Por qué elegir un intercambiador de calor tubular frente a uno de placas

Para fluidos simples no viscosos, la elección del intercambiador de calor normalmente se reduce a una elección entre intercambiadores de placas (PHEs) frente a los tubulares. Los defensores y fabricantes de ambos tipos de intercambiadores presentan argumentos sólidos para el uso de cada tecnología y la idoneidad de cada tipo de intercambiador, pero en última instancia, la transferencia térmica determinará el mejor intercambiador de calor para cada aplicación.

Hay una serie de consideraciones que no siempre se tienen en cuenta al evaluar las ventajas de ambos tipos de intercambiadores. En primer lugar, es importante comprender la diferencia entre los dos diseños, lo que facilitará la comprensión de las diferencias en coste, eficiencia operativa y mantenimiento.

Especificaciones

Como su nombre indica, un intercambiador de calor de placas consiste en una serie de placas de metal prensado separadas por juntas. El fluido de servicio (que proporciona el efecto de calentamiento o enfriamiento) y el producto (el material a calentar o enfriar) fluyen a través de los espacios entre placas alternativas. En contraste, un diseño de tubular presenta un tubo (o una serie de tubos) en el interior de una carcasa o camisa. El producto fluye a través del tubo y el fluido de servicio lo hace a través del espacio entre el tubo y la carcasa.

Entre las ventajas de los intercambiadores de placas se incluye su simplicidad y alto rendimiento de intercambio térmico (cuando se usan con fluidos simples). Sin embargo, los costes de capital de las dos tecnologías no siempre están claros. Tampoco lo son las diferencias en la caída de presión creadas por los dos diseños, pero los intercambiadores tubulares normalmente pueden trabajar a temperaturas más elevadas.

Si bien los PHEs necesitan menos espacio que las unidades tubulares, la diferencia de tamaño exacta dependerá del diseño de la unidad tubular que se compara. Los intercambiadores que utilizan tecnología de tubos corrugados (como los intercambiadores de calor tubulares HRS) para aumentar la eficiencia térmica, proporcionan un rendimiento equivalente que los diseños tradicionales de tubos lisos, pero con menos área.

Otra ventaja de los PHEs es que son fáciles de desmontar y limpiar, pero quitar muchas placas separadas y sus juntas correspondientes no es lo más adecuado. Además, un intercambiador tubular bien diseñado no necesita una limpieza profunda tan regular como los de placas, y esa limpieza es más sencilla si se instalan tubos extraíbles.

Los fabricantes de PHEs reivindican que sus diseños funcionarán durante años sin necesidad de mantenimiento, pero también admiten que la limpieza (que a menudo implica niveles similares de desmontaje), depende de la viscosidad, el ensuciamiento y el potencial de incrustación del producto. En otras palabras, es admitir que el rendimiento en el mundo real es mucho menos impresionante que en la teoría. Por el contrario, los intercambiadores de tubos corrugados están diseñados específicamente para reducir el ensuciamiento, lo que significa que sus parámetros de rendimiento se basan en situaciones operativas reales.

Coste del mantenimiento

Obviamente, el coste total (la inversión inicial más los costes de mantenimiento durante la vida útil de la unidad) es un factor determinante al considerar en qué tipo de intercambiador de calor invertir. Los defensores de los PHEs afirmarán que proporcionan una menor inversión inicial, pero rara vez mencionan uno de los mayores costes de mantenimiento involucrados en el funcionamiento de los intercambiadores: el reemplazo de juntas.

Las juntas entre cada placa son una característica de diseño inherente de los PHEs, pero son propensas a fallar, sobre todo cuando trabajan a altas temperaturas. Esto suele ocurrir cuando la operación implica una gran cantidad de ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento, que estresan tanto el material de la junta como las placas de metal, que a menudo tienen un grosor de sólo 0,5-0,6 mm. Incluso cuando no fallan, el reemplazo regular de la junta es parte del requisito de servicio estándar, por lo que el precio de las juntas debe considerarse en el coste global, junto con el tiempo de inactividad y los costes de servicio directo. Debido a que la mayoría de los diseños tubulares son de construcción soldada, no hay juntas internas que fallen o que haya que reemplazar. Cuando se utilizan tubos extraíbles, las juntas tóricas son la norma, lo que las hace mucho más fáciles y baratas de reemplazar que los diseños de juntas a medida requeridos para los intercambiadores de placas.

Una vez que se tiene en cuenta el coste de reemplazo de la junta a lo largo de la vida útil de un intercambiador de placas, la evaluación del coste total se inclina hacia los intercambiadores de calor tubulares. Con un mantenimiento y limpieza rutinaria mucho más simple y sin necesidad de reemplazar regularmente juntas costosas y a medida, cada vez más usuarios aprecian las ventajas de los intercambiadores de calor tubulares.