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Guía de intercambiadores de calor de placas

Guía de intercambiadores de calor de placas

Uno de los productos más populares que ofrecen los sistemas de transferencia de calor es el intercambiador de calor de placas. Este tipo de intercambiador de calor tiene un diseño único y ofrece varias ventajas a las industrias que dependen de ellos para sus operaciones diarias.
Cuando se trata de seleccionar y comprar un intercambiador de calor, hay muchas opciones en el mercado y su empresa necesita comprar equipos que puedan satisfacer sus necesidades de manera efectiva. Aquí hay información útil sobre los intercambiadores de calor de placas y cómo pueden afectar su proyecto de cervecería.
Guide to Plate Heat Exchangers
intercambiador de calor de placas

¿Qué es un intercambiador de calor de placas?

El diseño del intercambiador de calor de placas consta de múltiples placas de transferencia de calor, que consisten en una placa fija y una placa de presión suelta para formar una unidad completa. Cada placa de transferencia de calor tiene una disposición espaciadora y proporciona dos sistemas de canales independientes.
En su forma más básica, un intercambiador de calor de placas consta de láminas de metal corrugado comprimidas en un marco. Los medios calientes y fríos fluyen a ambos lados de la placa y transfieren calor en un arreglo de flujo a contracorriente completo. Cada placa está equipada con un sistema de doble sellado que mantiene el fluido entre los canales. Las placas corrugadas crean turbulencia en el fluido a medida que fluye a través del dispositivo, y esta turbulencia le da al intercambiador de calor de placas un coeficiente efectivo de transferencia de calor.
La operación del intercambiador de calor de placas se caracteriza por una alta eficiencia de transferencia de calor, tamaño compacto, diseño flexible, menos construcción (debido a la turbulencia de las placas) y bajos costos de ciclo de vida. Los coeficientes típicos de transferencia de calor para los intercambiadores de calor de placas pueden ser de cuatro a cinco veces más altos que los de los diseños de carcasa y tubos. El área compacta de transferencia de calor en el intercambiador de calor de placas da como resultado un diseño eficiente con requisitos de espacio tan bajos como el 10 % de los diseños típicos de carcasa y tubos. Algunos diseños son modulares, lo que permite cambiar cada parte del intercambiador de calor de placas según sea necesario. Con estos diseños, los usuarios pueden agregar o quitar tableros en el campo para nuevas tareas, o incluso cambiar los componentes del marco para adaptarse a los requisitos de capacidad ampliada.

El principio de funcionamiento del intercambiador de calor de placas.

Teoría de la transferencia de calor: las leyes de la física siempre permiten que la energía impulsora en un sistema fluya hasta el equilibrio, donde el calor se disipa cuando hay una diferencia de temperatura. Los intercambiadores de calor siguen el principio de ecualización. Con un intercambiador de calor de placas, el calor viaja a través de la superficie y separa el medio caliente del medio frío. Por lo tanto, los fluidos y gases de calefacción y refrigeración utilizan niveles mínimos de energía.
La teoría de la transferencia de calor entre un medio y un fluido ocurre cuando:
  • El calor siempre se transfiere del medio caliente al medio frío.
  • Siempre debe haber una diferencia de temperatura entre los medios.
  • El calor perdido por el medio caliente es igual al calor ganado por el medio frío.
Aplicación del intercambiador de calor de placas

Aplicación de intercambiador de calor de placas

Los diferentes tipos de intercambiadores de calor de placas tienen muchas aplicaciones potenciales, incluidos los pasteurizadores, el procesamiento de bebidas, los enfriadores, los conectores entre calderas y torres de enfriamiento, y otras aplicaciones de ingeniería de procesos. Un intercambiador de calor de placas es un sistema modular que proporciona una excelente transferencia de calor en una fracción del tamaño de la mayoría de los diseños convencionales. Además, proporciona un suministro instantáneo de agua y la mayoría de los demás líquidos mientras mantiene la temperatura de referencia adecuada dentro de 1 °C o 2 °C para su aplicación específica.
Además, la práctica estándar para usar intercambiadores de calor de placas es usar intercambiadores de calor de placas como divisiones en sistemas de calefacción central para proteger equipos costosos como calderas comerciales. Los intercambiadores de calor de placas se utilizan en estos sistemas para dividir el sistema de calefacción central en dos circuitos, uno dedicado a la caldera y el otro al radiador y al equipo asociado. El concepto general detrás de una interrupción del sistema de calefacción central es dividir la calefacción en dos circuitos para que cualquier sedimento que flote en el antiguo sistema de calefacción no dañe ni acorte la vida útil de una costosa caldera.
Tipos de intercambiadores de calor de placas

