Limpieza del paquete Flex Lance: cómo funciona y cuándo lo necesita

Cómo la limpieza del paquete Flex Lance mantiene los intercambiadores de calor funcionando con la máxima eficiencia

Como una de las principales causas de funcionamiento ineficiente en la industria, la contaminación de los intercambiadores de calor le cuesta a Estados Unidos por sí solo más de $16,5 mil millones al año (revelado en un estudio histórico del Laboratorio Nacional del Departamento de Energía (OSTI). Aunque una gran cantidad de preocupaciones pueden causar incrustaciones, los principales factores que contribuyen a la impedancia de la transferencia de calor son los depósitos de incrustaciones, la coquización y el material biológico que obstruye los tubos de transferencia de calor. Lanza flexible limpieza de paquetes es una solución de chorro de agua a alta presión que elimina estos depósitos de los tubos del intercambiador de calor manteniendo la integridad del haz del intercambiador de calor, sin necesidad de eliminación.

En lugar de eliminación de base química, las técnicas del sistema de lanza flexible utilizan chorros de agua a alta presión, dirigidos desde el exterior a presiones de hasta 40.000 PSI, para eliminar los depósitos. En este artículo, exploramos cómo funcionan las unidades de lanza flexible, por qué son una solución versátil para muchas necesidades de mantenimiento, qué aplicaciones específicas son más adecuadas para la limpieza de lanzas flexibles, los detalles técnicos que influyen en la elección de esta unidad sobre otras y las prácticas de seguridad que son esenciales para cualquier operador. Si está involucrado en refinación o cambios de plantas de energía, esperamos que esta información le resulte útil para mejorar sus técnicas de limpieza.

¿qué es la limpieza del paquete Flex Lance?

Limpieza de haces de lanzas flexibles. Es una forma de limpiar mecánicamente un haz de intercambiadores de calor de carcasa y tubos (STHX) con lanzas de agua flexibles. Se insertan lanzas de agua flexibles de alta presión en los tubos, donde atraviesan las curvas, por ejemplo tubos en U apretados, entregando chorros de agua para fregar los depósitos desde el interior del tubo utilizando boquillas que dirigen los chorros de agua pulsantes a incrustaciones, coque, etc. para romperse sin dañar las paredes del tubo.

El ‘caballo de batalla’ de la planta de proceso tiene que ser el intercambiador de calor de ‘cubierta y tubo’. Los flujos de calor entre dos fluidos están separados por miles de tubos individuales, todos contenidos en una carcasa de diámetro limitado. Estos procesos podrían durar meses.

Los depósitos formados en el interior de la pared del tubo encapsulan incrustaciones de carbonato de calcio, coque de petróleo crudo polimerizado, subproductos de la corrosión y colonias bacterianas y reducen significativamente el diámetro físico del tubo y aíslan la pared del calor que se transfiere.

Los métodos estándar de limpieza son hacer circular productos químicos, utilizar un hidrochorro con una lanza rígida o mecánicamente un cerdo. La limpieza química está diseñada para la eliminación de depósitos más blandos, pero es ineficaz en depósitos endurecidos y plantea importantes problemas de eliminación de residuos. El uso del puente de limpieza de haces de lanza flexible es el espacio: es capaz de limpiar haces de tubos rectos y curvos, con una presión de funcionamiento normal de entre 10.000 y 40.000 PSI (700 a 2800 bar), en una sola sesión.

La tecnología de lanza flexible se ha convertido en la norma en los mercados industriales debido a una menor recuperación, un consumo significativamente menor de agua dulce en comparación con la voladura de agua convencional y la capacidad de producir resultados consistentes en múltiples geometrías de tubos. Para ver equipos y especificaciones, visite nuestro limpieza del paquete de lanza flexible página del producto. En un Estudio del DOE realizado en 1992, se estimó que las pérdidas relacionadas con la contaminación en la industria estadounidense superaban los $16,5 mil millones de dólares por año http://147.9.242.230/NonProc/Journal/articles/Vol37/37-03/1308.pdf-a cifra que, cuando ajustado a la inflación y al aumento de la capacidad, se garantiza que será mayor hoy.

