Las bobinas de microcanal se utilizaron durante mucho tiempo en la industria automotriz antes de que aparecieran en los equipos HVAC a mediados de la década de 2000.Desde entonces, se han vuelto cada vez más populares, especialmente en los acondicionadores de aire residenciales, porque son livianos, proporcionan una mejor transferencia de calor y usan menos refrigerante que los intercambiadores de calor de tubos con aletas tradicionales.
Sin embargo, usar menos refrigerante también significa que se debe tener más cuidado al cargar el sistema con serpentines de microcanales.Esto se debe a que incluso unas pocas onzas pueden degradar el rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad de un sistema de enfriamiento.
Proveedor de tubos de bobina capilar SS 304 y 316 en China
Existen diferentes grados de materiales que se utilizan para la tubería flexible para intercambiadores de calor, calderas, sobrecalentadores y otras aplicaciones de alta temperatura que implican calefacción o refrigeración.Los diferentes tipos también incluyen el tubo enrollado de acero inoxidable de 3/8.Dependiendo de la naturaleza de la aplicación, la naturaleza del fluido que se transmite a través de los tubos y los grados del material, estos tipos de tubos difieren.Existen dos dimensiones diferentes para los tubos enrollados como el diámetro del tubo y el diámetro de la bobina, la longitud, el espesor de pared y los horarios.Los tubos en espiral SS se utilizan en diferentes dimensiones y grados según los requisitos de la aplicación.Hay materiales de alta aleación y otros materiales de acero al carbono que también están disponibles para los tubos flexibles.
Compatibilidad química del tubo espiral de acero inoxidable
Calificación | C | Mn | Si | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Ti | Fe | |
304 | mín. | 18.0 | 8.0 | |||||||||
máx. | 0,08 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0.030 | 20.0 | 10.5 | 0,10 | ||||
304L | mín. | 18.0 | 8.0 | |||||||||
máx. | 0.030 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0.030 | 20.0 | 12.0 | 0,10 | ||||
304H | mín. | 0,04 | 18.0 | 8.0 | ||||||||
máx. | 0.010 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0.030 | 20.0 | 10.5 | |||||
SS 310 | 0,015 máx. | 2 máximo | 0,015 máx. | 0,020 máx. | 0,015 máx. | 24.00 26.00 | 0,10 máx. | 19.00 21.00 | 54,7 minutos | |||
SS 310S | 0,08 máx. | 2 máximo | 1,00 máximo | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 24.00 26.00 | 0,75 máx. | 19.00 21.00 | 53.095 minutos | |||
SS 310H | 0,04 0,10 | 2 máximo | 1,00 máximo | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 24.00 26.00 | 19.00 21.00 | 53.885 minutos | ||||
316 | mín. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
máx. | 0.035 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0.030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316L | mín. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
máx. | 0.035 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0.030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316TI | 0,08 máx. | 10.00 14.00 | 2.0 máx. | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 16.00 18.00 | 0,75 máx. | 2,00 3,00 | ||||
317 | 0,08 máx. | 2 máximo | 1 máximo | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 18.00 20.00 | 3.00 4.00 | 57.845 minutos | ||||
SS 317L | 0,035 máx. | 2.0 máx. | 1,0 máx. | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 18.00 20.00 | 3.00 4.00 | 11.00 15.00 | 57,89 minutos | |||
SS 321 | 0,08 máx. | 2.0 máx. | 1,0 máx. | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 máx. | 5(C+N) 0,70 máx. | |||
SS 321H | 0,04 0,10 | 2.0 máx. | 1,0 máx. | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 máx. | 4(C+N) 0,70 máx. | |||
