Intercambiadores de calor de placas frente a intercambiadores de calor de carcasa y tubos para embarcaciones

Llevamos mucho tiempo escuchando que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son los reyes en las salas de máquinas de los buques: son fiables, bien conocidos y llevan décadas en uso. Sin embargo, el desarrollo de intercambiadores de calor de placas (PHE, por sus siglas en inglés) de alto rendimiento y bajo consumo espacial los ha situado en el punto de mira de armadores, diseñadores y superintendentes técnicos. Cada tipo presenta sus propias ventajas e inconvenientes, y la selección requiere una consideración cuidadosa basada en el tipo de buque, las exigencias operativas, las prácticas de mantenimiento y el espacio disponible. Aquí, en SME Group, con más de 20 años de experiencia en ingeniería marina y una amplia gama de soluciones ICCP, MGPS, SED y PHE en nuestro catálogo, analizamos estas opciones comparativamente.

1. Comparación de eficiencia térmica y huella espacial

En cuanto a la capacidad de transferencia de calor, los intercambiadores de placas ganan ampliamente. El flujo inducido a través de las corrugaciones en las placas genera una turbulencia elevada en todos los caudales, salvo en los más bajos, lo que otorga a los intercambiadores de placas los coeficientes globales de transferencia de calor más altos, típicamente tres a cinco veces superiores a los de un intercambiador de carcasa y tubos. Esta mayor capacidad significa que un intercambiador de placas requiere aproximadamente un tercio o la mitad del espacio necesario para un intercambiador de carcasa y tubos con la misma función. En las embarcaciones modernas actuales, donde el espacio en la sala de máquinas siempre es escaso, este ahorro resulta significativo.

Por otro lado, los intercambiadores de carcasa y tubos utilizan un recorrido de flujo recto en los tubos y deflectores para guiar el flujo por el lado de la carcasa. Estos intercambiadores ofrecen un rendimiento robusto y predecible, pero su baja eficiencia exige una mayor superficie de intercambio y una huella física más grande. Si la aplicación dispone de mucho espacio y no requiere un enfoque crítico, como ocurre en algunas aplicaciones auxiliares de refrigeración, eso quizá no represente un problema. Sin embargo, en una aplicación de refrigeración principal (por ejemplo, refrigeración del agua de camisa del motor principal o refrigeración del aire de sobrealimentación), la mayor eficiencia de los intercambiadores de placas permite un mejor acercamiento térmico, menor potencia de bombeo y mayor economía de combustible.

2. Consideraciones sobre mantenimiento y limpieza

Pero cuando la filosofía de mantenimiento entra en juego, este puede ser el factor determinante a favor de una u otra tecnología. Históricamente, las tripulaciones a bordo se sienten mucho más cómodas limpiando unidades de carcasa y tubos; se pueden desincrustar o cepillar los haces de tubos o aplicar productos químicos con facilidad. Sin embargo, acceder a los tubos implica retirar grandes tapas extremas, y para reemplazar los tubos normalmente es necesario acudir a un astillero, lo cual representa un costo muy elevado. Además, limpiar el lado de la carcasa no es sencillo y requiere mucho esfuerzo, e incluso su desmontaje.

Los intercambiadores de calor de placas de SME, PHE, ofrecen otra filosofía de mantenimiento. Es posible desmontar el paquete de placas, inspeccionarlo y limpiarlo en pocas horas con herramientas estándar. Si se detecta que algunas placas están corroídas o dañadas, se pueden sustituir individualmente, sin necesidad de desechar todo el conjunto. Las juntas se consideran consumibles que deben reemplazarse aproximadamente cada cuatro o seis años; no obstante, con los tipos modernos de juntas de fijación rápida (clip-on), SME facilita aún más este proceso. Sin embargo, el inconveniente es que los PHE requieren cierto cuidado durante la limpieza para evitar daños en las placas relativamente delgadas (fabricadas en acero inoxidable o titanio), y los equipos deben recibir capacitación especializada. SME ofrece manuales de mantenimiento exhaustivos, capacitación presencial y garantiza que juntas originales y placas de repuesto se envíen a los buques en todos los principales astilleros del continente chino.

3. Presiones de operación, temperaturas y compatibilidad con fluidos

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son una opción consolidada desde hace mucho tiempo para entornos de alta presión y alta temperatura. La forma cilíndrica de la carcasa, junto con las paredes robustas de los tubos, permite a este tipo de intercambiador de calor soportar presiones de trabajo superiores a 40 bar, y se utiliza comúnmente en aplicaciones como enfriadores de vapor, aceite combustible y aceite hidráulico, además de en fluidos que contienen partículas (ya que los tubos rectos son menos propensos a obstruirse o ensuciarse).