Tipos de intercambiadores de calor de placas

Hay cuatro tipos principales de intercambiadores de calor de placas:
  • Intercambiadores de calor de placas con juntas: use juntas y diseños de alta calidad para sellar las placas y evitar fugas. Las placas se pueden quitar fácilmente para su limpieza, expansión o reemplazo, lo que reduce en gran medida los costos de mantenimiento.
  • Intercambiador de calor de placas soldadas: este tipo de intercambiador de calor se utiliza en muchas aplicaciones industriales y de refrigeración. El intercambiador de calor consta de placas de acero inoxidable soldadas con cobre, por lo que tiene una alta resistencia a la corrosión. Los intercambiadores de calor de placas soldadas son eficientes y compactos, lo que los convierte en una excelente opción económica.
  • Intercambiador de calor de placas soldadas: este tipo de intercambiador de calor es similar a un intercambiador de calor de placas con juntas, pero sus placas están soldadas entre sí. Este intercambiador de calor es extremadamente duradero e ideal para transportar fluidos con altas temperaturas o materiales corrosivos. Dado que las placas están soldadas entre sí, la limpieza mecánica de las placas no es una opción para los intercambiadores de calor de placas y marcos.
  • Intercambiador de calor de placas semisoldadas: este intercambiador de calor es una mezcla de placas soldadas y con juntas. Consisten en dos placas en pares soldadas entre sí, que luego se sellan al otro par de placas. Por tanto, una vía de fluido del intercambiador de calor de placas semisoldadas está soldada y la otra vía de fluido está sellada. Esto da como resultado un intercambiador de calor de placas semisoldadas que es fácil de mantener en un lado, mientras que el otro lado puede transmitir fluidos más intensos. Los intercambiadores de calor de placas semisoldadas son ideales para transferir materiales costosos ya que tienen un riesgo muy bajo de pérdida de fluido.

Ventajas de los intercambiadores de calor de placas

  • Alto coeficiente de transferencia de calor: para el mismo fluido, la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador de calor de placas es mucho mayor que la del intercambiador de calor de carcasa y tubos.
  • Bajo Costo: Baja inversión de capital, bajos costos de instalación, mantenimiento limitado y costos operativos.
  • Diseño compacto: debido a que el intercambiador de calor de placas tiene un alto coeficiente de transferencia de calor, tiene la misma capacidad de calor que el intercambiador de calor de carcasa y tubos, y el tamaño es el 20% del intercambiador de calor de carcasa y tubos.
  • Fácil mantenimiento y limpieza: los intercambiadores de calor de placas se pueden desarmar individualmente para facilitar la limpieza y el mantenimiento.
  • Fácil expansión de la capacidad: debido al diseño único del intercambiador de calor de placas, es fácil agregar o quitar placas para expandir o reducir su capacidad de transferencia de calor.
  • Control de temperatura: los intercambiadores de calor de placas funcionan bien con una pequeña diferencia de temperatura entre los fluidos fríos y calientes.
  • Alta confiabilidad: bajo consumo de energía en la mayoría de los procesos y la capacidad de reducir la suciedad, el estrés, el desgaste y la corrosión.

Desventajas de los intercambiadores de calor de placas

  • Potencial de fugas: aunque el diseño de los intercambiadores de calor de placas permite que las placas y las juntas entre ellas se sujeten firmemente, aún existe un mayor potencial de fugas en comparación con los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.
  • Caída de presión más alta: los pasajes estrechos para el flujo de fluido dan como resultado un coeficiente de transferencia de calor general alto, pero también una caída de presión más alta, lo que requiere costos de bombeo más altos que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos.
  • No es adecuado para una gran diferencia de temperatura del fluido: en el caso de una gran diferencia de temperatura entre los dos fluidos, el intercambiador de calor de placas no funciona tan bien como el intercambiador de calor de carcasa y tubos.
  • No es muy efectivo a temperaturas de fluido muy altas: las juntas imponen limitaciones de temperatura en el intercambiador de calor de placas.
  • Uso con presión limitada: la presión de uso general no supera los 1,5 MPa.
  • Paso de flujo pequeño: no apto para intercambio de calor de gas a gas o condensación de vapor.
  • Alta incidencia de taponamiento: Para situaciones donde hay sólidos en suspensión en el fluido, puede obstruir la tubería.
En resumen, un intercambiador de calor de placas es un dispositivo para el intercambio de calor entre dos fluidos, especialmente para la transferencia de calor entre dos líquidos. Los intercambiadores de calor de placas constan de varias capas de placas corrugadas apiladas una encima de otra, con aberturas entre las diferentes capas de placas a través de las cuales migran los medios fríos y calientes. Este artículo presenta los diferentes tipos de intercambiadores de calor de placas, así como las ventajas y desventajas de los intercambiadores de calor de placas, con la esperanza de ayudarlo a comenzar su cervecería.
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