Intercambiador de calor de tubo y carcasa

Tipos de intercambiadores de calor de tubo y carcasa

Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa son equipos industriales versátiles con diversos diseños y configuraciones que pueden adaptarse a los requisitos específicos de las aplicaciones.

• Intercambiador de calor clásico:

  El intercambiador de calor clásico de tubo y carcasa comprende una carcasa fija, un plenum de entrada, un haz de tubos, una placa tubular y un plenum de salida. El haz de tubos está constituido por múltiples tubos paralelos dispuestos de forma compacta. La placa tubular es el límite para contener el haz de tubos y conectar los tubos. Luego, las placas tubulares se conectan a las entradas y salidas, que también se denominan cabezales, asegurando que los fluidos entren y salgan del intercambiador de calor. El intercambiador de calor de tubo y carcasa está diseñado para facilitar la transferencia de calor entre dos fluidos que fluyen a través de los tubos y la carcasa, respectivamente. Estos dos fluidos de trabajo pueden mantenerse separados por las placas tubulares.

• Intercambiador de calor de tubo en U:

  El intercambiador de calor de tubo en U es una variante del intercambiador de calor de tubo y carcasa. Se compone de la carcasa, el haz de tubos en U, la placa tubular y los cabezales. En comparación con el tipo clásico, el intercambiador de tubo en U fija flexiblemente el haz de tubos a través de la placa tubular, lo que los hace ideales para aplicaciones que necesitan compensar la expansión o contracción térmica entre los ciclos de calentamiento o enfriamiento de los dos fluidos. Los intercambiadores de calor de tubo en U se utilizan comúnmente en las industrias petroquímica y de refinería de petróleo. Pueden procesar y transformar eficazmente el petróleo crudo y otros derivados del petróleo. Además, los intercambiadores de calor de tubo en U también son opciones populares para centrales eléctricas y maquinaria minera.

• Intercambiador de calor de doble tubo:

  El intercambiador de calor de doble tubo consta de dos tubos, uno dentro del otro. Por lo general, el tubo interno es por donde fluye el fluido caliente, y el fluido frío circula alrededor del tubo externo. Este diseño permite una transferencia de calor efectiva entre los dos fluidos. Gracias a su estructura compacta y sencilla, los intercambiadores de calor de doble tubo se utilizan a menudo en aplicaciones a pequeña escala o como parte de un sistema más grande.

Especificación y mantenimiento de los intercambiadores de calor de tubo y carcasa

Comprender las especificaciones de los intercambiadores de calor de tubo y carcasa es crucial, ya que determinan el rendimiento del intercambiador de calor en un entorno industrial. Conocer las especificaciones del intercambiador de calor puede ayudar a elegir una máquina que satisfaga eficazmente las necesidades de la aplicación en cuestión.

Los materiales utilizados para fabricar los intercambiadores de calor afectan su capacidad de conducir el calor y resistir la corrosión. Los intercambiadores de calor suelen tener haces de tubos hechos de latón, acero al carbono o aleaciones de cobre para una óptima conducción del calor y durabilidad. Por otro lado, la carcasa puede estar hecha de materiales como acero al carbono, acero inoxidable y aleaciones de níquel para soportar altas presiones y temperaturas. Además, la resistencia a la corrosión es vital para proteger el fluido de las impurezas.

Existen varios métodos para mantener los intercambiadores de calor de tubo y carcasa y garantizar que sigan funcionando correctamente durante un período prolongado. El más importante son las inspecciones frecuentes para buscar signos de desgaste, como fugas o corrosión, y solucionarlas con prontitud para evitar daños complicados.

La limpieza es otro procedimiento de mantenimiento. Se puede realizar de forma química, mecánica o mediante el lavado y ayuda a eliminar los depósitos que interfieren con la transferencia de calor. Los intercambiadores de calor requieren un mantenimiento rutinario para garantizar una transferencia de calor eficiente. También ayuda a prevenir las caídas de presión y a prolongar la vida útil del intercambiador.

Si el intercambiador de calor tiene alguna zona obstruida, el usuario puede utilizar una técnica de cepillado de tubos para desalojar los depósitos y restaurar el flujo normal de fluido. Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa a veces necesitan realinearse si están desalineados debido a asentamientos o vibraciones, lo que puede provocar desgaste. Las carcasas y los intercambiadores de calor de tubos también pueden realinearse ajustando cuidadosamente los pernos de anclaje, lo que ayuda a reducir la tensión en las juntas y reduce el riesgo de daños.

Los intercambiadores de calor también necesitan calibrarse para garantizar que las válvulas y los controles funcionen correctamente. Los componentes se limpian, lubrican y ajustan según sea necesario para que la transferencia de calor sea eficiente. En caso de que el intercambiador de calor de tubo y carcasa tenga algún daño, los orificios y las fugas en los tubos pueden repararse con epoxi o parches mecánicos. La soldadura es una opción que utilizan algunos fabricantes para reparar los tubos.

Escenarios de los intercambiadores de calor de tubo y carcasa

• Plantas energéticas:

  En el sector de la generación de energía, los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan para el calentamiento de condensado, el calentamiento de agua de alimentación, el enfriamiento de aceite lubricante y bobinas de estator del generador, etc.

