Il vincolo di accesso tramite gru
Gli impianti chimici sono ricchi di attrezzature. I serbatoi sono circondati da tubazioni, portacavi, piattaforme di accesso e recipienti adiacenti. Quando è necessario sostituire uno scambiatore di calore all'interno di un serbatoio, l'accesso ideale è una gru mobile posizionata direttamente sopra il serbatoio per sollevare il vecchio scambiatore e abbassare quello nuovo. In molti impianti, questo ideale è impossibile-non è disponibile l'accesso tramite gru alla posizione del serbatoio. Il punto raggiungibile dalla gru più vicino può trovarsi a 30 metri di distanza, attraverso più pipe rack.
L'alternativa è smontare lo scambiatore di calore in pezzi sufficientemente piccoli da passare attraverso il passo d'uomo del serbatoio ed essere movimentati manualmente. Ciò aggiunge giorni alla finestra di manutenzione. Un'alternativa migliore è uno scambiatore di calore in PTFE progettato per essere sollevato come gruppo completo utilizzando la gru del passo d'uomo esistente del serbatoio-una piccola gru a bandiera azionata manualmente montata in modo permanente sul passo d'uomo per sollevare flange cieche, attuatori di valvole e altri componenti.
L'approccio alla progettazione leggera
Uno scambiatore di calore in PTFE per un servizio da 50 kW pesa circa 35-50 kg di tubi completi-, collettori, telaio di supporto e tutti i collegamenti. Questo rientra nella capacità di una gru per passo d'uomo standard, che in genere ha una portata nominale di 100-250 kg. La sfida progettuale non è la riduzione del peso ma l’integrità strutturale: il telaio deve essere sufficientemente rigido da poter essere sollevato da un singolo punto senza una flessione eccessiva che potrebbe danneggiare le connessioni tra tubo e collettore.
Il telaio di supporto è progettato come un traliccio di sollevamento-una struttura leggera in PTFE o PVDF che distribuisce la forza di sollevamento da un punto di presa centrale a più punti di attacco lungo la testata e le piastre di supporto. Gli elementi della trave reticolare sono dimensionati per il carico di sollevamento con un fattore di sicurezza pari a 5 sulla resistenza allo snervamento del materiale a temperatura ambiente. Il punto di presa è un occhiello di sollevamento in acciaio inossidabile rivestito in PTFE- fabbricato integralmente nell'elemento superiore del telaio.
I tubi pendono dal telaio nel loro normale orientamento operativo durante il sollevamento. Nessuna parte del fascio tubiero sostiene il carico di sollevamento. I tubi sono sostenuti dalle stesse piastre di supporto che li posizionano durante il funzionamento. Il carico di sollevamento è sostenuto interamente dalla capriata del telaio.
| Parametro del telaio di sollevamento | Specifica |
|---|---|
| Peso totale dell'insieme (servizio 50 kW) | 35-50 chilogrammi |
| Capacità della gru per manway | 100-250 kg (tipico) |
| Fattore di sicurezza in ascensore | 5:1 sul carico di snervamento del materiale |
| Punto di prelievo del sollevamento | Occhio centrale singolo rivestito in PTFE- |
| Materiale della capriata | Profili strutturali in PTFE o PVDF |
| Deflessione sotto carico di sollevamento | < 10mm at center |
| Imbracatura di sollevamento | Imbracatura rotonda in poliestere; collegamento del grillo al pick eye |
| Tempo di installazione (completato) | 2-4 ore |
La sequenza di installazione
Lo scambiatore di calore esistente (se presente) è scollegato dalle tubazioni del vapore e della condensa all'esterno del serbatoio. I collegamenti delle tubazioni sulla parete del serbatoio sono giunti flangiati accessibili dall'esterno del serbatoio. Il vecchio scambiatore, se anch'esso è di tipo leggero in PTFE, viene sollevato utilizzando la gru. Se si tratta di uno scambiatore metallico pesante, potrebbe essere necessario tagliarlo a pezzi all'interno del serbatoio e rimuoverlo attraverso il passo d'uomo-come ultima risorsa.
Il nuovo scambiatore in PTFE è fissato alla gru con l'imbracatura di sollevamento fissata al piccone. L'insieme viene sollevato, fatto oscillare sul passo d'uomo e abbassato attraverso l'apertura nel serbatoio. La lunghezza dell'imbracatura viene regolata in modo che lo scambiatore rimanga nell'orientamento corretto. Lo scambiatore viene guidato in posizione da un tecnico al passo d'uomo. Una volta che il telaio di supporto si posiziona sulle staffe di montaggio all'interno del serbatoio, l'imbracatura di sollevamento viene scollegata e rimossa.
I collegamenti del vapore e della condensa sono realizzati sulle flange esterne del serbatoio. Il sistema è sottoposto a-test di pressione. Il serbatoio è pieno e riscaldato. L'intera installazione viene completata in un unico turno senza gru mobile.
La verifica strutturale
La capriata di sollevamento viene analizzata per il carico di sollevamento statico più un fattore dinamico di 1,5 per tenere conto dell'accelerazione e della decelerazione durante il sollevamento. L'analisi verifica che la sollecitazione in ciascun elemento della travatura reticolare sia inferiore alla sollecitazione ammissibile per il materiale e che la deflessione nel punto di presa non causi il contatto del fascio tubiero con il bordo del passo d'uomo durante il passaggio.
Le connessioni reticolari-giunti bullonati o saldati tra i membri della travatura reticolare-sono dettagliate per trasportare il carico di sollevamento attraverso un percorso di carico definito dal punto di raccolta alla base del telaio di supporto. Le connessioni ridondanti nei giunti critici garantiscono che nessun singolo guasto degli elementi di fissaggio possa causare la perdita di controllo del carico.
Riepilogo
Uno scambiatore di calore leggero in PTFE con telaio a traliccio di sollevamento integrato può essere installato e rimosso utilizzando la gru del passo d'uomo esistente del serbatoio, eliminando la necessità di accesso con gru mobile. Il peso dell'insieme di 35-50 kg per un servizio da 50 kW rientra ampiamente nella capacità tipica della gru. Il traliccio del telaio distribuisce il carico di sollevamento su più punti sulla testata e sulle piastre di supporto, senza che il carico venga trasportato dai tubi. Il design consente la sostituzione dello scambiatore di calore entro un singolo turno in luoghi inaccessibili alle gru.
Il supporto tecnico per la progettazione di scambiatori di calore in PTFE installabili su passo d'uomo- gru- è disponibile previa presentazione delle dimensioni del passo d'uomo del serbatoio, della capacità della gruetta, dell'altezza interna del serbatoio e dei requisiti di funzionamento del riscaldamento.
