Un paquete de tubos con aletas es el componente principal de transferencia de calor de un intercambiador de calor refrigerado por aire (ACHE).con una longitud de más de 20 mm,, y conectado a las cajas de entrada y salida. El paquete se instala dentro de una bahía estructural, donde el aire ambiente es forzado o atraído a través de las superficies con aletas por ventiladores axiales o centrífugos,eliminación del calor del fluido de proceso que fluye dentro de los tubos.
Este producto está diseñado y fabricado de acuerdo con API 661 (Intercambiadores de calor refrigerados por aire para el servicio general de refinerías), ISO 13706 y TEMA Clase R o B, cuando corresponda.El paquete se suministra como un conjunto completo, incluidos los tubos, aletas, láminas de tubos, cajas de cabecera, marcos laterales y ruedas de elevación, listos para su instalación en un compartimiento ACHE existente o nuevo.
El conjunto de tubos con aletas está configurado de acuerdo con los requisitos del tipo y del emplazamiento de la ACHE:
Conjunto horizontal: Los tubos son horizontales; el aire fluye verticalmente hacia arriba (proyecto forzado) o hacia abajo (proyecto inducido).
Recuadro A: Dos haces planos inclinados en forma de V invertida (el ápice en la parte superior); los ventiladores debajo soplan aire hacia arriba a través de ambas superficies inclinadas.
Envase en V: Dos haces planos inclinados en forma de V (ápice en la parte inferior); los ventiladores superiores tiran aire hacia arriba.
Disposición del flujo de aire:
Proyecto forzoso: Los ventiladores situados debajo del paquete empujan el aire a través de los tubos.
Proyecto inducido: Los ventiladores situados por encima del paquete atraen el aire a través de los tubos.
Los demás
OD del tubo (base): 15.88 mm 50.8 mm (5/8" a 2")
espesor de la pared del tubo: 1,2 mm ∼ 5,0 mm (sin costura o soldado, según ASTM o equivalente)
Duración del tubo (entre las láminas de tubo): 2,0 m ∙ 12,0 m (según la norma API 661)
La inclinación del tubo (centro a centro):
Transversal (a través del flujo de aire): 1,5 * a 2,5 * tubo OD
longitudinal (a lo largo del flujo de aire): 1,5 * a 2,5 * tubo OD
Disposición de los tubos: escalonados (triangulares) o en línea (cuadrados).
Materiales de los tubos (por condiciones de servicio)
| El material | Especificación | Rango de temperatura | Límites de cloruro | Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| Acero al carbono SA-179 / SA-106 Gr.B | Las especificaciones de la norma ASTM A179 / A106 | -20 °C a +425 °C | No se aplica | Agua, petróleo, hidrocarburos limpios, vapor |
| En el caso de los productos de acero inoxidable 304L / 316L | Las demás partidas de los componentes de las máquinas de ensayo | Desde -196°C hasta +600°C | ≤ 200 ppm | Fluidos corrosivos, vapor limpio, productos alimenticios y farmacéuticos |
| Las demás máquinas | Las demás partidas de los componentes de las máquinas de ensayo | -40 °C a +280 °C | ≤ 300 ppm a 80 °C | Hidrocarburos que contienen cloruro, en alta mar |
| Titanio de grado 2 (TA2) | Las demás partidas | -40°C a +230°C | Hasta 20 000 ppm | Agua de mar, salmuera, enfriamiento con alto contenido de cloruro |
| C70600 de cobre y níquel | Las especificaciones de la norma ASTM B111 | -40 °C a +200 °C | Se trata de una muestra de las siguientes características: | Refrigeración marina, agua salobre |
Las aletas Tipo y parámetros de los accesorios
Los siguientes métodos de fijación de aletas a tubos están disponibles, seleccionados en función de la temperatura de funcionamiento, el entorno de corrosión y el ciclo térmico:
| Tipo de aleta | Método de fijación | Temperatura máxima de funcionamiento | Materiales de las aletas | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| L-pie (herida de tensión) | Herida de pie en forma de L bajo tensión | ≤ 150 °C | Aluminio 1100, cobre C1100 | Refrigeración por gas a baja temperatura, intercooler |
| KL-pie (L en forma de rabillo) | Superficie del tubo agrupado + pie mecánicamente entrelazado | ≤ 320 °C | Aluminio 1100 | Gas de proceso de temperatura media, refrigeraciones posteriores |
