Un impianto di finitura dei metalli ha sostituito un riscaldatore a immersione in PTFE da 5 kW dopo soli nove mesi. Il riscaldatore era stato ispezionato sei mesi prima, era stato riscontrato che presentava piccole incrostazioni ed era stato rimesso in servizio senza essere pulito. Quando si è guastato, lo strato di incrostazioni si era ispessito fino a raggiungere quasi 3 mm nella sezione riscaldata inferiore e la guaina sottostante mostrava gravi scolorimenti e crepe. L'intervallo di ispezione di sei-mesi era troppo lungo per la velocità con cui il calcare si accumulava nel serbatoio.
L'intervallo di ispezione è la variabile più controllabile nella durata di servizio del riscaldatore a immersione in PTFE. Troppo frequente e i costi di manodopera e tempi di inattività aumentano inutilmente. Se è troppo raro, il calcare, la permeazione o la fatica termica progrediscono fino al punto di causare danni permanenti. L'intervallo corretto dipende dalla composizione chimica del serbatoio, dalla temperatura operativa, dalla densità di watt e dalle condizioni di flusso-e cambia al variare di tali condizioni.
Perché si formano punti caldi sotto incrostazioni e depositi
Un punto caldo è un'area localizzata della guaina in cui la temperatura è significativamente più alta rispetto alla superficie circostante. I punti caldi si formano quando il trasferimento di calore da quell'area viene ridotto-da incrostazioni, da una coltre di vapore o da un flusso basso. Il ridotto trasferimento di calore provoca un aumento della temperatura locale della guaina, che accelera l’ulteriore deposizione e degradazione.
La relazione si auto-rinforza. Uno strato sottile di scaglie aumenta la temperatura locale della guaina di 5-10 gradi. La temperatura più elevata aumenta il tasso di deposizione. Il deposito più spesso aumenta ulteriormente la temperatura. Nel giro di settimane o mesi, a seconda del tasso di deposizione, la temperatura del punto caldo può superare l'intervallo di sicurezza per il PTFE.
| Spessore della scala | Aumento ΔT della guaina locale | Variazione del tasso di deposizione | È ora di danneggiare i punti caldi | Intervallo di ispezione consigliato |
|---|---|---|---|---|
| <0.1 mm | <2°C | Nessun cambiamento | >12 mesi | 6 mesi |
| 0,1–0,5 mm | 2-8 gradi | +20–50% | 6–12 mesi | 3–4 mesi |
| 0,5–1,0 mm | 8-15 gradi | +50–100% | 3–6 mesi | 6–8 settimane |
| 1,0–2,0 mm | 15-25 gradi | +100–200% | 4-10 settimane | 3–4 settimane |
| >2,0 mm | >25 gradi | >200% | 1–4 settimane | Pulizia immediata |
Spessore delle incrostazioni, aumento della temperatura e intervalli di ispezione consigliati per i riscaldatori a immersione in PTFE
Determinazione dell'intervallo corretto per un serbatoio specifico
Il giusto intervallo di ispezione è il tempo necessario affinché lo strato di calcare raggiunga uno spessore tale da innalzare la temperatura della guaina di circa 10 gradi. Questo è il punto in cui la deposizione inizia ad accelerare e il danno ai punti caldi diventa un rischio.
Per un serbatoio con un tasso di deposizione moderato-1 mm di incrostazioni che si formano in quattro mesi, la soglia dei 10 gradi viene raggiunta a circa 1,5–2,0 mm, ovvero da sei a otto mesi. Un intervallo di ispezione di tre o quattro mesi rileva la scaglia prima che raggiunga quello spessore.
Per un serbatoio con un tasso di deposizione elevato-1 mm che si forma in sei settimane, la soglia dei 10 gradi viene raggiunta in due o tre mesi. È opportuno un intervallo di ispezione compreso tra quattro e sei settimane.
Il tasso di deposizione dipende dalla chimica, dalla temperatura, dalla durezza dell'acqua e dalle condizioni del flusso al riscaldatore. Acqua dura, alto contenuto di fosfati e basso flusso aumentano il tasso di deposizione. L'acqua dolce, il basso contenuto di solidi e un buon flusso lo riducono.
