El «factor de ensuciamiento», normalmente utilizado en el cálculo de intercambiadores de calor de carcasa y tubos (S&T), tiene como finalidad prever un área adicional calculada para compensar la pérdida de rendimiento que en ellos genera el ensuciamiento originado por diseño constructivo.
Sería erróneo utilizar estos mismos factores, que también podrían denominarse «resistencia al ensuciamiento», en el cálculo de intercambiadores de calor de placas (PHE) o espirales (SHE), cuyo diseño constructivo evita las zonas muertas, ya que darían lugar a equipos innecesariamente sobredimensionados.
Alfa Laval, como empresa lider y pionera, utiliza teorías propias, contrastadas por su extensa experiencia en múltiples tipos de aplicaciones y con diferentes fluidos, que hoy son aplicadas en universidades y otras compañías. En T-Soluciona, como distribuidores oficiales de Alfa Laval en España y Portugal, ponemos en práctica todos los conocimientos transmitidos por la multinacional sueca.
Las definiciones de «Resistencia al Ensuciamiento» y de «Margen» son las siguientes:
Rf = 1/ Kservicio- 1/Klimpio
Margen = 100.(Klimpio-Kservicio)/Kservicio
donde K es el coeficiente global de transferencia de calor.
En un intercambiador de placas la tendencia al ensuciamiento es mucho más baja que en uno de carcasa y tubos. Esto se debe, principalmente, a las siguientes características de las placas:
1. Un alto grado de turbulencia en los canales del intercambiador de calor de placas.
2. Inexistencia de las zonas de baja velocidad de fluido (espacios muertos) que aparecen en los intercambiadores de carcasa y tubos.
3. Menor precipitación de sales. Debido al alto coeficiente de transferencia de calor en la película de fluido próxima a la pared de las placas, la temperatura del metal es baja y se reduce la posibilidad de precipitación de sales.
4. Mínima posibilidad de corrosión. Consecuencia de la calidad del pulido superficial de las placas.
De todo lo anterior, lo más crítico es sin duda la turbulencia. Es difícil realizar una comparación cuantitativa entre las tendencias al ensuciamiento, o factor de ensuciamiento, en un intercambiador de calor de carcasa y tubos y las de uno de placas puesto que, aunque se trate del mismo fluido, las geometrías, superficies de intercambio y consideraciones experimentales son diferentes en cada caso.
Probablemente, el estudio realizado por el HTRI (Heat Transfer Research Institute) sea el más completo hasta la fecha. En este se ha encontrado que el ensuciamiento por precipitación en el agua de torre dentro de un intercambiador de calor de placas, cuya velocidad de flujo es de 0.45 m/s, es entre un 50 y un 70% más bajo que el producido en uno de carcasa y tubos con velocidad de flujo de 1.8 m/s. Tratar de realizar una comparación con velocidades nominales iguales en los dos tipos de intercambiador, no sería posible.
A todo lo anteriormente expuesto sobre el factor de ensuciamiento también se le une el gran esfuerzo de arrastre producido por el fluido sobre la superficie de la placa, consecuencia de la enorme turbulencia existente en los intercambiadores de calor de placas, y que puede llegar a ser cuatro veces superior al existente en uno de carcasa y tubos.
Por todo lo expuesto anteriormente, en el diseño de intercambiadores de calor de placas, siempre es preferible utilizar el concepto de sobredimensión en lugar del de factor de ensuciamiento. Los valores de sobredimensión, normalmente utilizados, oscilan entre 0 y 10% lo cual, aproximadamente equivale a factores de ensuciamiento entre 0.01*10-4 y 0.1*10-4 ºC.m2.h/kcal.
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