ES2337687T3 - Deteccion de fugas en intercambiadores de calor. - Google Patents
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Abstract
Un método para la detección de fugas en un intercambiador de calor [10] que tiene trayectos de circulación diferenciados para el fluido de trabajo y el fluido de intercambio de calor, respectivamente, comprendiendo el método la introducción de un fluido de detección dentro de uno de dichos trayectos de circulación en una primera dirección, el paso del fluido de detección en una segunda dirección en dicho uno de dichos trayectos de circulación, siendo la segunda dirección opuesta a la primera dirección y la detección de cualquier fluido de detección que se haya fugado desde dicho uno de dichos trayectos de circulación al otro de dichos trayectos de circulación.
Description
Detección de fugas en intercambiadores de
calor.
Esta invención se refiere a intercambiadores de
calor y proporciona un método mejorado para la detección de fugas
en los mismos y para determinar la localización de cualquier fuga
detectada de ese modo.
La invención es particularmente, pero no
exclusivamente, para uso con intercambiadores de calor que funcionan
para propósitos de calentamiento o refrigeración en entornos
"limpios", tales como las industrias de alimentación, láctea,
cervecera y farmacéutica.
El documento WO 01/42756 describe un método para
la detección de fugas en un intercambiador de calor de placas, el
método consiste en introducir helio en uno de los trayectos de
circulación del intercambiador de calor y usar una sonda detectora
de helio en el otro trayecto de circulación para detectar el helio
que se haya introducido en el otro trayecto de circulación a través
de una fuga, haciendo que pase aire a través del trayecto que
contiene la sonda detectora de helio y que la presión en el trayecto
de circulación que contiene helio sea mayor que la del trayecto con
la sonda detectora. El método proporciona resultados de la prueba
después de sólo un periodo corto de funcionamiento y puede usarse
en presencia de agua u otros líquidos. Sin embargo, pueden
encontrarse bolsas de aire dentro del intercambiador de calor,
dependiendo de la geometría de los trayectos de circulación y, en
algunas circunstancias, la presencia de líquido en las mismas.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un método en el que se eviten los problemas
anteriores.
De acuerdo con un aspecto de la invención, un
método para la detección de fugas en un intercambiador de calor que
tiene trayectos de circulación diferenciados para el fluido de
trabajo y para el fluido de intercambio de calor, respectivamente,
comprende la introducción de un fluido de detección dentro de uno de
dichos trayectos de circulación en una primera dirección, pasando
el fluido de detección en una segunda dirección en dicho un
trayecto de circulación siendo opuesta la segunda dirección a la
primera dirección, y detectando cualquier fluido de detección que se
haya fugado desde dicho un trayecto de circulación a dicho otro
trayecto de circulación.
El método de la invención puede aplicarse tanto
a intercambiadores de calor de placas como a intercambiadores de
calor tubulares.
Preferiblemente, el fluido de detección se
introduce en un trayecto de circulación y se permite que circule
aire a través del otro trayecto de circulación.
Preferiblemente, el trayecto de circulación en
el que se introduce el fluido de detección es el trayecto del
fluido de intercambio de calor, la detección del fluido de detección
tiene lugar entonces en el trayecto de circulación del fluido de
trabajo.
En una realización el fluido de detección
comprende un gas que contiene helio y la presión en un trayecto de
circulación es mayor que en el otro trayecto de circulación.
El gas que contiene helio puede ser helio puro
pero la invención es eficiente con mezclas disponibles
comercialmente de helio y aire, que se prefieren de ese modo por
razones económicas. Tales mezclas están disponibles típicamente en
concentraciones de 96-98% de helio, aire
restante.
El paso en diferentes direcciones del gas que
contiene helio en un trayecto de circulación se lleva a cabo
típicamente durante unos pocos minutos, digamos cinco o diez, en
cada dirección hasta que el helio se distribuye uniformemente a
través de dicho trayecto de circulación, eliminando de ese modo las
bolsas de aire que de otra manera, si están adyacentes a una fuga,
darían lugar a un resultado de prueba falso.
Preferiblemente, el método incluye en un aspecto
adicional la etapa de introducir un tinte fluorescente en uno de
dichos trayectos de circulación y permitir que el tinte quede
distribuido a través de dicho trayecto de circulación y,
posteriormente, inspeccionar el intercambiador de calor desde el
lado opuesto al que define dicho trayecto de circulación con medios
de detección sensibles a fluorescentes para identificar la fuente
de una fuga.
