Cómo montar y conectar correctamente un intercambiador de calor de PTFE sin dañarlo

Se fija rígidamente un intercambiador de calor de PTFE y se tira del tubo a su posición con pura fuerza. El revestimiento de PTFE se fractura en la boquilla en semanas. ¿La razón? Tensión de expansión térmica. Tuberías fuera de línea. Debe permitir movilidad para instalarlo correctamente.
El PTFE (politetrafluoroetileno) no tiene igual en su resistencia a la corrosión para usos químicos severos, pero se debe respetar su comportamiento mecánico. El coeficiente de expansión térmica lineal del material es aproximadamente 10 veces mayor que el del acero al carbono (alrededor de 100-120 × 10⁻⁶/grado en comparación con 10-12 × 10⁻⁶/grado del acero). El revestimiento de PTFE se expande mucho durante la transición de la temperatura del proceso de las condiciones ambientales a las de trabajo, pero la carcasa de acero se expande mucho menos. Si el intercambiador está fijo y las boquillas están fijadas rígidamente, el crecimiento diferencial induce tensiones de corte y tracción que rápidamente superan el límite de elongación del revestimiento. Esto provoca grietas radiales en el cuello de la boquilla, distorsión de la cara de la brida o micro-desgarros que se propagan bajo ciclos de presión. Una instalación-libre de filtraciones es una instalación-libre de estrés. Por lo tanto, la responsabilidad del instalador es colocar la unidad de tal manera que pueda respirar axial y lateralmente, manteniendo al mismo tiempo las boquillas alineadas con la tubería de proceso.
Comience con la base. Coloque el intercambiador de calor sobre soportes deslizantes en lugar de restricciones fijas. La práctica estándar es utilizar placas deslizantes de PTFE o almohadillas de soporte de baja fricción entre las patas del intercambiador y las vigas de soporte de acero. Esto hace que el caparazón se expanda y se comprima sin problemas de fricción. Verifique que la estructura de soporte esté exactamente nivelada con un nivel de maquinista de calidad o una herramienta de alineación láser antes de bajar el intercambiador; Una desviación de más de 1 mm por metro puede causar una carga desigual. Apoye todos los puntos por igual en la distribución del peso. Nunca permita cargas puntuales debajo del armazón o canal. Las pequeñas anomalías en la base se compensan con cuñas o tornillos ajustables debajo de los pies. No soldar ni atornillar rígidamente la carcasa a la estructura cuando el intercambiador se encuentre en sus soportes deslizantes. En su lugar, utilice rieles de guía axiales o bloques de tope que restringen el movimiento lateral pero permiten un movimiento longitudinal sin restricciones a lo largo del eje del recipiente. El PTFE se expande cuando está caliente, lo que deja espacio para moverse.

Una vez que el intercambiador esté en su lugar y nivelado, el siguiente paso es la alineación de las boquillas. No fuerce las tuberías de proceso para que encajen en las boquillas del intercambiador. Primero coloque las tuberías en línea regular. Coloque las piezas del carrete sobre soportes de tubería ajustables temporales o soportes de cadena de modo que las caras de las bridas queden paralelas y concéntricas dentro de 1,5 mm y 0,5 mm por 25 mm de diámetro de perno, respectivamente, según las regulaciones de la industria para equipos revestidos. Utilice galgas de espesores para medir los espacios en varios lugares alrededor de la circunferencia. Cuando haya desalineación, repárela calzando los soportes de la tubería o las patas del intercambiador, no golpeando ni girando la tubería. Pequeñas desalineaciones de 3 mm pueden producir momentos de flexión que localizan la tensión con precisión en el delgado revestimiento de PTFE en la garganta de la boquilla, donde el revestimiento está pegado o bloqueado mecánicamente al acero.
Una vez que lo tengas alineado, selecciona las juntas adecuadas e instálalas. Se requieren juntas envolventes de PTFE o juntas de PTFE de cara completa-, que sean compatibles con la resistencia química y el comportamiento de fluencia del propio revestimiento. No utilice juntas de caucho, asbesto comprimido o en espiral-con devanados metálicos. Estos materiales se comprimen de manera desigual y pueden incrustarse en la cara más blanda de PTFE generando rutas de fuga o aplastamiento localizado. Centre la junta en la brida, asegurándose de que el borde del sobre no se doble ni se rompa. Si el fabricante lo permite, aplique una fina película de lubricante apropiado (pasta a base de PTFE-) en las caras de la junta. Esto reducirá el torque de instalación sin afectar la integridad del sello.
Es un proceso controlado, atornillado. Apriete los pernos de la brida en forma de estrella o en cruz, comenzando desde el centro y trabajando hacia afuera en pasadas incrementales del 30%, 60% y 100% del torque especificado. Utilice una llave dinamométrica calibrada. Los valores típicos para bridas revestidas de PTFE-están entre 40 y 80 Nm según el tamaño y la clase de presión, pero siempre consulte la hoja de datos del fabricante del equipo. Apretar demasiado-demasiado-comprime el PTFE más allá de su límite elástico y provoca flujo en frío o grietas en el borde de la brida. Espere quince minutos después de la pasada final y vuelva a comprobar el torque; Las juntas de PTFE se relajan un poco mientras se asientan. No utilice llaves de impacto ni herramientas neumáticas en bridas recubiertas.
El peso muerto de las tuberías de proceso pesadas se deberá soportar de forma independiente sobre sus propios soportes para tuberías o soportes de resorte para que no cuelguen de las boquillas del intercambiador. La boquilla en sí es sólo una extensión del delgado revestimiento de PTFE, no un anclaje estructural. Instale bucles de expansión, juntas de expansión tipo fuelle o mangueras metálicas flexibles en las líneas de entrada y salida. Estos elementos absorben la expansión diferencial, generalmente de 3 a 6 mm por metro de longitud de tubería, sin transferir el empuje axial de regreso al intercambiador. Instale los elementos flexibles adyacentes a la boquilla, aguas abajo de la primera válvula de aislamiento para permitir el acceso de mantenimiento. Una buena regla general es dejar una separación de 5 a 10 mm entre la carcasa del intercambiador y cualquier pared estructural fija de acero o hormigón. Este espacio libre permite un crecimiento térmico completo sin ataduras.
Después de que se hayan establecido todas las conexiones y antes de la introducción de los fluidos del proceso, verifique la alineación en frío. Marque las ubicaciones de referencia en las boquillas y las tuberías asociadas utilizando un trazador o marcador temporal. Para el sistema, mida la brecha y el paralelismo a temperatura ambiente. Luego, cuando haya terminado de atornillar y los soportes estén bloqueados, vuelva a-medir. Cualquier movimiento > 1 mm es una indicación de tensión residual. Afloje las bridas, re-ajuste los soportes y continúe hasta que se establezca una tensión cero. Este último control es el seguro del instalador contra tensiones ocultas.
La correcta instalación mecánica y alineación de las tuberías evita grietas por tensión y fugas. El diseño de la vida útil del intercambiador de calor de PTFE debe considerar la expansión térmica. Cuando el intercambiador se monta sobre soportes deslizantes, las boquillas se alinean sin fuerza, las juntas se seleccionan y aprietan adecuadamente y las tuberías pueden expandirse libremente, el revestimiento de PTFE permanece solo en compresión, exactamente donde hace el mejor trabajo. El resultado son años de servicio-sin fugas, no averías prematuras. Al final, la hora extra dedicada a nivelar cuidadosamente, deslizar los soportes y realizar conexiones flexibles rinde frutos en términos de tiempo de actividad y seguridad mucho más allá del esfuerzo inicial.