Limitaciones. Aunque nuestros diseños de intercambiadores de calor de placas (PHE) se vuelven más potentes cada día, existen límites en sus aplicaciones. La presión de diseño típica de los PHE suele ser de hasta 25–30 bar, mientras que los límites de temperatura alcanzan normalmente aproximadamente 200 °C (dependiendo del material de las juntas). Otra desventaja de los PHE es que no toleran partículas en los fluidos; por ejemplo, el agua de mar que transporta arena y residuos puede dañar las placas y también obstruir los canales estrechos donde ocurre la transferencia de calor. Aquí es donde entra en juego una solución integrada, como la ofrecida por SME junto con sus sistemas MGPS (Marine Growth Prevention Systems) y filtros adecuados, que protegen al PHE tanto del crecimiento biológico como de partículas. Para aplicaciones de mayor presión, SME puede suministrar un PHE semisoldado o totalmente soldado, evitando así fugas por juntas, pero conservando el reducido tamaño físico característico de un PHE. Nos aseguramos de seleccionar la solución más adecuada según el tipo de fluido, ya sea agua dulce o salada, aceite, combustible, entre otros.

4. Coste total del ciclo de vida y estandarización de la flota

También se debe considerar el coste total del ciclo de vida, además del precio de adquisición inicial. Las unidades de carcasa y tubos pueden tener un coste inicial más bajo en aplicaciones de tamaño pequeño y mediano; sin embargo, la potencia de bombeo requerida aumenta debido a la mayor caída de presión y se necesita una mayor cantidad de agua de refrigeración. La eficiencia térmica disminuye a medida que se produce ensuciamiento, y la sustitución de tubos es una tarea intensiva en capital.

Aunque inicialmente son más costosos (especialmente al usar placas de titanio), los intercambiadores de placas (PHE) pueden reducir los costos operativos al consumir menos energía de bombeo, requerir menor capacidad de bombas de agua de mar y permitir tiempos de mantenimiento más rápidos. Además, puede simplemente agregar o retirar placas para adaptarse a la capacidad requerida o para futuras modificaciones. Para propietarios de flotas con varios buques, la estandarización ofrece ventajas, como instalar el mismo tipo de PHE en embarcaciones hermanas similares, lo que simplifica el almacenamiento de repuestos, la capacitación y los procedimientos de reparación. SME brinda orientación integral para la instalación, utiliza un diseño de placas uniforme independientemente del modelo y nuestro equipo técnico está siempre disponible para apoyar proyectos de modernización a escala de flota. Ya prefiera el diseño probado y confiable de un intercambiador de carcasa y tubos o el diseño actualizado de un intercambiador de placas, SME ofrece ambas opciones, junto con los correspondientes sistemas ICCP (protección catódica), SED (puesta a tierra del eje) y MGPS (protección catódica de las tomas de agua de mar). Cada año completamos más de 500 proyectos nuevos, una calidad reflejada en nuestra certificación ISO, para superar sus expectativas.

Intercambiadores de calor de placas frente a intercambiadores de calor de carcasa y tubos para embarcaciones

Llevamos mucho tiempo escuchando que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son los reyes en las salas de máquinas de los buques: son fiables, bien conocidos y llevan décadas en uso. Sin embargo, el desarrollo de intercambiadores de calor de placas (PHE, por sus siglas en inglés) de alto rendimiento y bajo consumo espacial los ha situado en el punto de mira de armadores, diseñadores y superintendentes técnicos. Cada tipo presenta sus propias ventajas e inconvenientes, y la selección requiere una consideración cuidadosa basada en el tipo de buque, las exigencias operativas, las prácticas de mantenimiento y el espacio disponible. Aquí, en SME Group, con más de 20 años de experiencia en ingeniería marina y una amplia gama de soluciones ICCP, MGPS, SED y PHE en nuestro catálogo, analizamos estas opciones comparativamente.

1. Comparación de eficiencia térmica y huella espacial

En cuanto a la capacidad de transferencia de calor, los intercambiadores de placas ganan ampliamente. El flujo inducido a través de las corrugaciones en las placas genera una turbulencia elevada en todos los caudales, salvo en los más bajos, lo que otorga a los intercambiadores de placas los coeficientes globales de transferencia de calor más altos, típicamente tres a cinco veces superiores a los de un intercambiador de carcasa y tubos. Esta mayor capacidad significa que un intercambiador de placas requiere aproximadamente un tercio o la mitad del espacio necesario para un intercambiador de carcasa y tubos con la misma función. En las embarcaciones modernas actuales, donde el espacio en la sala de máquinas siempre es escaso, este ahorro resulta significativo.

Por otro lado, los intercambiadores de carcasa y tubos utilizan un recorrido de flujo recto en los tubos y deflectores para guiar el flujo por el lado de la carcasa. Estos intercambiadores ofrecen un rendimiento robusto y predecible, pero su baja eficiencia exige una mayor superficie de intercambio y una huella física más grande. Si la aplicación dispone de mucho espacio y no requiere un enfoque crítico, como ocurre en algunas aplicaciones auxiliares de refrigeración, eso quizá no represente un problema. Sin embargo, en una aplicación de refrigeración principal (por ejemplo, refrigeración del agua de camisa del motor principal o refrigeración del aire de sobrealimentación), la mayor eficiencia de los intercambiadores de placas permite un mejor acercamiento térmico, menor potencia de bombeo y mayor economía de combustible.

