Manual de servicio para intercambiadores de calor: limpieza de tuberías, sustitución de juntas y comprobación de la eficiencia térmica.

1. Alcance y finalidad

Este manual cubre procedimientos de mantenimiento críticos para intercambiadores de calor de placas y carcasa y tubos utilizados en entornos industriales. Está diseñado para proporcionar una eficiencia térmica óptima, evitar fugas y extender la vida útil del equipo. Los procedimientos incluyen limpiar la suciedad de las superficies de intercambio de calor, reemplazar las juntas y verificar el rendimiento térmico general.

El mantenimiento regular de los intercambiadores de calor es obligatorio para mantener la estabilidad de los procesos tecnológicos, reducir el consumo de energía y evitar paradas imprevistas de la producción. Esta guía debe usarse durante el mantenimiento programado cuando se detecta una disminución en la eficiencia térmica, un aumento en la caída de presión o fugas externas/internas.

2. Precauciones

ADVERTENCIA: Antes de iniciar cualquier trabajo de mantenimiento en el intercambiador de calor, es necesario desenergizar y aislar completamente el equipo. Aplicar el procedimiento de bloqueo/marcado (LOTO) de acuerdo con las normas internas de la empresa y los requisitos de la norma DSTU EN 10398:2020 "Seguridad de las máquinas. Principios generales de diseño. Evaluación y reducción de riesgos".

ADVERTENCIA: Utilice siempre equipo de protección personal (EPI), incluidas gafas de seguridad (DSTU EN 166), guantes resistentes a productos químicos (DSTU EN 374), ropa protectora y, si es necesario, protección respiratoria (DSTU EN 149) y calzado de protección (DSTU EN ISO 20345).

ADVERTENCIA: Trabajar con reactivos químicos (ácidos, álcalis) requiere un cuidado especial. Consulte las Hojas de datos de seguridad química (MSDS/SDS) y siga todas las recomendaciones de manipulación, almacenamiento y eliminación.

ADVERTENCIA: Las superficies calientes, la alta presión y la energía residual son fuentes potenciales de lesiones. Asegúrese de que el intercambiador de calor se haya enfriado a una temperatura segura (<40 °C) y esté completamente despresurizado a la atmósfera antes de abrirlo.

3. Herramientas y materiales necesarios

4. Inspección antes del servicio (lista de verificación)

5. Procedimiento paso a paso

5.1. Aislamiento y preparación.

1. Aislamiento del intercambiador de calor: Cierre todas las válvulas de entrada y salida en ambos circuitos del intercambiador de calor. Aplique LOTO a todas las válvulas y suministros de bombas conectados al intercambiador de calor. Asegúrese de que LOTO se realice de acuerdo con los procedimientos de seguridad empresarial.
2. Drenaje: Abra las válvulas de drenaje en los puntos inferiores del intercambiador de calor para drenar completamente el fluido de ambos circuitos. Para acelerar el drenaje, abra los orificios de ventilación en los puntos superiores. Recoja los líquidos usados ​​en contenedores apropiados para su posterior eliminación.
3. Compruebe la falta de presión: Mediante un manómetro, asegúrese de que la presión en ambos circuitos sea igual a la atmosférica (0 bar).
4. Refrigeración: Asegúrese de que la temperatura del intercambiador de calor sea inferior a 40 °C. Si es necesario, utilice refrigeración natural o suministre refrigerante para acelerar el proceso.

5.2. Desmontaje del intercambiador de calor y retirada de juntas.

1. Retirada del aislamiento (si está presente): Retire con cuidado el aislamiento exterior de las conexiones de brida para acceder a los sujetadores.
2. Desatornillar los tornillos de fijación: Con la ayuda de una llave inglesa o de cabeza hueca, aflojar los tornillos de fijación de las bridas de las tapas (para carcasa y tubos) o los tornillos tensores (para placas) sucesivamente, en forma transversal. Evitar desatornillados rápidos y desiguales para evitar deformaciones de bridas o placas.
3. Extracción de las cubiertas/placas: Retire con cuidado las cubiertas (para carcasa y tubo) o abra las placas (para laminares). Utilice mecanismos de elevación si los artículos son pesados.
4. Retiro de juntas viejas: Usando espátulas de plástico o latón (para evitar dañar las superficies de sellado), retire con cuidado las juntas viejas de bridas, rejillas de tubos o ranuras de placas. Está estrictamente prohibido utilizar cepillos metálicos u objetos punzantes que puedan rayar las superficies de sellado.
5. Limpieza de las superficies de sellado: Limpie a fondo todas las superficies de sellado de residuos de juntas, corrosión y suciedad. Utilice un paño suave y, si es necesario, limpiadores especiales compatibles con los materiales.

