Dispositivo para la reducción de la incrustación en el interior de un tubo.

Dispositivo reductor de la incrustación del interior de un tubo (1) atravesado por un fluido (F),

del tipo quecomprende al menos un elemento generador de turbulencias, estando dicho dispositivo constituido por unelemento rotativo móvil (2) conectado a un elemento fijo a modo de cojinete (3), adecuado para hacerserígidamente solidario con el extremo aguas arriba del tubo (1), comprendiendo dicho elemento rotativo móvil(2):

- una parte aguas arriba (4) a modo de gorrón que comprende una conexión mecánica (5) con el elementofijo a modo de cojinete (3) y que permite la libre rotación del elemento móvil (2) sobre sí mismo alrededordel eje del tubo (1),

- una parte aguas abajo (6) en forma de hélice constituida por varias espiras y conformada con objeto deaccionarse en rotación por la circulación del fluido (F) en el tubo (1),

en el que

- las partes aguas arriba (4) y aguas abajo (6) del elemento rotativo móvil (2) están conectadas entre símediante un racor flexible longilíneo deformable en toda su longitud (7), y

caracterizado porque

- la parte aguas abajo (6) contiene al menos una parte de espira cuyo paso está invertido (8) con respectoal paso de las otras espiras

Dispositivo para la reducción de la incrustación en el interior de un tubo La presente invención se refiere a un dispositivo para reducir la incrustación en el interior de un tubo en el que circula un fluido, del tipo que comprende un elemento rotativo generador de turbulencias, en particular en los tubos que constituyen los intercambiadores térmicos.

La presente invención puede concretamente encontrar su aplicación en las industrias, en particular la industria petrolera o petroquímica, que ponen en práctica intercambiadores de calor tubulares en los que circulan fluidos que pueden estar a alta temperatura y/o ser corrosivos.

Se conocen desde hace veinte años aproximadamente dispositivos instalados de manera móvil en rotación en el interior de tubos de intercambiadores de calor con el objetivo de prevenir una eventual incrustación, por ejemplo debida a impurezas en suspensión, a depósitos de sales minerales disueltas en el fluido, al coque en formación en un procedimiento de craqueo térmico o incluso a especies azufradas solubles en hidrocarburos. Estas impurezas, coque u otros depósitos, tienen tendencia, en particular en determinadas condiciones de temperaturas y de presiones, a depositarse en las paredes internas de los conductos que reciben el fluido. Esto puede provocar restricciones de caudales perjudiciales para el buen funcionamiento del procedimiento situado aguas abajo y/o los puntos calientes en la superficie interna del tubo. Estas restricciones y/o puntos calientes pueden conllevar un deterioro de la estructura metálica de dicho tubo y provocar de este modo fugas de productos que pueden ser peligrosas para la empresa explotadora y/o el material.

Otra consecuencia de la formación de estos depósitos en las paredes internas de los tubos de intercambiadores puede ser la disminución a lo largo del tiempo de la calidad de las transferencias térmicas entre los fluidos que circulan en el interior y en el exterior de los tubos, disminución susceptible de convertirse finalmente en perjudicial para el rendimiento energético de la unidad de tratamiento o de fabricación considerada.

Tienen en común un elemento móvil, generalmente en forma de hélice constituida por varias espiras que presentan todas una misma orientación de paso, fijada en el extremo aguas arriba del tubo de tal manera que el elemento móvil pueda girar libremente en el tubo bajo el efecto de la circulación del fluido. En numerosos dispositivos descritos en la técnica anterior, las dimensiones del elemento móvil y del interior del tubo son tales que el elemento móvil no rasca de manera continua la pared interna del tubo, con el fin de evitar cualquier consecuencia nefasta en la vida útil de la estructura metálica de dicho tubo y/o del elemento móvil.

La reducción de la incrustación del interior de los tubos se debe principalmente al aumento de la turbulencia del fluido que disminuye, incluso impide, la formación de los puntos calientes y la formación de depósitos. Sin querer limitarse por esta teoría, es posible que esta reducción de la incrustación se obtenga gracias a un efecto de homogeneización térmica (rotura de la capa límite térmica aislante) y por un efecto de cizalladura importante cerca de la pared. Esto puede permitir disminuir, incluso evitar, la formación de depósito (s) , y/o desprender, total o parcialmente, los eventuales depósitos unidos débilmente a esta misma pared antes de que comiencen a aumentar de tamaño y por tanto volverse más resistentes a su arrancamiento.

