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La elección del intercambiador de calor adecuado para aplicaciones de aguas residuales

07/11/2022

La elección del intercambiador de calor adecuado para aplicaciones de aguas residuales


Matt Hale

Matt Hale

  • Director de Ventas & Marketing de HRS Heat Exchangers

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"Los intercambiadores de calor desempeñan un importante papel en los sistemas de tratamiento de aguas residuales, pero dada la naturaleza de las corrientes de residuos y los procesos involucrados, incluida la evaporación y la digestión anaeróbica, es fundamental seleccionar las tecnologías adecuadas para maximizar el proceso y la eficiencia energética"
 
Hay una serie de aplicaciones para los intercambiadores de calor en el tratamiento de aguas residuales. Se pueden utilizar para recuperar el calor proveniente de las aguas residuales, para precalentar los lodos antes de la digestión anaeróbica, o para eliminar el agua de los desechos y lodos a través de la evaporación.
 
La pasteurización de los flujos de residuos puede ser necesaria para cumplir con las normas ambientales, o el agua o el efluente pueden necesitar refrigeración antes de ser descargados al medio ambiente para cumplir con la legislación vigente. Cada proceso impondrá diferentes demandas al intercambiador instalado, y algunos procesos pueden combinarse (por ejemplo, recuperar calor de lodos tratados y usarlo para precalentar lodos no tratados antes de la digestión).
 
Los aspectos prácticos básicos al elegir un intercambiador de calor para el tratamiento de aguas residuales son los mismos que para cualquier otra aplicación, e incluyen factores como el espacio físico disponible, la temperatura disponible del producto y los materiales de proceso y las temperaturas requeridas tras el procesamiento, la caída de presión aceptable y los materiales de servicio utilizados.
 
Sin embargo, hay otros aspectos que, aunque no son únicos, son relevantes para las aguas residuales y los lodos. Estos incluyen la naturaleza física del material y el potencial de ensuciamiento en el intercambiador de calor, la facilidad de mantenimiento y la capacidad de operar de manera fiable durante largos períodos de tiempo. Además, la eficiencia energética, la inversión y los costes operativos también son cruciales para la elección final del intercambiador de calor. Hay que considerar el coste total de inversión, ya que aquellas unidades más económicas presentan elevados costes de mantenimiento o menores eficiencias operativas.
 
Obviamente, el factor más importante al elegir un intercambiador de calor es la naturaleza del producto a tratar. Algunas corrientes de aguas residuales estarán relativamente limpias, conteniendo solo unos pocos productos químicos disueltos, mientras que otras serán una mezcla de materiales disueltos y suspendidos. En el extremo opuesto, los lodos semisólidos más gruesos y viscosos necesitarán más potencia para moverlos a través del intercambiador y, por lo tanto, los riesgos de ensuciamiento y la importancia de la caída de presión serán mucho mayores.
 
Se utilizan varios tipos de intercambiadores en el tratamiento de aguas residuales, con diferentes niveles de éxito, según el tipo, el diseño real de las unidades individuales y los procesos para los que se utilizan. En esencia, los cuatro tipos de intercambiadores de calor que se instalan para tratar aguas residuales son: intercambiadores de calor en espiral, de placas, tubulares e intercambiadores de calor de superficie rascada.
 


Tipos de intercambiadores

 
Los intercambiadores de calor en espiral (SHE), también conocidos como intercambiadores de calor de camisa en espiral, se utilizan casi exclusivamente en aplicaciones de aguas residuales y lodos. Consisten en un solo canal formado en una espiral (coil), creando un diseño compacto. Hay varias opciones, como un espaciado más amplio y la eliminación de deflectores, para tratar de reducir el ensuciamiento, y la gran área de superficie del diseño y el flujo a contracorriente da como resultado una alta eficiencia térmica. Sin embargo, requieren una limpieza regular (larga y costosa) y, a menudo, no son adecuados para la transferencia de calor de lodo a lodo.
 
 
Los intercambiadores de calor en espiral pueden ser difíciles de limpiar y mantener
 
 
Los intercambiadores de calor de placas (PHE) son uno de los tipos más comunes de intercambiadores de calor y presentan un diseño compacto con buena eficiencia térmica. Sin embargo, son muy propensos al ensuciamiento y solo son adecuados para materiales relativamente limpios y no viscosos. Sus programas de mantenimiento requieren el reemplazo regular de las juntas a medida que separan las placas.
 
Los intercambiadores de calor tubulares, también conocidos como camisa y tubo, constan de un tubo o tubos dentro de otro tubo. Debido a los diversos diseños y geometrías disponibles, son más capaces de hacer frente a materiales más viscosos y sólidos suspendidos. Dependiendo de su diseño, pueden requerir más espacio que otros, y pueden ser susceptibles a ensuciarse. Estos problemas se reducen en gran medida mediante el uso de diseños de tubos corrugados, y HRS produce una gama de intercambiadores de calor de tubo corrugado eficientes y rentables para aguas residuales y uso ambiental, dependiendo de la viscosidad y las características físicas del producto. Estos incluyen las Series DTI y DTR de diseños de doble tubo para productos más viscosos, y la Serie C & K de diseños multitubo para fluidos de menor viscosidad que pueden contener partículas pequeñas.
 
 
Los intercambiadores de calor de la Serie HRS DTI son idóneos para calentar
lodos en aplicaciones de digestión anaeróbica
 
 
Los intercambiadores de calor de superficie rascada (SSHE) se emplean cuando los materiales son muy viscosos o tienen un alto potencial de ensuciamiento, por lo que son ideales para el tratamiento de lodos densos y para su uso en sistemas de evaporación. El rascador conserva limpia la superficie del tubo y mantiene una alta eficiencia térmica, mientras que el diseño individual proporciona otras ventajas, como controlar la viscosidad del producto durante el procesamiento.
 
HRS ofrece dos tipos diferentes de intercambiadores de calor de superficie rascada, pero el más adecuado para aplicaciones de aguas residuales es la Serie patentada Unicus, que utiliza una acción alternativa con una selección de geometrías de rascadores, lo que lo hace ideal para aplicaciones como la evaporación de efluentes, donde el ensuciamiento o la baja transferencia de calor son un problema.
 
 
El intercambiador de calor patentado de superficie rascada HRS Unicus
está diseñado para evitar el ensuciamiento durante la evaporación
 
 
Matt Hale
 


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