¿Qué es un Intercambiador de Calor?
Un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere calor entre fluidos como el aire y el agua.
Un equipo típico que utiliza un intercambiador de calor es un acondicionador de aire, una máquina que regula la temperatura de una habitación mediante un intercambio de calor entre un refrigerante y el aire. Se han desarrollado diversas construcciones que deben seleccionarse adecuadamente en función del fluido utilizado para el intercambio de calor.
Usos de los Intercambiadores de Calor
Los intercambiadores de calor se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde electrodomésticos hasta aplicaciones industriales. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de intercambiadores de calor
- Equipos de aire acondicionado, como aires acondicionados domésticos y calentadores de agua
- Radiadores de automóviles
- Frigoríficos comerciales en plantas de congelados
- Control de temperatura de gases en plantas de proceso
- Condensadores y economizadores de carbón en turbinas de vapor
- Refrigeración de CPU en ordenadores
En aplicaciones domésticas, los intercambiadores de calor se utilizan en aires acondicionados y frigoríficos. Mantienen la temperatura necesaria transfiriendo calor de la habitación o del interior. Los intercambiadores de calor también pueden utilizarse en calentadores de agua y sistemas de calefacción por suelo radiante.
No faltan ejemplos en la industria. Las fábricas con hornos industriales, por ejemplo, utilizan agua industrial o agua de mar para enfriar la camisa en intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor también se utilizan con frecuencia en centrales eléctricas y otros equipos de infraestructura, y los condensadores en la generación de energía de vapor son un tipo de intercambiador de calor.
Los intercambiadores de calor, como los disipadores de calor, se utilizan para refrigerar ordenadores. Se trata de un producto con varios disipadores de calor, que se instalan directamente sobre el medio generador de calor y utilizan la atmósfera ambiente como medio de refrigeración.
Principios de los Intercambiadores de Calor
Los intercambiadores de calor constan de tuberías y aletas.
Las tuberías son la estructura por la que circula el medio que se va a calentar o enfriar. Generalmente se fabrican en metal y están disponibles en una gran variedad de productos, como acero inoxidable o cobre, en función de la aplicación. Cuando el fluido que sirve como fuente de calor fluye a través de ella, se denomina tubería de transferencia de calor, mientras que cuando el fluido que sirve como fuente de refrigeración fluye a través de ella, se denomina tubería de refrigerante.
Las aletas son estructuras que disipan eficazmente el calor. A menudo se utiliza aluminio por sus excelentes propiedades de transferencia de calor. Se fijan a las tuberías en forma de pliegues.
Según la dirección de flujo de los fluidos a baja y alta temperatura, se dividen en dos tipos: de flujo direccional y de flujo paralelo. El tipo de flujo direccional se utiliza cuando el flujo es en dirección opuesta, mientras que el tipo de flujo paralelo se utiliza cuando el flujo es en la misma dirección. Generalmente, el tipo de flujo direccional se considera más eficiente para el intercambio de calor.
Tipos de Intercambiadores de Calor
Los tipos de estructura más comunes son los intercambiadores de calor multitubulares, los intercambiadores de calor de placas y los intercambiadores de calor en espiral. Otros tipos son los intercambiadores de calor de aletas, de tubos con aletas y de serpentín.
1. Intercambiadores de Calor Multitubulares
Los intercambiadores de calor multitubulares constan de un tubo circular grueso y varios tubos circulares finos dentro del anillo circular. El fluido a intercambiar circula por el tubo circular grueso, mientras que el refrigerante y el agua de refrigeración circulan por los tubos circulares finos para el intercambio de calor. Cada tubo está dividido para que los fluidos no se mezclen y el calor se intercambie entre ellos.
2. Intercambiadores de Calor de Placas
Se trata de un intercambiador de calor en el que varias placas metálicas de transferencia de calor especialmente procesadas se apilan unas sobre otras y los fluidos caliente y frío fluyen alternativamente a través de las placas.
Este intercambiador de calor consigue fácilmente un efecto turbulento y una elevada tasa de intercambio de calor. También tienen la ventaja de un diseño compacto y son menos problemáticos en cuanto a la posición de instalación. Gracias a la estructura apilada de las placas de transferencia de calor, el número de placas puede modificarse en función de los requisitos del proceso. Sin embargo, es difícil utilizar fluidos de alta viscosidad o que contengan partículas, ya que pueden producirse obstrucciones entre las placas.
3. Intercambiador de Calor en Espiral
Se trata de un intercambiador de calor en el que se intercambia calor entre dos fluidos en una trayectoria de flujo en espiral en la que los dos fluidos no se mezclan.
La trayectoria del flujo es de un solo canal, lo que significa que cualquier material adherido a las paredes del intercambiador de calor puede desprenderse de las paredes. Esto se debe a la menor anchura del canal y a la mayor velocidad del flujo. Por tanto, son adecuados para el intercambio de calor de fluidos que contienen impurezas.
4. Intercambiadores de Calor Aire-Aleta
Este intercambiador de calor consta de un tubo y un ventilador. Se utiliza para la refrigeración. El fluido a enfriar circula por el tubo y es enfriado por el flujo de aire mediante la potencia del ventilador.
5. Intercambiador de Calor de Tubos con Aletas
Intercambiador de calor en el que se instalan aletas (placas de transferencia de calor) en tubos tubulares para aumentar el área de transferencia de calor. Se utiliza en los intercambiadores de calor de los aires acondicionados. 6. Intercambiador de calor de tubo con aletas
6. Intercambiador de Calor en Espiral
Se trata de un intercambiador de calor en el que los tubos de transferencia de calor están enrollados y el exterior está encerrado por un cilindro o similar. Se introduce un medio refrigerante o calefactor que intercambia calor con el lado de los tubos.