2. Consideraciones sobre mantenimiento y limpieza

Pero cuando la filosofía de mantenimiento entra en juego, este puede ser el factor determinante a favor de una u otra tecnología. Históricamente, las tripulaciones a bordo se sienten mucho más cómodas limpiando unidades de carcasa y tubos; se pueden desincrustar o cepillar los haces de tubos o aplicar productos químicos con facilidad. Sin embargo, acceder a los tubos implica retirar grandes tapas extremas, y para reemplazar los tubos normalmente es necesario acudir a un astillero, lo cual representa un costo muy elevado. Además, limpiar el lado de la carcasa no es sencillo y requiere mucho esfuerzo, e incluso su desmontaje.

Los intercambiadores de calor de placas de SME, PHE, ofrecen otra filosofía de mantenimiento. Es posible desmontar el paquete de placas, inspeccionarlo y limpiarlo en pocas horas con herramientas estándar. Si se detecta que algunas placas están corroídas o dañadas, se pueden sustituir individualmente, sin necesidad de desechar todo el conjunto. Las juntas se consideran consumibles que deben reemplazarse aproximadamente cada cuatro o seis años; no obstante, con los tipos modernos de juntas de fijación rápida (clip-on), SME facilita aún más este proceso. Sin embargo, el inconveniente es que los PHE requieren cierto cuidado durante la limpieza para evitar daños en las placas relativamente delgadas (fabricadas en acero inoxidable o titanio), y los equipos deben recibir capacitación especializada. SME ofrece manuales de mantenimiento exhaustivos, capacitación presencial y garantiza que juntas originales y placas de repuesto se envíen a los buques en todos los principales astilleros del continente chino.

3. Presiones de operación, temperaturas y compatibilidad con fluidos

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos son una opción consolidada desde hace mucho tiempo para entornos de alta presión y alta temperatura. La forma cilíndrica de la carcasa, junto con las paredes robustas de los tubos, permite a este tipo de intercambiador de calor soportar presiones de trabajo superiores a 40 bar, y se utiliza comúnmente en aplicaciones como enfriadores de vapor, aceite combustible y aceite hidráulico, además de en fluidos que contienen partículas (ya que los tubos rectos son menos propensos a obstruirse o ensuciarse).

Limitaciones. Aunque nuestros diseños de intercambiadores de calor de placas (PHE) se vuelven más potentes cada día, existen límites en sus aplicaciones. La presión de diseño típica de los PHE suele ser de hasta 25–30 bar, mientras que los límites de temperatura alcanzan normalmente aproximadamente 200 °C (dependiendo del material de las juntas). Otra desventaja de los PHE es que no toleran partículas en los fluidos; por ejemplo, el agua de mar que transporta arena y residuos puede dañar las placas y también obstruir los canales estrechos donde ocurre la transferencia de calor. Aquí es donde entra en juego una solución integrada, como la ofrecida por SME junto con sus sistemas MGPS (Marine Growth Prevention Systems) y filtros adecuados, que protegen al PHE tanto del crecimiento biológico como de partículas. Para aplicaciones de mayor presión, SME puede suministrar un PHE semisoldado o totalmente soldado, evitando así fugas por juntas, pero conservando el reducido tamaño físico característico de un PHE. Nos aseguramos de seleccionar la solución más adecuada según el tipo de fluido, ya sea agua dulce o salada, aceite, combustible, entre otros.

4. Coste total del ciclo de vida y estandarización de la flota

También se debe considerar el coste total del ciclo de vida, además del precio de adquisición inicial. Las unidades de carcasa y tubos pueden tener un coste inicial más bajo en aplicaciones de tamaño pequeño y mediano; sin embargo, la potencia de bombeo requerida aumenta debido a la mayor caída de presión y se necesita una mayor cantidad de agua de refrigeración. La eficiencia térmica disminuye a medida que se produce ensuciamiento, y la sustitución de tubos es una tarea intensiva en capital.

Aunque inicialmente son más costosos (especialmente al usar placas de titanio), los intercambiadores de placas (PHE) pueden reducir los costos operativos al consumir menos energía de bombeo, requerir menor capacidad de bombas de agua de mar y permitir tiempos de mantenimiento más rápidos. Además, puede simplemente agregar o retirar placas para adaptarse a la capacidad requerida o para futuras modificaciones. Para propietarios de flotas con varios buques, la estandarización ofrece ventajas, como instalar el mismo tipo de PHE en embarcaciones hermanas similares, lo que simplifica el almacenamiento de repuestos, la capacitación y los procedimientos de reparación. SME brinda orientación integral para la instalación, utiliza un diseño de placas uniforme independientemente del modelo y nuestro equipo técnico está siempre disponible para apoyar proyectos de modernización a escala de flota. Ya prefiera el diseño probado y confiable de un intercambiador de carcasa y tubos o el diseño actualizado de un intercambiador de placas, SME ofrece ambas opciones, junto con los correspondientes sistemas ICCP (protección catódica), SED (puesta a tierra del eje) y MGPS (protección catódica de las tomas de agua de mar). Cada año completamos más de 500 proyectos nuevos, una calidad reflejada en nuestra certificación ISO, para superar sus expectativas.

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