Intercambiadores de calor de placas: ¿Cuáles son sus tipos y funcionalidades?

Los intercambiadores de calor de placas representan uno de los tipos de intercambiadores de calor con vapor y consisten en un paquete de placas de metal especialmente corrugadas y provistas de orificios de paso para los dos fluidos. La colocación de las placas es tal que cada una adopta la forma un canal.

La configuración de estos intercambiadores de calor de placas es de tal manera que cada fluido
circula por canales alternos. La transferencia de calor efectiva se produce entre dos canales adyacentes y la corrugación de las placas provoca turbulencia en el fluido, a la vez que soporta la presión diferencial.

Este flujo turbulento aumenta la eficiencia en la transferencia de calor, haciendo que los intercambiadores de calor de placas sean muy compactos en comparación con los tradicionales intercambiadores de tubos y carcasa.

Dependiendo del método usado en el sellado de las placas, los grupos en los que se puede dividir los intercambiadores de calor de placas son los tres siguientes:

• Intercambiadores de placas con juntas (o intercambiadores de calor de placas y bastidor)
• Intercambiadores de placas termosoldados.
• Intercambiadores de placas enteramente soldados.

Los intercambiadores de placas con juntas fueron inventados alrededor 1930. En esa época, se usaron por primera vez en la industria de la alimentación, en la cual se requería un intercambiador de calor de fácil limpieza para mantener las exigencias higiénicas de este sector.

El primer intercambiador de placas de calentamiento por vapor se desarrolló cerca de 1940, usándose como pasteurizador de leche. A lo largo de muchos años, el concepto de intercambiador de calor de placas ha sido confirmado como un éxito y se han ido desarrollando nuevos productos innovadores.

A finales de los 70, se desarrollaron los intercambiadores de placas termosoldados, los cuales usan las técnicas de soldadura al vacío para unir las placas. El siguiente paso en el proceso de desarrollo fue dado en 1994, cuando se introdujeron los intercambiadores de placas enteramente soldados.

En los intercambiadores de calor de placas enteramente soldados, las placas son soldadas por láser, formando una construcción sumamente firme. Actualmente, los intercambiadores de calor de placas son utilizados en multitud de servicios en procesos químicos, HVAC, alimentación, aplicaciones en marina y refrigeración.

Cálculos de diseño de intercambiadores de calor de placas

Los intercambiadores de calor de placas son fácilmente seleccionados y diseñados usando un software, que facilita la optimización del diseño del calentador de vapor en cualquier servicio.

Puede manejar vapor húmedo, saturado y recalentado, así como casi cualquier fluido en el lado secundario. Las velocidades de los fluidos en las conexiones y los canales, así como la temperatura de salida del condensado, son calculadas. El diseño del calentador de vapor puede ser elegido para poder ajustarse a todo tipo de métodos de control. También puede ser hallado el punto de interrupción de flujo.

Para conseguir un buen diseño con vapor como fluido caliente debería tenerse presente la siguiente información:

• Servicio. La carga de calor, temperatura de entrada y salida del fluido a calentar (o una de las temperaturas y el caudal), la caída de presión permitida en el lado secundario, el estado (presión y temperatura) y del vapor disponible. En general no se considera la caída de presión del vapor.
• Suciedad. Es importante conocer si el fluido a calentar contiene fibras y otras sustancias sucias, o, si el fluido en sí es sucio.
• Datos de diseño mecánico. Presión y temperatura de diseño, código de recipientes a presión, tipos de conexiones; bridas, conductos, etc.
• Tipo de aplicación del calentador de vapor. El uso que se le va a dar debería ser conocido por el diseñador del mismo con el fin de poder influir en la selección del tipo de intercambiador de calor y su diseño.
• Método de control. El método de control tiene gran peso e influencia en el diseño y el tipo de intercambiador.
• Temperatura deseada de salida del condensado. Esto influye en el diseño del intercambiador de calor, particularmente cuando se utiliza el control de condensado primario con válvula de 2 vías.

Cuando los datos anteriores son conocidos puede completarse el diseño del intercambiador de calor de placas. Además de la selección del intercambiador, el programa permite imprimir datos relevantes, planos del intercambiador y precios, entre otros.

Para conocer cómo utilizar los intercambiadores de calor con vapor para la optimización del control de temperatura en procesos industriales, suscríbete al Newsletter de Vapor para La Industria, un recurso que te servirá para recibir más contenido sobre las nuevas tendencias del vapor industrial, con artículos como las normativas para el uso del vapor en el sector alimentación y bebidas.