Cómo evitar los 10 “errores” más frecuentes en los intercambiadores de calor
Por Matt Hale, Director Internacional de Ventas y Marketing de HRS Heat Exchangers
Tras 40 años de experiencia, nuestros ingenieros y personal de ventas se han encontrado con muchos problemas en plantas e instalaciones, siendo estos los diez errores más comunes que pueden ocurrir, cuando los intercambiadores de calor han sido mal diseñados o instalados, y cómo poder evitarlos.
- Exceso de ensuciamiento
Las consecuencias de un exceso de suciedad dentro de un intercambiador de calor pueden ir desde algo simple, como una mayor necesidad de limpieza regular, hasta peligrosas, como roturas en el propio intercambiador. El ensuciamiento excesivo también merma la eficiencia operativa e incrementa el consumo de energía.
Puede haber muchas razones para que esto ocurra, pero la mejor solución es prevenir el exceso de suciedad eligiendo el intercambiador de calor adecuado. Los intercambiadores de superficie rascada o de tubo corrugado, por ejemplo, reducen el ensuciamiento, al aumentar la turbulencia dentro del tubo. Una correcta temperatura también es fundamental para evitar la suciedad y, para actuaciones concretas, también podemos aplicar tratamientos químicos adicionales, como la dosificación de ácido.
- Material de fabricación inadecuado
Lo barato a veces sale caro. Por ejemplo, el acero al carbono es más económico que el acero inoxidable y más fácil de trabajar, por lo que es una opción muy común cuando el presupuesto es ajustado, pero también es más vulnerable a la corrosión y a las reacciones químicas.
En comparación con el acero inoxidable, se precisa de un tubo de mayor espesor, lo que incrementa el peso del intercambiador, necesitándose, en algunos casos, bases de hormigón y soportes de montaje, lo que puede elevar su precio final. Además, el acero al carbono es frágil y, aunque puede presentar una mayor conductividad térmica que otros materiales, se degrada más rápidamente por la acumulación de capas de corrosión o de ensuciamiento, reduciendo su vida útil.
Opte por un material que sea higiénico y resistente, pero que también proporcione buenas propiedades térmicas al intercambiador de calor que está considerando, como el acero inoxidable.
- Caída de presión incorrecta
Los problemas de presión generalmente ocurren cuando la caída de presión en el intercambiador de calor es mayor que la especificada en los parámetros de diseño; una razón podría ser un cambio en las características del producto a tratar.
Solicite siempre información a sus proveedores acerca del producto que quiere trabajar y, si fuese necesario, pídale a su proveedor que realice pruebas antes de tomar una decisión. Con esto se asegura de que el intercambiador de calor se ha diseñado correctamente y evitará problemas cuando cambie la producción a otros productos o ingredientes.
- Ubicación inadecuada
Hemos visto intercambiadores de calor apiñados en esquinas, obstruidos por tuberías u otros equipos, o alimentados por tuberías excesivamente largas o complejas. A veces esto dificulta las tareas de limpieza y mantenimiento del intercambiador, y dichas tareas dejan de ser rutinarias, alargarse más allá de los intervalos recomendados, o suprimirse, lo que conduce a problemas más serios.
Si tiene poco espacio, asegúrese de que el intercambiador que necesita quepa en ese espacio. Por ejemplo, los diseños con tubos corrugados son más eficientes y requieren menos área que una unidad de tubo liso con la misma capacidad. Esto significa que se pueden ubicar en espacios más pequeños o lugares habilitados, como un altillo construido expresamente, siempre y cuando permitan el acceso completo para su limpieza y mantenimiento.
- Capacidad insuficiente
Puede ser tentador invertir en una unidad más pequeña para ahorrar dinero, pero no es aconsejable. Especificar un intercambiador de calor que no sea lo suficientemente grande como para hacer frente al volumen máximo o la capacidad de procesamiento, puede dar lugar a horas de trabajo prolongadas o, en el peor de los casos, al rechazo de encargos por falta de capacidad.
