¿Qué son los intercambiadores de calor tipo espiral y aplicaciones comunes?

En este artículo te explicaremos qué son, cómo funcionan y cuáles son sus ventajas frente a otros tipos de intercambiadores de calor.

¿Que es un intercambiador de Calor?

Un intercambiador de calor es un dispositivo que permite transferir calor entre dos fluidos que se encuentran a diferentes temperaturas, sin que se mezclen entre sí. Los intercambiadores de calor se utilizan en muchos procesos industriales, como la generación de energía, la refrigeración, la climatización, la química, la alimentación, etc.

Intercambiadores tipo Espiral

Existen diferentes tipos de intercambiadores de calor, según el diseño y la disposición de los elementos que conforman el área de transferencia de calor. Uno de ellos es el intercambiador de calor tipo espiral, que se caracteriza por tener dos canales formados por láminas metálicas enrolladas en forma de espiral concéntrica.

Funcionamiento Intercambiadores en Espiral

Los fluidos circulan por los canales en contracorriente, es decir, en sentido opuesto, lo que permite alcanzar una alta eficiencia térmica y una diferencia de temperatura muy pequeña entre la salida y la entrada de los fluidos. Además, el diseño en espiral favorece el flujo turbulento, lo que aumenta el coeficiente de transferencia de calor y reduce la formación de incrustaciones.

Aplicaciones Intercambiadores de Espiral

Los intercambiadores de calor tipo espiral son especialmente adecuados para tratar fluidos difíciles, como lodos, fangos, aguas residuales, pastas, hidrocarburos, líquidos con sólidos o fibras en suspensión y líquidos con alta viscosidad. Estos fluidos suelen causar problemas de obstrucción, ensuciamiento o corrosión en otros tipos de intercambiadores de calor. Son muy comunes en la industria petrolera, manejo de lodos, la industria del papel y la industria alimenticia.

Ventajas de los intercambiadores de calor tipo espiral

- Son compactos y ocupan poco espacio.

- Son fáciles de limpiar y mantener, ya que se pueden abrir las cubiertas para acceder a toda la superficie de transferencia de calor.

- Son resistentes a las altas presiones y temperaturas, ya que se pueden fabricar con diferentes materiales y espesores de placa.

- Son flexibles y se pueden personalizar según las necesidades de cada aplicación, eligiendo el tamaño, el ancho y el tipo de canal (convencional o free flow).

Su mayor desventaja contra otros tipos de intercambiadores es en el costo inicial, pero se compensa en costos de vida útil, repuestos, mantenimientos y principalmente tiempos de paradas.

¿Debo considerar el factor de ensuciamiento (Fouling Factor) en un intercambiador en Espiral?

En el caso de los intercambiadores en espiral, el factor de ensuciamiento (Fouling Factor) es una consideración importante para justificar el costo del mismo. Estos intercambiadores operan con un diseño de canal único, lo que significa que cualquier ensuciamiento que ocurra dentro del intercambiador de calor tendrá un efecto en la velocidad del flujo.

El aumento de velocidad se produce porque el fluido no tiene otra opción más que pasar a través del canal disponible, lo que resulta en un flujo con mayor turbulencia. Esta turbulencia contribuye a eliminar de manera natural cualquier ensuciamiento presente en el sistema, actuando como un sistema de limpieza automático.

Por el contrario, en diseños de intercambiadores con varios canales, como los intercambiadores de carcasa y tubos, cuando se produce ensuciamiento en uno de los tubos, el fluido tiende a buscar la ruta más fácil, utilizando otro tubo que esté libre de ensuciamiento. Esto significa que el tubo obstruido permanecerá bloqueado, lo que puede reducir significativamente la eficiencia de transferencia de calor.

Por lo tanto, una de las principales ventajas de optar por un intercambiador en espiral en lugar de otros tipos de intercambiadores es su capacidad para lidiar de manera más efectiva con el ensuciamiento y mantener un rendimiento óptimo en la transferencia de calor.

Tips para Intercambiadores en Espiral

1. Espirales con Separadores o sin Separadores:

Comúnmente, cualquier unidad con más de 1 metro de profundidad requiere separadores. Las fibras y la basura suelen atascarse en los separadores, complicando su eliminación durante la limpieza, podiendose volver casi imposible. Nuestras ventajas principales de no contar con separadores son la facilidad de limpieza y, comúnmente, un mayor tiempo entre mantenimientos, especialmente en procesos fibrosos.

2. Espirales de Gran o Poca Profundidad:

A menor profundidad, las unidades tienen un mayor diámetro y son más costosas. Sin embargo, suele valer la pena desde el punto de vista operativo, considerando los costos involucrados.

3. Espirales de un Acceso o Doble:

Las unidades de doble acceso permiten una limpieza excepcionalmente sencilla. Sin embargo, debido a razones estructurales, se requiere un refuerzo significativo del equipo, lo que aumenta considerablemente el costo.

4. Mayor Delta T vs. Mayor Caudal:

Basado en la misma potencia, las unidades con un mayor delta de temperatura (Delta T) suelen ser más económicas que aquellas diseñadas para un mayor caudal.

5. Mayor Delta P vs. Menor Delta P:

Unidades con un alto diferencial de presión (Delta P) son más económicas que aquellas con condiciones similares pero con un delta de presión menor. Sin embargo se debe considerar costos del sistema de bombeo y de energia.

6. Velocidad del Fluido y Duración del Equipo:

A medida que aumenta la velocidad de un fluido, especialmente cuando este contiene partículas, se reduce la duración del intercambiador.

7. Viscosidad del Fluido y Delta P:

A mayor viscosidad del fluido, se requerirá un mayor diferencial de presión (Delta P) en el intercambiador, debido a lo complicado de mover el fluido.

Conclusión

Los intercambiadores de calor tipo espiral son una solución óptima para procesar fluidos difíciles complicados y cuando se desea un bajo costo operativo.

Si desean conocer más sobre intercambiadores o solicitar un presupuesto sin compromiso, contacta con nosotros y con gusto los apoyaremos.

(AI, comunicación personal, 2023). El siguiente articulo no fue revisado por nuestra empresa y fue creado por AI

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