Métodos de limpieza del intercambiador de calor: 6 técnicas probadas

La incrustación es el mayor contribuyente a las pérdidas del intercambiador de calor en la industria. La incrustación, la biopelícula, la corrosión y los depósitos compuestos de partículas sólidas se forman dentro del intercambiador de calor después de meses de servicio, lo que restringe la transferencia de calor y aumenta los costos operativos. Si no se gestiona adecuadamente, un intercambiador de calor causado por incrustaciones puede perder entre 20 y 301 TP3T de su capacidad térmica efectiva, lo que convierte un activo crítico en una restricción costosa.

Este artículo detalla seis estrategias de limpieza de intercambiadores de calor económicas y efectivas implementadas en plantas desalinizadoras, refinerías, plantas químicas y sistemas de aire acondicionado. Para cada uno, tendrá acceso a datos de costos, instrucciones paso a paso, notas de compatibilidad de materiales y una matriz de decisiones diseñada para ayudar a hacer coincidir la metodología de limpieza exacta con circunstancias de contaminación específicas. El Grupo BOSHIYA aprovecha más de 110 años de soporte industrial de sistemas intercambiadores de calor y hemos aprendido qué es efectivo y costoso.

Ya sea que esté tratando con incrustaciones de carbonato de calcio en sistemas de agua de refrigeración o depósitos de coque endurecido en un intercambiador de refinería, uno de estos seis enfoques restaurará su unidad al máximo rendimiento del intercambiador de calor. Limpiar los intercambiadores de calor según el horario correcto ^ con el método correcto “es la actividad de mantenimiento de ROI más alta en la mayoría de las plantas de proceso.

Por qué la contaminación del intercambiador de calor cuesta más de lo que cree

La incrustación ocurre cuando los depósitos se adhieren o se forman en superficies de transferencia de calor. Los gradientes de temperatura hacen que precipiten minerales disueltos, mientras que los organismos biológicos colonizan las paredes cálidas de los tubos. Los tipos de depósitos comunes incluyen incrustaciones por cristalización (carbonato de calcio, cal), incrustaciones de partículas (suciedad, óxido, desechos) y incrustaciones biológicas (biopelícula, algas). En casos graves, el sobrecalentamiento inducido por incrustaciones provoca una distorsión de la pared del tubo que provoca fallos en el intercambiador de calor, lo que supone un peligro para la seguridad que puede cerrar toda una línea de proceso.

Los costos de incrustaciones industriales son asombrosos. Basado en investigaciones compiladas por el Departamento de Energía de Estados Unidos (OSTI), la contaminación genera pérdidas superiores a varios miles de millones de dólares al año, y a Estudio de la Universidad Texas A&M estima el costo de la contaminación industrial en los países desarrollados como un cuarto del uno por ciento del PIB nacional.

Los parámetros de monitoreo del proceso, como las temperaturas de calentamiento, carga o enfriamiento, o los niveles de pH del proceso permiten a los operadores del proceso determinar los muchos tipos de acumulación de incrustaciones causadas por una amplia variedad de condiciones del proceso. La inspección y resolución de problemas de rutina también pueden revelar el estado de la incrustación actual de una unidad.

Los costos reales de incrustaciones van más allá de las cuestiones de eficiencia energética. Tenga en cuenta el tiempo de inactividad de los equipos, el tiempo de inactividad del mantenimiento no planificado, los costos de mantenimiento no planificados, los daños colaterales a los equipos industriales y las pérdidas incrementales en la producción, y el costo real por evento de la incrustación puede acortar significativamente la vida útil de los equipos.

Limpieza química « Disolver depósitos sin desmontar

la limpieza química elimina la incrustación y otros depósitos de la transferencia de calor utilizando soluciones ácidas, alcalinas o a base de solventes que no requieren la eliminación del haz de tubos. Se adopta ampliamente para incrustaciones de carbonato de calcio, incrustaciones biológicas y productos de corrosión ligera.

