Intercambiador de Calor Dinámico

Transcripción

1 Intercambiador de Calor Dinámico HRS Spiratube, S.L. Av. Ciclista Mariano Rojas Nº 52. Edif. Torre Expomurcia, 3ª Planta Murcia, España. Tel.: Fax: Web: HRS-Spiratube GmbH. Klinikstr. 89, Bochum, Deutschland. Tel.: Fax: HRS Heat Exchangers Limited Caxton Way, Watford. Business Park. Watford, Herts WD18 8JY, United Kingdom. Tel.: Fax: Web: HRS Process Technology, INC West Audrey Lane. Az Glendale, United States. Tel.: Fax: HRS Process Systems Pvt. Ltd. Asia Division. 201 / 202 Karan Selene. 851, Bhandarkar Institute Road. Pune Maharashtra - India Tel.: / 82 Fax: cthe@hrsasia.co.in Web:

2 UNICUS Intercambiador de Calor Dinámico Aplicaciones: El intercambiador de calor dinámico UNICUS es un producto que tiene una gran gama de aplicaciones ya que puede ser utilizado en todos aquellos procesos industriales en los que sea necesaria la transferencia de calor, además de ser un equipo altamente competitivo frente a otros intercambiadores dinámicos debido a que es el único cuyos tacos rascadores describen una trayectoria lineal en el sentido longitudinal de los tubos interiores del intercambiador, lo que conlleva una mayor eficacia del equipo y, al mismo tiempo, aumenta su eficiencia energética. Por ello es aplicable a procesos en la industria alimentaria, industria química, procesos de evaporación, tratamiento de productos residuales, etc. Descripción: El UNICUS es un intercambiador de calor dinámico con un único dispositivo de rascado de superficie que optimiza el área de intercambio al incrementar el coeficiente de transmisión por la acción combinada de: a) Una reducción del ensuciamiento en la pared del tubo. b) Un aumento de la turbulencia debido al movimiento recíproco continuo de los elementos de rascado. Los beneficios que presenta este intercambiador de tipo dinámico frente a los intercambiadores tubulares tradicionales son: 1. Un incremento del tiempo de trabajo en continuo con un número menor de paradas. 2. Más competitivo que otros intercambiadores de superficie rascada al proporcionar una superficie de intercambio mucho mayor. 3. Menor cizallamiento en el producto que los intercambiadores de superficie rascada rotativos. 4. Mantenimiento de la integridad de las partículas del producto en aplicaciones de alimentación. 5. Menor coste de mantenimiento. Grandes áreas de transferencia de calor (hasta 100 m 2 ) 6. Puede utilizarse en diferentes aplicaciones incluyendo procesos de evaporación. Materiales: HRS Spiratube, SL, utiliza para la fabricación de sus intercambiadores de calor aceros inoxidables de tipo austenítico. Dependiendo de la naturaleza del proceso, de las condiciones de operación y de la composición química de los fluidos de trabajo, se seleccionarán aquellos aceros inoxidables que proporcionen las mejores prestaciones de servicio. Para la mayoría de las aplicaciones los materiales de fabricación son aceros de calidad AISI-304 en el lado de la camisa y AISI-316L para los tubos interiores del intercambiador. Para la fabricación de los dispositivos rascadores se utilizan plásticos de ingeniería de muy altas prestaciones (ver tabla 1) los cuales, dependiendo del modelo, pueden combinarse con aceros inoxidables del tipo AISI-316L. Tipos de dispositivos rascadores: Han sido diseñados con el objetivo de obtener un tipo de rascador más ligero, resistente y eficiente térmicamente, con lo que se facilita el movimiento de las barras de empuje, reduciendo a su vez el peso de la unidad y el consumo energético.

