Intercambiadores de Calor Espiral
Intercambiadores de calor espirales - Aplicaciones de líquidos
Los intercambiadores de calor de placas en espiral están formados por 2 canales concéntricos en los que se sueldan pasadores espaciadores para formar los huecos de los canales. La separación y la anchura de los canales se seleccionan en función de las necesidades específicas y las condiciones de trabajo de cada cliente. El diseño correcto tiene en cuenta los caudales, las viscosidades, los tamaños y la concentración de partículas de los fluidos incrustantes y las caídas de presión, etc. Estos espaciadores facilitan el flujo turbulento en cada canal.
Ventajas:
- Canal único
El flujo monocanal confiere a los intercambiadores de calor en espiral una característica de diseño única para una distribución uniforme de la transferencia de calor y un alto valor de transferencia de calor (valor K). Tamaño compacto y robustez
En servicio de líquido a líquido, un intercambiador de calor en espiral Nexson puede sustituir a 3 productos Shell & tubes tradicionales, liberando así espacio para otros equipos de proceso.
- Efecto autolimpiante - Sin zonas muertas
Gracias a la configuración de un solo canal, se crea un flujo turbulento para tratar los medios difíciles y con incrustaciones en uno o incluso ambos lados.
Al tratarse de un diseño monocanal, si se produce una reducción de la sección transversal dentro del canal, la velocidad del flujo aumentará, lo que incrementará la turbulencia y expulsará el depósito. Bajo coste de mantenimiento
El efecto de autolimpieza permite realizar paradas menos frecuentes para la limpieza y el mantenimiento, y las piezas de repuesto necesarias son mínimas gracias a su diseño exclusivo, por lo que los costes de funcionamiento y mantenimiento necesarios son excepcionalmente bajos.
Acceso total a la zona de transferencia de calor
El acceso y la inspección de toda la superficie de transferencia de calor son posibles gracias a las tapas de los extremos que se pueden abrir.
- Tareas de ensuciamiento
Originalmente, estos intercambiadores de calor de placas en espiral se utilizaban en la industria de la pasta y el papel, donde son frecuentes los problemas de ensuciamiento cuando se utilizan intercambiadores de carcasa y tubos clásicos (o intercambiadores de calor multicanal) debido a la presencia de fibras o partículas en el medio. - Condiciones de proceso difíciles
Gracias a su robusta construcción, los intercambiadores de calor en espiral de Nexson pueden soportar altas temperaturas y/o presiones incluso en tareas cíclicas. Los intercambiadores de calor en espiral de Nexson pueden soportar la extensión del material sin fallos mecánicos cuando se presurizan o por cambios de temperatura. Posible enfoque a baja temperatura
Los intercambiadores de calor en espiral Nexson ofrecen la posibilidad de aproximarse a una temperatura del medio de unos 3 °C.
Alternativa a los intercambiadores de calor de carcasa y tubos convencionales
Gracias a su eficiencia térmica, robustez y su versátil diseño, el Intercambiador de Calor de Placas en Espiral ha demostrado, desde los años 30, ser esencial en campos e industrias tan variados como Pulpa y Papel, Refinerías, Petroquímica, Oil&Gas, Industrias Alimentarias, Minería, Fabricación de Acero y Metal, así como Aplicaciones Medioambientales como la producción de Biogás y el Tratamiento de Aguas Residuales, etc.
El Grupo Nexson diseña, desarrolla y fabrica su intercambiador de calor en espiral en los materiales conformables y soldables de su elección (GreenSpiralTM). Más compacto y 3 veces más eficiente térmicamente que los intercambiadores de calor tubulares, estos intercambiadores de calor en espiral proporcionan un ahorro sustancial en la huella de la instalación, así como los costes de operación y mantenimiento.
Gracias a su diseño específico, el intercambiador de calor líquido-líquido puede manejar uno o dos fluidos incrustantes. Ambos canales son de fácil acceso para su inspección y limpieza.
Capaz de trabajar en condiciones extremas (de presión y temperatura), este intercambiador monocanal, con efecto autolimpiante, se ha convertido en la alternativa a los intercambiadores de carcasa y tubos.
