Intercambiador de placas: funcionamiento, partes y componentes en 2020

Bienvenidos al blog de INEVID y hoy voy a hablar de los detalles de los intercambiadores de placas de Alfa Laval. Recordáis en nuestro post anterior donde hice estudios hablando sobre las principales aplicaciones de los intercambiadores de calor, bueno pues hoy os voy a desgranar todos los secretos de los intercambiadores de placas. 

 Intercambiadores de calor de placas: qué son, cómo funcionan y por qué los necesita

 Los intercambiadores de calor de placas son un tipo popular de unidad de refrigeración que se utiliza en las plantas de procesamiento de alimentos y otros entornos industriales. Son un tipo de refrigerante primario que sustituye al aire acondicionado en una oficina o fábrica. Los intercambiadores de calor de placas funcionan intercambiando agua caliente y aire refrigerado entre sí. Esto crea una diferencia temporal de temperatura, que reduce la cantidad de calor que debe irradiarse desde la sala de operaciones o la fábrica. Para proporcionar este nivel necesario de refrigeración, los intercambiadores de calor de placas deben estar correctamente diseñados e instalados.

 

 ¿Qué es un intercambiador de calor de placas?

 Un intercambiador de calor de placas es un tipo de unidad de refrigeración que se utiliza en las plantas de procesamiento de alimentos y otros entornos industriales. Es un tipo de refrigerante primario que sustituye al aire acondicionado en una oficina o fábrica. Los intercambiadores de calor de placas funcionan intercambiando agua caliente y aire frío entre sí. Esto crea una diferencia temporal de temperatura, que reduce la cantidad de calor que debe irradiarse desde la sala de operaciones o la fábrica. Para proporcionar este nivel necesario de refrigeración, los intercambiadores de calor de placas deben estar correctamente diseñados e instalados.

 

 ¿Cuáles son las ventajas de utilizar intercambiadores de calor de placas?

 Los intercambiadores de calor de placas tienen muchas ventajas que es importante tener en cuenta a la hora de decidir si son la unidad de refrigeración adecuada para su negocio. Entre ellas se encuentran:

-Son un tipo de refrigerante popular utilizado en las plantas de procesamiento de alimentos y otros entornos industriales.

-Funcionan intercambiando agua caliente y aire frío entre sí. Esto crea una diferencia temporal de temperatura, que reduce la cantidad de calor que debe irradiarse desde la sala de operaciones o la fábrica.

-Para proporcionar este nivel necesario de refrigeración, los intercambiadores de calor de placas deben estar correctamente diseñados e instalados.

-Son un tipo de refrigerante muy popular y menos costoso que otros tipos de refrigerantes.

-Requieren poco mantenimiento, lo que los hace más rentables a largo plazo.

 

 ¿Cómo funcionan los intercambiadores de calor de placas?

 Los intercambiadores de calor de placas funcionan intercambiando agua caliente y aire frío entre sí. Esto crea una diferencia temporal de temperatura, que reduce la cantidad de calor que debe irradiarse desde el quirófano o la fábrica. Para proporcionar este nivel necesario de refrigeración, los intercambiadores de calor de placas deben estar correctamente diseñados e instalados.

 Los intercambiadores de calor de placas se utilizan en las plantas de procesamiento de alimentos y otros entornos industriales porque son un tipo de refrigerante primario que sustituye al aire acondicionado en una oficina o fábrica. Al intercambiar agua caliente y aire frío entre sí, los intercambiadores de calor de placas pueden crear una diferencia temporal de temperatura que reduce la cantidad de calor que debe irradiarse desde la sala de operaciones o la fábrica.

 

 ¿Cuáles son las pautas de instalación y construcción adecuadas para los intercambiadores de calor de placas?

 Las directrices de instalación y construcción adecuadas para los intercambiadores de calor de placas suelen depender del tipo de intercambiador, del tamaño de la sala o la fábrica y de las necesidades específicas de la empresa. Sin embargo, algunas directrices generales que deben seguirse incluyen tener un área dedicada para el intercambiador de calor de placas y asegurarse de que todos los puntos de montaje y conexión están correctamente sellados. Además, es importante asegurarse de que los conductos de refrigerante estén bien colocados y de que los filtros o los manipuladores de aire estén en su sitio.

 

 ¿Cuáles son los problemas más comunes de los intercambiadores de calor de placas?

 Los intercambiadores de calor de placas presentan algunos problemas comunes. Uno de los más comunes es que pueden sobrecalentarse, lo que puede causar graves daños a los empleados o al equipo. Además, los intercambiadores de calor de placas también pueden ser defectuosos y no funcionar como es debido. Siempre debe ponerse en contacto con su instalador si tiene algún problema con su nueva unidad de refrigeración.

