ES2201588T3 - Intercambiador de calor de varios pasos. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION DE REFIERE A UN INTERCAMBIADOR TERMICO (1) DE MULTIPLES VIAS CON UN CUERPO TUBULAR (2) ASI COMO UNA CAPERUZA (5) QUE SE UNE CON EL FONDO TUBULAR (3) DEL CUERPO DE TUBO. EN ESTA CAPERUZA SE DISPONE AL MENOS UN BRAZO (11) PARA LA GUIA DEL LIQUIDO INDUCIDO EN LA CAPERUZA. EL BRAZO ESTA UNIDO CON LA CAPERUZA. DE ACUERDO CON LA INVENCION SE HA PREVISTO, QUE ENTRE EL BRAZO Y EL FONDO TUBULAR SE CONFIGURE UN ESPACIO (13). CON ELLO PUEDE FLUIR ENTRE LAS CAMARAS (14,15) CONFIGURADAS A TRAVES DEL BRAZO UNA VIA DE CORRIENTE, QUE ENJUAGA LIBREMENTE EL ESPACIO. ESTO PERMITE LA UTILIZACION DEL INTERCAMBIADOR TERMICO TAMBIEN PARA LA REFRIGERACION DE LIQUIDOS PRESENTES EN UN ESTADO MUY PURO, ESPECIALMENTE AGUA MUY PURA.

Description

Intercambiador de calor de varios pasos.

La invención concierne a un intercambiador de calor de varios pasos con un cuerpo tubular y con un cabezal unido a la placa tubular del cuerpo tubular, en el que está dispuesto al menos un tabique para el guiado del líquido conducido por el interior del cabezal, estando unido el tabique con el cabezal. Un intercambiador de calor de varios pasos de este tipo ya es conocido por ejemplo por el documento FR-A-2476826.

Esta clase de intercambiadores de calor de varios pasos se instalan en la industria química. En un intercambiador de calor un tabique separa el líquido que entra en el cabezal del líquido que sale del cabezal. Mediante la incorporación de varios tabiques en el cabezal de un intercambiador de calor de 4 ó 6 pasos la corriente de líquido se desvía varias veces en el cabezal y queda forzada a pasar varias veces por el intercambiador de calor. Con esto se consiguen altas velocidades de circulación por el interior de los tubos y se obtiene una buena trasmisión del calor.

Para el uso con líquidos que se presentan en formas extra puras en particular el uso en sistemas de aguas de la máxima pureza (WFI = Water for Injection) no se pueden utilizar estas construcciones ya que para la estanqueidad de los tabiques se necesitan juntas que a través de la formación de rendijas ocultan el peligro de la deposición de bacterias y contaminación. Por ese motivo hasta ahora se utilizan intercambiadores de calor de un solo paso y de dobles placas tubulares. Las velocidades de circulación por el interior de los tubos de tales intercambiadores de calor son correspondientemente bajas; se obtienen malos coeficientes de transmisión de calor. La consecuencia es que esos intercambiadores de calor son desde luego impecables en cuanto a la técnica de esterilización pero sin embargo necesitan una gran longitud constructiva para evacuar el calor. Varios metros de longitud constructiva no son ninguna rareza.

Ante esta cuestión como fondo, es tarea de la presente invención desarrollar un intercambiador de calor de varios pasos del tipo mencionado al principio que se pueda usar para la refrigeración de líquidos que se presentan en estado extra puro, en particular agua de la máxima pureza.

Esta tarea queda resuelta con un intercambiador de calor de varios pasos del tipo mencionado al principio debido a que entre el tabique y la placa tubular se forma una rendija.

De acuerdo con la invención, de esa forma el tabique no divide el cabezal en cámaras completamente separadas sino que el tabique se fabrica en su longitud de tal manera que permanece una separación entre tabique y placa tubular. Debido a ello, se produce una corriente de fuga a través de la rendija que sirve para un lavado completo. La corriente de fuga produce desde luego pérdidas en la transferencia de calor ya que dicha corriente no fluye a través del intercambiador de calor y por consiguiente no está sometida a refrigeración. Se llega a una temperatura de mezcla entre la corriente de fuga y la corriente refrigerada que sale del intercambiador de calor. A pesar de esas pérdidas la ventaja del intercambiador de calor acorde con la invención es considerable debido a su tamaño más compacto, más corto, y que funciona de forma estéril, ya que es conforme a la norma GMP.

La anchura de la rendija se ha de optimizar al efecto de que durante el servicio del intercambiador de calor fluya una corriente de fuga suficiente a través de la rendija para lavarla completamente. Para cumplir con todas las reglamentaciones basta con que esa rendija se elija menor de 1 mm.

Preferiblemente se afila el tabique en la zona de la placa tubular. Debido a esa forma configurada especialmente favorable para la corriente no se pueden producir incrustaciones en la zona del extremo del tabique que mira a la placa tubular.