3 Tabla 1 - Principales propiedades de los materiales plásticos utilizados en los dispositivos rascadores. Tabla 2 - Modelos de dispositivos rascadores y características técnicas. Tipo Descripción Material Aplicaciones Ventajas Material PTFE - Politetrafluoroetileno [TEFLON ] Propiedades (+) Insolubilidad, resistencia térmica y química; anti-adherencia, auto-lubricación; propiedades dieléctricas y resistencia al envejecimiento e impermeable. (-) Es atacado por los metales alcalinos, trifloruro de cloro y fluoruros a altas presiones y temperaturas. Temperaturas de aplicación [-200, 250ºC]. Compatibilidad con alimentos: EU (90/128/EEC) y FDA. 1 Rascador 120º mecanizado Rascador 180º mecanizado PTFE PTFE Industria alimentaria: - Procesos de calentamiento y enfriamiento de productos de baja viscosidad. - Permite trabajar con productos particulados y fibrosos (tamaño hasta 1 de diámetro). Este tipo de taco siempre se utiliza en combinación con el modelo 1. Se coloca al final de la barra con objeto de eliminar quemados de las zonas de menor accesibilidad. - Elevado rango de temperaturas de proceso, tanto altas como bajas. - Este modelo genera una pérdida de carga en el fluido inferior al rascador de tipo 2. PSU - Polisulfona (+) Alta resistencia mecánica; rigidez y dureza; resistencia a la hidrólisis; inercia fisiológica; buena estabilidad dimensional; alta tenacidad (también a bajas temperaturas). (-) Presenta mayor fragilidad y menor inercia química que el PTFE. 2 Rascador 180º compacto PE-UHMW PSU PTFE Industria alimentaria: - Procesos de calentamiento y enfriamiento de productos de elevada viscosidad. - Permite trabajar con partículas grandes (hasta 1 de diámetro) - Genera mayor turbulencia en el flujo de producto, aumentando el rendimiento energético del proceso. - Mayor resistencia mecánica a la ruptura que el tipo 1. PE-UHMW - Polietileno de peso molecular ultra elevado [CESTIDUR ] Máxima temperatura de servicio admisible (continua): 150ºC. Compatibilidad con alimentos: EU (90/128/EEC) y FDA. (+) Buena resistencia a la abrasión y a la fricción; excelente resistencia química; inercia fisiológica. (-) Moderada resistencia mecánica y al arrastre. Máxima temperatura de servicio admisible (continua): 80ºC. Compatibilidad con alimentos: EU (90/128/EEC). 3 Rascador 360º 3 aligeramientos + cinta Guía Acero inoxidable AISI-316L + PEEK Industria alimentaria, química, petroquímica y tratamiento de residuos industriales. - Productos con elevado riesgo de fouling. - Elevado rango de temperaturas de aplicación, tanto altas como bajas. - Pérdidas de carga muy inferiores a las que producen los modelos 1 y 2. - Elevada resistencia al desgaste y a la abrasión. - Resistencia mecánica a la rotura y deformación. PEEK - Polieteretercetona (+) Alta resistencia térmica (a bajas y altas temperaturas); elevada resistencia a la fricción y al desgaste; elevada resistencia química; propiedad anti-adherente; impermeable al agua; incombustible y no-inflamable. (-) A partir de 150ºC comienza a descender su resistencia mecánica. Máxima temperatura de servicio admisible (continua): 250ºC. Compatibilidad con alimentos: EU (90/128/EEC), FDA y MITI japonés. 4 5 Rascador 360º 3 aligeramientos Rascador 360º 6 aligeramientos + cinta Guía Acero inoxidable AISI-316L Acero inoxidable AISI-316L + PEEK Industria química, petroquímica y tratamiento de residuos industriales. - Especialmente indicado para procesos de evaporación y cristalización. - Productos con elevado riesgo de fouling. Industria alimentaria, química, petroquímica y tratamiento de residuos industriales. - Productos con elevado riesgo de fouling y elevada viscosidad. - Elevado rango de temperaturas de aplicación, tanto altas como bajas. - Buena resistencia a la oxidación de alta temperatura y a la deformación (hasta 500ºC). - La pérdida de carga en el fluido es inferior a la producida por el resto de modelos. - Elevado rango de temperaturas de aplicación, tanto altas como bajas. - Pérdidas de carga muy inferiores a las que producen los modelos 1 y 2. - Elevada resistencia al desgaste y a la abrasión, a la rotura y deformación. - Aumenta la transferencia de calor con respecto a los modelos 3 y 4.