Tradicionalmente se utiliza para
Los intercambiadores de calor en espiral para aplicaciones de líquido a líquido se utilizan en la mayoría de las industrias: - Pulpa y papel, refinerías; - Petroquímica; - Oil&Gas; - Industrias alimentarias; - Minería; - Fabricación de acero y metales, así como,
Aplicaciones Medioambientales como: - Producción de Biogás; y Tratamiento de Aguas Residuales; etc. en aplicaciones para:
- Recuperación de calor
- Calefacción
- Refrigeración
Selección de materiales y límites de diseño
Los intercambiadores de calor de placas en espiral pueden fabricarse en cualquier material que pueda conformarse y soldarse (aceros al carbono, aceros inoxidables, dúplex, superdúplex, titanio, aleaciones de níquel, etc...) - SA 516 Gr60, SA 516 Gr70, 304 / 304L, 316 / 316L, UNS S310803, UNS S32205, UNS S32750, 904L, 254 SMO, C276, C22, C2000, Titanio...
Los intercambiadores de calor en espiral Nexson se utilizan para una presión de diseño desde el vacío total hasta 80 barg y a una temperatura de diseño de -200°C hasta 450°C.
Nexson puede suministrar los intercambiadores de calor en espiral más grandes del mundo, con hasta 500 m2 de superficie o hasta 4 m de diámetro.
El Grupo Nexson suministra una amplia gama de intercambiadores de calor en espiral, desde diseños personalizados hasta unidades estándar.
Intercambiador de calor espiral - Intercambiador de calor de lodos - Digestión de biogás - Recuperación de energía
- Normalmente se utiliza como Calentador de lodos anaerobios - Economizador de lodos crudos / lodos digeridos - Pasteurizador - Recuperación de energía de efluentes
- Alto valor de transferencia de calor (valor K), lo que supone un gran ahorro en costes energéticos
- Efecto de autolimpieza debido a la turbulencia
- Para tareas de incrustación - Puede manipular líquidos incrustantes en los lados caliente y frío al mismo tiempo
- Bajo coste de mantenimiento
- Baja caída de presión
- Fácil acceso para la limpieza
Intercambiadores de calor espirales - Aplicaciones bifásicas
Los intercambiadores de calor de placas en espiral están formados por 2 canales concéntricos en los que se sueldan pasadores espaciadores para formar los huecos de los canales. La separación y la anchura de los canales se seleccionan en función de las necesidades específicas y las condiciones de trabajo de cada cliente. El diseño correcto tiene en cuenta los caudales, las viscosidades, los tamaños y la concentración de partículas de los fluidos incrustantes y las caídas de presión, etc. Estos espaciadores facilitan el flujo turbulento en cada canal.
CONDENSACIÓN
El vapor circula, en flujo cruzado, por un canal totalmente abierto, con una pérdida de carga despreciable y el refrigerante circula por un canal cerrado en espiral.
Gracias a su diseño versátil, puede instalarse directamente en la parte superior de una columna/rector sin ningún sistema de soporte, lo que reduce bastante los costes de instalación.
Es perfectamente adecuado para la condensación en vacío con una caída de presión insignificante. Se puede utilizar como condensador de ventilación.
EVAPORACIÓN
El fluido a evaporar circula por una abertura de canal ajustada, totalmente abierta, que permite trabajar con fluidos incrustantes. También permite un fácil acceso para una inspección o una eventual limpieza mecánica.
PÉRDIDA DE CARGA INSIGNIFICANTE
Gracias al flujo cruzado en el lado vapor/vapor, la caída de presión es prácticamente nula (nos encontramos en un rango de 0,1 kpa).
CONDENSACIÓN AL VACÍO
Con una caída de presión muy baja, esto permite que los intercambiadores de calor en espiral procesen en condiciones de vacío total.
SUBENFRIAMIENTO DE INERTES Y/O CONDENSADOS
Podemos montar diferentes construcciones mecánicas para subenfriar (o no) inertes y condensados
MONTADO EN COLUMNA
Los intercambiadores de calor en espiral se pueden montar directamente en la parte superior de la columna de destilación / reactor sin ningún sistema de soporte
CALENTADOR DE VAPOR
El intercambiador de calor espiral está hecho para soportar tareas cíclicas, gracias a su robusta construcción. El intercambiador de calor espiral de Nexson puede expandirse sin fallos mecánicos durante el aumento de presión y/o temperatura.
BAJO COSTE DE MANTENIMIENTO
Los intercambiadores de calor en espiral de Nexson están diseñados para maximizar la superficie de transferencia de calor. Pueden instalarse vertical u horizontalmente sin necesidad de una instalación compleja. Además, los costes de mantenimiento son muy bajos.
