Intercambiador de Calor
El intercambiador de calor es un mecanismo diseñado para transferir calor. Conoce como funciona, sus características, piezas y demás.
¿Qué es un intercambiador de calor en termodinámica?
Este aparato mecánico de diseño tubular, es utilizado para la transferencia de calor entre dos fluidos, o entre un fluido y un sólido. Es de uso cotidiano y de uso generalizado en los aparatos industriales y del hogar.
Para qué sirve un intercambiador de calor
Son los aparatos que mantienen bajo contacto y flujo directo dos fluidos para crear la transferencia de calor conveniente para el equipo. Se emplea en computadoras, neveras, cocinas, calentadores, radiadores, etc. En las piscinas suelen ocuparse de tipo tubulares y de placas paralelas.
Cómo funciona un intercambiador de calor
Intercambiador de calor de placas: Funciona manteniendo una separación de placas entre cada fluido. Mediante la adición los fluidos en transferencia cerrada se ponen en trabajo. Reduciendo su perdida de calor, bien sea para usos de refrigeración o liberándola para compartimientos de calefacción. Su funcionamiento varía según el modelo y la necesidad del equipo.
Partes principales de un intercambiador de calor
Carcasa: Parte externa metálica de acero bajo en carbono que recubre el intercambiador de calor. La carcaza envuelve el segundo fluido, mientras que sus boquillas permiten la entrada y salida del mismo.
Haz tubular: Son pequeños tubos colocados en el interior del intercambiador con la finalidad de hacer pasar los fluidos de forma separada.
Placa tubular: Son placas ubicadas en los extremos del diseño con perforaciones para sellar cada tubo interno de flujo.
Tubos de transferencia: Son tubos de longitud donde ocurre la transferencia de líquido, su diámetro y espesor esta determinado por el calibrador Birmingham.
Cabezal de distribución: Tiene una función parecida a la carcasa, su función es distribuir y hacer circular los fluidos fuera de él.
Cabezal flotante: La función de este cabeza es hacer retornar los fluidos en interior de los tubos del intercambiador de calor.
Clasificación y tipos de intercambiadores de calor
Por su construcción
Cada uno de los intercambiadores tiene distintas finalidades según el equipo y modelo.
Intercambiador de carcasa y tubos
Los intercambiadores de carcasa o coraza también son conocidos como intercambiadores tubulares. Su función es realizar la transferencia entre los fluidos sin que tengas contacto directo entre ellos.
Intercambiadores de placas o plato
Estas funcionan manteniendo placas entre los fluidos para crear el calor necesario para que se intercambie entre ellos de forma aislada. Entre fluidos o sobre un sólido, el calor se distribuye uniformemente en su salida mediante la presión de las placas.
Intercambiador de espiral
Estos son sistemas compactos que se adaptan a intercambiadores tubulares. Generalmente usado para sistema de vaporización y calentadores de agua. Confeccionados con una bobina interior de tubos corrugados.
Según su operación
La transferencia de calor y temperatura se puede dar de diversas formas mecánicamente.
De flujo paralelo
Esto sucede cuando dos fluidos circulan paralelamente en la misma dirección y bajo el mismo sentido de circulación.
De contraflujo o contracorriente
Dos fluidos siguen la misma circulación, bajo sentidos opuestos.
De paso simple o un solo paso
Se sigue una única dirección y circulación de fluido, de liquido o gas.
Intercambiadores regenerativos
Es en el cual, el fluido caliente se almacena de forma intermitente para circular sobre el fluido frio. Este proceso puede hacer intermitentemente o sobre intercambio térmico entre caliente y frio.
Ventajas y desventajas de un intercambiador
Ventajas:
- Construcción económica.
- Fácil mantenimiento y reparación.
- Liberación y expansión térmica de flujo espontanea.
Desventajas:
- Constantes fugas de líquido.
- Difícil mantenimiento de los tubos interiores.
- No se pueden usar cualquier clase de fluidos.
Aplicaciones de intercambiadores de calor en la industria
- El tipo de intercambiador más común en la industria son los intercambiadores tubulares con regularidad se usa para transferir calor de fluidos aire-aire, agua-agua, agua-aire, entre otras combinaciones como el aceite o refrigerante.
- por ejemplo, la función del intercambiador de calor en refrigeración es la de intercambiar con el refrigerante para que el calor se disipe en el medio ambiente, así como absorba camote en un medio donde se quiere mantener a menor temperatura.
- En la industria lechera y lácteos, el intercambiador de placas cobra importancia para enfriar la leche en sus diferentes procesos.
- En el proceso de la elaboración de cerveza es indispensable es uso de intercambiadores para el calentamiento y enfriamiento rápido.
