Procedimiento de fabricación de un sistema de intercambiador de calor, preferentemente de tipo intercambiador/reactor.

Procedimiento de fabricación de un sistema de intercambio de calor que comprende al menos un módulo (1)atravesado por una hilera de canales (2) de circulación de fluido,

siendo puesta en marcha la realización de dichomódulo de la siguiente manera:

- formación de un conjunto (4) que comprende, en paralelo, una pluralidad de conductos metálicos (10) que formancada uno, con su espacio interior (16), uno de dichos canales (2) de circulación de fluido, estando dispuestos dichosconductos entre dos placas metálicas (6, 6), y estando llenos los espacios (17) delimitados por los conductosdirectamente consecutivos y dichas placas metálicas por una matriz metálica (8) de llenado, integrando dichoconjunto (4) igualmente dos elementos (20, 20) de empalme metálicos, estando uno provisto de una pluralidad deorificios pasantes (22) que alojan respectivamente uno de los dos extremos de los conductos, y estando el otroprovisto de una pluralidad de orificios pasantes (22) que alojan respectivamente otro de los dos extremos de losconductos; y

- tratamiento de dicho conjunto (4) de manera que se obtiene una soldadura por difusión de los conductos (10) condicha matriz metálica (8) de llenado, con dichas placas (6,6), y con los dos elementos (20, 20) de empalmemetálicos.

Procedimiento de fabricación de un sistema de intercambiador de calor, preferentemente de tipo intercambiador/reactor

La invención se refiere de forma general al campo de los intercambiadores de calor, y preferentemente a los intercambiadores llamados compactos con placa, para los que los intercambios térmicos obtenidos son muy satisfactorios, en razón de la importante relación entre las superficies de intercambio y el volumen del intercambiador. La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un sistema de intercambiador de calor que comprende al menos un módulo atravesado por una hilera de canales de circulación de fluido.

La invención se refiere más específicamente a los sistemas de intercambio térmico que comprenden un módulo o un apilamiento de módulos que forman en alternancia, según una dirección de apilamiento de las placas, una primera zona de circulación fluídica y una segunda zona de circulación fluídica, y concebidos de manera que se produzca

una reacción química, eventualmente catalítica, en al menos una de estas zonas de circulación fluídica. Así, en razón de la reacción química encontrada en el seno de al menos una de estas zonas, tales intercambiadores son igualmente llamados reactores. De manera más general, tales intercambiadores de calor se denominan intercambiador/reactor.

Se señala que se pueden considerar numerosas aplicaciones para este tipo de sistema de intercambiador, por ejemplo la producción de productos químicos o farmacéuticos, o incluso las instalaciones de pila de combustible.

El documento GB-A-2312737, que se considera como que es el estado de la técnica más próximo al objeto de la reivindicación 1, describe un procedimiento de fabricación de un sistema de intercambiador de calor que comprende

al menos un módulo atravesado por una hilera de canales de circulación de fluido, implementándose la realización de dicho módulo de la siguiente manera:

- formación de un conjunto que comprende, en paralelo, una pluralidad de conductos metálicos que forman cada uno, con su espacio interior, uno de dichos canales de circulación de fluido, estando dispuestos dichos conductos entre dos placas metálicas, y estando vacíos los espacios delimitados por los conductos directamente consecutivos y dichas placas metálicas; y

- tratamiento de dicho conjunto de manera que se obtiene una soldadura por difusión de los conductos con dichas placas.

Ningún procedimiento de fabricación se revela enteramente satisfactorio, este tipo de sistema de intercambio está poco extendido en la industria.

Para remediar este inconveniente, la invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un sistema de intercambio de calor que comprende al menos un módulo atravesado por una hilera de canales de circulación de fluido, implementándose la realización de dicho módulo de la siguiente manera:

- formación de un conjunto que comprende, en paralelo, una pluralidad de conductos metálicos que forman cada uno, con su espacio interior, uno de dichos canales de circulación de fluido, estando dispuestos dichos conductos

45 entre dos placas metálicas, y estando llenos los espacios delimitados por los conductos directamente consecutivos y dichas placas metálicas por una matriz metálica de llenado, integrando dicho conjunto igualmente dos elementos de empalme metálicos, estando uno provisto de una pluralidad de orificios pasantes que alojan respectivamente uno de los dos extremos de los conductos, y estando el otro provisto de una pluralidad de orificios pasantes que alojan respectivamente el otro de los dos extremos de los conductos; y

- tratamiento de dicho conjunto de manera que se obtiene una soldadura por difusión de los conductos con dicha matriz metálica de llenado, con dichas placas, y con los dos elementos de empalme metálicos.