SUPERFICIE DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Superficie de transferencia de calor disponible de 2 a 3000 m².
Tradicionalmente se utiliza para
Los intercambiadores de calor en espiral para aplicaciones bifásicas se utilizan en la mayoría de las industrias: - Pulpa y papel, refinerías; - Petroquímica; - Oil&Gas; - Industrias alimentarias; - Minería; - Fabricación de acero y metales, en aplicaciones como:
- Condensador de vacío
- Condensador superior
- Condensador de reflujo
- Condensador de ventilación
- Enfriador de gas
- Calentador de vapor
Selección de materiales y límites de diseño
Los intercambiadores de calor de placas en espiral pueden fabricarse en cualquier material que pueda conformarse y soldarse (aceros al carbono, aceros inoxidables, dúplex, superdúplex, titanio, aleaciones de níquel, etc...) - SA 516 Gr60, SA 516 Gr70, 304 / 304L, 316 / 316L, UNS S310803, UNS S32205, UNS S32750, 904L, 254 SMO, C276, C22, C2000, Titanio...
Los intercambiadores de calor en espiral Nexson se utilizan para una presión de diseño desde el vacío total hasta 80 barg y a una temperatura de diseño de -200°C hasta 450°C.
Nexson puede suministrar los Intercambiadores de Calor en Espiral más grandes del mundo, con un área de transferencia de calor disponible de 2 a 3000m². y hasta 4 m de diámetro.
Calentadores de vapor - Aplicaciones bifásicas
CALENTADOR DE VAPOR
El intercambiador de calor espiral modelo 3 puede utilizarse como calentador de vapor para tareas difíciles. El canal de protección contra la suciedad con tapa opeanable permite un fácil acceso para inspección o para una eventual limpieza mecánica.
Los intercambiadores de calor en espiral están hechos para soportar tareas cíclicas, gracias a su robusta construcción. El intercambiador de calor espiral de Nexson permite la expansión del material sin fallos mecánicos durante el aumento de presión y/o temperatura. Esta es la razón por la que los intercambiadores de calor en espiral se utilizan como calentadores de vapor.
CONDENSACIÓN
El vapor circula, en flujo cruzado, por un canal alterno, con una pérdida de carga despreciable y el refrigerante circula por un canal en espiral accesible.
PÉRDIDA DE CARGA INSIGNIFICANTE
Gracias a la característica de flujo cruzado para el lado vapor/vapor, prácticamente no hay caída de presión.
BAJO COSTE DE MANTENIMIENTO
Los intercambiadores de calor en espiral de Nexson están diseñados para maximizar la superficie de transferencia de calor. Pueden instalarse vertical u horizontalmente sin necesidad de una instalación compleja. Además, los costes de mantenimiento son limitados.
SUPERFICIE DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Superficie de transferencia de calor disponible de 2 a 500 m².
Intercambiadores espirales en la industria
Los intercambiadores de calor espirales se utilizan en muchas aplicaciones industriales diferentes debido a su capacidad de transferencia de calor eficaz y fiable para medios difíciles. Su flexibilidad y capacidad para manejar diferentes líquidos, medios sucios/incrustantes o de alta viscosidad o lodos de productos con alto contenido en sólidos, así como gases o medios bifásicos, los hacen útiles en muchos campos y aplicaciones. Los intercambiadores de calor en espiral se utilizan a menudo como economizadores, calentadores/enfriadores, o en aplicaciones bifásicas como operaciones de condensación o evaporación, calentadores de vapor, rehervidores, etc.
A continuación se indican algunas industrias y aplicaciones en las que los intercambiadores de calor en espiral pueden aplicarse con gran éxito:
Industria del petróleo y el gas:
En la industria del petróleo y el gas, tanto en tierra como en alta mar, los intercambiadores de calor en espiral pueden desempeñar eficazmente varias funciones.
Una de esas solicitudes es la de Recuperación de MEG:
El MEG (monoetilenglicol) se utiliza mucho en las cabezas de pozo y las tuberías para evitar la formación de hidratos en las tuberías. El objetivo del proceso de recuperación de MEG es poner una mezcla de MEG-agua-sal en contacto con una corriente reciclada calentada de MEG para recuperar los componentes de MEG y agua. Los intercambiadores de calor en espiral han demostrado ser, durante mucho tiempo, el intercambiador de calor ideal para manejar condiciones de funcionamiento difíciles y simplificar drásticamente la frecuencia de mantenimiento. Los intercambiadores de calor en espiral de Nexson se utilizan para bucles de recuperación de monoetilenglicol gracias a su capacidad para manejar partículas sin cristalización alguna.
