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De todas las vistas en una sala de máquinas, un intercambiador de calor de placas (PHE) que gotea, llora o rocía es, sin duda, la más inquietante. No solo se pierde fluido, sino que una fuga representa una brecha inaceptable entre dos sistemas fundamentales: normalmente entre el sistema de refrigeración del motor y el sistema de agua cruda, o entre el aceite lubricante y el refrigerante del motor. Una fuga microscópica no detectada o mal gestionada puede convertirse rápidamente en un evento de contaminación cruzada, generando aceite lubricante emulsionado, componentes del bloque del motor corroídos o incluso una falla total del sistema de agua de camisa. Durante los últimos 22 años, SME Group ha completado más de 500 proyectos anuales de servicio y modernización marina, y nuestros expertos técnicos han identificado cientos de fugas en PHE en todo tipo de embarcaciones, atribuyéndolas a aproximadamente media docena de causas fundamentales comunes. El artículo siguiente analiza las causas más frecuentes y le ofrece consejos para reducir al mínimo las probabilidades de que su PHE presente fugas.
Deterioro de la junta: envejecimiento, endurecimiento y extrusión
Las juntas son los elementos de sellado principales del intercambiador de calor de placas (PHE) y constituyen su eslabón más débil. Al envejecer y soportar altas temperaturas, agua de mar clorada corrosiva y compresiones cíclicas, el material elastomérico pierde su capacidad de recuperarse de la deformación permanente por compresión. Se ha observado que una junta de nitrilo (NBR) utilizada en enfriadores de aceite se vuelve frágil cuando se expone de forma continua a temperaturas superiores a 90 °C y no puede adaptarse a las imperfecciones superficiales. Una junta de EPDM es adecuada para el lado del agua de mar, pero puede hincharse o ablandarse (lo que provoca su extrusión a través de los espacios entre las placas) debido a la contaminación por niebla de aceite o grasa. La extrusión es un problema especialmente grave, ya que la deformación adopta la forma de un fino borde de material que deforma de forma permanente el perfil de la junta; una vez extruida, una junta de EPDM nunca volverá a sellar, incluso si se vuelve a apretar. En SME, nuestros ingenieros de servicio suelen retirar juntas con hasta cinco años de antigüedad que han sufrido una pérdida superior al 30 % de su capacidad de recuperación tras deformación por compresión (independientemente de su apariencia externa). Preferimos un programa proactivo de sustitución basado en las horas totales de funcionamiento y la exposición térmica previa de la junta, en lugar de un programa reactivo que solo contemple su reemplazo cuando el PHE gotea y su rendimiento se ha degradado gravemente. La fecha de instalación y los ciclos térmicos (secuencias de arranque y parada) que ha experimentado evaluarán mucho mejor su vida útil que una referencia meramente cronológica.
Par de apriete incorrecto y compresión desigual
Un intercambiador de calor de placas (PHE) es un equipo mecánico de precisión, no simplemente una tubería que requiere apretar los pernos hasta el final. Una de las causas más comunes de fugas detectadas durante el servicio en instalaciones de pequeñas y medianas empresas (SME) está relacionada con la intensidad con que se aprietan los pernos de sujeción al volver a montar el equipo tras su limpieza o desmontaje para inspección. Cada bastidor tiene una dimensión específica de compresión —normalmente indicada como el espesor total del empaque y de las placas— que debe lograrse de forma uniforme sobre todas las placas, aplicando el par de apriete en patrón diagonal. Un apriete excesivo provocará la deformación y compresión del empaque, dañará las placas corrugadas extremadamente delgadas (con frecuencia de solo 0,5 a 0,6 mm de espesor) y ejercerá tensión sobre la barra que atraviesa los cojinetes del bastidor. Un apriete insuficiente generará presión inadecuada sobre el empaque, permitiendo el paso del fluido entre canales individuales durante el funcionamiento y ocasionando fugas laterales; aún más críticamente, un apriete asimétrico provocará una desalineación de las placas, lo que inducirá microhendiduras que se ampliarán aún más cuando entre en acción la dilatación térmica. Cuando recomendamos un valor de par de apriete, lo hacemos con uso calibrado y siguiendo un patrón cruzado o en estrella durante todas las etapas del montaje, aplicando al menos tres incrementos progresivos hasta alcanzar la longitud de compresión especificada, y midiendo la longitud total del conjunto de empaques antes y después de aplicar el par de apriete (si esta medida difiere en más de 2 mm respecto a la especificación indicada en la placa de identificación, recomendamos detener el proceso y reevaluar el conjunto de placas para detectar contaminación entre ellas o placas deformadas en el punto de contaminación).
