INTRODUCERE Schimbtoarele de caldur sunt aparate destinate transferului cldurii ntre dou sau mai multe fluide cu nivele de temperatur diferite. Schimbtoarele de caldur sunt elemente eseniale ntr-o gam larg de sisteme, incluznd automobilele, computerele, centralele termoelectrice, echipamentele de rcire/nclzire pentru asigurarea confortului, etc. Studiile au evideniat c peste dou treimi din energia primar consumat ntr-o ar trec, pn la forma final de energie util, n medie, printr-un lan de 2-4 schimbtoare de cldur. Transmiterea cldurii ntre agenii termici se poate realiza in condiiile schimbrii strii de agregare a acestora sau fr schimbarea strii lor de agregare. Evoluia strii de agregare a agenilor termici, n timpul transferului termic, influeneaz direct asupra construciei schimbtoarelor de caldur, fapt ce face ca soluiile constructive ale acestora s fie foarte diverse. Considernd evoluia strii de agregare a agenilor termici, n timpul circulaiei lor prin schimbtoarele de caldur, acestea se pot clasifica n dou mari grupe, i anume:-

rcitoare i nclzitoare - care sunt schimbtoare de caldur ce servesc la transmiterea cldurii fr schimbarea strii de agregare a agenilor termici; evaporatoare i condensatoare - care servesc la transmiterea cldurii cu schimbarea strii de agregare a unuia sau tuturor agenilor termici.

-

Construcia schimbtoarelor de cldura este influentata de:-

cantitatea de cldur transmis; parametrii termodinamici - temperatura, presiunea, volumele i starea de agregare a agenilor termici; proprietile fizico-chimice, densitatea, vscozitatea etc; agresivitatea agenilor termici fa de materialul de construcie; gradul de impuriti al agentului termic i caracterul depunerilor; proprietile materialului din care sunt realizate schimbtoarele; destinaia aparatului i procesele care au loc n el; tensiunile care apar ca rezultat al aciunii presiunii agenilor termici ca i diferena n dilatrile termice ale diferitelor elemente componente, ale schimbtoarelor de caldur.

-

Industria petrochimic utilizeaz o gam variat de aparate de schimb de caldur, dar, marea lor majoritate sunt aparate ce au delimitate dou spaii pentru circulaia separat a celor doi ageni ntre care are loc schimbul de cldur. 1

CAPITOLUL I CLASIFICAREA SCHIMBTOARELOR DE CLDUR Tipurile i construciile schimbtoarelor de cldur sunt foarte diferite. De aceea, este necesar o clasificare a schimbtoarelor de cldur, innd seama de particularitile lor funcionale i constructive. Dup modul de transmitere a cldurii, schimbtoarele de cldur pot fi mprite n dou grupe: aparate de suprafa i aparate de amestec. La schimbtoarele de cldur de suprafa, agenii termici (primar i secundar) sunt desprii printr-un perete (suprafaa de transmitere a cldurii sau suprafaa de nclzire) dintrun material bun conductor de cldur, prin care se transmite cldura. La schimbtoarele de cldur de amestec, agenii termici se amestec direct unul cu altul, amestecarea fiind nsoit de o transmitere a cldurii de la un agent la altul. Schimbtoarele de cldur de suprafa pot fi mprite n urmtoarele clase caracteristice: I.1 Dup destinaia schimbtoarelor de cldur, deosebim: - prenclzitoarele, folosite pentru nclzirea diferitelor substane lichide sau gazoase necesare industriei ; - rcitoarele, folosite pentru rcirea gazelor sau a lichidelor (produse industriale). n afar de acestea, poate fi menionat o mare grup de schimbtoare de cldur denumite condensatoare, folosite pentru condensarea vaporilor. Pe lng procesul de condensare a vaporilor n care, dup cum se tie, temperatura acestora rmne constant, n condensatoare mai are loc i nclzirea agentului termic de rcire (de cele mai multe ori ap). I.2 Dup direcia de deplasare a agenilor termici deosebim : a) aparate cu echicurent (fig.I.2a), n care agenii termici se deplaseaz n acelai sens;

Fig. I.2a Schimbtor de cldur tubular orizontal cu echicurent, cu o singur trecere(construcie rigid)

2

b) aparate cu contracurent (fig.I.2b) n care agenii termici se deplaseaz, n sensuri contrare;

Fig. I.2b Schimbtor de cldur vertical cu contracurent, cu o singur trecere c) aparate cu curent ncruciat (fig.I.2c), n care agenii termici se deplaseaz n direcii perpendiculare una pe alta; d) aparate cu curent mixt (fig.I.2d) n care direciile de deplasare ale agenilor termici pot forma diferite combinaii, din cele indicate mai sus (o parte - echicurent, o parte contracurent, etc).

Fig. I.2c Schimbtor de cldur cu curent ncruciat

Fig. I.2d Schimbtor de cldur cu curent mixt, cu perei despritori longitudinali n spaiul dintre evi

3

I.3 Dup numrul de treceri deosebim schimbtoare de cldur : a) cu o singur trecere (fig.I.2a i fig.I.2b), n care agenii termici se deplaseaza pe o singur cale, fr s-i schimbe sensul de micare; b) cu mai multe treceri (fig.I.3a i fig.I.3b) n care agenii termici se deplaseaz prin cteva ci, schimbndu-i succesiv sensul de micare.

Fig. I.3a Schimbtor de cldur cu mai multe treceri (n spaiul din interiorul evilor)

Fig. I.3b Schimbtor de cldur cu mai multe treceri (n spaiul dintre evi) O particularitate constructiv a schimbtoarelor de cldur cu mai multe treceri este prezena pereilor despritori, care fa de axa geometric a aparatului, pot fi longitudinali sau transversali. n funcie de dispoziia pereilor despritori, aparatele pot avea mai multe treceri n spaiul din interiorul evilor (fig.I.3a), n spaiul dintre evi (fig.I.3b) sau simultan n spaiul din interiorul evilor ct i n cel dintre evi (fig. I.3c).

4

Fig. I.3c Schimbtor de cldur cu mai multe serpentine (att n spaiul din interiorul evilor ct i n spaiul dintre evi) I.4 Dup starea de agregare a agenilor termici, deosebim: - schimbtoare de cldur vapori-lichid; - schimbtoare de cldur lichid-lichid; - schimbtoare de cldur gaze-lichid; - schimbtoare de cldur gaze-gaze etc, n funcie de agenii termici care acioneaz reciproc n procesul de transmitere a cldurii. I.5 Dup configuraia suprafeelor de nclzire deosebim: - aparate tubulare, a cror suprafa de nclzire este compus din evi drepte (de exemplu fig.I.2a); - aparate cu serpentine, a cror suprafa de nclzire este compus din serpentine (fig.I.5a i fig.I.5b);

Fig. I.5a Schimbtor de cldur cu serpentin cilindric

5

Fig. I.5b Schimbtor de cldur necat, cu serpentin plan

- aparate de tipuri speciale (cu plci, cu nervuri, cu aripioare, cu ace, n fagure, spirale etc.); elementele componente ale acestora sunt reprezentate n fig.I.5c;

Fig. I.5c Elemente constructive ale schimbtoarelor de cldur:a-cu plci i curent ncruciat; b-cu nervuri; c-cu aripioare; d-form acicular; e-cu fagure; f- cu spiral

6

- aparate combinate, a cror suprafa de nclzire este compus din elemente de configuraie diferit (de exemplu, din evi drepte i din serpentine, ca n fig. I.5d).

Fig. I.5d Schimbtor de cldur combinat (tubular cu serpentin) Din marea grup a aparatelor tubulare (ca i a unor alte aparate) putem meniona : - aparate verticale, n care elementele suprafeei de nclzire (de exemplu, evile) sunt aezate vertical (fig. I.2a); - aparate orizontale (fig. I.2b); - aparate nclinate. I.6 Dup materialul din care este construit suprafaa de nclzire sau de transmitere a cldurii putem deosebi: - aparate metalice, a cror suprafa de nclzire este executat din metal; - aparate nemetalice, a cror suprafa de nclzire este executat din materiale nemetalice bune conductoare de cldur (de exemplu, din materiale ceramice, din grafit etc). I.7 Dup rigiditatea construciei schimbtoarelor de cldur tubulare, deosebim : - aparate de construcie rigid, care nu permit compensarea dilatrii elementelor din care sunt compuse (evi i mantale); - aparate de construcie elastic, la care se prevede compensarea total a dilatrii elementelor componente (schimbtoare de cldur cu corp alunector, cu presetupe la plcile tubulare,cu evi n form de U, cu evi duble, etc.) - aparate de construcie semielastic, cu o compensare parial a dilatrilor. Schema unui schimbtor de cldur tubular de construcie rigid este prezenat n fig.I.2a, cea a schimbtorului de cldur construcie elastic n fig.I.7a...fig I.7d, iar cea a schimbtorului de cldur construcie semielastic in fig.I.7e. 7

Fig. I.7a Schimbtor de cldur tubular, cu corp alunector

Fig. I.7b Schimbtor de cldur tubular, cu evi n form de U

Fig. I.7c Schimbtor de cldur tubular, cu evi duble

Fig. I.7d Schimbtor de cldur tubular, cu compensator cu prestup

Fig. I.7e Schimbtor de cldur tubular, cu compensator n form de lentil

8

I.8 Dup caracterul regimului termic al aparatului deosebim: - aparate cu regim termic staionar, la care temperaturile agenilor termici ntr-un sector dat al suprafeei de nclzire nu varieaz in timp; - aparate cu regim termic nestaionar, la care condiia menionat mai sus nu este respectat. Din prima grup fac parte aparatele cu aciune continu (schimbtoarele de cldur propriu-zise), iar din cea de-a doua grup schimbtoarele de cldur cu aciune periodic (ntlnite de cele mai multe ori ca aparate de reacie). I.9 Dup construcie schimbtoarele de cldur tubulare i cu serpentine, se pot mpri n: - aparate elementare (fig. I.9a) compuse dintr-o eava (eava n eava") sau dintr-un numr mic de evi aezate ntr-un corp;

Fig. I.9a Schimbtor de cldur monotubular elementar (eav n eav) - aparate cu manta (fig. I.2a i fig. I.2b), compuse dintr-un numr mare de evi nchise ntr-o manta comun (corp); - aparate necate (fig. I.5b), compuse din elemente scufundate ntr-un corp - aparate cu stropire (fig. I.9b), stropite direct de agentul termic i care nu au un corp despritor.

Fig. I.9b Schimbtor de cldur cu stropire 9

n afar de acestea, putem meniona : - aparate ntr-un singur corp (fig. I.2a sau fig I.9a), compuse dintr-un singur corp, manta sau element; - aparate cu mai multe corpuri sau secionale (cu mai multe elemente) compuse din dou sau mai multe corpuri, mantale sau elemente legate n serie (fig. I.9c i fig. I.9d).