Refinerías de petróleo:
En las refinerías de petróleo, el petróleo se transforma y refina en productos útiles como gasolina, gasóleo, betún y base asfáltica, fuelóleos, gasóleo de calefacción, queroseno, gas licuado de petróleo y nafta de petróleo.
El refinado de petróleo, al ser de origen fósil, ofrece oportunidades para la captura de carbono, así como para la mezcla con combustibles no fósiles, los biocombustibles, y la investigación de nuevas rutas de proceso para las materias primas no fósiles, como los nuevos bioaceites y la utilización de la captura de carbono.
El refinado del petróleo requiere varias fases de proceso como: - Desalinización; - Destilación atmosférica y al vacío; - Craqueo catalítico; - Reformado; - Mezcla, etc.
Una de estas aplicaciones es para la unidad de Coquización como Economizador o Enfriador:
En el proceso de coquización, el objetivo es convertir los elementos pesados en productos más ligeros y flexigas. Las principales ventajas de este proceso son crear un producto líquido de alto valor, así como flexigas limpios, que pueden utilizarse de distintas formas, ya sea como combustible refinado o para la generación de energía.
Con canales anchos, tamaños compactos y una geometría correctamente seleccionada para una velocidad óptima de las corrientes de medios, los intercambiadores de calor en espiral han resuelto con éxito el problema de ensuciamiento de los equipos de intercambio de calor en el difícil proceso de coquización.
- El intercambiador de calor en espiral se utiliza como economizador para precalentar la alimentación del separador de lodos.
- Los intercambiadores de calor en espiral se utilizan como refrigeradores para enfriar los fondos del decapador de lodos.
Industrias petroquímicas:
Se fabrica una enorme cantidad de productos químicos de diversos tipos a partir de derivados del petróleo para uso industrial y bienes de consumo que requieren una amplia gama de operaciones unitarias diferentes. Algunos de los productos petroquímicos más comunes fabricados en todo el mundo son el PVC y el Vinilcloruro, el Polietileno, las Poliamidas, el Etilenglicol y los Poliésteres, el Poliestireno, el Ácido Terftálico y el PET, el TDI (Toulene Diisocyante), el MDI (Methylene Diphenyl Diisocyanate), etc.
Dos de estas solicitudes son para la Proceso de PVC - Condensador de reflujo e intercambiador de lodos de PVC:
Los intercambiadores de calor Nexson están adaptados para cumplir las limitaciones medioambientales y los requisitos de alta presión. En la industria del PVC, el ensuciamiento debido a la alta concentración de sólidos en suspensión en el medio y a los polímeros viscosos requiere un mantenimiento intensivo cuando se trata de intercambiadores de calor multicanal. La espiral lleva mucho tiempo demostrando ser el intercambiador de calor ideal para hacer frente a condiciones de funcionamiento difíciles y simplificar drásticamente la frecuencia de mantenimiento.
Los intercambiadores de calor en espiral pueden aplicarse con gran éxito como:
- Condensadores de reflujo. El condensador de reflujo se monta directamente en la columna de striping.
- Intercambiador de lodos de PVC para recuperar el calor de los lodos de PVC.
Industrias minera y siderúrgica:
Con los cambios energéticos en curso, de la energía y el combustible tradicionales basados en fósiles a la electrificación de procesos y vehículos, la industria minera se verá afectada, ya que se necesitarán más minerales para baterías, etc. Para reducir la huella de carbono se están desarrollando nuevos procesos de minería y mejora de minerales más sostenibles. Asimismo, en la industria siderúrgica se están investigando nuevos procesos para eliminar el gas de coquería, intensivo en carbono, y reducir el hierro mediante un proceso de reducción directa con gas H2 como agente reductor.
Es probable que el proceso de producción tradicional, con gas de coquería, se siga utilizando durante muchos años en la mayor parte del mundo. Estas instalaciones necesitan mejoras para aumentar la eficacia energética y reducir las emisiones, y tienen enormes oportunidades para la captura de carbono y su utilización.