347/ 347H | 0,08 máx. | 2.0 máx. | 1,0 máx. | 0,045 máx. | 0,030 máx. | 17.00 20.00 | 9.0013.00 | |||||
410 | mín. | 11.5 | ||||||||||
máx. | 0,15 | 1.0 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 13.5 | 0,75 | |||||
446 | mín. | 23.0 | 0,10 | |||||||||
máx. | 0,2 | 1.5 | 0,75 | 0.040 | 0.030 | 30.0 | 0,50 | 0,25 | ||||
904L | mín. | 19.0 | 4.00 | 23.00 | 0,10 | |||||||
máx. | 0,20 | 2.00 | 1.00 | 0,045 | 0.035 | 23.0 | 5.00 | 28.00 | 0,25 |
Tabla de propiedades mecánicas de la bobina de tubería de acero inoxidable
Calificación | Densidad | Punto de fusion | Resistencia a la tracción | Límite elástico (0,2 % de compensación) | Alargamiento |
304/304L | 8,0 g/cm3 | 1400°C (2550°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
304H | 8,0 g/cm3 | 1400°C (2550°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 40 % |
310 / 310S / 310H | 7,9 g/cm3 | 1402°C (2555°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 40 % |
306/316H | 8,0 g/cm3 | 1400°C (2550°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
316L | 8,0 g/cm3 | 1399°C (2550°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
317 | 7,9 g/cm3 | 1400°C (2550°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
321 | 8,0 g/cm3 | 1457°C (2650°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
347 | 8,0 g/cm3 | 1454°C (2650°F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35 % |
904L | 7,95 g/cm3 | 1350°C (2460°F) | Psi 71000, MPa 490 | Psi 32000, MPa 220 | 35 % |
Grados equivalentes de tubos en espiral para intercambiadores de calor SS
ESTÁNDAR | WERKSTOFF NR. | UNS | JIS | BS | GOST | AFNOR | EN |
SS 304 | 1.4301 | S30400 | SUS 304 | 304S31 | 08Х18Н10 | Z7CN18‐09 | X5CrNi18-10 |
Acero inoxidable 304L | 1,4306 / 1,4307 | S30403 | SUS 304L | 3304S11 | 03Х18Н11 | Z3CN18‐10 | X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11 |
SS 304H | 1.4301 | S30409 | – | – | – | – | – |
SS 310 | 1.4841 | S31000 | SUS 310 | 310S24 | 20Ch25N20S2 | – | X15CrNi25-20 |
SS 310S | 1.4845 | S31008 | SUS 310S | 310S16 | 20Ch23N18 | – | X8CrNi25-21 |
SS 310H | – | S31009 | – | – | – | – | – |
SS 316 | 1,4401 / 1,4436 | S31600 | SUS 316 | 316S31 / 316S33 | – | Z7CND17‐11‐02 | X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3 |
Acero inoxidable 316L. | 1,4404 / 1,4435 | S31603 | SUS 316L | 316S11 / 316S13 | 03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2 | Z3CND17‐11‐02 / Z3CND18‐14‐03 | X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3 |
SS 316H | 1.4401 | S31609 | – | – | – | – | – |
Acero inoxidable 316Ti | 1.4571 | S31635 | SUS 316Ti | 320S31 | 08Ch17N13M2T | Z6CNDT17‐123 | X6CrNiMoTi17-12-2 |
SS 317 | 1.4449 | S31700 | SUS 317 | – | – | – | – |
SS 317L | 1.4438 | S31703 | SUS 317L | – | – | – | X2CrNiMo18-15-4 |
SS 321 | 1.4541 | S32100 | SUS 321 | – | – | – | X6CrNiTi18-10 |
SS 321H | 1.4878 | S32109 | SUS 321H | – | – | – | X12CrNiTi18-9 |
SS 347 | 1.4550 | S34700 | SUS 347 | – | 08Ch18N12B | – | X6CrNiNb18-10 |
SS 347H | 1.4961 | S34709 | SUS 347H | – | – | – | X6CrNiNb18-12 |
Acero inoxidable 904L | 1.4539 | N08904 | SUS 904L | 904S13 | STS 317J5L | Z2 NCDU 25-20 | X1NiCrMoCu25-20-5 |
El diseño tradicional de serpentín de tubo con aletas ha sido el estándar utilizado en la industria HVAC durante muchos años.Los serpentines originalmente usaban tubos de cobre redondos con aletas de aluminio, pero los tubos de cobre causaron corrosión electrolítica y de hormiguero, lo que provocó un aumento de las fugas en el serpentín, dice Mark Lampe, gerente de producto para serpentines de hornos en Carrier HVAC.Para resolver este problema, la industria ha recurrido a tubos redondos de aluminio con aletas de aluminio para mejorar el rendimiento del sistema y minimizar la corrosión.Ahora existe una tecnología de microcanales que se puede utilizar tanto en evaporadores como en condensadores.
