TROCADOR DE CALOR DE TUBOS
O trocador de calor de tubos é uma das tecnologias mais utilizadas na transferência de calor industrial, graças à sua robustez, flexibilidade de projeto e capacidade de adaptação a múltiplas combinações de fluidos. O princípio é simples: dois fluidos trocam energia térmica através das paredes de um feixe de tubos, sem contato direto.
Na BOIXAC, projetamos trocadores de tubos com uma abordagem de engenharia conceitual, partindo sempre de uma análise rigorosa do processo: tipo de fluidos, regime de operação, temperaturas, vazões, perdas de carga admissíveis e requisitos de manutenção.
A decisão fundamental de projeto: identificar o fluido limitante
A escolha entre tubos lisos e tubos com aletas não depende apenas se o fluido é gás ou líquido, mas de qual lado limita a transferência global de calor.
Quando ambos os fluidos apresentam coeficientes de transferência elevados, como em trocas líquido–líquido ou gás–gás, o aumento da superfície não traz melhorias significativas. Nestes casos, a solução ideal é o trocador de tubos lisos, que prioriza simplicidade, facilidade de limpeza e durabilidade.
Quando há uma assimetria clara entre os fluidos, geralmente em processos gás–líquido, um dos lados — normalmente o gás — atua como fluido limitante. Neste cenário, o uso de tubos com aletas permite aumentar a área efetiva do lado limitante, tornando a troca tecnicamente e energeticamente viável.
Tubos com aletas: escolha da geometria das aletas
Uma vez definida a necessidade de aletas, a decisão seguinte é sobre a geometria das aletas, que influencia diretamente a performance térmica, a perda de carga e a durabilidade.
Os trocadores de calor com aletas contínuas são construídos posicionando um conjunto de chapas perfuradas paralelas. Uma série de tubos atravessa perpendicularmente o feixe de aletas e é expandida para garantir contato completo entre tubos e aletas. Esta construção tubo–aleta maximiza a eficiência térmica, proporcionando um alto fator U global, e é especialmente eficiente em recuperadores de alta eficiência onde o fator de incrustação não é limitante.
Os trocadores de calor com aletas helicoidais consistem em tubos independentes aos quais é enrolada uma aleta em espiral. Diferente das aletas contínuas, aqui são as aletas que pressionam os tubos, garantindo excelente transferência térmica entre os materiais. Este formato construtivo permite maiores espessuras, conferindo maior robustez mecânica e tornando o sistema ideal para ambientes exigentes: vibração, corrosão ou altas temperaturas.
Trocador de calor de tubos com aletas contínuas
Trocador de calor de tubos com aletas helicoidais
Águal glicol
Água superaquecida
Óleo térmico
Vapor
FAQs
Quando faz sentido utilizar tubos com aletas?
Quando um dos fluidos limita a transferência de calor, geralmente um gás.
Os tubos com aletas são utilizados quando existe uma assimetria clara nos coeficientes de transferência entre os dois lados do trocador. Em processos gás–líquido, as aletas permitem aumentar a superfície efetiva do lado limitante e melhorar o desempenho global sem aumentar excessivamente o volume do equipamento.
É possível usar tubos com aletas em trocas líquido–líquido?
Não, não é tecnicamente consistente.
Em trocas líquido–líquido, ambos os fluidos apresentam altos coeficientes de transferência. Nestes casos, a resistência dominante é geralmente a parede do tubo ou o fouling, e a adição de aletas não traz benefícios significativos, complicando a limpeza e a manutenção.
Como sei qual tipo de trocador de tubos é adequado para o meu processo?
Depende do fluido limitante, das temperaturas, das vazões e dos objetivos energéticos do processo.
A escolha correta de um trocador de tubos baseia-se em uma análise conjunta do regime de operação, da natureza dos fluidos, das temperaturas de entrada e saída, das perdas de carga admissíveis e dos objetivos do projeto (eficiência, recuperação de energia, compacidade ou robustez). Na BOIXAC, este estudo permite determinar desde a primeira fase se a solução ideal é um tubo liso ou com aletas, e qual geometria oferece o melhor compromisso entre desempenho térmico, confiabilidade e custo global do sistema.
Qual a vantagem de um projeto sob medida em relação a um trocador padrão?
Permite maximizar o desempenho térmico e reduzir custos operacionais desde o primeiro dia.
Um trocador projetado especificamente para o processo considera o fluido limitante, as temperaturas reais, o regime de operação e os fatores de incrustação. Isso evita sobredimensionamentos, reduz perdas de carga e garante comportamento estável ao longo do tempo. Em aplicações industriais, esse projeto inicial é fundamental para obter melhor retorno sobre o investimento.