Intercambiadores de Calor Espiral
Los intercambiadores de calor en espiral de Nexson son una tecnología probada que combina una eficiencia térmica excepcional, durabilidad mecánica y capacidad de autolimpieza. Gracias a su exclusiva construcción monocanal y a su capacidad para tratar medios exigentes, los intercambiadores de calor en espiral son la alternativa natural a las unidades tradicionales de carcasa y tubos en sectores exigentes como refinerías, petroquímica, petróleo y gas, y tecnología medioambiental.
¿Qué es un intercambiador espiral y cómo funciona?
Un intercambiador de calor en espiral transfiere calor entre dos fluidos y se utiliza ampliamente en industrias de procesos en las que son esenciales una alta eficiencia, un tamaño compacto y la resistencia al ensuciamiento.
A diferencia de los intercambiadores convencionales (como los de carcasa y tubos o los de placas), un intercambiador de calor en espiral consta de dos canales en forma de espiral enrollados firmemente alrededor de un núcleo central. Cada fluido (o vapor) entra en su propia espiral -una a cada lado de una fina placa metálica- y fluye en direcciones opuestas. Esta disposición en contracorriente maximiza la transferencia de calor.
Principio de funcionamiento
Dos medios (por ejemplo, un líquido caliente y otro frío) entran en canales espirales separados.
El calor fluye a través del fino tabique metálico que separa los canales.
La trayectoria en espiral y el canal único por medio crean un flujo turbulento continuo que evita las deposiciones y los atascos.
Si comienzan a formarse depósitos, la velocidad local aumenta y los "arrastra", es decir, se produce un efecto de autolimpieza.
La corriente caliente se enfría y la fría se calienta, sin mezclar los fluidos.
¿Por qué elegir los intercambiadores espirales Nexson?
| Principales ventajas | Qué significa para usted |
|---|---|
| Diseño monocanal autolimpiante | El flujo turbulento elimina las incrustaciones y los bloqueos, lo que resulta ideal para fluidos sucios, viscosos o cargados de fibras en industrias como las del petróleo, la pulpa y el papel, las aguas residuales y el biogás. |
| Eficiencia energética de categoría mundial | Coeficientes de transferencia de calor hasta tres veces superiores a los de las unidades de carcasa y tubos, lo que supone un importante ahorro de energía y menores costes de funcionamiento. |
| Diseñado para condiciones extremas | Diseñadas para presiones de hasta 200 barg y temperaturas de -200 °C a 450 °C, se adaptan a los entornos de proceso más duros. |
| Compacto y rentable | Un solo SPHE puede sustituir hasta tres intercambiadores tradicionales de carcasa y tubos, liberando espacio en el suelo y reduciendo los costes de instalación. Las unidades pueden montarse vertical u horizontalmente. |
Intercambiador de calor espiral Tipo 1 - Líquido-líquido
Aplicación
Para tareas exigentes con líquidos cargados de partículas, fibrosos o con incrustaciones, habituales en refinerías, plantas petroquímicas y químicas y otros procesos pesados.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Régimen de flujo | Líquido-líquido |
| Presión de diseño | Hasta 200 barg |
| Temperatura | -200 °C a 450 °C |
| Área de transferencia de calor | 2-700 m² |
| Inspección | Acceso total mediante cubiertas desmontables |
| Materiales | Acero inoxidable, acero al carbono, dúplex, superdúplex, titanio, aleaciones de níquel |
Ventajas
Flujo monocanal autolimpiante
Larga vida útil en condiciones cíclicas de presión y temperatura
Puede sustituir hasta tres intercambiadores de carcasa y tubos
Diseño compacto que ahorra espacio
Instalación vertical u horizontal flexible
Intercambiador de calor en espiral
Tipo 2 - Condensador / Evaporador
Aplicación
Condensación por vacío, condensación por venteo y evaporación. Puede montarse directamente en columnas o reactores sin soporte adicional, lo que reduce el coste de instalación.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Régimen de flujo | Vapor-líquido, flujo cruzado |
| Caída de presión | ≈ 0,1 kPa |
| Área de transferencia de calor | 2-3000 m² |
| Construcción | Posibilidad de montaje directo en columna |
| Limpieza | Fácil acceso al canal |
Ventajas
Mínima caída de presión en el lado del vapor, ideal en vacío
Resistente a medios agresivos
Acceso total a toda la espiral para su limpieza
Subenfriamiento opcional de gases inertes y condensados
Intercambiador de calor en espiral
Tipo 3 - Calentador de vapor
Aplicación
Calentamiento por vapor en tareas con cargas cíclicas y requisitos de alta eficiencia térmica: ideal para las industrias de procesos, alimentaria y energética.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Régimen de flujo | Vapor-líquido, flujo cruzado |
| Presión de diseño | Hasta 200 barg |
| Temperatura | Hasta 450 °C |
| Área de transferencia de calor | 2-500 m² |
| Construcción | Resistente a la fatiga, compacto |
Ventajas
Soporta oscilaciones extremas de temperatura y presión sin agrietarse
Baja caída de presión durante la condensación
Canal de autolimpieza para vapor contaminado
Instalación sencilla, bajo coste de funcionamiento
Máxima superficie térmica en un espacio mínimo
Intercambiador de calor en espiral
Columna tipo 2 - Intercambiador espiral modular
Aplicación
Condensación a gran escala dentro de columnas industriales (por ejemplo, destilación). Consta de varios intercambiadores en espiral soldados en serie dentro de una carcasa común.