Regolazione dell'intervallo in base ai risultati dell'ispezione
La prima ispezione dopo l'installazione di un nuovo riscaldatore fornisce i dati di riferimento. Se lo strato di incrostazioni è leggero e facilmente rimovibile, l'intervallo può essere prolungato. Se la scala è già spessa o dura, l'intervallo dovrebbe essere abbreviato.
Le ispezioni successive perfezionano l'intervallo. Se lo spessore della scala ad ogni ispezione è costantemente sottile, l'intervallo può essere allungato. Se lo spessore aumenta più velocemente del previsto, l'intervallo dovrebbe essere abbreviato e la causa principale-densità di watt elevata, flusso basso o sostanze chimiche aggressive- dovrebbe essere indagata.
| Primo accertamento dell'ispezione | Intervallo modificato | Verifica della causa principale | Azione |
|---|---|---|---|
| Nessuna scala visibile | Estendi a 6 mesi | Nessuno | Continua il monitoraggio |
| Scala leggera, facilmente rimovibile | Mantenere a 3-4 mesi | Controllare il flusso | Pulisci, monitora |
| Scala moderata, difficile | Ridurre a 6–8 settimane | Controlla la densità di watt | Pulisci, regola i parametri |
| Scala pesante, molto dura | Ridurre a 3-4 settimane | Controlla tutti i parametri | Pulisci, considera la sostituzione |
Adeguamento degli intervalli in base ai risultati della prima ispezione
Rilevamento dei punti caldi durante l'ispezione
La sola ispezione visiva non sempre rivela i punti caldi. Un punto caldo può trovarsi sotto uno strato di scaglie sottile e uniforme che sembra normale. Una misurazione della temperatura della guaina al carico operativo è più affidabile.
Misurare la temperatura della guaina in diversi punti lungo la sezione riscaldata utilizzando un termometro a infrarossi portatile o una termocoppia a contatto. La lettura più alta indica il punto più caldo. Se qualsiasi punto supera i 100–110 gradi, è presente un punto caldo e la scala deve essere rimossa immediatamente.
Lo scolorimento sulla guaina è un altro indicatore. Una banda marrone o scura che non viene rimossa con acido diluito indica che il polimero è stato esposto a temperature elevate. Il riscaldatore deve essere monitorato attentamente o sostituito.
Prevenire i punti caldi attraverso la progettazione
Il modo più efficace per ridurre il rischio di hot spot è ridurre la densità di watt. Un riscaldatore che funziona a 0,8 W/cm² ha una temperatura della guaina di 10–15 gradi inferiore rispetto a uno a 1,4 W/cm² nello stesso bagno. La temperatura più bassa riduce il tasso di deposizione e rallenta la formazione di punti caldi.
Il miglioramento del flusso sulla guaina riduce lo spessore dello strato limite e mantiene la superficie più fresca. Un eiettore o un tubo di distribuzione diretto al riscaldatore rappresenta spesso il miglioramento più semplice per un'installazione esistente.
Una superficie lucida della guaina riduce la forza di adesione dei depositi e ne facilita la rimozione. Ciò prolunga l'intervallo tra le pulizie e riduce il rischio che si formino punti caldi sotto un deposito tenace.
Quando gli intervalli standard non possono prevenire i punti caldi
I serbatoi con tassi di deposizione elevati e prodotti chimici aggressivi spesso richiedono ispezioni e pulizie più frequenti di quanto consentito dai programmi di manutenzione standard. In questi casi, una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con una densità di watt inferiore, un'area superficiale più ampia e un migliore accesso al flusso riduce il tasso di formazione di incrostazioni e prolunga l'intervallo tra le pulizie richieste. Il processo di specifica richiede la chimica del bagno, la temperatura operativa, la durezza dell'acqua, le condizioni del flusso e lo storico delle incrostazioni dei riscaldatori precedenti. Per le strutture con più serbatoi, il monitoraggio della crescita su scala della flotta identifica quali serbatoi necessitano di maggiore attenzione e dove le modifiche alle specifiche avranno l’impatto maggiore.