• Industria química:

  En el proceso de fabricación química, los intercambiadores de calor de tubo y carcasa son cruciales para el intercambio de calor de reacción, el calentamiento de materiales, el enfriamiento y la condensación, el enfriamiento de la columna de destilación, el calentamiento y el enfriamiento de los reactores químicos, etc.

• Industria alimentaria:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se pueden utilizar para la esterilización, la pasteurización, la concentración, el calentamiento y el enfriamiento de alimentos y bebidas, así como para la recuperación y utilización del calor.

• Refinerías de petróleo:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan para el calentamiento de petróleo crudo, el enfriamiento de petróleo, la recuperación del valor calorífico y el intercambio de calor en varios procesos de refinería y unidades de tratamiento.

• Sistemas HVAC:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan ampliamente en los sistemas centrales de aire acondicionado y calefacción para la recuperación de calor, así como para el intercambio de calor entre los sistemas interiores y exteriores.

• Industria marítima:

  En la industria marítima, los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se pueden utilizar en los sistemas de refrigeración de los barcos, los sistemas de eliminación de aceite, los sistemas de recuperación de calor y los sistemas de tratamiento de agua de lastre, etc.

• Industria farmacéutica:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se pueden utilizar para la esterilización, el calentamiento y el enfriamiento de productos farmacéuticos y biológicos, así como para el intercambio de calor en los procesos de fermentación y los procedimientos de extracción.

• Industria de la pulpa y el papel:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan para el blanqueo de la pulpa y el papel, los procesos de concentración, deshidratación y secado, así como para la recuperación de calor en las líneas de producción.

• Industria metalúrgica:

  En la producción metalúrgica, los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan para el enfriamiento de los hornos de fusión, la recuperación y utilización del calor de los gases de escape y el calor residual, así como para el enfriamiento de equipos y maquinaria.

• Industria ambiental:

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se utilizan en procesos de tratamiento ambiental como el tratamiento de aguas residuales, el tratamiento de gases de escape y el tratamiento de residuos sólidos, etc. para realizar el intercambio y la recuperación de calor.

Cómo elegir los intercambiadores de calor de tubo y carcasa

Al elegir un intercambiador de calor de tubo y carcasa, es crucial tener en cuenta factores como la aplicación, la eficiencia energética, el mantenimiento y el coste.

• Aplicación

  Identificar la aplicación. La naturaleza de los fluidos y el entorno de trabajo influirán en las decisiones de diseño. Por ejemplo, al aplicar una aplicación industrial con puntos finales de alta presión, se puede considerar el uso de un intercambiador de calor de tubo y carcasa de doble tubo.

• Eficiencia energética

  Optar por intercambiadores de calor con alto rendimiento energético. Integrar funciones complementarias como la transferencia de calor regenerativo puede mejorar significativamente la eficiencia energética del dispositivo.

• Mantenimiento

  Considerar los requisitos de mantenimiento relacionados con los diferentes tipos de intercambiadores de calor. Los diseños complejos pueden requerir más esfuerzos de mantenimiento.

• Coste

  Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa pueden tener diferentes costes en función de factores como los materiales, la complejidad del diseño y el tamaño. Evaluar los costes frente a los beneficios para los requisitos empresariales específicos.

P&R

P1: ¿Cuál es el mecanismo de transferencia de calor en los intercambiadores de calor de tubo y carcasa?

R1: La transferencia de calor en los intercambiadores de calor de tubo y carcasa se produce mediante la conducción y la convección. Los dos fluidos fluyen en direcciones opuestas, lo que mejora la transferencia de calor. Luego, a través de la pared metálica del intercambiador de calor, la transferencia de calor tiene lugar por convección.

P2: ¿Existen riesgos de fugas en los intercambiadores de calor de tubo y carcasa?

R2: Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa tienen un riesgo mínimo de fugas, a diferencia de los intercambiadores de calor de placas. El intercambio de fluidos se produce en los tubos, y los haces de tubos son fáciles de inspeccionar y limpiar.

P3: ¿Cómo se compara la caída de presión en los intercambiadores de calor de tubo y carcasa con otros tipos?

R3: Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa tienen una menor caída de presión en comparación con los intercambiadores de calor de placas. Esto los hace más adecuados para aplicaciones donde el mantenimiento de la presión del fluido es crucial.

P4: ¿Pueden los intercambiadores de calor de tubo y carcasa manejar lodos o fluidos muy viscosos?

R4: Los intercambiadores de calor de tubo y carcasa son mejores que los intercambiadores de calor de placas para manejar lodos o fluidos muy viscosos. Esto se debe a sus mayores áreas de flujo y a la posibilidad de utilizar intercambiadores con una configuración de tubos más compleja. Dicha disposición puede incluir mezcla y turbulencia.

P5: ¿Pueden los usuarios reemplazar los tubos individuales en un intercambiador de calor de tubo y carcasa si se dañan?

R5: Si alguien daña la carcasa y el tubo, por lo general, es necesario reemplazar el intercambiador de calor. Por ello, es esencial elegir dispositivos de alta calidad que satisfagan el propósito previsto.