Cómo reducir los efectos del ensuciamiento en un intercambiador de calor

Para HRS Heat Exchangers, con sede en Murcia, los efectos del ensuciamiento se pueden reducir especificando el tipo correcto de intercambiador de calor.

“Los intercambiadores de calor son susceptibles a los efectos del ensuciamiento, cuando se trabajan productos difíciles, como lodos de aguas residuales o productos químicos corrosivos", explica el director internacional de Ventas y Marketing de HRS, Matt Hale.

“El ensuciamiento se puede dividir en cuatro categorías: ensuciamiento químico, biológico, ensuciamiento por deposición (o sedimentación) y ensuciamiento por corrosión. Prevenir siempre es mejor que curar, pero como cada tipo de ensuciamiento es causado por una combinación diferente de reacciones químicas y físicas, la prevención requiere diferentes acciones en cada caso”.

El ensuciamiento químico se origina por la deposición de diferentes productos químicos que se encuentran en la solución que se está tratando. La cal (generalmente una mezcla de calcio y magnesio) es el más común y vemos cómo se acumula regularmente en nuestros calentadores y tuberías. La acumulación de cal en los intercambiadores de calor se puede prevenir dosificando la solución con productos químicos adecuados, como la sal ácida, mientras que los agentes químicos son necesarios para limpiar o eliminar los depósitos de cal.

La estruvita (fosfato de magnesio y amonio) es un mineral de fosfato que puede causar problemas en aplicaciones de aguas residuales y fangos. Mantener la temperatura del agua por debajo de 65°C ayudará a prevenir su formación, al igual que restringir la cantidad de fósforo agregado a los digestores de lodos.

Otro producto químico que causa incrustaciones es la vivianita (fosfato ferroso), un problema particular en el que se agrega cloruro férrico al lodo para controlar las emisiones de sulfuro de hidrógeno (H2S). La prevención consiste en mantener las temperaturas operativas por debajo de 65°C.

Aquí se pueden dar varios tipos de suciedad. Las algas aparecen cuando el agua de río no tratada se utiliza para el enfriamiento. Las regulaciones ambientales pueden evitar el uso de aditivos químicos, por lo que el uso de altas velocidades de agua o intercambiadores de calor de superficie rascada previenen el ensuciamiento causado por algas.

En algunas instalaciones de tratamiento de aguas residuales, el efluente filtrado final (FFE) tomado tras el filtro prensa se utiliza como medio de enfriamiento. Sin embargo, debido al alto nivel de material biológico contenido en FFE, presenta un alto potencial de ensuciamiento y este puede ocurrir rápidamente, dependiendo de la naturaleza exacta tanto del FFE como del diseño del intercambiador. El tratamiento UV reduce la carga biológica, pero el uso de intercambiadores de calor de superficie rascada es la forma más eficiente de prevenir este tipo de ensuciamiento.

El ensuciamiento por deposición ocurre cuando los materiales presentes en una mezcla o solución se adhieren a la superficie del intercambiador de calor. El ensuciamiento por sedimentos es el más común. Por lo general, se puede prevenir con un buen diseño del intercambiador. Por ejemplo, asegurando que el fluido tenga suficiente velocidad y presión, el uso de tubos corrugados para evitar la sedimentación o especificar intercambiadores de calor de superficie rascada para eliminar continuamente los sedimentos y garantizar un funcionamiento eficiente.

El ensuciamiento por quemadura aparece cuando la temperatura del fluido es demasiado alta, lo que hace que los sedimentos (sobre todo los orgánicos) se cuezan en la superficie del intercambiador de calor, y esto puede suceder cuando hay un mal funcionamiento. El control de la temperatura del agua (manteniéndola por debajo de 80°C) ayuda a prevenir la quemadura.

El ensuciamiento por corrosión aparece cuando el producto que se está tratando o el material de fabricación del intercambiador de calor son susceptibles a la corrosión. Por ejemplo, el aluminio y el cobre pueden ser altamente reactivos y con frecuencia sufren corrosión galvánica, o la formación de óxidos en la superficie del tubo. Especificar un intercambiador fabricado en un material que sea resistente a dicha corrosión, pero que mantenga buenas propiedades de transferencia térmica, como el acero inoxidable, solucionará la mayoría de estos problemas.

“En cualquier caso, un buen diseño del intercambiador de calor puede reducir en gran medida la incidencia de incrustaciones o ayudar con la limpieza regular”, comenta Matt Hale. “Muchos factores, como el aumento de la turbulencia mediante el uso de tubos corrugados, los intercambiadores de superficie rascada giratorios o recíprocos, la elección de los materiales de fabricación adecuados, el diseño de sistemas integrados a prueba de fallos y facilitar el mantenimiento con tubos fácilmente extraíbles, ayudan a la prevención. En definitiva, reducir o gestionar el ensuciamiento para que los intercambiadores funcionen de manera más eficiente durante más tiempo, con una interferencia mínima”.