| LL-pie (L superpuesto) | El pie superpuesto cubre completamente el tubo OD | ≤ 177°C | Aluminio 1100, cobre C1100 | Atmosfera costera/marina, protección contra la corrosión |
| Extrusionados (bimetálicos) | Cubiertas de aluminio extrudidas en aletas | ≤ 230 °C | Aluminio 1100 (exterior) | Entornos marinos, marinos y de alta corrosión |
| Saldados de alta frecuencia | Las demás partidas de las partidas de las partidas de las partidas de las partidas de las partidas de las partidas de las partidas | ≤ 450 °C | Acero al carbono, acero inoxidable | Refrigeración de gas a alta temperatura, recuperación de calor residual |
| Sin aletas | ¿Qué quieres decir? | Hasta 600 °C | En forma de material de tubo | Gas limpio de alta temperatura, vapor y baja contaminación |
Geometría de las aletas (típica según API 661)
| Parámetro | L-pie / KL / LL | Extrusos | Saldados de alta frecuencia |
|---|---|---|---|
| Altura de las aletas (por encima del tubo OD) | 8 mm 16 mm | 8 mm 16 mm | 8 mm 19 mm |
| Punto de las aletas (aletas por pulgada FPI) | 7 ¢ 11.5 | 7 11 | 2 7 |
| espesor de las aletas | 0.25 mm 0.5 mm | Integral (equivalente a 0,4 mm ± 0,8 mm) | 0.8 mm 3.2 mm |
| Proporción de superficie (extendida / desnuda) | 10 ¢ 23 | 10 ¢ 20 | 6 ¢ 15 |
Consideración de la resistencia de la fijación de las aletas
En el caso de las aletas con heridas de tensión (L-foot, KL-foot, LL-foot), la unión mecánica entre la aleta y el tubo introduce una resistencia térmica al contacto.
Para las temperaturas del lado del tubo superiores a 120 °C, se suele aplicar un valor de conductividad del enlace de 2.000 ∼ 5.000 W/m2·K para los nuevos haces.
Los paquetes en servicio pueden tener una conductividad de enlace reducida debido al ciclo térmico; a menudo se incluye un área de superficie adicional del 3% ∼ 30% en el diseño (dependiendo de la temperatura de funcionamiento y el tipo de enlace).
Las aletas extrudidas y las soldadas de alta frecuencia no tienen resistencia a la unión la aleta está integrada o unida metalúrgicamente, proporcionando un contacto térmico completo.
Las hojas de tubos
Ubicación: extremos delantero (entrada) y trasero (salida) del haz.
El espesor es de 15 mm ∼ 80 mm, según la norma ASME VIII-1 / TEMA RCB-4.3
Material: acero al carbono, acero inoxidable o acero revestido con el fluido y la presión del lado del tubo
Tolerancia del diámetro del orificio: H11 según ISO 286 (por ejemplo, Ø25,2 mm +0,13/0)
Fin de agujero: Ra ≤ 1,6 μm para juntas expandidas; Ra ≤ 3,2 μm para juntas soldadas
Retención de tubos: los tubos se expanden, soldan o combinan (saldar + expandir) en láminas de tubos
Cajas de encabezado (manifold de entrada / salida)
Tipos de acuerdo con la API 661:
Cabecera de enchufe (enchufes roscados o atornillados) para el acceso a los tubos; baja a media presión
Encabezado de la placa de cubierta ️ cubierta con tornillo completo para el acceso completo del tubo; utilizado en el servicio de contaminación
Cabecera del colector de tuberías con construcción soldada; alta presión, no hay acceso al tubo
Construcción: sección transversal rectangular o redonda; conexiones con bridas según ASME B16.5 / B16.47
Particiones de paso: deflectores internos para configurar pases de uno, dos o cuatro lados del tubo
Nivel de presión de diseño: 0,1 ∼ 10,0 MPa (disponible más alto a medida)
Conexiones de drenaje y ventilación: accesorios con rosca NPT o con soldadura de toma en puntos bajos/altos
Cuadros laterales y llaves de elevación
Cuadro estructural: canal de acero o viga en I, diseñado para soportar el peso del haz durante el levantamiento, el transporte y la operación
Las ruedas de elevación: soldadas a los marcos laterales o a las láminas de los tubos con un peso nominal de 2* (factor de seguridad)
Puntos de apoyo: situados para minimizar la inclinación del tubo y mantener la nivelación del haz dentro de ±3 mm en toda su longitud
| Parámetro | Rango típico | Las notas |
|---|---|---|
| Velocidad de la cara del aire (aproximación) | 1.5 ️ 4,0 m/s | Seleccionado en función de la potencia del ventilador y los límites de ruido |
