Las propiedades beneficiosas del tubo de cobre de diámetro pequeño para intercambiadores de calor

Jul 16, 2023

La descarbonización de la industria HVACR estará a pleno rendimiento en 2023. Esto se debe en gran medida a que los legisladores de todo el mundo han establecido objetivos netos cero para el dióxido de carbono (CO2) expulsado a la atmósfera.

Si bien existen varias estrategias para lograr emisiones de carbono bajas o nulas, como prácticas de gestión de refrigerantes más seguras, los sistemas eficientes de refrigeración y HVAC son esenciales para la gestión de la energía y el costo operativo de los edificios residenciales, comerciales o industriales.

La eficiencia energética de los aparatos y equipos de calefacción y refrigeración ha aumentado constantemente en los últimos años, en parte gracias al uso de tubos de cobre de menor diámetro en bombas de calor, acondicionadores de aire y sistemas de refrigeración.

Este año, las bombas de calor han dominado la escena con diversas capacidades y capacidades a baja temperatura ambiente. Nuestro equipo observó que muchas bombas de calor tienen tubos de cobre en sus intercambiadores de calor: algunos de ⅜ de pulgada (9,5 mm), pero en su mayoría de 7 mm de diámetro, dependiendo de la capacidad de la unidad.

Además, los fabricantes están diseñando una nueva generación de intercambiadores de calor con más ventajas respecto a los diseños actuales. Estos nuevos intercambiadores de calor tienen tubos de cobre diseñados con un diámetro aún más pequeño (tubo de cobre de 5 mm) que los diseños de intercambiadores de calor de la competencia, lo que permite un producto de mejor rendimiento con coeficientes de transferencia de calor internos y externos más altos.

Dicho esto, comprender las propiedades beneficiosas de los tubos de cobre de pequeño diámetro es más importante que nunca, especialmente con los nuevos equipos HVAC y electrodomésticos diseñados para edificios ecológicos y una mayor eficiencia.

A continuación compartimos cinco propiedades y características beneficiosas del tubo de cobre de pequeño diámetro para intercambiadores de calor:

Para obtener una descripción general completa, vea el seminario web a continuación presentado por Optimized Thermal Solutions (OTS), que cubre los fundamentos de los tubos de diámetro pequeño, los desafíos y consideraciones del diseño de intercambiadores de calor, herramientas de diseño accesibles y económicas, casos de ejemplo y más.

1. Alta conductividad térmica — El cobre es conocido por su conductividad térmica superior, aproximadamente 400 W/mK. Esta alta conductividad térmica garantiza una baja resistencia térmica en la pared del tubo, lo que facilita la transferencia de calor entre las superficies interior y exterior. Cuando un fluido fluye a través del tubo, el calor se transfiere del fluido a la pared del tubo debido a la diferencia de temperatura.

La alta conductividad térmica del cobre permite una transferencia de calor rápida y eficiente, asegurando que la temperatura del fluido se mantenga a un nivel constante. Esto es particularmente importante en aplicaciones de intercambiadores de calor, donde la transferencia eficiente de calor es crucial para el funcionamiento eficaz del sistema.

En general, la conductividad térmica superior de los tubos de cobre los convierte en una excelente opción para los intercambiadores de calor, ya que ofrecen propiedades de transferencia de calor eficientes y efectivas.

2. Excelente durabilidad y resistencia a la corrosión. El cobre es un material muy duradero con excelente resistencia a la corrosión, lo que lo convierte en una opción ideal para los tubos de intercambiadores de calor. Esta resistencia se debe a su capacidad para formar una capa protectora de óxido en su superficie, lo que ayuda a prevenir una mayor corrosión.

Además de la resistencia a la corrosión, el cobre también ofrece resistencia a la bioincrustación, lo que significa que es menos susceptible a la acumulación de material orgánico en su superficie. Esto se debe a que el cobre tiene propiedades antimicrobianas que ayudan a inhibir el crecimiento de bacterias, hongos y otros microorganismos que pueden provocar bioincrustaciones.

