Intercambiadores de Calor: CARACTERÍSTICAS

Definición: Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor de un fluido a otro, sea que estos estén separados por una barrera sólida o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de Aire, producción de Energía y procesamiento Químico.

Tipos de Intercambiadores de Calor Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos, se puede realizar una clasificación dependiendo de su construcción. Para la elección del mismo se consideran aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad, contenido en sólidos, límite de temperaturas, conductividad térmica, etc.

Partes Principales La satisfacción de muchas demandas industriales requiere el uso de un gran número de horquillas de doble tubo. Estas consumen considerable área superficial así como presentan un número considerable de puntos en los cuales puede haber fugas. Cuando se requieren superficies grandes de transferencia de calor, pueden ser mejor obtenidas por medio de equipo de tubo y coraza.

Intercambiador de Doble Tubo Las partes principales son dos juegos de tubos concéntricos, dos tubos en “T” conectores, un cabezal de retorno y un codo en U. La tubería interior se soporta en la exterior mediante estoperos y el fluido entra al tubo interior a través de una conexión roscada localizada en la parte externa del intercambiador.

Deflectores Segmentados

Intercambiador de Placas De placas: formados por un conjunto de placas de metal corrugadas (acero inoxidable, titanio, etc.) contenidas en un bastidor. El sellado de las placas se realiza mediante juntas o bien pueden estar soldadas.

Intercambiador de Tubos en U Tubulares: formados por un haz de tubos corrugados o no, realizado en diversos materiales. El haz de tubos se ubica dentro de una carcasa para permitir el intercambio con el fluido a calentar o enfriar.

Intercambiador de Tubo Aleteado Tubo aleteado: se compone de un tubo o haz de tubos a los que se sueldan aletas de diferentes tamaños y grosores para permitir el intercambio entre fluidos y gases. P. ej., radiador de un vehículo

Intercambiador de Un solo paso

Intercambiador de Tubos en Espiral

Intercambiador de Flujo Transversal

Intercambiador de Cabezal Flotante Interno

Intercambiador de Espejo Fijo

Intercambiador de Cabezal Flotante con Empaque Exterior

Intercambiador de Calor de Tubos en U

Rehervidor de Cabezal Flotante de Caldera

Intercambiador con Espejo empaquetado y Anillo de Cierre Hidráulico

Aplicaciones Industriales Industria alimentaria: enfriamiento, termización y pasteurización de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino, jarabe de azúcar, aceite, etc. Industria química y petroquímica: producción de combustibles, etanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites industriales, plantas de cogeneración, etc. Industria del Aire acondicionado: cualquier proceso que implique enfriamiento o calentamiento de los gases. Calefacción y Energía Solar: producción de agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua caliente mediante paneles solares, etc. Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante el empleo del agua del mar.

Efectividad de un Intercambiador La efectividad de transferencia de calor se define como la razón de la transferencia de calor lograda en un intercambiador de calor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera de área infinita de transferencia de calor. En contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área del intercambiador de calor, la temperatura de salida del fluido mismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluido máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito. En el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que la temperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitiera que ambos se mezclaran libremente en un intercambiador de tipo abierto.

Inspección Conjunto de actividades que deben realizarse para determinar la condición de un componente. Estas actividades incluyen: ensayos destructivos y no destructivos, mediciones, etc. Cada componente inspeccionado, se tiene siempre un resultado de inspección, que debe analizarse y documentarse.

Inspección Las metodologías de inspección que utilizan “análisis de riesgo” se basan en parámetros operacionales, materiales de construcción, medio ambiente y condiciones reales de los equipos (luego de haber prestado servicio durante varios años).

Inspección Este enfoque está reemplazando a los sistemas de “inspección basada en el tiempo”; los cuales consisten en la inspección periódica del 100% de losequipos

RBI Implementación de estrategias de inspección para reducir el riesgo de falla a un nivel aceptable. Por otro lado, a partir de un ranking de criticidades se pueden identificar los componentes de mayor riesgo de falla, que necesitan ser monitoreados con mayor detalle. De esta forma, es posible optimizar los programas de inspección y mantenimiento.

RBI El enfoque principal de un estudio RBI es asegurar la integridad, es decir,la contención de todos los equipos estáticos; como así también optimizar las tareas de inspección.

Metodología Generación de Base de Datos Datos de proceso, Datos de diseño Descripción y evaluación de los mecanismos de degradación, y Compilación de las historias de inspección de cada equipo y cañería de la unidad.

Metodología 2. Definición y descripción de los circuitos de corrosión (CC) de la unidad. Un CC es una sección de la unidad que tiene materiales de construcción y condiciones de proceso “similares”.

Metodología 3.Asignar los modos de falla relevantes a cada TAG del CC. Cada TAG puede tener asignado más de un modo de falla,por lo que el estudio RBI se realiza para cada combinación TAG-Modo de Falla posible

Metodología 4. Evaluar las criticidades de todas las combinaciones TAGModo de Falla definidas. La evaluación de criticidades requiere de la evaluación de las probabilidades y consecuencias de falla. Ambas se presentan en una matriz, denominada matriz de criticidades.

Metodología 5. Definición de un índice de confianza para cada combinación TAGModo de Falla. El mismo es un indicador de la confiabilidad con la que se predice la probabilidad de falla

Metodología 6. Definir los programas de inspección. El objetivo de un programa de inspección es especificar y realizar las actividades necesarias para detectar el deterioro del equipo en servicio antes de que ocurra la falla y de esta forma evitarla.

Metodología Muchas situaciones pueden llevar a la falla del equipo, errores de diseño, defectos de fabricación, mal funcionamiento de dispositivos de control, daño progresivo,.

Metodología Los parámetros que definen un programa de inspección son: ubicación de la inspección, técnica a utilizar, alcance de la inspección e intervalo entre inspecciones.

Metodología Las tareas que surgen de un programa de inspección dependen de los mecanismos de corrosión que tengan asignados los componentes. Dependientes del tiempo, no dependientes del tiempo y, como caso especial, corrosión bajo aislación (CUI,‘Corrosion Under Isolation’).

Metodología 7.Revisión regular del programa Algunos eventos que sugieren realizar una revisión son: paradas de planta (planeadas o no), excursiones en la ventana operativa y cambios en la planta (incluyendo cambios en las condiciones de proceso).