Manuale di servizio per scambiatori di calore: pulizia tubi, sostituzione guarnizioni e verifica efficienza termica

1. Ambito e scopo

Questo manuale copre le procedure critiche di manutenzione per gli scambiatori di calore a piastre e fascio tubiero utilizzati in ambienti industriali. È progettato per fornire un'efficienza termica ottimale, prevenire perdite e prolungare la durata delle apparecchiature. Le procedure prevedono la pulizia delle superfici di scambio termico dallo sporco, la sostituzione delle guarnizioni e il controllo delle prestazioni termiche complessive.

La manutenzione regolare degli scambiatori di calore è obbligatoria per mantenere la stabilità dei processi tecnologici, ridurre il consumo di energia e prevenire fermi di produzione non pianificati. Questa guida deve essere utilizzata durante la manutenzione programmata quando si rileva una diminuzione dell'efficienza termica, un aumento della caduta di pressione o perdite esterne/interne.

2. Precauzioni

AVVERTENZA: Prima di iniziare qualsiasi intervento di manutenzione sullo scambiatore di calore, è necessario diseccitare e isolare completamente l'apparecchiatura. Applicare la procedura di bloccaggio/marcatura (LOTO) in conformità agli standard interni dell'azienda e ai requisiti della norma DSTU EN 10398:2020 "Sicurezza delle macchine. Principi generali di progettazione. Valutazione e riduzione dei rischi".

ATTENZIONE: Utilizzare sempre dispositivi di protezione individuale (DPI), compresi occhiali di sicurezza (DSTU EN 166), guanti resistenti agli agenti chimici (DSTU EN 374), indumenti protettivi e, se necessario, protezione respiratoria (DSTU EN 149) e calzature protettive (DSTU EN ISO 20345).

AVVERTENZA: lavorare con reagenti chimici (acidi, alcali) richiede particolare attenzione. Consultare le schede tecniche sulla sicurezza chimica (MSDS/SDS) e seguire tutte le raccomandazioni sulla manipolazione, conservazione e smaltimento.

AVVERTENZA: superfici calde, alta pressione ed energia residua sono potenziali fonti di lesioni. Assicurarsi che lo scambiatore di calore si sia raffreddato a una temperatura sicura (<40°C) e sia completamente depressurizzato all'atmosfera prima di aprirlo.

3. Strumenti e materiali necessari

4. Ispezione prima della manutenzione (lista di controllo)

5. Procedura passo passo

5.1. Isolamento e preparazione

1. Isolamento dello scambiatore di calore: chiudere tutte le valvole di ingresso e uscita su entrambi i circuiti dello scambiatore di calore. Applicare LOTO a tutte le valvole e alle alimentazioni della pompa collegate allo scambiatore di calore. Garantire che LOTO venga eseguito in conformità con le procedure di sicurezza aziendale.
2. Drenaggio: aprire le valvole di drenaggio nei punti inferiori dello scambiatore di calore per scaricare completamente il fluido da entrambi i circuiti. Per accelerare il drenaggio aprire i fori di ventilazione nei punti superiori. Raccogliere i liquidi usati in appositi contenitori per ulteriore smaltimento.
3. Controllare la mancanza di pressione: Utilizzando un manometro, assicurarsi che la pressione in entrambi i circuiti sia pari a quella atmosferica (0 bar).
4. Raffreddamento: assicurarsi che la temperatura dello scambiatore di calore sia inferiore a 40°C. Se necessario, utilizzare il raffreddamento naturale o fornire refrigerante per accelerare il processo.

5.2. Smontaggio dello scambiatore di calore e rimozione delle guarnizioni

1. Rimozione dell'isolamento (se presente): rimuovere con attenzione l'isolamento esterno dai collegamenti a flangia per accedere agli elementi di fissaggio.
2. Svitamento delle viti di fissaggio: Con l'aiuto di una chiave o di una presa, allentare successivamente, in sequenza incrociata, le viti di fissaggio delle flange dei coperchi (per fascio tubiero) o delle viti di tensionamento (per piastre). Evitare svitamenti rapidi e irregolari per evitare deformazioni di flange o piastre.
3. Rimozione dei coperchi/piastre: Rimuovere con attenzione i coperchi (per fascio tubiero) o aprire le piastre (per lamellare). Utilizzare meccanismi di sollevamento se gli oggetti sono pesanti.
4. Rimozione delle vecchie guarnizioni: Utilizzando spatole di plastica o ottone (per evitare di danneggiare le superfici di tenuta), rimuovere con attenzione le vecchie guarnizioni dalle flange, dalle griglie dei tubi o dalle scanalature delle piastre. È severamente vietato l'uso di spazzole metalliche o oggetti appuntiti che possano lasciare graffi sulle superfici di tenuta.
5. Pulizia delle superfici di tenuta: pulire accuratamente tutte le superfici di tenuta da residui di guarnizioni, corrosione e sporco. Utilizzare un panno morbido e, se necessario, detergenti specifici compatibili con i materiali.

