¿Qué son los tubos de superficie extendida?

Los tubos de superficie extendida, también conocidos como tubos con aletas, son dispositivos de transferencia de calor que se utilizan en diversas aplicaciones, como intercambiadores de calor, enfriadores de aire y calderas. Consisten en un tubo con superficies extendidas o aletas unidas a la superficie exterior.

Las aletas aumentan la superficie del tubo, lo que mejora la transferencia de calor entre el tubo y el fluido o gas circundante. Esta mayor superficie permite una transferencia de calor más eficiente y puede reducir el tamaño y el peso total del intercambiador de calor.

Tubos de superficie extendida que se utilizan general y regularmente para refrigeración o calefacción eficiente. Estos tubos de superficie extendida se utilizan en intercambiadores de calor enfriados por aire, intercambiadores de calor de carcasa y tubos, evaporadores y condensadores, incluso utilizados en hornos. Tubos de superficie extendida también llamados tubos con aletas.

Las aletas son básicamente externas o se insertan en el exterior de los tubos para aumentar la superficie total y aumentar la eficiencia térmica de los equipos compactos de transferencia de calor. El método para conectar las aletas sobre el tubo es muy importante, ya que cualquier pequeño espacio de aire entre el tubo y las aletas puede crear una resistencia adicional al flujo de calor. Cuando el coeficiente de transferencia de calor en el exterior del tubo es significativamente menor que el coeficiente de transferencia de calor en el interior del tubo, existe una gran ventaja al incorporar aletas en la superficie exterior del tubo para aprovechar al máximo la alta tasa de transferencia de calor en el interior del tubo. 

Si la aleta y el tubo tienen diferentes coeficientes térmicos de expansión, la unión puede aflojarse debido a un movimiento diferencial entre ellos. El efecto de aflojamiento aumentará a medida que aumente la temperatura de unión y se debe tener en cuenta la temperatura de unión que se alcanzará en caso de que falle el ventilador. La unión puede aflojarse debido al efecto debilitante de los ciclos térmicos y de presión y también debido a la corrosión en la unión del tubo base-aleta. Los límites de temperatura de funcionamiento para los distintos accesorios de tubos de aletas que nuestra empresa puede ofrecer se indican en cada sección.

Los tubos de superficie extendida incluyen tubos de aletas bimetálicas, integrales y extruidos.

Los tubos extruidos de superficie extendida se forman en un proceso de extrusión por laminación en frío, donde se extruyen radicalmente aletas helicoidales continuas de un manguito de aluminio grueso sobre un tubo de revestimiento. La aleta extruida está formada por un tubo exterior de aluminio con un gran espesor de pared (muff), que está alineado sobre un tubo base interior. Los dos tubos se empujan a través de tres ejes con discos giratorios que literalmente exprimen o extruyen las aletas de aluminio hacia arriba y hacia afuera del material del manguito en forma de espiral en una sola operación. El proceso de extrusión endurece las aletas y evita contactos metálicos diferentes en la raíz de las aletas. En comparación con otros productos, las aletas no se rompen, no se desenrollan ni se aflojan, lo que afecta en gran medida la eficiencia térmica. Durante el proceso de aletas se crea una unión mecánica estrecha entre el tubo exterior de aluminio con aletas y el tubo base interior del metal requerido, que normalmente es acero. La superficie externa expuesta es de aluminio y no hay espacios diminutos entre las aletas adyacentes por donde pueda penetrar la humedad. Como el tubo exterior y las aletas son integrales con uno de temperatura, puede producirse una falta de contacto entre los tubos exterior e interior para crear una resistencia adicional a la transferencia de calor. La temperatura aplicable es de hasta 540 F grados (280 C grados) 

Ventajas de los tubos extruidos de superficie extendida:

Aletas de alta eficiencia para aplicaciones de temperaturas más altas que brindan una protección completa y permanente contra la corrosión atmosférica del tubo base.

La aleta extendida es lo suficientemente fuerte y resistente a daños mecánicos y soporta mejor los golpes de manejo, en comparación con otros tipos de tubos de superficie extendida que se pueden limpiar sin daños usando vapor o agua a alta presión. La unión de los tubos exterior e interior elimina el riesgo de pérdida de contacto con el aluminio debido al estrés térmico.

El coeficiente de transferencia permanece estable. Como el manguito exterior es continuo, no se crea par electrolítico y no se puede acumular corrosión galvánica en la base de las aletas. Mayor rendimiento de transferencia de calor durante la vida útil de la unidad. No es necesario fijar las aletas en los extremos.

Debilidad de los tubos de superficie extendida extruidos:

Este es un método de fabricación costoso debido a que necesita una cantidad considerable de material de aleta. El peso total de los equipos que utilizan este tipo de tubos de superficie extendida será mayor.

Límites máximos de temperatura de funcionamiento de 280 °C.

