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Recuperador de calor por convección y Radiación

¿Cómo funciona un Recuperador de calor por convección y Radiación?

Un recuperador de calor que utiliza tanto convección como radiación es un dispositivo diseñado para maximizar la eficiencia en la transferencia de calor entre dos corrientes de aire o gases a diferentes temperaturas, sin que estas se mezclen. Permiten el recalentamiento del aire de combustión por gases a muy alta temperatura (hasta 1500ºC).

El proceso de transferencia de calor se puede dar de dos formas:

  1. Convección (500 a 1000ºC): El calor se transfiere a través de tubos lisos de acero por convección desde los gases calientes a las superficies del recuperador. Este proceso implica la cesión de energía térmica de parte del gas al aire frío.
  2. Radiación térmica (900 a 1500ºC):  Cuando los gases calientes, como los de combustión, fluyen a través del recuperador, emiten energía en forma de ondas electromagnéticas debido a su alta temperatura. Esta energía radiante es absorbida por las superficies del recuperador, calentándolas.

Las superficies calentadas por estos dos mecanismos transfieren el calor al aire frío que circula por el lado opuesto del recuperador, elevando su temperatura para su posterior utilización.

Montaje de la seccion radiante de un recuperador de calor

¿Cómo se diseña un Recuperador de calor?

En función de las necesidades del proceso y el espacio disponible, se diseña el equipo adaptado a las necesidades del cliente. Se realizan todo tipos de Intercambiadores bajo estándares ASME o EN.

Los principales factores a tener en cuenta a la hora de realizar el diseño de un intercambiador son:

  • Geometría del equipo: Una vez estudiado el caso y el balance del proceso, se analiza la configuración y dimensiones de los tubos, ya que estos factores tienen un impacto directo en la eficiencia del proceso de intercambio térmico, se adapta a las necesidades del cliente, viendo posibles límites de espacio. En el diseño se busca:
    • Permitir un flujo uniforme y minimizar la acumulación de incrustaciones, lo que podría afectar negativamente la transferencia de calor.
    • Diseñar conforme a una velocidad y dirección del flujo de los fluidos adecuados, buscando evitar zonas muertas o turbulencias excesivas que puedan disminuir la eficiencia del recuperador.
  • Materiales: la selección adecuada es esencial para garantizar la compatibilidad química y la resistencia a la corrosión. Además, los materiales deben tener propiedades térmicas que favorezcan la transferencia de calor y aguanten las temperaturas.

Además, en estos intercambiadores se puede diseñar según dos tipos:

  • Recuperadores de flujo cruzado: En estos intercambiadores los flujos de aire y gas se cruzan de forma perpendicular.
  • Recuperadores de contraflujo: En este tipo de intercambiadores, los flujos de gas y aire se cruzan de forma paralela, lo cual maximiza la transferencia de calor.

¿No estás seguro de cuál necesitas? Nuestro equipo de expertos puede analizar tu proceso y recomendarte la mejor solución.

En AITESA somos expertos en diseño de recuperadores de calor

Seccion convectiva de un recuperador de calor

Seccion convectiva de un recuperador de calor

Factores clave para elegir el recuperador adecuado

Dimensionamiento y capacidad

  • Calor intercambiado
  • Limitaciones de espacio
  • Adaptabilidad a instalaciones existentes

Condiciones de proceso

  • Caudal de ambos fluidos
  • Temperatura de ambos fluidos

Propiedades físicas:

  • Viscosidad: Afecta la resistencia al flujo del fluido
  • Densidad: Afecta la capacidad calorífica
  • Conductividad térmica: Afecta la eficiencia de la transferencia de calor.

Facilidad de mantenimiento y durabilidad:

  • Mantenimiento: Un equipo fácil de mantener permite prolongar la vida útil del mismo
  • Durabilidad: La elección correcta de los materiales también prolonga la vida útil del equipo.

Cumplimiento de normativas internacionales

  • Calculo mecánico siguiendo diferentes normativas:
    • ASME VIII Div.1
    • EN-13445

Cumplimiento de especificaciones del cliente

  • Diseño y suministro de equipos adaptados a los requisitos especificos de cada cliente y cada proyecto.

En AITESA somos expertos en el diseño de recuperadores de calor de convección y radiación

Beneficios clave para tu industria

  • Adaptación a las necesidades de capacidad de la industria

Debido a los tipos de recuperadores que existen y la flexibilidad que presentan, el diseño de los mismos, puede adaptarse a las necesidades de producción y capacidades de la industria.

  • Robustez

Su construcción mecánicamente sólida, les proporciona una alta resistencia a condiciones de operación extremas como temperaturas elevadas y medios corrosivos. Esto los hace especialmente adecuados para entornos industriales exigentes.

  • Sencillez de operación

El principio de funcionamiento de los recuperadores de calor es simple y fiable. Esto reduce la necesidad de sistemas de control complejos, minimiza la posibilidad de fallos operativos y facilita la integración en plantas ya existentes sin necesidad de grandes modificaciones.

  • Facilidad de mantenimiento

Permiten realizar inspecciones periódicas, limpiezas y reparaciones con facilidad, minimizando en la medida de los posible los tiempos de para, lo cual favorece una operación continua y rentable.