Los intercambiadores de calor en espiral se utilizan a menudo en procesos de mejora y lixiviación de minerales como:
Calentamiento de lodos de zinc, estos intercambiadores de calor en espiral son unidades personalizadas para calentar lodos de zinc con vapor, manteniendo siempre limpio el intercambiador de calor. La unidad es puramente simétrica, por lo que el usuario final puede invertir la dirección del flujo y los medios de ambos canales, de forma que el lodo de zinc y el vapor cambien de canal cuando la acumulación de incrustaciones de zinc empiece a reducir el rendimiento térmico.
Los intercambiadores de calor en espiral también se utilizan ampliamente en el proceso de mejora del gas de coquería como:
- Enfriadores primarios / finales
- Krupp Koppers Process - Desflegmador
- Condensadores de benceno/aceite ligero
- Refrigeradores / Calentadores de aceite
Industrias químicas:
Se fabrica una enorme cantidad de productos químicos de diversos tipos para uso industrial y bienes de consumo que requieren una amplia gama de diferentes operaciones unitarias y transferencia de calor. Algunos de los productos químicos más comunes que se fabrican en el mundo son el ácido sulfúrico, el ácido fosfórico, el hidróxido de sodio, el cloro, el ácido clorhídrico, el amoniaco, el peróxido, el formol y el ácido fórmico, tintas y pigmentos como el dióxido de titanio, etc.
Muchos de estos productos químicos se producen por vías que se benefician del uso de Intercambiadores de Calor en Espiral. Por mencionar uno de ellos, el dióxido de titanio producido con tetracloruro de titanio como producto intermedio utiliza el intercambiador de calor en espiral para lodos de TiCl4 con gran éxito en todo el mundo.
Industria papelera:
Al igual que muchas otras industrias, la tradicional industria de la pasta y el papel está buscando mejoras y la manera de hacer un mejor uso de los productos secundarios potencialmente valiosos, tales como: - Biocombustibles a partir de tall oil; - Producción de metanol; - Separación de lignina del licor negro; - Trementina; - Ácido sulfúrico a partir de gases de escape; - BioGas y BioPellets; - Nuevos productos bioquímicos; etc. Muchas fábricas de pasta, que utilizan el proceso Kraft (sulfato), también son autosuficientes en energía, exportan electricidad a la red y proporcionan calefacción urbana a las ciudades cercanas. Las modernas fábricas de celulosa también tienen el potencial de dejar una huella de carbono negativa mediante la captura y el almacenamiento o la utilización del carbono. Se crean nuevos conceptos, y estas nuevas fábricas suelen denominarse Fábricas de BioPruducto.
Los intercambiadores de calor en espiral también se utilizan ampliamente en aplicaciones de la industria papelera, para medios como: - Licor blanco; - Licor negro; - Licor verde; - Agua blanca; - Condensado muy concentrado; - Condensado viciado; etc.
Industria alimentaria:
El crecimiento de la población aumenta los retos que plantean el suministro de materias primas, el procesamiento y el transporte de alimentos a los consumidores. Erivac puede suministrar equipos de proceso para una amplia gama de industrias alimentarias, tales como: - Productos lácteos, leche y proteínas lácteas; - Cervecerías; - Zumos de frutas; - Almidón y proteínas vegetales; - Industrias del azúcar y el alcohol; - Aceites y grasas comestibles; - Sopas y salsas, etc. En muchos casos, las aguas residuales de las industrias alimentarias también tienen una elevada carga orgánica, lo que las hace ideales para la generación de biogás.
Muchas de estas industrias tienen aplicaciones en las que los Intercambiadores de Calor en Espiral se encuentran entre las mejores opciones para la aplicación de transferencia de calor debido a medios con altas temperaturas o viscosidad o contenido sólido como para Lodos de Almidón, Puré de Cervecería y medios Fermentados, Refinado de aceites vegetales a altas temperaturas, etc.
El diseño de tubo en espiral del intercambiador de calor proporciona una estructura compacta y permite una transferencia de calor eficiente, lo que los hace ideales para soluciones de calefacción/refrigeración de alta eficiencia. Su capacidad para soportar altas presiones y temperaturas, así como diferentes viscosidades, medios sucios y con incrustaciones, medios con gran contenido de sólidos y medios corrosivos, los convierte en una parte importante de muchos procesos industriales en los que la transferencia de calor y el control de la temperatura son cruciales.