eliminar en un solo día con un trabajo de chorro de agua in situ. Los depósitos de carbón pesado, tanto en superficies ID como OD, garantizan el enfoque ex situ de 3 a 5 días porque limpiar solo el lado del tubo dejará los depósitos del lado de la carcasa sin verificar.

Si no posee un equipo extractor, puede elegir entre opciones de alquiler de equipos para cumplir con los requisitos de su proyecto. Para instalaciones permanentes o ciclos de respuesta frecuentes, a extractor de haces autopropulsado reduce la necesidad de grúas y puede realizar una limpieza hasta 40% más rápido que los métodos de extracción manual.

Preguntas frecuentes sobre la limpieza de paquetes