Fig. I.9c Schimbtor de cldur din mai multe elemente (secional)

Fig. I.9d Schimbtor de cldur tubular, cu manta i cu dou corpuri Tot aici trebuie menionate aparatele cu cma, la care suprafaa de nclzire este reprezentat de pereii aparatului (fig. I.9e).

Fig. I.9d Schimbtor de cldur cu cma 10

CAPITOLUL II SCHIMBATOARELE DE CALDURA IN INDUSTRIA DE RAFINARE A PETROLULUI SI INDUSTRIA PETROCHIMICA In industria de rafinare a petrolului si petrochimica aparatele de schimb de caldura joaca un rol extreme de important. Schimbatoarele de caldura sunt intalnite deci sub toate formele in instalatii, fara ele nefiind posibil procesul de rafinare al titeiului si de obtinerea produselor rezultate din petrochimie. Pentru a expemplifica importanta acestor aparate voi prezenta in ceea ce urmeaza schemele catorva instalatii: Schema unei instalatii de distilare atmosferica a titeiului:

Schema unei instalatii de distilare atmosferica a titeiului : 1 coloana de distilare; 2 coloana de stripare; 3 coloana de stabilizare a benzinei; 4 coloana zero; 5 cuptor; 6 vas de reflux al coloanei DA; 7 vas de reflux al coloanei de stabilizare; 8 vas de reflux al coloanei zero; 9 desalinator ; 10 condensator cu aer; 11 condensator cu apa; 12 racitor cu apa; 13 schimbatoare de caldura ; 14 racitoare cu aer; 15 pompe.

11

II.1 Distilarea atmosferica Prin distilarea atmosferica se realizeaza separarea titeiului in fractiuni inguste: benzina, petrol, motorina si reziduu ce constitue materii prime pentru o serie de procese de prelucrare ulterioara. Fractia de benzina usoara C5-70oC poate reprezenta materia prima pentru instalatiile de piroliza, benzina grea (fractia 70-170 oC) constituie materia prima pentru alimentarea instalatiilor de hidrofinarea benzinei si de reformare catalitica. Fractiile de petrol si motorina pot constitui de asemenea materii pime pentru instalatia de piroliza. Pacura este trimisa la instalatiile de distilare in vid. Instalatiile DA, fiind prima etapa de procesare a titeiului, este principalul furnizor de materii prime pentru procesele de prelucrare ulterioare. Dupa cum se observa urmarind fluxul tehnologic, intalnim aparate de schimb de caldura: prima data sub forma unui vaporizator, plasat dupa desalinator, intercalate in terenul de preincalzire a titeiului. Calitatea fractiilor obtnute din coloana DA poate fi modificata, actionand asupra temperaturilor pe talerele de curgere, prin modificarea cantitatii de reflux intern coborate cu variatia refluxurilor recirculate. Extragerea caldurii din coloana se realizeaza prin utilizarea refluxurilor recirculate sau refluxurilor subracite. Sistemul cu reflx subracit introdus imediat sub talerul de culegere are avantajul ca toate talerele sunt talere de fractionare, refluxul intern fiind la echilibru cu fluxul de vapori.

12

II.2 Schema unei instalatii de piroliza:

Schema de principiu, redusa, a unei instalatii tipice de piroliza, cu indicarea sectiei calde si reci. N + U = neutralizarea si uscarea gazelor de piroliza: 1 cuptor; 2 generator de abur; 3 coloana de fractionare; 4 compresor; 5 sectie de fractionare. Racirea efluentului prin generare de abur (TLE) Pentru a opri brusc procesul de piroliza si a frana violent evolutia reactiilor de polimerizare, se trece efluentul prin legaturi scurte (in 10 ms) ascendent prin tuburile generatorului de abur (TLE). La un singur generator vertical, tip tub in tub sau, mai uzual, fascicul de tuburi cu o singura trecere, in manta, plasat deasupra zonei de radiatie, pot fi conectate 26 circuite din cuptor. Recuperarea eficienta a caldurii in TLE poate constitui cca. 50% din caldura cedata de cuptor. Pentru a reduce tendinta de formare a cocsului in TLE este necesar ca temperatura de roua a efluentului sa fie inferioara temperaturii peretilor tuburilor la iesirea din TLE. In figura de mai jos sunt aratate orientativ de-a lungul aparatului variatiile temperaturii produsului, temperaturii tuburilor si tensiunii termice.

13

Variatia unor parametri tehnologici ai generatorului de abur (TLE) cu lungimea tuburilor Din cauza tendintei ridicate de cocsare a efluentului de la piroliza motorinelor grele, pentru racirea brusca si recuperarea caldurii se recurge la injectia directa de ulei de reciclu, urmata de separarea fazelor in doua scrubere successive: faza lichida a acestora este filtrata, iar cea de vapori trece in coloana de fractionare calda. Sistemul de recuperare a caldurii in acest caz este mai complex si aburul produs are parametrii mai scazuti. Caderea de presiune prin tuburile curate ale TLE (dt =32-38 mm) este de 0,20,3 bar, iar vitezele de masa orientative de 5055 kg/m2s la piroliza etanului, 5560 kg/m2s in cazul pirolizei benzinei si 6570 kg/m2s la piroliza motorinei. Ratia masica de recirculare apa/abur pentru TLE verticale este de 1214, iar zestrea cazanului orizontal de apa-abur corespunde unui timp de stationare a apei de 68 minute. Depunerea progresiva a cocsului spre zona finala a serpentinei si pe tuburile TLE are ca efect cresterea excesiva a temperaturii metalului tuburilor spre limita superioara a specificatiilor, sau si cresterea presiunii, care reduce selectivitatea la etena. Ambele cazuri impun operatia de decocsare. Mecanismul reactiilor de formare a cocsului pare a fi mai bine explicat cinetic si catalitic, prin cresterea constantei vitezei de reactie la temperaturi ridicate. Procesul de cocsare se accentueaza datorita cresterii raportului suprafata/volum al tubului si datorita 14

actiunii catalitice, a suprafetelor metalice (Fe, Ni) si oxizilor metalici. De fapt la inceput intensa, viteza depunerii cocsului scade. Prezenta combinatiilor cu sulf in materia prima, pana la concentratie de cca 400 ppm S, protejeaza suprafetele metalice prin formarea de sulfuri; la concentratii mai mari de sulf, depunerea de cocs se accentueaza. Intr-o serie de 4 articole a fost studiata formarea cocsului in special pe tuburi cu diametre mici, dt = 2550 mm, ajungindu-se la concluzia ca formarea cocsului are ca precursori picaturile fine de reziduu si acetilenele sau anumiti radicali liberi. S-a recomandat examinarea prin SEM (Scanning electron microscope) si EDAX (energy dispersive X-ray analyser) a cocsului depus, pentru a obtine informatii utile privind influenta modificarii materiei prime (a impuritatilor in cazul C2, C3) asupra formarii cocsului, a decocsarii si a imbunatatirii conditiilor de exploatare. Decocsarea se efectueaza analog celei de la cracarile termice, introducandu-se, dupa suflarea" cu abur a serpentinei, abur cu cca 1% aer la 600-800C, marindu-se progresiv si controlat temperatura si procentul de aer. Orientativ, o decocsare cu abur la 900950C (H 2O + C CO + H2) dureaza 30 ore, cu abur si 10% aer dureaza 10 ore si cu abur si 20% aer doar 5 ore. Pentru serpentinele de piroliza a distilatelor de DV s-a aplicat decocsarea in mers" a unor serpentine in timp ce celelalte, in aceeasi icinta de radiatie, functionau normal. Durata de functionare a unui cuptor este determinata de lungimea perioadei intre doua decocsari succesive. Pentru a mentine instalalia de piroliza in exploatare anuala de 8 000 8300 ore (91 95%) este necesara prevederea unor cuptoare suplimentare. Astfel de exemplu pentru o instalatie cu o capacitate de productie de 300 kt/an etena avand cuptoare mari, care produc 40 50 kt/an etena pe cuptor, ar fi necesare 300/45 = 6,7 cuptoare; In realitate vor trebui prevazute 8 cuptoare. Datele orientative asupra functronarii generatorului de abur sunt consemnate in tabelul de mai jos: Date orientative asupra functionarii generatorului de abur (TLE)

15

II.3 Schema unei instalatii de reformare catalitica:

In cazul reformarii catalitice are loc reactia in urma careia hidrocarburile ce prezinta o catena liniara sunt transformate in hidrocarburi cu structura izomerizata si hidrocarburi aromate in principal. Un alt produs deosebit de important il reprezinta hidrogenul, instalatia de reformare fiind, alaturi de fabricile de hidrogen, cele mai importante surse de hidrogen pentru sistemul de rafinare. Reactiile care au loc sunt reactii puternic endoterme, foarte sensibile la variatiile de temperatura. De aceea blocul reactor este impartit in 3 reactoare dspuse in serie, ele functionand ca un totunitar. Pentru mentinerea unei temperaturi optime pentru desfasurrea reactiilor de reformare la conversii cat mai ridicate, intre fiecare treapta de reactie se introduce un aparat de schimb de caldura. Materia prima intra in primul reactor la o temperatura in jur de 530C dar pe masura ce se desfasoara reactiile chimice, datorita endotermicitatii, la iesirea din reactor temperatura scade sub 500C. De aceea, pentru ca reactia sa aiba loc in conditii eficiente, se introduce un aparat de transfer termic pentru ridicarea acestei temperaturi inainte de intrarea in cel de-al doilea reactor. Procedeul este similar si in cazul celui de-al treilea reactor. Datorita sarcinii termice ridicate, pentru incalzirea efluentului intre fiecare treapta de reactie se folosesc cuptoare. CAPITOLUL III 16

