BESCANVIADOR DE CALOR DE TUBS
El bescanviador de calor de tubs és una de les tecnologies més utilitzades en la transferència de calor industrial gràcies a la seva robustesa, flexibilitat de disseny i capacitat d’adaptació a múltiples combinacions de fluids. El principi és simple: dos fluids intercanvien energia tèrmica a través de les parets d’un feix de tubs, sense contacte directe.
A BOIXAC, concebem bescanviadors de tubs des d’un enfocament d’enginyeria conceptual, partint sempre d’una anàlisi rigorosa del procés: tipus de fluids, règim de funcionament, temperatures, cabals, pèrdues de càrrega admissibles i requisits de manteniment.
La decisió fonamental de concepció: identificar el fluid limitant
La selecció entre tubs llisos o tubs aletejats no depèn simplement de si el fluid és gas o líquid, sinó de quin dels dos costats limita la transferència de calor global.
Quan ambdós fluids presenten coeficients de transferència elevats, com en intercanvis líquid–líquid o gas-gas, l’augment de superfície no aporta millores significatives. En aquests casos, la solució òptima és el bescanviador de tubs llisos, que prioritza simplicitat, neteja i durabilitat.
Quan existeix una asimetria clara entre els fluids, habitualment en processos gas–líquid, un dels dos costats —normalment el gas— actua com a fluid limitant. En aquest escenari, l’ús de tubs aletejats permet augmentar la superfície efectiva al costat limitant, fent viable tècnicament i energèticament l’intercanvi.
Dins dels tubs aletejats: selecció de la geometria d’aleta
Un cop definida la necessitat d’aletes, la següent decisió de concepció és la geometria d’aquestes, que influeix directament en el rendiment tèrmic, la pèrdua de càrrega i la durabilitat.
Els intercanviadors de calor amb aletes contínues es construeixen situant un conjunt de làmines perforades en paral·lel. Una sèrie de tubs travessen perpendicularment el feix d’aletes i s’expansionen per garantir el ple contacte entre tubs i aletes. Aquesta construcció de tubs i aletes maximitza l’eficiència tèrmica, aportant un alt U global, és especialment eficient en recuperadors d’alta eficiència on el factor d’embrutiment no és limitant.
Els intercanviadors de calor amb aletes helicoïdals consten de tubs independents als quals se’ls enrotlla una aleta en forma d’espiral. A diferència de les aletes contínues, aquí són les aletes les que es pressionen contra els tubs assegurant l’excel·lent transferència tèrmica entre els materials. El seu format constructiu permet disposar d’espessors més grans aportant major robustesa mecànica i fent d’aquest sistema l’òptim en entorns exigents; vibracions, corrosió o elevades temperatures.
Intercanviador de calor de tubs i aletes continues
Intercanviador de calor de tubs aletejats
Bateries d’oli tèrmic
Bateries d’aigua sobeescalfada
Bateries de vapor
Bateries d’aigua
FAQs
Quan té sentit utilitzar tubs aletejats?
Quan un dels fluids limita la transferència de calor, habitualment un gas.
Els tubs aletejats s’utilitzen quan existeix una asimetria clara en els coeficients de transferència entre els dos costats de l’intercanviador. En processos gas–líquid, les aletes permeten incrementar la superfície efectiva al costat limitant i millorar el rendiment global sense augmentar excessivament el volum de l’equip.
Es poden utilitzar tubs aletejats en líquid–líquid?
No és tècnicament coherent.
En intercanvis líquid–líquid, ambdós fluids presenten coeficients de transferència elevats. En aquests casos, la resistència dominant sol ser la paret del tub o el fouling, i l’addició d’aletes no aporta beneficis significatius, complicant la neteja i el manteniment.
Com sé quin tipus de bescanviador de tubs és l’adequat per al meu procés?
Depèn del fluid limitant, les temperatures, els cabals i els objectius energètics del procés.
La selecció correcta d’un bescanviador de tubs parteix d’una anàlisi conjunta del règim de funcionament, la naturalesa dels fluids, les temperatures d’entrada i sortida, les pèrdues de càrrega admissibles i els objectius del projecte (eficiència, recuperació d’energia, compactació o robustesa).
A BOIXAC, aquest estudi permet definir des de la primera fase si la solució òptima és un tub llis o aletejat, i quina geometria ofereix el millor compromís entre rendiment tèrmic, fiabilitat i cost global del sistema.
Quin avantatge té una concepció a mida respecte a un intercanviador estàndard?
Permet maximitzar el rendiment tèrmic i reduir costos operatius des del primer dia.
Un bescanviador concebut específicament per al procés té en compte el fluid limitant, les temperatures reals, el règim de funcionament i els factors d’embrutiment. Això permet evitar sobredimensionaments, reduir pèrdues de càrrega i assegurar un comportament estable al llarg del temps. En aplicacions industrials, aquesta concepció inicial és clau per obtenir un millor retorn de la inversió.