5.3. Pulizia delle superfici di scambio termico

5.3.1. Per scambiatori di calore a fascio tubiero (pulizia dei tubi)

1. Pulizia meccanica (spazzole): Scegli le spazzole che corrispondono al diametro interno dei tubi. Utilizzando un albero flessibile o uno speciale utensile pneumatico, far passare le spazzole attraverso ciascun tubo. Si consiglia di utilizzare contemporaneamente una fornitura d'acqua a bassa pressione e una spazzola per lavare via lo sporco. Ripetere la procedura più volte fino alla completa rimozione dei depositi.
2. Pulizia chimica (se necessaria): Se la pulizia meccanica non è sufficiente (ad esempio, per rimuovere depositi solidi o incrostazioni), utilizzare la pulizia chimica.
   • Preparazione della soluzione: Diluire il detergente chimico (ad esempio, soluzione di acido citrico al 5-10% o detergente speciale) secondo le istruzioni del produttore. Aggiungere un inibitore di corrosione. Aggiungi sempre l'acido all'acqua, non viceversa.
   • Circolazione: collegare la pompa di circolazione chimica allo spazio tubiero dello scambiatore di calore. Far circolare la soluzione per 2-8 ore (a seconda del grado di contaminazione e della concentrazione della soluzione) ad una temperatura di 40-60°C. Monitorare il pH della soluzione.
   • Neutralizzazione e lavaggio: Dopo la pulizia, scaricare la soluzione chimica. Lavare lo spazio della tubazione con abbondante acqua pulita a pH neutro. Neutralizzare l'acqua di lavaggio prima dello smaltimento.
3. Controllo visivo: Dopo la pulizia, controllare la pulizia della superficie interna dei tubi utilizzando un endoscopio o visivamente. La superficie dei tubi deve essere pulita, senza depositi visibili.

5.3.2. Per scambiatori di calore a piastre (pulizia delle piastre)

1. Smontaggio del pacco piastre: allentare i bulloni di tensione finché non sono completamente allentati. A seconda del modello, allontanare la piastra mobile o rimuovere completamente le piastre dal telaio.
2. Pulizia meccanica: pulire ciascuna piastra con una spazzola morbida e acqua sotto una leggera pressione. Per rimuovere depositi densi utilizzare detergenti appositi compatibili con il materiale delle piastre e delle guarnizioni. È severamente vietato l'uso di spazzole metalliche, abrasivi o strumenti appuntiti che possano danneggiare la superficie delle piastre o le scanalature di tenuta.
3. Pulizia chimica (se necessaria): immergere le piastre in un bagno di soluzione chimica (simile a fascio tubiero) o far circolare la soluzione attraverso lo scambiatore di calore assemblato (se consentito dal produttore e dal design).
4. Lavaggio e asciugatura: sciacquare accuratamente ogni piastra con acqua pulita e asciugarla.
5. Ispezione delle piastre: ispezionare attentamente ciascuna piastra per individuare eventuali crepe, deformazioni, erosioni o altri danni. Fare attenzione ai fori per i distanziatori. Le piastre danneggiate dovrebbero essere sostituite.

5.4. Sostituzione guarnizioni e montaggio

1. Installazione di nuove guarnizioni: installare con attenzione le nuove guarnizioni nelle scanalature delle flange, delle griglie dei tubi o delle piastre. Assicurarsi che i distanziatori siano installati in modo uniforme e senza distorsioni. Utilizza guarnizioni OEM o equivalenti di qualità certificati ISO 9001. Non riutilizzare mai le vecchie guarnizioni.
2. Assemblaggio di coperchi/piastre: posizionare i coperchi o il pacco di piastre in posizione. Assicurati che tutti gli elementi siano orientati correttamente.
3. Pre-serraggio dei bulloni: serrare a mano tutti i bulloni di montaggio fino a ottenere un leggero contatto.
4. Fasi di serraggio dei bulloni con una chiave dinamometrica: Stringere i bulloni in sequenza incrociata in 3-4 fasi utilizzando una chiave dinamometrica.
   • Fase 1: 30% della coppia di progetto (ad es. 45-60 Nm per bulloni M20).
   • Fase 2: 60% della coppia di progetto (es. 90-120 Nm per bulloni M20).
   • Fase 3: 100% della coppia di progetto (es. 150-200 Nm per bulloni M20).
   • Fase 4 (se necessario): testare il serraggio al 100% dopo il completamento della terza fase.
   Una sequenza errata o un serraggio non uniforme possono causare deformazioni e perdite della flangia/piastra.