MENTENANTA SI FIABILITATEA SCHIMBATOARELOR DE CALDURA

CALITATEA a fost definit prin standardul internaional ISO 8402 ca fiind: ansamblul de proprieti i caracteristici ale unei entiti care i confer acesteia aptitudinea de a satiface nevoile exprimate i implicite ale clienilor. Prin cerine exprimate i implicite coninute n definiia termenului calitate trebuie s se nglobeze urmtoarele aspecte: satisfacerea unei necesiti, utiliti sau a unui scop bine definit; satisfacerea ateptrilor clientului; conformitatea cu standardele i cu specificaiile aplicabile; conformitatea cu cerinele societii (reglementri, legi, reguli, etc.); disponibilitate la un pre competitiv; obinerea produselor n condiii de profit. Caracteristici de calitate, dup natura lor, pot fi: - caracteristici tehnice (parametri tehnico-funcionali i tehnico-economici ai produsului: ex.: randament, factor de putere, raport ntre cuplul de pornire i cel nominal, etc.); - caracteristici economice (costul unitar al produsului, preul de vnzare, rebuturi, cheltuieli de exploatare, ntreinere, montare, etc.); - caracteristici estetice (forma, culoarea, prezentarea, ambalarea, etc.); - caracteristici sociale (influena pe care utilizarea produsului o poate avea asupra mediului ambiant i se refer la poluarea atmosferei, apelor, distrugerea biosferei, zgomot, confort, etc.). Caracteristicile sociale i estetice sunt cunoscute i sub numele de caracteristici psihosenzoriale i sociale. - caracteristici de exploatare (sau de utilizare): (fiabilitatea, mentenabilitatea, disponibilitatea, nsuiri ergonomice - care caracterizeaz relaia om-produs i se refer la securitatea exploatrii produsului i la protecia mediului). Dac se face o clasificare a produselor (bunurilor) pe care le cumpr clienii de la diveri productori, acestea pot fi mprite n produse consumabile i de ndelungat folosin. La rndul lor, produsele de folosin ndelungat se mpart n produse nereparabile i reperabile. 17

Bunurile de consum sunt utile o perioad relativ scurt de timp i n urma relaiei cu clientul ajung sa nu mai existe n forma iniial. De exemplu, bunuri de consum sunt produsele alimentare. Produsele de folosin ndelungat se utilizeaz o perioad relativ mare de timp. Exemple de astfel de produse sunt: aparatele electrice, mainile-unelte, utilajele, instalaiile, agregatele, liniile de fabricaie, etc. Orict de mare ar fi nivelul de calitate al unui produs de ndelungat folosin, o dat el tot va ajunge s nu mai funcioneze, deoarece se defecteaz. n acest moment sunt posibile dou alternative: repararea sau nlocuirea. Dac produsul este de tip reparabil, starea de defectare poate fi remediat prin reparare. Un astfel de produs poate fi de exemplu un schimator de caldura, la defectarea cruia se recurge la repararea lui n vederea repunerii n funcionare. Dac produsul este nereparabil, cum ar fi de exemplu un corp de iluminat de tipul unui bec electric cu filament, la defectarea acestuia este necesar nlocuirea produsului cu unul de acelai tip, deoarece repararea nu este posibil prin nsi construcia produsului. Pentru toate tipurile de produse, clienii i doresc un nivel ct mai ridicat de calitate. La produsele consumabile este suficient s se evalueze nivelul de calitate la cumprare, deoarece timpul lor de utilizare este relativ redus. Altfel se pune problema calitii n cazul produselor de folosin ndelungat. i n cazul acestora intereseaz nivelul de calitate la cumprare, ns apare aspectul utilizrii pe o perioad relativ mare de timp (chiar de ordinul anilor sau zecilor de ani). Este evident c oricine folosete un produs de folosin ndelungat i-ar dori ca pe toat aceast perioada de utilizare nivelul de calitate s se menin. Meninerea calitii n timp reprezint una din primele definiii date fiabilitii. Meninerea nivelului de calitate n timp atrage dup sine o anumit durat a timpului n care produsul se afl n stare de bun funcionare. Cu alte cuvinte, fiabilitatea este un concept care se refer la buna funcionare a produselor (de ndelungat folosin, reparabile sau nereparabile), fiind n fapt o caracteristic de calitate din categoria celor de exploatare.Fiabilitatea descrie capacitatea produsului de a se menine n stare de bun funcionare, ns un timp limitat (nu exist vreun produs care s poat funciona la nesfrit) i n anumite condiii de exploatare (care trebuie respectate la utilizarea produsului). Fiabilitatea este o caracteristic specific tuturor produselor de folosin ndelungat, att reparabile ct i nereparabile.

18

n cazul produselor de ndelungat folosin din categoria celor reparabile, a apariia strii de defectare, care scoate produsul din bun funcionare, orice client i dorete ca produsul defect s fie repus n funcionare (reparat), ntr-un timp ct mai scurt i cu costuri minime. Capacitatea produselor de a fi repuse n funcionare, ntr-un timp dat i n condiii specificate descrie mentenabilitatea lor. Fiabilitatea i mentenabilitatea, considerate mpreun, definesc conceptul de disponibilitate. Cel mai simplu mod de a defini disponibilitatea este sub forma expresiei: Disponibilitate = Fiabilitate + Mentenabilitate. Prin urmare, la produsele de ndelungat folosin nereparabile disponibilitatea se rezum doar la fiabilitatea acestora. Caracteristicile de utilizare a produselor, care sunt foarte importante pentru client: fiabilitatea, mentenabilitatea, disponibilitatea. Se observ c aceste caracteristici se regsesc doar la produsele de ndelungat folosin. Ele sunt importante nu numai pentru clienii care utilizeaz produsele ci i pentru productori. Aadar noi putem relaiona cu produsele de ndelungat folosin fie din postura de productor (furnizor), fie din cea de beneficiar (client). Chiar daca cineva este sceptic n privina faptului ca va participa vreodat la fabricarea unor produse de ndelungat folosin, nu va scpa cu siguran de statutul de utilizator al unor astfel de produse. Indiferent dac acestea sunt bunuri personale sau mijloace de producie folosite la locul de munc, informaiile privitoare la fiabilitate sau mentenabilitate sunt oportune. Mentenabilitatea nu trebuie confundat cu mentenana. Iniial, mentenana reunea doar activitile de ntreinere i reparare, ns abordrile moderne ntregesc conceptul prin adugarea tuturor activitilor tehnico-organizatorice orientate spre creterea eficienei utilizrii oricrui produs de ndelungat folosin. n aceast situaie, mentenana devine un concept mai cuprinztor, care integreaz conceptele de fiabilitate, mentenabilitate, respectiv de disponibilitate a produselor.

III.1 Definirea fiabilitii 19

Fiabilitatea reprezint o caracteristic a produselor de folosint ndelungat, care se refer la buna lor funcionare. Fiabilitatea poate fidefinit calitativ sau cantitativ, dup cum urmeaz: calitativ: Fiabilitatea reprezint capacitatea unui produs de a funciona fr defeciuni, ntr-un interval de timp dat, n condiii specificate. cantitativ: Fiabilitatea este probabilitatea ca un produs s-i ndeplineasc funciile cu anumite performane i fr defeciuni, ntr-un interval de timp i n condiii de exploatare date. Din cele dou definiii rezult c problema bunei funcionri a unui produs nu se pune la infinit, ci doar pentru o perioad finit de timp. De asemenea, rezult c fiabilitatea este o funcie care are ca argument timpul (este o funcie dependent de timp) i care se poate exprima matematic printr-o probabilitate. Ca orice probabilitate, fiabilitatea poate avea valori cuprinse n intervalul [0, 1]. Dac fiabilitatea unui produs este 1, nseamn c probabilitatea ca acesta s se afle n stare de bun funcionare este 1, respectiv ansa lui de a funciona este e 100%. Acest lucru este adevrat doar la punerea n funciune a unui produs, ns nu totdeauna. Sunt cazuri cnd un produs este declarat conform, la toate operaiile de control efectuate, dar din cauza unor condiii improprii de depozitare sau transport se poate ajunga ca la punerea n funcionare s nu funcioneze. Acest fapt este excepia i nu regula, din acest motiv este considerat un accident. Dac fiabilitatea unui produs este 0, atunci probabilitatea ca produsul s funcioneze este o, respectiv ansa de a se afla n funcionare este 0%. Ambele definiii adaug faptul c fiabilitatea descrie buna funcionare a produsului doar n contextul respectrii unor condiii de exploatare specificate. Sacestea trebuie identificate de productor i apoi comunicate utilizatorului. Utilizatorul trebuie lmurit c respectarea condiiilor prescrise pentru exploatare este necesar n interesul su. Numai aa se poate bucura de o mai lung perioad pn la apariia strii de defectare. De altfel, muli clieni cunosc faptul c nerespectarea condiiilor de exploatare specificate de productor atrage dup sine pierderea garaniei unui produs.

III.2 Defectarea i defectul 20

Evenimentul caracteristic fundamental n teoria fiabilitii l constituie defectul sau cderea. Prin defectare se nelege procesul de ncetare a funciei impuse unui produs, iar defectul reprezint consecina procesului. Atta vreme ct un produs se afl n stare de bun funcionare nu se poate spune nimic despre fiabilitatea lui. Fiabilitatea produselor se aseamn cu sntatea oamenilor: este apreciat doar atunci cnd o pierdem. Astfel spus, trebuie s ateptm ca un produs s se defecteze ca s conchidem asupra fiabilitii lui. Defectarea poate avea cauze diferite care privesc circumstanele legate de proiectare, fabricare i de exploatarea produsului. Dac este cazul, prin fabricare se pot nelege i operaiile de asamblare a componentelor unui produs (montaj). Defectarea, dup cauzele care o genereaz, poate fi: inerent - cnd are drept cauze vicii ascunse de la proiectare, execuie, montaj, n condiiile n care solicitrile produsului nu depesc valorile prescrise; datorat utilizrii necorespunztoare, ca urmare a solicitrilor mult mai mari, care depesc valorile prescrise prin documentaia tehnic. Se observ c defectarea poate fi cauzat fie de productorul (cea inerent), fie de utilizatorul unui produs (cea datorat utilizrii necorespunztoare). O clasificare a defectelor ar putea fi realizat dup mai multe criterii, dintre care se prezint urmtoarele: a) dup modul de apariie: - primare - dac nu sunt determinate de alt defect; - secundare - dac sunt legate determinist sau aleatoriu de alt defect. b) dup perioada de apariie: - precoce (infantile sau de tineree); - de maturitate; - de btrnee (uzur); c) dup viteza de apariie: - brute; - progresive.

d) dup consecinele defectrii: 21

- minore; - majore; - critice; - secundare. e) dup nivelul de defectare: - pariale; - intermitente; - totale. f) dup modul n care se afecteaz produsul: - totale - corespund ncetrii funcionrii unui produs; - de deriv - cnd anumite caracteristici ale produsului depesc limitele prescrise. Dintre defectele enumerate, cele mai convenabile sunt defectele progresive, pentru c n acest caz utilizatorul este averizat de nceperea procesului de defectare. De exemplu, rulmenii se defecteaz n acest mod, nceputul procesului de edfectare fiind nsoit de instalarea unui zgomot specific (zuruitul rulmentului). Cele mai putin dorite defecte sunt cele cu apariie intermitent, deoarece acestea sunt mai dificil de identificat din cauz c produsul ba funcioneaz, ba nu funcioneaz. III.3 Mentenabilitatea produselor Mentenabilitatea, se poate defini astfel: - calitativ: mentenabilitatea reprezint capacitatea unui produs de a putea fi ntreinut i reparat ntr-o perioad de timp specificat i n anumite condiii; - cantitativ: mentenabilitatea reprezint probabilitatea ca un produs defect s fie repus n stare de funcionare ntr-un timp dat, n condiii de ntreinere specificate. Mentenana reprezint, n abordarea clasic, totalitatea operaiilor efectuate n scopul meninerii unui sistem n stare de funcionare i cuprinde operaiile de ntreinere i reparaie. Mentenana poate avea caracter preventiv sau corectiv.

