Definición de Aeroenfriador
Ingeniera Química
Los aeroenfriadores son equipos utilizados para la transferencia de calor, donde un fluido puede ingresar en una determinada condición y salir en otra a partir de ser enfriador por aire, aire inducido a través de un ventilador o una batería de ellos. Dependiendo del tipo de industria en donde sean utilizados, también se los conoce con el nombre de “Fin Fan” o “Air Cooler”.
Principio de funcionamiento
Básicamente, su funcionamiento está basado en el fin que tiene el equipo. Al egresar de él, el fluido debe haberse enfriado hasta una determinada temperatura, muchas veces incluyendo no solo un intercambio de calor sensible sino también un intercambio de calor latente, es decir, llegando al cambio de fase en el interior de los tubos. Por ejemplo, puede ingresar vapor y condensar en su interior.
El equipo se forma por el haz de tubos, en su interior circula el fluido a enfriar o condensar. Para aumentar la eficiencia en la transferencia de calor, se cuenta con ventiladores o forzadores de aire. Al igual que los intercambiadores de tubo y coraza, los tubos pueden estar dispuestos de manera tal de dar más de un paso, es decir, si recorren la totalidad del largo del tubo más de una vez, cuenta con más de un paso.
También, en función de la disponibilidad de espacio y del tipo de proceso, el flujo de aire puede darse de manera vertical u horizontal, con enfriamiento adiabático o sin él.
Normas de diseño
En general, la mayoría de los Aeroenfriadores son diseñados en base a la norme ASME VIII o bien al estándar API 661.
Dependiendo del fluido que se desee refrigerar y el proceso en el que se coloque, existen distintas geometrías posibles, como pueden ser mazos tubulares simples o mazos tubulares con tubos aletas, siendo las aletas diseñadas para lograr mayor área de intercambio y, por lo tanto, mayor eficiencia en la transferencia de calor. En el diseño se puede proveer una determinada longitud de los tubos aletada y otra sección que no lo esté.
En general, los Aeroenfriadores cuentan de tres partes principales los cajones en los extremos, los tubos que se encuentran adosados a los cajones a través de las placas portatubos y los ventiladores ubicados por debajo.
El tamaño de estos estará nuevamente determinado por su aplicación, existiendo aeroenfriadores pequeños como también de gran tamaño, pudiendo conectar más de uno en serie. La longitud de los tubos que contiene puede ser desde unos pocos metros hasta más de 20 m, con diámetros de tubos que arrancan en 1” o más. El material de construcción también dependerá del tipo de fluido con el que se opere.
En función del tipo de industria en donde se coloquen, se determina el diseño a realizar. Por ejemplo, esta tipología de activo es muy utilizada en la industria de la refinación de petróleo y plantas de procesamiento de gas, como condensadores a la salida de las torres de destilación y como intercambiadores de calor. El American Petroleum Institute diseña en su norma API 661 los requisitos que debe tener el diseño de cada uno de estos, por ello, su uso esta difundido y es requerido para la industria. Gracias a su versatilidad en el uso, se puede trabajar a altas temperaturas y con fluidos corrosivos e inflamables, como gas metano, propano, butano, gasolina. Este tipo de fluidos requiere de condiciones de diseño especiales, tratamientos en soldaduras, tratamientos térmicos, e inclusive metalurgia específica, por lo que, estos equipos pueden adaptar fácilmente su diseño en función de su uso específico.
Usos
Otros usos dados a estos equipos pueden ser en la industria del tratamiento de agua, refrigeración, aires acondicionados, industria automotriz y minera, entre otras. En estos casos, las condiciones de diseño suelen ser menos exigentes.
Por ejemplo, el caso de la industria del agua, estos equipos han ido desplazando el uso de Torres de Enfriamiento ya que, al recircular en un circuito cerrado, se evita la formación de sedimentos disminuyendo tareas de mantenimiento y limpieza. Se conoce su mayor rentabilidad en el proceso de tratamiento debido a la disminución de cosas y menor consumo de agua, evitando también la utilización excesiva de productos químicos adicionales. Asimismo, se logra mejor control de la temperatura de salida del agua y son de más fácil instalación. Sin embargo, el costo de inversión inicial es mayor que en el caso de una Torre de Enfriamiento, por ello, en Latinoamérica aún se utilizan mayoritariamente las Torres, mientras que, en Europa, ha cambiado el uso de ellas por Aeroenfriadores.
Trabajo publicado en: Ene., 2023.
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