Intercambiadores de calor
¿QUÉ ES UN INTERCAMBIADOR DE CALOR?
Los intercambiadores de calor son piezas fundamentales en los sistemas de calefacción y refrigeración. Su funcionamiento se basa en la transferencia de calor entre dos fluidos, o entre un sólido y un fluido en movimiento. Estos elementos pueden estar en contacto directo o separados por una barrera sólida. Los tipos de fluidos que pueden intervenir en este proceso son gas con gas, gas con líquido y líquido con líquido.
Estos sistemas se fabrican comunmente en acero inoxidable y otras aleaciones especiales que soporten un amplio rango de temperaturas y presiones. Pueden utilizarse en multitud de aplicaciones distintas, siendo equipos integrados en la mayoría de industrias.
¿PARA QUÉ SE UTILIZAN LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR?
Los intercambiadores de calor se utilizan para elevar la temperatura de un fluido por el contacto, directo o indirecto, de otro a mayor temperatura, pero también para disminuir su temperatura con un fluido más frío. También ayudan a llevar al punto de ebullición a un fluido o a condensar gases con el uso de otros fluidos fríos.
Además del papel fundamental que juegan en las instalaciones de climatización, los intercambiadores de calor pueden utilizarse para recuperar energía en diversos procesos, haciendo que mejore la eficiencia energética. Algunos de sus usos destinados a este fin son:
- Recuperación de calor para aire.
- Reutilización de la energía térmica del agua caliente purgada en las calderas.
- Recuperación de calor en los productos de combustión de calderas.
- Reutilización del calor de condensación del vapor de agua contenido en los humos de las calderas.
Gracias a la reutilización de la energía térmica debido a la acción de estos intercambiadores, las empresas pueden ahorrarse dinero con la instalación de una maquinaria eficiente para integrar su sistema de climatización y refrigeración.
TIPOS DE INTERCAMBIADORES
Los intercambiadores pueden clasificarse en diferentes tipos. Uno de los más comunes es su diferenciación atendiendo al grado de contacto que tienen los fluidos entre sí.
INTERCAMBIADORES DE CALOR DIRECTOS
Los intercambiadores de contacto directo efectúan la tranferencia de calor por una mezcla física directa de los fluidos que intervienen en el proceso. Las torres de refrigeración son un ejemplo de intercambiador de contacto directo, puesto que rebajan el calor de un fluido con agua caliente, utilizando aire seco y frío para ello.
INTERCAMBIADORES DE CALOR INDIRECTOS
En los intercambiadores de contacto indirecto, como su nombre indica, no existe un contacto directo entre los fluidos, de tal manera que nunca llegan a mezclarse. Estos fluidos están separados por una barrera sólida, e incluso puede que no coincidan ni estén próximos en el mismo periodo de tiempo.
Los intercambiadores indirectos se clasifican a su vez en diferentes tipos:
INTERCAMBIADORES ROTATIVOS
Los intercambiadores rotativos, englobados dentro de los sistemas de recuperación de calor regenerativos, pueden diferenciarse fácilmente en cualquier instalación de aire acondicionado o climatización. Su uso principal es el de enfriar y calentar grandes caudales de aire. Están constituidos por una rueda dividida en dos partes, en las cuales circulan dos diferentes fluidos de aire en cada semicírculo superior e inferior respectivamente. La rueda se acciona gracias a un pequeño moto reductor que hace que se mueva.
Algunos modelos de intercambiadores rotativos que se utilizan son los recuperadores de calor rotativos por condensación, entálpicos y de sorción.
INTERCAMBIADORES DE CALOR TUBULARES
Este tipo de intercambiadores, también conocido como intercambiadores de carcasa y tubos, están formados por dos cámaras de presión independientes: la carcasa y el haz tubular. Entre estas partes circulan dos fluidos distintos que no llegan a mezclarse.
En este sistema, el fluido primario se sitúa en la carcasa y el fluido secundario o fluido a calentar se localiza en el haz tubular. Cuando existe una diferencia de temperatura entre ambos elementos, la energía calorífica se transmite de uno a otro.
INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS
En este tipo de intercambiadores de calor, los fluidos calientes y fríos intercambian entre sí su energía calorífica a través de unas placas corrugadas. El fluido que circula a través del intercambiador se divide en partes iguales en función del número de placas de este. Entre dos placas se genera una corriente de circulación por la cual fluye cada porción del fluido. Con este mecanismo, se incrementa la velocidad de circulación de los fluidos, garantizando la eficiencia del intercambio de calor.
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