En los últimos años se han incorporado una serie de mejoras tecnológicas en este proceso que han permitido optimizar sustancialmente el rendimiento de los equipos, elevar su vida útil y la velocidad de producción de estos.
Los intercambiadores de calor (ICs) están presentes en la mayoría de los sistemas térmicos complejos de las industrias y representan el vehículo más ampliamente usado para la transferencia de calor en las aplicaciones de los procesos industriales. Ellos son seleccionados para servicios tales como:
– Enfriamiento de líquido.
– Enfriamiento de gas.
Procesos donde se condensen vapores de refrigerantes.
– Procesos donde se produce condensación de vapor de agua.
– Procesos de evaporación de refrigerantes agua u otros líquidos.
– Procesos de extracción de calor y calentamiento regenerativo del agua de alimentación de calderas.
– Recuperación del calor en efluentes gaseosos y líquidos residuales calientes.
– Enfriamiento de aire.
– Enfriamiento de aceite de lubricación en compresores, turbinas y motores, mediante camisas de enfriamiento y muchas otras aplicaciones industriales.
Los ICs tienen la habilidad de transferir grandes cantidades de calor a un costo relativamente bajo, pudiendo tener amplias áreas de superficie de transferencia en pequeños espacios, volúmenes de líquido y peso. La Figura 1 muestra un esquema simplificado de un intercambiador de calor (IC), en particular, de tubo y carcasa.
En la actualidad, los ingenieros que operan en la industria moderna a menudo se encuentran en una posición en la que tienen que seleccionar los ICs para realizar ciertas tareas de transferencia de calor. En general, el objetivo es calentar o enfriar cierto fluido con una masa determinada y una temperatura conocidos, para llevarlo hasta una temperatura deseada.
Por tanto, antes de iniciar un proceso de selección de un IC, los usuarios deben clarificar algunos factores que resultan preponderantes en el posterior proceso de definición y diseño. De estos, los siguientes son, a nuestro juicio, los más importantes:
– Costo (limitaciones en presupuesto).
– Tamaño y peso.
– Tipo, materiales.
– Bajo costo de mantenimiento.
– Seguridad.
– Contaminación acústica, etc.
Con respecto al diseño mecánico de los ICs, la mayoría de los fabricantes se basa en:
– Norma TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association).
– El Código de la American Society of Mechanical Engineering (ASME), Sección VIII.
Configuración de intercambiadores TEMA
TEMA ha conformado una serie de normas mecánicas para la fabricación de los ICs:
– Clase R son los usados en condiciones de operación severas, en procesos petroleros y afines.
– Clase C designa a los intercambiadores empleados en aplicaciones comerciales y procesos generales bajo condiciones moderadas.
– Clase B se refiere a los intercambiadores de calor de carcasa y tubos usados en procesos químicos. Generalmente, en estos últimos los materiales constructivos son no-ferrosos, mientras que en los de clase C y R se usan materiales ferrosos.