5.3. Limpieza de superficies de intercambio de calor.

5.3.1. Para intercambiadores de calor de carcasa y tubos (limpieza de tuberías)

1. Limpieza mecánica (cepillos): Elegir cepillos que correspondan al diámetro interior de las tuberías. Usando un eje flexible o una herramienta neumática especial, pase los cepillos a través de cada tubo. Es recomendable utilizar un suministro de agua a baja presión simultáneamente con un cepillo para eliminar la suciedad. Repita el procedimiento varias veces hasta eliminar por completo los depósitos.
2. Limpieza química (si es necesario): Si la limpieza mecánica no es suficiente (por ejemplo, para eliminar depósitos sólidos o incrustaciones), utilice limpieza química.
   • Preparación de la solución: Diluya el limpiador químico (por ejemplo, solución de ácido cítrico al 5-10 % o detergente especial) según las instrucciones del fabricante. Agregue inhibidor de corrosión. Agregue siempre ácido al agua, no al revés.
   • Circulación: Conecte la bomba de circulación de productos químicos al espacio del tubo del intercambiador de calor. Haga circular la solución durante 2-8 horas (dependiendo del grado de contaminación y concentración de la solución) a una temperatura de 40-60°C. Controlar el pH de la solución.
   • Neutralización y lavado: Después de la limpieza, escurrir la solución química. Enjuague el espacio de la tubería con abundante agua limpia hasta un pH neutro. Neutralice el agua de lavado antes de desecharla.
3. Control visual: Después de la limpieza, comprobar la limpieza de la superficie interior de las tuberías mediante un endoscopio o visualmente. La superficie de las tuberías debe estar limpia, sin depósitos visibles.

5.3.2. Para intercambiadores de calor de placas (limpieza de placas)

1. Desmontaje del paquete de placas: Afloje los tornillos tensores hasta que queden completamente aflojados. Dependiendo del diseño, separe la placa móvil o retire completamente las placas del marco.
2. Limpieza mecánica: Limpiar cada placa con un cepillo suave y agua bajo ligera presión. Para eliminar depósitos densos, utilice limpiadores especiales compatibles con el material de las placas y juntas. Está estrictamente prohibido el uso de cepillos metálicos, abrasivos o herramientas punzantes que puedan dañar la superficie de las placas o las ranuras de sellado.
3. Limpieza química (si es necesario): Sumerja las placas en un baño de solución química (similar a carcasa y tubo) o haga circular la solución a través del intercambiador de calor ensamblado (si lo permite el fabricante y el diseño).
4. Lavado y secado: Enjuague bien cada plato con agua limpia y séquelo.
5. Inspección de placas: Inspeccione cuidadosamente cada placa en busca de grietas, deformaciones, erosión u otros daños. Preste atención a los agujeros para los espaciadores. Se deben reemplazar las placas dañadas.

5.4. Reemplazo de juntas y montaje.

1. Instalación de juntas nuevas: Instale con cuidado las juntas nuevas en las ranuras de las bridas, rejillas de tubos o placas. Asegúrese de que los espaciadores estén instalados de manera uniforme y sin distorsiones. Utilice juntas OEM o equivalentes de calidad certificados según ISO 9001. Nunca reutilice juntas viejas.
2. Montaje de las tapas/platos: Coloque las tapas o el paquete de platos en su lugar. Asegúrese de que todos los elementos estén orientados correctamente.
3. Pernos de ajuste previo: Apriete manualmente todos los pernos de montaje hasta que entren en contacto ligeramente.
4. Apriete de pernos por etapas con una llave dinamométrica: Apriete los pernos en una secuencia cruzada en 3-4 etapas usando una llave dinamométrica.
   • Etapa 1: 30% del torque de diseño (por ejemplo, 45-60 Nm para pernos M20).
   • Etapa 2: 60% del par de diseño (por ejemplo, 90-120 Nm para tornillos M20).
   • Etapa 3: 100 % del par de diseño (por ejemplo, 150-200 Nm para tornillos M20).
   • Etapa 4 (si es necesario): Pruebe el ajuste al 100% después de completar la tercera etapa.
   La secuencia incorrecta o el apriete desigual pueden provocar deformaciones de la brida/placa y fugas.