Los sistemas eficientes devuelven esos dólares al resultado final.

Cómo funciona un limpiador de tubos Flex Lance

Un limpiador de tubos de lanza es una herramienta que empuja una línea de lavado flexible a través del paso interno del tubo de un intercambiador de calor. Su línea de lavado funciona a alta presión (10 000-40 000 PSI) utilizando chorros para regar y penetrar los depósitos, lavándolos hasta la salida del tubo. Los limpiadores emplean mecánicos, boquillas de alto rendimiento y un marco de soporte para limpiar un banco completo de tubos con un mínimo esfuerzo humano.

Aquí está el ciclo de limpieza paso a paso:

1. Inspección previa a la limpieza: el operador utiliza un medidor de paso/no paso para evaluar el diámetro interno (ID) del tubo, reconoce el tipo de depósito (escala, coque, biológico), anota la orientación del haz (horizontal o vertical). Esta información luego guía la decisión sobre el diámetro de la lanza, las boquillas que se utilizarán y el ajuste de la presión del agua.
2. Disposición del equipo: el alimentador y el posicionador de lanza están montados en un sistema de bastidor alineado con la cara de la placa tubular. Las mangueras conectan la lanza a la unidad de bomba de alta presión. Las unidades de motor neumático/accionamiento hidráulico impulsan los rodillos alimentadores.
3. Inserción de lanza - El alimentador hace avanzar la lanza flexible dentro del tubo a una velocidad aplicada. En la punta, la lanza lleva una boquilla de chorro giratoria que tiene chorros de recesión y salida. Esta boquilla giratoria avanza por la presión impulsora del agua.
4. Eliminación de depósitos: chorros de agua a alta presión penetran la pared del tubo a corta distancia para romper los depósitos de incrustaciones y desalojarlos. La velocidad de la lanza se mantiene en 18-30 « (45,72-76,2 cm) por segundo, dependiendo de la velocidad de disolución de la báscula. La fuerza de tracción y empuje es de 110 pies-libra (~489 N), suficiente para impulsar la lanza a través de un tubo parcialmente obstruido.
5. Retracción de la lanza: el alimentador en reversa tira de la lanza hacia atrás, pero los chorros continúan expulsando el material suelto del tubo. Es posible que se requiera una segunda pasada para tubos muy sucios.
6. Indexación al siguiente tubo: el posicionador hace avanzar la lanza al siguiente orificio del tubo. Los sistemas semiautomáticos y totalmente automáticos indexan el patrón de la placa tubular sin intervención del operador.
7. Inspección posterior a la limpieza Los operadores inspeccionan visualmente los tubos limpios utilizando un boroscopio o una prueba de luz y se aseguran de que el nivel de eliminación de depósitos esté por encima del estándar de limpieza requerido.

En nuestro equipo, se aplica una inspección previa a la limpieza para determinar la identificación del tubo, el tipo de depósitos y la orientación del haz antes de seleccionar el diámetro de la lanza y el ajuste de presión. Dichos procedimientos pueden prevenir la mayoría de los posibles problemas de campo, como atascos de lanza o insuficiencia de limpieza.

Las longitudes de lanza estándar están disponibles en 50, 75 y 100 pies de largo para adaptarse al tamaño estándar de los tubos del intercambiador. Las lanzas flexibles se fabrican a partir de mangueras trenzadas de alta resistencia adecuadas para un funcionamiento continuo a la presión máxima de trabajo.

Comprender cómo estos sistemas manejan diferentes configuraciones de tubos, ayuda ver los componentes centrales uno al lado del otro:

Flex Lance vs. Rigid Lance « ¿Cuál se adapta a su aplicación?

La decisión de una lanza flexible versus una rígida depende de tres factores. Geometría del tubo, dureza del depósito y tiempo disponible. Las lanzas flexibles pueden moverse a través de las curvas y generalmente se usan en situaciones en las que se deben limpiar varios tubos, mientras que las lanzas rígidas funcionan muy bien en situaciones de tubos rectos.

