La gama de intercambiadores de calor tubulares es muy amplia. Comienza con pequeños intercambiadores de calor de acero inoxidable de unas pocas docenas de tubos para la industria alimentaria y no termina ni siquiera con los grandes intercambiadores, como los generadores de vapor de la industria nuclear, que pueden llegar a tener más de 10 000 tubos por placa.
¿Qué es un intercambiador de calor tubular? ¿Cuáles son sus ventajas e inconvenientes?
¿Para qué tipo de aplicaciones se utilizan?
¡En este artículo te daremos respuesta a todas estas preguntas!
Cómo funciona un intercambiador de calor tubular
Un intercambiador tubular es un tipo de intercambiador de calor cuyos tubos están alojados en una carcasa. Se trata de un dispositivo muy habitual en los sectores industriales en los que el objetivo es recuperar el calor de gases o líquidos.
El principio de funcionamiento del intercambiador de calor de carcasa y tubos se basa en un haz de tubos dispuesto vertical u horizontalmente en el interior de la denominada «carcasa».
Funciona mediante el intercambio de calor entre dos fluidos. Uno es el fluido «calorífico» y el otro, el fluido «calentado».
Los fluidos pueden ser de diversa naturaleza y el intercambiador tubular puede utilizarse para el intercambio de gas/gas, líquido/líquido, líquido/gas, etc.
En el mercado existen diferentes categorías de intercambiadores de calor de carcasa y tubos, cada una de ellas diseñada para una aplicación específica:
- Condensador: En esta configuración, la función del intercambiador es permitir la transformación de un gas en líquido. La función del intercambiador, como su nombre indica, es condensar el vapor sobre una superficie fría. El condensador es, por lo tanto, un sistema de refrigeración que permite el intercambio de calor entre un refrigerante y un medio externo, garantizando el cambio de estado del fluido a presión constante y, posteriormente, su desupercalentamiento y su subenfriamiento. De este modo, el fluido sale del condensador en estado líquido y ya no en forma de gas.
- Enfriador: En este caso, la función del intercambiador es enfriar un líquido.
- Caldera:El objetivo principal de este proceso es vaporizar parcialmente los residuos de las columnas de destilación. Se vaporiza una mezcla de líquidos o una mezcla de líquidos y sólidos. Este proceso también se utiliza para la calefacción.
- Calentador: Capaz de funcionar en condiciones extremas, la función del calentador en el ámbito industrial es calentar un volumen de líquido o de gases.
- Evaporador: Su función es concentrar una solución mediante el aporte de energía para provocar un cambio de estado de la fase líquida a la fase gaseosa.
- Cristalizador: En esta última configuración, el intercambiador permitirá aislar un producto para recuperarlo de una solución en forma sólida.
Dimensionamiento de un intercambiador de calor de carcasa y tubos
El primer paso en el proceso de dimensionamiento consiste en elegir la tecnología más adecuada para el cliente. Para ello, hay que tener en cuenta la función que desempeñará el intercambiador en la industria, su ubicación, el tipo de fluidos, las presiones y las temperaturas.
Una vez establecidas estas dimensiones, hay que determinar la potencia térmica del intercambiador de calor de carcasa y tubos y calcular la superficie de intercambio de calor necesaria.
Como siguiente paso, es importante medir la caída de presión admisible, es decir, la pérdida de energía que sufre un fluido en movimiento.
Una vez que los planos de construcción estén listos, el intercambiador de calor tubular estará listo para su fabricación.
Los intercambiadores de calor tubulares están fabricados en acero inoxidable, Duplex, aleación de níquel o Incoloy.
Ventajas e inconvenientes de los intercambiadores de calor tubulares
En primer lugar, el intercambiador tubular es extremadamente robusto y fiable. Se trata de un equipo industrial fabricado en acero inoxidable, por lo que puede soportar altas presiones y temperaturas extremas. Este intercambiador puede funcionar con diferentes tipos de fluidos y se puede adaptar a diversas aplicaciones.
Aunque un intercambiador tubular presenta numerosas ventajas, se trata de un equipo voluminoso, por lo que es fundamental tener en cuenta el espacio que ocupará en el taller. De hecho, los intercambiadores tubulares pueden llegar a medir, en ocasiones, varias decenas de metros de longitud.
Además, hay que tener en cuenta el riesgo de que se acumulen residuos en el interior del intercambiador, así como el hecho de que su inspección no resulta sencilla. Muchos intercambiadores de carcasa y tubos están formados por tubos de gran tamaño que deben extraerse por completo del dispositivo para poder limpiarlos.
