Intercambiador de calor tipo carcasa y tubos API 660 ASME para equipos petroquímicos y de refinería

Intercambiador de calor de carcasa y tubos API 660 | Equipos Petroquímicos y de Refinería ASME

¿Qué es API 660?

API 660 es el estándar del American Petroleum Institute para intercambiadores de calor de carcasa y tubos en las industrias de petróleo, gas y petroquímica, que especifica los requisitos de diseño, materiales, pruebas e inspección para garantizar la seguridad y la fiabilidad en entornos de alta presión, alta temperatura y corrosivos. Se alinea con ASME BPVC e ISO 16812, exigiendo una construcción robusta, materiales resistentes a la corrosión (como el acero inoxidable) y un estricto control de calidad (incluidas las pruebas hidrostáticas y END) para aplicaciones críticas en refinerías, plantas de gas y plataformas marinas. El cumplimiento de API 660 indica una durabilidad probada en la industria, lo que reduce el tiempo de inactividad y los riesgos operativos.

Función principal:

Transferir calor entre dos fluidos (típicamente líquidos o gas/líquido) sin mezclarlos, utilizando un haz de tubos encerrados dentro de una carcasa cilíndrica. Un fluido fluye a través de los tubos (lado del tubo), el otro fluye alrededor de los tubos dentro de la carcasa (lado de la carcasa).

Por qué los S&THE dominan el petróleo y el gas:

1. Capacidad de alta presión y temperatura:La construcción robusta maneja condiciones extremas de proceso de O&G (pozos HP/HT, refinación, compresión).

2. Fiabilidad y durabilidad probadas:Diseño maduro con un largo historial en servicio crítico.

3. Flexibilidad de diseño:Adaptable a varios fluidos (crudo, gas, agua, productos químicos), caudales, temperaturas, presiones y tendencias de ensuciamiento a través de opciones de configuración.

4. Facilidad de mantenimiento:Los haces de tubos a menudo se pueden quitar para su limpieza, reparación o reemplazo (especialmente los diseños de cabezal flotante).

5. Eficiencia:Puede lograr altos coeficientes de transferencia de calor, especialmente con flujo turbulento y superficies mejoradas.

Componentes clave (centrados en API 660):

1. Carcasa:Recipiente a presión cilíndrico (ASME Sec VIII Div 1/2). La selección del material es fundamental para la corrosión (CS, SS, Duplex, aleaciones de níquel, revestido).

2. Haz de tubos:Elemento central de transferencia de calor.

   • Tubos:Sin costura/soldados; dimensionados para caída de presión/ensuciamiento; material crítico.

   • Placas tubulares:Placas gruesas perforadas para tubos; a menudo revestidas; críticas para la expansión diferencial.

   • Deflectores:Soportan los tubos, inducen turbulencia en el lado de la carcasa (segmentados, helicoidales, de varilla). El espaciamiento/diseño impacta en la vibración y el rendimiento.

   • Barras de unión y espaciadores:Aseguran los deflectores.

3. Canal/Cabezales (lado del tubo):Distribuye el fluido del lado del tubo; permite el acceso (cubierta extraíble - atornillada, capó).

4. Boquillas:Entrada/Salida para fluidos del lado de la carcasa y del tubo. Dimensionadas según los límites de velocidad del fluido (API 660/API RP 14E).

5. Tipo TEMA:Define la configuración mecánica basada en el cabezal frontal, el tipo de carcasa, el cabezal trasero. Tipos comunes de O&G: AES, BEM, AEP, AKT (los cabezales flotantes son comunes para la expansión térmica).

Aplicaciones críticas de petróleo y gas:

1. Producción:Enfriamiento de petróleo crudo, enfriamiento de agua producida, enfriamiento de gas (después de la compresión), deshidratación con glicol (recalentadores/enfriadores).

2. Refinación:Precalentadores de alimentación, enfriadores de producto, recalentadores, condensadores en toda la destilación, hidrotratamiento, unidades catalíticas.

3. Procesamiento de gas:Intercambiadores de gas/gas (regeneración/enfriamiento), enfriadores de gas/líquido, enfriadores/recalentadores de solución de amina, condensadores/evaporadores de refrigerante.

4. Transmisión:Enfriadores de aceite lubricante, enfriamiento de gas después de la compresión.

5. Servicios públicos:Sistemas de agua de refrigeración, recuperación de calor.

Cumplimiento de API 660: El estándar de O&G

API 660 es el estándar obligatorio para S&THE en las industrias del petróleo y el gas natural. El cumplimiento garantiza:

1. Diseño y construcción robustos:Exige márgenes de diseño mínimos, requisitos de materiales, estándares de fabricación (soldadura, END), pruebas de presión.
2. Seguridad y fiabilidad:Aborda riesgos específicos de O&G (servicio agrio, exposición al fuego, vibración).
3. Intercambiabilidad y consistencia:Estandariza dimensiones, cargas de boquillas, nomenclatura, documentación.
4. Requisitos específicos de O&G:

• Condiciones de diseño:Presiones/temperaturas de funcionamiento y diseño claramente definidas.
• Materiales:Requisitos más estrictos para servicio agrio (NACE MR0175/ISO 15156), pruebas de impacto, tolerancias a la corrosión.
• Fabricación e inspección:Procedimientos de soldadura rigurosos (WPQR), END extensivo (RT, UT, PT, MT según criterios definidos), tolerancias dimensionales estrictas.
• Juntas tubo-placa tubular:A menudo se requiere soldadura de resistencia + expansión; criterios de prueba de fugas especificados.
• Cargas de boquillas:Límites de carga externa aceptables estandarizados (fuerzas/momentos) para la conexión de tuberías.
• Análisis de vibración:Evaluación obligatoria (Anexo N) para evitar fallas de los tubos por vibración inducida por el flujo (FIV).
• Pruebas:Presiones de prueba hidrostática definidas; pruebas de fugas neumáticas/sensibles opcionales.
• Documentación:Informes de datos completos (Informe de datos del fabricante - MDR) que incluyen certificados de materiales, informes de END, resultados de pruebas, dibujos.
• Anexos:Abordan aspectos críticos como:

  • Anexo F:Servicio a baja temperatura.

  • Anexo G:Servicio letal.

  • Anexo H:Calentadores de combustión directa.

  • Anexo K:Intercambiadores de placas y marcos (si se incluyen).

  • Anexo M:Intercambiadores enfriados por aire (si se incluyen).

  • Anexo N:Vibración inducida por el flujo.

Ventajas de los S&THE que cumplen con API 660:

• Mayor seguridad:Reduce el riesgo de fugas/fallas en entornos peligrosos.
• Rendimiento predecible:Cumple con los estrictos requisitos térmicos e hidráulicos.
• Mayor vida útil:Enfoque en el control de la corrosión, la prevención de vibraciones y la fabricación de calidad.
• Adquisición y mantenimiento más fáciles:El diseño estandarizado simplifica las piezas de repuesto y las reparaciones.
• Aceptación regulatoria:Requerido para la mayoría de los proyectos importantes en el sector de O&G.

Desventajas:

• Mayor costo inicial:Debido a los estrictos requisitos de materiales, fabricación e inspección.
• Tamaño/Peso:Puede ser voluminoso y pesado, lo que afecta a las instalaciones marinas/de plataformas.
• Ensuciamiento:Susceptible si las características o velocidades del fluido no se gestionan correctamente (mitigado por las opciones de diseño).
• Temperaturas de aproximación limitadas:Menos eficiente que los intercambiadores de placas para aproximaciones de temperatura cercanas.