La presión máxima permitida para rígidos es mayor que la de la lanza flexible. Conozca los límites de uno antes de comprarlo para evitar perder tiempo en herramientas de bajo rendimiento y rondas de replanificación.

Caso en cuestión del paquete de tubos en U: seleccionar una lanza rígida en un tubo en U donde el radio de curvatura en el paquete excede (180 pulgadas en la línea R) es un buen ejemplo de descuidos propensos a criterios de selección crónicos 'la lanza simplemente puede No llego al otro lado, los depósitos permanecen. ¡Hemos visto a equipos de cambio hacer un turno completo en el acto tratando de encontrar un sistema de lanza flexible!

¿cuándo gana flex?

Seleccione un sistema de lanza flexible si el paquete tiene tubos en U, si se deben limpiar varios tubos simultáneamente o si el tiempo de respuesta es crítico. Múltiples lanzas flexibles utilizadas en paralelo pueden reducir el tiempo de limpieza en 50-80 %, frente a una sola lanza. La configuración es simple, la velocidad de producción es rápida y el limpiador de paquetes de lanza flexible, una vez colocado, se indexa automáticamente sobre la lámina del tubo.

Un operador es suficiente.

¿cuándo gana rígido?

Las lanzas rígidas siguen siendo una opción viable para condensadores de tubo recto con incrustaciones severas que necesitan la presión absoluta más baja posible. Si todos los tubos son rectos de una placa de tubo a otra, y los depósitos están lo suficientemente horneados como para que se necesiten más de 40 PSI para romperlos, una lanza rígida puede dar la presión que necesitamos sin tener el costo de flexibilidad.

En realidad, varios contratistas de limpieza mantienen ambos tipos en el camión. Para elegir el limpiador de tubos, todo se reduce a la forma particular del intercambiador. En el sitio, los equipos deciden en función de cada paquete. Los sistemas de lanza flexible son la mejor opción para paquetes horizontales y verticales donde la configuración de la fila de tubos es variable, en función de su confiabilidad repetitiva en configuraciones variadas. Los equipos de limpieza de tubos internos de doble lanza flexible pueden reducir a la mitad el tiempo en un trabajo de condensador de 2000 tubos.

Aplicaciones « Donde la limpieza del paquete Flex Lance ofrece el mayor valor

La limpieza por lotes con lanza flexible produce el mayor rendimiento cuando los intercambiadores de calor funcionan de forma continua, la contaminación avanza rápidamente y los cortes no planificados son muy costosos. Es aplicable a cualquier operación que utilice intercambiadores de calor de carcasa y tubos y hay seis áreas que dominan la demanda de servicios de limpieza industrial.

Refinerías de petróleo, el procesamiento de petróleo crudo produce depósitos de coque, asfaltenos y incrustaciones de sal dentro de los tubos del intercambiador. Los cambios son horas y se pierden decenas de miles de dólares por cada hora que una refinería cae. Los sistemas de lanza flexible se utilizan para limpiar trenes de precalentamiento de crudo, condensadores aéreos y refrigeradores de productos en paradas planificadas.

El costo de limpiar un intercambiador es mucho menor que $40,000-$50,000, pero la eficiencia de transferencia de calor recuperada lo devolvió a las pocas semanas de reiniciar la operación.

Plantas Petroquímicas 'Subproductos de polimerización, tubos de suciedad de películas de cera y resina en craqueadores de etileno, unidades de estireno y líneas de fabricación de polímeros. Los sistemas de limpieza de haces de tubos con capacidad de 2.800 bar pueden eliminar los depósitos de polímeros más resistentes. En nuestra experiencia, los intercambiadores petroquímicos con incrustaciones de polímeros se limpian mejor utilizando el patrón de chorro de 360 de la boquilla giratoria.