Reparaiile cu caracter preventiv se clasific astfel: 22

- Reparaiile curente (RC) includ activiti de curire, reglaj, repararea i nlocuirea unor componente cu uzur fizic accelerat sau supuse la solicitri puternice. Aceste reparaii sunt denumite uneori revizii tehnice. - Reparaiile mijlocii (RM) sau intermediare au ca obiectiv nlocuirea componentelor cu uzur normal, ntr-un volum i o amploare ce depesc reparaiile curente. n unele situaii sunt identificate dou grade de complexitate n cadrul acestor reparaii intermediare (RM1 i RM2). - Reparaiile capitale (RK) cuprind revizuirea complet a utilajelor, demontarea complet a tuturor prilor, verificarea tuturor punctelor ce pot genera cderi, nlocuiri masive a pieselor care sau uzat, ori i-au epuizat ,,resursa de funcionare (deci ca durat au funcionat un interval care a atins limita apreciat ca rezisten maxim). Intervalul dintre dou reparaii capitale consecutive exprimat n ore, poart numele de ciclu total de funcionare; dup cum cel dintre o reparaie capital i una mijlocie este denumit ciclu mediu (fig. 4.1).

Fig. 4.1 Ciclul total de funcionare III.4 Definirea mentenanei Mentenana nu este o descoperire a lumii moderne. Vechimea acestei activiti se pierde n timp, ea fiind prezent de-a lungul ntregii istorii a omenirii, fie c a fost sau nu conceptualizat. Cert este c dezvoltarea societii omeneti, nsoit de o puternic revoluie n domeniul tehnicii, a fost sprijinit de dezvoltarea acestui tip de activitate. Fiind n atenia oamenilor de tiin nc din fazele de nceput ale tehnicii, termenul mentenen are multiple definiii, care ncearc s scoat n eviden diferite aspecte. De exemplu, n Grand dictionnaire universel du XIXe sicle de Pierre Larousse, Paris, 1873, gsim urmtoarele explicaii: MAINTENIR (a menine) conservation, dfense, protection ... adic conservare, aprare, protecie ... ; 23

De asemenea, n acelai dicionar mai ntlnim i urmtorii termeni: ENTRETIEN (ntreinere) soin quon prend e mentenir une chose en tat; dpense quon y consacre ... adic ceea ce se ntreprinde pentru a menine un lucru n bun stare; cheltuieli destinate ... ; REPARATION (reparaie) action de remise en marche ... adic aciune de repunere n funciune ... . n ceea ce privete aceeai termeni, n Encyclopaedia Britannica, 1998, gsim urmtoarele explicaii: MAINTENANCE to hold in an existing state ... adic a menine n starea existent; REPAIR (reparaie) to restore to the good condition ... adic a readuce n bune condiii; ENTERTAIN (ntreinere) to maintain in a good condition ... adic a menine n bun condiie. Se observ c exist o diferen semnificativ ntre mentenan, reparaie i ntreinere, aspect sesizat i n Dicionarul explicativ al limbii romne, 1975: A MENINE a pstra ceva n aceeai stare sau form n care se afl la un moment dat, a face s dureze ... ; A REPARA a face propriu pentru folosire, a reface, a menine ... ; A NTREINE a pstra n stare bun, n bune condiii; a face s dureze, a menine... . n dicionarul amintit, toi termenii romneti i au ca origine limba francez i, prin urmare, n literatura de specialitate romneasc se consider c, n limbajul curent, termenul de mentenan i gsete justificarea cu unele remarci: -mentenana implic activiti de ntreinere i reparaii; -este eronat s se admit c doar efectuarea de activiti de ntreinere i reparaii reprezint mentenan. n consecin, prin mentenan trebuie neles un ansamblu de activiti tehnicoorganizatorice, care au ca scop asigurarea obinerii unor performane maxime pentru bunul considerat (utilaj, cldire, instalaie, etc.). De altfel, aceast opinie existent n literatura romneasc din domeniu, este susinut de normele franceze din domeniul mentenanei, care subliniaz urmtorul aspect: ... o combinaie de activiti tehnice, administrative i de management ... repun n funciune sau menin n condiii de siguran n funcionare ... 24

Alte completri n ceea ce privete acest termen ar fi cele legate de costuri (1990), durata de via a utilajelor (1992) sau de risc i siguran n funcionare (1994), dar i de extinderea utilizrii terminologiei n domeniul resurselor umane (1987) i n ceea ce privete protecia mediului (1993). n literatura de specialitate din Romnia, termenul mentenan a fost utilizat cu precdere dup anul 1989, pn la aceast dat fiind substituit n mod frecvent cu ntreinere i reparaii (datorit conotaiilor politice). Era consacrat totui, terminologia mentenabilitate care nu a putut fi nlocuit printr-un echivalent romnesc care s poat descrie ntreaga complexitate a acestui indicator. n concluzie, n prezent, n literatura de specialitate romneasc din domeniu se consider c termenul care caracterizeaz cel mai cuprinztor fenomenul analizat este mentenan, iar aceasta are drept componente de baz activitile de ntreinere i reparaii, dar i cele administrative i manageriale, n ntreaga lor complexitate. Se consider c mentenana reprezint o treapt superioar a deservirii mijloacelor fixe, ctre care trebuie s aspire toate organizaiile, o nou cultur i o optic modern, care conduce la obinerea unei eficiene maxime a activitii economice. n general, organizaiile romneti aplic mai mult ntreinere i reparaii dect mentenan, mai ales c n contextul actualei crize economice, multe dintre ele se confrunt cu un proces de involuie, care se manifest pregnant i n acest domeniu. Deoarece, rolul mentenanei este nc adeseori subestimat, iar funcia sa productiv nu este pe deplin recunoscut, se poate afirma c se va realiza n mod real mentenan doar dup ce firmele romneti vor parcurge un proces ndelungat de transformri i evoluie tehnico-economic i social. Prin urmare, mentenana trebuie s devin obligatoriu un partener al produciei i de aceea, misiunea prezentului curs este de a sensibiliza factorii de rspundere din firmele romneti n legtur cu rolul i importana managementului activitilor de mentenan asupra progresului vieii economice i sociale din Romnia.

CAPITOLUL IV INTRETINEREA SI REPARAREA SCHIMBATOARELOR DE CALDURA

25

Aparatele folosite pentru transmiterea caldurii de la un agent termic la altul se numesc schimbatoare de caldura. Scopul schimbatoarelor de caldura poate fi incalzirea unui fluid rece (preincalzitor) sau racirea unui fluid cald (racitor, condensator). Schimbatoarele de caldura se pot clasifica avind in vedere princiul constructiv 1) Schimbatoare de caldura cu serpentine

Sunt ieftine. Se folosesc la lichide care nu formeaza crusta sau depuneri greu de curatat.

2) Schimbatoare de caldura cu tevi coaxiale Au o buna rezistenta la presiune si sunt recomandate pentru debite mici de fluide.

3) Schimbatoare de caldura tubulare

Posibilitati multe de adaptare. (Prin tevi va circula fluidul mai cald, cu debit mai mic, cu viscozitate mai mica, cel care face depuneri, crusta sau fluidul coroziv)

4) Schimbatoare de caldura spirale

26

Posibilitatea folosirii unor viteze mari cu o energie de pompare redusa; lipsa depunerilor; Eficienta mai mare decat cele tubulare.

5) Schimbatoare de caldura cu placi Au o mare concentrare a suprafetei de transfer termic; transfer termic intens, posibilitati de adaptare multiple

6) Schimbatoare de caldura cu aripioare

Caldura transmisa este de 20 de ori mai mare in comparatie cu caldura transmisa in teava fara aripioare

IV.1 Montarea schimbatoarelor de caldura

27

Montarea corecta a schimbatoarelor de caldura se executa in conformitate cu indicatiile proiectantului de utilaje. Faptul ca schimbatoarele de caldura se inscriu in gabarite normale permite asamblarea lor si efectuarea probelor la uzina constructoare. Caracteristic pentru montarea schimbatoarelor de caldura este gruparea acestora in baterii, in cadrul bateriilor aflandu-se utilaje de acelasi tip, fapt ce usureaza intretinerea si exploatarea (fig III.1.1):

Fig. IV.1.1 Schimbatoare de caldura montate etajat: 1- suport fix; 2 - suport mobil; 3 - placi de timbru ; 4 - placute de reglaj si alunecare O alta caracteristica este aceea ca in schimbatoarele de caldura se vehiculeaza in general medii cu temperaturi ridicate. De aceea la schimbatoarele asezate in pozitie orizontala montarea se face pe sei si suporti ce permit dilatarile. Pentru a prelua deformarile aparute in urma dilatarilor ce apar in functionarea schimbatoarelor de caldura, se iau la montaj urmatoarele masuri: raza seii de sprijin se majoreaza cu 35%; suportii seilor metalice de fixare pe fundatie au prevazute gauri ovale cu joc; 28

acestuia.

toate legaturile tehnologice cu schimbatorul de caldura se fac la capatul fix al

Recomandare Pozitia racordurilor nu trebuie sa ingreuneze accesibilitatea pentru demontarea, intretinerea si repararea schimbatorului de caldura. Astfel, la aparatele tubulare se recomanda ca racordurile de legatura pentru spatiul tubular sa nu fie asezate pe partea bombata, ci pe portiunea cilindrica a capacelor. Aparatele cu fascicul tubular si cap mobil se monteaza intotdeauna cu un spatiu axial liber, de o lungime mai mare decat a schimbatorului, pentru a se putea extrage fascicolul in vederea curatirii sau reparatiilor. In apropierea bateriilor de schimbatoare este indicat sa se afle guri de abur si apa pentru spalare, prize de aer comprimat si de energie electrica. IV.2.Probarea schimbatoarelor de caldura In general, probarea schimbatoarelor de caldura se face in uzinele constructoare, dar de multe ori dupa efectuarea unor reparatii in atelierele uzinelor chimice, aceste probe trebuie repetate. De aceea consideram necesar sa le prezentam succint.

