La transferencia de calor es un proceso físico mediante el cual se produce un intercambio de energía térmica entre dos sistemas que se encuentran a diferentes temperaturas. Este fenómeno es fundamental para el funcionamiento de los intercambiadores de calor, dispositivos utilizados en una amplia variedad de aplicaciones, desde la refrigeración de motores hasta la calefacción de hogares. En este artículo, exploraremos qué son estos intercambiadores, cómo operan y por qué son de vital importancia.
¿Qué es un intercambiador de calor?
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor de un fluido a otro, sin que estos se mezclen entre sí. Este proceso es esencial en la mayoría de las aplicaciones térmicas, ya que permite separar la generación de calor del transporte de energía, así como otros elementos complementarios.
Tipos de intercambiadores de calor
Existen varios tipos de intercambiadores de calor. Aunque las propias baterías de condensación/evaporación de las bombas de calor cumplen esta función, nos centraremos en los utilizados para la transferencia entre dos líquidos o gases en el sector HVAC. Los tres tipos más comunes son los siguientes:
Intercambiadores de calor de placas soldadas
En estos intercambiadores, los dos fluidos primario y secundario intercambian calor a través de un conjunto de placas embutidas en una carcasa soldada. Son altamente eficientes y pueden operar a altas presiones, incluso con gases. Sin embargo, si una de las placas se daña, se debe reemplazar todo el intercambiador. Además, es importante considerar la pérdida de carga que pueden generar en la red de distribución si no están dimensionados correctamente. El mantenimiento solo puede realizarse con líquidos mediante la inyección de productos químicos para limpiar y eliminar la cal y otros materiales.
Intercambiadores de calor de placas juntas
También conocidos como desmontables, estos intercambiadores permiten el mantenimiento mediante el desmontaje completo y la sustitución de placas, o aumentando su número si se requiere una mayor potencia térmica. Sin embargo, no son adecuados para altas presiones de trabajo y pueden generar una pérdida de carga significativa, similar a los intercambiadores soldados.
Intercambiadores tubulares
Este tipo de intercambiador se utiliza principalmente en procesos industriales específicos. Consisten en un haz de tubos rodeados por una carcasa y pueden trabajar a altas presiones con menos pérdida de carga. Aunque son menos eficientes, ofrecen una mayor durabilidad en ciertos casos.
¿Cómo funcionan?
El funcionamiento es básico e implica dos procesos principales: la transferencia de calor por conducción a través de la pared del intercambiador y la transferencia de calor por convección entre los fluidos y la pared. Estos procesos trabajan en conjunto para permitir que el calor se transfiera de manera eficiente de un fluido a otro. Los componentes de suelen ser de acero inoxidable, pero en determinados procesos deben fabricarse con titanio y otros metales para evitar una rápida corrosión.
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