4 Identificación del modelo UNICUS : U: Unicus Intercambiador de Calor Dinámico. µ / ϕ: µ = número de tubos interiores. 1, 4 ó 7 ϕ = número de pasos del fluido. 1, 2, 3, 4 ó 7 pasos. β: longitud de la unidad. 3.0 metros 6.0 metros δ: AISI 304, material de la camisa. λ: AISI 316L, material de los tubos interiores. τ: Modelo de taco rascador. 1: Para taco mecanizado de 120º de plástico duro. 2: Para taco compacto de 180º de plástico duro. 3: Para taco metálico con 3 aligeramientos en forma de riñón y alojamiento perimetral para plástico duro. 4: Para taco metálico con 3 aligeramientos en forma de riñón sin alojamiento perimetral para plástico duro. 5: Para taco metálico con 6 aligeramientos circulares y alojamiento perimetral para plástico duro. Ε: Calidad del plástico duro empleado para los tacos rascadores modelos. t = 1, 2, 3 y 5, (para los modelo t = 4 (únicamente metálicos) se omitirá este dígito). T: Teflón. P: Polisulfona. C: Cestidur. PK: Peek. U α / ϕ β δ / λ τ / Ε ρ ψ π / ρ: velocidad del rascador. S : sólo indicar en caso de alta velocidad. U α / ϕ β δ / λ τ / Ε ρ ψ π / ψ: modelos para refrigeración. R : sólo indicar en caso de colectores para expansión del refrigerante. π : Opción de la conexión de servicio (lado del hidráulico). 1,2,3 ó 4 : Opción de la conexión de servicio (lado del compensador). A,B,C ó D Ejemplo: Un UNICUS de seis metros, con 4 tubos y 4 pasos, con carcasa en AISI 304 y tubos en AISI 316L tendrá la siguiente denominación: U4/ /316L Características de diseño estándar Fabricación estándar con sellos de vapor para operación en condiciones asépticas. La rugosidad interior de los tubos por los que circula el producto a procesar, tiene un valor medio de R a < 0,8 µm, aunque puede reducirse a 0,5 µm. Al material AISI 316L, empleado para la barra de empuje, que está en contacto con el sistema de cierre mecánico, se le proporciona un cromado superficial. Para aplicaciones en procesos alimentarios todas aquellas piezas que estén en contacto con el producto a tratar están fabricadas con materiales aprobados por la Food and Drugs Administration (FDA). Los modelos estándar están diseñados para condiciones en lado de producto de 10 bar / 185ºC, y en lado de servicio de 16 bar / 185ºC, con fluido circulante no peligroso en ambos lados, cat. A (2) según PED. El acabado exterior de las unidades será pulido. UNICUS versión 4 tubos UNICUS versión 7 tubos UNICUS versión monotubo

5 Condiciones de diseño mecánico: Características mecánicas estándar. UNICUS Intercambiador de Calor Dinámico. Versión Monotubo. Referencias: Lt: longitud total de la unidad (mm.). Lc: distancia entre conexiones de servicio (mm.). Px: conexiones de producto bridas asépticas HRS (se suministran las contrabridas). S: conexiones de servicio bridas DIN2502 PN16. V: manguito roscado hembra para venteo/válvula de seguridad de la unidad. F: compensador de dilataciones nº ondas/ nº láminas/espesor de láminas. SC: manguito roscado hembra para salida de condensados de cámara aséptica. EV: manguito roscado hembra para entrada de vapor en cámara aséptica. Área: Superficie de intercambio térmico. Vol.: Volumen contenido en servicio/producto (litros). Peso: Peso total de la unidad en vacío (Kg.) Las opciones de servicio serán las siguientes: Dimensiones Volumen Modelo Lt Lc P1 P2 S V F SC EV Área Camisa/Tubos Peso Cilindro m 2 litros kg hidráulico (lado del hidráulico) U 1/ /316L 1T DN50 DN76 DN40 1/2 6/1/0.8 1/4 1/4 0,7 9,85/ MDT (*) U 1/ /18X /316L 1T DN50 DN76 DN40 1/2 6/1/0.8 1/4 1/4 1, / (*) Velocidad del cilindro hidráulico se puede regular entre los valores del intervalo [10, 30] ciclos/min. UNIDADES DE DISPOSITIVO RASCADOR Modelo TIPO 1 (*) TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 TIPO 5 (Cód.: 13180/13181) (Cód.: 17053/14854/17133) (Cód.: 24215) (Cód.: 24216) (Cód.: 24217) U 1/ /316L 27 (23+4) U 1/ /316L 50 (46+ 4) Los códigos indican los diferentes materiales de fabricación. Ver tabla 1 (*) Siempre que se elija este tipo de dispositivo como repuesto se deberá pedir la misma cantidad total de muelles de silicona Código: (lado del compensador) NOTA: Es posible elegir conexión de servicio en la posición A. En ese caso el venteo de 1/2 pasará a la posición 1. Para uso de vapor en servicio se colocarán por defecto las conexiones de servicio en las posiciones 3 y C además de las seleccionadas por el cliente.