¿cuáles son los 4 procedimientos de limpieza química? 4 Métodos principales: 1) Limpieza ácida 'consolida incrustaciones minerales mediante ácido clorhídrico, cítrico o fosfórico 2) Limpieza alcalina '-' Los depósitos y grasas orgánicos se eliminan mediante hidróxido de sodio o potasio 3) Limpieza con disolventes 'Aceite, cera y residuos de hidrocarburos mediante petróleo o disolvente sintético 4) Limpieza quelante 'DTA u otros agentes quelantes se utilizan para secuestrar metales con ataque limitado de metales básicos por acción ácida

Procedimiento de limpieza química paso a paso

1. Doble enjuague
2. Etapa alcalina
3. Enjuague intermedio
4. Etapa ácida
5. Neutralización
6. Pasivando
7. Enjuague final

la limpieza química ocasionalmente falla debido a la falta de tiempo de contacto.

La etapa ácida a menudo se apresura para permitir que la unidad vuelva a estar en línea. El remojo de 4 horas se puede reducir a apenas 90 minutos. Pero sólo se desincrustan 40-60% de la superficie y el ciclo de limpieza continúa durante semanas en lugar de meses.

Limpieza Mecánica « Cepillos, Raspadores y Sistemas de Proyectiles

Otra técnica para eliminar depósitos es mediante un contacto abrasivo a la antigua usanza. Esto no requiere eliminación de desechos peligrosos y elimina películas rebeldes de incrustaciones de calcio, suciedad particulada, depósitos descompuestos y comprimidos y residuos coquizados.

La limpieza mecánica de tubos con cepillos es eficaz.

En la práctica se utilizan cuatro métodos principales de limpieza mecánica:

• Cepillos giratorios 'cepillos de nailon o acero inoxidable que giran mediante un taladro de eje flexible. Recomendado para escalas superficiales o ligeras para tubos rectos. Las recomendaciones de velocidad deben estar en el rango de 500-1500 RPM.
• Émbolos y cortadores -cinceles con punta de carbono para arena y incrustaciones rebeldes. Se requiere una limpieza de tubo de profundidad total cuando el espesor de la incrustación excede los 3 mm o después de una limpieza química
• Sistemas de proyectiles « Los proyectiles de espuma, plástico o metálicos se disparan a través de los tubos a una presión de 80-120 PSI mediante aire comprimido o presión de agua de 350-450 PSI a través de una plataforma fija o chorros de agua. Para una buena velocidad de eliminación, se debe alcanzar 30 pies/seg mínimo.
• Sistemas de lanzas autocentrantes -Lanzas fijas giratorias y giratorias de alta velocidad utilizadas para la limpieza mecánica de placas tubulares. Lanza flexible limpieza de paquetes los sistemas para láminas tubulares enteras son mucho más eficientes que los métodos convencionales orientados a la mano de obra.

Nuestro limpieza del paquete de lanza flexible el sistema limpia hasta 300% más rápido que los cepillos de un solo tubo. Las configuraciones de lanza múltiple funcionan simultáneamente en 2 a 5 tubos, mientras que el sistema de indexación automática viaja a través de la lámina del tubo sin necesidad de reposicionamiento manual. Entonces, si está limpiando un paquete de 2000 tubos, completará toda la limpieza mecánica en 8 a 12 horas en comparación con el proceso de limpieza con cepillo convencional que demora de 3 a 4 días.

El proceso de limpieza mecánica también ofrece confirmación visual. Con cada pasada, puede inspeccionar el orificio del tubo con un boroscopio para verificar la eliminación de incrustaciones. Cuando se utiliza limpieza química, se realizan mediciones de recuperación del caudal y caída de presión, las cuales son indicadores indirectos de la eliminación de depósitos; no identifican si un tubo específico se ha limpiado con éxito.