5.5. Prueba de fugas (hidráulica/neumática)

1. Conexión al sistema de prueba: Cierre todos los tubos de salida del intercambiador de calor. Conecte una bomba hidráulica (para una prueba hidráulica) o una fuente de aire comprimido (para una prueba neumática) con un manómetro al tubo de entrada.
2. Prueba hidráulica: Llene un circuito del intercambiador de calor con agua, forzando el aire a través de la ventilación superior. Aumente gradualmente la presión hasta 1,5 veces la presión de trabajo, pero no más del 10 % de la presión de prueba especificada en la hoja de datos del equipo (por ejemplo, si la presión de trabajo es de 6 bar, la presión de prueba puede ser de 9 bar). Mantenga la presión durante 30 minutos.
3. Prueba neumática (limitada): Llenar el circuito con aire o nitrógeno a una presión no superior al 0,5 de la presión de trabajo. Aplique una solución jabonosa a las conexiones de brida para detectar fugas. Las pruebas neumáticas son menos seguras que las hidráulicas y requieren mayores medidas de seguridad de acuerdo con DSTU EN 13445-5:2020 "Recipientes que funcionan bajo presión, sin calefacción".
4. Inspección visual: Durante la prueba, inspeccione cuidadosamente todas las conexiones de bridas y sellos para detectar fugas. La ausencia de caída de presión y fugas visibles confirma la estanqueidad.
5. Despresurización: Despresurice lentamente el intercambiador de calor y drene el agua (después de la prueba hidráulica).

5.6. Comprobación de eficiencia térmica (después del arranque)

1. Puesta en marcha: Iniciar el intercambiador de calor en modo de trabajo. Deje que el sistema se estabilice durante al menos 30 minutos.
2. Medidas de parámetros: Registre los siguientes datos para ambos circuitos:
   • Temperaturas del fluido de entrada y salida (T_in, T_out)
   • Presión (P_entrada, P_salida)
   • Consumo de líquido (Q) - si es posible.
   La medición debe realizarse utilizando termómetros y manómetros calibrados.
3. Cálculo del coeficiente de transferencia de calor: Calcule la temperatura media logarítmica (LMTD) y, si hay datos de flujo disponibles, calcule el coeficiente general de transferencia de calor (U o K). Compare el valor obtenido con los indicadores básicos de un intercambiador de calor nuevo o después de un mantenimiento previo. Una desviación significativa (>10-15%) de la norma indica una limpieza insuficiente u otros problemas.
4. Desviaciones permitidas: Para los intercambiadores de calor en funcionamiento, se permite una ligera disminución en la eficiencia (generalmente hasta un 5-10% del diseño). Una caída de más del 15% justifica una mayor investigación y posiblemente un nuevo servicio.

6. Inspección después del servicio (lista de verificación)

7. Guía de solución de problemas

8. Programa de mantenimiento recomendado

9. Directorio de repuestos

Para garantizar el funcionamiento ininterrumpido de los intercambiadores de calor, la disponibilidad de repuestos de alta calidad es de vital importancia. UNITEC-D GmbH ofrece una amplia gama de análogos originales y certificados para varios tipos de intercambiadores de calor que cumplen con los estándares CE y UkrSEPRO.

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10. Enlaces

• DSTU EN 10398:2020 "Seguridad de las máquinas. Principios generales de diseño. Evaluación de riesgos y reducción de riesgos".
• DSTU EN 166:2017 "Medios de protección ocular individual. Condiciones técnicas".
• DSTU EN 374:2017 "Guantes de protección contra productos químicos y microorganismos peligrosos".
• DSTU EN 149:2019 "Equipo de protección respiratoria individual. Medias máscaras filtrantes para protección contra partículas. Requisitos, ensayos, marcado".
• DSTU EN ISO 20345:2019 "Medios de protección personal. Calzado de trabajo".
• DSTU EN 13445-5:2020 "Recipientes que funcionan a presión, sin calefacción. Parte 5. Control y pruebas".
• ISO 15848-1:2015 "Válvulas industriales - Medición de emisiones de sustancias volátiles. Parte 1: Requisitos para ensayos típicos de válvulas".
• ISO 9001:2015 "Sistemas de gestión de la calidad. Requisitos".
• Documentación OEM del fabricante del intercambiador de calor.