| Especificación | Valor |
|---|---|
| Régimen de flujo | Vapor-líquido |
| Caída de presión | ≈ 0,1 kPa |
| Área de transferencia de calor | 200-5000 m² |
| Diseño | Modular, adaptable a las instalaciones existentes |
| Limpieza | Sistema de limpieza integrado opcional |
Ventajas
Optimizado para cargas de condensación muy elevadas
Caída de presión mínima, perfecta para procesos de vacío
Adaptado a los requisitos de proceso y disposición
Reducción de los costes de mantenimiento
Solución muy eficaz con una pequeña superficie de transferencia de calor para un funcionamiento continuo
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.
Intercambiadores de calor de espiral soldados: preguntas y respuestas
¿Para qué se utilizan los intercambiadores de calor soldados?
Los intercambiadores de calor de espiral soldada se utilizan para la recuperación de calor, la calefacción, la refrigeración, la condensación y la evaporación. Son aptos para todo tipo de medios, desde disolventes, líquidos, fluidos viscosos, líquidos con una carga considerable de sólidos y lodos, hasta gases y vapores, en aplicaciones y entornos exigentes y adversos de la industria de procesos.
¿Por qué elegir intercambiadores de calor espiral?
Los intercambiadores de calor en espiral soldados cuentan con un efecto de autolimpieza gracias a su diseño exclusivo, que presenta un solo canal de flujo en cada lado y, por lo tanto, genera una alta turbulencia cuando la sección transversal se ve reducida por la presencia de impurezas. Son aptos para fluidos sucios y de alta viscosidad.
¿Cuál es la ventaja de los intercambiadores de calor de placas en espiral soldadas?
Son compactos, robustos y eficientes desde el punto de vista energético. Soportan temperaturas y presiones muy elevadas, así como fluidos contaminados en uno o ambos lados del intercambiador de calor. Ofrecen una alta disponibilidad del proceso y un tiempo de inactividad reducido para el mantenimiento, además de facilitar la limpieza y reducir los costos de mantenimiento.
¿Existen soluciones para condiciones extremas?
Sí, los intercambiadores de calor de espiral soldada pueden fabricarse para presiones de hasta aproximadamente 100 bar y temperaturas cercanas a los 400 °C. En algunas aplicaciones, las cargas sólidas pueden alcanzar aproximadamente 40%. Equipos con un 500 m2 Se pueden fabricar con una superficie de 4 m² y un diámetro de 4 m.
¿Son fáciles de limpiar los intercambiadores de calor en espiral?
Los intercambiadores de calor en espiral pueden limpiarse mediante el sistema CIP, al igual que cualquier otro intercambiador de calor. Cuando sea necesario, también se puede realizar una limpieza mecánica abriendo las tapas de los lados caliente y frío para acceder a los canales de flujo. De este modo, se puede llevar a cabo fácilmente una limpieza con chorro de agua a presión. Solo es necesario sustituir periódicamente una junta de cada lado, normalmente cuando se abre el intercambiador de calor en espiral para realizar la limpieza mecánica.