Generación de energía - - Una fuente importante de ineficiencia de las centrales eléctricas proviene de la escala mineral y el crecimiento biológico dentro de los haces de tubos del condensador que se enfrían con aguas residuales. Las instalaciones de generación de energía que utilizan sistemas de limpieza de tubos de condensador de plantas de energía a menudo lo hacen del orden de una unidad de condensador de planta de energía completa, que puede abarcar miles de tubos. Aumentar la eficiencia de generación de energía de su planta de energía en 1% puede ahorrar una instalación de 500 MW en más de $500,000 por año en costos de combustible.

Sistemas HVAC y enfriadores - Los sistemas de enfriamiento de edificios comerciales e industriales incluyen enfriadores que intercambian calor que utilizan evaporadores de carcasa y tubos y condensadores que desarrollan incrustaciones biológicas y de carbonato de calcio. Un sistema de limpieza de haces de lanza flexible puede restaurar la eficiencia de transferencia de calor del enfriador sin el manejo de ácidos peligrosos que se requiere durante la limpieza con ácido y la eliminación asociada.

Los buques marinos equipados con intercambiadores de calor y sistemas de refrigeración de motores que funcionan en agua salada son susceptibles a la acumulación de incrustaciones de agua salada y a la contaminación biológica. El espacio es escaso a bordo de los buques, por lo que un sistema flexible de alimentación de lanzas se convierte en elementos esenciales: los conjuntos de lanzas rígidas son demasiado grandes para caber en los estrechos confines de la sala de máquinas de un buque.

Pulpa y papel - La acumulación de incrustaciones de sal de carbonato de calcio y sulfato de sodio es común en lagos de lodo y tubos evaporadores de licor negro y sistemas intercambiadores en plantas gigantes de pulpa y papel. Las ventanas de mantenimiento breves disponibles en prensas de pulpa y papel exigen la flexibilidad de sistemas de lanzas flexibles que funcionan en paralelo en una lámina tubular completa.

En todas estas industrias tan diversas, los requisitos físicos de configuración y limpieza son similares: elimine los depósitos biológicos y las sales de hardita de los tubos del intercambiador de calor sin dañar las paredes de los tubos, complete la limpieza en varias horas y devuelva la mayor cantidad posible del coeficiente de transferencia de calor a lo más cercano posible a lo nuevo. Las reacciones biológicas de crecimiento en torres de enfriamiento, las sales duras en el servicio de refinador ácido o exactamente qué tipo de hardide tiene son diferentes, pero el enfoque de limpieza de tubos flexibles lo maneja todo. Para más información específica equipo de limpieza de haces de tubos, visita nuestra página de productos. IntechOpen ofrece una guía sobre la ciencia detrás de la contaminación en forma de un capítulo sobre incrustaciones de intercambiadores de calor.

Especificaciones clave que debe verificar antes de seleccionar un sistema de lanza flexible

Hacer coincidir las especificaciones de su sistema de limpieza de tubos de lanza flexible con las dimensiones de sus tubos de intercambiador de calor, la naturaleza física de su suciedad y las limitaciones de su sitio es el primer paso para elegir el sistema correcto. Una falta de coincidencia entre cualquiera de estos parámetros puede provocar resultados de limpieza inadecuados o daños en la tubería. Esto es lo que hay que buscar:

No olvide el tiempo mínimo de ID de su tubo para confirmar que la presión interna máxima de su lanza no causará atascos ni daños por impacto. Sólo cinco segundos con un manómetro de arranque/no arranque pueden ahorrar horas de tiempo de inactividad normalmente programado al evitar tener que extraer un conjunto de lanza atascado de un tubo en la lámina del tubo exterior.

El posicionador del alimentador de lanza realiza un ciclo de la válvula de asiento y controla la indexación de tubo a tubo junto con la velocidad de inserción/eliminación, lo que determina qué tan rápido la lanza ensamblada entra o sale de un intercambiador de calor. Un sistema de alimentación semiautomático puede ejecutar cada posición del tubo y el operador activa cada ejecución mientras un alimentador automático o operado de forma remota ejecuta todo el patrón de la placa del tubo con el operador monitoreando en una sala de control. Un campo cada vez mayor de sistemas robóticos automatizados de limpieza de tubos está encontrando un lugar en refinerías ultragrandes con longitudes de recorrido de más de 5000 tubos por intercambiador.