Una desventaja del método mecánico es que generalmente requiere desmontaje para tener la mayoría de los tipos de intercambiadores de calor. El haz de tubos debe sacarse de la carcasa o, al menos, es necesario quitar las cubiertas de los canales para exponer la placa tubular. Asegúrese de incluir el acceso a la grúa, el aparejo y el costo de la junta en su plan de limpieza.

Chorro de agua a alta presión « Limpieza eléctrica para escamas rebeldes

El chorro de agua a alta presión proporciona energía cinética a los depósitos cementados craqueados que la limpieza química o mecánica simplemente no puede mover. El chorro de agua dispersa una corriente dirigida en la superficie del depósito, agrietándola y eliminándola en un solo disparo rápido. La industria especializada en mantenimiento de chorros de agua llama a esta “explosión hidráulica” limpieza-explosión de agua abrumada por una fuerza de aplastamiento de más de 700 bar desaloja incluso los depósitos calcificados que utilizan una solución ácida para reaccionar.

Cómo desalojar los depósitos del intercambiador de calor mediante chorro de agua: 1) Prepare y drene el intercambiador de calor. 2) Retire las cubiertas del canal y exponga las láminas del tubo. 3) Elija la boquilla adecuada según el ID del tubo. (Asegúrese de que el OD de la boquilla esté entre 60-70% del ID del tubo) 4) Comience con un ajuste de potencia de presión cero (150 bar) y aumente gradualmente la presión hasta que el depósito se vea obligado a liberarse. 5) Proceda a realizar 2-3 pasadas por tubo a la presión máxima de funcionamiento. 6) Lave el material suelto con un enjuague a baja presión. 7) Verifique la limpieza con un boroscopio.

Para intercambiadores de calor con numerosos tubos, nuestro sistema automatizado de limpieza de tubos para haces de intercambiadores de calor combina chorros de agua a alta presión con indexación automática de lanzas para hacer el trabajo sucio. La lanza de limpieza de tubos se mantiene en posición mediante un actuador controlado por computadora en una plataforma de alimentación automática, por lo que el operador no necesita reposicionar la lanza en cada abertura del tubo.

Los costos de chorro de agua generalmente serán de $1,500-5,000/intercambiador para el trabajo realizado en el lugar, según la cantidad de tubos y la gravedad del depósito. El alquiler de equipos en el sitio puede oscilar entre $500 y 1200/día con una unidad de 700 barras y accesorios.

Limpieza Ultrasónica y Térmica “Enfoques Especializados

Seleccionar utilizar cualquier otra técnica que no sea química, mecánica o de chorro de agua en su aparato sucio depende de los depósitos específicos que esté tratando de aliviar. La limpieza ultrasónica y la limpieza térmica abordan depósitos particulares que no se tratan con tanta eficacia mediante chorros químicos, mecánicos o de agua.

Limpieza ultrasónica

La limpieza del intercambiador de calor ultrasónico implica limpiar la pieza en un baño líquido y colocarla en una cámara. En esta cámara, los transductores ultrasónicos producen una frecuencia de sonido ultrasónico extremadamente alta (20-40 kHz). Bajo la influencia de ondas sonoras ultrasónicas, se forman burbujas de cavitación que colapsan con intensa energía sobre los depósitos sucios, provocando que se rompan sin herramientas abrasivas.

La temperatura del baño juega un papel importante en la cavitación ultrasónica. Mejora la intensidad de la cavitación, así como la eficiencia de los agentes de limpieza cuando se opera dentro del rango de 50-85 °C. La actividad de cavitación disminuye significativamente cuando la temperatura del baño cae por debajo de 40 °C. Cuando la temperatura supera los 85 °C, el aumento de la presión de vapor provoca una sobresaturación de las burbujas de cavitación ultrasónicas y la intensidad de la cavitación disminuye rápidamente.