Un sistema modular puede ser una opción, de modo que añadiremos unidades cuando se necesite más capacidad. Aunque destinar un espacio adicional y más infraestructura pueda suponer un coste extra, probablemente el coste sea menor que una unidad sobredimensionada mucho más grande, y ahorrará dinero a largo plazo de cara a nuevas ampliaciones.
- Daños en la producción
Una manipulación inadecuada del producto puede afectar a sus parámetros de calidad, como el sabor, la apariencia y la viscosidad. Como ejemplo, las cremas que cuajan, salsas con menos viscosidad, emulsiones inestables en grasas o zumos de frutas que pierden su frescura una vez pasteurizados.
Estos efectos indeseados se pueden prevenir con un intercambiador de calor adecuado. Por ejemplo, los intercambiadores de calor de superficie rascada no sólo evitan la suciedad en productos viscosos, sino que también trabajan mejor las salsas que los diseños tubulares, conservando las características fundamentales del producto.
- Ausencia de sistemas de apoyo o seguridad
Si hay un fallo en el proceso de producción, puede ser que el producto permanezca demasiado tiempo en el intercambiador de calor, calentándose o enfriándose más de lo necesario, lo que puede provocar daños tanto en el producto como en el equipo.
Un intercambiador de calor bien diseñado debe incluir el modo a prueba de fallos para evitar que se produzcan daños en caso de caída del sistema en cualquier parte de la línea de producción. También es importante asegurarse de que el intercambiador esté incluido dentro del sistema de seguimiento y alarma.
- Limpieza y mantenimiento insuficientes
Cuanto más sencillo de mantener es un intercambiador de calor, la programación de su mantenimiento se ejecuta de forma regular. La inspección y sustitución de elementos y tubos individuales es clave para un mantenimiento eficaz. La forma en que se sujetan las peanas, el recubrimiento del intercambiador o los tapones de drenaje son solo algunos de los detalles que pueden influir en su mantenimiento. En definitiva, un intercambiador de calor bien diseñado debe permitir que su inspección y limpieza rutinarias sean lo más sencillo y rápido posible.
- Una pobre eficiencia energética
Cuando se diseña un intercambiador de calor, hay que tener en cuenta el potencial para la regeneración de calor o la transferencia de calor de producto a producto, ya que, en la mayoría de los casos, habrá algún «calor» (o efecto enfriamiento) sobrante en el fluido de servicio después de que haya pasado a través del intercambiador de calor. Un diseño que reutilice (“o regenere”) este calor reducirá el consumo de energía del equipo y los costes de funcionamiento.
- Parámetros de diseño incorrectos
Si la información proporcionada al fabricante del intercambiador de calor es incorrecta o incompleta, entonces la unidad instalada no funcionará de manera óptima para el producto y el fluido de servicio indicados. Si bien el suministro de información engañosa a propósito es extremadamente raro (por no hablar de contraproducente), hay datos aparentemente intrascendentes que a veces no se transmiten.
Puede parecer que los ingenieros que van a calcular el intercambiador le solicitan una cantidad innecesaria de información, pero esto es así porque tienen la experiencia de saber qué variables afectarán el rendimiento y a la vida útil de un activo tan importante, por lo que debe confiar en ellos y proporcionar tanta información como sea posible. Cualquier incertidumbre debe ser puesta sobre aviso, antes de asumir suposiciones.
Esta lista no pretende ser exhaustiva, y la gravedad de casi todos los problemas mencionados anteriormente puede variar desde inconvenientes leves o costes adicionales, hasta fallos graves y peligrosos del equipo. La seguridad debe ser siempre la principal preocupación y cualquier equipo que sea potencialmente peligroso no debe utilizarse hasta que haya sido verificado y certificado por una autoridad competente.
Para problemas menos graves, si detecta que el intercambiador tarda en procesar más de lo habitual o necesita dedicarle más tiempo del esperado a las tareas de limpieza rutinarias, puede ser el momento de obtener una segunda opinión.