¿Para qué sirve un intercambiador de placas?

Un intercambiador de placas es un elemento que sirve para transferir energía de un fluido a otro, energía en forma de calor en este caso, estos fluidos puede ser agua, pueden ser glicoles, gases frigoríficos, aceites térmicos o incluso también productos alimentarios como la leche o la cerveza. Este intercambio térmico se consigue haciendo pasar a través de distintos canales los distintos fluidos mediante placas corrugadas que forman esos canales y aumentan la turbulencia de ese fluido para aumentar la eficiencia de la transferencia de calor. 

¿Cómo funciona un intercambiador de placas?

El funcionamiento de un intercambiador de placas es muy sencillo, vamos a diferenciar el fluido frio, que vamos a llamar lado frio y el fluido caliente que vamos a llamar lado caliente.

Bueno en el ejemplo tenemos que el lado caliente entra por la conexión superior izquierda del intercambiador, mientras que el lado frio entra por el lado derecho de la conexión inferior, de esa manera ambos fluidos van entrando al intercambiador en los distintos canales de una manera alterna, mientras por un canal está bajando el lado caliente por el siguiente canal estará subiendo en lado frio y así continuamente de esa forma se consigue una transferencia de calor a contracorriente que es muy óptima y rentabilizar mucho el intercambiador térmico. 

¿Cuáles son los elementos de los intercambiadores de placas?

Los intercambiadores de placas están formados por la placa frontal que es donde se alojan las conexiones, por la barrería, por la placa trasera que se llama placa de presión, por el paquete de placas que es el corazón del intercambiador y que es donde se va a transferir todo el calor y por los pernos de apriete que al final van a ser los elementos que hagan presión en ese paquete de placas y permitan mantener una estanqueidad entre las juntas y las placas para que no haya ningún tipo de fuga de fluido. 

Vamos a hablar un poco del paquete de placas de lo que he llamado el corazón del intercambiador placas, este paquete de placas está formado por el conjunto de las placas que consigue que la transferencia de calor tenga lugar. Estas placas pueden ser fabricadas en distintos materiales, ya puede ser el acero inoxidable 304 para temperaturas bajas temperaturas frías. Con el acero inoxidable 316 para temperaturas más altas o incluso titanio ya sea para fluidos muy agresivos o cloración de piscinas cuando están hechas con cloración salina. Las placas pueden tener distinto tipo de corrugaciones. 

Tipos de intercambiadores de placas

Encontramos 2 tipos de corrugaciones por un lado tenemos las placas que denominamos placas tipo h, la placa tipo h tiene un dibujo que tiene un ángulo muy abierto y lo que hace es que consigue que el intercambio sea muy eficiente, muy eficiente digo que tengan mucha recuperación de energía porque a la vez que tiene mucha recuperación de energía tiene mucha pérdida de carga por eso se llama canal h.

Por otro lado está el canal l, el ángulo de esa placa es un ángulo más cerrado y por lo tanto permite que el fluido vaya, digamos, descendiendo atravesando la placa con mayor facilidad, en la eficiencia de esa placa de intercambio es menor porque consigue menos turbulencia y consigue que la transferencia sea menor, pero como ventaja consigue que la pérdida de carga sea menor, y por lo tanto si tenemos un intercambiador de placas tipo h tendremos un canal llamado h, sí tenemos un intercambiador plagas l tendremos un canal que llamaremos l, y qué pasa si tenemos una mezcla entre placas h y placas l, se llamará canal m. Y tendrá un punto intermedio entre el rendimiento, eficiencia y pérdida de carga. No quiero decir que un tipo de canal sea mejor uno que otro. 

Juntas usadas en los intercambiadores de placas

Además el paquete de placas lo determina el paso entre las placas, el paso entre placas es la distancia entre placas, hay distintos modelos por ejemplo si hablamos del m 6 o m 6 m que es el de paso ancho, o si ya hablamos de modelos más grandes el tl 10 b, suele ser el paso menor, el tl 10 p suele ser un paso intermedio y el tl 10 m suele ser el mayor paso, este paso también nos determinará la pérdida de carga que tenga el canal y también la tenemos que elegir pensando si este intercambiador de placas va para una torre de refrigeración que pueda tener por ejemplo elementos sólidos en suspensión para que no se obstruyan el canal o si va a un circuito de agua limpia, el cual podemos ir al menor paso posible para conseguir la mayor eficiencia térmica. Después tenemos las juntas, es decir, cada placa está separada por una junta, no os olvidéis que estamos hablando de los intercambiadores de placas con juntas, habrá otro apartado en donde hablaremos de los intercambiadores de placas termosoldadas pero en este caso serán con junta, estas juntas son de distintos materiales, puede haber de nitrilo que llamaremos nbr y dentro del nitrilo puede haber 2 categorías, sería el nbrb que es el básico, que podría aguantar unas temperaturas aproximadas dependiendo de los modelos de 90 grados y  después tendremos la junta nbrp que podría aguantar temperaturas de hasta 130 grados y luego estaría una junta de epdm que aguanta ya como 150 grados 140 dependiendo el modelo mejor consultarnos pero está especialmente indicada para vapores eso sí no es válida para trabajar con agentes lo tenéis que tener muy claro lo da por encima están las juntas de vitón que es cuando tengamos algún condensado raro de productos químicos que no sepamos cómo se va a comportar.

