ES2344357T3 - Procedimiento de intervencion sobre un cambiador de calor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de intervención, tal como en especial limpieza, en un haz tubular (3) de un cambiador de calor de tipo espiral, que presenta dos circuitos de fluido aislados uno de otro en contacto de intercambio térmico íntimo, estando constituido un primer circuito de fluido por un arrollamiento en espiral de dos paredes (5), o haz tubular, (3), y estando constituido un segundo circuito por un volumen delimitado por una envolvente (1) que contiene el haz tubular (3), comportando cada uno de los circuitos sus propios medios de entrada (9, 15) y de salida (11, 17) de fluido, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en: - someter, antes de su retirada, al haz tubular a una depresión y/o a un enfriamiento relativo con relación a su envolvente (1), obligándole a su contracción, - reponer el haz tubular (3) a la presión y/o temperatura ambiente una vez que ha sido extraído de su envolvente (1) con la finalidad de obligarle a recuperar sus dimensiones iniciales, - proceder a la intervención sobre el haz tubular (1), - someter nuevamente al haz tubular (3) a depresión y/o enfriamiento relativo con respecto a su envolvente (1), con la finalidad de obligarlo a contraerse antes de su colocación dentro de la envolvente, - volver a poner el haz (3) a la presión y/o temperatura ambiente una vez que ha sido colocado nuevamente en su lugar dentro de la envolvente (1).
Description
Procedimiento de intervención sobre un cambiador
de calor.
La presente invención se refiere a los
cambiadores de calor y en especial a los cambiadores de calor
destinados a asegurar un intercambio térmico entre dos fluidos.
Desde un punto de vista general es conocido que
los cambiadores de calor que se utilizan con fluido están
constituidos por dos circuitos aislados uno del otro pero que están
en contacto térmico lo más elevado posible, y que son recorridos
respectivamente por los dos fluidos.
Se sabe igualmente que el mantenimiento de los
cambiadores de calor y, en particular, su limpieza, es generalmente
una operación larga y difícil de realizar de manera eficaz, incluso
en algunos casos es imposible. Es sabido finalmente que esta
limpieza consiste en algunos casos en eliminar, por ejemplo, los
depósitos que se han producido en el cambiador a lo largo de la
utilización de éste.
Los cambiadores de calor del tipo llamado de
placas y uniones constituidos a partir de varias láminas u hojas de
chapa son desmontables placa a placa, si bien es también posible
acceder a sus circuitos, incluso si se trata de una operación larga
en su realización. No obstante, estos cambiadores de calor, en razón
de su misma concepción, son, por lo tanto, de una explotación
costosa.
Por otra parte, los cambiadores de calor del
tipo de placas soldadas no son desmontables y, por lo tanto, sus
circuitos son igualmente difíciles de limpiar.
Es por esta razón que se ha recurrido a los
cambiadores de calor espirales que están constituidos a partir de
dos láminas de chapa arrolladas y mantenidas separada una de otra
por salientes (ver en especial
FR-A-2 096 719 ó
FR-A-2 811 068). Después del
arrollado se procede a la soldadura de los bordes de la lámina de
chapa de manera que se crean dos circuitos de fluido
independientes, es decir, un primer circuito comprendido entre las
dos láminas de chapa arrolladas y soldadas y un segundo circuito
formado entre las diferentes espiras del arrollamiento. Por razones
relevantes de la forma de construcción, el usuario no puede acceder
tan bien al espacio comprendido entre las dos láminas arrolladas
que al que está comprendido entre las diferentes espiras del
arrollamiento, por lo que se encuentra la imposibilidad de realizar
una limpieza mecánica eficaz de este cambiador y que se debe
contentar entonces con una limpieza de tipo química, lo que es
frecuentemente insuficiente para ciertas aplicaciones.
No obstante, este tipo de cambiadores, a causa
de su constitución, requieren para un buen mantenimiento eficaz que
se pueda acceder no solamente a los arrollamientos en sí mismos,
sino igualmente a su espacio entre las espiras. No obstante, éste
es muy reducido, lo que hace todavía más problemática la limpieza de
los cambiadores de calor, sobretodo cuando se trata de eliminar
depósitos, tales como las incrustaciones de éstos.