| Velocidad de masa del aire (a través del haz) | 2 6 kg/m2·s | Basado en el área libre entre los tubos y las aletas |
| HTC convectivo del lado del aire (equivalente de tubo desnudo) | 30 120 W/m2·K | Depende de la geometría de las aletas, velocidad y material |
| Eficiencia de las aletas | El 40% ∼ el 90% | Calculado por métodos estándar (Kern / ESDU) |
| HTC global (aire a tubo, referido al área desnuda) | 15 60 W/m2·K | Típico para los paquetes de aletas ACHE |
| Caída de presión en el lado del aire (a través del haz) | 100 ¢ 300 Pa | Por límite de diseño de la API 661; ventilador seleccionado en consecuencia |
| Temperatura ambiente de diseño | -40 °C a +55 °C | Basado en datos meteorológicos del lugar |
| Área de la cara del paquete por unidad | 10 ¢ 200 m2 | Cubierta única; los derechos más grandes utilizan múltiples cubiertas |
Preparación de tubos: Los tubos cortados a la longitud, los extremos biselados (si están soldados), la DO y el grosor de la pared verificados.
Aplicación de las aletas: aletas fijadas a los tubos por tipo especificado (enrollamiento, extrusión o soldadura) Los parámetros del proceso registrados (tensión, temperatura, corriente de soldadura, presión de laminado).
Perforación de hojas de tubos: Perforación CNC de las láminas de los tubos hasta alcanzar la tolerancia H11; extirpación y limpieza de los agujeros.
Inserción del tubo: Tubos insertados a través de las láminas delanteras y traseras.
Las demás máquinas de la partida 8411: Expandido (hidráulico o en rodillos), soldado o combinado ¥ por tipo de unión.
Anexo de la casilla de encabezado: cabeceras soldadas o atornilladas a hojas de tubos; separaciones de paso instaladas.
El conjunto del marco lateral: Soportes estructurales y soportes de elevación fijados.
Pruebas hidrostáticas: Completo ensayado a una presión de diseño del lado del tubo de 1,3* según la norma ASME VIII-1 UG-99.
Pintura y recubrimiento: Superficies externas (marcos y cabeceras de acero al carbono) ensartadas hasta Sa2.5, recubierto con epoxi rica en zinc y acabado con recubrimiento de poliuretano, con un espesor mínimo de película seca de 250 μm.
Inspección dimensional
| Punto de trabajo | Las normas de seguridad | Método |
|---|---|---|
| Dose excesiva en el tubo | ± 0,11 mm | Micrómetro (muestra) |
| Altura de las aletas | ±0,5 mm | Calibrador / plantilla |
| Peso de las aletas | ±0,2 mm por cada 100 mm de longitud | Modelo / óptico |
| Duración total del paquete | ± 1,5 mm | Tela de medida / láser |
| Patrón de agujero en la lámina del tubo | Por dibujo | CMM / comparador óptico |
| Orientación de la brida del cabezal | Según la norma ASME B16.5 | Plantilla / extensor |
Examen no destructivo (EDN)
| El examen | Método | Ámbito de aplicación | Acceptación |
|---|---|---|---|
| Saldas de tubos a hojas de tubos | PT (penetrante líquido) | 100% (si está soldado) | No hay grietas, porosidad ≤ 0,8 mm |
| Saldas con aletas (saldadas por HF) | Visión + PT (muestra) | 100% visual; 5% PT | No hay grietas, ni aletas sueltas |
| Saldas de cabecera | RT o UT | Según la norma ASME VIII-1 UW-51 / UW-52 | Por código |
| Condición interna del tubo | Borescopio | 5% de los tubos (aleatorios) | No hay arañazos > 0,1 mm, no hay obstrucciones |
Prueba hidrostática (lado del tubo)
Presión de ensayo: 1,3 * presión de diseño * (S a temperatura de ensayo / S a temperatura de diseño) según la norma ASME VIII-1 UG-99
Medio de ensayo: agua limpia con inhibidor de la corrosión (cloruro ≤ 50 ppm para el acero inoxidable)
Tiempo de espera: ≥ 30 minutos
Aceptabilidad: cero caída de presión; no hay fugas visibles de las juntas de los tubos, cabeceras o enchufes
Prueba de fugas neumáticas (si se especifica)
Presión de ensayo: aire o nitrógeno de 0,6 MPa
Detección de fugas: aplicación de burbujas de jabón en todas las juntas y soldaduras
Acceptación: no hay burbujas; tasa de fuga ≤ 1*10−5 Pa·m3/s por método de orificio equivalente
El compressor debe estar equipado con un sistema de enfriamiento inter / post.
