Limpieza de tubos en calderas, enfriadores e intercambiadores de calor

Tips & tricks
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Cleaning Tubes

En las calderas pirotubulares, los gases de combustión calientes pasan a través de los tubos, depositando hollín e incrustaciones en las paredes del tubo. Las propiedades de transferencia de calor de los tubos se reducen a medida que se acumula la capa de depósito y la caldera debe trabajar más para proporcionar el calor necesario. Esto causa un desgaste excesivo de los motores, sopladores y controles, lo que resulta en un aumento de los costos operativos y del consumo de combustible. La limpieza habitual de las superficies del lado del fuego produce grandes beneficios en menores costos operativos y ahorro de combustible. Independientemente del combustible que se queme, los tubos de humos deben limpiarse.

A lo largo de los años se han empleado varios métodos para limpiar los tubos de humos de las calderas. Tradicionalmente, los tubos de humos se limpiaban a mano utilizando un cepillo montado en una varilla larga que se empujaba manualmente a través de los tubos - un trabajo sucio y que requiere mucha mano de obra. En algunos casos, los tubos de humos se lavaban con una manguera contra incendios, lo que creaba un gran desastre.

En muchos casos, hoy en día, estos métodos resultan ser poco prácticos e ineficaces y requieren demasiado tiempo y trabajo. Se han desarrollado equipos semiautomáticos que aceleran las operaciones de limpieza y no crean el desastre asociado con la limpieza de los tubos de humos. Uno de estos dispositivos impulsa mecánicamente un cepillo duro o raspador a través del tubo, mientras que una aspiradora potente recoge simultáneamente el hollín y las incrustaciones. Como el trabajo es fácil, la limpieza de tubos se puede realizar con más frecuencia, lo que resulta en costos operativos mucho más bajos.

En algunas calderas pirotubulares, como las calderas de calor residual y las de proceso, se produce una acumulación de incrustaciones en las que una simple acción de cepillado de adentro hacia afuera no puede limpiar eficazmente. Se requiere una acción de limpieza rotativa para eliminar el depósito de incrustaciones. Un método que se emplea es el uso de una máquina de eje flexible rotativo que hace girar una herramienta de limpieza a través del tubo, mientras que una aspiradora recoge los depósitos sueltos al mismo tiempo. A muchos operarios les resulta más fácil usar este equipo que los motores de turbina o un taladro con una varilla fijada.

En las calderas acuotubulares, el agua que se desplaza a través de los tubos se calienta a temperaturas muy altas y hace que los sólidos en el agua se asienten en las superficies de los tubos. La formación de incrustaciones es un problema común en las calderas acuotubulares. No se puede depender únicamente del tratamiento del agua para evitar la acumulación de incrustaciones. Al igual que en el caso de las calderas pirotubulares, las incrustaciones en los tubos de agua resultan en los mismos altos costos. Una vez más, la limpieza habitual de los tubos proporciona beneficios.

El equipo tradicional de limpieza de tubos de agua consistía en un motor de turbina accionado por aire o agua y fijado al extremo de una manguera, con un cabezal cortador montado en la parte delantera de la turbina. Este equipo resultó ser incómodo de usar, un poco caro y difícil de mantener. El mismo método de eje flexible rotativo utilizado en la limpieza de calderas pirotubulares puede emplearse con los tubos de agua. Para esta aplicación se utilizan máquinas neumáticas de este tipo y a los usuarios les resulta más fácil de manejar - es más potente y menos costoso.

CÓMO LOS DEPÓSITOS EN LOS TUBOS DE CALDERAS AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE CALOR

Acumulación de hollín
1/32”

1/16”

1/8”

Pérdida de calor
12 %

24 %

47 %

Mayor consumo de combustible
2 ½ %

4 ½ %

8 ½ %

Acumulación de incrustaciones
1/32”

1/16”

1/8”

Pérdida de calor
8 %

12 %

20 %

Mayor consumo de combustible
2 %

2 ½ %

4 %

LIMPIEZA DE LOS TUBOS DE ENFRIADORES

Los tubos sucios en los enfriadores refrigerados por agua hacen que el enfriador consuma más energía para lograr la producción de enfriamiento deseada. La limpieza habitual de los tubos de enfriadores reducirá los costos operativos y extenderá la vida útil del equipo. Un enfriador limpio realiza ciclos con menos frecuencia, lo que reduce la carga en motores, bombas y cojinetes. Aunque es útil, el tratamiento del agua no evitará la necesidad de limpiar los tubos.


Un método popular de limpieza de tubos en el pasado era la limpieza con productos químicos. Se hacía mediante la circulación de un producto químico de limpieza, a menudo un ácido, por el enfriador para limpiar los tubos. En los últimos años, este método no es del agrado de muchos operarios debido al costo excesivo, las preocupaciones de seguridad y los problemas de eliminación.