  • Larga vida útil

Si se realiza un mantenimiento adecuado y se seleccionan correctamente los materiales en función del tipo de fluido y condiciones operativas, estos equipos pueden operar de forma eficiente durante un periodo muy largo.

  • Reducción de costes operativos

Gracias a su eficiencia térmica, bajo mantenimiento y larga vida útil, los recuperadores de calor contribuyen a reducir el consumo energético y los costes de operación a largo plazo. Además, su flexibilidad de diseño permite evitar sobredimensionamientos innecesarios y adaptarse a futuras ampliaciones o cambios de proceso.

  • Ahorro energético

Al aprovechar el calor residual, se reduce la necesidad de generar energía adicional, lo que disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero y contribuye a una operación más sostenible, traduciéndose directamente en una reducción de costes operativos.

Montaje de la seccion radiante de un recuperador de calor

Montaje de la seccion radiante de un recuperador de calor

Sectores industriales donde se utilizan recuperadores de calor de radiación y convección

Industrias de vidrio

Los hornos de fusión de vidrio generan calor residual a altas temperaturas. Este calor puede ser recuperado para precalentar materias primas o generar vapor, mejorando la eficiencia energética del proceso

Industria cerámica

Durante la cocción de productos cerámicos, se libera una cantidad significativa de calor. La recuperación de este calor permite su reutilización en otras etapas del proceso, como el secado de piezas, optimizando el consumo energético.

Industria metalúrgica

Los procesos de fundición y tratamiento térmico generan calor residual que puede ser recuperado para precalentar aire de combustión, mejorando la eficiencia de los procesos

Industria química

Las reacciones químicas y procesos de destilación liberan calor que puede ser reutilizado en otras etapas del proceso, optimizando el consumo energético global.

Industria papelera

La producción de papel implica procesos de secado que generan calor residual. Este calor puede ser recuperado y reutilizado en el mismo proceso o en otros, como la generación de vapor.

¿Por qué elegir un recuperador de calor de AITESA?

Más de 5000 proyectos en sectores estratégicos

  • 40 años de experiencia diseñando recuperadores de calor
  • Adaptación a entornos exigentes como, refinerías, petroquímicas y plantas industriales, donde cada grado de eficiencia optimiza la rentabilidad.

Máxima eficiencia y mínima emisión

  • Diseños probados y optimizados: nuestra experiencia nos permite garantizar soluciones robustas y seguras para cada industria.
  • Reducción del impacto ambiental con mínima pérdida de calor y máxima eficiencia térmica.
  • Reducción de costes operativos mediante sistemas de recuperación de calor y selección precisa de materiales.
  • Adaptación a entornos exigentes como ciclo combinado, refinerías y plantas industriales, donde cada grado de eficiencia optimiza la rentabilidad.

Soporte técnico y mantenimiento integral

  • Máxima disponibilidad gracias a planes de mantenimiento preventivo, correctivo y servicios de inspección en campo.
  • Respuesta rápida, repuestos garantizados y soporte continuo para minimizar paradas no programadas.
  • Asistencia técnica ante incidencias, rediseños o adaptaciones a nuevos procesos.

En AITESA no solo fabricamos intercambiadores, desarrollamos soluciones térmicas eficientes que impulsan tu producción, optimizan costes y garantizan el cumplimiento normativo y medioambiental.

 

 

 

Transporte de los tubos de la seccion radiante de un recuperador

Transporte de los tubos de la seccion radiante de un recuperador

Preguntas frecuentes

¿Qué información necesito proporcionar para obtener una oferta de un intercambiador adecuado a mi proceso?

Debes indicar el gas con el que deseas calentar, temperaturas de entrada, calor intercambiado, caudales, presión de operación, tipo de instalación, limitaciones de espacio, y posibles restricciones de materiales por corrosión o normativas.

¿Cómo se determina el número de pasos?

El número de pasos se refiere a las veces que el fluido cambia de dirección dentro del recuperador.

Para determinarlo, se ajusta en función a las necesidades del cliente: Pérdida de carga, velocidad y espacio.

¿Cómo se realiza el mantenimiento del recuperador?

En el mantenimiento se incluye:

  • Limpieza: Para eliminar incrustaciones o depósitos en los tubos.
  • Inspección: Para revisar posibles fugas, corrosión o desgaste.
  • Revisión de sellos y juntas: Con el tiempo pueden degradarse perdiendo efectividad.

¿Cuánto tiempo se tarda en amortizar la inversión en un recuperador de calor?

El período de amortización depende de factores como el costo inicial, los ahorros energéticos obtenidos y los costos de operación y mantenimiento. En muchos casos, la inversión puede recuperarse en un plazo de 1 a 3 años, aunque este período puede variar según las condiciones específicas de cada instalación.

¿Cómo saber si mi proceso se beneficiaría de un recuperador de calor?

Desde AITESA valoramos cada caso de manera independiente, haciendo un estudio exhaustivo para recomendar de la mejor manera posible al cliente el tipo de intercambiador de calor que le conviene al proceso.

¿Qué ventajas tiene respecto a otros tipos de intercambiadores?

Facilidad de mantenimiento, diseño versátil, compatibilidad con fluidos sucios o corrosivos, gran capacidad térmica y retorno de inversión rápido.

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