Fluido del lado del tubo: aire comprimido o gas natural (después de la compresión)
Temperatura del lado del tubo: entrada 120°C ∼ 180°C, salida 40°C ∼ 60°C
Presión: 0,5 ∼ 10,0 MPa
Material del tubo: acero al carbono (aire) / 304L (gas natural con CO2/H2O)
Tipo de aleta: L-pie (≤ 150 °C) o KL-pie (150 ∼180 °C)
Geometría de las aletas: OD 25,4 mm * 2,0 mm de pared; altura de las aletas 12,5 mm; 10 FPI
Las líneas del paquete: 4 6 líneas
Velocidad de la cara del aire: 2,5 ∼ 3,5 m/s
ΔP en el lado del aire: ≤ 200 Pa
Condensador aéreo de la refinería
Fluido del lado del tubo: vapor de hidrocarburos + vapor (gastos generales de destilación)
Temperatura en el lado del tubo: entrada 100°C - 150°C (condensado), salida 40°C - 60°C
Presión: 0,1 ∼ 0,5 MPa (de vacío a casi atmósfera)
Material del tubo: acero al carbono (no corrosivo) o 316L (acido)
Tipo de aleta: pie en L o pie en KL (Al 1100) para el servicio H2S, extruido con tubo 316L
Geometría de las aletas: OD 25,4 mm * 2,0 mm; altura de las aletas 12,5 mm; 10 FPI
Las filas de los paquetes: 4 filas; inclinadas 1:50 hacia la salida para el drenaje del líquido
Refrigerador de gas natural (después de la deshidratación o compresión)
Fluido del lado del tubo: gas natural tratado
Temperatura en el lado del tubo: entrada 60°C - 100°C, salida 30°C - 45°C
Presión: 4,0 ∼ 10,0 MPa
Material del tubo: 316L o Duplex 2205 (si hay cloruros)
Tipo de aleta: Extruida (exterior de Al 1100) para protección contra la corrosión en alta mar o en la costa
Geometría de las aletas: OD 19,05 mm * 2,0 mm; altura de las aletas 12,5 mm; 10 FPI
Las filas de los paquetes: 2 ∼ 3 filas (baja caída de presión)
Velocidad de la cara del aire: 2,0 ∼ 2,5 m/s
ΔP en el lado del aire: ≤ 150 Pa
Condensador de vapor enfriado por aire (ACC)
Fluido del lado del tubo: vapor (gas de escape de la turbina) que se condensa a agua, en condiciones de vacío
Temperatura en el lado del tubo: entrada 60°C - 100°C, salida 35°C - 45°C
Presión: vacío (10 50 kPa en absoluto) presión externa según el diseño de la norma ASME VIII-1 UG-28
Material de los tubos: acero al carbono (galvanizado o revestido) o acero inoxidable (en caso de amoníaco/cloruros)
Tipo de aletas: Soldadas a alta frecuencia (enlace metalúrgico) ️ aletas de acero al carbono galvanizadas en caliente
Geometría de los tubos: tubos elípticos o ovales planos (reducción de la ΔP en el lado del aire) con aletas de placa o aletas soldadas helicoidalmente
Orientación del paquete: marco en A o en V (inclinado 60° hacia la horizontal)
Flujo de aire: corriente de aire inducida (ventiladores por encima)
Características especiales: Envases inclinados 1:80 hacia la cabecera de recogida de condensado; protección contra la congelación (trazabilidad de vapor o calefacción eléctrica para el funcionamiento invernal por debajo de 0 °C)
La contaminación del aire (polvo, polen, depósitos químicos) aumenta la caída de presión y reduce la transferencia de calor.