No obstante, múltiples aplicaciones que serían
posibles para este tipo de cambiadores de calor, tales como
utilizaciones en el campo alimenticio, médico, farmacia, química
fina o electrónica en especial, implica limpiezas periódicas de una
gran eficacia.
La presente invención tiene por objetivo
proponer medios que permiten al usuario realizar este tipo de
limpieza, y ello de manera simple y rápida.
El cambiador de calor comprende dos circuitos de
fluidos aislados uno de otro en contacto de intercambio térmico
íntimo, un primer circuito de fluido o haz tubular, constituido por
un arrollamiento espiral de dos paredes y estando constituido el
circuito por una envolvente que contiene el haz tubular, comportando
cada circuito sus propios medios de entrada y de salida de fluido.
El haz tubular es deformable elásticamente bajo el efecto de una
sobrepresión o una depresión.
La envolvente tendrá forma preferentemente
tubular y, en cuanto a la presión interna del haz sea igual a su
presión externa, su diámetro externo será ligeramente inferior o
igual al diámetro interno de la envolvente. La diferencia de
diámetro entre la cara interna de la envolvente y la cara externa
del haz será inferior al 6% del diámetro de este último.
La envolvente tubular podrá comportar dos
fondos, uno de ellos, como mínimo, podrá ser desmontable, estando
atravesados estos fondos respectivamente por medios de entrada y de
salida de los fluidos y por medios apropiados para asegurar la
estanqueidad entre los fondos y los medios de entrada y de salida
del fluido del haz. Estos medios de entrada y de salida podrán
estar constituidos respectivamente por dos tubos longitudinales y
los medios apropiados para asegurar la estanqueidad entre los tubos
y los fondos podrán estar constituidos por juntas tóricas o un
prensaestopas.
La presente invención tiene por objetivo un
procedimiento de intervención, tal como, por ejemplo, una limpieza,
sobre un haz tubular de un cambiador de calor del tipo espiral,
comportando dos circuitos de fluidos aislados uno de otro en
contacto de intercambio térmico íntimo, un primer circuito de
fluido, o haz tubular, que está constituido por un arrollamiento
espiral de dos paredes, o haz tubular, y el segundo circuito está
constituido por un volumen delimitado por una envolvente que
contiene el haz, comportando cada circuito sus propios medios de
entrada y de salida de fluido, caracterizándose por comportar las
etapas que consisten en:
- someter, antes de su retirada, al haz tubular
a una depresión y/o a un enfriamiento relativo con relación a su
envolvente, de manera que se produzca su contracción,
- una vez se ha extraído el haz tubular de su
envolvente, interrumpir la depresión,
- proceder a la intervención sobre el haz
tubular,
- someter nuevamente al haz a una depresión y/o
a un enfriamiento relativo con respecto a su envolvente, con la
finalidad de producir su contracción antes de su colocación en su
lugar en la envolvente,
- reponer el haz a la presión y/o temperatura
ambiente una vez que ha sido colocado nuevamente en su lugar dentro
de su envolvente.
Se podrá realizar el haz tubular de manera que
sea deformable bajo el efecto de una diferencia de presión entre el
haz y la envolvente de una sobrepresión o una depresión y darle un
diámetro externo inferior al diámetro interno de la envolvente y
aplicar al haz sobrepresiones y/o depresiones periódicas con la
finalidad de modificar su diámetro externo y fracturar los
elementos frágiles que pueden estar adheridos a las paredes
(incrustaciones) que se depositan sobre el mismo.
El procedimiento podrá comportar una etapa
preliminar que consiste en desconectar el haz tubular de su
circuito.
Igualmente se podrá, de acuerdo con la
invención, favorecer la operación de intervención, sometiendo al
haz, una vez extraído de su envolvente y antes de la intervención,
a una sobrepresión y/o a un calentamiento relativo con respecto a
la envolvente, lo que tendrá por efecto el separar las espiras del
arrollamiento entre sí.
Con la finalidad de evitar someter al haz a una
presión demasiado elevada que tenga como consecuencia deformar el
metal que constituye el arrollamiento más allá de su límite
elástico, se dispondrá alrededor del haz un limitador, cuyo
diámetro interno será igual al diámetro máximo que no se desea
sobrepasar. Este limitador podrá estar constituido por un anillo o
una camisa.
Se describirá a continuación, a título de
ejemplo no limitativo, una forma de realización de la presente
invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
La figura 1 muestra una vista esquemática en
sección de un cambiador de calor según la invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
haz tubular que constituye el cambiador de calor representado en la
figura 1.