El módulo obtenido es ventajosamente muy poco sensible a los problemas de corrosión, dada la ausencia de

55 soldadura/suelda en contacto con el fluido destinado a atravesar los canales de circulación de fluido definidos por este módulo. La esperanza de vida del sistema de intercambio de hecho se aumenta.

Por otra parte, el módulo obtenido presenta una estanqueidad perfecta, en particular gracias a la soldadura por difusión de los elementos presentes, lo que se traduce en una seguridad reforzada.

Además, el procedimiento según la invención posibilita fácilmente la realización de módulos de geometrías diferentes, elegidas en función de las necesidades encontradas, particularmente en lo que se refiere a la naturaleza del intercambio térmico deseado. Puede por ejemplo tratarse de la elección del diámetro de los canales, o incluso de la forma de estos últimos, confiriendo esto una modularidad notable al procedimiento según la invención.

65 Una vez realizado dicho tratamiento, la matriz sólida alrededor de los conductos que definen los canales de circulación de fluido permite conferir una inercia térmica importante al módulo del sistema de intercambiador, ofreciéndole una gran capacidad para resistir el calor de una reacción exotérmica, y procurando por consiguiente una fiabilidad y una seguridad satisfactorias durante la utilización ulterior. Un módulo de misma concepción es de hecho susceptible de responder a varios tipos de reacciones exotérmicas.

Por otro lado, se señala que el hecho de poder utilizar un material metálico con gran conductividad térmica para la matriz de llenado y las placas permite aumentar significativamente la conductividad térmica global del sistema de intercambio que integra tal módulo, y por lo tanto disipar mejor el calor.

Una vez realizada la operación de tratamiento, los conductos, preferentemente del tipo tubos rectos, en zigzag o de cualquier otra forma reputada apropiada, son sumergidos en la masa que los rodea, constituida por la matriz de llenado y las placas metálicas. El módulo obtenido, asimilable a una estructura de una sola pieza, es de hecho capaz de resistir unas presiones y/o unos diferenciales de presión muy elevados, como por ejemplo varias centenas de bares, sin riesgo de ser dañado.

Los costes de producción asociados a la puesta en marcha del procedimiento según la invención permanecen ventajosamente bajos, esencialmente en razón del bajo coste de cada uno de los elementos constitutivos de dicho conjunto.

Como se mencionó anteriormente, dicho conjunto se realiza de manera que se integran igualmente dos elementos de empalme metálicos, uno que está provisto de una pluralidad de orificios pasantes que alojan respectivamente uno de los dos extremos de los conductos, y el otro que está provisto de una pluralidad de orificios pasantes que alojan respectivamente el otro de los dos extremos de los conductos. Estos dos elementos de empalme, por ejemplo cada uno en forma de barra, están dedicados a la entrada / la salida del fluido en los canales del módulo.

Así, la puesta en marcha de dicho tratamiento genera igualmente una soldadura por difusión de los extremos de los conductos con sus elementos de empalme respectivos. Preferentemente, una soldadura de los extremos en sus orificios asociados se realiza previamente a la operación de tratamiento que conduce a la soldadura por difusión de los elementos presentes. Estas soldaduras previas, preferentemente de tipo TIG, son preferentemente estancas al vacío secundario, en particular con el fin de poder resistir el tratamiento ulterior del conjunto.

Preferentemente, se realiza una retirada de material en uno de los dos elementos de empalme metálicos entre dos orificios directamente consecutivos, con el fin de crear un canal de unión entre estos dos orificios, y después se procede a la colocación de una placa de cierre en dicho elemento de empalme implicado, con el fin de hacer estanco

dicho canal de unión entre los dos orificios directamente consecutivos. Globalmente, el canal de unión que resulta de ello permite poner en comunicación fluídica los dos canales del módulo directamente consecutivos que desembocan respectivamente en los dos orificios implicados. El fluido que circula por el primer canal y que llega al canal de unión sufre entonces un retorno antes de penetrar en el segundo canal.

