L'ago nel fascio tubiero
Uno scambiatore di calore in PTFE con 80 tubi sviluppa una piccola perdita. La condensa di vapore entra nel bagno di processo a una velocità stimata di 200 millilitri all'ora-troppo piccola per influenzare sensibilmente il livello del bagno, ma sufficiente a contaminare la chimica nel corso dei giorni. Lo scambiatore deve essere riparato. Ma quale degli 80 tubi perde?
L'approccio tradizionale scarica il serbatoio, scollega le tubazioni del vapore e della condensa, solleva l'intero scambiatore e sottopone a test di pressione-ogni tubo singolarmente o cerca bolle dal tubo che perde con il fascio immerso in un serbatoio dell'acqua. Questa è un'operazione di più-giorni. La produzione viene persa per tutta la durata. Per una perdita che può trovarsi in un unico tubo, il tempo di inattività per la riparazione è sproporzionato rispetto al difetto.
Una sequenza diagnostica eseguita con lo scambiatore di calore in PTFE ancora installato nel serbatoio può identificare il tubo che perde in poche ore, consentendo una riparazione mirata-tappando quel singolo tubo-mentre lo scambiatore rimane in posizione. La produzione riprende lo stesso giorno.
La sequenza diagnostica in tre-fasi
Fase 1: isolamento del circuito. Se lo scambiatore di calore in PTFE ha più circuiti indipendenti, ciascuno con i propri collegamenti di alimentazione del vapore e di ritorno della condensa, la perdita viene prima localizzata su un circuito specifico. Ciascun circuito viene isolato a turno mentre l'operatore monitora la conduttività del bagno o il flussometro della condensa del vapore per rilevare eventuali modifiche che indichino che la perdita è stata interrotta. Il circuito che, se isolato, provoca la caduta dell'indicatore di contaminazione è quello contenente la perdita.
Fase 2: intestazione-Termina il test delle bolle. Con il circuito che perde isolato e depressurizzato, aria compressa o azoto a 0,5-1,0 bar vengono applicati al circuito attraverso la connessione di ingresso del vapore. Lo scarico della condensa è tappato. Un tecnico, lavorando da sopra il serbatoio con il livello del bagno abbassato appena sotto il collettore superiore, applica una soluzione di sapone a ciascun giunto del tubo-al-collettore sul collettore pressurizzato. Le bolle indicano una perdita in corrispondenza del giunto: un raccordo a compressione non funzionante o una crepa nel tubo in corrispondenza del raccordo.
Se la perdita è in corrispondenza di un giunto della testata, la diagnosi è completa. Il raccordo viene ri-serrato o l'estremità del tubo viene ri-sigillata. Se non viene rilevata alcuna perdita dal giunto del collettore, la perdita è lungo la lunghezza del tubo o sul collettore opposto e la procedura passa alla Fase 3.
| Fase diagnostica | Azione | Tempo richiesto | Attrezzatura necessaria |
|---|---|---|---|
| 1: Isolamento del circuito | Isolare ciascun circuito in sequenza; monitorare la conduttività del bagno o il flusso di condensa | 30-60 minuti | Conduttimetro o flussometro |
| 2: Test delle bolle di intestazione-fine | Livello del bagno inferiore; pressurizzare il circuito con aria; applicare la soluzione di sapone sui giunti della testata | 30-45 minuti | Fonte di aria compressa, manometro, soluzione di sapone |
| 3: Imaging termico o tracciamento con colorante | Circuito di pressurizzazione; scansionare il fascio tubiero con la termocamera o introdurre il colorante nel lato vapore | 30-60 minuti | Telecamera termica o fluorescente + luce UV |
| Tempo diagnostico totale | 1,5-3 ore |
Fase 3: posizione della perdita sulla lunghezza del tubo-
Se la perdita si trova lungo la lunghezza del tubo o in corrispondenza del collettore più lontano, due metodi non-invasivi possono identificare il tubo specifico.
Immagine termica: il circuito viene pressurizzato brevemente con vapore mentre una termocamera scansiona il fascio tubiero da sopra la superficie del bagno. Il tubo che perde mostra un'anomalia termica-un punto caldo locale in cui il vapore esce dalla perdita e riscalda il bagno adiacente oppure un modello di raffreddamento diverso rispetto ai tubi che non-perdono mentre il vapore scorre attraverso il percorso della perdita.
Tracciamento del colorante: una piccola quantità di colorante fluorescente-solubile in acqua (approvato dalla FDA-per il contatto accidentale con gli alimenti, se richiesto dal processo) viene iniettata nel circuito isolato con acqua. Il circuito è pressurizzato a 1-2 bar. La soluzione colorante esce attraverso la perdita, creando un pennacchio colorato o fluorescente visibile nel bagno. Il pennacchio viene fatto risalire al tubo che perde. Questo metodo è definitivo ma richiede l'introduzione nel sistema di una sostanza estranea, che deve essere compatibile con la chimica del processo.
La riparazione mirata
Una volta identificato il tubo che perde, la riparazione è semplice. Il circuito contenente il tubo che perde è isolato e depressurizzato. Il tubo è tappato su entrambi i collettori mediante tappi in PTFE inseriti nei raccordi a compressione. I tappi vengono serrati secondo le specifiche di coppia del produttore del raccordo. Il circuito viene sottoposto a un-test di pressione per confermare la riparazione. Il livello della vasca viene ripristinato e il circuito viene rimesso in servizio.
Il tubo tappato riduce la superficie totale di trasferimento del calore di circa l'1-2% per un fascio da 80 tubi. La perdita di capacità è trascurabile per la maggior parte dei processi. Se più tubi si guastano nel corso della vita dello scambiatore, un ri-tubo programmato può sostituire i tubi ostruiti quando la perdita di capacità cumulativa diventa significativa.
Riepilogo
L'identificazione dello specifico tubo che perde in uno scambiatore di calore in PTFE completamente assemblato senza drenaggio del serbatoio utilizza una sequenza diagnostica in tre-fasi: isolamento del circuito per localizzare la perdita su un circuito, test della bolla sull'intestazione-estremità per verificare la presenza di perdite dai giunti e imaging termico o tracciamento con colorante per individuare le perdite sulla-lunghezza del tubo. La procedura viene completata in 1,5-3 ore con lo scambiatore in posizione, consentendo una riparazione mirata nello stesso giorno tappando il singolo tubo che perde.
Il supporto tecnico per la diagnostica delle perdite dello scambiatore di calore in PTFE in-situ è disponibile previa presentazione della configurazione del pacchetto, del numero di circuiti, dei vincoli di accesso al serbatoio e della compatibilità chimica del processo con i metodi di tracciamento proposti.
