Intercambiador de calor para sistema de enfriamiento de agua

Tipos de Intercambiadores de Calor para Sistemas de Refrigeración de Agua

Los procesos industriales generan un calor significativo. Un intercambiador de calor para sistemas de refrigeración de agua está diseñado para absorber el calor generado por máquinas o equipos para normalizar su funcionamiento. Existen dos categorías predominantes de intercambiadores de calor, que también tienen sus subtipos.

• Intercambiador de Calor de Carcasa y Tubos: Este intercambiador de calor consta de una carcasa cilíndrica grande que contiene una serie de tubos lisos paralelos. El fluido caliente fluye a través de los tubos, mientras que el agua fría fluye a través de la carcasa y alrededor de los tubos, absorbiendo el calor dentro de los tubos. Este diseño permite una fácil limpieza y mantenimiento.
• Intercambiador de Calor Enfriado por Aire: Esto corresponde a los radiadores donde los ventiladores soplan aire alrededor de tubos con aletas. El fluido caliente pasa a través de los tubos, mientras que el aire extrae el calor de los tubos. Esto es aplicable donde el agua es escasa para fines de refrigeración.

Los anteriores son algunos de los principales tipos de intercambiadores de calor. También existen intercambiadores de calor de placas que están construidos con muchas placas de transferencia de calor soldadas juntas. Es un tipo común de intercambiador de calor utilizado en sistemas de refrigeración de agua. Otros tipos incluyen intercambiadores de calor de espiral, marco y placa, que permiten el flujo de fluido en contracorriente o concurrente. De acuerdo con el patrón de flujo, los fluidos pueden fluir en la misma dirección u opuesta entre sí. El intercambiador de calor de carcasa y tubos también tiene subtipos. Los intercambiadores de calor de doble tubo son comunes en los intercambiadores de calentadores de agua domésticos. Otros intercambiadores de calor de tubos son variantes en forma de U, variantes de tipo recto y variantes segmentadas. La forma en que funciona un intercambiador de calor depende en gran medida de su tipo y de cómo fluyen los fluidos dentro de él. Los intercambiadores de calor con diseños de placas tienden a tener una alta eficiencia porque hay más superficie disponible para la transferencia de calor. Sin embargo, son más caros.

Especificaciones y mantenimiento del intercambiador de calor para sistemas de refrigeración de agua

Especificaciones

• Opciones de diseño

  Disponible en una variedad de tamaños y configuraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones. Las versiones estándar mantienen una forma rectangular, aunque los modelos más compactos y ligeros, como el tipo de placa, adoptan un contorno ovalado. Las placas corrugadas que comprenden la mayor parte del intercambiador de calor ocupan menos espacio, mientras que las variantes de carcasa y tubos pueden llegar a alcanzar los tres metros. Esencialmente, cuanto mayor sea la superficie, mayor será la transferencia de calor.

• Arreglo de flujo

  Puede tener arreglos de flujo paralelo, en contracorriente o cruzado dependiendo del diseño. El flujo en contracorriente es popular porque maximiza la diferencia de temperatura, lo que lleva a un mejor rendimiento.

• Materiales de construcción

  Los materiales comunes son el acero inoxidable, el acero al carbono, el cuproníquel y el titanio, cada uno elegido por su mezcla única de conductividad térmica, resistencia, resistencia a la corrosión, etc.

• Área de transferencia y volumen

  El área de superficie y el volumen determinan la cantidad de agua que se procesa por unidad de tiempo. Un área de superficie de 6.000 metros cuadrados y un volumen de 4.500 litros pueden ser adecuados para una planta de energía. Pero las instalaciones industriales pueden necesitar más de 22.000 metros cuadrados de área de superficie y un volumen de más de 62.500 litros.

• Capacidad

  Dependiendo del espacio y el área de superficie disponibles, algunos intercambiadores de calor pueden tener una capacidad tan baja como 2.000 kW y tan alta como 8.000.000 kW en plantas de energía que utilizan amoníaco, propano o refrigerante como medio de refrigeración.

Mantenimiento

• Limpiar con regularidad

  Minimice la acumulación de incrustaciones, depósitos o incrustaciones. Las verificaciones periódicas pueden ayudar a encontrar problemas tempranamente, por lo que debe comenzar un programa de limpieza periódico en función del tipo de intercambiador de calor, el uso y las condiciones de funcionamiento. Solicite a los profesionales que limpien la unidad con los métodos y productos adecuados para evitar daños.

• Monitoreo

  Controle los parámetros de funcionamiento, como las diferencias de temperatura, los caudales y las presiones. Cualquier cambio anormal podría indicar problemas potenciales que requieren una intervención más rápida para evitar reparaciones o reemplazos costosos.

• Detección de fugas

  Revise las fugas de inmediato. Realice inspecciones visuales de rutina en todas las juntas, especialmente en las juntas y las costuras, para detectar cualquier signo de fuga de fluido.

• Verificaciones de componentes

  Mueva y fije las placas y los componentes si corresponde, mientras que los tipos delicados de carcasa y tubos solo deben tener el tubo exterior monitoreado. Revise los haces de tubos, los deflectores, los sellos, los soportes y más.

• Aislamiento y revestimiento

  Compruebe si hay daños en el aislamiento o el revestimiento, ya que esto puede afectar la eficiencia de la transferencia de calor y los costos de operación. Repare cualquier daño que observe rápidamente.

Escenarios

• Refrigeración Industrial

  Los intercambiadores de calor industriales son frecuentes en las fábricas; son partes esenciales de la fabricación. Las máquinas generan calor al realizar su trabajo. Un intercambiador de calor de refrigeración por agua absorberá ese calor. Enfría las máquinas y las mantiene a una temperatura segura como resultado. Esto ayuda a que funcione bien y evita el desgaste prematuro y la avería.

