Elegir un intercambiador de calor de placas inadecuado provoca capacidad insuficiente, alto consumo de energía de bombeo, corrosión prematura, fugas en las juntas y mantenimientos frecuentes. Entonces, ¿qué criterios técnicos hay que revisar para acertar en la elección? Veámoslos paso a paso.
1. Datos del proceso: capacidad, caudales y temperaturas
El primer paso es definir por completo los datos del proceso tanto del lado caliente como del lado frío. El cálculo térmico se basa en estos datos. Si faltan datos o se estiman, el resultado es un equipo sobredimensionado o demasiado pequeño.
- Potencia térmica (kW): la cantidad de calor que debe transferirse.
- Caudales (m³/h o kg/s): el caudal de cada lado.
- Temperaturas de entrada y salida (°C): deben conocerse al menos tres de las cuatro temperaturas.
- Modo de funcionamiento: ¿el sistema trabaja de forma continua, con carga variable o de forma estacional?
Una ventaja importante de los intercambiadores de placas es que, gracias al flujo en contracorriente real, la diferencia de temperatura entre los lados caliente y frío puede reducirse hasta 1–2 °C. Sin embargo, cuanto menor es esta diferencia, más rápido aumentan la superficie de intercambio necesaria y, con ella, el coste. Por eso, las temperaturas objetivo deben basarse en lo que el proceso realmente necesita.
También conviene indicar las condiciones de carga mínima y máxima. En sistemas con diferencias entre verano e invierno o con cargas variables, el intercambiador debe mantener su eficiencia en todo el rango de funcionamiento, no solo en el punto de diseño.
2. Propiedades de los fluidos y pérdida de carga admisible
La naturaleza del fluido determina directamente tanto el rendimiento térmico como la selección de materiales. No se puede usar el mismo diseño para agua, glicol, aceite, agua de mar y soluciones químicas.
- Tipo de fluido y concentración: por ejemplo, la proporción de glicol (30 %, 40 %, etc.) modifica la capacidad de transferencia de calor y la viscosidad.
- Viscosidad: con fluidos de alta viscosidad (aceite, jarabe, etc.), el coeficiente de transferencia de calor disminuye y la pérdida de carga aumenta.
- Contenido de partículas y fibras: pueden obstruir los canales estrechos entre placas. En ese caso, deben considerarse placas de paso ancho (wide-gap).
- Contenido de cloruros y pH: son datos críticos para elegir el material de las placas.
La pérdida de carga es el parámetro que más se pasa por alto durante la selección. En los intercambiadores de placas, la alta turbulencia implica tanto una alta transferencia de calor como una alta pérdida de carga. Una pérdida de carga admisible baja requiere más placas; una alta reduce el tamaño del equipo, pero aumenta la energía de bombeo.
3. Materiales de las placas y de las juntas
Hay que tener en cuenta que una placa resistente no es suficiente por sí sola. Por ejemplo, una junta de EPDM puede hincharse en un fluido aceitoso y empezar a perder en poco tiempo. Los productos químicos de limpieza utilizados durante el mantenimiento también deben ser compatibles tanto con la placa como con la junta.
Para más información, consulte nuestros artículos «Selección del material de las placas» y «Tipos de juntas en intercambiadores de calor de placas».
4. Tipo de construcción y patrón de las placas
Según el método de sellado, los intercambiadores de calor de placas se dividen en tres grupos principales. Cada uno es adecuado para aplicaciones diferentes.
Los intercambiadores soldados por soldadura fuerte (brazed) no pueden limpiarse mecánicamente, por lo que deben utilizarse con precaución con fluidos sucios o con partículas. Cuando la facilidad de mantenimiento es una prioridad, el tipo con juntas suele ser la mejor opción.
El patrón de las placas (ángulo de chevron) también influye directamente en el rendimiento. Las placas de ángulo agudo («duras», tipo H) ofrecen mayor turbulencia y transferencia de calor, pero aumentan la pérdida de carga. Las placas de ángulo abierto («blandas», tipo L) funcionan con menor pérdida de carga. Un buen diseño térmico combina ambos tipos de placa (canal tipo M) para lograr el mejor equilibrio entre capacidad y pérdida de carga.
También debe comprobarse el diámetro de las conexiones. Si la velocidad en las conexiones es demasiado alta, puede provocar una distribución desigual entre las placas, pérdida de carga adicional y erosión.
5. Condiciones de diseño, margen de ensuciamiento y facilidad de mantenimiento
Presión y temperatura de diseño: el intercambiador debe seleccionarse para la presión y la temperatura más altas que puedan darse en el sistema; los valores normales de funcionamiento no son suficientes. También deben tenerse en cuenta los arranques de bombas, los golpes de ariete y la diferencia de presión entre ambos lados. En los equipos con juntas, el límite de temperatura suele estar determinado por el material de la junta.
Margen de ensuciamiento (fouling): la alta turbulencia de los intercambiadores de placas reduce notablemente el ensuciamiento en comparación con los equipos de carcasa y tubos. Añadir demasiada superficie adicional puede reducir la velocidad en los canales y, de hecho, aumentar el ensuciamiento. El margen de ensuciamiento debe mantenerse en un nivel razonable según la naturaleza real del fluido.
Mantenimiento y ampliación: en los intercambiadores con juntas, elegir un bastidor con espacio para placas adicionales permite aumentar la capacidad más adelante sin comprar un equipo nuevo. Las conexiones CIP, el espacio de servicio y los plazos de entrega de repuestos (placas, juntas) también deben considerarse en la fase de selección. Para los procedimientos de mantenimiento, consulte nuestra «Guía de limpieza y mantenimiento de intercambiadores de calor de placas».
Normas y certificados: según la aplicación, deben solicitarse la conformidad con la normativa de equipos a presión (PED), el diseño higiénico para aplicaciones alimentarias y los certificados de materiales. Nuestro artículo «Métodos de ensayo de los intercambiadores de calor de placas» explica en detalle las pruebas de presión y estanqueidad que se realizan antes de la entrega.
Lista de comprobación antes de solicitar una oferta
Tener preparada la siguiente información permite realizar el cálculo térmico de forma rápida y precisa:
Conclusión
Seleccionar un intercambiador de calor de placas no consiste solo en un valor de capacidad. Es un proceso de ingeniería en el que se evalúan conjuntamente los datos del proceso, las propiedades de los fluidos, los materiales, la construcción y las necesidades de mantenimiento. Un intercambiador correctamente seleccionado se amortiza con bajos costes de operación y muchos años de funcionamiento sin problemas.
En Refkar Soğutma realizamos los cálculos térmicos a partir de los datos de su proceso y elegimos el tipo de placa, junta y construcción adecuado para su aplicación. Contáctenos para recibir asesoramiento técnico para su proyecto.