"La tecnología de microcanales, llamada tecnología VERTEX en Carrier, se diferencia en que los tubos redondos de aluminio se reemplazan por tubos planos paralelos soldados a aletas de aluminio", dijo Lampe.“Esto distribuye el refrigerante de manera más uniforme en un área más amplia, mejorando la transferencia de calor para que el serpentín pueda funcionar de manera más eficiente.Si bien la tecnología de microcanales se utilizó en condensadores exteriores residenciales, la tecnología VERTEX actualmente solo se usa en bobinas residenciales”.
Según Jeff Preston, director de servicios técnicos de Johnson Controls, el diseño de microcanal crea un flujo de refrigerante de "entrada y salida" de un solo canal simplificado que consta de un tubo sobrecalentado en la parte superior y un tubo subenfriado en la parte inferior.Por el contrario, el refrigerante en un serpentín de tubo con aletas convencional fluye a través de múltiples canales de arriba a abajo en un patrón serpenteante, lo que requiere más superficie.
"El exclusivo diseño del serpentín de microcanal proporciona un excelente coeficiente de transferencia de calor, lo que aumenta la eficiencia y reduce la cantidad de refrigerante necesaria", afirmó Preston.“Como resultado, los dispositivos diseñados con bobinas de microcanales suelen ser mucho más pequeños que los dispositivos de alta eficiencia con diseños tradicionales de tubos con aletas.Esto es ideal para aplicaciones con espacio limitado, como casas sin líneas”.
De hecho, gracias a la introducción de la tecnología de microcanales, afirma Lampe, Carrier ha podido mantener la mayoría de los serpentines de calderas interiores y condensadores de aire acondicionado exteriores del mismo tamaño trabajando con un diseño de tubo y aleta redonda.
"Si no hubiéramos implementado esta tecnología, habríamos tenido que aumentar el tamaño del serpentín interno del horno a 11 pulgadas de alto y habríamos tenido que usar un chasis más grande para el condensador externo", dijo.
Si bien la tecnología de bobinas de microcanales se utiliza principalmente en refrigeración doméstica, el concepto está comenzando a popularizarse en las instalaciones comerciales a medida que la demanda de equipos más livianos y compactos continúa creciendo, afirmó Preston.
Debido a que las bobinas de microcanal contienen cantidades relativamente pequeñas de refrigerante, incluso unas pocas onzas de cambio de carga pueden afectar la vida útil, el rendimiento y la eficiencia energética del sistema, dice Preston.Es por eso que los contratistas siempre deben consultar con el fabricante sobre el proceso de carga, pero generalmente implica los siguientes pasos:
Según Lampe, la tecnología Carrier VERTEX admite el mismo procedimiento de configuración, carga y puesta en marcha que la tecnología de tubo redondo y no requiere pasos adicionales o diferentes del procedimiento de carga en frío recomendado actualmente.
"Aproximadamente entre el 80 y el 85 por ciento de la carga está en estado líquido, por lo que en el modo de enfriamiento ese volumen está en el serpentín del condensador exterior y en el paquete de líneas", dijo Lampe.“Al pasar a bobinas de microcanales con volumen interno reducido (en comparación con los diseños de aletas tubulares redondas), la diferencia de carga afecta solo al 15-20% de la carga total, lo que significa un campo de diferencia pequeño y difícil de medir.Por eso, la forma recomendada de cargar el sistema es mediante subenfriamiento, que se detalla en nuestras instrucciones de instalación”.
Sin embargo, la pequeña cantidad de refrigerante en los serpentines de microcanal puede convertirse en un problema cuando la unidad exterior de la bomba de calor cambia al modo de calefacción, dijo Lampe.En este modo, la bobina del sistema se conmuta y el condensador que almacena la mayor parte de la carga líquida es ahora la bobina interna.
