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Para uma aplicação marítima ou industrial que exija uma solução de gestão térmica, uma das decisões mais importantes que um engenheiro deve tomar é entre trocadores de calor de placas com junta e trocadores de calor de placas brasados. Ambas as tecnologias funcionam com base nos mesmos princípios de transferência de calor: uma série de placas metálicas corrugadas, entre as quais dois fluidos circulam em contracorrente, permitindo a transferência de calor entre eles. Contudo, sua construção, filosofia de projeto e limites operacionais são diferentes. Na SME, com mais de 500 projetos anualmente e apoio a mais de 1.000 embarcações com peças de reposição e serviços, já lidamos com as consequências da especificação incorreta do tipo de PHE. Este guia ajudará a simplificar as opções, garantindo que a tecnologia corresponda à realidade da sua embarcação.
Construção e integridade física
Trocadores de calor de placas com junta: Esses consistem em um quadro (placas extremas fixas e móveis), onde uma pilha de placas corrugadas é comprimida por parafusos de compressão. Cada placa possui uma junta elastomérica que separa os canais de fluxo, direcionando os fluidos através de passagens alternadas. As placas podem ser facilmente adicionadas ou removidas. As placas e as juntas são fixadas e tensionadas com torques elevados.
Trocadores de Calor de Placas Soldadas por Brasagem: Esses não possuem quadro, nem parafusos, nem juntas extraíveis. Em vez disso, uma série de placas é montada e soldada a vácuo mediante metal de adição, utilizando cobre ou níquel como material de preenchimento, que se solidifica nas interfaces entre as placas. O resultado final é um bloco sólido, sem juntas elastoméricas, hermeticamente fechado e vedado contra a atmosfera externa; portanto, ocupa menos espaço e tem menor peso para uma mesma capacidade térmica, comparado ao projeto com juntas.
Limites de Operação: Pressão e Temperatura
As unidades soldadas a brasagem normalmente suportam pressões muito maiores, variando de 30 a 45 bar, e temperaturas de 200 °C ou superiores; nos modelos com brasagem a níquel, não há vedação elastomérica que possa extruir-se ou romper-se, o que os torna adequados para sistemas como circuitos de refrigerante, óleo hidráulico de alta pressão e recuperação de calor do motor em novas embarcações.
As restrições das unidades com junta baseiam-se no material da junta: nossa equipe de engenheiros especialistas normalmente fornece juntas de NBR, EPDM e FKM, cuja faixa operacional de temperatura varia de -15 °C até mais de 150 °C, com classificações máximas de pressão para equipamentos marítimos com junta em torno de 25 bar ou mais. Essa classificação é adequada para qualquer aplicação padrão de refrigeração com água do mar e, na maioria dos casos, também é suficiente para geradores de água doce padrão e sistemas de óleo lubrificante na maior parte das embarcações; contudo, a pressão em bar não pode ser excedida em produtos marítimos com junta.
Manutenção, limpeza e facilidade de manutenção
É aqui que as duas abordagens divergem tão acentuadamente uma da outra, muitas vezes tornando-se o ponto preponderante para o armador.
Os trocadores de calor com juntas são projetados para manutenção. Sempre que ocorrer incrustação (e, no ambiente marítimo, isso acontece quando água do mar, incrustações ou resíduos de óleo pesado se acumulam nas superfícies — não é uma questão de ‘se’, mas de ‘quando’), a unidade é desmontada, as placas são separadas e as juntas são removidas. As placas individuais podem ser limpas mecanicamente ou quimicamente, e as juntas são substituídas. É por isso que a SME dispõe de uma oficina e de uma equipe no local, permitindo a substituição de juntas, a limpeza das placas e a reforma completa, restaurando um trocador de calor com juntas com 95% ou mais da sua capacidade original de projeto. Além disso, é possível alterar o tipo de junta caso as condições operacionais ou o fluido em uso mudem.
Os trocadores de calor brasados são descartáveis. Não é possível desmontá-los para limpar as passagens entre as placas. As unidades PHE brasadas não podem ser desmontadas, e tentativas de limpeza interna com produtos químicos circulando pela unidade podem ser feitas, mas talvez não removam adequadamente incrustações ou depósitos de carbono. A principal desvantagem das unidades PHE brasadas, contudo, é que, se a unidade ficar obstruída por incrustações ou detritos, ou se um canal for danificado devido a ciclos de expansão térmica ou corrosão ao longo do tempo, a única solução é adquirir uma nova unidade. Isso pode ser bastante dispendioso, especialmente em unidades brasadas de grande porte ou devido aos prazos de entrega de novos equipamentos, caso um vaso não possa ser atendido rapidamente.
Riscos de vazamento e contaminação cruzada
Para um pHE com juntas de vedação, qualquer vazamento inicial será normalmente um pequeno gotejamento para o exterior – você vê líquido escorrendo da estrutura, antes que dois fluxos de fluido se misturem desastrosamente. O projeto com dupla junta é outra opção para aplicações críticas nas quais os dois meios devem permanecer verdadeiramente separados (óleo, água do mar). É preciso reconhecer que, para que essa 'segunda' junta realmente funcione, provavelmente não se deve esperar até que a junta tenha falhado completamente. Se uma junta falhar, é possível substituí-la in situ.
Em uma pHE soldado um vazamento interno de um canal para outro (como uma corrosão por pite ou uma fissura) contaminará um fluxo de processo pelo outro sem que o operador perceba qualquer vazamento na face externa do equipamento. Em aplicações com óleo ou água, um ou ambos os fluxos podem ser contaminados quase imediatamente após o equipamento entrar em operação; em refrigeração, isso pode só ser detectado quando o desempenho se deteriorar drasticamente. O equipamento deve ser retirado de operação e substituído.
Adequação à Aplicação e Custo ao Longo do Ciclo de Vida
Selecione PHEs soldados para circuitos fechados de fluidos limpos, como refrigerantes, fluidos hidráulicos e água desionizada. São também adequados para aplicações com restrições de espaço, como salas de máquinas em embarcações menores, onde o acesso para instalação e manutenção pode ser limitado. Tenha em mente que sua vida útil total será menor, mas o custo inicial é mais baixo.
Por que você deve selecionar Trocadores de calor de placas com junta? Para aplicações abertas com água do mar, meios sujos, óleos combustíveis pesados ou outros meios de processo semelhantes, nos quais durabilidade e manutenção são absolutamente essenciais, utilize trocadores de calor de placas com junta. O custo inicial é maior, contudo o custo de substituição das juntas e placas ao longo de uma vida útil de 15 a 20 anos revelar-se-á muito menor.
Em nossas muitas milhares de visitas de embarcações à SME, tornou-se nossa prática que a escolha do cliente por um trocador de calor com junta convencional sempre prevalecesse devido à sua transparência e facilidade de manutenção no serviço diário no mercado padrão. Nossa garantia de serviço de 12 meses nestes projetos, juntamente com nossos procedimentos certificados pelas normas ISO 9001, 14001 e 45001, posiciona a equipe técnica da SME — composta por mais de 100 profissionais — exatamente onde ela pode auxiliar estaleiros globalmente nas decisões cruciais relativas a qualquer aspecto do sistema de refrigeração. Seja para substituir uma junta na China ou para realizar uma avaliação técnica completa, podemos, com o apoio da equipe ampliada da SME, ajudar a levar os trocadores de calor além da simples resolução dos desafios atuais, assegurando que aquele que instalamos hoje continue a cumprir a mesma função amanhã.