Como monitorar o fluxo e a pressão para proteger seu trocador de calor PTFE

O trocador de calor de PTFE fez barulho. Em poucas semanas, um conjunto de tubos falhou. O problema foi causado por uma velocidade de fluxo muito alta. A bomba era muito grande e isso fazia o tubo flexível de PTFE vibrar e esfregar contra si mesmo. Teríamos detectado o problema antecipadamente com o monitoramento diário da pressão e do fluxo.
Os trocadores de calor de PTFE não se comportam como trocadores de calor metálicos na dinâmica de fluidos. Os tubos são projetados para terem paredes finas e serem flexíveis para permitir a expansão térmica. A flexibilidade dos tubos também os torna sujeitos às forças da rota do fluxo. Acima de um limite de projeto-geralmente 2 m/s nos tubos-a energia cinética do fluido inicia modos naturais de vibração excitantes. Os tubos balançam para frente e para trás, batendo contra tubos vizinhos ou suportes defletores milhares de vezes por minuto. Esse micro-impacto repetido, conhecido como desgaste por atrito, desgasta rapidamente a superfície do PTFE. Então você recebe um chocalho sutil. Então você obtém vazamentos que permitem que o fluido corrosivo do processo chegue à carcaça de aço. Um trocador silencioso é um trocador feliz; o barulho é um cuidado.
A diminuição da alta pressão aumenta o risco. A pressão diferencial através do feixe de tubos varia com o quadrado da velocidade, de modo que mesmo um pequeno excesso de velocidade pode dobrar ou triplicar a pressão diferencial. A parede fina de PTFE foi projetada para resistir a ataques químicos em vez de pressões estruturais, e pode dobrar para dentro sob pressão externa extrema ou colapsar localmente onde o revestimento não é adequadamente suportado. Os operadores geralmente detectam isso primeiro como um aumento inesperado na pressão de descarga da bomba ou uma diminuição na vazão a uma velocidade fixa da bomba. O permutador não está substancialmente fora de serviço inicialmente, apenas está a ser pressionado para lidar com uma carga hidráulica superior à que os seus componentes internos flexíveis podem suportar.
O terceiro e imediato perigo é o golpe de aríete. Quando uma válvula se fecha ou uma bomba desarma e a coluna de fluido para abruptamente, uma onda de pressão-de alta velocidade viaja através do sistema. Em tubos de metal rígido, a onda é absorvida pela parede do tubo, enquanto em um trocador revestido com PTFE-ou com tubo-de PTFE, a onda atinge o revestimento macio diretamente. O choque resultante pode ultrapassar a resistência ao rompimento do revestimento e fazer com que os tubos entrem em colapso ou rasguem o PTFE-ao-aço na placa do tubo. Ocasionalmente, um único incidente-de golpe de aríete é suficiente para produzir fissuras ocultas que vazam somente após dias de operação. As leituras diárias do medidor são o pulso do seu equipamento-acompanhando-as.
O monitoramento diário disciplinado é o primeiro passo para proteger o trocador. No início de cada turno, registre as pressões de entrada e saída tanto para o processo quanto para o lado da concessionária. Calcule a queda de pressão e compare com o valor do projeto limpo fornecido na folha de dados. Um aumento rápido pode indicar incrustação ou canal parcialmente bloqueado; uma redução repentina costuma ser um sintoma de ruptura de um tubo que desviou o caminho do fluxo. Ao mesmo tempo, caminhe pelo trocador e ouça. Qualquer novo ruído, zumbido ou zumbido metálico significa vibração do tubo e requer atenção rápida – reduza a vazão em 20% e chame a manutenção antes de prosseguir.
A taxa de fluxo em si precisa ser confirmada em relação ao projeto original. Se uma bomba foi substituída por uma maior ou uma válvula de controle foi estrangulada a jusante, a velocidade nos tubos pode ter aumentado sem que ninguém percebesse. Se o sistema estiver sempre acima de 2 m/s, considere instalar uma placa de orifício simples com restrição de fluxo ou um conversor de frequência variável na bomba. Onde picos de pressão forem um problema conhecido, como em linhas com válvulas de{4}fechamento rápido, instale um supressor de surto ou um acumulador de bexiga-próximo à entrada do trocador. Esses dispositivos absorvem a onda de choque ANTES que ela chegue aos tubos de PTFE. Nunca feche uma bomba contra uma válvula fechada no trocador. A pressurização excessiva-inflará os tubos de PTFE para fora até que eles se rompam ou se soltem de seus assentos.
Mantenha um diário de bordo ou folha de tendências digital para cada trocador. Registre no mesmo horário todos os dias a queda de pressão, vazão e temperaturas de entrada e saída e quaisquer sons que sejam ouvidos. E os dados, ao longo de semanas e meses, revelam tendências aparentes. Um aumento lento na diminuição da pressão indica incrustações normais que podem ser tratadas no próximo tempo de inatividade planejado. Se houver um salto repentino, isso indica obstrução, falha do tubo ou detritos no feixe. As tendências também ajudam a distinguir entre a variação sazonal típica na temperatura da água de resfriamento e os problemas mecânicos reais. Se o registro indicar que a velocidade está se aproximando do limite máximo, o operador poderá agir antes que o desgaste por atrito comece.
Observações diárias de rotina de pressão, fluxo e som podem evitar quebras catastróficas do feixe de tubos. Operadores ouvindo e registrando dados, essa é a primeira linha de defesa. A instalação trata cada barulho como um sinal e cada mudança de pressão inexplicável como uma dica para exame. Isso mantém os trocadores de calor de PTFE da planta funcionando com segurança dentro de suas limitações{3}dinâmicas de fluidos. O resultado é o aumento da vida útil, menos vazamentos e a garantia de que o equipamento está protegido por um monitoramento atento e não deixado ao acaso.