La incrustación se puede definir como la deposición de material no deseado sobre una superficie de transferencia de calor.

El ensuciamiento es un resultado inevitable de la transferencia de calor entre dos corrientes que fluyen en una pared de metal. El grado de ensuciamiento varía enormemente con la naturaleza del fluido que se está tratando.

Debido a la deposición de material no deseado, hay una resistencia adicional a la transferencia de calor, lo que resulta en una reducción del coeficiente de transferencia de calor total. A medida que disminuye el coeficiente de transferencia de calor total, se requiere más área de transferencia de calor para realizar una carga de calor dada.

El rendimiento del intercambiador de calor se degrada y el ensuciamiento reduce la trayectoria de flujo, aumentando así la caída de presión. Peor aún, el rendimiento se reduce debido al bloqueo parcial de las trayectorias de flujo.

01. Efectos negativos del ensuciamiento

Aumento de los costos de capital, se debe proporcionar más área de transferencia de calor para resolver el problema de incrustaciones;.

Mayores costos de bombeo; y

Menor eficiencia termodinámica de los ciclos de condensación y refrigeración.

Mayores costos de mantenimiento.

Pérdidas totales.

Costos de tiempo de inactividad.

02. Tipos de ensuciamiento

Ensuciamiento por precipitación

El ensuciamiento por precipitación es causado por la presencia de CaCO disuelto, Caso y sales en el agua, que conducen al ensuciamiento de las superficies de transferencia de calor. Estas sales tienen propiedades de solubilidad inversa.

Partículas de ensuciamiento

Es la acumulación de partículas suspendidas presentes en el fluido en la superficie de transferencia de calor. Se conoce como depósito de ensuciamiento. Un ejemplo son las partículas de óxido contenidas en el agua de refrigeración.

Ensuciamiento por reacción química

Es la formación de depósitos a través de la reacción química entre varios componentes de la corriente de ensuciamiento. Ejemplos de ensuciamiento por reacción química son coquización y craqueo de hidrocarburos, polimerización, etc.

Ensuciamiento por corrosión

Esto ocurre cuando la superficie de transferencia de calor reacciona para formar productos de corrosión. Contamina la superficie de transferencia de calor.

Bioincrustación

Ocurre debido a la unión de microorganismos o macro organismos a la superficie de transferencia de calor.

Ensuciamiento de solidificación

Esto ocurre cuando un líquido se solidifica en una superficie de calentamiento superenfriada. Un ejemplo de ensuciamiento por solidificación es la formación de hielo.

03. Factores que afectan el ensuciamiento

Velocidad del fluido

Temperatura del fluido

Material de construcción

Acabado de la superficie del material

Las velocidades de fluido más altas minimizan el ensuciamiento. Las velocidades ideales del fluido son 1,5-2,1 m/seg dentro del tubo y 1,0-1,5 m/seg fuera del tubo.

04. Cuando se van a utilizar fluidos sucios dentro del tubo, se pueden seguir las siguientes estrategias para evitar la formación de incrustaciones:

Utilice tubos de gran diámetro.

Mantener alta velocidad.

Permita un margen suficiente para la caída de presión.

Mantenga un paquete de tubos de repuesto o un intercambiador de calor de repuesto disponible.

Use dos conchas en paralelo.

Utilice insertos de tubo con aletas de alambre.

Use limpieza en línea.

05. Cuando el fluido sucio se encuentra en el lado de la carcasa, se pueden seguir las siguientes estrategias:

Utilice un tubo en U o un diseño de cabezal flotante.

Utilice la disposición cuadrada o giratoria del tubo cuadrado.

Minimizar el espacio muerto con un diseño deflector óptimo; y

Mantener alta velocidad en el lado de la cáscara.