29

Fig. IV.2.1 Montarea inelului de proba: 1 - flansa posterioara capului mobil. Inaintea probei hidraulice se executa un control vizual al corespondentei aparatului cu proiectul si al aspectului exterior. Se urmareste: depistarea fisurilor in suduri sau in zonele influentate termic; neuniformitati ale cordoanelor de sudura (pe latime si inaltime); descoperirea unor pori pe suprafata cordonului de sudura. a corpului; 2 - prezoane; 3 - inel de proba; 4 - snur de azbest sau cauciuc; 5 - flansa. de stringere a garniturii; 6 - suruburi de stringere; 7 - placa tubulara a

Dupa remedierea eventualelor defecte observate la controlul vizual, se trece la efectuarea probei hidraulice, care se executa in conformitate cu normele ISCIR privind vasele de presiune. Se verifica: imbinarile mandrinate dintre placile tubulare si tevi; imbinarile prin flanse ale capatului mobil; corpul aparatului. In tabelele IV.2.1 si IV.2.2 se prezinta succesiunea operatiilor efectuate la proba hidraulica, la doua tipuri de schimbatoare de caldura.

Tabelul IV.2.1

30

Operatii efectuate la proba hidraulica a unui schimbalor de caldura cu manta si fascicul tubular cu cap mobil Partea de verificat Operatii efectuate:

Imbinarile prin - Se demonteaza capacul care permite urmarirea mandrinare intre placile tu- placii tubulare si a tevilor; bulare si tevi - se string suruburile flansei de la capatul fix; - se monteaza un inel de constructie speciala care etanseaza cu presetupa pe placa tubulara a capului mobil (fig. De mai ) - se introduce apa in interiorul mantalei; - se lasa deschis robinetul de evacuare a aerului pina ce lichidul care iese nu mai confine bule de aer; - se inchide aerisirea si se ridica presiunea pina la valoarea indicata in normele ISCIR; - se urmaresc imbinarile intre placa si tevi si se inseamna defectele; - daca se constata ca apa se scurge din interiorul tevilor acestea se inlocuiesc sau se obtureaza la ambele capete cu dopuri de otel; - dupa inlaturarea tuturor defectiunilor proba se repeta pina se obtin rezultate bune.

Imbinarile prin flanse -Se monteaza capacul anterior si fundul bombat de la ale capatului mobil capatul mobil; - se introduce apa in fasciculul de tevi; - se mentine deschis ventilul de aerisire pina in momentul cind vina de lichid evacuat nu mai contine bule de aer; - se inchide ventilul de aerisire si se creste treptat presiunea pina la presiunea de proba - se remediaza defectele observate si se repeta proba.

31

Partea de verificat Corpul aparatului

Operatii efectuate: - Se monteaza falnsele sau placile ce etanseaza partile de capat ale corpului aparatului; - se introduce apa in corp; - se elimina aerul; - se inchide robinetul de aerisire si se ridica treptat presiunea; - se observa cu atentie imbinarile cu flanse, cordoanele de sudura; - proba se repeta dupa fiecare remediere.

Tabelul IV.2.2 Operatii efectuate la proba hidraulica a unui schimbalor de caldura de constructie rigida Partea de verificat Imbinarile mandrinare prin Operatii efectuate: - Se demonteaza capacele schimbatorului; - se introduce apa in interiorul mantalei, utilizandu-se ventilul de aerisire; - se inchide ventilul de aerisire si se ridica treptat presiunea pana la valoarea prescrisa; - se remediaza defectele observate si se repeta proba.

Imbinarile prin flanse la cele doua capace

-Se monteaza ambele capace ale schimbatorului; - se introduce apa in tevi mentinand ventilul de eliminare a aerului deschis pana ce se evacueaza aerul din lichid; - se inchide ventilul de aerisire si se ridica presiunea treptat pana la atingerea presiunii de proba; - nu trebuie sa se observe scapari sau prelingeri, in caz contrar se scade presiunea, se remediaza defectele si se repeta proba.

32

IV.3 Exploatarea schimbatoarelor de caldura Pentru o functionare normala a schimbatoarelor de caldura este necesara o alegere judicioasa a spatiului prin care curg cele doua fluide. Pentru aceasta se considera necesara respectarea citorva indicatii: Fluidul care participa la transferul de caldura cu debit volumetric mai mic, sau ale carui proprietati fizice conduc la un coeficient de transfer termic K mai redus (viscozitate mare, greutate specifica, conductivitate termica si caldura specifica mici), trebuie trecut in spatiul interior, iar fluidele care in timpul trecerii prin aparat isi schimba starea de agregare trebuie dirijate in spatiul exterior; Intrucit intensitatea fluxului de caldura depinde de coeficientul de transfer termic K si de diferenta medie intre temperaturile celor doua fluide tm : schema de curgere se stabileste pentru fiecare caz in parte, tinand seama de faptul ca in majoritatea cazurilor, se adopta schema care prevede mai multe treceri in spatiul tubular, iar in cel intertubular (la fluide ce nu isi schimba starea de agregare) se prevede un numar de sicane transversale, necesare pentru realizarea vitezei optime in cazul respectiv, La actiuni corosive neidentice, ale celor doua fluide, fluidul care pentru rezistenta chimica cere un material mai scump, trebuie trecut in spatiul interior, in acest fel realizindu-se economie de material scump. Fluidele impure sau care formeaza depuneri ce ingreuiaza transferul termic, este indicat sa se treaca prin spatiul interior al tevilor, deoarece curatirea este mai usoara in acest caz, iar posibilitatea realizarii in spatiul interior a unor viteze de curgere mai mari conduce la micsorarea depunerilor. Presiunile ridicate ale fluidului impun cresterea grosimii peretelui vasului prin care trece acesta. Din motive economice este indicat ca fluidul cu presiune mai mare sa fie dirijat in spatiul interior al tevilor. In cazul condensarii sau racirii pina la temperatura mediului ambiant, cind pierderile de caldura sint dorite, este avantajoasa trecerea fluidului mai cald prin spatiul exterior, iar in cazul racitoarelor sub temperatura mediului ambiant, deoarece schimbul cu mediul este nedorit, fluidul cu temperatura mai joasa trebuie trecut in spatiul interior.

33

Recomandare Din punct de vedere tehnic si economic, vitezele de curgere si regimurile de temperatura ale fluidelor constituie elemente esentiale pentru functionarea optima a schimbatoarelor de caldura. Recomandam in tabelul IV.3a citeva valori ale acestor marimi pentru unele cazuri particulare (aparate din otel carbon, cu diametrul nominal al tevii 1550 mm, diametrul mantalei 2001600 mm, numarul de treceri in spatiul tubular de la 1 la 6, debite pentru lichide 1-1000 m3/h si pentru gaze 16-160000 m3/h), cind s-a considerat lichid reprezentativ apa, iar gaz reprezentativ aerul. Tabelul IV.3a Valori recomandate pentru vitezele optime de curgere ale fluidelor Mediul fluid Apa In spatiul tubular Viteza Alte m/s caracteristici In spatiul intertubular Viteza Alte m/s caracteristici

0,630,9 -debite mari, tevi cu 0,25-0,4 -debite mari, dimensiuni diametru mic, numar constructive mici ale mare de treceri mantalei

1-1,25

-debite mici, tevi cu 0,5-0,63 -debite mici, dimensiuni diametru mare, numar constructive mari ale mic de treceri mantalei

Aer

6,3-8,5

-debite mari, tevi cu diametru mic, numar mare de treceri

2,4-4

-debite mari, diametre mici ale mantalei

8,5-12,5 -debite mici, tevi cu diametru mare, numar mare de treceri

4-6,3

-diametre mari ale mantalei si tevilor, debite mici

Temperaturile de intrare si iesire a apei de racire sunt date orientativ, pentru a micsora depunerile de piatra in conditiile tarii noastre: ti = 27 - 28C te = 45 - 50C Pentru temperaturile de intrare ti se dau valori orientative minime in conditiile tarii noastre, iar pentru temperaturile de iesire te se dau valori maxime.

34

Se pot obtine ape din puturi de mare adincime in anumite zone cu temperaturi de intrare de 1015C. IV.4 Intretinerea schimbatoarelor de caldura Operatiile de intretinere curenta se limiteaza la controlul vizual si strangerea imbinarilor cu flanse. La aceste operatii schimbatorul de caldura ramane cuplat in circuit. Operatiile de curatire ale schimbatoarelor de caldura se efectueaza tot in cadrul operatiilor de intretinere, dar necesita oprirea si decuplarea aparatului. Depozitele formate inrautatesc transferul termic si se caracterizeaza prin coeficienti de murdarire a caror valoare se determina experimental. Natura acestor depozite este diferita, iar procedeul de curatire aplicat schimbatoarelor de caldura depinde de felul depozitului si elementele constructive ale aparatului. Tipuri de depozite si metode de curatire Tipul de depozite Tari Provenienta depunerilor Caracteristici Metode recomandate pentru curatire

-coroziunea metalelor, -rezistenta termica chimica saruri, cocs, rugina variaza proportional cu timpul -coroziuni si incluziuni - rezistenta termica mai procedee combinate de produse petroliere ridicata ca a chimice si mecanice sau de polimerizare ale depozitelor tari acestora -fluide ce contin namol, materiale vegetale slaba aderenta la pereti spalare cu apa sau abur

Poroase

Moi

Procedee de curatire: a) Curatirea chimica este un procedeu utilizat in special pentru curatirea exterioara a schimbatoarelor de caldura, unde se pot controla usor efectele de corodare ale metalului. Cand in agentul chimic se introduc inhibitori, curatirea chimica poate fi facuta si in interior, avind avantajul ca nu necesita demontarea. Totodata se tine seama de costul ridicat al curatirii chimice.