"Cuando el volumen interno de la bobina interior es significativamente menor que el de la bobina exterior, puede producirse un desequilibrio de carga en el sistema", dijo Lampe.“Para resolver algunos de estos problemas, Carrier utiliza una batería incorporada ubicada en la unidad exterior para drenar y almacenar el exceso de carga en modo calefacción.Esto permite que el sistema mantenga la presión adecuada y evita que el compresor se inunde, lo que puede provocar un rendimiento deficiente ya que el aceite puede acumularse en el serpentín interno”.
Si bien cargar un sistema con bobinas de microcanales puede requerir una atención especial a los detalles, cargar cualquier sistema HVAC requiere utilizar con precisión la cantidad correcta de refrigerante, afirma Lampe.
"Si el sistema está sobrecargado, puede provocar un alto consumo de energía, una refrigeración ineficiente, fugas y fallos prematuros del compresor", afirmó.“Del mismo modo, si el sistema tiene una carga insuficiente, pueden ocurrir congelamiento del serpentín, vibración de la válvula de expansión, problemas de arranque del compresor y paradas falsas.Los problemas con las bobinas de microcanales no son una excepción”.
Según Jeff Preston, director de servicios técnicos de Johnson Controls, la reparación de bobinas de microcanales puede resultar un desafío debido a su diseño único.
“La soldadura de superficies requiere sopletes de aleación y gas MAPP que no se usan comúnmente en otros tipos de equipos.Por lo tanto, muchos contratistas optarán por reemplazar las bobinas en lugar de intentar repararlas”.
Cuando se trata de limpiar serpentines de microcanales, en realidad es más fácil, dice Mark Lampe, gerente de producto para serpentines de hornos en Carrier HVAC, porque las aletas de aluminio de los serpentines de tubo con aletas se doblan fácilmente.Demasiadas aletas curvas reducirán la cantidad de aire que pasa a través del serpentín, lo que reducirá la eficiencia.
"La tecnología Carrier VERTEX tiene un diseño más robusto porque las aletas de aluminio se ubican ligeramente debajo de los tubos planos de refrigerante de aluminio y están soldadas a los tubos, lo que significa que el cepillado no cambia significativamente las aletas", dijo Lampe.
Limpieza sencilla: cuando limpie las bobinas de microcanales, utilice únicamente limpiadores de bobinas suaves y no ácidos o, en muchos casos, solo agua.(proporcionado por el transportista)
Al limpiar las bobinas de microcanales, Preston dice que evite los productos químicos agresivos y el lavado a presión y, en su lugar, utilice sólo limpiadores de bobinas suaves y no ácidos o, en muchos casos, solo agua.
"Sin embargo, una pequeña cantidad de refrigerante requiere algunos ajustes en el proceso de mantenimiento", afirmó.“Por ejemplo, debido al pequeño tamaño, el refrigerante no se puede bombear cuando otros componentes del sistema necesitan servicio.Además, el panel de instrumentos sólo debe conectarse cuando sea necesario para minimizar la interrupción del volumen de refrigerante”.
Preston añadió que Johnson Controls está aplicando condiciones extremas en su campo de pruebas de Florida, lo que ha estimulado el desarrollo de microcanales.
"Los resultados de estas pruebas nos permiten mejorar el desarrollo de nuestros productos al mejorar varias aleaciones, espesores de tuberías y productos químicos mejorados en el proceso de soldadura fuerte en atmósfera controlada para limitar la corrosión de la bobina y garantizar que se alcancen niveles óptimos de rendimiento y confiabilidad", dijo."La adopción de estas medidas no sólo aumentará la satisfacción de los propietarios, sino que también ayudará a minimizar las necesidades de mantenimiento".
Joanna Turpin is a senior editor. She can be contacted at 248-786-1707 or email joannaturpin@achrnews.com. Joanna has been with BNP Media since 1991, initially heading the company’s technical books department. She holds a bachelor’s degree in English from the University of Washington and a master’s degree in technical communications from Eastern Michigan University.
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Hora de publicación: 24 de abril de 2023