En los intercambiadores de calor (especialmente los de casco y tubos), los Cabezales Forjados son componentes clave de contención de presión, utilizados para cerrar el casco o la cámara de tubos. Fabricados mediante procesos de forja, destacan por su alta resistencia, capacidad para soportar altas temperaturas y presión.

1. Definición y Funciones de los Cabezales Forjados

(1) Definición
Son elementos metálicos fabricados por forja, diseñados para sellar el casco o la cámara de tubos del intercambiador, formando un canal cerrado para fluidos.

(2) Funciones Principales

• Contención de presión: Actúan como límite estructural, resistiendo la presión interna/externa del fluido.

• Estanqueidad: Evitan fugas del medio circulante, garantizando seguridad operativa.

• Conexión estructural: Se unen mediante soldadura/tornillería al casco, placas tubulares o bridas.

2. Tipos y Estructuras Comunes

(1) En Intercambiadores de Casco y Tubos

• Cabeza Delantera: Ubicada en la entrada de la cámara de tubos, distribuye el fluido hacia los haces tubulares.

• Cabeza Trasera: Puede ser fija o móvil (ej.: en intercambiadores de cabeza flotante).

• Formas Típicas:

  • Cabeza Hemisférica: Ideal para alta presión (geometría óptima para resistencia).

  • Cabeza Elipsoidal: Equilibrio entre costo y resistencia (la más utilizada).

  • Cabeza Plana: Para baja presión o diámetros reducidos.

(2) Otras Aplicaciones
Se emplean en intercambiadores de alta presión (ej.: reactores de hidrogenación) o condiciones extremas por su fiabilidad.

3. Ventajas del Proceso de Forja

• Alta resistencia: Elimina defectos internos del metal (poros, inclusiones) y refina la estructura granular.

• Resistencia a altas T/P: Aptos para petroquímica, energía nuclear, etc.

• Densidad superior: Reduce riesgos de corrosión por penetración.

• Larga vida útil: Mayor durabilidad bajo cargas cíclicas.

4. Claves para Diseño y Selección

5. Escenarios de Aplicación

• Intercambiadores de alta presión: Unidades de hidrogenación, reactores de amoníaco.

• Sistemas de vapor a alta temperatura: Precalentadores de agua para calderas.

• Medios corrosivos: Fluidos ácidos/alcalinos en plantas químicas.

• Centrales nucleares: Equipos de intercambio primario de refrigerante.

6. Comparativa con Otros Tipos de Cabezales

Los Cabezales Forjados son elementos críticos en intercambiadores de calor, garantizando seguridad en condiciones extremas (alta presión, temperatura o corrosión). Su diseño requiere:

• Selección precisa de materiales y niveles de presión.

• Cumplimiento de normativas internacionales (ASME, TEMA).

• Verificación mediante ensayos no destructivos (END) y pruebas de presión durante mantenimiento.

       

Diseño de placas de tubos

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