El diseño del sistema de marco también es fundamental. El diseño del marco debe ser lo suficientemente fuerte como para sujetar correctamente la lámina tubular o el marco de soporte, mantener la lanza centrada en todo el diámetro de la lámina tubular y permitir el manejo horizontal y vertical del haz. El marco que no sea cuadrado hará que la lanza golpee las aberturas del tubo y dañe la cara de la lámina del tubo. También cuesta mucho tiempo reposicionar un marco no cuadrado.

Para obtener información técnica completa sobre varios sistemas de lanza industriales diseñados por nuestro equipo, consulte nuestra página de productos flex lance con especificaciones por modelo y configuración.

Mejores prácticas operativas y de seguridad para la limpieza de paquetes

Saltar agua a 10.000 40.000 PSI es peligroso. Plantea un amplio espectro de peligros, desde lesiones por inyección hasta fallas catastróficas del equipo. Asegúrese de que cada operación de limpieza del paquete de lanza flexible siga los protocolos de seguridad establecidos que protejan a los empleados y al equipo. Tomar atajos puede provocar lesiones potencialmente mortales por penetración de agua.

Antes y durante su operación de chorro de agua, siga esta lista de verificación de seguridad:

1. Aislar todo el sistema de todas las fuentes de energía 'Seguir OSHA 29 CFR 1910.147 procedimientos de bloqueo/etiquetado para garantizar que un sistema esté sin energía antes de comenzar cualquier trabajo.
2. Use EPP adecuado en todo momento: es obligatorio un protector facial por debajo de 2000 PSI. Todos los operadores y demás personal del área deben usar guantes impermeables, botas con punta de acero, protección auditiva y trajes impermeables para todo el cuerpo.
3. Realice una evaluación previa al tubo de limpieza - El operador mide la identificación interna del tubo, caracteriza los depósitos y verifica si hay adelgazamiento, picaduras o rotura de la pared del tubo. Registre toda la orientación y dimensiones del paquete.
4. Asegúrese de que todos los componentes de la manguera y la lanza puedan funcionar a la presión del agua. Los contratistas deben reemplazar cualquier manguera o accesorio que muestre daño/abrasión/deformación.
5. Designar una zona de exclusión -Establecer una barricada alrededor de la cara de la placa tubular para evitar el acceso de todo el personal no autorizado mientras el sistema está bajo presión.
6. Nunca abandone un sistema presurizado. Un operador capacitado debe estar estacionado en los controles durante las operaciones de bombeo. No se permiten sistemas de hombre muerto sin la intervención del operador.
7. Cumplir con la Regla de Espacio Confinado 13 - Se requieren permisos para todo acceso al lado del proyectil. Mantener comunicación continua con el equipo de rescate de reserva y probar las condiciones de la atmósfera.
8. Despresurizar -- Detenga el sistema hidráulicamente antes de cualquier cambio de boquilla, ajuste del marco o limpieza del atasco de la lanza.

No realizar una inspección exhaustiva del tubo de limpieza previa es la razón principal por la que nuestro equipo experimenta una falla en la lanza durante la operación. Un depósito incorrecto u objeto extraño en la fila a limpiar puede atrapar toda la lanza y requerir horas de extenuantes esfuerzos de remoción. Siempre realizamos nuestras propias inspecciones de tubos antes de los ciclos de limpieza.

Las normas relativas a la limpieza a alta presión se emiten a través de ASME PCC-2 (Reparación de equipos a presión y tuberías) y Nota de orientación de SafeContractor 36 sobre chorros de agua a alta presión. Estas reglas detallan con qué frecuencia se deben probar los equipos, qué tipo de capacitación requieren los operadores y cómo debe responder una operación en caso de emergencia. Es necesario que nuestro equipo siga estos estándares.

Parece que seguir procedimientos sólidos de seguridad del operador y el equipo bien mantenido junto con la planificación previa al trabajo puede permitir a los equipos de limpieza lograr eficiencia de limpieza de un turno a otro.

Preguntas frecuentes