Il quadro di confronto dei costi
Un impianto di trattamento chimico richiede uno scambiatore di calore da 100 kW per una vasca di decapaggio del calcestruzzo. Vengono valutate due opzioni: uno scambiatore a guscio in titanio-costruito in fabbrica-e-tubi installato nel circuito di ricircolo e una griglia in PTFE-fabbricata sul campo assemblata sul-sito e immersa direttamente nel serbatoio.
Il confronto dei prezzi di acquisto è semplice: il guscio in titanio-e-il tubo costa circa $ 28.000 dal produttore. I componenti della griglia in PTFE-tubi, collettori, piastre di supporto e raccordi-costano circa $ 10.500.
Ma il prezzo di acquisto non è il costo di installazione. Lo scambiatore in titanio richiede un supporto strutturale in acciaio, attrezzature per gru, raccordi per tubi per le connessioni al processo e alle utenze e isolamento. La griglia in PTFE richiede manodopera di assemblaggio in loco- ma non richiede manovre pesanti, supporto strutturale minimo e collegamenti di tubazioni più semplici. Il confronto dei costi di installazione totali racconta una storia diversa rispetto al solo prezzo di acquisto.
Il calcolo del lavoro di assemblaggio sul campo
Una griglia in PTFE per servizio da 100 kW è composta da circa 120 tubi con diametro esterno di 10 mm, disposti in una griglia 12 × 10 con piastre di supporto e collettori in PTFE. I componenti vengono spediti al sito come kit: tubi tagliati-a-lunghezza, piastre di supporto pre-forate e collettori pre-prefabbricati con raccordi a compressione.
L'assemblaggio in-sede da parte di due tecnici richiede circa 16-20 ore. Il lavoro prevede l'inserimento dei tubi attraverso le piastre di supporto, il collegamento dei tubi ai collettori, l'assemblaggio del telaio di supporto e il test di pressione dell'assemblaggio completato. Non sono necessari strumenti specializzati oltre ai tagliatubi e alle chiavi dinamometriche.
Con una tariffa di manodopera a pieno carico di 85 dollari l'ora, il costo della manodopera di assemblaggio è di 2.720-3.400 dollari. Questo costo di manodopera fa parte del costo di installazione del PTFE ma non ha alcun equivalente nell'opzione metallica, che arriva completamente assemblata.
Tabella 1: Confronto dei costi totali di installazione (servizio da 100 kW, vasca di decapaggio del calcestruzzo)
| Elemento di costo | Guscio in titanio-e-tubo (pre-assemblato) | Griglia in PTFE (fabbricata sul campo-) |
|---|---|---|
| Acquisto attrezzature/componenti | $28,000 | $10,500 |
| Trasporto al sito | $1,200 | $350 |
| Attrezzatura di scarico (carrello elevatore/gru) | $450 | $ 0 (manuale) |
| Telaio portante in acciaio strutturale | $3,500 | $400 (PTFE/PVDF leggero) |
| Manodopera di installazione/assemblaggio | $ 1.200 (raccordo per tubi) | $ 3.200 (assemblaggio + raccordo) |
| Attrezzatura e posizionamento | $1,500 | $ 0 (posizionamento manuale nel serbatoio) |
| Collegamenti delle tubazioni di processo | $2,800 | $ 1.200 (connessioni flessibili) |
| Tubazioni vapore/condensa | $1,800 | $1,500 |
| Isolamento | $900 | $ 0 (immerso; non richiesto) |
| Test di pressione e messa in servizio | $600 | $600 |
| Costo totale di installazione | $41,950 | $17,750 |
Il vantaggio in termini di costi strutturali e di rigging
Lo scambiatore a guscio-e-tubo in titanio pesa circa 320 kg. Richiede un telaio strutturale in acciaio ancorato al pavimento o una soletta in cemento. Il telaio deve essere progettato per il carico statico più i carichi sismici o del vento a seconda della posizione. Lo scambiatore deve essere sollevato in posizione utilizzando una gru, un carrello elevatore o un'attrezzatura per caduta di catene-che richiede programmazione, operatori certificati e permessi di sicurezza.
La griglia in PTFE, assemblata in loco-, pesa circa 35 kg completa. Può essere sollevato e posizionato da due tecnici senza assistenza meccanica. Il telaio di supporto è un leggero angolo in PTFE o PVDF, appoggiato sul fondo del serbatoio o sospeso al bordo del serbatoio. Niente ancoraggi a pavimento, niente gru, niente certificazioni per l'operatore.
Il vantaggio in termini di costo strutturale e di rigging del PTFE-$ 3,500 + $ 1,500=$ 5.000 per il titanio rispetto a $400 + $0=$ 400 per il PTFE-è uno dei principali fattori che contribuiscono alla differenza dei costi di installazione.
La differenza di collegamento delle tubazioni
Uno scambiatore a fascio tubiero-e- richiede collegamenti di tubazioni rigide in punti precisi. Gli ugelli di ingresso e uscita del processo devono essere allineati con la tubazione esistente. Qualsiasi disallineamento richiede la modifica del tubo. I collegamenti del vapore e della condensa sono altrettanto rigidi. La manodopera per i raccordi dei tubi è 2-3 volte superiore rispetto all'opzione PTFE.
La griglia in PTFE all'interno del serbatoio utilizza tubi di coda flessibili in PTFE che si collegano ai collettori del vapore e della condensa all'esterno del serbatoio. Le connessioni flessibili compensano il disallineamento ed eliminano la necessità di raccordi di precisione. Il serbatoio stesso fornisce il-contenimento laterale del processo-non sono necessari collegamenti per tubazioni di processo esterne per il riscaldamento.
Riepilogo
Il costo di installazione totale di una griglia per scambiatori di calore in PTFE-fabbricata sul campo è pari a circa il 42% di un equivalente preassemblato di guscio in titanio-e-unità tubolare-$ 17.750 contro $ 41.950. Il costo di acquisto del PTFE è inferiore e i vantaggi in termini di costi di installazione derivanti dalla costruzione leggera, dall'eliminazione di manovre pesanti, dal supporto strutturale semplificato e dai collegamenti delle tubazioni flessibili hanno più che compensato il lavoro di assemblaggio sul campo.
Per le applicazioni in cui l'immersione nel serbatoio è pratica, la griglia in PTFE-fabbricata sul campo offre un costo totale di progetto sostanzialmente inferiore rispetto a uno scambiatore a guscio-e-tubo metallico, oltre ai vantaggi in termini di corrosione e manutenzione.
L'analisi ingegneristica per il confronto dei costi di installazione in condizioni di progetto specifiche è disponibile previa presentazione delle dimensioni del serbatoio, del carico termico, dei servizi disponibili, dei vincoli di accesso al sito e delle tariffe della manodopera locale.