35

Recomandare Depozitele ce contin hidrocarburi se curata cu solutii alcaline. Pentru depozitele formate din saruri (piatra) se utilizeaza solutie de metafosfat sau acid clorhidric diluat (15% in greutate) cu inhibitori de coroziune. b) prin tevi, Curatirea urmata de cu o ajutorul stropire socului exterioara termic cu consta apa rece in si trecerea se aburului pe bazeaza

diferenta coeficientilor de dilatatie termica a materialului tevii si crustei. Recomandare Metoda socului termic nu se recomanda la schimbatoarele cu fascicule tubulare la care contractarile rapide si neuniforme pot conduce la slabirea mandrinarii tevilor in placa tubulara. c) Curatirea prin mijloace mecanice consta in indepartarea depozitelor cu ajutorul unor scule actionate manual sau mecanic. Deoarece acest procedeu presupune demontarea partiala a aparatului, volumul de lucrari creste fata de celelalte procedee. Se procedeaza in felul urmator: d) ultrasonice module respective. e) Procedeele electromagnetice de curatire constau in trecerea lichidului, ce contine depuneri, printr-un camp electromagnetic, care pentru anumite substante are proprietatea de a modifica sistemul de cristalizare, astfel ca precipitatul nu mai adera la perete, ramanand in suspensie si putand fi indepartat prin purjari repetate. Aceste procedeu este in curs de experimentare. de se demonteaza capacele schimbatorului de caldura pentru a avea acces la depozitele mari se curata cu perii din material plastic in forma spirala ce se depozitele tari si poroase se indeparteaza cu scule aschietoare, actionate de se curata tevile la exterior prin raschetare si ciocanire, (curatirea este partiala), Curatirea (cu elasticitate cu ultrasunete de 30 kHz) ceea diferita; se ce bazeaza intre metal conduce pe si la patrunderea crusta, distrugerea vibratiilor cu crustei suprafata interioara a tevilor; introduc in tevi, dupa care sunt impinse cu un jet de lichid sub presiune (12 kgf/cm2); masini de gaurit pneumatice sau electrice; dupa asezarea tevilor in placa tubulara. frecvente materiale

36

In multe cazuri, schimbatoarele de caldura sunt montate in instalatii de condensare. Deoarece instalatia de abur este exploatata de catre personalul compartimentului mecanoenergetic, consideram necesar sa prezentam principalele cauze posibile ale unor defectiuni si remedii ale instalatiilor de condensare. Defectiuni Imbacsirea purjorului si filtrului Ventile inchise Contrapresiune in reteaua de retur; apare in special la schimbatoarele de caldura instantanee si la bateriile de incalzire ale aerului cu circulatie fortata. Patrunderea aerului; formarea unui dop de apa care poate impiedica aerul sa ajunga in punctele unde sunt legate eliminatoarele de aer Cantitate insuficienta de abur Presiunea prea scazula Remedii in cadrul operatiei de intretinere: Curatirea purjorului si a filtrului de impuritati Deschiderea ventilelor Micsorarea caderii de presiune in interiorul aparatului (la punerea in functiune); aceasta defectiune este in general remediata in faza de regim Dotarea cu dispozitive de eliminare a aerului in punctele respective Corelarea consumului instalaliei cu cantitatea de apa pe care o poate furniza instalatia de alimentare La proiectarea instalatiei nu s-a tinut seama in suficienta masura de caderile de presiune (conducte, aparate, ventile etc.); se impune reproiectarea instalatiei Crearea unei caderi de presiune prin rezistent,e inlroduse in sistem

Presiune excesiva; apare la inslalatiile ce confin purjoare mecanice (oala de condensare, cu plutitor etc.), iar presiunea de-paseste valoarea maxima admisS in exploa-tare impiedicind deschiderea purjoarelor Obturatii ale liniilor principale sau Curatirea sistemului de corpuri straine ce se gasesc secundare de alimentare cu abur sau in intotdeauna in instalatiile noi relur Retur necorespunzator datorita: -suprainaltarii returului condensatorului si instalarii la priza de abur a unei valve de termoreglare; -depasirii presiunii maxime prevazute (la instalatiile de retur ale condensatorului prin presiune); -diferentei de nivel insuficiente a aparatelor, in raport cu nivelul apei din cazan (la instalatiile de abur de joasa presiune) Instalarea unei pompe cu regulator de nivel pentru returul condensatorului Verificarea si repararea supapei de siguranta

Eroare de calcul; asigurarea posibilitatii controlului presiunii apei in cazan

37

Defectiuni Inclinarea insuficienta a liniei de alimentate cu abur, a liniei de retur si a condensatorului sau a ramificatiilor Instalarea purjoarelor inainte de verificarea prealabila a indepartarii dispozitivelor de siguranta (sirme, protectii aplicate pe capetele filelate, placi de blocare etc.) Capacitate insuficienta a purjoarelor, ce apare in special la presiunea din stare rece sau la varfuri de sarcina Infiltratii de abur care se produc in toate cazurile cand purjoarele nu sunt instalate imediat sub, sau langa, punctul de drenare

Remedii in cadrul operatiei de intretinere: Verificarea si revederea inclinarii pentru a evita pierderile mari de sarcina sau chiar obturarile temporare ale tevilor Demontarea si indepartarea dispozitivelor de siguranta

Inlaturarea surplusului de condensat

Verificarea modului de inslalare si reinstalarea corecta a purjoarelor; In cazurile cand teava de aductie a condensatorului la purjor este instalata direct in mediu de abur (cilindru rotativ, oale de condens cu fund dublu); este necesar sa se prevada dispozitive de dezaerare pentru evacuarea aburului infiltrat sau sa se instaleze purjoare cu oala de condensare rasturnata prevazuta cu orificiu de dezaerare Ventile de control blocale in pozitia de Verificarea ventilelor si deblocarea lor prin inchidere datorita unor avarii ale obtu- inlocuirea partilor defecte ratorului, ale tijei, ale presgarniturii sau faptului ca ventilul a inghetat Formarea unui vid excesiv datorita Instalarea unei valve de inlaturare a vidului faptului ca pe conducta de alimentare este instalat un regulator de temperatura, iar in anumite faze supapa inchide complet sau reduce alimentarea Plutitoare (la purjoare cu plutitor sau Verificarea coroziunii condensatorului si inlocuirea temostatice) avariate datorita unor con- plutitoarelor densate corosive Astuparea orificiului de dezaerare al Verificarea si curatirea de impuritati sau de cruste a oalei de condens (la purjoarele cu oala orificiului de dezaerare rasturnata) Radialoarele, convectoarele radiante sau Verificarea rapida a purjoarelor de condensat si a cu placi nu incalzesc ventilelor

38

Operatiile executate la intretinerea purjoarelor cu plutitor ale caror defectiuni in functionare constituie in general cauza unor dese intreruperi in exploatare, sunt date in tabelul: Operatii de intretinere ale purjoarelor cu plutitor Purjor cu plutitor, 1. Curatirea periodica a filtrului protectie instalat inaintea purjorului Purjor cu plutitor, cu evacuare termostatica a aerului de 1. Curatirea purjorului de namolul ce se acumuleaza pe fund. Operatia se executa demontand dopul inferior

2.Curatirea purjorului de eventualele 2. Scoaterea capacului si inspectarea depuneri de namol scotand dopul la partea periodica a mecanismului purjorului inferioara a purjorului 3. Scoaterea corpului (prin desurubarea 3. Controlul cepului robinetului si a scasuruburilor respective) si controlul organelor unului. Se extrage axul grupului de parghii interioare ale plutitorului si se desurubeaza scaunul 4. Controlul cepului de inchidere a scaunului 4. Inspectarea si curatirea elementului si inlocuirea partilor avariate termostatic pentru eliminarea aerului 5. Daca in stare rece burduful elastic nu este in pozitie contractata si nu poate fi comprimat manual, se va inlocui elementul termostatic care face corp comun cu scaunul 6. Verificarea si inlocuirea garniturilor

IV.5 Repararea schimbatoarelor de caldura Operatiile principale efectuate la repararea schimbatoarelor de caldura constau in: demontarea aparatului; stabilirea degradarilor; repararea placilor tubulare; repararea suprafetei de transfer (tevi, serpentine); repararea corpului aparatului; verificarea si inlocuirea garniturilor si a asamblarilor demontabile; montarea si probarea aparatului. Repararea placilor tubulare. Dupa demontarea aparatului se cerceteaza starea placilor tubulare. O placa tubulara corespunzatoare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: suprafetele de etansare trebuie sa fie perfect netede si plane; nu trebuie sa lipsa fisurilor intre doua orificii invecinate ale placii tubulare; existe zgirieturi radiale, pori, lovituri etc.;

39

abaterile admisibile ale capacului fata de placa tubulara sunt de 0,2 mm (in

timpul asezarii pe suprafetele prelucrate ale placii tubulare). Fisurile aparute in placile tubulare ale caror lungime nu depaseste 10% din lungimea puntitei (distanta intre circumferinta tevilor apropiate) si cu o adincime de cel mult 40% din grosimea placii, se sudeaza in conditii normale. Pregatirea fisurii pentru sudura se face prin sanfrenare la 5060 pina la adancimea maxima a fisurii. Recomandare Pentru fisurile adanci sau patrunse marginile se pregatesc pentru sudura astfel: la grosimi de placa sub 15 mm margini in V ; la grosimi de placa peste 15 mm margini in X.

Pentru reducerea efectului termic al sudurii, se recomanda sudarea fisurilor mai lungi de 100 mm in pas de pelerin, iar a fisurilor adanci in mai multe straturi. Daca fisura atinge marginea gaurilor sau se apropie de marginea gaurii pina la g mm calculati cu relatia: unde d este diametrul gaurilor, mm; p pasul gaurilor, mm; atunci compensarea slabirii gaurilor se realizeaza prin: strunjirea gaurii; confectionarea unei bucse de intarire cu inaltimea de trei ori mai mare decat grosimea placii tubulare sudarea bucsei de intarire in gaura. Repararea suprafetei de transfer. Operatia consta in urmatoarele: controlul starii suprafetelor de schimb; scoaterea tevilor deteriorate sau obturarea lor; pregatirea tevilor in vederea introducerii in placa tubulara; pregatirea placii tubulare; fixarea tevilor in placa tubulara; proba hidraulica.

Tevile ce prezinta fisuri, degradari ale formei sau subtieri ale peretilor datorita uzurii, trebuie sa fie inlocuite. La reparatiile efectuate in cadrul reviziilor planificate se admite obturarea cu dopuri cu conicitate 35%, a 1015% din numarul total al tevilor, iar daca numarul tevilor defecte depaseste 15% este necesar ca toate tevile sa fie inlocuite. La inlocuirea tevilor se indeparteaza capetele defecte din gaurile placii tubulare. Pentru aceasta operatie se utilizeaza scule (freze, scule speciale, dalti etc.) In functie de modul 40

de prindere (mandrinare, sudura) a tevii in placa tubulara. Daca trebuie inlocuite toate tevile, indepartarea lor se face cu ajutorul flacarii oxiacetilenice. Operatiile de pregatire a tevilor si placii tubulare in vederea fixarii cuprind: sortarea tevilor cu acelasi diametru nominal; curatirea capetelor de teava cu masina de slefuit, pila sau alte mijloace; scurtarea tevilor la dimensiunea necesara, cu ajutorul unui fierastrau circular; controlul perpendicularitatii sectiunii taiate pe generatoarea tevii (sunt permise stergerea, pana la uscare totala, a gaurilor din placa tubulara; verificarea aspectului gaurilor (nu se admit zgirieturi cu o adancime de peste

abateri de la perpendicularitate de 0,02 din diametrul exterior al tevii);

0,25 mm); controlul dimensiunii gaurilor pentru tevi (jocul dintre gaura si teava trebuie sa fie 1% din diametrul exterior al tevii). Recomandare Daca din anumite cauze unele gauri depdsesc limita maxima admisa a diametrului (0,02 din diametrul exterior al tevii), se introduc in gauri inele din otel moale ce se prelucreaza ulterior la cota necesara. In general este contraindicata utilizarea tevilor inadite prin sudura cap la cap pentru valorificarea capetelor de teava; acestea se sudeazd totusi, tinandu-se seama de urmatoarele: cota minima intre doua suduri este 2000 mm; cota minima intre o sudura si placa tubulara este 50 mm.

