Incremento de la Vida Útil de Intercambiadores de Calor TexasGas Group Incremento de la Vida Útil de Intercambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor Tubos y Placa - Tubos y Carcasa - “Fin Fan Cooler” - Enfriador Atmosférico - Recalentadores - Otros (que utilicen tubo y placa)

Intercambiador de Calor Tubo y Carcasa

Intercambiador de Calor “Fin Fan Cooler”

Intercambiador de Calor Enfriador Atmosférico

Intercambiador de Calor Recalentador

Proceso de Expansión (Junta de Tubo Expandido)

Proceso de Soldadura (Juntas Aceptables de Tubo Soldado)

Manifestación de Fallas en Juntas de Tubos y Placa Fuga a través de: Porosidades Fisuras Grietas Perforaciones

Consecuencia de Fallas en Juntas de Tubos y Placa - Contaminación de fluidos - Pérdida de eficiencia y rendimiento - Riesgo de explosiones - Riesgo de contaminación ambiental y salud - Incremento en gastos operacionales y mantenimiento

Causas de Fallas en Juntas de Tubos y Placa - Corrosión Galvánica (Bimetálica) - Corrosión por Rendija - Corrosión Inducida por Esfuerzos (SIC) - Corrosión Bajo Tensión (SCC) - Erosión Corrosión - Desgaste por Erosión

Corrosión Galvánica Mecanismo de Corrosión - Metal del tubo anódico (“menos noble”) es atacado por metal catódico (“noble”) de la placa - Metales están en contacto - Se cierra el circuito a través de un electrolito

Corrosión Galvánica Ejemplo

Corrosión Galvánica Consecuencia Disolución de metal alrededor de las juntas Eventual pérdida de sello entre tubo y placa Contaminación de fluidos

Corrosión por Rendija Mecanismo de Corrosión Se debe a la desoxigenación del fluido atrapado en la rendija que se forma entre el tubo y la placa Ocurre entre la rendija y la placa debido a desequilibrio químico

Corrosión por Rendija Ejemplos

Corrosión por Rendija Consecuencias Disolución de metal alrededor de las juntas Eventual pérdida de sello entre tubo y placa Contaminación de fluidos

Corrosión Inducida por Esfuerzos Mecanismo de Corrosión En un mismo elemento metálico, la zona con esfuerzos residuales (anódica) mantiene contacto con la zona libre de esfuerzos (catódica) Se cierra el circuito entre ambas zonas a través de un electrolito

Corrosión Inducida por Esfuerzos Ejemplo

Corrosión Inducida por Esfuerzos Consecuencias Formación de poros (“pitting”) en la zona de transición Eventual formación de grietas y perforaciones Contaminación de fluidos

Corrosión Bajo Tensión Mecanismo de Corrosión Pérdida de ductibilidad en el metal debido a esfuerzos residuales Presencia de un electrolito específico

Corrosión Bajo Tensión Ejemplo

Corrosión Inducida por Esfuerzos y Bajo Tensión

Corrosión Bajo Tensión Consecuencias Formación de grietas y fisuras en superficies sometidas a esfuerzos Fractura catastrófica e impredecible Contaminación de fluidos

Erosión Corrosión Mecanismo de Corrosión Disolución de la superficie interna del tubo Se exacerba a la entrada del tubo en presencia de flujo turbulento

Erosión Corrosión Ejemplo

Erosión Corrosión Consecuencias Se forman surcos y/o perforaciones Contaminación de fluidos

Desgaste por Erosión Mecanismo de Desgaste Problemas de Cavitación Presencia de sólidos suspendidos Se exacerba a la entrada del tubo en presencia de flujo turbulento

Desgaste por Erosión Ejemplos

Desgaste por Erosión Consecuencias Se forman surcos y/o perforaciones Contaminación de fluidos

¿Cómo evitar los Mecanismos de Corrosión? Impidiendo que el electrolito contacte las superficies metálicas discimiles y/o sujetas a esfuerzos y/o deformación plástica

¿Cómo evitar los Mecanismos de Desgaste? Impidiendo que el fluido contacte la superficie metálica interna a la entrada de cada tubo y/o modificando las velocidades de flujo para evitar cavitación y reducir turbulencia

Métodos de Protección Polímeros/Resinas/Pinturas Galvanizado Recubrimiento Electrolítico Recubrimiento Autocatalítico o “Electroless” (Pat. Pendiente)

Polímeros/Resinas/Pinturas Problema Alteran el Coeficiente de Transferencia de Calor

Galvanizado Problema No se puede asegurar la protección en las juntas entre la placa y el haz tubular

Recubrimiento Electrolítico Problemas Acumulación en las puntas Penetración nula en zonas internas Total dispersión de espesores en las diversas zonas

Recubrimiento Autocatalítico o Electroless Ventajas No hay acumulación en las puntas Penetración total en áreas interiores Espesor uniforme en todas las zonas

Copia fielmente la superficie a ser recubierta Recubrimiento de Aleación de Níquel y Fósforo (“Electroless Nickel”) o ENP Copia fielmente la superficie a ser recubierta Presenta adherencia atómica y por difusión Presenta alta resistencia a la corrosión Presenta alta resistencia al desconchamiento

Recubrimiento Autocatalítico o Electroless en Juntas Expandidas (Pat Recubrimiento Autocatalítico o Electroless en Juntas Expandidas (Pat. Pendiente)

Recubrimiento Autocatalítico o Electroless en Juntas Soldadas (Pat Recubrimiento Autocatalítico o Electroless en Juntas Soldadas (Pat. Pendiente)

Intercambiador de Calor E-50 (Unidad de Alquilación de Refinería PDVSA Puerto La Cruz) Problema Funcionamiento errático requiriendo mantenimiento y/o recambio de haz tubular cada año y medio (en promedio) debido a grietas generadas por Corrosión bajo Tensión en ambiente caustico

Grieta en la Zona Expandida

Contaminación de Fluidos

Intercambiador de Calor E-50 (Unidad de Alquilación de Refinería PDVSA Puerto La Cruz) Solución Funcionamiento sin problemas desde el año 2005, luego de la aplicación (en calidad de prototipo) del recubrimiento de Aleación de Níquel y Fósforo (“Electroless Nickel”) o ENP

Intercambiador de Calor E-50 (Unidad de Alquilación de Refinería PDVSA Puerto La Cruz)

Intercambiador de Calor E-50 (Unidad de Alquilación de Refinería PDVSA Puerto La Cruz)

Conclusiones El ENP impide que el electrolito haga contacto con las superficies de metales disimiles, evitando corrosión galvánica o bimetálica El ENP impide que el electrolito haga contacto con las paredes de las rendijas, evitando corrosión por rendija

Conclusiones El ENP impide que el electrolito haga contacto con las superficies de metales con esfuerzos residuales y/o pérdida de ductilidad, evitando corrosión inducida por esfuerzos y corrosión bajo tensión

Conclusiones El ENP impide que el electrolito haga contacto con la superficie metálica interna a la entrada de los tubos, reduciendo los efectos de la erosión corrosión y desgaste por erosión

Conclusiones La implementación de ENP en las juntas de tubos y placa, permite reducir los factores de riesgo de los intercambiadores de calor, en consecuencia, reduciendo significativamente los riesgos de explosión y contaminación ambiental, así como los asociados a la salud

Conclusiones La implementación de ENP en las juntas de tubos y placa, permite extender la vida útil de los intercambiadores de calor, en consecuencia, reduciendo significativamente gastos de mantenimiento y paradas no programadas

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