Base de conocimiento
Un intercambiador de calor de tubo aleteado —una batería aleteada— es la parte activa de todo radiador, aerorrefrigerador y condensador refrigerado por aire. El líquido circula por el interior de los tubos; el aire circula por el exterior; y como el aire transfiere el calor mucho peor que el agua, el exterior de los tubos se multiplica con finas aletas hasta equilibrar ambos lados. Una buena batería dispone de quince a veinte metros cuadrados de superficie de aleta por cada metro cuadrado de superficie frontal, y el oficio del proyectista consiste en elegir el tubo, la aleta, el paso y las filas para la carga y el emplazamiento.
Esta guía explica las partes de una batería aleteada y qué efecto tiene cada elección.
Tubos, aletas y cómo se unen
La batería estándar de los radiadores de motor y los aerorrefrigeradores es de tubo de cobre con aletas de aluminio. El cobre conduce bien el calor, se suelda con facilidad y resiste la corrosión del lado del agua; el aluminio es ligero, barato y un buen conductor para la aleta. Las aletas se estampan con collarines, se apilan sobre los tubos y los tubos se expanden mecánicamente para que los collarines los aprieten con firmeza: la calidad de ese contacto es la calidad de la batería. Los tubos de acero se utilizan para altas presiones y para algunos procesos; el acero inoxidable, para fluidos agresivos.
La propia aleta puede ser plana u ondulada. Las aletas onduladas y con persianas perturban el aire y aumentan la transferencia de calor por metro cuadrado a costa de la pérdida de carga y de una tendencia a retener suciedad; las aletas planas son la opción para emplazamientos polvorientos y para baterías que deben limpiarse con frecuencia.
Paso de aleta, filas y circuitos
El paso de aleta es la distancia entre aletas, normalmente de 2 a 4 mm. Un paso cerrado concentra la máxima superficie en la batería y da la unidad más corta y barata para aire limpio; un paso amplio da menos superficie por metro pero se obstruye mucho más despacio, por lo que se elige donde el aire arrastra arena, polvo de cemento, semillas o fibras. Las filas son la profundidad de la batería en la dirección del aire: más filas significan más superficie y una mayor pérdida de carga del lado del aire, por lo que los ventiladores trabajan más; de dos a seis filas cubren la mayoría de las cargas.
Los circuitos son el número de caminos paralelos que sigue el líquido por los tubos. Fijan la velocidad en los tubos —suficientemente alta para una buena transferencia de calor y para evitar el flujo laminar y el ensuciamiento, suficientemente baja para evitar la erosión del cobre— y, junto con el número de pasos, fijan la pérdida de carga del lado del líquido. En un radiador de motor, el límite de pérdida de carga externa fijado por el fabricante del motor decide el circuitado antes que nada: una batería que lo supera deja al motor sin caudal.
Materiales para costa, desierto e industria
Las aletas de aluminio sin tratar duran en una atmósfera C3. La sal las ataca y el par galvánico entre el tubo de cobre y la aleta de aluminio corroe la aleta desde el collarín hacia fuera hasta que deja de conducir el calor. Para emplazamientos costeros, offshore e industriales —C4, C5-M, CX según ISO 12944— las aletas se fabrican en AlMg2.5, una aleación resistente al agua de mar, o toda la batería se recubre con epoxi tras su fabricación, o ambas cosas. El recubrimiento añade una pequeña resistencia térmica que el diseño tiene en cuenta; se ensaya en niebla salina neutra según ISO 9227.
La carcasa sigue la misma categoría: acero galvanizado en caliente para C3 y C4, acero galvanizado y pintado con un sistema dúplex o acero inoxidable para C5. Los elementos de fijación, las rejillas de protección y los prensaestopas son acordes con la carcasa, y la categoría de corrosividad y el sistema de protección figuran en la hoja de datos.
Aire caliente, aire enrarecido y la batería
Una batería diseñada para 35 °C de temperatura ambiente es demasiado pequeña a 50 °C, porque la diferencia de temperatura que impulsa el calor a través de las aletas se ha reducido en una tercera parte. En altitud el aire es más tenue —un 10 % menos denso por cada 1.000 m—, de modo que los mismos ventiladores mueven menos masa y la batería necesita más caudal de aire o más superficie. El aire húmedo transporta vapor que también hay que calentar. Nada de esto cambia la construcción de la batería; cambia su tamaño, y la hoja de datos indica la temperatura ambiente, la altitud y la base de humedad a las que corresponde la capacidad.
TECS fabrica sus baterías aleteadas en su propia planta de İzmir —tubos, aletas, expansión, soldadura fuerte y prueba de presión— y diseña cada batería para la carga y el emplazamiento. Para una batería o un radiador completo, envíe la carga térmica, los caudales, las temperaturas y las condiciones del emplazamiento, o envíe la hoja de datos del motor.
En resumen
- Las aletas multiplican de quince a veinte veces la superficie del lado del aire
- Tubo de cobre y aleta de aluminio de serie; AlMg2.5 y recubrimiento epoxi para emplazamientos agresivos
- Paso de aleta de 2 a 4 mm: cerrado para aire limpio, amplio para polvo
- Las filas determinan la superficie y la pérdida de carga del lado del aire; los circuitos, la velocidad en los tubos y la pérdida de carga del lado del líquido
- El límite de pérdida de carga del fabricante del motor decide el circuitado de la batería de un radiador
- TECS fabrica sus baterías en su propia planta y diseña cada una para la carga y el emplazamiento
Para encargar el diseño de una batería
- Carga térmica, caudal de líquido y temperaturas de entrada y de salida
- Líquido: agua, porcentaje de glicol, aceite u otro
- Pérdida de carga admisible en el lado del líquido
- Condiciones del aire: temperatura ambiente, altitud, polvo y sal
- Superficie frontal y profundidad disponibles, si la batería debe encajar en una carcasa existente
- Tamaños y posiciones de las conexiones
Preguntas frecuentes
¿Por qué las aletas son de aluminio y no de cobre?
El aluminio conduce el calor lo bastante bien para una aleta delgada, pesa una tercera parte que el cobre y cuesta mucho menos. Las aletas de cobre solo se emplean en casos especiales; contra la corrosión la respuesta es una aleación de aluminio y magnesio o un recubrimiento, no el cobre.
¿Qué paso de aleta es el adecuado para mi emplazamiento?
Pasos cerrados para aire limpio y la unidad más compacta; pasos más amplios donde el aire arrastra polvo, semillas o fibras, porque la batería debe conservar su caudal de aire entre limpiezas. La elección se hace en el diseño según el emplazamiento, junto con la forma de la aleta.
¿Más filas significan siempre más capacidad?
Más superficie, sí, pero el aire se calienta al pasar por cada fila, de modo que cada fila adicional aporta menos que la anterior, y la pérdida de carga del lado del aire aumenta con cada fila. A partir de cierta profundidad, una batería más larga o más ancha es la mejor manera de añadir capacidad.
¿Se puede sustituir la batería de un radiador existente?
Normalmente sí: la batería se construye con las dimensiones y las conexiones de la carcasa. Es también el momento de cambiar el material de la aleta o el paso si el original no se adaptaba al emplazamiento.
¿Cómo se prueba una batería?
Todas las baterías de TECS se someten a una prueba de presión en fábrica antes de salir; la presión de prueba y el resultado figuran en el registro de pruebas entregado con la unidad.
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