Pentru a realiza o imbinare buna prin mandrinare, intre placa tubulara si teava trebuie sa fie o diferenta de duritate de ~30 HB; pentru aceasta este necesara recoacerea prealabila a capetelor tevilor de mandrinat. Imbinarea tevilor cu placa tubulara se face prin mandrinare si sudura. Mandrinarea este o operatie de deformare plastica a peretilor tevii, care consta in marirea diametrului tevii in scopul realizarii unei imbinari etanse si rezistente intre teava si placa tubulara. Operatia de mandrinare se executa cu scule si dispozitive speciale care deformeaza teava din interior spre exterior. Diametrul interior dupa mandrinare se stabileste cu formula:

unde: di -este diametrul interior al tevii dupa mandrinare; diametrul interior al tevii inainte de mandrinare; 41

g

diametrul gaurii;

j jocul initial al tevii in gaura; = 1 2% grad de mandrinare (raportul intre deformatia obtinuta si diametrul gaurii). Recomandare Nerespectarea valorilor recomandate pentru poate conduce la: < 1% submandrinare, imbinare necorespunzdtoare (neetansa); se poate > 2% supramandrinare, imbinare neetansa, teava sau marginile gaurii crapa indrepta prin largirea suplimentara a tevii; datorita ecruisajului; nu se poate remedia, este necesara indepartarea tevii si taierea stratului necorespunzator al suprafetei gaurii. Imbinarea prin mandrinare impune urmatoarele conditii: interiorul capatului de teava mandrinat si bercluit trebuie sa fie perfect neted; trecerea de la portiune mandrinata la cea nemandrinata trebuie sa fie facuta trecerea de la suprafata cilindrica mandrinata la portiunea bercluita nu trebuie sectiunea tevii va fi concentrica cu gura practica in placa tubulara (lipsa

fara muchii pronuntate; sa prezinte fisuri; jocurilor sau umflaturilor dupa mandrinare). Imbinarile prin sudura ale tevilor cu placile tubulare sunt procedee relativ noi si inlocuiesc imbinarile mandrinate. La sudura apar dificultati tehnologice legate de diametrul mic al tevilor cu pereti subtiri si la placile tubulare subtiri care nu indeplinesc si rolul de flansa. Recomandare Se pot suda si tevile utilizate care nu au o uzura mai mare decat 30% din greutatea lor. Regimul de sudura se stabileste pentru fiecare caz in parte in functie de caracteristicile materialului, grosimea peretilor tevii si placii. Serpentinele sunt des utilizate in aparate de schimb de caldura. Principalele lor defectiuni sunt ovalizarea, subtierea sau perforarea peretelui. Cauzele acestora sunt variate: eroziune, coroziune, vibratii ale elemenlelor neeorespunzator fixate, socuri hidraulice (datorita variatiilor de debit).

42

Cand se constata ovalizari, subtieri sau perforari ale tevii serpentinei, portiunea din teava care prezinta defectiuni se inlatura, se confectioneaza o portiune noua (prin indoire), se sudeaza portiunea noua si se probeaza serpentina. Indoirea tevii se executa la cald sau la rece. Indoirea tevii se executa la cald prin umplere cu nisip, iar operatia de indoire la rece se executa cu ajutorul utilajelor specializate, fiind mai scumpa si necesitind din considerente economice serie mare. Sudarea serpentinei se executa cu flacara oxiacetilenica sau prin contact. Aceasta operatie necesita multa atentie pentru a nu perfora peretele tevii sau a obtura partial interiorul conductei. Recomandare Ovalitatea se caracterizeaza prin raportul diferentei dimensiunilor exterioare masurate pe doua diametre perpendiculare fata de diametrul exterior al tevii. Valorile pentru ovalilate sunt limitate sub 10% pentru a se asigura o functionare normala. Repararea corpului. Repararea corpului aparatului se face in urma unui control prealabil al grosimii tablei si formei aparatului, pe mai multe cai: determinarea grosimii peretilor utilizand dispozitive cu ultrasunete ce se bazeaza pe principiul masurarii timpului dintre emiterea si receptia undei; procedeul este avantajos din punct de vedere al nedistructibilitatii corpului schimbatorului, dar necesita masuri speciale de pregatire si curatire a zonei de masurat, care scumpesc costul masurarii; determinarea grosimii sau fisurarii prin ciocanire; metoda da indicatii asupra gradului de uzura al peretelui corpului prin ciocanirea acestuia cu un ciocan de 0,5-1k g ; procedeul necesita personal calificat; poate conduce la ecruisarea tablelor si de aceea se utilizeaza numai in zona stuturilor; determinarea grosimii prin gaurire este o metoda foarte precisa, dar are dezavantajul ca slabeste sectiunea peretelui; dupa masurarea grosimii gaurile se fileteaza si se astupa cu ajutorul unor dopuri conice; determinarea abaterilor de la forma cu ajutorul sabloanelor; acestea se executa din tabla si impun o pastrare adecvata pentru a se evita deteriorarile. Dupa reparatie se executa proba hidraulica a aparatului, conform normelor ISCIR.

43

CAPITOLUL V NORME NTSM I NORME PSI CE TREBUIESC RESPECTATE LA REALIZAREA UNUI SCHIMBTOR DE CLDUR V.1 Norme de tehnica securitii muncii Sigurana i securitatea n exploatare are o importan deosebit, fcnd parte dintre principiile fucionale, care primeaz asupra celor economice. Sigurana n funcionare afecteaz aparatul schimbtor de cldur nsui, pe cnd securitatea se refer la personalul de deservire. Factorii principali care vin n considerare n aceasta privin sunt: a) compensarea dilatrii termice ale pieselor aparatului schimbtor de cldur; b) realizarea unei rezistene corespunztoare la mbinrile demontabile i a etaneitii eficiente; c) prevenirea corodrii pieselor aparatului schimbtor de cldur; d) posibilitatea de acces la suprafaa de nclzire; e) legarea corespunztoare a aparatului schimbtor de cldur; f) uurina controlului i a reglrii parametrilor caracteristici ai aparatului. Condiiile de exploatare optim a schimbtoarelor de cldur sunt stabilite de proiectant i specific: - alegerea judicioas a spaiului prin care curg cele dou fluide; - vitezele de curgere; - regimurile de temperatur a fluidelor. Intreinerea i repararea schimbtoarelor de cldur este reglementat prin norme tehnice comform crora se stabilesc ciclurile de reparaii, exemplificate n tabelul V.1

44

Tabelul V.1. Norme tehnice:Denumirea utilajului Mediu neutru Schimbtoare de cldur rcitoare i condensatoare Mediu usor coroziv Mediu puternic coroziv Durata de serviciu ( ani) 16 14 Ciclu de reparaii ( ore) Rt 4000 2000 Rc1 8000 4000 Rc2 16000 16000 Rk 32000 24000

7

2000

4000

8000

16000

Exploatarea i ntreinerea aparatului schimbtor de cldura are ca scop meninerea regimului la parametrii optimi de funcionare. Operaiile curente constau n verificarea regimului de temperaturi i presiuni, asigurarea etaneitii prin flane i garnituri i curarea suprafeelor de schimb de cldur. Curarea suprafeelor de schimb de cldur se efectueaz periodic, la intervale determinate de natura fluidelor vehiculate. Metodele de curare depind de natura depunerii i starea sa (depunerea pietrei de calcar din ap, depuneri de sruri, nmol, gudroane i microorganisme). Curarea poate fi realizat prin procedee chimice, hidropneumatice, cu ultrasunete, mecanice, hidraulice sau prin sablare. Cauza principal a scoaterii din funciune a instalaiilor din rafinrii i combinate petrochimice o reprezint defectarea schimbtoarelor de cldur (circa 36% din incidentele funcionale). Principalele defecte survenite n exploatarea schimbtoarelor de cldur sunt: - corodarea corpului i fascicolului tubular; - obturarea evilor datorit depunerilor. Aceste probleme implic msuri sistematice privind reducerea efectelor coroziunii (folosirea inhibitorilor de cldur, alegerea corect a materialelor), exploatarea i ntreinerea corespunztoare.

45

Alegerea materialelor este condiionat de condiiile de exploatare: - oel carbon pentru utilizri generale; - oel inoxidabil n condiiile utilizrii produselor corozive, la temperaturi ridicate; - alama naval pentru aparatele care folosesc ca agent de rcire apa de mare; - aluminiu i cupru pentru condiiile exploatrii la temperaturi sczute. Revizia schimbtoarelor de cldur are caracter periodic i const n revizia intern i proba de presiune.Revizia interna se efectueaz dup demontarea i curarea aparatului, urmrind stabilirea zonelor corodate, a fisurilor, deformrilor, a grosimilor pereilor, starea mbinrilor sudate i mandrinate. Proba de presiune poate fi de etanare sau de rezisten. Proba de etanare se efectueaz la presiunea nominal, ori de cte ori se monteaz sau demonteaz schimbtorul de cldura. Proba de rezistena se efectueaz la presiunea de prob (1,25 sau 1,5 din presiunea nominal) la termenele prevzute de instruciunile I.S.C.I.R. ct i dup executarea unor reparaii i modificri. Repararea schimbtoarelor de cldur cuprinde, n general urmtoarele operaii: - repararea corpului; - repararea suprafeelor de transfer; - remandrinarea sau resudarea evilor slabite n plcile tubulare; - obturarea evilor sparte; - repunerea plcilor tubulare; - verificarea i n locuirea garniturilor i ansamblurilor demontabile; - nlocuirea parial sau total a izolaiei termice. Repararea mantalei se executa n conformitate cu metodele generale. La reparaiile efectuate conform necesar ca toate evile s fie nlocuite. Placa tubular se consider corespunztoare dac ndeplinete condiia: - suprafeele de etanare sunt perfect netede i nu prezint abateri de forma(nu au zgrieturi radiale,pori,lovituri). - lipsa orificiilor dintre dou orificii nvecinate, avnd drept cauz variaile periodice de cldur care duc la eforturi termice ciclice (oboseal termic). Fisurile a cror lungime nu depete 10% din lungime si cu o adncime de cel mult 40% din grosimea plcii se pregtesc prin anfrenare i se sudeaz dintr-o singur parte. reviziilor planificate se admit defecte n cazul obturarii a 10-15% din numrul total de evi, iar dac numrul evilor depete15% este