La figura 3 es una vista en perspectiva de la
envolvente que encierra el haz representado en la figura 2.
Las figuras 4 y 5 son vistas en perspectiva de
un haz tubular de un cambiador de calor según la invención
respectivamente dotado de un manguito y de anillos de limitación de
su diámetro exterior.
Se ha representado en las figuras 1 a 3 un
cambiador de calor que está constituido esencialmente por una
envolvente (1) que está destinada a recibir un haz tubular (3).
El haz (3) está constituido por un arrollamiento
espiral de dos láminas de chapa (5) que están separadas una de otra
y soldadas con la finalidad de prever entre ambas un circuito para
un fluido. La separación de las dos láminas de chapa (5) está
asegurada por una serie de "salientes" (7) que son creados y
repartidos sobre la superficie de la chapa antes del plegado de
ésta. Estos salientes (7), una vez realizado el arrollamiento,
aseguran igualmente una separación regular y controlada entre las
espinas. El espacio comprendido entre las dos láminas de chapa
plegadas presenta un conducto de alimentación (9) y un conducto de
evacuación (11).
La envolvente (1) está constituida por un tubo
cilíndrico (13) cuyo diámetro interno corresponde al diámetro
externo del haz tubular (3), de manera que pueda recibir a éste en
su interior. La envolvente (1), tal como se ha representado en la
figura 3, posee un conducto de alimentación de fluido (15) y un
conducto de evacuación (17). El tubo (13) está cerrado por una
parte mediante el fondo (19) que es fijo y que está atravesado por
el conducto de evacuación (11) del haz tubular (3) con interposición
de una junta tórica de estanqueidad (23) y, por otra parte, en el
otro extremo, por un fondo desmontable (25) y que, a estos efectos,
está soportado por abrazaderas de bloqueo (27) que se apoyan sobre
un collarín (29) del tubo (13). Una junta tórica (31) asegura la
estanqueidad entre la etapa (25) y el conducto de alimentación (9)
del haz tubular (3).
De este modo, mediante un filtro de montaje de
la tapa de fondo desmontable (25) se tiene acceso al haz tubular
(3), después de haber desconectado éste de los tubos de alimentación
conectados a sus conductos (9) y (11), o bien disponiendo una
salida (11) de longitud suficiente.
Como es sabido, este tipo de cambiadores de
calor requieren un juego mínimo entre el haz (3) y la cara interna
del tubo en el que está dispuesto. No obstante, en ciertos
cambiadores de calor, especialmente de acero inoxidable, que están
destinados a aplicaciones que requieren una atención específica, en
especial en el sector de farmacia o en el sector alimenticio, es
necesario que el haz pueda ser retirado dentro de su envolvente sin
que, en el curso de esta operación, se formen ralladuras en la
pared interna del tubo, cuyas ralladuras constituirían en especial
lugares de nidificación para bacterias.
Para resolver esta dificultad se procede de
manera que el haz (3) sea deformable a nivel de su diámetro bajo el
efecto de una contracción. Para hacer deformable el haz se recurrirá
sobretodo al espesor y a la naturaleza del acero utilizado.
En un cambiador de calor montado que se desea
desmontar, se provocará la retracción del haz (3) conectando una de
las entradas (9) u (11) de éste a una bomba de vacío, después de
haber cerrado la otra entrada, con la finalidad de crear un vacío
parcial. Entonces se podrá desmontar el haz sin riesgo de ralladuras
de la cara interna de la envolvente (1). Una vez desmontado el haz
(3) se suprimirá el vacío de manera que se dilate y vuelva a
adoptar su diámetro natural inicial, y a continuación se procederá a
la intervención sobre el mismo (en especial limpieza de tipo
mecánica).
La intervención se podrá hacer más fácil y más
eficaz si se dilata el haz (3) más allá de su diámetro nominal,
aplicando en este caso una sobrepresión. Se tendrá cuidado en el
curso de esta operación de no deformarle más allá del límite
elástico del material utilizado, para que pueda recuperar su
diámetro nominal después de haber terminado la limpieza y después
de la interrupción de la sobrepresión.
