Tipos de tubos intercambiadores de calor

Los tubos de los intercambiadores de calor son componentes cruciales dentro de los intercambiadores de calor, ya que facilitan la transferencia de calor entre dos medios. Estos tubos cuentan con una alta conductividad térmica y un excelente rendimiento isotérmico, lo que los hace muy eficientes en la transferencia de calor con una pérdida mínima. A menudo denominados superconductores de transferencia de calor, su conductividad térmica es significativamente mayor que la del cobre. En este artículo se detallarán los distintos tipos de tubos de intercambiadores de calor.

Formas de los tubos del intercambiador de calor

Además de los tubos simples, los intercambiadores de calor pueden utilizar varios tubos de transferencia de calor mejorados, entre ellos:

- Tubos con aletas: ideales cuando existe una diferencia significativa en los coeficientes de transferencia de calor en ambos lados del tubo. Las aletas deben colocarse en el lado con el coeficiente de transferencia de calor más bajo.

- Tubos roscados

- Tubos ranurados en espiral

Tamaños de los tubos del intercambiador de calor

Los tamaños comunes (diámetro exterior × espesor de pared) de los tubos del intercambiador de calor incluyen:

Tubos de acero sin costura: φ19 mm × 2 mm, φ25 mm × 2,5 mm, φ38 mm × 2,5 mm

Tubos de acero inoxidable: φ25 mm × 2 mm, φ38 mm × 2,5 mm

Las longitudes estándar de los tubos son 1,5 m, 2,0 m, 3,0 m, 4,5 m, 6,0 m y 9,0 m. El uso de tubos de diámetro más pequeño puede aumentar el área de transferencia de calor por unidad de volumen, lo que da como resultado una estructura compacta, un menor consumo de metal y mejores coeficientes de transferencia de calor. Por ejemplo, reducir el diámetro de φ25 mm a φ19 mm puede aumentar el área de transferencia de calor en aproximadamente un 40 % y ahorrar más del 20 % de metal. Sin embargo, los tubos de diámetro más pequeño pueden generar una mayor resistencia a los fluidos, lo que los hace más difíciles de limpiar y más propensos a la formación de incrustaciones y obstrucciones. Los tubos de diámetro más grande se utilizan generalmente para fluidos viscosos o sucios, mientras que los tubos de diámetro más pequeño se prefieren para fluidos más limpios.

Materiales para tubos de intercambiadores de calor

Los materiales comunes incluyen:

- Metales: Acero al carbono, acero de baja aleación, acero inoxidable, cobre, aleación de cobre-níquel, aleación de aluminio, titanio.

- No metales: Grafito, cerámica, politetrafluoroetileno (PTFE)

El material apropiado debe seleccionarse en función de factores como la presión de trabajo, la temperatura y la corrosividad del medio.

Distancia entre centros de los tubos del intercambiador de calor

La disposición de los tubos del intercambiador de calor sobre la placa tubular puede ser:

- Triángulos equiláteros: Permite el máximo número de tubos por unidad de área, de uso común pero no ideal para limpieza externa.

- Cuadrados: Facilita una limpieza más sencilla del exterior de los tubos.

- Esquinas cuadradas

La distancia entre los centros de los tubos del intercambiador de calor debe garantizar una resistencia y un ancho adecuados del puente de tubos al conectarlo a la placa de tubos. Si es necesario limpiar entre los tubos, se debe reservar un canal de limpieza. La distancia entre centros no debe ser inferior a 1,25 veces el diámetro exterior del tubo del intercambiador de calor. Las distancias entre centros que se utilizan habitualmente para los tubos del intercambiador de calor se muestran en la siguiente tabla.

Los tubos de los intercambiadores de calor vienen en diversas formas, tamaños, materiales y disposiciones, cada uno adaptado a aplicaciones y condiciones de funcionamiento específicas. La selección y disposición adecuadas de estos tubos son esenciales para maximizar la eficiencia y la longevidad de los intercambiadores de calor en diversas aplicaciones industriales.