Una guía para principiantes sobre intercambiadores de calor.

Jun 09, 2023

¿Qué es un intercambiador de calor? El término "intercambiadores de calor" significa poco para muchas personas, a menos que se dediquen al negocio de HVAC, calefacción o refrigeración de procesos u otras aplicaciones industriales. Sin embargo, cualquiera que sea su conocimiento sobre los intercambiadores de calor, una cosa siempre es cierta:

Mantener las temperaturas de funcionamiento de los entornos de oficina o de los fluidos industriales es vital tanto para el confort como para la fabricación.

Muchas empresas requieren condiciones ambientales específicas para el trabajo que realizan, otras necesitan mantener la temperatura de los fluidos para la fabricación y producción basada en procesos. Aquí es donde entran los intercambiadores de calor y su capacidad para enfriar o calentar salas o sistemas de procesamiento según sea necesario para mantener las condiciones ambientales y la eficiencia operativa.

Los equipos de transferencia de calor pueden realizar varias funciones esenciales tanto en calefacción como en refrigeración. A veces, estos sistemas pueden capturar el calor y dirigirlo a otra parte, como aire exterior para eliminarlo, o a otras aplicaciones necesarias para aumentar la eficiencia y ahorrar dinero. Otros intercambiadores de calor mantienen la maquinaria o los productos químicos utilizados en el procesamiento dentro de temperaturas de funcionamiento seguras.

Es vital que los administradores de operaciones, plantas e instalaciones de edificios comprendan los diferentes tipos de intercambiadores de calor disponibles para sus necesidades para ayudarlos a seleccionar el sistema adecuado para su aplicación. Es igualmente importante comprender cómo mantenerlo adecuadamente para garantizar la máxima vida útil y eficiencia.

¿Qué es un intercambiador de calor?

Los intercambiadores de calor transfieren energía térmica de un medio a otro (líquido, vapor o gas).

Existen dos tipos principales de intercambiadores de calor:

Uno de los escenarios más comunes en las instalaciones y operaciones de procesamiento son las situaciones que requieren calefacción o refrigeración. Los intercambiadores de calor se utilizan comúnmente en refrigeración, aire acondicionado, plantas de energía, sistemas de procesamiento químico, fabricación, unidades de recuperación de calor residual y aplicaciones de procesamiento de alimentos.

¿Cómo funcionan los intercambiadores de calor?

Los intercambiadores de calor se basan en el principio de ecualización para transferir calor entre medios y fluidos. La transferencia de calor ocurre cuando:

¿Qué tipos de intercambiadores de calor existen?

Muchas tecnologías pueden eliminar el calor de los materiales. Sin embargo, cuando se habla de “intercambiadores de calor”, la mayoría de la gente los equipara con una de dos categorías.

¿Cuál es la diferencia entre un intercambiador de calor de carcasa y tubos y un intercambiador de calor de placas y marco?

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos permite que dos fluidos de trabajo intercambien calor mediante contacto térmico entre tubos alojados dentro de una carcasa cilíndrica. Las temperaturas del fluido dentro de la carcasa y el tubo difieren; esta diferencia de temperatura impulsa el intercambio de temperatura.

Algunos ejemplos simples de intercambiadores de calor de carcasa y tubos incluyen calderas, que calientan agua a través de tubos que contienen materiales quemados. Otro incluye un enfriador que utiliza refrigerante enfriado para transferir calor del agua para enfriarla y usarla en aplicaciones de HVAC o enfriamiento de procesos.

Por otro lado, un intercambiador de calor de placas y marco utiliza una serie de placas corrugadas ensambladas entre un marco y placas de presión para retener la presión y transferir calor. El fluido caliente fluye en una dirección a través de cámaras alternas, mientras que el fluido frío fluye a través de otras cámaras alternas. La transferencia de calor se produce a medida que los fluidos fríos y calientes se mueven a través de estas cámaras.

Aunque ambos tipos están disponibles, centraremos nuestra discusión en los intercambiadores de calor de placas y marcos, ya que se encuentran entre los intercambiadores de calor más comunes que se utilizan en la actualidad.

Los intercambiadores de calor de placas y marcos realizan el intercambio de líquido a líquido a presiones bajas a medias. Otra opción es un intercambiador de calor de placas y marco sin juntas, que funciona de forma segura a altas temperaturas y presiones.

Los intercambiadores de calor de placa y marco logran el intercambio de calor y resisten la contaminación mediante un diseño que comprende placas corrugadas sobre un marco. Los fluidos viajan dentro del intercambiador de calor cuando el fluido caliente fluye hacia abajo por una placa y el fluido frío sube por la otra placa.

¿Cuáles son las ventajas de los intercambiadores de calor de placas?

Los intercambiadores de calor de placas ofrecen ventajas clave.

Los intercambiadores de calor de placas con juntas se diferencian ligeramente de los intercambiadores de calor de placas tradicionales. Estos sistemas utilizan juntas para sellar las placas, lo que evita que los fluidos fríos y calientes se mezclen y protege contra fugas.

Los intercambiadores de calor de placas con juntas también pueden utilizar soldadura fuerte o láser como alternativa a las juntas tradicionales. Esto permite a los técnicos apilar placas alternativamente para contrarrestar el flujo de corriente. El diseño permite que dos fluidos fluyan en direcciones opuestas sin mezclarse mientras el calor se transfiere de un medio al otro a través de placas.

Los intercambiadores de calor de placas con juntas son fáciles de limpiar, lo que los hace particularmente útiles en el procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos u otras áreas que requieren un alto nivel sanitario. Es un proceso sencillo retirar las placas para limpiarlas, ampliarlas o reemplazarlas.

Próximos pasos

Los intercambiadores de calor desempeñan un papel esencial en la refrigeración o calefacción de salas o sistemas de procesamiento según sea necesario para mantener las condiciones ambientales y la eficiencia operativa. Una vez que los administradores de instalaciones comprendan su propósito, podrán determinar las mejores formas de aplicar intercambiadores de calor de placas en sus instalaciones u operaciones de procesamiento. Un ingeniero de ventas de Goodway puede guiarlo con la selección del intercambiador de calor y, una vez que los sistemas estén instalados, ayudarlo a mantener los intercambiadores de calor durante su vida útil con los sistemas y soluciones de desincrustación de Goodway.

El primer paso es elegir e implementar la solución de intercambio de calor adecuada a sus necesidades. Mantener el intercambiador de calor a lo largo del tiempo es fundamental. De lo contrario, perderá su capacidad de intercambio de calor y su funcionamiento acabará costando más. La Parte II de esta serie de blogs de dos partes abordará cómo mantener varios tipos de intercambiadores de calor para maximizar su vida útil.

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