Con la finalidad de limitar la deformación a un
valor máximo controlado del haz (3), se podrá, tal como se ha
representado en la figura 4, rodear a éste antes de aplicar la
sobrepresión, de un anillo o manguito (20), cuyo diámetro interno
es igual al diámetro máximo posible que puede adoptar el haz (3) sin
sufrir deformación más allá de su límite elástico. Igualmente, se
puede recurrir a anillos (20), tal como se ha representado en la
figura 5.
Una vez terminada la intervención en el haz
tubular, se practica de nuevo el vacío dentro de éste para poder
colocarlo en su lugar fácilmente dentro de la envolvente (1) y
después se desconecta la bomba de vacío, de manera que el haz tome
sus dimensiones y forma nominales.
Se puede recurrir igualmente, según la
invención, a una variación relativa de temperatura para obligar al
haz a contraerse o a dilatarse. De este manera, antes del desmontaje
del haz de su envolvente se podrá hacer circular por dentro del haz
un líquido muy enfriado, especialmente próximo o incluso inferior a
0ºC, con la finalidad de obligarlo a su contracción y se podrá, en
el mismo tiempo, someter la envolvente a una temperatura superior a
la temperatura ambiente con la finalidad de obligarla a su
dilatación.
Se debe comprender que según la invención se
podrá actuar de manera simultánea en el haz mediante depresión y
enfriamiento, o bien sobrepresión y calentamiento.
Para ciertas aplicaciones es posible dar al haz
(3) un diámetro inferior al diámetro interno de la envolvente (1).
Una disposición de este tipo es particularmente interesante porque
permite realizar una eliminación automática o casi automática de
los depósitos frágiles (por ejemplo, calcáreos) que se producen en
las paredes del haz. En efecto, es suficiente someter al haz, por
ejemplo, en el curso de su funcionamiento, a una sobrepresión (o
depresión) del fluido que pasa por el mismo para deformarlo y
provocar la rotura de las plaquitas de incrustaciones que lo
recubren. Estas operaciones pueden ser realizadas incluso de forma
automática.
Claims (5)
1. Procedimiento de intervención, tal como en
especial limpieza, en un haz tubular (3) de un cambiador de calor
de tipo espiral, que presenta dos circuitos de fluido aislados uno
de otro en contacto de intercambio térmico íntimo, estando
constituido un primer circuito de fluido por un arrollamiento en
espiral de dos paredes (5), o haz tubular, (3), y estando
constituido un segundo circuito por un volumen delimitado por una
envolvente (1) que contiene el haz tubular (3), comportando cada
uno de los circuitos sus propios medios de entrada (9, 15) y de
salida (11, 17) de fluido, caracterizado porque comprende las
etapas que consisten en:
- someter, antes de su retirada, al haz tubular
a una depresión y/o a un enfriamiento relativo con relación a su
envolvente (1), obligándole a su contracción,
- reponer el haz tubular (3) a la presión y/o
temperatura ambiente una vez que ha sido extraído de su envolvente
(1) con la finalidad de obligarle a recuperar sus dimensiones
iniciales,
- proceder a la intervención sobre el haz
tubular (1),
- someter nuevamente al haz tubular (3) a
depresión y/o enfriamiento relativo con respecto a su envolvente
(1), con la finalidad de obligarlo a contraerse antes de su
colocación dentro de la envolvente,
- volver a poner el haz (3) a la presión y/o
temperatura ambiente una vez que ha sido colocado nuevamente en su
lugar dentro de la envolvente (1).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado por comportar una etapa preliminar que consiste
en desconectar el haz tubular (3) de su circuito.
3. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por comportar una etapa
intermedia que consiste, antes de la etapa de intervención en el
haz (3), a someter a dicho haz a una sobrepresión y/o un aumento de
temperatura con respecto a la temperatura ambiente para forzar su
dilatación.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado porque antes de la aplicación al haz tubular
(3) de dicha sobrepresión y/o de dicho aumento de temperatura se
dispone alrededor de éste un dispositivo (20, 21) limitador de su
diámetro.
5. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por consistir en la
realización del haz (3), de manera que sea deformable bajo el
efecto de una diferencia de presión entre el haz (3) y la envolvente
(1) y darle un diámetro externo inferior al diámetro interno de la
envolvente (1) y aplicar al haz (3) sobrepresiones y/o depresiones
periódicas con la finalidad de modificar su diámetro externo.
Applications Claiming Priority (2)
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