Le cadre de comparaison des coûts
Une installation de traitement chimique nécessite un échangeur de chaleur de 100 kW pour un réservoir de décapage du béton. Deux options sont évaluées : un échangeur à coque en titane-fabriqué en usine-et-à tubes installé dans la boucle de recirculation, et une grille en PTFE-fabriquée sur site assemblée sur-site et immergée directement dans le réservoir.
La comparaison du prix d'achat est simple : l'unité coque-et-tube en titane coûte environ 28 000 $ auprès du fabricant. Les composants de la grille PTFE -tuyaux, collecteurs, plaques de support et raccords- coûtent environ 10 500 $.
Mais le prix d’achat n’est pas le coût d’installation. L'échangeur en titane nécessite un support en acier de construction, un gréement de grue, des raccords de tuyauterie pour les connexions de processus et de services publics, ainsi qu'une isolation. La grille PTFE nécessite une main d'œuvre d'assemblage sur site, mais pas de montage lourd, un support structurel minimal et des connexions de tuyauterie plus simples. La comparaison du coût total d’installation raconte une histoire différente du seul prix d’achat.
Le calcul du travail d’assemblage sur le terrain
Une grille PTFE pour une puissance de 100 kW se compose d'environ 120 tubes de 10 mm de diamètre extérieur, disposés dans une grille 12 × 10 avec des plaques de support et des collecteurs en PTFE. Les composants sont expédiés sur site sous forme de kit : tubes coupés-à-longueur,-plaques de support pré-percées et-collecteurs préfabriqués avec raccords à compression.
L'assemblage sur-site par deux techniciens prend environ 16 à 20 heures. Le travail consiste à enfiler des tubes à travers des plaques de support, à connecter des tubes aux collecteurs, à assembler le cadre de support et à tester la pression de l'assemblage terminé. Aucun outil spécialisé autre que les coupe-tubes et les clés dynamométriques n'est requis.
À un taux de main-d'œuvre entièrement chargé de 85 $ de l'heure, le coût de la main-d'œuvre d'assemblage est de 2 720 $ à 3 400 $. Ce coût de main d'œuvre fait partie du coût d'installation du PTFE mais n'a pas d'équivalent dans l'option métallique, qui arrive entièrement assemblée.
Tableau 1 : Comparaison des coûts totaux installés (service de 100 kW, réservoir de décapage du béton)
| Élément de coût | Coque en titane-et-tube (pré-assemblés) | Grille PTFE (fabriquée sur le terrain-) |
|---|---|---|
| Achat d'équipement/composants | $28,000 | $10,500 |
| Fret sur site | $1,200 | $350 |
| Équipement de déchargement (chariot élévateur/grue) | $450 | 0 $ (manuel) |
| Châssis de support en acier de construction | $3,500 | 400 $ (PTFE/PVDF léger) |
| Main d'oeuvre d'installation/montage | 1 200 $ (raccord de tuyau) | 3 200 $ (assemblage + raccord de tuyauterie) |
| Gréement et positionnement | $1,500 | 0 $ (placement manuel dans le réservoir) |
| Raccordements de tuyauterie de processus | $2,800 | 1 200 $ (connexions flexibles) |
| $1,800 | $1,500 | |
| Isolation | $900 | 0 $ (immergé ; non requis) |
| Tests de pression et mise en service | $600 | $600 |
| Coût total installé | $41,950 | $17,750 |
L’avantage des coûts de structure et de montage
L'échangeur à coque en titane-et-à tubes pèse environ 320 kg. Il nécessite une charpente en acier ancrée au sol ou une dalle de béton. Le cadre doit être conçu pour la charge statique plus les charges sismiques ou de vent selon l'emplacement. L'échangeur doit être levé en position à l'aide d'une grue, d'un chariot élévateur ou d'un équipement à chaîne-qui nécessite une planification, des opérateurs certifiés et des permis de sécurité.
La grille PTFE, assemblée sur-site, pèse environ 35 kg au complet. Il peut être levé et positionné par deux techniciens sans assistance mécanique. Le cadre de support est un angle léger en PTFE ou en PVDF, reposant sur le fond du réservoir ou suspendu au bord du réservoir. Pas d'ancrage au sol, pas de grue, pas de certification d'opérateur.
L'avantage en termes de coûts de montage et de structure du PTFE -3 $,500 + 1 $,500=5 000 $ pour le titane contre 400 + $0 = 400 $ pour le PTFE-contribue largement à la différence de coût d'installation.
La différence de connexion de tuyauterie
Un échangeur à calandre-et-à tubes nécessite des connexions de tuyauterie rigides à des emplacements précis. Les buses d'entrée et de sortie du procédé doivent être alignées avec la tuyauterie existante. Tout désalignement nécessite une modification du tuyau. Les raccords de vapeur et de condensat sont tout aussi rigides. La main d’œuvre pour le montage des tuyaux est 2 à 3 fois plus élevée que pour l’option PTFE.
La grille PTFE à l'intérieur du réservoir utilise des tuyaux d'échappement flexibles en PTFE qui se connectent aux collecteurs de vapeur et de condensats à l'extérieur du réservoir. Les connexions flexibles s'adaptent au désalignement et éliminent le besoin de raccords de tuyauterie de précision. Le réservoir lui-même assure le -confinement côté processus- aucun raccordement de tuyauterie de processus externe n'est requis pour le chauffage.
Résumé
Le coût total installé d'une grille d'échangeur de chaleur en PTFE-fabriquée sur site représente environ 42 % d'une-coquille en titane pré-assemblée-et-unité de tubes-équivalente de 17 750 $ contre 41 950 $. Le coût d'achat du PTFE est inférieur et les avantages du coût d'installation grâce à la construction légère, à l'élimination des gréements lourds, au support structurel simplifié et aux connexions de tuyauterie flexibles compensent largement le travail d'assemblage sur site.
Pour les applications où l'immersion dans un réservoir est pratique, la grille en PTFE-fabriquée sur site offre un coût total de projet nettement inférieur à celui d'un échangeur à coque métallique-et-à tubes, en plus de ses avantages en matière de corrosion et de maintenance.
Une analyse technique permettant de comparer les coûts d'installation dans des conditions de projet spécifiques est disponible sur soumission des dimensions du réservoir, de la consommation de chaleur, des services publics disponibles, des contraintes d'accès au site et des tarifs de main-d'œuvre locale.