Los ultrasónicos son eficaces en óxidos, incrustaciones de luz y incrustaciones de componentes pequeños y medianos (placas de acero inoxidable, haces de tubos de menos de 1 metro de largo, partes internas de válvulas). Los intercambiadores de carcasa y tubos grandes no son muy adecuados debido a limitaciones de tamaño del tanque.

Limpieza Térmica

La limpieza térmica expone el componente contaminado a altas temperaturas (400-600 °C) para pirolizar las incrustaciones orgánicas. El coque, los hidrocarburos polimerizados en el calor y otros contaminantes orgánicos más pesados se descomponen en gases y cenizas ligeras con un simple cepillo o técnicas de soplado.

Controlar el calor. Los componentes de acero al carbono no deben exceder los 600 °C o se producirán cambios metalúrgicos. El acero inoxidable puede tolerar 700 °C pero consulte la especificación de la aleación. Rampas de 50-100 °C/h evitan choques térmicos en componentes de tuberías de paredes gruesas.

Ambos procesos requieren desmontaje y retirada para su transporte a especialistas en intercambiadores de calor. Programe de 3 a 7 días, incluidos transporte, limpieza, inspección y devolución. Para situaciones críticas, la eliminación de ácidos o abrasivos en el campo acelerará drásticamente el regreso al servicio.

Limpieza in situ (CIP) versus limpieza sin conexión « Elegir el enfoque correcto

¿cuál es el método de limpieza mínimo eficaz para su intercambiador de calor? Esto depende de su tipo de incrustación, diseño del intercambiador, cronograma de producción y financiamiento. Utilice CIP para mantener la unidad en el lugar y hacer circular la química de limpieza. Úselo fuera de línea cuando el diseño, el presupuesto y el cronograma lo permitan.

Lista de verificación de inspección previa a la limpieza

La regla del 13/10 para intercambiadores de calor

La regla del margen de diseño de presión (PDM) 10/13 es un criterio de seguridad utilizado durante los procedimientos de limpieza y pruebas de presión. Requiere que la presión de diseño del lado de la carcasa sea superior a 10/13 (~77%) de la presión de diseño del lado del tubo. Este cojín protege las uniones tubo a lámina durante la limpieza cuando un lado está presurizado y el otro lado está ventilado a la atmósfera.

Durante la limpieza CIP, confirme siempre que la presión de la bomba de circulación no exceda la menor de las dos presiones de diseño, ya que ese punto puede causar fallas en el tubo o una explosión catastrófica de la junta.

Pautas de frecuencia de limpieza

Las frecuencias de limpieza varían según la gravedad del servicio. Las condiciones de servicio de alta contaminación, como agua de refrigeración de alta dureza o precalentamiento de petróleo crudo, pueden requerir ciclos de limpieza cada 3 a 6 meses. El servicio moderado sin incrustaciones (glicol de circuito cerrado) puede durar entre 12 y 18 meses. Las aplicaciones de baja contaminación (agua tratada, gases secos limpios) pueden durar de 2 a 3 años.

Realice un seguimiento mensual de la eficiencia térmica de su intercambiador de calor comparando las temperaturas de entrada/salida y las caídas de presión. Cuando la eficiencia térmica caiga 10-15% por debajo de la línea base limpia, programe la limpieza ñanamente ya sea mediante calendario o procedimientos basados en datos. Seguir estas mejores prácticas para el cumplimiento ambiental y de seguridad también ayuda a evitar sanciones regulatorias durante el manejo de desechos químicos.

Nuestra base para la decisión sobre el método de limpieza del intercambiador de calor de placas comienza primero desde la categoría de tipo de depósito. Luego, según la geometría del intercambiador, el problema de producción de operación unitaria y el costo total de propiedad. Para limpieza de alta frecuencia,Soluciones de limpieza de paquetes de BOSHIYA reduzca el costo por limpieza en 40-60% en comparación con la limpieza manual; debido a una limpieza más rápida, eso reduciría el tiempo de parada y el tiempo de mano de obra.

Preguntas frecuentes