Tubo TEMA Bundle para Intercambiadores de Calor de Carcasa y Tubos

El haz de tubos es el núcleo de transferencia de calor de un intercambiador de calor de carcasa y tubos: el conjunto de tubos, placas tubulares, deflectores, barras de amarre y espaciadores dentro de la carcasa. Construido según las reglas de construcción TEMA — Clase R, C o B — el haz determina el rendimiento térmico y sigue siendo la parte que se desgasta, se incrusta y eventualmente se reemplaza.

Los haces se suministran tanto como componentes para nuevos intercambiadores construidos según API 660 como unidades de reemplazo para carcasas existentes. Para trabajos de reemplazo, el haz debe coincidir con el diámetro interior de la carcasa original, la longitud de la cara del haz y las posiciones de las boquillas; la disposición, el paso y el material de los tubos siguen las condiciones de servicio de la unidad instalada.

TEMA y API 660 abordan diferentes capas. TEMA fija los detalles de construcción — espesor mínimo de la placa tubular, requisitos de deflectores y barras de amarre, tolerancias — mientras que API 660 agrega requisitos de diseño, inspección y documentación encima de ello. Un haz de reemplazo cotizado "a TEMA" debe indicar explícitamente la clase (R, C o B), ya que la clase rige el espesor de la pared y la cobertura del examen.

Configuraciones de Haz

Cuatro configuraciones cubren la mayoría de los servicios, identificadas por la letra del cabezal trasero TEMA:

• Placa tubular fija (cabezales traseros L, M, N) — placas tubulares soldadas a la carcasa. El haz no es extraíble; la limpieza se limita al lado del tubo o a la limpieza química del lado de la carcasa. Menor costo, adecuado para servicio limpio con diferencial de temperatura moderado.
• Tubo en U (U) — una placa tubular, tubos doblados 180°. Expansión térmica libre y extracción completa del haz. La limpieza mecánica del lado del tubo es poco práctica en las curvas; adecuado para fluidos limpios del lado del tubo y altos diferenciales de temperatura.
• Cabeza flotante de anillo dividido (S) — placa tubular flotante sujeta por un anillo de soporte dividido. La pequeña holgura entre el haz y la carcasa mantiene un alto rendimiento del lado de la carcasa; el haz es extraíble y ambos lados son limpiables.
• Cabeza flotante de extracción (T) — la placa tubular flotante pasa a través de la carcasa. La mayor holgura cuesta área de transferencia de calor pero permite la extracción del haz y la inspección del cabezal sin abrir la junta de la carcasa; adecuado para servicio con incrustaciones y alto mantenimiento.

Para proyectos de reemplazo, el tipo de cabezal trasero existente define la construcción del haz. Un haz de anillo dividido no puede simplemente ser sustituido por un diseño de extracción sin modificar la tapa de la carcasa y la geometría de la junta.

Componentes y Construcción del Haz

Tubos. Acero al carbono sin soldadura según SA179, SA192 o SA210 Gr.A1; acero inoxidable soldado y sin soldadura según SA249 / SA213; dúplex y titanio para servicio corrosivo. Los diámetros exteriores de 19,05 mm (¾") y 25,4 mm (1") cubren la mayoría de las disposiciones.

Placas tubulares. Placas forjadas según SA266 Gr.2 o SA182, o placas de acero al carbono con recubrimiento de soldadura resistente a la corrosión (316L, Alloy 625) donde el lado del proceso lo exige. El espesor se toma como el mayor de los resultados de cálculo TEMA y ASME.

Deflectores y placas de soporte. Deflectores segmentales con un corte típico del 20-25% y espaciado dimensionado para la velocidad y la caída de presión del lado de la carcasa. Se utilizan disposiciones de deflectores dobles segmentales, disco y donut, y de varilla donde la vibración o las incrustaciones son determinantes. En condensadores, las placas de soporte reemplazan a los deflectores donde la caída de presión es la limitación.

