Intercambiadores de calor.

Definición de intercambiadores de calor.

Los intercambiadores de calor son aparatos que facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En la práctica, los intercambiadores de calor son de uso común en una amplia variedad de aplicaciones, desde los sistemas domésticos de calefacción y acondicionamiento del aire hasta los procesos químicos y la producción de energía en las plantas grandes. Los intercambiadores de calor difieren de las cámaras de mezclado en el sentido de que no permiten que se combinen los dos fluidos que intervienen. En un intercambiador la transferencia de calor suele comprender convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa.

La transferencia de calor es un fenómeno natural que se produce en nuestro entorno. Es el motor de los ciclos meteorológicos y del intercambio de energía entre ecosistemas. Su aprovechamiento mediante un control preciso del intercambio de calor ha sido el objetivo de nuestra industria durante más de un siglo.

Los intercambiadores de calor permiten controlar la dinámica de la transferencia de calor entre fluidos. Su uso está muy extendido en numerosas aplicaciones, como calefacción solar, calentamiento de piscinas, calentamiento de agua doméstica, calefacción por suelo radiante, procesamiento de alimentos, aplicaciones marinas, control de procesos industriales en general, entre otros.

Para llevar a cabo la transferencia de calor, el intercambiador de calor necesita un material que sea suficientemente conductor para optimizar el intercambio, al tiempo que limita al máximo las pérdidas de calor. Tan pronto como la transferencia de calor se lleva a cabo entre los dos fluidos, el intercambiador de calor ha cumplido completamente su misión.

Para que el intercambiador de calor funcione bien, la capacidad conductora de un material es primordial. De hecho, cuanto más conductivo sea el material, mayor será el intercambio de calor óptimo y efectivo. Entre los materiales más utilizados, encontramos:

• Cobre 

• Acero inoxidable 

• Aluminio 

• Acero

Estos materiales se encuentran en la mayoría de los radiadores con inercia de fluidos, calderas o calentadores de agua. También se encuentran en radiadores de vehículos o en VMC.

Esquema de intercambiadores de calor.

Con respecto a las partes del intercambiador de calor, se hará en base a la configuración más básica, que es el intercambiador de calor de tubos y coraza. 

Los componentes principales de esos intercambiadores son el cabezal de entrada, el envolvente o coraza, los tubos o haz, los espejos y el cabezal de retorno.

Haz de tubos y deflectores.

Es el elemento formado por los tubos de transferencia, situado en el interior de la coraza y orientado paralelamente a ella. Consta también de deflectores (mamparas), los cuales tienen ciertas funciones como: 

1) Soportar los tubos en posición apropiada; 

2) Prevenir la vibración de los tubos causadas por remolinos en el flujo; 

3) Guiar el fluido de la coraza en forma transversal al haz de tubos, aumentando su  velocidad y con ello el coeficiente de transferencia de calor.

Coraza.

Es un cuerpo cilíndrico construido de una sola pieza que puede ser un tubo sin costura o una placa rolada que contendrá en su interior el haz de tubos y a través de los cuales circula el fluido que baña el exterior de los tubos de dicho haz.

Espejos.

Son aquellas placas perforadas que se sitúan en los extremos del haz de tubos los cuales sirven como elementos divisores entre el flujo del lado coraza y el flujo del lado tubos y por otra parte como elementos de sujeción de los tubos.

Cabezales.

Son las tapas que se fijan a los espejos, su función es la de retornar el fluido que circula por el interior de los tubos hacia el cabezal de distribución o bien mandar el fluido fuera del intercambiador cuando este cuenta con un solo paso lado tubos.

Funcionamiento.

Tal y como observamos en la gráfica, por el haz de tubos ingresa un fluido, en el que se puede interpretar que está a una baja temperatura y se requiere calentar por lo tanto por la coraza debe ingresar un fluido a mayor temperatura con el fin de que por los tubos salga un fluido con una temperatura mayor a la inicial.

Clasificación de los intercambiadores de calor.

Aplicación de los intercambiadores de calor.

Bibliografía.

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CALEOS : Intercambiadores de carcasa y tubos. (2016, agosto 2). THERMOFIN. https://thermofin.net/es/productos/caleos-intercambiadores-de-carcasa-y-tubos/

Cengel, Y., & Ghajar, A. (2011). Tranferencia de Calor y Masa. Mexico: McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.

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 Intercambiadores de Calor Tubulares. (s/f). SACOME. Recuperado el 21 de junio de 2022, de https://www.sacome.com/intercambiadores-tubulares/

 

Video explicativo.

Exposición intercambiadores de calor..mp4