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Intercambiadores de calor

Un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere el calor de un medio a otro. El calor se transfiere por conducción a través de los materiales intercambiadores que separan los medios utilizados. El medio a través del cual se produce este intercambio de calor es el que determina los distintos tipos de intercambiadores de calor que podemos encontrar.

PIROBLOC diseña y fabrica intercambiadores de calor, cuyo fluido primario es el fluido térmico. Por su aplicación, nuestros intercambiadores de calor pueden agruparse en las siguientes categorías básicas:

  • Fluido térmico/otros
  • Fluido térmico/aceite vegetal
  • Fluido térmico/vapor
  • Fluido térmico/aire
  • Fluido térmico/agua (con acumulador)

La aplicación principal de los intercambiadores de calor es calentar fluidos. Los diseños son múltiples, así como lo son los productos a calentar. Diseñamos y fabricamos intercambiadores de calor personalizados para satisfacer los requerimientos particulares de cada caso y proceso.

Especificaciones

Características técnicas

  • Presión máxima admisible: 50 bar
  • Presión de prueba: 80 bar
  • Presión máxima de servicio: 40 bar
  • Temperatura de servicio: hasta 340 ºC
  • Temperatura de diseño: 350 ºC
  • Código de diseño: ASME VIII Div. 1, EN 13445, AD2000, …

FUNCIONAMIENTO DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

El fluido primario suele ser aceite térmico que proviene de una caldera. El fluido secundario es diverso, pudiendo encontrarse tanto en estado líquido como gaseoso. Habitualmente el sistema utilizado es el de tubo en U y carcasa. La disposición de los fluidos primario y secundario por los tubos o la carcasa, y viceversa, dependerán de cada caso.

Un sobredimensionamiento de la superficie de calentamiento, factor de ensuciamiento y otros, garantizan el servicio adecuado incluso en las condiciones más desfavorables.

Gracias a las más potentes herramientas de cálculo, estamos en condiciones de satisfacer la gran mayoría de procesos industriales de calentamiento, independientemente de los caudales, presiones de servicio, o condiciones del producto a calentar: viscosidades, temperaturas, etc.

En ocasiones son recomendables las ejecuciones con tubo coarrugado, para incrementar la superficie de calentamiento, o los compensadores de dilatación para minimizar los efectos de dilatación por diferencias de temperatura elevadas.

Para los procesos sometidos a eventuales ensuciamientos en los tubos y en los que se requiere una limpieza periódica, contamos con la ejecución a doble cabezal. En esta el haz tubular interior puede ser fácilmente aislado de forma completa, tanto por la parte frontal como dorsal, para conseguir una limpieza total, química y mecánica del interior de los tubos

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

Existe una gran diversidad de intercambiadores de calor, pero las tres grandes tipologías en las que pueden ser clasificados son las siguientes:

  • Intercambiador de calor de carcasa y tubo: Los intercambiadores de calor de carcasa y tubo están formados por un gran número de tubos pequeños situados en el interior de una carcasa cilíndrica. Los tubos se colocan en el cilindro usando un haz de tubos que puede tener placas de tubo permanentemente fijadas al cuerpo, o una pila de tubos flotantes que permite que el haz de tubos se expanda y contraiga según las condiciones de calor. La pila de tubos puede ser fácilmente extraída para su limpieza y mantenimiento.
  • Intercambiador de calor de placas: Los intercambiadores de calor de placas operan de la misma forma que los intercambiadores de tubo, aunque utilizan una serie de placas apiladas en lugar de tubos. Estos tipos de intercambiadores se construyen de forma compacta con acero inoxidable, lo cual los convierte en una solución ideal para su uso con refrigerantes, así como en el procesamiento de alimentos y bebidas.
  • Intercambiador de calor refrigerado por aire: Aire enfriado; Los intercambiadores de calor refrigerados por aire se usan comúnmente en vehículos u otras aplicaciones móviles donde no hay una fuente permanente de agua fría disponible. Thermex diseña y suministra conjuntos de enfriamiento combinados (o refrigeradores combinados) que combinan un enfriador de agua, un enfriador de aceite y un enfriador de aire de carga en una sola unidad, reduciendo los requisitos de espacio y mejorando la eficiencia. El aire frío es proporcionado por un ventilador o por el flujo de aire causado por el movimiento del vehículo.