46

Dup reparaii se execut proba hidraulic a aparatului conform instruciunilor ISCIR. Se interzice executarea oricror lucrri la elementele schimbtorului n timpul cnd acesta se afl sub presiune (reparaii prin sudur, strngeri de uruburi,temuirea unor pori). Deschiderea n cazul reviziilor sau cand procesul tehnologic o cere i n vederea golirii, curirii sau verificrii, se va face numai dup ce personalul de deservire a constatat n mod sigur c nu mai este presiune i lichid tehnologic. Deschiderea gurilor de acces i a orificiilor se va face ntotdeauna de sus n jos n ordinea succesiv pentru ca aerul s nu poat intra n recipient i s formeze un amestec exploziv. In cazul n care diferena dintre temperatura mantalei, recipientului i a fluidului introdus este mare, creterea presiunii n recipient i respectiv a temperaturii, se va face treptat pentru evitarea unor ocuri periculoase n pereii recipientului. Intreprinderile de montaj sau recepie sunt obligate s supun recipientele sau elementele acestora, verificri organelor ISCIR. n conformitate cu prevederile prezentelor prescripii. Aceste verificri pot fi fcute i de personalul propriu al ntreprinderilor constructoare, de montaj sau de reparaii autorizate n acest scop de ISCIR. La verificarea reparaiilor se vor verifica, pe lng prezentele prescripii i prevederile prescripiilor tehnice CR 4-90 (83)- Colecia ISCIR. Verificarea recipientelor n perioada construirii montajului sau reparrii,va cuprinde: - verificarea ndeplinirii condiiilor cu privire la verificarea i avizarea proiectului de execuie; - verificarea calitii materialelor utilizate,respectiv certificatelor de calitate i corespondena materialelor cu documentaia de execuie; - verificarea mbinrilor sudate; - verificarea recipientelor asamblate sau elementelor acestora. Verificarea mbinrilor sudate va cuprinde: - examinarea exterioar; - ncercri distructive; - ncercri nedistructive; - ncercarea la presiune hidraulic; - ncercarea pneumatic de etanietate, dup caz.

47

In vederea examinrii exterioare, mbinrile sudate vor fi curate n ntregime de zgur, oxizi, etc., pe o lime a materialului de baz de circa 20 mm de o parte i de alta a custurii, pe ambele pri ale recipientului care se verific (n cazul n care sudura a fost executat pe ambele pri). Examinarea exterioara a mbinrii sudate se face cu instrumente de msur uzuale, cu abloane i cu ochiul liber sau aparatele de mrit obinuite (conform STAS 1263-88). In mbinrile sudate nu sunt admise fisuri n cordonul de sudur sau n zona influenat termic (ZIT), crestturi marginale sau n custur, create, inclusiv de gaze sau de zgur, abaterile de limit peste cele admise, dac n documentaia de execuie nu se prevd alte condiii mai severe. De asemenea nu se accept neptrunderi la rdcina custurii,mai mari de 15% din grosimea materialului de baz sau mai mari de 3 mm la grosimi peste 20 mm. Defectele plasate n ngroarea custurilor nu vor fi luate n considerare.La analiza macroscopic se va verifica respectarea tehnologiei de sudare privind numrul straturilor n custura sudat. Examinarea nedistructiv a mbinrilor sudate se recomand s se fac dup tratament termic final.Imbinrile sudate care prezint defecte exterioare mai mari, vor fi supuse examinrii nedistructive, numai dup remediere. Poriuni din mbinrile sudate care vor fi examinate nedistructiv se vor stabili de ctre organele de control tehnic de calitate al ntreprinderii constructoare, de montaj sau reparatoare. In urma examinrii nedistructive rezultatele obinute trebuie s corespund: - condiiilor de admisibilitate n cazul radiografierii sau examinrii cu ultrasunete, conform prescripiilor tehnice CR4-90-Colecia ISCIR. - condiiilor de admisibilitate n cazul examinrii cu lichide penetrante sau cu pulberi magnetice, conform prescripiilor tehnice CR4-90-Colecia ISCIR. - condiiilor admisibile, prevzute n normele elaborate de comun acord ntre proiectant i ntreprinderea constructoare cu avizul ISCIR.

48

V.2 Norme P. S. I. Pentru funcionarea normal a schimbtoarelor de cldur, ct i pentru alte aparate i pentru evitarea funcionrii acestora trebuiesc luate cteva msuri. Manipularea hidrocarburilor n instalaiile tehnologice necesit calificarea i cunoaterea proceselor ce au loc n interiorul instalaiilor, precum i cunotine adecvate pentru evitarea i stingerea incendiilor. innd cont de pericolele pe care experiena le-a pus n eviden, la manipularea fraciilor uoare trebuie respectate o serie de reguli,unele dintre ele fiind prezentate mai jos: - nu este permis introducerea aerului n prezena fraciilor uoare n utilaje i sisteme de conducte dect n condiii controlate; - pentru a evita autoaprinderea, n procesul de prelucrare la temperaturi de peste 300C trebuie evitate dezentaeizrile i scprile. Ventilele de scurgere, de luat probe vor fi obligatoriu prevzute cu capace n filet sau cu blinde; - nu se vor descrca utilajele i instalaiile tehnologice care conin hidrocarburi uoare, n prezena unor surse poteniale de incendiu; - n caz de incendiu, muncitorii, personalul de ntreinere va fi evacuat fr a crea ns panic n rndul acestora; - evacuarea aerului din instalaie se va face controlat, fr manevrarea brusc a dispozitivelor de evacuare a acestuia, pentru a nu crea presiuni locale critice pentru hidrocarburile cu care se afl n amestec. Pentru a evita exploziile se va controla riguros coninutul, compoziia i temperatura acestora.Dac apar scurgeri de fluid in instalaie, se iau urgent urmtoarele msuri: - se ndeprteaz sau se sting toate sursele de aprindere din zona de propagare; - se opresc toate autovehiculele ce se ndreapt spre zona de scpri, dac scprile nu pot fi stpanite se opresc fluxurile tehnologice ale instalailor alturate ct i ale instalaiei afectate; - se evacueaz personalul de exploatare i ntreinere, dac exist pericolul iminent al unor deflagraii. Pentru evitarea incidentelor ce pot aprea, ct i pentru exploatarea normal a instalaiilor se angajeaz personal corespunztor pentru paza i ntreinerea utilajelor. 49

V.3 Verificarea recipientului asamblat Recipientele sub presiune vor fi supuse unor verificri i ncercri, dup asamblare astfel: verificarea crii recipientului, partea de construcie; verificarea calitii materialelor; verificarea aspectului i dimensiunilor; verificarea marcrii; ncercarea la presiune hidraulic; ncercarea pneumatic de etaneitate dac se prevede n proiect; ncercri speciale.

Verificrile i ncercrile se execut de ctre organele ISCIR sau de ctre personalul autorizat ISCIR. Verificarea aspectului i dimensiunilor va consta din: examinarea strii suprafeelor recipientului la interior i exterior; verificarea dimensiunilor elementelor n special cele stabilite prin calculul de

dimensionare. ncercarea de presiune hidraulic se consider reuit dac nu se constat deformri plastice vizibile, fisuri sau crpturi ale elementelor recipientului, picturi sau scurgeri pe la mbinrile sudate. V.4 Funcionarea i exploatarea recipientului n vederea asigurrii condiiilor de funcionare n condiii de siguran, unitile deintoare au urmtoarele obligaii i rspunderi: s nregistreze recipientele la ISCIR. s supun recipientele la verificarea executat de personalul ISCIR. s ia msurile necesare ca recipientele s fie folosite n condiii de siguran.

V.5 Verificarea periodic Recipientele sub presiune sunt supuse verificrilor oficiale periodice, care constau din revizii interioare, ncercri de presiune i revizii exterioare. n timpul funcionrii, la datele fixate prin instruciunile interne i de cte ori este oprit, organele proprii de supraveghere tehnic sunt obligate s examineze recipientul executnd revizii interioare i exterioare. 50

CONCLUZII

Shimbatoarele de caldura au un larg domeniu de utilizare, studiile evidentiind ca peste dou treimi din energia primar consumat ntr-o ar trec, pn la forma final de energie util, n medie, printr-un lan de 2-4 schimbtoare de cldur. In industria de rafinare a petrolului si petrochimica aparatele de schimb de caldura joaca un rol extreme de important. Schimbatoarele de caldura sunt intalnite sub toate formele in instalatii, fara ele nefiind posibil procesul de rafinare al titeiului si de obtinere a produselor rezultate din petrochimie. Cauza principal a scoaterii din funciune a schimbtoarelor de cldur din rafinrii i combinate petrochimice o reprezint defectarea schimbtoarelor de cldur (cca. 36% din incidentele funcionale). Principalele defectri survenite n exploatarea schimbtoarelor de cldur, sunt corodarea corpului i fascicolului tubular i obturarea evilor datorit depunerilor. Acestea implic msuri sistematice privind reducerea efectelor coroziunii (folosirea inhibitorilor de coroziune, alegerea corect a materialelor), exploatarea i ntreinerea corespunztoare.Fiabilitatea schimbtoarelor de cldur descrie capacitatea produsului de a se menine n stare de bun funcionare, ns un timp limitat (nu exist vreun produs care s poat funciona la nesfrit) i n anumite condiii de exploatare (care trebuie respectate la utilizarea produsului).

La apariia strii de defectare, care scoate produsul din bun funcionare, se dorete ca produsul defect s fie repus n funcionare (reparat), ntr-un timp ct mai scurt i cu costuri minime. Capacitatea produselor de a fi repuse n funcionare, ntr-un timp dat i n condiii specificate descrie mentenabilitatea lor. Mentenabilitatea nu trebuie confundat cu mentenana. Iniial, mentenana reunea doar activitile de ntreinere i reparare, ns abordrile moderne ntregesc conceptul prin adugarea tuturor activitilor tehnico-organizatorice orientate spre creterea eficienei utilizrii oricrui produs de ndelungat folosin. n aceast situaie, mentenana devine un concept mai cuprinztor, care integreaz conceptele de fiabilitate, mentenabilitate, respectiv de disponibilitate a produselor.

51

BIBLIOGRAFIE

[1] A. Bejan and A. D. Kraus, Heat Transfer Handbook, 2003. [2] Badea, A., Necula, H. Schimtoare de cldur. Editura AGIR, 2000. [3] Badea, A. s.a. Echipamente si Instalatii Termice, Bucuresti, Editura Tehnica, 2003. [4] B.C. nr. 11/2000, Manual de specificaii privind instalarea exploatarea i mentenana schimbtoarelor de cldur din instalaii, Elaborator: I.N.C.E.R.C. [5] Georgiadis M.C., Papageorgiu L.G., and Macchietto S., 2000, Optimal cleaning policies in heat exchanger networks under rapid fouling, Ind&Engng Chem Res

52