Así, de una manera simple, poco costosa y flexible, es posible obtener varias... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de un sistema de intercambio de calor que comprende al menos un módulo (1) atravesado por una hilera de canales (2) de circulación de fluido, siendo puesta en marcha la realización de dicho 5 módulo de la siguiente manera:

- formación de un conjunto (4) que comprende, en paralelo, una pluralidad de conductos metálicos (10) que forman cada uno, con su espacio interior (16) , uno de dichos canales (2) de circulación de fluido, estando dispuestos dichos conductos entre dos placas metálicas (6, 6) , y estando llenos los espacios (17) delimitados por los conductos

directamente consecutivos y dichas placas metálicas por una matriz metálica (8) de llenado, integrando dicho conjunto (4) igualmente dos elementos (20, 20) de empalme metálicos, estando uno provisto de una pluralidad de orificios pasantes (22) que alojan respectivamente uno de los dos extremos de los conductos, y estando el otro provisto de una pluralidad de orificios pasantes (22) que alojan respectivamente otro de los dos extremos de los conductos; y

- tratamiento de dicho conjunto (4) de manera que se obtiene una soldadura por difusión de los conductos (10) con dicha matriz metálica (8) de llenado, con dichas placas (6, 6) , y con los dos elementos (20, 20) de empalme metálicos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se realiza una retirada de material en uno de los dos elementos (20) de empalme metálicos entre dos orificios (22) directamente consecutivos, con el fin de crear un canal

(32) de unión entre estos dos orificios, y después se procede a la colocación de una placa (34) de cierre en dicho elemento (20) de empalme implicado, con el fin de hacer estanco dicho canal (32) de unión entre los dos orificios directamente consecutivos.

2.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto (4) se realiza de manera que integra igualmente una envoltura (26) de consolidación en la que se desliza el resto del conjunto, y en el que la puesta en marcha de dicho tratamiento conduce igualmente a la soldadura por difusión de esta envoltura (26) con el resto del conjunto.

3.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema de intercambio de calor comprende, de una sola pieza, al menos unos módulos superpuestos primero y segundo (1a, 1b) , respectivamente atravesados por una fila de primeros canales (2a) de circulación de fluido y por una fila de canales segundos (2b) de circulación de fluido, siendo puesta en marcha la realización de dichos módulos primero y segundo

de la siguiente manera:

- formación de un primer conjunto (4a) que comprende, en paralelo, una pluralidad de primeros conductos metálicos (10a) que forman cada uno, con su espacio interior, uno de dichos primeros canales (2a) de circulación de fluido, estando dispuestos dichos primeros conductos (10a) entre dos primeras placas metálicas (6a, 6a) , y estando llenos 40 los espacios delimitados por los primeros conductos directamente consecutivos y dichas primeras placas metálicas por una primera matriz metálica (8a) de llenado, y la formación de un segundo conjunto (4b) que comprende, en paralelo, una pluralidad de segundos conductos metálicos (10b) que forman cada uno, con su espacio interior, uno de dichos segundos canales (2b) de circulación de fluido, estando dispuestos dichos segundos conductos (10b) entre dos segundas placas metálicas (6b, 6b) , y estando llenos los espacios delimitados por los segundos conductos

45 directamente consecutivos y dichas segundas placas metálicas por una segunda matriz metálica (8b) de llenado, estando superpuesto dicho segundo conjunto al primer conjunto con la primera placa metálica (6a) y la segunda placa metálica (6b) situadas entre los conductos primeros y segundos constituidos por una misma placa; y

- tratamiento simultaneado de dichos conjuntos superpuestos (4a, 4b) primero y segundo de manera que se obtiene

50 una soldadura por difusión de los primeros conductos (10a) con dicha primera matriz metálica (8a) de llenado y dichas primeras placas (6a, 6a) , así como una soldadura por difusión de los segundos conductos (10b) con dicha segunda matriz metálica (8b) de llenado y dichas segundas placas (6b, 6b) .

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho tratamiento es una 55 compresión isostática por calor.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque dicha compresión isostática por calor se realiza a una temperatura de unos 1040ºC, a una presión de unos 1200 bares, durante un tiempo de unas 2 horas.

60 7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los conductos (10) son de acero inoxidable, y la matriz metálica (8) de llenado así como dichas placas (6, 6) de aleación con fuerte conductividad térmica.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha matriz 65 metálica (8) de llenado, antes de dicha etapa de tratamiento del conjunto, se realiza con polvo metálico.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los canales (2) de circulación fluida está equipado con un inserto revestido al menos parcialmente de un catalizador que posibilita una reacción química catalítica en el seno de este canal.