Fouling factor en Bescanviadors de calor: Impacte i prevenció

Els bescanviadors de calor són components essencials en nombrosos processos industrials, però el seu rendiment pot veure’s compromès per l’acumulació de dipòsits no desitjats a les superfícies de transferència tèrmica. Aquest fenomen, conegut com a “foulant”, introdueix una resistència tèrmica addicional que redueix l’eficiència de l’equip i pot incrementar la necessitat de manteniment i neteja.

A continuació, explorarem els diferents tipus de foulant, els seus mecanismes i les estratègies per minimitzar el seu impacte.

Què és el fouling factor?

El factor de foulant és una mesura de la resistència tèrmica afegida a causa de l’acumulació de materials no desitjats a les superfícies d’un bescanviador de calor. Aquest factor s’expressa en unitats de resistència tèrmica (m²·K/W) i representa la disminució de l’eficiència en la transferència de calor provocada per la presència d’aquests dipòsits. Un factor de foulant elevat indica una pèrdua significativa de rendiment i una major necessitat d’intervencions correctives.

Tipus fouling factor

El fenomen del foulant es pot classificar en quatre tipus principals, segons la seva causa i naturalesa:

1. Foulant químic: Aquest tipus es produeix quan es formen dipòsits a causa de reaccions químiques en el fluid. Un exemple comú és l’entarquinament per sals de “duresa” en aigua calenta, com es veu en bullidors o calderes. La formació d’aquests dipòsits pot minimitzar-se mitjançant un control acurat de la temperatura de les parets dels tubs en contacte amb el fluid. Quan es produeix aquest tipus de foulant, es requereix neteja química o processos mecànics com raspalls o raigs d’aigua a alta pressió.
2. Foulant biològic: S’origina per la proliferació d’organismes en el fluid que es dipositen sobre les superfícies del bescanviador de calor. Tot i que no és directament controlable pel dissenyador, l’elecció de materials pot influir en la seva formació. Alguns materials, com certs tipus de llautó no ferrosos, tenen propietats tòxiques per a determinats organismes, reduint el risc d’aquest problema. La seva eliminació es duu a terme mitjançant tractaments químics o neteja mecànica.
3. Foulant per deposició: Es produeix quan partícules suspeses en el fluid es dipositen sobre les superfícies del bescanviador quan la velocitat del fluid cau per sota d’un nivell crític. Aquest fenomen pot ser previst pel dissenyador, qui pot calcular la velocitat crítica per evitar que es produeixi la deposició. Una solució és dissenyar l’equip de manera que mantingui una velocitat del fluid superior a aquest llindar o instal·lar-lo en posició vertical per facilitar l’expulsió de partícules per gravetat. La seva neteja es realitza habitualment mitjançant raspalls mecànics.
4. Foulant per corrosió: Apareix quan els productes de la corrosió s’acumulen sobre les superfícies dels tubs, formant una capa amb una resistència tèrmica elevada. Aquest problema es pot mitigar mitjançant l’elecció de materials adequats, com els acers inoxidables o aliatges de base de níquel, que presenten una major resistència a la corrosió.

Estratègies per a minimitzar aquest factor

Per reduir l’impacte del foulant en els bescanviadors de calor, una estratègia clau és l’ús de tubs amb superfícies llises.

Per a obtenir aquestes superfícies lliures d’imperfeccions, s’utilitzen tractaments com el decapat o l’electropulit, els quals redueixen la rugositat del material i prevenen l’adherència de la brutícia reduint la formació de dipòsits, evitant així la necessitat de conseqüències freqüents.

A més, una selecció adequada de materials amb propietats resistents a la corrosió i a la proliferació biològica pot contribuir a millorar la durabilitat i el rendiment dels bescanviadors de calor.

Altres estratègies inclouen el disseny adequat dels fluxos de fluid i la implementació de programes de manteniment periòdics que inclouen la neteja i la inspecció regulars.

El control del foulant és essencial per mantenir l’eficiència energètica i reduir els costos operatius associats amb la neteja i el manteniment, allargant la vida útil dels equips i optimitzant el rendiment tèrmic en processos industrials.

A l’IES Soler, oferim solucions i serveis especialitzats en enginyeria tèrmica i manteniment d’equips industrials per garantir un rendiment òptim dels bescanvaidors de calor. Descobreix més sobre els nostres serveis a IES Soler.