¿Qué causa las fugas en los intercambiadores de calor de carcasa y tubos?

Las causas de las fugas en unintercambiador de calor de carcasa y tubosse puede clasificar en dos categorías:

problemas de fabricación con los tubos y uso inadecuado del intercambiador de calor por parte del operador.

El diseño que evite fugas es una de las consideraciones del buen diseño de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.

En la mayoría de los casos (99 %+), los tubos del intercambiador de calor no tienen costuras con la placa de tubos. No están soldados sino que están fabricados de una sola pieza. Esto reduce en gran medida la posibilidad de fugas.

Sin embargo, los intercambiadores de calor en ocasiones se fabrican con materiales o técnicas inadecuadas para la aplicación lo que, en la mayoría de las veces, reduce el presupuesto. Aquí es cuando surgen los problemas.

A continuación se muestran algunos ejemplos.

• En un intercambiador de calor expuesto a tensiones térmicas o corrosión, los tubos soldados o sin costura pueden fallar. Tenga en cuenta que el porcentaje de tubos soldados que fallan es significativamente mayor.
• En un intercambiador de calor que maneja fluidos a alta-temperatura (por ejemplo, un sobrecalentador de vapor), los tubos pueden simplemente quemarse hasta el punto de sufrir daños permanentes.
• Cuando el intercambiador de calor maneja cloruro y agua, las altas temperaturas hacen que el agua hierva, dejando una concentración de cloruro más alta que la del agua. Esto corroe las tuberías y provoca una fuga. Además, cuando las piezas utilizadas para construir intercambiadores de calor tienen tensiones residuales generadas durante el proceso de fabricación (tubos curvados en U), pueden producirse fisuras por corrosión bajo tensión.
• Finalmente, consideremos no sólo los calores elevados, sino también una distribución de temperatura elevada a lo largo de una placa tubular. Cuando un lado de la placa tubular está a una temperatura muy diferente a la del otro, toda la placa tubular se deforma. Esto es fatal para el funcionamiento de las juntas.

En todos los casos, el resultado es una mezcla de materiales fríos y calientes.

La lección es diseñar siempre el intercambiador de calor con los materiales correctos para la aplicación y construirlo con técnicas de fabricación modernas y de alta calidad.

Los intercambiadores de calor generalmente están demasiado-diseñados. Deben funcionar después de años de uso y en entornos que provoquen suciedad en los tubos. Si se necesitara un intercambiador de calor en una refinería de petróleo que produce 1.000 barriles de petróleo por minuto, el intercambiador de calor probablemente estaría diseñado para manejar alrededor de 1.500 barriles.

Construir intercambiadores de calor de esta manera es excelente para la longevidad y la confiabilidad, pero ¿qué sucede cuando esa refinería de petróleo quiere producir un 50% más de petróleo? Podrían llevar el sistema al límite. El intercambiador de calor puede soportarlo, pero con un coste. El fluido pasa por la misma sección transversal-a mayor velocidad y, cuando la velocidad aumenta, se producen vibraciones. Entonces se produce erosión de las boquillas.

Empujar un intercambiador de calor más allá de sus parámetros de diseño desgastará el equipo mucho más rápido, lo que provocará fugas y fallas.

Las fugas en los intercambiadores de calor se pueden evitar si se respetan los parámetros de diseño. Si desea cambiar el funcionamiento del intercambiador de calor, debe hablar con el fabricante del intercambiador de calor para que le asesore, de modo que se pueda investigar el impacto potencial de cualquier cambio.

Trabaje con un fabricante confiable que utilizará diseños y materiales adecuados. En GNEE, tenemos más de 100 años de experiencia en el diseño de intercambiadores de calor y siempre anteponemos la relación con nuestros clientes. Obtenga más información en esta página: ¿Por qué asociarse con nosotros?

Los siguientes pasos deben realizarse con sus ingenieros internos o con la ayuda de su fabricante.

Lo primero es inspeccionar la fuga. Vea cuántos tubos tienen fugas y la gravedad de la fuga.

Para reparar una fuga, existen algunas opciones.

Es posible que pueda tapar los tubos que causan el problema. Debido a que los intercambiadores de calor de tubos de carcasa están sobrediseñados, si solo tiene un pequeño porcentaje de tubos con fugas (menos del 5%, por ejemplo) y los bloquea, el intercambiador aún cumplirá con su deber.

Debido a factores de contaminación, algunos intercambiadores de calor son un 50% más grandes de lo estrictamente necesario. Un porcentaje tan pequeño aquí y allá no tiene ningún impacto en el funcionamiento.

En lugar de tapar los tubos, la opción preferida podría ser re-retubarlos. Esto es aplicable cuando los tubos no están soldados a la placa de tubos. Los tubos problemáticos se retiran, se reemplazan y el intercambiador de calor puede funcionar con normalidad.

En los casos en los que la placa del tubo esté deformada, podría ser posible trabajarla a máquina para devolverla a su condición de uso. En casos más graves, es posible que sea necesario reemplazar toda la placa tubular, aunque se trata de una solución costosa.

Normalmente, un trabajo de reparación importante implica enviar el intercambiador de calor de vuelta al fabricante, aunque ocasionalmente el trabajo se puede realizar en-el sitio.

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