La limpieza de varillas y cepillos también se utilizó mucho en el pasado. Por lo general, este trabajo desagradable y que requiere mucha mano de obra se posponía hasta que la limpieza de los tubos fuera absolutamente imprescindible. Este es un método de limpieza de tubos de dos pasos, por el cual el operador primero debe cepillar manualmente los tubos y luego lavarlos con una manguera de agua. A menudo, el residuo que quedaba en el tubo del enfriador después del cepillado se secaba de nuevo en la pared del tubo antes de que lo limpiaran con agua. Todo ese trabajo y los tubos seguían sucios.

Un avance importante en la limpieza de los tubos de enfriadores se produjo con el desarrollo de los sistemas de eje flexible rotativo que se utilizan mucho en la actualidad. Estos sistemas combinan el paso del cepillado con el paso de la descarga de agua en una sola operación. Dado que la herramienta de limpieza gira y el agua sale de forma continuada justo detrás de la herramienta de limpieza, los tubos se limpian a fondo en una fracción de tiempo. Hoy en día, estos sistemas se utilizan más en todo el mundo que cualquier otro. Con estos sistemas, es sumamente importante que el par de salida de la unidad impulsora no exceda la capacidad de par del eje flexible. Las investigaciones han demostrado que 1/2-3/4 HP a 862.5-1750 RPM produce un par de salida que es apropiado para los ejes que se utilizan en tubos de hasta 1” de diámetro interno. 1 a 2 HP es apropiado para tubos de más de 1” de diámetro interno.

Cuando la velocidad de limpieza es fundamental y los tubos del enfriador no necesitan ninguna acción de limpieza para lograr los resultados deseados, entonces existe otro método de limpieza. Consiste en disparar una herramienta de limpieza a través del tubo a altas velocidades, usando un chorro de agua y aire a presión. Sin duda, esta es la forma más rápida de limpiar los tubos de enfriadores disponible en la actualidad. Cuando la velocidad es importante pero los tubos necesitan limpiarse, hay un sistema de eje flexible recién desarrollado que alimenta mecánicamente el eje y el cepillo giratorio a través de los tubos a alta velocidad. Este sistema es una mejora significativa con respecto a la alimentación manual del eje.

CÓMO INFLUYEN LOS FACTORES DE ENSUCIAMIENTO EN EL RENDIMIENTO DEL ENFRIADOR

Factor de ensuciamiento
.0005

.0015

.0025

.0036

.0045

% de eficiencia
100 %

94 %

80 %

58 %

36 %

Dinero perdido
$0

$3,920

$7,840

$11,760

$16,520

Energía adicional requerida.
0 %

11 %

22 %

33 %

44 %

LIMPIEZA DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

Cuando se trata de limpieza de tubos, los intercambiadores de calor de proceso han sido una pesadilla de mantenimiento durante mucho tiempo. Los intercambiadores de calor de proceso suelen ser operados hasta el punto de que casi fallen porque son necesarios para producir un producto. El tiempo de inactividad del intercambiador de calor significa pérdida de producción y pérdida de ingresos. No es nada extraño que los tubos de estas unidades se obstruyan continuamente con depósitos.

En algunos casos, los limpiadores de tubos convencionales son suficientes para limpiar los intercambiadores de calor de proceso, pero muchas veces no lo son. Cuando esto sucede, los tubos deben limpiarse utilizando uno de los tres métodos mecánicos.

El hidrolavado o limpieza con chorro de agua a alta presión fue muy popular en el pasado y todavía se utiliza hoy en día. Por lo general un contratista de mantenimiento realiza el hidrolavado usando agua a presión de 10,000 a 25,000 PSI para eliminar los depósitos de los tubos. El equipo es costoso y se requiere cierta experiencia para operarlo. Muchos evitan este método debido a preocupaciones sobre la seguridad.

Los otros dos métodos implican la perforación mecánica de los tubos. Una forma de hacer esto es establecer una estación de perforación de tubos en el sitio. Este método requerirá sacar los haces de tubos de las carcasas y transportarlos a la estación de perforación. Luego, el haz de tubos se monta en un soporte y los tubos se perforan automáticamente utilizando brocas con punta de carburo y a la vez se limpian con agua. Una vez que está limpio, el haz de tubos se transporta de vuelta a la carcasa y se vuelve a instalar. Aunque son eficaces, estas taladradoras requieren un tiempo de inactividad prolongado y son bastante caras.

Otra forma de taladrar los tubos es usando una pistola neumática de perforación portátil. Estas pistolas se utilizan para impulsar ejes huecos seccionales con brocas que tienen puntas de carburo en el extremo. Permiten la posibilidad de perforar tubos de 1” a 2” de diámetro externo y hasta 21' de largo - sin necesidad de quitar el haz de tubos. Se dispone de una versión más pequeña para limpiar pequeños intercambiadores de calor con tubos de 3/16” a 1” de diámetro interno y hasta 8' de largo.

CONCLUSIÓN

La limpieza de tubos es una forma sencilla de reducir los costos y prolongar la vida útil del equipo. Es un elemento importante y rentable para cualquier programa de mantenimiento y no se debería descuidar. El equipo de limpieza de tubos disponible en la actualidad puede hacer más eficientes las operaciones de limpieza, reducir la mano de obra y mejorar la eficiencia operativa.