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Guardar en lista de lectura Publicado por Angharad Lock, editor asistente digital World Fertilizer, jueves 2 de febrero de 2017 10:52

Debido a la naturaleza cíclica del rango de temperaturas manejadas por los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, los ingenieros han tolerado un rendimiento deficiente, particularmente en lo que respecta a las fugas. Las opciones de sellado disponibles anteriormente no han podido operar de manera efectiva en todo el espectro de temperaturas, lo que ha llevado a los operadores de la planta a iniciar procesos para mitigar las fugas en lugar de poder abordar la causa raíz.

Como fabricante internacional de sellos y juntas industriales, Flexitallic lleva muchos años fabricando y suministrando juntas de circunferencia, de placa de tubos y de cabeza flotante para su uso en intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Como consecuencia, los ingenieros de aplicaciones de Flexitallic están familiarizados con las aparentes idiosincrasias asociadas con el rendimiento del sellado de los intercambiadores individuales y han desarrollado una solución de próxima generación, que ahora ha demostrado abordar estos problemas.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son elementos comúnmente utilizados en equipos de proceso en muchas industrias. Dependiendo de cómo se utilicen, los intercambiadores de calor pueden presentar importantes desafíos técnicos con respecto a lograr un rendimiento de sellado sin fugas. Las fluctuaciones en la carga axial y los efectos de corte radial provocados por transitorios térmicos alrededor de las bridas de la circunferencia de la placa del tubo durante el arranque o el funcionamiento normal pueden tener un efecto significativo en el rendimiento del sello.

Factores adicionales como la carga disponible de la junta impuesta por el diseño del intercambiador; espacio disponible; la presencia de protuberancias que generan estrés; y la facilidad de acceso e instalación también puede influir en el diseño de la junta.

Los procesos en las plantas de fertilizantes, por ejemplo, que involucran intercambiadores de calor, pueden ser particularmente exigentes y los equipos suelen ser viejos y pueden implicar temperaturas elevadas, altas presiones y operaciones cíclicas. Los requisitos adicionales para mejorar la eficiencia de los activos y el cumplimiento de las emisiones imponen demandas cada vez mayores en el rendimiento de las juntas.

La novedosa junta, desarrollada por Flexitallic, conocida como Change™, ofrece ventajas sobre los estilos de juntas tradicionales más comúnmente utilizados en intercambiadores de calor, como juntas con camisa metálica, juntas de metal corrugado, juntas en espiral y juntas Kammprofile. Change™ ofrece un rendimiento de sellado superior a largo plazo, particularmente en conexiones atornilladas sujetas a transitorios térmicos.

A lo largo de muchos años de experiencia en servicio de campo, los ingenieros de Flexitallic conocen bien las deficiencias de los estilos de juntas tradicionales en aplicaciones problemáticas de intercambiadores de calor. Para abordar estos problemas, se llevó a cabo un extenso trabajo de investigación y desarrollo que dio como resultado la producción de la junta Change™. Change ha sido diseñado para poseer la combinación óptima de rigidez y resiliencia y, como consecuencia, ser capaz de crear un sello de alto rendimiento en condiciones de servicio cíclico a largo plazo, como las que se encuentran habitualmente en aplicaciones de sellado exigentes.

El enfoque de fabricación de Change™ implicó producir una junta a partir de una tira de alambre, ofreciendo así máxima flexibilidad de fabricación y ahorro de costos con un uso óptimo del material. La tira está enrollada en espiral; sin embargo, el perfil y el espesor de la tira difieren significativamente de los utilizados en la fabricación de la junta espiral.

La tira de alambre utilizada en la fabricación de la junta Change™ es cinco veces más gruesa que la utilizada en la producción de juntas espirales. Como consecuencia, Flexitallic desarrolló equipos especializados para permitir la fabricación de Change™.

Al enrollarlo, el perfil único y el mayor espesor del alambre dan como resultado una estructura entrelazada rígida pero resistente con características de manejo muy mejoradas en comparación con las de la junta enrollada en espiral estándar. La construcción más rígida resultante puede en muchos casos anular el requisito de controlar la compresión de la junta, permitiendo su uso en aplicaciones donde el espacio puede ser limitado.

Durante el proceso de bobinado se incorpora a la junta un material de relleno blando, como el grafito. Una vez enrollado, el perfil resultante de las caras de sellado de la junta se parece al de una junta de perfil Kamm. Posteriormente, ambas caras de sellado se cubren con una capa de material de revestimiento suave, lo que proporciona un sellado con baja tensión y buena conformidad en las caras de las superficies de las bridas con acabados deficientes. También se pueden utilizar otros materiales como PTFE para servicios químicos y Thermiculite© para aplicaciones de alta temperatura dependiendo de las condiciones del proceso.

Uno de los principales desafíos de fabricación fue cómo fijar permanentemente la tira de bobinado al inicio y al final del proceso de bobinado. La soldadura por puntos por resistencia convencional no se pudo utilizar debido al mayor espesor del alambre.

La integridad de la soldadura en una disposición de sello enrollado en espiral no confinada como esta juega un papel crucial en el mantenimiento de la integridad del sello. Después de extensas pruebas, se seleccionó la soldadura láser de alta potencia y precisión. Debido a una zona afectada por el calor reducida en comparación con los métodos de soldadura tradicionales, las tensiones térmicas se mantienen al mínimo, lo que da como resultado una soldadura de alta resistencia. Desde el desarrollo y la introducción de la junta Change™, se han suministrado 50 000, que actualmente se utilizan en conexiones no estándar en intercambiadores de calor de carcasa y tubos en todo el mundo, superando los desafíos que enfrenta la industria.

Escrito por Dene Halkyard, Flexitallic Ltd.

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