Hablemos ahora un poco de las particularidades del intercambiador de placas a nivel exteriormente, a nivel externo en la placa frontal por ejemplo qué es dónde se aloja las conexiones, tenemos los agujeros de dichas conexiones, esos agujeros pueden tener distintos tipos de protecciones pueden ir sin conexión, pueden tener una protección de acero inoxidable para que en caso de que nosotros vayamos con la contrabida pues podamos proteger el bastidor, puede ser una protección de goma inoxidable protección de titanio que es como una arandela que rodea dicha conexión, también es muy importante que los intercambiadores de Alfa Laval o bien tenemos conexiones a roscar, rosca externa que seria un trozo de la tubería que sale que tiene la rosca o son conexiones que hay contra una contrabida, en el caso de usar conexiones para ir con la contrabida todos los intercambiadores de Alfa Laval se suministran con los pernos que sirven para apretar dicha contrabida esto que parece algo insignificante no lo hace casi ningún fabricante es aseguró es muy tedioso de tener que estar en la obra cortando 8 por 4 igual 36 pernos.

Después tenemos la barrería, a barrería con el rodillo de presión es el encargado de mover la placa de presión que permite la apertura y el cierre del intercambiador en caso de mantenimiento, esta barrería puede ser fabricada en acero tipo como del bastidor, también puede una protección de acero inoxidable incluso el rodillo de presión puede ser de acero inoxidable claro esto facilita muchísimo el montaje y desmontaje cuando se encuentren intercambiadores con unos ambientes corrosivos, porque a veces ese ambiente corrosivo hace que se corroa las distintas partes del intercambiador, cuando tú lo quieres desmontar pues se ha quedado bloqueado, al tenerlo acero inoxidable te permite mucha mayor facilidad de montaje y desmontaje y al final se traduce en menos horas de mantenimiento menos tiempo de parada y mayor producción. 

Por último un elemento muy importante del intercambiador y que a veces no se le da la importancia que merece son los pernos de apriete, los pernos de apriete que también permite como ya he dicho antes que el intercambiador tenga esa estanqueidad, tienen que estar especialmente diseñados para poder montar y desmontar el intercambiador lo más rápido posible, daros cuenta que una industria que necesita una limpieza en un  intercambiador cuantas menos horas paremos el intercambiador más horas vamos a poder estar produciendo y eso se transmite como he dicho antes en dinero, entonces los pernos de apriete de Alfa Laval tienen distintos elementos que nos van a facilitar ese mantenimiento, primero a partir de modelos como el tl 10 es muy probable que nos encontremos con rodamientos de bolas en los pernos de apriete de tal manera que el montaje y desmontaje puede ser realizado por una sola persona que no haga falta herramientas pesadas para realizar este mantenimiento también los intercambiadores de Alfa Laval tienen la arandela de bloqueo.

La arandela de bloqueo es una pieza que tiene en la parte trasera donde hemos dicho está la placa de presión para que el montaje o el mantenimiento sea realizado desde la parte frontal, de tal manera que esta parte del perno se quede fija mientras nosotros aquí estamos apretando o  desapretando el perno, por último una cosa muy importante y que también no siempre nos encontramos en los intercambiadores de placas es la apertura del orificio del perno de apriete es decir que nosotros podemos soltar un poco la tuerca y sacar el perno lateralmente, hay otros fabricantes que no que lo que tienen es todo cerrado y tú tienes que sacar todo a la tuerca durante todo el perno que es muy largo para poder sacar el perno por delante claro todo esto es tiempo que tienes que estar multiplicando por seis pernos o por ocho pernos todos estos elementos hacen que el mantenimiento de los intercambiadores de Alfa Laval sean muy sencillos sean productos también diferenciados salvo que les distinguen de la competencia y por eso también puede ahorrar mucho dinero en la operatividad.