Desde el contexto de un intercambiador de calor, el cobre reduce la acumulación de material y las posibles incrustaciones que pueden impedir la transferencia de calor adecuada dentro de la unidad y degradar su rendimiento con el tiempo.

3. El cobre es un metal predecible. El temple deseado para la ductilidad de los tubos de cobre ofrece varias ventajas de fabricación para aplicaciones de intercambiadores de calor. Uno de los más importantes es la capacidad de lograr el temple preciso del cobre, lo que permite maximizar el ranurado interno, lo que puede mejorar las propiedades de transferencia de calor del tubo.

El ranurado interior mejora las propiedades de transferencia de calor del tubo al crear turbulencias dentro del flujo de fluido.

Esto, a su vez, mejora la transferencia de calor al aumentar la superficie del tubo que está en contacto con el fluido. Esto significa que se puede transferir más calor del fluido al tubo, mejorando la eficiencia general del intercambiador de calor.

El temperamento predecible y las características del material del cobre también hacen que sea más fácil doblar y dar forma a los tubos, lo que puede resultar útil en aplicaciones donde el espacio es limitado o donde se requieren formas complejas.

En general, la previsibilidad y flexibilidad de los tubos de cobre los convierten en una excelente opción para los intercambiadores de calor, ya que ofrecen propiedades superiores de transferencia de calor y facilidad de uso durante la fabricación.

4. El tubo de cobre de diámetro pequeño tiene una resistencia superior, lo que permite paredes más delgadas. Los tubos de cobre de diámetro pequeño tienen una resistencia superior, lo que permite paredes más delgadas. Esto significa que los tubos pueden tener un diámetro más pequeño manteniendo el mismo nivel de resistencia que los tubos más grandes con paredes más gruesas.

Los tubos de cobre de diámetro pequeño tienen una resistencia superior, lo que permite paredes más delgadas. Las paredes más delgadas también significan que se necesita menos material para fabricar los tubos, lo que reduce los costos y convierte a los tubos en una opción económica.

Además, se pueden utilizar tubos de menor diámetro para crear intercambiadores de calor con un diseño más compacto, lo que puede resultar útil en aplicaciones donde el espacio es limitado.

El tubo de cobre de pequeño diámetro ofrece la capacidad de soportar altas presiones. Esto es particularmente importante para los sistemas de alta presión, como los que utilizan CO2, donde los tubos deben poder soportar una presión significativa sin comprometer el rendimiento o la seguridad.

Los tubos de diámetro pequeño con paredes más delgadas pueden soportar estas altas presiones utilizando menos material que los intercambiadores de calor de tubos de diámetro convencional.

5. Reducción general de costos. Con respecto a los serpentines intercambiadores de calor, los costos de fabricación y reparación son consideraciones importantes. Afortunadamente, el uso de tubos de cobre en los serpentines del intercambiador de calor puede ofrecer importantes ventajas en ambas áreas.

Las bobinas de tubo redondo y aletas de placa fabricadas con tubos de cobre se benefician de métodos de fabricación bien establecidos que son eficientes y rentables.

Además, el diámetro más pequeño de los tubos de cobre significa un menor uso de material, lo que reduce aún más los costos de fabricación.

Se pueden producir bobinas de diámetro más pequeño hechas con tubos de cobre utilizando equipos familiares de manipulación de tubos y ensamblaje de bobinas, manteniendo bajos los costos de fabricación. En términos de longevidad y durabilidad, el cobre es un material superior que produce productos con una longevidad comprobada.

La durabilidad del cobre también facilita la inspección, prueba y reparación de bobinas, lo que extiende su vida útil y reduce los costos de reparación con el tiempo. En general, el uso de tubos de cobre en serpentines de intercambiadores de calor puede ofrecer importantes ahorros de costos, al tiempo que proporciona un rendimiento y durabilidad superiores.