6 Condiciones de diseño mecánico: Características mecánicas estándar. UNICUS Intercambiador de Calor Dinámico. Versión 4 Tubos. Las opciones de servicio serán las siguientes: Referencias: Lt: longitud total de la unidad (mm). Lc: distancia entre conexiones de servicio (mm). Li: longitud del intercambiador (mm). Ds: distancia entre soportes (mm). Px: conexiones de producto bridas asépticas HRS (se suministran las contrabridas). S: conexiones de servicio bridas DIN2502 PN16. V: manguito roscado hembra para venteo/válvula de seguridad de la unidad. F: compensador de dilataciones nº ondas/ nº láminas/espesor de láminas. SC: manguito roscado hembra para salida de condensados de cámara aséptica. Área: superficie de intercambio térmico (m 2 ). Vol.: volumen contenido en servicio/producto (litros). Peso: peso total de la unidad en vacío (Kg). * Solamente en unidades de 6 metros de longitud. (lado del hidráulico) Dimensiones Volumen Modelo Lt Lc Li Ds P1 S V F SC Área Camisa/Tubos Peso Cilindro m 2 litros kg hidráulico U 4/ /316L DN50 DN80 1 6/2/0.8 1/2 2,73 51,3/48,1 264 MDT (**) U 4/ /28X DN50 DN80 1 6/2/0.8 1/2 5, / /316L (**) Velocidad del cilindro hidráulico se puede regular entre los valores del intervalo [10, 30] ciclos/min. UNIDADES DE DISPOSITIVO RASCADOR Modelo TIPO 1 (*) TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 TIPO 5 (Cód.: 13180/13181) (Cód.: 17053/14854/17133) (Cód.: 24215) (Cód.: 24216) (Cód.: 24217) U 4/ /316L 108 (92+16) U 4/ /316L 200 (184+16) Los códigos indican los diferentes materiales de fabricación. Ver tabla 1 (***) Siempre que se elija este tipo de dispositivo como repuesto se deberá pedir la misma cantidad total de muelles de silicona Código: (lado del compensador) NOTA: Es posible elegir conexión de servicio en la posición A. En ese caso el venteo de 1 pasará a la posición 1. Para uso de vapor en servicio se colocarán por defecto las conexiones de servicio en las posiciones 3 y C además de las seleccionadas por el cliente.