El solicitante describe además en la solicitud EP 0 369 851 un elemento móvil que comprende, en todas sus secciones transversales, al menos una arista viva conformada específicamente con el fin de rascar la superficie interna del tubo.

Además de los últimos perfeccionamientos aportados al dispositivo por el solicitante, tal como se describen en el documento FR 2 890 162 que describe un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1, y más precisamente la utilización de un racor flexible longilíneo para conectar el elemento móvil al elemento aguas arriba fijo solidario con el tubo, el solicitante a continuado sus investigaciones para alargar la duración de funcionamiento de dichos dispositivos reductores de la incrustación en el interior de los tubos y concretamente de los tubos de intercambiadores de calor utilizados en las refinerías de petróleo. En efecto, cuanto más se alargue esta duración de funcionamiento, menos necesario será ocuparse de la sustitución de dichos dispositivos tras una eventual rotura al nivel del elemento aguas arriba fijo, es decir, que la empresa explotadora evitará de este modo la apertura del intercambiador de calor considerado, evitará asimismo de hecho el riesgo de una parada completa de la instalación en la que dicho intercambiador está implementado, y por tanto finalmente, evitará riesgos para las personas, gastos y una pérdida de beneficios.

Además, cuando la velocidad del fluido en el interior del tubo supera un valor límite, por ejemplo, superior a 1, 5 m/s, la velocidad de rotación del elemento móvil puede volverse muy importante (superior a 1500 rpm) . En este caso, no se recomienda la utilización de un elemento móvil de este tipo dado que los fenómenos de desgastes al nivel del elemento aguas arriba fijo pueden volverse muy importantes y tener como consecuencia una rotura prematura de la unión del elemento móvil al nivel de esta parte aguas arriba fija. Esta rotura puede conllevar una duración de funcionamiento insuficiente para la mayoría de las empresas explotadoras, por ejemplo, limitada a 4 años.

Puede ser, en particular, la aplicación de este par velocidad de fluido/velocidad de rotación del elemento móvil, lo que hace problemática la utilización de los dispositivos del solicitante para velocidades de fluidos superiores a 1, 5 m/s, velocidades no obstante encontradas en numerosos intercambiadores de calor.

De este modo, la presente invención tiene como objeto un dispositivo con el objetivo de remediar total o parcialmente los problemas mencionados anteriormente, en particular, presentar una mayor fiabilidad y/o un mayor intervalo de utilización, al tiempo sigue siendo es sencillo de fabricar, económico y/o fácil de fijar.

Según un primer aspecto, la invención tiene como objeto un dispositivo reductor de la incrustación del interior de un tubo atravesado por un fluido según la reivindicación 1, del tipo que comprende al menos un elemento generador de turbulencias, estando constituido dicho dispositivo por un elemento rotativo móvil conectado a un elemento fijo a modo de cojinete, adecuado para hacerse rígidamente solidario con el extremo aguas arriba del tubo, comprendiendo dicho elemento rotativo móvil, incluso estando constituido por:

- una parte aguas arriba a modo de gorrón que comprende una conexión mecánica con el elemento fijo a modo de cojinete y que permite la libre rotación del elemento móvil sobre sí mismo alrededor del eje del tubo,

- una parte aguas abajo en forma de hélice constituida por varias espiras y conformada con objeto de accionarse en rotación por la circulación del fluido en el tubo, en el que:

- las partes aguas arriba y aguas abajo del elemento rotativo móvil están conectadas entre sí mediante un racor flexible longilíneo deformable en toda su longitud, y caracterizado porque

- la parte aguas abajo contiene al menos una parte de espira cuyo paso está invertido con respecto al paso de las otras espiras.

De este modo, la invención se refiere a un dispositivo que presenta una reducción de la velocidad de rotación de la parte móvil, asociada a un sistema de unión, por ejemplo tal como se describe en el documento FR 2 890 162, que comprende un racor flexible que conecta el gorrón del elemento móvil, situado al nivel del elemento aguas arriba fijo, a la parte, generalmente helicoidal, formada por varias espiras, que se extiende a lo largo de una parte o en la totalidad de la longitud del tubo y accionada en rotación por la circulación del fluido que circula en dicho tubo.