5.5. Prova di tenuta (idraulica/pneumatica)

1. Collegamento al sistema di prova: Chiudere tutti i tubi di uscita dello scambiatore di calore. Collegare una pompa idraulica (per una prova idraulica) o una fonte di aria compressa (per una prova pneumatica) con un manometro al tubo di ingresso.
2. Test idraulico: riempire un circuito dello scambiatore di calore con acqua, forzando l'aria attraverso lo sfiato superiore. Aumentare gradualmente la pressione fino a 1,5 volte la pressione di esercizio, ma non più del 10% della pressione di prova specificata nella scheda tecnica dell'apparecchiatura (ad esempio, se la pressione di esercizio è 6 bar, la pressione di prova può essere 9 bar). Mantieni la pressione per 30 minuti.
3. Test pneumatico (limitato): Riempire il circuito con aria o azoto ad una pressione non superiore a 0,5 della pressione di esercizio. Applicare una soluzione saponosa sui collegamenti flangiati per rilevare eventuali perdite. Le prove pneumatiche sono meno sicure delle prove idrauliche e richiedono maggiori misure di sicurezza in conformità con DSTU EN 13445-5:2020 "Recipienti funzionanti sotto pressione, senza riscaldamento".
4. Ispezione visiva: Durante il test, ispezionare attentamente tutte le connessioni flangiate e le guarnizioni per individuare eventuali perdite. L'assenza di perdite di carico e perdite visibili conferma la tenuta.
5. Depressurizzazione: depressurizzare lentamente lo scambiatore di calore e scaricare l'acqua (dopo il test idraulico).

5.6. Controllo dell'efficienza termica (dopo l'avvio)

1. Messa in servizio: avviare lo scambiatore di calore in modalità di lavoro. Consentire al sistema di stabilizzarsi per almeno 30 minuti.
2. Misurazioni dei parametri: Registrare i seguenti dati per entrambi i circuiti:
   • Temperature del fluido in ingresso e in uscita (T_in, T_out)
   • Pressione (P_ingresso, P_uscita)
   • Consumo di liquidi (Q) - se possibile.
   La misurazione deve essere effettuata utilizzando termometri e manometri calibrati.
3. Calcolo del coefficiente di trasferimento del calore: calcolare il logaritmo della prevalenza media della temperatura (LMTD) e, se i dati di flusso sono disponibili, calcolare il coefficiente di trasferimento del calore complessivo (U o K). Confrontare il valore ottenuto con gli indicatori di base di uno scambiatore di calore nuovo o dopo una precedente manutenzione. Una deviazione significativa (>10-15%) dalla norma indica una pulizia insufficiente o altri problemi.
4. Deviazioni consentite: Per gli scambiatori di calore in funzione è consentita una leggera diminuzione dell'efficienza (di solito fino al 5-10% del progetto). Un calo superiore al 15% richiede ulteriori indagini ed eventualmente un nuovo servizio.

6. Ispezione dopo la manutenzione (lista di controllo)

7. Guida alla risoluzione dei problemi

8. Programma di manutenzione consigliato

9. Elenco dei pezzi di ricambio

Per garantire il funzionamento ininterrotto degli scambiatori di calore, la disponibilità di pezzi di ricambio di alta qualità è di fondamentale importanza. UNITEC-D GmbH offre una vasta gamma di analoghi originali e certificati per vari tipi di scambiatori di calore che soddisfano gli standard CE e UkrSEPRO.

Cerca i pezzi di ricambio nel nostro catalogo elettronico: www.unitecd.com/e-catalog/

10. Collegamenti

• DSTU EN 10398:2020 "Sicurezza delle macchine. Principi generali di progettazione. Valutazione e riduzione del rischio".
• DSTU EN 166:2017 "Mezzi di protezione individuale degli occhi. Condizioni tecniche".
• DSTU EN 374:2017 "Guanti di protezione contro sostanze chimiche e microrganismi pericolosi."
• DSTU EN 149:2019 "Dispositivi di protezione respiratoria individuale. Semimaschere filtranti per la protezione contro le particelle. Requisiti, prove, marcatura".
• DSTU EN ISO 20345:2019 "Mezzi di protezione individuale. Scarpe da lavoro."
• DSTU EN 13445-5:2020 "Recipienti funzionanti sotto pressione, senza riscaldamento. Parte 5. Controllo e prove".
• ISO 15848-1:2015 "Valvole industriali - Misurazione delle emissioni di sostanze volatili. Parte 1: Requisiti per prove tipiche delle valvole".
• ISO 9001:2015 “Sistemi di gestione per la qualità. Requisiti”.
• Documentazione OEM del produttore dello scambiatore di calore.