La naturaleza inerte del PTFE (Teflón) lo ha hecho naturalmente popular para aplicaciones que involucran productos químicos corrosivos. El PTFE no solo permanece no reactivo a casi todos los productos químicos (siendo excepciones notables el sodio y los álcalis a temperaturas elevadas), sino que también exhibe sus propiedades hasta temperaturas de 250°C. Esta naturaleza aparentemente invencible permite a los fabricantes y diseñadores de sistemas incorporar PTFE sin preocuparse por los productos químicos que pueden o no estar presentes dentro de un sistema.
Muchos baños químicos están diseñados para contener una gran cantidad de productos químicos diferentes. La necesidad de calentar o enfriar uniformemente estos productos químicos se satisface mediante el uso de intercambiadores de calor universales. En su diseño más básico, el intercambiador de calor consta de dos adaptadores, conectados entre sí por muchas longitudes de tubos. Los adaptadores son bloques redondos con múltiples agujeros que los atraviesan, cada uno destinado a alojar un extremo del tubo. El adaptador a su vez está conectado con un dispositivo que bombea fluidos, que luego pasan a través del tubo y salen por el otro adaptador. El fluido puede calentarse o enfriarse para calentar o enfriar el baño químico, respectivamente. Los tubos, que pueden tener muchos metros de longitud, están sumergidos en el baño químico, lo que permite que la transferencia de calor se produzca entre el producto químico y el fluido dentro de los tubos. El tamaño, la longitud y las cantidades de estos tubos definirán el volumen de fluidos que pueden pasar a través del intercambiador de calor. Además, el grosor de la pared de los tubos utilizados se sumará a la eficiencia de la transferencia de calor.
Los intercambiadores de calor de PTFE (Teflón) siguen este diseño, con los adaptadores y los tubos hechos de PTFE virgen puro. Sin embargo, el proceso de fabricación puede ser complicado. Por un lado, como el PTFE no se une fácilmente ni siquiera a sí mismo, la fusión de los tubos con el adaptador debe hacerse de una de dos maneras:
1. Unión: el diámetro exterior del tubo se trata químicamente, al igual que los agujeros internos del adaptador. La unión se puede hacer con un adhesivo de grado industrial, que también necesitaría mostrar resistencia a los productos químicos del baño. La ventaja de la unión es que es mucho más fácil fabricar dicho conjunto. La desventaja es que la unión puede no resistir altas temperaturas y en el caso de que un producto químico inesperado entre en la mezcla.
2. Soldadura: la soldadura de PTFE es muy complicada y es tanto un arte como una ciencia. La soldadura de PTFE solo se puede hacer si se utilizan grados de PTFE especialmente modificados, que permiten soldarse a sí mismos. Grados como NXT de Chemour e M490 de Inoflon son ejemplos de grados modificados que se pueden utilizar para fabricar los adaptadores. Los tubos también deben fabricarse en consecuencia. Se necesitan grados modificados de tubería para garantizar que tanto el tubo como los adaptadores puedan fusionarse entre sí en condiciones de alta temperatura.
Además de la resistencia a la temperatura y a los productos químicos, también es vital que el conjunto del intercambiador de calor pueda soportar la acumulación de presión debido al paso del fluido. En caso de presiones más altas, tanto el conjunto fusionado/unido como el propio tubo tendrían que ser capaces de soportar lo mismo. Debido a esto, el grosor de la pared del PTFE juega un doble papel. Por un lado, debido a que el PTFE es un mal conductor, un grosor de pared más bajo asegura que la transferencia de calor sea más eficiente. Sin embargo, un tubo más delgado significa más complicaciones en la unión y/o soldadura, y también una menor capacidad para soportar presiones más altas.
Además del uso de PTFE en el conjunto del intercambiador de calor, el PTFE expandido (ePTFE) también encuentra un uso significativo en esta aplicación. Al igual que el PTFE virgen, el ePTFE también exhibe propiedades superiores de resistencia química y al calor. Al mismo tiempo, las propiedades de sellado del ePTFE aseguran que forme un material de junta eficaz en cualquier parte del conjunto que pueda requerir sujeción y sellado eficaz para los fluidos.
En general, parece inevitable que para ciertos baños químicos, el PTFE sea la única opción viable para un conjunto de intercambiador de calor. Con la fabricación adecuada y los materiales correctos, ofrece una solución muy eficaz, duradera y versátil para todas las industrias donde se necesitan intercambiadores de calor.
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