¿CÓMO SE DISEÑA UN INTERCAMBIADOR DE CALOR?

Para poder seleccionar un intercambiador de calor mínimamente ajustado a las necesidades de cada cliente, es necesario disponer de la siguiente información:

  • El tipo de fluido del circuito primario, la temperatura y el caudal (generalmente el fluido caliente)
  • Qué se quiere obtener del circuito primario (disipación de calor o una temperatura de salida objetivo)
  • Tipo de fluido del circuito secundario, temperatura y caudal (generalmente el refrigerante)

A partir de estos datos, se realiza una primera propuesta que se va personalizando según las indicaciones del cliente y las necesidades del proyecto.

¿CON QUÉ FLUIDOS PUEDE OPERAR UN INTERCAMBIADOR DE CALOR?

La selección de un fluido para un intercambiador de calor depende directamente del tipo de intercambiador de calor que se esté utilizando y de los materiales disponibles.

Un intercambiador de calor estándar fabricado por Pirobloc es adecuado para la mayoría de los fluidos habituales, entre los que se encuentran el aceite, agua, el agua, o el glicol. Para fluidos de carácter más corrosivo, como agua salada clorada, refrigerantes y ácidos, se requiere construir el intercambiador de calor con otros materiales como el acero inoxidable o el titanio.

INTERCAMBIADORES DE CALOR MÁS EFICIENTES

Existen una serie de parámetros que normalmente son los que se utilizan para medir el rendimiento y la eficiencia de un intercambiador de calor:

Diferencia de temperatura – La diferencia de temperatura entre el fluido caliente y el refrigerante es muy importante al diseñar un intercambiador de calor. El refrigerante siempre necesita estar a una temperatura considerablemente más baja que el líquido caliente. Cuánto más bajas sean las temperaturas del líquido refrigerante, más calor sacarán del líquido caliente.

Caudal – Otro factor importante es el flujo de los fluidos tanto en el lado primario como en el lado secundario del intercambiador de calor. Un caudal mayor aumentará la capacidad del intercambiador para transferir el calor, pero también significará una mayor masa, lo que puede hacer más difícil la eliminación de la energía, así como una mayor velocidad y pérdida de presión.

Instalación – Habitualmente, la forma más eficiente de instalar un intercambiador de calor es haciendo que los fluidos circulen en una disposición de contracorriente, es decir, si el refrigerante se desplaza de izquierda a derecha, el fluido caliente se desplaza de derecha a izquierda. En los intercambiadores de calor de carcasa y tubo el refrigerante debe entrar en la posición de entrada más baja para asegurar que el intercambiador de calor esté siempre lleno de agua. Para los intercambiadores de calor refrigerados por aire, es importante tener en cuenta el flujo de aire al instalar un enfriador, ya que cualquier parte del núcleo que esté bloqueada comprometerá la capacidad de enfriamiento.

CONSEJOS PARA EL MANTENIMIENTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR

Los intercambiadores de calor están fabricados con materiales robustos, no tienen partes móviles y funcionan a una variedad de diferentes presiones y temperaturas, por lo tanto, si un intercambiador de calor se utiliza de la manera correcta, entonces no hay razón por la cual no debería ser capaz de permanecer operativa para muchos años. Para ayudar a aumentar la vida operativa de un intercambiador de calor hay varios pasos que deben tomarse;

Asegúrese de que los datos de diseño son precisos. Si envía datos a nuestros ingenieros para la selección de intercambiadores de calor, es mejor asegurarse de que sea lo más preciso posible. Esto no sólo asegurará que su intercambiador de calor es térmicamente eficiente, sino también que será capaz de operar durante un largo período de tiempo. Si los caudales son demasiado altos, la erosión podría ser un problema, si las presiones son demasiado altas, entonces podrían ocurrir fugas y si hay algún producto químico inusual en los fluidos (por ejemplo, ácidos en el agua del refrigerante), póngase en contacto con nosotros para comprobar la compatibilidad. Si nuestros materiales estándares no son convenientes entonces podemos suministrar generalmente una alternativa que sea.

Todos los intercambiadores de calor de Pirobloc están diseñados para permitir un fácil mantenimiento. Las tapas de los extremos se pueden retirar permitiendo que el haz de tubos interno se retire para su limpieza.



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