Trocadores de Calor

Trocadores de calor: fabricação, retubagem parcial e/ou total.

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Descrição

Trocadores de calor são equipamentos que permitem a troca de calor entre dois fluidos.

Fundamentalmente, os trocadores de calor podem ser classificados pela natureza da transferência e pelo tipo de construção.

Com relação à natureza da transferência podemos classificar os trocadores de calor em dois subgrupos, os de contato direto ou de mistura, e os de contato indireto ou de superfície:

  1. a) De mistura ou de contato direto: onde dois fluidos entram em contato direto um com o outro, propiciando que o fluido de maior temperatura (fluido quente (fq)) ceda calor ao fluido de menor temperatura (fluido frio (f)). As aplicações triviais desse tipo de trocador de calor envolvem transferência de massa e calor (energia). Aplicações envolvendo somente transferência de calor são raras. Em comparação aos trocadores de calor de contato indireto, geram taxas de transferência de calor mais elevadas em razão da transferência de massa. A construção desse tipo de equipamento é relativamente barata quando comparados aos de contato indireto, porém sua aplicação é limitada a casos onde o contato direto entre os fluidos seja admissível.
  2. b) De superfície ou de contato indireto: onde há uma superfície sólida impossibilitando o contato direto entre os dois fluidos e que analogamente aos de mistura, o fluido quente (fq) cede calor ao fluido frio (f), promovendo apenas a transferência de energia. Essas superfícies são compostas por tubos ou placas, dependendo do tipo de trocador de calor.

A ENGEMATEX é fabricante de trocadores de calor de superfície ou de contato indireto, sendo especialista em Trocadores de Calor Tubulares dentre os quais destacamos Trocadores de Calor Casco Tubo e do tipo Resfriadores a Ar (Air Cooler).

Os trocadores de calor tubulares são divididos basicamente em três grupos:

 

1) Duplo Tubo (Double Pipe)

Esse trocador de calor é constituído em geral por dois tubos de seção circular, concêntricos, de diâmetros diferentes. Por dentro do tubo interno passa um dos fluidos denominados “fluido do tubo” ou “fluido tubular”. No espaço entre o tubo externo e o tubo interno passa o outro fluido, denominado “fluido anelar”, em analogia com o formato geométrico de um anel.

A limitação de uso desse tipo de trocador se deve a pequena área de troca de calor disponível, pois sua confecção esta limitada ao comprimento comercial dos tubos (6 metros).

Esse tipo de trocador de calor é usado devido a sua simplicidade na construção, fácil desmontagem e consequentemente o fácil acesso para manutenção, o que resulta em custos baixos tanto de construção, operação bem como a manutenção.

Para trabalharmos com comprimentos maiores que 6 metros, esse tipo de equipamento torna-se inviável já que perde o baixo custo de construção e manutenção.

2) Serpentina (Shell and Coil)

Esse tipo de trocador de calor permite uma maior área de troca de calor entre os fluidos que o tipo duplo tubo. O tubo interno é “enrolado” em espiral, acompanhando a geometria interna do reservatório, essa conformação lembra a forma de uma serpente, daí vem a nomenclatura serpentina.

 

É usado principalmente quando se deseja resfriar ou aquecer o fluido contido no reservatório (casco). Os exemplos mais comuns de aplicação desse tipo de trocador de calor na indústria são os tanques de tratamento químico de peças ou produtos, onde se faz necessário deixar livre o volume central do reservatório.

3) Casco Tubo ou Multitubular (Shell and Tube)

São os mais usados na indústria quando há a necessidade de grandes áreas de troca de calor.

Os tubos são “presos” pelas extremidades em dois discos de chapa denominados espelhos. Os espelhos são soldados à carcaça, ou em caso de trocadores maiores, flangeados à carcaça e aos cabeçotes, que tem por finalidade coletar o fluido dos tubos, proverem o retorno e distribuir o fluido pelos tubos.

Os fluidos entram e saem do trocador de calor pelos bocais, que são compostos por um “pescoço” e um flange, e em caso de trocadores pequenos, por conexões rosqueadas. A figura abaixo mostra em perspectiva os detalhes de um trocador de calor casco e tubos.

Em um trocador de calor Casco Tubos, o fluido anelar dispõe de uma área de passagem relativamente grande, o que gera velocidade de escoamento reduzida. Como o coeficiente de película é diretamente proporcional a velocidade de escoamento do fluido, nessa condição propicia baixo coeficiente de película e consequentemente, perda de eficiência do equipamento. Para evitarmos essa situação, são colocados defletores (chicanas) na parte interna do casco, formando com isso “galerias”, que além de propiciarem ao fluido anelar percorrer todo corpo do trocador de calor sem regiões de estagnação, há um aumento na velocidade de escoamento do fluido anelar com a redução da área, aumentando sensivelmente o coeficiente de película do lado do casco, melhorando assim a eficiência do equipamento.