Barras de amarre y espaciadores. La cantidad y el diámetro siguen las tablas TEMA según el diámetro de la carcasa; mantienen la posición del deflector y mantienen el haz rígido durante la manipulación.

Protección contra impacto. Se proporciona una placa de impacto o una disposición de tubos dummy donde las condiciones de entrada del lado de la carcasa exceden los límites TEMA, o donde el fluido es erosivo o bifásico.

Disposición y paso de los tubos. Las disposiciones triangulares de 30° empaquetan más área en una carcasa dada; las disposiciones cuadradas de 90° abren carriles de limpieza de al menos 6 mm para la limpieza mecánica del lado de la carcasa. La elección está fijada por la tendencia a la incrustación del fluido del lado de la carcasa.

Juntas Tubo-Placa Tubular

La junta es donde fallan los haces, y TEMA/API 660 lo tratan en consecuencia. Existen tres niveles de conexión, a menudo combinados:

• Solo expansión — expansión mecánica o hidráulica en el orificio ranurado de la placa tubular. Se utiliza para presiones y temperaturas moderadas.
• Expansión más soldadura de sellado — la soldadura evita fugas; la expansión soporta la carga. Estándar para servicio de refinería Clase R.
• Soldadura de resistencia — la soldadura sola soporta la carga, se utiliza para servicio severo o donde la expansión no es práctica (pared delgada, titanio).

La expansión hidráulica se prefiere para tubos de pared delgada y no ferrosos: evita el endurecimiento por trabajo y las tensiones residuales que introduce el laminado mecánico, lo que es importante en servicio de H2S clorado y húmedo. Los procedimientos de soldadura están calificados según la Sección IX de ASME._RangoComponente

Materiales comunes

Parámetro_RangoDiámetro del haz (ID de la carcasa)

DN150 – DN2000

 — el dibujo original de la disposición de los tubos, cuando está disponible, define el recuento de tubos, el paso, el espaciado de los deflectores y las tolerancias. Esta es la ruta preferida; la desviación dimensional se limita a las tolerancias TEMA documentadas.

Según medición

 — cuando los dibujos se pierden, el haz o la carcasa se miden en campo: ID de la carcasa, longitud de la cara del haz, recuento de tubos, OD y paso del tubo, recuento y espaciado de deflectores, posiciones de las boquillas. La disposición reconstruida se confirma con el comprador antes de la fabricación.

• Para haces retubados que reutilizan placas tubulares existentes, el estado del orificio del tubo y el tipo de junta deben verificarse antes de que se laminen o suelden tubos nuevos en ellos.Entradas Requeridas para una Cotización de Haz
• Diámetro interior de la carcasa y longitud de la cara del hazTipo de cabezal trasero (fijo, tubo en U, S o T) y clase TEMA

Recuento de tubos, diámetro exterior, paso y ángulo de disposición — o el dibujo original

Materiales para tubos, placas tubulares y deflectores, más cualquier requisito de recubrimiento o NACE

1. Tipo de junta: expansión, soldadura de sellado o soldadura de resistencia
2. Datos operativos — fluidos, temperaturas, presión de diseño — cuando el rendimiento térmico debe verificarse, no solo la geometría
3. Las cotizaciones de reemplazo solo de geometría se pueden responder con los elementos 1-5. Donde el comprador espera que el reemplazo corrija una deficiencia térmica, se requiere el elemento 6 — un haz que coincida dimensionalmente con el antiguo también coincidirá con sus límites de rendimiento.
4. Consideraciones de Mantenimiento
5. Los haces extraíbles (tipos U, S y T) permiten la limpieza mecánica del lado de la carcasa; las disposiciones de paso cuadrado mantienen los carriles de limpieza abiertos. Los haces de placa tubular fija restringen la limpieza a métodos químicos en el lado de la carcasa. Después de cada extracción, las juntas tubo-placa tubular deben verificarse de fugas antes de la recarga — una junta que pasó la prueba hidrostática en el banco puede relajarse en servicio a medida que la carcasa y el haz ciclan térmicamente.