Trocadores de Calor de Cascos e Tubos

Um trocador de calor é um dispositivo para transferir energia térmica de um líquido ou gás para outro líquido ou gás sem que os dois entrem em contato um com o outro. Um trocador de calor de cascos e tubos típico conterá um conjunto de tubos dentro de um casco ou estrutura externa. A água fria flui através desses tubos, enquanto a água quente ou gás flui ao redor do exterior dos tubos, permitindo que o calor da água quente ou do gás seja transferido para a água mais fria dentro dos tubos.

Um bom exemplo de como funciona o processo são as piscinas, onde a maioria é aquecida por caldeira, utilizando como fonte de energia Gás, GPL ou Biomassa. Em teoria, a forma mais eficiente de aquecer a piscina seria fazer com que a água da piscina circulasse diretamente pela caldeira. Mas se isso acontecer, os produtos químicos usados na água da piscina para mantê-la segura para uso, corroem rapidamente e danificam as peças vitais dentro da caldeira, levando a falhas prematuras e uma substituição cara.

No entanto, ao usar um trocador de calor para atuar como uma ‘interface’ entre o circuito de água da caldeira e o circuito de água da piscina, a caldeira está protegida contra danos e a água da piscina é rapidamente aquecida até a temperatura desejada; a água da piscina passa pelo ‘núcleo tubular’ central, enquanto a água quente da caldeira circula pelo lado externo dos tubos, transferindo energia térmica para a água da piscina.

Mais exemplos de aplicações onde trocadores de calor da Bowman são usados.

Em certas condições onde há um diferencial de temperatura significativo entre o meio de refrigeração e o líquido sendo refrigerado, um trocador de calor de cascos e tubos é frequentemente a solução de refrigeração mais econômica em comparação com um trocador de calor de placas. Isso se deve ao pequeno caminho do fluxo dentro do trocador de calor de placas, que cria quantidades significativas de turbulência, levando a uma grande perda de carga dentro da unidade.

Como o nome sugere, os trocadores de calor de placas são construídos a partir de uma série de finas placas de metal. Normalmente feitas em aço inoxidável, cada placa contém um intrincado padrão prensado e, para garantir que a unidade seja estanque, juntas de borracha são intercaladas entre todas as placas de metal, que são então aglutinadas em uma estrutura rígida para formar um arranjo de canais de fluxo paralelos com fluidos quentes e frios alternados.

Em contraste, os trocadores de calor com design de cascos e tubos são compostos de dois componentes principais; a estrutura externa (ou casco) e o núcleo de tubos (ou conjunto) dentro do casco. O meio de refrigeração flui através do núcleo tubular, enquanto o fluido quente entra no casco através de uma porta de entrada, fluindo através e ao redor do núcleo tubular através de uma série de chicanas, antes de deixar o casco através da porta de saída. Para máxima eficiência de transferência de calor, os fluidos quentes e frios viajam em uma direção de ‘contrafluxo’ através do trocador de calor. Para mais informações sobre o contrafluxo.

Embora os trocadores de calor de placas possam ser bastante compactos e tenham a capacidade de ser aumentados em tamanho, caso os requisitos de refrigeração mudem, a sua manutenção é mais cara do que a necessária para os trocadores de calor de cascos e tubos equivalentes, pois as juntas de borracha endurecem por envelhecimento e precisam ser substituídas a cada 2 anos. Este é um exercício demorado e caro, deixando o trocador de calor fora de serviço por períodos mais longos. Além disso, a detecção de vazamentos pode ser mais difícil e exigir mão de obra qualificada para realizar o trabalho. E, devido à maior resistência ao fluxo de água dentro do trocador de calor, aumenta o risco de incrustação, reduzindo a eficiência da unidade.

Por outro lado, os trocadores de calor de cascos e tubos são de fácil manutenção; a remoção das tampas de fechamento revela o núcleo dos tubos, que pode ser retirado para limpeza e manutenção de rotina. A eficiência de transferência de calor de um trocador de calor de cascos e tubos de qualidade, como o da Bowman, é extremamente boa, enquanto as próprias unidades são resistentes, proporcionando longa durabilidade. Os trocadores de calor de cascos e tubos também podem ser usados com os meios de refrigeração mais exigentes, incluindo água do mar e água rica em minerais ou contaminada.

Mais informações sobre a gama de trocadores de calor de cascos e tubos da Bowman.