En climes freds o durant parades hivernals prolongades, els intercanviadors de calor de PTFE són molt vulnerables als danys per congelació. Un escenari familiar es desenvolupa després d'un cap de setmana fred: la planta reprèn les seves operacions només per trobar tubs dividits, capçals esquerdats o connexions amb fuites. L'aigua o els fluids de procés que quedaven a l'intercanviador es van congelar, es van expandir i van danyar la unitat. L'impacte financer i operatiu d'un incident d'aquest tipus pot ser important, posant l'accent en la necessitat crítica de procediments proactius de protecció contra la congelació i d'hivernació.
La causa subjacent d'aquest dany rau en les propietats físiques de l'aigua. A mesura que l'aigua es congela, s'expandeix aproximadament un nou per cent, generant una pressió enorme dins dels espais confinats. El PTFE, tot i que és químicament resistent i flexible en condicions de funcionament normals, no pot acomodar aquesta expansió volumètrica sobtada sense trencar-se. Els tubs, els capçals i altres canals de fluids són especialment susceptibles, especialment quan es deixa estancar l'aigua o el fluid de procés. Fins i tot una petita butxaca de líquid congelat pot provocar una fallada catastròfica, trencar tubs o distorsionar els capçals. Les cames mortes, els punts baixos i altres zones on s'acumulen líquids agreugen el risc, ja que l'aigua atrapada no té cap via d'escapament i exerceix la màxima pressió sobre les superfícies de PTFE.
La prevenció comença per garantir la completa drenatge. Abans de l'hivern o de qualsevol parada prevista, s'ha d'eliminar tot el fluid de l'intercanviador de calor. Assecar el sistema amb aire comprimit o nitrogen garanteix que el fluid residual no quedi als tubs, capçals o connexions d'instruments. "A la pràctica, la protecció més senzilla i fiable és assegurar-se que l'intercanviador estigui completament drenat i assecat abans de l'hivern", un principi reforçat constantment en l'experiència del camp de manteniment. Cal tenir cura de no passar per alt els punts baixos, les cames mortes o les línies auxiliars, ja que fins i tot petites quantitats d'aigua atrapades en aquests llocs poden provocar danys importants.
Quan el drenatge és poc pràctic o insuficient, el traçat tèrmic i l'aïllament proporcionen protecció addicional. El traçat de calor elèctric aplicat al llarg dels tubs, capçals i canonades crítiques manté una temperatura per sobre de la congelació, evitant la formació de gel durant el fred extrem. L'aïllament aplicat correctament redueix la pèrdua de calor, minimitzant el risc de congelació localitzada. Per als intercanviadors exteriors instal·lats de manera permanent, la combinació de traçat de calor amb jaquetes aïllants garanteix una protecció contínua fins i tot en condicions hivernals severes.
Mantenir el flux durant les parades també pot mitigar el risc de congelació. El fluid circulant redueix la probabilitat que les butxaques estancades es congelin, especialment en intercanviadors més grans o amb camins de flux complexos. Quan sigui compatible amb el procés, l'addició de solucions anticongelants o fluids de transferència de calor de baix-punt de congelació-ofereix una protecció addicional que redueix la temperatura a la qual es pot formar gel. Els drenatges automàtics de punt baix-i les vàlvules de purga poden evitar l'acumulació de fluids durant les parades temporals, assegurant que qualsevol líquid residual s'elimini amb seguretat.
Malgrat totes les precaucions, ocasionalment es poden produir esdeveniments de congelació. La recuperació segura d'un intercanviador congelat requereix paciència i descongelació controlada. Mai s'ha d'aplicar una flama directa o escalfament a alta-temperatura, ja que un xoc tèrmic ràpid pot danyar el PTFE i els components metàl·lics associats. L'escalfament gradual mitjançant aire calent o aigua tèbia circulant permet que el gel es fongui amb seguretat, minimitzant l'estrès a l'intercanviador. Un seguiment acurat durant la descongelació garanteix que s'identifiquin i es reparin les àrees debilitats abans de tornar la unitat al servei.
Un descuit habitual en l'hivernació és descuidar les petites connexions auxiliars, les aixetes d'instruments i les línies cegues, on l'aigua es pot acumular desapercebuda. Fins i tot quan els camins de flux principals estan drenats, aquestes butxaques menors es poden congelar i provocar esquerdes locals. Els plans integrals de protecció contra la congelació inclouen la identificació de totes les trampes de fluids potencials i l'aplicació de les mateixes mesures de drenatge, assecat-o de rastreig de calor-que per a l'intercanviador principal.
La lliçó clau és que els danys per congelació es poden prevenir completament amb pràctiques d'hivernació adequades. El drenatge complet, l'atenció als punts baixos, el seguiment de la calor, l'aïllament i l'ús d'anticongelants, si escau, treballen conjuntament per protegir els intercanviadors de calor de PTFE de les forces destructives de l'aigua congelada. Per a les unitats exteriors instal·lades de manera permanent, la combinació d'aquestes mesures amb drenatges de punt baix-i un seguiment continu proporciona protecció durant tot l'any-, eliminant la vulnerabilitat estacional que pot provocar reparacions costoses o temps d'inactivitat prolongats.
En conclusió, protegir els intercanviadors de calor de PTFE dels danys per congelació requereix una preparació acurada i una comprensió de les forces físiques en joc. L'expansió tèrmica del gel dins d'espais confinats exerceix pressions molt més enllà de la tolerància mecànica del PTFE, però aquest perill es pot mitigar mitjançant un drenatge adequat, aïllament, traçat de calor i procediments operatius acurats. Mitjançant l'adopció d'aquestes estratègies d'hivernació, el personal de manteniment i operacions pot garantir que els intercanviadors de calor segueixen sent fiables i totalment operatius, fins i tot durant els períodes més freds de l'any.
