Golpe de ariete en intercambiadores de calor: el fallo que puede dañar un equipo en segundos

Una planta puede mantener durante meses un intercambiador de calor funcionando aparentemente sin problemas y, después de una maniobra de válvula o el arranque de una bomba, comenzar a presentar fugas.

Cuando esto sucede, no siempre se trata de un problema de mantenimiento.

La causa puede encontrarse en otra parte del sistema: un golpe de ariete.

Este fenómeno hidráulico puede someter tuberías, conexiones y equipos a una sobrepresión de muy corta duración pero suficientemente intensa para dañar componentes internos.

En un intercambiador de calor a placas, placas y juntas pueden recibir directamente ese esfuerzo.

Qué es un golpe de ariete

El golpe de ariete aparece cuando un fluido en movimiento cambia bruscamente de velocidad.

Una válvula que cierra demasiado rápido, una bomba que arranca o se detiene repentinamente o una secuencia incorrecta de presurización pueden generar una onda de presión que se propaga por la instalación.

Aunque el fenómeno sea muy breve, las fuerzas producidas pueden superar las condiciones habituales de operación.

En los intercambiadores de placas, esa presión llega al paquete formado por placas corrugadas y juntas elastoméricas.

Alfa de Occidente identifica entre sus posibles consecuencias el desplazamiento de juntas, deformación de placas y esfuerzos adicionales sobre conexiones, bastidor y pernos de apriete.

Las causas suelen estar fuera del intercambiador

Uno de los puntos más importantes para diagnosticar estas fallas es entender que el intercambiador puede ser la víctima y no el origen del problema.

Entre las situaciones que conviene investigar se encuentran:

• cierre demasiado rápido de válvulas;
• arranque o parada brusca de bombas;
• bombas arrancando contra válvulas cerradas;
• paradas de emergencia;
• aire atrapado en las tuberías;
• cambios repentinos de caudal;
• errores en la secuencia de presurización;
• modificaciones recientes en bombas o automatización.

Alfa de Occidente también señala el riesgo de presurizar un circuito mientras el otro permanece vacío.

Puede consultar el análisis técnico completo sobre golpe de ariete en intercambiadores de calor a placas.

7 señales que pueden apuntar a un golpe de ariete

No todas aparecerán simultáneamente, pero estas situaciones deberían motivar una revisión.

1. Ruido o golpe repentino en tuberías

Un ruido fuerte coincidiendo con la maniobra de una bomba o válvula es una de las señales más conocidas.

No debería considerarse un comportamiento normal de la instalación.

2. Fugas que aparecen después de un arranque

Si el intercambiador funcionaba correctamente antes de una parada y presenta una fuga inmediatamente después del arranque, conviene revisar qué ocurrió durante la presurización.

3. Empaques desplazados

Una sobrepresión puede sacar parcialmente una junta de su alojamiento.

Cuando esto ocurre aparecen fugas externas o pérdida de separación entre circuitos.

4. Placas deformadas

Las placas están diseñadas para trabajar dentro de unos límites determinados de presión.

Una carga dinámica importante puede generar deformaciones que posteriormente afectan el sellado y la geometría de los canales.

5. Fugas que reaparecen después de cambiar juntas

Si las juntas se sustituyen correctamente pero el problema vuelve a aparecer, el origen puede estar en la operación hidráulica.

Cambiar otra vez el empaque sin investigar la causa puede repetir el mismo ciclo.

6. Problemas después de modificar bombas o válvulas

Cambiar una bomba por otra con características distintas o instalar nuevas válvulas automáticas modifica el comportamiento hidráulico.

Por ello, si las averías comienzan después de una modificación, conviene relacionar ambos acontecimientos.

7. Fallas concentradas durante arranques y paradas

Cuando el intercambiador trabaja correctamente durante producción estable pero falla repetidamente durante transitorios, el procedimiento de arranque o parada debería formar parte del diagnóstico.

Qué revisar después de un evento

Si se sospecha que el equipo ha sufrido una sobrepresión, no basta con comprobar si sigue intercambiando calor.

Conviene revisar:

• fugas externas;
• estado de juntas;
• deformación de placas;
• conexiones;
• pernos y bastidor;
• contaminación entre circuitos;
• presión;
• temperatura;
• caída de presión.

Dependiendo de la severidad del evento puede ser necesario desmontar el equipo y realizar una inspección más completa.

En intervenciones especializadas, las placas pueden someterse a limpieza e inspección, reemplazando aquellas que presenten deterioro y verificando posteriormente la estanqueidad del conjunto. Alfa describe también el empleo de pruebas hidrostáticas después del reacondicionamiento.

Puede ampliar el procedimiento en esta guía de reparación de intercambiadores de calor a placas.

Cómo reducir el riesgo de que vuelva a ocurrir

La prevención empieza por la operación del sistema completo.

Conviene revisar la velocidad de apertura y cierre de válvulas, las secuencias de bombas, la eliminación de aire y el procedimiento utilizado para llenar y presurizar los circuitos.

También es importante evitar arranques agresivos después de una parada de mantenimiento.

La presión debería recuperarse de manera controlada, comprobando que ambos lados del intercambiador se encuentran en las condiciones adecuadas.

Si el problema aparece repetidamente, la solución no consiste únicamente en cambiar empaques.

Es necesario estudiar el comportamiento hidráulico.

Una fuga puede ser solamente el síntoma

Esta es probablemente la principal conclusión.

Cuando un intercambiador comienza a presentar fugas, la junta es el componente visible y, por ello, suele recibir toda la atención.

Pero sustituir el componente dañado sin investigar por qué falló puede dejar intacta la causa.

Si existen ruidos hidráulicos, fallas después del arranque, deformaciones o fugas recurrentes, conviene incluir el golpe de ariete dentro del diagnóstico.

Alfa de Occidente cuenta con experiencia en diagnóstico, mantenimiento y reparación de intercambiadores de calor a placas para determinar si el problema está relacionado con empaques, placas, ensuciamiento o condiciones anormales de operación.

Antes de reparar nuevamente una fuga, conviene averiguar qué la está provocando.