Se requiere llevar a cabo el método del aspecto
adicional, naturalmente, solamente en un intercambiador de calor en
el que ya se ha encontrado que tiene una rotura, perforación u otra
fuga por el método de acuerdo con el primer aspecto, o por
cualquier otro método de detección de fugas. Sin embargo, el método
de acuerdo con el aspecto adicional puede por sí mismo utilizarse
para detectar fugas y para identificar la fuente de las mismas.
En una realización alternativa el fluido de
detección se compone de un tinte fluorescente que por sí mismo se
usa para detectar fugas y para identificar la fuente de las
mismas.
Cuando se introduce el tinte fluorescente en el
intercambiador de calor, el intercambiador de calor preferiblemente
debería haberse drenado previamente de agua o cualquier otro líquido
retenido. Con esta finalidad, las placas de un intercambiador de
calor de placas puede desmontarse inicialmente y drenarse de
cualquier líquido en el mismo, posteriormente el intercambiador de
calor puede volverse a montar e introducirse en él el tinte
fluorescente. La circulación del tinte fluorescente dentro del
intercambiador de calor típicamente tiene lugar durante un periodo
de tiempo de entre diez y cuarenta y cinco minutos para permitir que
el tinte llegue a estar distribuido a través del trayecto de
circulación, preferiblemente a una presión de entre 69 y 172 kPa.
Preferiblemente, el tinte se circula en una dirección y después en
la dirección opuesta para mejorar o aumentar el recubrimiento de la
placa, hasta sustancialmente el 100% de cobertura de la placa por el
tinte. El tinte puede fugar a través de cualquier defecto en la
placa por acción de la capilaridad. Preferiblemente, puede usarse
un spray revelador para trazar el tinte a través de cualquier
defecto en la placa. El intercambiador de calor puede desmontarse
de nuevo después y permitirse que drene el tinte sobrante, a
continuación de lo cual pueden examinarse las placas individuales
desde el lado opuesto al que se hizo circular el tinte, para
identificar cualquier perforación o rotura. Esto puede realizarse
utilizando una luz ultravioleta (negra) de longitud de onda nominal
de 365 nm. Después se pueden reparar o sustituir las placas
defectuosas.
Para un intercambiador de calor tubular, cada
tubo individual se trataría generalmente de forma similar a la
descrita anteriormente con referencia al intercambiador de calor de
placas.
Se describirán ahora a modo de ejemplo las
realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos,
de los que
La Figura 1 ilustra un intercambiador de calor
de placas adaptado para que se pruebe la presencia de fugas;
la Figura 2 muestra un intercambiador de calor
tubular; y
la Figura 3 muestra un intercambiador de calor
de placas adaptado para el paso de un tinte fluorescente.
Con referencia en primer lugar a la Figura 1, un
intercambiador de placas, mostrado de modo general en 10, incluye
elementos de intercambio de calor en forma de placas 11 que se
extienden entre las cámaras primaria y secundaria 12, 13
respectivamente. Las cámaras están en contacto térmico íntimo entre
sí por medio de las placas pero se intenta que estén aisladas entre
sí en cuanto a transferencia de masa.
Como se ilustra, la cámara 12 puede diseñarse
para el paso de un fluido de intercambio de calor y la cámara 13
puede diseñarse para el paso de un fluido de trabajo a calentar o
refrigerar, según sea el caso, por el fluido de intercambio de
calor a través de las placas. Cada cámara tendrá entradas y salidas
(no mostradas en los dibujos) para la entrada y la salida del
fluido relacionado.
La cámara 12 está equipada con conductos 14, 15
y válvulas de aislamiento asociadas 16, 17. Una fuente 18 de gas
helio, típicamente en forma de mezcla con aire, se muestra fijada al
conducto 14 pero puede, alternativa y selectivamente, fijarse al
conducto 15 por medio de la línea 20, por medio de la que la fuente
de helio se coloca en comunicación bien con un extremo o bien con
el otro de la cámara 12. Fijado a la cámara 13 está una entrada de
aire comprimido 21 conectada a un compresor del aire 22; en el otro
extremo, la cámara 13 está conectada por medio de la línea 23 a una
sonda detectora de helio que filtra helio del caudal de aire y mide
la presión del mismo.