Corrosión por picaduras en la superficie de la placa
Aunque los intercambiadores de calor de placas (PHE) marinos modernos, fabricados con titanio o acero inoxidable 316L, no son totalmente resistentes a la corrosión localizada. La corrosión por picaduras, caracterizada por pequeños orificios profundos en las superficies de las placas, suele iniciarse en la ranura de la junta o en las zonas de estancamiento creadas por la zona de distribución del flujo. Las concentraciones agresivas de cloruros (prevalentes en el agua de mar de clima tropical o en aguas salobres) y la baja velocidad del fluido son las dos causas principales de la corrosión por picaduras, ya que un depósito sedimentado puede formar una celda de concentración debajo de sí mismo cuando la velocidad del flujo es lo suficientemente baja como para permitir la sedimentación. Una vez que las picaduras atraviesan completamente el espesor de la placa, se elimina la separación entre las dos corrientes de fluido y ocurren fugas tanto internas (mezcla) como externas. En SME observamos que, con frecuencia, la corrosión por picaduras se diagnostica erróneamente como un fallo de la junta, lo que lleva a reemplazos innecesarios y rutinarios de juntas sin abordar la causa raíz. Una detección temprana de la corrosión por picaduras consiste en realizar ensayos con penetrante colorante sobre las placas durante las revisiones manuales, especialmente en la superficie de transferencia de calor alrededor de los puertos de entrada. Además, nunca permita que la velocidad del flujo de agua de mar a través del PHE descienda por debajo de 1,5 m/s para evitar la sedimentación. Si su embarcación opera mayoritariamente a baja carga, considere la instalación de una línea de derivación o recirculación para mantener la velocidad del flujo por encima de este umbral.
Desalineación de la placa y desplazamiento de la junta durante el reensamblaje
Un problema aún mayor, sin embargo —y ciertamente el más fácil de evitar— es la fuga causada por un reensamblaje deficiente de la unidad. Las placas tienen una orientación «correcta» (con juntas tóricas en las caras delantera y trasera alternadas) y deben añadirse a la pila en secuencia. Si una placa se coloca boca abajo o, con mucha mayor frecuencia, al revés (con la junta tórica en la cara equivocada), los canales de fluido en las placas adyacentes no quedarán alineados, y la junta tórica no podrá establecer una verdadera interfaz metal-con-metal con la placa vecina. En muchos casos, esto no solo provoca una derivación interna inmediata, sino que, si la placa adyacente se acerca lo suficiente, generará una fuga desde la esquina opuesta de la junta tórica hacia el aire exterior. Por último, es demasiado fácil que, durante el proceso de añadir placas sucesivas a la pila, la junta tórica simplemente se levante y «desasiente» de su ranura (especialmente si esta aún contiene adhesivo viejo o residuos). Un desplazamiento vertical de tan solo 2–3 mm basta para volver ineficaz la junta tórica, provocando tanto derivación interna como posibles fugas externas. Por eso, en los procedimientos del taller de SME, cada placa se limpia minuciosamente, la ranura de la junta tórica se inspecciona con aumento óptico y cada junta tórica se coloca suavemente mediante golpecitos ligeros (con un mazo de cabeza blanda) antes de apilar la placa vecina. Una flecha permanente que indica la parte superior e inferior de la pila permite a nuestro equipo de ingeniería verificar visualmente que las pilas estén orientadas «correctamente».
Conclusión: La vigilancia es el mejor sellador
No se trata de si o cuándo se producirá una fuga en su intercambiador de calor de placas, sino de cuándo la controlará usted por completo. Mediante la aplicación rigurosa de un enfoque planificado para gestionar el desgaste progresivo de las juntas, la aplicación correcta de los procedimientos de apriete, la inspección constante de la fatiga de los materiales y las señales de tensiones mecánicas, y finalmente un montaje cuidadoso y minucioso, puede extenderse décadas la vida útil operativa de su PHE y evitarse costosas contaminaciones y llamadas de emergencia igualmente costosas. En SME Group, con más de 100 ingenieros a su disposición y operando bajo el marco de normas ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001, podemos prestarle servicio a sus equipos a bordo mediante inspecciones integrales, provisión de piezas de repuesto y revisiones completas en talleres especializados ubicados en astilleros de todo el mundo —incluidos, entre otros, los de China continental. Una garantía de servicio de 12 meses refleja nuestros estándares; y al aplicar nuestra filosofía «más allá de su preocupación», solo nos damos por satisfechos cuando cada junta ha sido examinada, cada línea de desgaste registrada y cada posible trayectoria de fuga identificada.