7 UNICUS Intercambiador de Calor Dinámico. Versión 7 Tubos. Condiciones de diseño mecánico: Características mecánicas estándar. * Solamente en unidades de 6 metros de longitud. Referencias: Lt: longitud total de la unidad (mm). Lc: distancia entre conexiones de servicio (mm). Li: longitud del intercambiador (mm). Ds: distancia entre soportes (mm). Px: conexiones de producto bridas asépticas HRS (se suministran las contrabridas). S: conexiones de servicio bridas DIN2502 PN16. V: manguito roscado hembra para venteo/válvula de seguridad de la unidad. F: compensador de dilataciones nº ondas/ nº láminas/espesor de láminas. SC: manguito roscado hembra para salida de condensados de cámara aséptica. Área: superficie de intercambio térmico (m 2 ). Vol.: volumen contenido en servicio/producto (litros). Peso: peso total de la unidad en vacío (Kg). Dimensiones Volumen Modelo Lt Lc Li Ds P1 P2 S V F SC Área Camisa/Tubos Peso Cilindro m 2 litros kg hidráulico U 7/ /316L DN50 DN76 DN80 1 6/2/0.8 1/2 4,8 70,8/ MDT(**) U 7/ /36X /316L DN50 DN76 DN80 1 6/2/0.8 1/2 9, / Las opciones de servicio serán las siguientes: (lado del hidráulico) (**) Velocidad del cilindro hidráulico se puede regular entre los valores del intervalo [10, 20] ciclos/min. UNIDADES DE DISPOSITIVO RASCADOR Modelo TIPO 1 (*) TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 TIPO 5 (Cód.: 13180/13181) (Cód.: 17053/14854/17133) (Cód.: 24215) (Cód.: 24216) (Cód.: 24217) U 7/ /316L 189 (161+28) U 7/ /316L 350 (322+28) Los códigos indican los diferentes materiales de fabricación. Ver tabla 1 (***) Siempre que se elija este tipo de dispositivo como repuesto se deberá pedir la misma cantidad total de muelles de silicona Código: (lado del compensador) NOTA: Es posible elegir conexión de servicio en la posición A. En ese caso el venteo de 1 pasará a la posición 1. Para uso de vapor en servicio se colocarán por defecto las conexiones de servicio en las posiciones 3 y C además de las seleccionadas por el cliente.

8 UNICUS Intercambiador de Calor Dinámico Central Hidráulica: La unidad de intercambio de calor UNICUS va provista de una central hidráulica que es la encargada de realizar el movimiento alternativo del rascador mediante presión de aceite. Esta central está compuesta de una serie de elementos hidráulicos que son capaces de abastecer de aceite al circuito, de generar la presión necesaria, de mantenerlo libre de impurezas y suciedad y de limitar la presión de funcionamiento. La interconexión del conjunto hidráulico con el intercambiador de calor se realiza a través de dos latiguillos hidráulicos, conectados al cilindro hidráulico. La inversión automática del cilindro se realiza a través de una válvula inversora automática (VDA). También es posible realizar la interconexión de la central hidráulica con el UNICUS mediante tubería rígida, bajo petición del cliente. La central hidráulica consta de los siguientes elementos: VDA: Componente óleo-hidráulico que realiza la inversión del pistón hidráulico por caudal de aceite. Cuando detecta que no le llega caudal de aceite (el pistón está llegando al punto muerto) realiza la inversión del movimiento. Latiguillos hidráulicos: A través de ellos es transportado el fluido hidráulico desde la central hidráulica al cilindro hidráulico. Guardera: Carcasa metálica que protege a la bomba contra la agresión del medio circundante. Bomba de aceite: Bomba de engranajes que impulsa el aceite por el circuito. Motor eléctrico: Proporciona la potencia necesaria para mover la bomba de engranajes. Válvula para vaciado del depósito de aceite: Válvula manual que permite vaciar el aceite del depósito. Depósito de aceite: Depósito de acero inoxidable. Capacidad variable según las necesidades, como diseño estándar se suministra depósito de 60 litros. Tapón de aceite: Permite la adición de aceite al depósito. Nivel de aceite: Opciones en eléctrico o visual. Permite observar la cantidad de aceite en el depósito. Muy importante. El sistema óleo-hidráulico tiene que mantener siempre un nivel mínimo de aceite para su correcto funcionamiento. Enfriador de aceite: Refrigera el aceite que se calienta tras los ciclos de trabajo realizado. El enfriamiento se realiza utilizando agua, por tanto durante el funcionamiento se deberá asegurar el flujo constante de agua. Filtro de retorno: Filtra y aísla las partículas del sistema óleohidráulico (al retornar). Filtro de impulsión: Filtra y aísla las partículas del sistema óleohidráulico (al impulsar). Manómetro: Manómetro Bourdon que permite visualizar la presión del sistema. Conexión para sonda de temperatura: Conexión roscada 1/8. Placa base: Regula la presión del sistema con la válvula limitadora. El regulador dispone de una tuerca que nos permite fijar la posición del sistema una vez ajustada la presión de inversión. Regulador de caudal (opcional): Componente óleo-hidráulico que nos permite regular el caudal de aceite que entra al cilindro hidráulico, regulando así el caudal de la bomba. Dispone de dos reguladores, uno para la subida y otro para la bajada del pistón.