Durante el uso, el helio se purga inicialmente a
través de la cámara 12 por medio de la línea 19 y el conducto 14,
estando abiertas las llaves 16 y 17. Una vez se establece el flujo
de helio, se cierra la llave 17 y el helio continúa pasando por
unos pocos minutos a la cámara 12; se cierra entonces la llave 16 y
se abre la llave 17, permitiendo que pase el helio en sentido
inverso a través de la cámara 16 por medio de la línea 20 y el
conducto 15. Se elimina así cualquier bolsa de aire dentro de la
cámara 16 y, eventualmente, el helio se distribuye uniformemente a
través de la cámara 16. Cualesquiera fugas en las placas 11
permitirán que el helio pase a la cámara 13 donde será arrastrado
en el flujo de aire del compresor 22 y detectado por la sonda
24.
Pasando ahora a la Figura 2, un intercambiador
de calor tubular tiene una camisa exterior 25 y un tubo interior 26
con extremos de conexión 27, 28. Los conectores 29, 30 comunican con
el interior de la camisa. Durante el uso, el helio se pasa a través
del tubo interno y se pasa aire a través de la camisa donde se
prueba la presencia de helio, en la misma forma que la descrita con
referencia a la Figura 1.
Con referencia a la Figura 3, un intercambiador
de calor de placas tiene cámaras respectivas 31, 32 conectadas
mediante las placas 33. Una fuente de tinte fluorescente está
contenida en un tanque colector 34 y se circula por medio de una
bomba sumergida 35 a través de un circuito de fluido del
intercambiador de calor, preferiblemente el circuito que
normalmente aloja el fluido de intercambio de calor. El tinte
fluorescente se permite que circule durante, digamos, treinta
minutos, a continuación de lo cual se desmonta el intercambiador de
calor, se permite que drene el líquido de las placas y se examinan
entonces las placas individuales, desde el lado del fluido de
trabajo, en busca de la presencia de tinta fluorescente que revele
la existencia de cualquier fuga y la localización precisa de la
misma. La existencia de cualesquiera fugas puede detectarse mediante
luz ultravioleta de una longitud de onda de normalmente 365 nm.
Claims (9)
1. Un método para la detección de fugas en un
intercambiador de calor [10] que tiene trayectos de circulación
diferenciados para el fluido de trabajo y el fluido de intercambio
de calor, respectivamente, comprendiendo el método la introducción
de un fluido de detección dentro de uno de dichos trayectos de
circulación en una primera dirección, el paso del fluido de
detección en una segunda dirección en dicho uno de dichos trayectos
de circulación, siendo la segunda dirección opuesta a la primera
dirección y la detección de cualquier fluido de detección que se
haya fugado desde dicho uno de dichos trayectos de circulación al
otro de dichos trayectos de circulación.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que se introduce un fluido de detección en dicho un trayecto
de circulación y se permite que circule aire a través del otro
trayecto de circulación.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
o la reivindicación 2, en el que el un trayecto de circulación en
el que se introduce el fluido de detección es el trayecto del fluido
de intercambio de calor, teniendo lugar la detección del fluido de
detección en el trayecto de circulación del fluido de trabajo.
4. Un método de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que el fluido de detección es un
gas que comprende helio y la presión en dicho uno de dichos
trayectos de circulación es mayor que en el otro de dichos
trayectos de circulación.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4,
en el que el gas que comprende helio es una mezcla de helio y aire
en una concentración de 96-98% de helio.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 4
o la reivindicación 5, que incluye la etapa de introducir un tinte
fluorescente en uno de dichos trayectos de circulación y permitir al
tinte que quede distribuido a través de dicho trayecto de
circulación y, posteriormente, inspeccionar el intercambiador de
calor [10] desde el otro lado desde el que se define dicho trayecto
de circulación con medios de detección sensibles a fluorescentes
para identificar la fuente de una fuga.
7. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el fluido de detección se compone
de un tinte fluorescente.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7,
en el que el tinte fluorescente se detecta usando unos medios de
detección sensibles a fluorescentes.
9. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, siendo el intercambiador de calor [10] un
intercambiador de calor de placas, en el que el intercambiador de
calor se desmonta a continuación de la etapa de distribución de
tinte, por lo que la etapa de inspección se lleva a cabo sobre
placas individuales.
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