La ΔP del lado del aire excede la ΔP de diseño en un 30% (según API 661)
El aumento de ΔP en el lado del aire alcanza 50 Pa por encima del inicio de la ejecución (lo que ocurra primero)
Métodos de limpieza:
Lavado con agua: fumigación a baja presión (≤ 1,0 MPa) para depósitos solubles en agua
Soplo de aire: aire comprimido (≤ 0,6 MPa) para el polvo suelto seco
Limpieza química: detergente alcalino o ácido (aprobado para aletas de aluminio; evitar soluciones altamente alcalinas)
Limpieza del lado del tubo: no es mecánicamente posible en un paquete fijo (los tubos no se pueden quitar individualmente).o el uso de sistemas de enchufe en línea (para tubos de mayor diámetro con curvas lisas).
Certificados de ensayo de materiales (EN 10204 3.1 o 3.2) ‡ tubos, aletas, láminas de tubos, cabeceras, acero estructural
La hoja de datos de la API 661 cumplimentada (o la hoja de datos ISO 13706)
Ficha de datos de TEMA (clase R/B, si procede)
El informe de datos de sello en U ASME (si procede)
Informe de inspección dimensional (longitud del haz, disposición de los orificios de la lámina del tubo, geometría de las aletas, OD del tubo)
Parámetros del proceso de fijación de las aletas (tensión de enrollamiento, presión de extrusión, corriente de soldadura)
El informe de ensayo hidrostático (con registro de la tabla de presión)
En el caso de las pruebas de fugas neumáticas:
Informes de ECM PT, UT, RT tal y como se han realizado
Especificación del procedimiento de soldadura (WPS) y registro de cualificación (PQR) para soldaduras de tubo a lámina y de cabecera
Dibujo del paquete de tubos tal como está construido con el número de tubos, la configuración del paso, las dimensiones de la cabecera y las ubicaciones de la palanca de elevación
Especificación de pintura/revestimiento y informe de verificación del grosor
Instrucciones de limpieza y mantenimiento (si se solicita)
Tipo ACHE
Orientación del paquete Horizontal / Inclinado (ángulo)
Material y tamaño del tubo (OD, grosor de pared)
Tipo de aleta L-pié / KL / LL / Extrudido / Soldado por HF / Desnudo
Material y geometría de las aletas (altura, inclinación/FPI, grosor)
Presión y temperatura de diseño del lado del tubo
Composición del fluido del lado del tubo (corrosividad, cloruros, H2S)
Caída de presión admisible en el lado del tubo
Temperatura de entrada de aire (diseño de verano)
Velocidad de la cara del aire o flujo total de aire
Caída de presión admisible en el lado del aire (normalmente 100 ∼ 300 Pa)
Tipo de encabezado Plug / cubierta / colector de tuberías
Número de pases por el lado del tubo
Número de tubos y disposición de los tubos (por compartimiento existente o nuevo)
Requisitos de protección contra la corrosión (revestimiento, galvanizado o materiales especiales para aletas/tubos)
Protección contra congelación (para el servicio ACC) Provisiones de rastreo de vapor, calefacción eléctrica o recirculación
Restricciones de elevación y transporte (peso y dimensiones máximas)
Normas aplicables API 661 / ISO 13706 / TEMA / especificación del cliente
El paquete de tubos con aletas está sujeto a las siguientes limitaciones inherentes:
Está diseñado únicamente para la presión y la temperatura especificadas en el lado del tubo; el funcionamiento fuera de estos límites anula el diseño.
El rendimiento del lado del aire depende de la temperatura del aire ambiente y de la contaminación; la capacidad de enfriamiento disminuye con el aumento de la temperatura ambiente.
La limpieza del lado del tubo no es mecánicamente factible en un paquete fijo, se requiere limpieza química o pigging en línea para los servicios de contaminación.
La contaminación del lado del aire aumenta la caída de presión y reduce la transferencia de calor; se deben mantener horarios regulares de limpieza.
En el caso de los paquetes con aletas que funcionen en condiciones de congelación, se deberá proporcionar una protección adecuada contra la congelación (inclinación, drenaje y calefacción) para los servicios de condensación.
La temperatura máxima de las puntas de las aletas no debe exceder los límites específicos del material (por ejemplo, en pie en L ≤ 150 °C; extrudido ≤ 230 °C; soldado por HF ≤ 450 °C).
No se recomiendan para el servicio de ciclos térmicos (> 500 ciclos/año) las aletas de enrollamiento por tensión (L, KL, LL).
El paquete debe instalarse en una estructura de soporte nivelada; una desalineación excesiva causa la distorsión de la lámina del tubo y la fuga de la articulación.
Para presiones muy altas en el lado del tubo (> 10,0 MPa) o vacío extremo, consulte el diseño personalizado de la cabecera y la lámina del tubo.
