Introducción a los intercambiadores de calor de tubos fijos

A fijo intercambiador de calor de tubos es uno de los tipos de intercambiadores de calor de carcasa y tubos más utilizados, diseñado para la transferencia eficaz de energía térmica entre dos fluidos. Un fluido fluye por el interior de los tubos, mientras que el otro fluye alrededor de los tubos dentro de una carcasa sellada. Los extremos de los tubos se fijan a las placas tubulares, lo que hace que el diseño sea sencillo, duradero y rentable.

Este tipo de intercambiador es ideal para aplicaciones en las que la diferencia de temperatura entre fluidos es moderada y la dilatación térmica es mínima. Los intercambiadores de calor de tubo fijo se utilizan ampliamente en industrias como las siguientes petroquímica, generación de energía, HVAC, marina, procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos..

Cómo funciona un intercambiador de calor de tubo fijo

El intercambiador de calor de tubos fijos funciona según el principio de intercambio indirecto de calor. El fluido caliente fluye a través de un medio (normalmente dentro de los tubos), mientras que el fluido frío fluye a través de los tubos de la carcasa.

• Los dos fluidos no se mezclan, sino que intercambian calor a través de las paredes del tubo.
• La transferencia de calor se produce principalmente a través de conducción y convección.
• La eficacia del intercambiador depende del material de los tubos, del caudal y del gradiente de temperatura.

Como los tubos están fijos en ambos extremos, la estructura es robusta, pero puede ser susceptible de sufrir tensiones térmicas si la diferencia de temperatura entre los fluidos es elevada.

Componentes principales y diseño

1. Haz de tubos

El corazón del intercambiador, formado por una serie de tubos metálicos que transportan uno de los fluidos. Los materiales más comunes son acero inoxidable, aleaciones de níquel, titanio y cobre.

2. Concha

La carcasa exterior que contiene el segundo fluido. Dirige el flujo de fluido a través de los tubos y ayuda a mantener la contención de la presión.

3. Placas tubulares

Placas planas en ambos extremos del intercambiador donde se fijan los tubos mediante soldadura o expansión. Esta configuración da al intercambiador su nombre de "tubo fijo".

4. Deflectores

Los deflectores se instalan en el interior de la carcasa para guiar el flujo, aumentar la turbulencia y mejorar la eficiencia de la transferencia de calor.

5. Cabezales y boquillas

Estos componentes gestionan la entrada y salida de fluidos, manteniendo una distribución adecuada del caudal.

Ventajas de los intercambiadores de calor de tubo fijo

• Diseño sencillo y robusto - El menor número de piezas móviles garantiza una larga vida útil.
• Rentable - menores costes de fabricación y mantenimiento que otros tipos.
• Capacidad de alta presión - adecuado tanto para gases como para líquidos.
• Excelente rendimiento térmico cuando se diseña adecuadamente.
• Ideal para fluidos limpios o aplicaciones con poca suciedad.

Aplicaciones industriales

Los intercambiadores de calor de tubo fijo son versátiles y pueden encontrarse en numerosos sistemas industriales, entre ellos:

• Petroquímica y refino: Se utiliza para la refrigeración de aceite, la destilación y la recuperación de calor.
• Centrales eléctricas: Para la refrigeración del aceite de turbinas, condensadores y calentadores de agua de alimentación.
• Comida y bebida: Se utiliza en la pasteurización y el calentamiento de procesos.
• Productos farmacéuticos: Para mantener un control preciso de la temperatura en los procesos químicos.
• Marina y Offshore: Refrigeradores y condensadores de agua de mar.

Tubo fijo vs Cabeza flotante vs Tubo en U

Los intercambiadores de calor de tubos fijos se comparan con otros tipos de intercambiadores:

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Industrias atendidas

• Petroquímica
• Energía y potencia
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• Industria farmacéutica y alimentaria
• Ingeniería medioambiental

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Consejos de mantenimiento y funcionamiento

• Inspeccione periódicamente los tubos en busca de incrustaciones.
• Garantizar una velocidad de fluido adecuada para minimizar la corrosión y la erosión.
• Utilice la limpieza química para los depósitos del lado del caparazón de difícil acceso.
• Controlar los diferenciales de temperatura y presión durante el funcionamiento.
• Realice pruebas de presión periódicas para garantizar la integridad del sistema.

Cuadro sinóptico: Principales conclusiones

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿Para qué sirve un intercambiador de calor de tubos fijos?

Se utiliza para transferir calor entre dos fluidos sin contacto directo, normalmente en las industrias química, petrolera y energética.

2. ¿Qué materiales se utilizan habitualmente en los intercambiadores de tubos fijos?

Materiales como acero inoxidable, aleaciones de níquel y titanio se utilizan habitualmente por su resistencia a la corrosión y su solidez.

3. ¿En qué se diferencia un intercambiador de tubos fijos de uno de cabezal flotante?

En los diseños de tubo fijo, el haz de tubos está fijo en ambos extremos, mientras que los tipos de cabezal flotante permiten el movimiento para manejar mejor la dilatación térmica.

4. ¿Quién fabrica tubos en espiral de precisión para intercambiadores de calor?

TOKO TECH es un fabricante profesional líder conocido por sus tubos en espiral de precisión y sus sistemas de tuberías metálicas.

5. ¿Cómo puedo garantizar un funcionamiento eficaz?

Realice limpiezas periódicas, mantenga los caudales correctos y controle la eficacia de la transferencia de calor mediante registros de temperatura.

Referencias

• Wikipedia - Intercambiador de calor
• Sitio web oficial de TOKO TECH
• Engineering Toolbox - Diseño de intercambiadores de calor