Las investigaciones realizadas por el solicitante muestran que el dispositivo conocido puede presentar una resistencia insuficiente al nivel de la unión del elemento móvil en el elemento aguas arriba fijo. Estos estudios han mostrado asimismo que una reducción de la velocidad de rotación del elemento móvil puede permitir minimizar los fenómenos de desgaste al nivel de dicho elemento aguas arriba fijo, y en particular en los lugares en contacto de rozamiento con aristas vivas de un cojinete o de una arandela de desgaste, eventualmente presente.

Además, una reducción de la velocidad de rotación del elemento móvil puede permitir una utilización para... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo reductor de la incrustación del interior de un tubo (1) atravesado por un fluido (F) , del tipo que comprende al menos un elemento generador de turbulencias, estando dicho dispositivo constituido por un elemento rotativo móvil (2) conectado a un elemento fijo a modo de cojinete (3) , adecuado para hacerse rígidamente solidario con el extremo aguas arriba del tubo (1) , comprendiendo dicho elemento rotativo móvil (2) :

- una parte aguas arriba (4) a modo de gorrón que comprende una conexión mecánica (5) con el elemento fijo a modo de cojinete (3) y que permite la libre rotación del elemento móvil (2) sobre sí mismo alrededor del eje del tubo (1) ,

- una parte aguas abajo (6) en forma de hélice constituida por varias espiras y conformada con objeto de accionarse en rotación por la circulación del fluido (F) en el tubo (1) ,

en el que

- las partes aguas arriba (4) y aguas abajo (6) del elemento rotativo móvil (2) están conectadas entre sí mediante un racor flexible longilíneo deformable en toda su longitud (7) , y

caracterizado porque

- la parte aguas abajo (6) contiene al menos una parte de espira cuyo paso está invertido (8) con respecto al paso de las otras espiras.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el racor flexible (7) es preferiblemente de metal, en particular de acero y de manera preferida de acero inoxidable.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el racor flexible (7) es un cable formado por filamentos trenzados o retorcidos que comprende un número de filamentos comprendido entre 1 y 100, y preferiblemente entre 1 y 50.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la longitud del racor flexible (7) está comprendida entre 1 cm y 5 cm, y preferiblemente entre 2 y 4 cm.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el diámetro del racor flexible (7) está comprendido entre 2 y 10 mm y preferiblemente entre 4 y 8 mm.

6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la razón entre el diámetro exterior de la hélice y el diámetro interior del tubo (1) está comprendido entre 0, 5 y 0, 9, preferiblemente entre 0, 6 y 0, 8.

7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el diámetro exterior de la primera espira o de las primeras espiras de la hélice es inferior al diámetro exterior de las otras espiras de la hélice.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la razón entre el diámetro exterior de la primera espira, o de las primeras espiras, y el diámetro interior del tubo (1) está comprendido entre 0, 1 y 0, 6, y preferiblemente entre 0, 2 y 0, 6.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento fijo

(3) a modo de cojinete es un estribo que comprende una parte central (9) perforada con un orificio destinado a alojar el gorrón (4) del elemento móvil (2) , y dos brazos (10) , simétricos entre sí, que tienen una forma que permite fijarlos en el extremo aguas arriba del tubo (1) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque se prevé un primer tope (5) en el extremo del gorrón (4) y se prevé un segundo tope (11) , tubular, en la parte central (9) del estribo en prolongación del orificio destinado a alojar el gorrón del elemento móvil, que forma con éste un canal de sujeción del gorrón.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gorrón (4) se sustituye por una prolongación del racor flexible (7) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque el extremo del racor flexible (7) es solidario con el tope (5) .

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una parte del

elemento móvil (2) está constituida por un 15% de espiras de paso invertido.

14. Intercambiador de calor que comprende una pluralidad de tubos (1) atravesados por un fluido, caracterizado porque comprende un dispositivo reductor de la incrustación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en particular fijado en el extremo aguas arriba de al menos uno de estos tubos.