Una piastra tubiera è una piastra, un foglio o una paratia perforata con uno schema di fori progettato per accettare tubi o tubi. Questi fogli sono utilizzati per supportare e isolare i tubi in scambiatori di calore e caldaie o per supportare elementi filtranti. A seconda dell’applicazione, una piastra tubiera può essere realizzata in vari metalli o in compositi di resina o plastica. Un tubo in lamiera può essere ricoperto da un materiale di rivestimento che funge da barriera alla corrosione e isolante e può anche essere dotato di un anodo galvanico. Le piastre tubiere possono essere utilizzate in coppia nelle applicazioni di scambio termico o singolarmente quando si supportano elementi in un filtro.
Forse l’uso più noto delle piastre tubiere è come elementi di supporto in scambiatori di calore e caldaie. Questi dispositivi sono costituiti da una fitta disposizione di tubi a parete sottile situati all’interno di un guscio tubolare chiuso. I tubi sono supportati su entrambe le estremità da fogli che sono perforati secondo uno schema predeterminato per consentire alle estremità dei tubi di passare attraverso il foglio. Le estremità dei tubi che penetrano nella piastra tubiera vengono espanse per bloccarle in posizione e formare una tenuta.
La disposizione dei tubi forma un’unità contenuta tra le piastre tubiere. Le piastre tubiere vengono quindi imbullonate alle flange all’interno del mantello. Il guscio si estende oltre ciascuna piastra tubiera ed è sigillato, formando così due camere chiuse sulle estremità non tubiere delle piastre tubiere. Ciò crea una disposizione in cui lo scambiatore è costituito da due camere di estremità separate unite da tubi che attraversano uno spazio isolato tra le piastre tubiere. Il fluido riscaldato viene quindi fatto passare da una camera di estremità all’altra attraverso i tubi, dove il fluido freddo nella cavità tra le piastre tubiere assorbe l’energia termica.
La progettazione delle piastre tubiere è un processo abbastanza preciso e complesso; è necessario stabilire il numero esatto di tubi e calcolare uno schema di fori per distribuirli uniformemente sulla superficie della piastra tubiera. Scambiatori di grandi dimensioni possono avere diverse migliaia di tubi che li attraversano disposti in gruppi o fasci calcolati con precisione. La progettazione e la produzione della lamiera sono oggi ampiamente automatizzate con un software CAD (computer-aided design) che esegue i calcoli e la foratura della lamiera tubiera eseguita su macchine a controllo numerico computerizzato (CNC).
Le piastre tubiere utilizzate negli scambiatori di calore e nelle caldaie sono spesso rivestite con uno strato isolante che serve anche a proteggere dalla corrosione. Per proteggere ulteriormente la piastra tubiera dalla ruggine, alla superficie della piastra può anche essere fissato un anodo sacrificale o galvanico. Le piastre tubiere vengono utilizzate anche sui dispositivi di filtraggio a cartuccia per supportare i singoli elementi filtranti. Sono simili nel design alle varietà di caldaie ad alto calore, tranne per il fatto che sono generalmente realizzati in compositi di resina o plastica e sono generalmente utilizzati come unità singole. Di solito ci sono meno tubi coinvolti in un’applicazione di filtro, anche se il design della piastra tubiera deve ancora essere calcolato con attenzione per garantire prestazioni ottimali.