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Causas y daños de las vibraciones. Las principales causas de las vibraciones en los tubos de los intercambiadores de calor son dos: una es la vibración causada por fuentes externas de excitación, como los flujos de aire pulsantes generados por máquinas alternativas (como los compresores alternativos), o bien las vibraciones que se transmiten a través de los elementos de soporte o de las tuberías de conexión. Otra es la excitación por flujo de fluidos, que a su vez se puede dividir en vibraciones inducidas por el fluido en el lado del tubo y en el lado de la carcasa. Dado que, en general, la amplitud de las vibraciones generadas por el flujo en el lado del tubo es pequeña y su peligrosidad es escasa, a menudo se puede ignorar. Solo cuando la velocidad del flujo es mucho mayor que la normal, es necesario tener en cuenta las vibraciones provocadas en ese lado del tubo. Las vibraciones en el intercambiador de calor son provocadas principalmente por el medio que se encuentra en el lado del casco. A velocidades de flujo normales, el flujo en ese lado puede generar amplitudes de vibración muy elevadas, lo cual representa un gran riesgo para las tuberías de intercambio de calor. Las investigaciones demuestran que solo cuando la frecuencia de vibración inducida por el fluido es igual o muy similar a la frecuencia del elemento de intercambio de calor, es cuando la amplitud de las vibraciones del elemento aumenta de manera significativa, lo que a su vez provoca su destrucción. Existen principalmente dos tipos de daños por vibración en las tuberías de intercambio de calor: el desgaste de las tuberías y la fractura por fatiga del material de las mismas. El desgaste de los tubos se divide en dos situaciones: una es cuando, debido a vibraciones de gran amplitud, los tubos entran en contacto entre sí y se desgastan (se apllanan y presentan fugas), formando un patrón en forma de rombo. Esta situación ocurre principalmente en la zona central del puente, donde las vibraciones son más intensas. La expansión térmica de los tubos aumenta la posibilidad de desgaste por vibraciones. Esto se debe a que la deformación térmica del tubo aumenta el movimiento relativo de contacto, lo que provoca un desgaste hexagonal en el tubo. Otra causa es el desgaste que se produce cuando el tubo y la placa de soporte se mueven uno con respecto al otro debido a las vibraciones; esto hace que las paredes del tubo se vuelvan gradualmente más delgadas, hasta que finalmente se agotan. Además, dado que los orificios de los tubos en las placas de deflexión (placas de soporte) suelen ser 0,8 a 1,2 mm más grandes que el diámetro exterior de los tubos, es posible que la pared del tubo se vea dañada o incluso rota por dichas placas. Este problema es especialmente evidente cuando las placas de deflexión son muy delgadas y su material es más duro que el del tubo. Cuando coexisten la relajación de las uniones y la corrosión, aumenta el desgaste por vibraciones; este tipo de desgaste tiene una forma similar a la de un silla de montar. En los puntos donde los tubos salen del plato de tuberías, las vibraciones también pueden hacer que los bordes afilados de los orificios corten el tubo. La fractura por fatiga de las tuberías se produce debido a las excitaciones cíclicas periódicas (incluso en casos de resonancia o vibraciones microscópicas). Porque cuando los tubos vibran, se generan esfuerzos alternativos periódicos debido a las flexiones repetidas. Si el tubo está sometido durante mucho tiempo a altas tensiones alternativas, en las zonas del tubo donde la tensión es más alta puede producirse una rotura por fatiga. Los puntos donde ocurre la destrucción por vibraciones suelen encontrarse en las siguientes ubicaciones: (1) en el punto medio del span de soporte de los tubos de transferencia de calor; debido a las colisiones entre los tubos, se observan marcas evidentes de desgaste en esa zona ； (2) Justo junto a la abertura de la placa deflectora, los tubos de intercambio de calor chocan con dicha placa y se desgastan ； (3) Dentro de los orificios de las tuberías con deflectores, cuando las tuberías de transferencia de calor vibran, los bordes de dichos orificios pueden cortar o chocar contra las tuberías. En casos graves, esto puede causar la rotura de las tuberías ； (4) Algunas grietas o defectos pequeños que ya existían en los tubos de transferencia de calor se ampliaron gradualmente debido a las vibraciones, lo que finalmente causó su destrucción. La destrucción por vibración de las tuberías ocurre con frecuencia cuando el medio en el interior del circuito de la carcasa es gas o vapor; este fenómeno es aún más evidente cuando la presión de operación supera los 0,8 MPa. Cuando el medio en el lado del casco es líquido, también puede ocurrir la destrucción de las tuberías debido a las vibraciones, pero esto suele limitarse a un pequeño número de tuberías que se encuentran en zonas donde el flujo es especialmente rápido. Medidas antivibración: Las medidas antivibración deben abordarse desde dos aspectos, a saber, reducir la velocidad del flujo de fluido a alta velocidad en zonas específicas y modificar la frecuencia natural de los elementos de intercambio de calor. Los principales métodos adoptados son los siguientes tres. (1) Reducir la velocidad de flujo del fluido en el trayecto de la carcasa. Cuando la frecuencia natural de los tubos de transferencia de calor es constante, se puede evitar la resonancia reduciendo la velocidad del flujo en el circuito externo. Si las condiciones de operación no pueden modificarse, se pueden utilizar placas de protección, tubos guía o distribuidores de salida para el fluido en las entradas y salidas del intercambiador de calor, con el fin de reducir la velocidad del flujo en dichas zonas y así minimizar las fluctuaciones del flujo. Cuando los tubos ya han sido equipados con medidas de protección contra las vibraciones y estos efectos no son significativos, en el proceso se debe considerar la posibilidad de ajustar la velocidad de flujo del medio. (2) Aumentar la frecuencia natural de la tubería. Aumentar la frecuencia natural de los tubos puede **reducir las posibilidades de resonancia**. El método más eficaz para aumentar la frecuencia es reducir la distancia entre los puntos. La frecuencia natural de la tubería es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus extremos. Si esa distancia se reduce en un 20%, la frecuencia natural puede aumentar en un 50%. En el caso de los manojos de tubos en forma de U, para aumentar la frecuencia natural, se pueden enrollar bandas alrededor de los tubos o insertarse barras o placas para impedir que estos se muevan. (3) Cambiar la forma de las placas de deflexión para modificar las condiciones de soporte de los tubos de intercambio térmico. Como los grupos de tuberías con barras de desvío o los grupos de tuberías con placas helicoidales de desvío, todos ellos pueden **mejorar las condiciones de soporte de las tuberías**.