Diseño del intercambiador de calor de placas

Construcción de un intercambiador de calor de placas: entre el bastidor y la placa fija de acero están fijados una viga guía y una base portante, que forman una estructura rígida en marco.

La superficie de intercambio térmico consta de un conjunto de placas corrugadas de acero inoxidable, ensambladas en un bloque, el cual está fijado en el bastidor fijo del aparato. El paquete consta de placas idénticas en la base portante. Cada placa se instala girándola 180° con respecto a la anterior, lo que forma canales en forma de sinusoide invertida para el paso del fluido térmico.

En las esquinas de las placas se encuentran cuatro orificios, que al ensamblarse en un bloque forman cuatro colectores para el paso del fluido térmico de calentamiento y el que se calienta. Dos orificios en la placa cumplen la función de tránsito, uno de distribución y otro de colector de salida.

El sellado de polímero está fijado en los clips en la periferia de las placas, evitando fugas en los espacios entre las placas y la mezcla de fluidos entre el circuito de calentamiento y el circuito calentado.

Las placas de borde en el paquete no participan en el proceso de transferencia de calor. En los intercambiadores de calor de un solo paso, la última placa es ciega (sin orificios).

El bloque de placas se fija con una placa de presión móvil utilizando pernos de sujeción, uno de cuyos extremos está fijado en el rodamiento de la placa de presión fija, y el otro en la móvil.

El intercambiador de calor de placas ensamblado se instala en una base, asegurándolo con pernos a través de los orificios en las patas de soporte del bastidor y el bastidor.

Placas

El elemento clave en la construcción de un intercambiador de calor de placas se fabrica mediante el método de conformado en frío en una prensa hidráulica a partir de láminas de metal, seguido de un pulido electroquímico.

Las placas se estampan con una profundidad de entre 2,5 y 4 mm, de aceros inoxidables aleados y aleaciones de titanio, dependiendo del régimen de temperatura de operación, presión y las propiedades químicas de los líquidos de trabajo. Los materiales más comunes de las placas son: AISI 304, AISI 316, SMO 254, Titanio.

El grosor de las placas varía entre 0,4 y 1 mm. Las placas delgadas tienen un menor coste y una mayor conductividad térmica, pero están diseñadas para una menor presión y una menor vida útil. El estándar para las placas de los intercambiadores de calor instalados en sistemas de calefacción y agua caliente es la placa hecha de acero inoxidable aleado AISI 316 con un grosor de 0,5 mm.

El relieve de las placas cumple la función de distribuir uniformemente el flujo a lo largo de la superficie, proporciona rigidez estructural a la placa y forma un flujo en espiral que ayuda a la autolimpieza de los canales del intercambiador de calor.

El ángulo de formación del relieve de las placas afecta la velocidad de la capa de fluido de trabajo y la turbulencia del flujo, lo que conduce a cambios en las características térmicas del intercambiador de calor.

Tipo H - perfil termodinámico largo - el intercambiador de calor con placas de configuración [H] se caracteriza por un alto coeficiente de transferencia de calor y una mayor caída de presión. La alta turbulencia del flujo ayuda a la autolimpieza del intercambiador de incrustaciones.

Tipo L – canal termodinámico corto – las placas con patrón en L tienen un coeficiente de transferencia de calor más bajo, significativamente menores pérdidas de presión al pasar el flujo y se ensucian más rápido en comparación con las placas H.

Tipo M – canal mixto – obtenido superponiendo los perfiles H y L, heredando valores intermedios de transferencia de calor y pérdidas de presión.

Sellos de polímero

Cumplen la función de sellado en los espacios entre las placas y también previenen la mezcla de agua de calentamiento y el agua calentada.

Los elastómeros se fabrican en forma de una junta de polímero integral (EPDM, NBR o FKM). El sello se fija alrededor del contorno en un canal especial de la placa del intercambiador de calor utilizando pegamento epóxico o clips estructuralmente previstos en la junta. La fijación de los elastómeros en los clips permite un reemplazo rápido durante el mantenimiento técnico.

En los sistemas de calefacción y agua caliente se utilizan sellos con clips de EPDM.

La vida útil promedio de los sellos de polímero en un intercambiador de calor de placas es de aproximadamente 8 años.