• Generación de energía

  Las plantas de energía a menudo utilizan intercambiadores de calor. En particular, los intercambiadores de calor de refrigeración por agua juegan un papel importante. Ayudan a eliminar el exceso de calor que proviene de los generadores, las turbinas y otros equipos que se utilizan para generar energía. Al hacerlo, los intercambiadores de calor aseguran que las piezas de los equipos de generación de energía se mantengan a la temperatura ideal para funcionar. Una vez que se intercambia el calor, el agua se puede reutilizar en el sistema de refrigeración.

• Sistemas HVAC

  Los intercambiadores de calor son partes muy importantes de los sistemas de aire acondicionado. La función de la máquina es enfriar y calentar un edificio. El aire acondicionado o el calentador dependerán del intercambiador de calor para completar el trabajo mientras consumen menos energía. Lo hará redistribuyendo la energía del edificio o la habitación.

• Radiadores de automóvil

  El intercambiador de calor también encuentra uso en la industria automotriz. El radiador de un vehículo es de hecho un intercambiador de calor de flujo cruzado. Desempeña la función vital de intercambiar el calor del agua del motor. Al hacerlo, enfría el motor de combustión interna y permite que el vehículo funcione correctamente.

• Procesamiento de alimentos

  Las industrias que involucran el procesamiento de alimentos utilizan intercambiadores de calor con frecuencia. Productos como la leche requieren pasteurización. Aquí es donde se aplica calor para matar bacterias. Los intercambiadores de calor ayudan en este proceso. Transfieren calor del agua caliente a la leche. Al hacerlo, se aseguran de que se alcancen las temperaturas necesarias para garantizar la seguridad del producto. Otros productos alimenticios, como los jugos, las sopas y las salsas, también pasan por procesos similares utilizando intercambiadores de calor.

Cómo elegir intercambiadores de calor para sistemas de refrigeración por agua

Elegir los intercambiadores de calor adecuados para los sistemas de refrigeración por agua es esencial para optimizar el rendimiento térmico, la eficiencia energética y el funcionamiento general del sistema. Aquí hay algunos factores clave y consejos a considerar al seleccionar intercambiadores de calor para aplicaciones específicas:

• Comprender los requisitos de la aplicación:

  Determine el propósito de la transferencia de calor, el medio de transferencia de calor, la cantidad de calor que se va a transferir (carga de calefacción o refrigeración), la temperatura y la presión de funcionamiento, y si el proceso es corrosivo.

• Rendimiento térmico:

  Calcule el tamaño del intercambiador de calor requerido en función de la aplicación. Seleccione un intercambiador de calor con el tamaño adecuado para evitar un consumo excesivo de energía y costos. Asegúrese de que la eficiencia del intercambiador de calor se adapte a las necesidades del sistema, pero no lo exceda innecesariamente, ya que los modelos de mayor eficiencia tienden a costar más.

• Diseño y configuración:

  Elija el tipo ideal de intercambiador de calor (de carcasa y tubos, de placas, enfriado por aire, de tubo con aletas, etc.) en función del espacio disponible, los requisitos de instalación y el presupuesto. Asegúrese de que el intercambiador de calor seleccionado pueda soportar los requisitos de presión del sistema.

  Asegúrese de que el arreglo de flujo (en contracorriente, concurrente, cruzado o flujo mixto) sea adecuado para las necesidades del sistema y las limitaciones de espacio. El arreglo de flujo impacta la eficiencia de la transferencia de calor y el acercamiento de la temperatura.

• Materiales y construcción:

  Elija materiales compatibles con los fluidos del sistema y las condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, acero al carbono, acero inoxidable u otras aleaciones. Considere la calidad de construcción y fabricación del intercambiador de calor. Asegúrese de que se cumplan los estándares adecuados de ensamblaje y fabricación para evitar fugas y garantizar un rendimiento confiable.

• Mantenimiento y accesibilidad:

  Inspeccione, limpie y revise el intercambiador de calor fácilmente. Elija intercambiadores que tengan piezas reparables y que se puedan acceder con herramientas de uso rutinario.

• Cumplimiento y certificación:

  Asegúrese de que el intercambiador de calor cumpla con las normas y regulaciones de la industria relevantes. Este cumplimiento es vital para la seguridad, la confiabilidad y el cumplimiento legal. Verifique que el intercambiador de calor tenga las certificaciones apropiadas para la calidad y el rendimiento.

FAQ

P1: ¿Qué intercambiador de calor es mejor para enfriar agua?

A1: Los intercambiadores de calor de placas son ideales para la refrigeración de agua industrial debido a las limitaciones de espacio. Tienen una huella pequeña en comparación con su rendimiento. Además, pueden hacer frente a altos caudales, lo que suele ser el caso en entornos industriales.

P2: ¿Cuáles son las tendencias de los intercambiadores de calor?

A2: El tamaño del mercado global de intercambiadores de calor se valoró en $ 18.73 mil millones en 2022 y se proyecta que se expandirá a una CAGR del 7.1% de 2023 a 2030.

P3: ¿Los intercambiadores de calor desperdician agua?

A3: No. Los intercambiadores de calor conservan el agua al reciclar la misma agua en todo el sistema y evitar la evaporación, lo que los convierte en una opción más eficiente en la refrigeración.

P4: ¿Cuánto tiempo duran los intercambiadores de calor?

A4: En una casa típica, el intercambiador de calor de la caldera de gas o aceite debe durar 20 años o más.