Diseño y construcción de intercambiadores de calor de servicio pesado

Un intercambiador de calor es un equipo que transfiere calor entre dos o más corrientes de proceso. Elegir el tipo correcto de diseño puede minimizar los costos de energía y el tiempo de inactividad.

Hay varios tipos diferentes de intercambiadores de calor, que incluyen flujo paralelo, contraflujo y flujo cruzado. El mejor diseño depende de la escalabilidad futura y la facilidad de mantenimiento.

Diseño

La elección del diseño de intercambiador de calor adecuado comienza con la comprensión de los requisitos del proceso, como la cantidad de salida térmica y el cambio de temperatura necesario entre fluidos. Otros factores a considerar incluyen la viscosidad de los fluidos involucrados, el contenido de partículas y la composición química. Según el tipo de proceso, los intercambiadores de calor pueden ser de gas a gas, de gas a líquido, de líquido a líquido o de dos fases.

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos contiene una serie de tubos en un recipiente a presión cilíndrico sellado. Pueden estar construidos de acero al carbono, acero inoxidable, titanio, Inconel u otros materiales. Los tubos están diseñados para resistir la temperatura, la presión y las tensiones térmicas. Se colocan con un perno espaciador en el centro para evitar que los fluidos se desvíen y se mezclen. El ancho y el espacio de la placa tubular están optimizados para una máxima eficiencia, fácil acceso y limpieza.

Fabricación

Existen varias opciones de fabricación para intercambiadores de calor de servicio pesado. Aquellos diseñados para aplicaciones corrosivas pueden usar tubos reforzados con fibra para soportar las duras condiciones de operación que a menudo se encuentran en los compuestos orgánicos clorados. Los intercambiadores de calor de placas incorporan una serie de placas de aleación corrugada que se juntan y comprimen juntas dentro de un marco de acero al carbono para crear una serie de canales de flujo. Estos pasajes de flujo dirigen los flujos de fluido y evitan la mezcla de fluidos.

Los aceros inoxidables y las aleaciones de níquel se utilizan para construir intercambiadores de calor tubulares y de carcasa y tubos. Estas unidades son un caballo de batalla en las industrias de alimentos, bebidas y farmacéutica. Pueden manejar las altas temperaturas necesarias para mantener la producción en marcha.

Instalación

En los procesos de digestión anaeróbica ecológica que producen biogás a partir de estiércol de ganado, subproductos alimentarios y grasas, un intercambiador de calor de placas en espiral puede transferir el metano libre de patógenos a las tuberías para su transporte y almacenamiento. Luego, el biogás puede quemarse para generar electricidad y calor. Los biosólidos libres de patógenos restantes se pueden deshidratar y utilizar para acondicionar el suelo como fertilizante.

En los hogares, un intercambiador de calor aire-aire recicla el aire interior viciado, calentándolo para traer aire fresco y caliente y eliminar el exceso de vapor de agua que provocaría la condensación en las ventanas. También ayuda a mantener saludables a los ocupantes al filtrar sustancias químicas nocivas, partículas, radón y otros contaminantes.

Mantenimiento

Mantener un intercambiador de calor en buen estado es clave para que la producción funcione sin problemas. El ensuciamiento excesivo puede dar lugar a productos contaminados o inutilizables, corrosión y fugas. Según la revista Ethanol Producer, incluso puede representar un riesgo de incendio.

Afortunadamente, hay muchas maneras de ayudar a mantener limpio un intercambiador de calor. El muestreo es una forma efectiva de medir la condición de un sistema, y ​​se recomienda que se tomen múltiples muestras de fluido de todo el sistema. Esta información es vital cuando se planifica un día de mantenimiento.

Para los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, es importante elegir un diseño con un cabezal tipo casquete para facilitar el mantenimiento. Este tipo de cabeza puede ser bridada o soldada y, por lo general, tiene cubiertas de canales removibles para facilitar el examen. La longitud de los tubos también debe ser suficiente para permitir una fácil extracción y sustitución.