Aplicación de tubos extruidos de superficie extendida:

1. Refinerías de petróleo y gas

2. Industrias petrolera, química y petroquímica

3. Tratamiento del gas natural

4. Industria siderúrgica

5. Centrales eléctricas

6. Aire acondicionado

7. Refrigeradores de compresor

Tubos integrados de superficie extendida o llamados tubos con aletas tipo G

Geometría de tubos de superficie extendida integrada:

Se introduce una ranura helicoidal de 0,2 a 0,3 mm (0,008 a 0,012 pulgadas) en el exterior de la pared del tubo base de manera que el metal sólo se desplace, no se retire. La aleta de aluminio se enrolla mecánicamente en la ranura bajo tensión, después de lo cual el metal desplazado se enrolla hacia atrás a cada lado de la aleta para mantenerla en su lugar. Por eso este tipo también se denomina tubos empotrados de superficie extendida. El espesor efectivo de la pared del tubo base es el espesor debajo de la ranura. Este tipo proporciona un excelente contacto, tanto térmico como mecánico, entre la aleta y la ranura. Aunque el metal del tubo base está expuesto a la atmósfera, las pruebas en condiciones de servidor demostraron que se requiere corrosión durante un largo período antes de que se produzca cualquier debilidad en la unión.

Los tubos de superficie extendida tipo G son aplicables a altas temperaturas de hasta 150 grados F (400 grados C)

Aplicación principal de tubos de superficie extendida integrados:

1. Refinerías de petróleo y gas

2. Industrias petrolera, química y petroquímica

3. Tratamiento del gas natural

4. Industria siderúrgica

5. Centrales eléctricas

6. Aire acondicionado

7. Refrigeradores de compresor

Ventajas de los tubos de superficie extendida integrados:

El contacto pared aleta/tubo es constante debido al ajuste y permite utilizar una temperatura de pared de hasta 400°C.

La aleta está fijada en toda su longitud y, en consecuencia, no se desenrosca incluso cuando está parcialmente arrancada.

Este tipo de tubos de superficie extendida es una de las opciones óptimas por tener una buena relación efectividad/coste.

Debilidad de los tubos de superficie extendida integrados:

La aleta no es tan fuerte para resistir daños mecánicos cuando se aplican fuerzas externas en el área de la aleta.

La manipulación se realizará con cuidado para evitar cualquier daño.

Los tubos de superficie extendida pueden dañarse al usar vapor o agua a alta presión para la limpieza.

Como las aletas están envueltas helicoidalmente en ranuras, el área sin aletas no está cubierta, lo que puede quedar expuesta a medios corrosivos y se puede acumular corrosión galvánica en la base de las aletas.

El tubo debe ser recto con un área lateral lisa para lograr una buena superficie extendida para los tubos.

Es difícil volver a utilizar el tubo central cuando falla el aleteo.

Las aletas deben fijarse en ambos extremos evitando que se desenrollen.

Tubos de superficie extendida con forma de L

Geometría de los tubos de superficie extendida con forma de L:

Los tubos de superficie extendida de aluminio en forma de L son aletas estándar para aplicaciones de baja temperatura donde se requiere cierto grado de protección de la pared del tubo. La aleta se enrolla mecánicamente bajo tensión sobre el tubo base. La rama horizontal corta de cada L está en contacto con la superficie del tubo base para cubrirlo por completo. Esta construcción proporciona un contacto del tubo de aleta muy mejorado sobre el tubo base moleteado. Se ha demostrado mediante pruebas que se logra un contacto muy superior entre el tubo y la aleta moleteando el exterior del tubo base y el pie de la aleta en forma de L. En ambos diseños toda la superficie exterior expuesta es de aluminio. La construcción de tensión en el pie o en el hombro asegura un espacio uniforme entre las aletas, entrelazadas rígidamente por la superposición del radio de la aleta sobre el borde expuesto del hombro. La temperatura aplicable es de hasta 270 grados F (130 grados C)

Ventajas de los tubos de superficie extendida con forma de L:

Adecuado para aplicaciones de baja temperatura

El tipo de aleteo es el método más rentable en comparación con los demás.

Las aletas defectuosas se pueden quitar fácilmente durante la producción y el tubo desnudo se puede usar nuevamente para las aletas.

No es necesario realizar una ranura helicoidal sobre el tubo central.

Es posible colocar las aletas en un tubo de pared muy delgada, lo que es especialmente deseable cuando se utilizan aleaciones costosas como tubo central.

El tubo puede soportar una temperatura de hasta 130°C sin riesgo de corrosión atmosférica o estrés térmico.

Debilidad de los tubos de superficie extendida con forma de L:

La aleta no es tan fuerte para resistir daños mecánicos cuando se aplican fuerzas externas en el área de la aleta.

La manipulación se realizará con cuidado para evitar cualquier daño.

Los tubos de superficie extendida pueden dañarse al usar vapor o agua a alta presión para la limpieza.

Como las aletas están envueltas helicoidalmente en ranuras, el área sin aletas no está cubierta, lo que puede quedar expuesta a medios corrosivos y se puede acumular corrosión galvánica en la base de las aletas.

El tubo debe ser recto con un área lateral lisa para lograr una buena superficie extendida para los tubos.

Las aletas deben fijarse en ambos extremos evitando que se desenrollen.

Aplicación de tubos de superficie extendida con forma de L:

1. Refinerías de petróleo y gas

2. Industrias petrolera, química y petroquímica

3. Tratamiento del gas natural

4. Industria siderúrgica

5. Centrales eléctricas

6. Aire acondicionado

7. Refrigeradores de compresor

Tubos de superficie extendida