Dependiendo del tipo de intercambiador de calor de varios pasos utilizado se prevén varios tabiques. Por ejemplo, un intercambiador de calor de 4 pasos presenta dos tabiques. Estos se disponen especialmente en forma de T con lo que el cabezal se divide en tres cámaras. En un intercambiador de calor de 6 pasos habría que prever cuatro cámaras. Los tabiques se disponen adecuadamente entre sí con un ángulo de 90º.

En las figuras se representa la invención con ayuda de dos ejemplos de ejecución sin que ello sea una limitación. Se representa:

Figura 1 una sección longitudinal a través de un intercambiador de calor de 2 pasos en la zona del cabezal,

Figura 2 una sección según la línea II-II de la figura 1,

Figura 3 una vista de detalle A según la figura 1 y

Figura 4 una representación en sección de un intercambiador de calor de 4 pasos según la figura 2.

Las figuras 1 y 2 muestran las zonas de entrada y salida de líquido del intercambiador 1 de calor de 2 pasos. El cuerpo 2 tubular de éste presenta una placa 3 tubular y dieciséis tubos 4 que se sujetan de forma estanca en los correspondientes taladros de la placa 3 tubular. La zona de tubos del cuerpo 2 tubular cubre un cabezal 5 unido con la placa 3 tubular cuyo cabezal está provisto de una tubuladura 6 de entrada y de una tubuladura 7 de salida para el líquido que se ha de refrigerar en el intercambiador 1 de calor, por ejemplo, agua de la máxima pureza. La dirección de la corriente del líquido que se ha de refrigerar se ha ilustrado en la figura 1 mediante la flecha representada en trazo grueso. Prescindiendo de las dos tubuladuras 6 y 7 el cabezal está configurado con simetría rotacional. En la zona del plano 8 de simetría del cabezal 5 está unido con él y por consiguiente con su cubierta 9 y sus pared 10 lateral un tabique 11 de débil espesor que termina, con separación, en la placa 3 tubular. Como se desprende especialmente de la representación de la figura 3 entre el extremo 12 afilado del tabique y la placa 3 tubular se forma una rendija 13 que por ejemplo presenta un grosor de 0,2 mm. Debido a esto, el líquido que se ha de refrigerar circula no solamente a través de los tubos 4 del intercambiador 1 de calor, sino que, como ilustra la flecha representada con trazo grueso en la figura 3, una corriente de fuga llega directamente desde la cámara 14 de entrada del cabezal a la cámara 15 de salida de éste.

La figura 4 muestra la configuración del cabezal 5 en un intercambiador de calor de 4 pasos. Las partes componentes que coinciden en su función con la forma de ejecución según las figuras 1 a 3 se han designado aquí con los mismos símbolos de referencia de allí. En la forma de ejecución según la figura 4 están previstos dos tabiques 11 o zonas de tabique que están dispuestos al estilo de una T, presentando el tabique 11 una longitud que corresponde al diámetro del cabezal 5, mientras que la longitud del otro tabique 11 corresponde al radio del cabezal 5. Con el correspondiente cambio de la disposición de las tubuladuras de entrada y salida que están asignadas a las cámaras 14 y 15, el líquido que se ha de enfriar entra en la cámara 14 de entrada que está dispuesta en la zona del primer cuadrante del cabezal 5. Prescindiendo de la corriente de fuga, ese líquido fluye en el intercambiador 1 de calor a través los tubos 4 asignados a esta cámara 14 y abandona el cuerpo 2 tubular por la zona del segundo cuadrante del cabezal, desde allí el líquido es desviado a la cámara 16 hacia los tubos 4 dispuestos en la zona del tercer cuadrante del cabezal 5. El líquido entra en los tubos 4 y los abandona en la zona de la cámara 15 de salida que está asignada al cuarto cuadrante del cabezal 5. En la zona del tabique 11 con forma de T que en el sentido de la representación de la figura 3 forma una rendija con la placa 3 tubular se produce la corriente de fuga anteriormente descrita.

Claims (4)

1. Intercambiador (1) de calor de varios pasos, con un cuerpo (2) tubular y un cabezal (5) unido con la placa (3) tubular del cuerpo (2) tubular, en el que está dispuesto al menos un tabique (11) para guiar el líquido conducido hacia el interior del cabezal (5), estando unido el tabique (11) con el cabezal (5), caracterizado porque entre el tabique (11) y la placa (3) tubular se forma una rendija (13) que es menor de 1 mm.

2. Intercambiador de calor según la reivindicación 1, caracterizado porque el tabique (11) está afilado en la zona de la placa (3) tubular.

3. Intercambiador de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque están previstos al menos dos tabiques (11, 11) que dividen el cabezal (5) en cámaras (14, 15; 14, 15, 16).

4. Intercambiador de calor según la reivindicación 3, caracterizado porque los tabiques (11, 11) están dispuestos formando entre sí un ángulo de 90º.