Descripción breve

Un intercambiador de calor es un sistema utilizado para transferir calor entre una fuente y un fluido de trabajo. Los intercambiadores de calor se utilizan tanto en procesos de enfriamiento como de calentamiento. Los fluidos pueden estar separados por una pared sólida para prevenir la mezcla o pueden estar en contacto directo.

Uso / Función

Refrigeración y Aire Acondicionado: Transferir calor desde un espacio enfriado al ambiente exterior. Ver Refrigeración Mecánica.
Plantas de Energía: Condensar el vapor de nuevo en agua o precalentar el agua para una Caldera.
Motores de Combustión Interna: Eliminar el exceso de calor del bloque del motor mediante un radiador. Ver Motor de Combustión Interna.
Procesamiento Químico: Controlar la temperatura de las reacciones químicas.
Destilación: Enfriar vapores para condensarlos de nuevo en líquido. Ver Destilación.

Principio de funcionamiento

Los intercambiadores de calor funcionan proporcionando una gran superficie para que el calor se mueva de un fluido más caliente a uno más frío, típicamente a través de un material conductor como el metal.

Conducción: El calor se mueve a través de las paredes de los tubos o placas que separan los fluidos.
Convección: El calor es transportado lejos de la superficie por el flujo de los fluidos.
Patrones de Flujo:
- Flujo Paralelo: Ambos fluidos se mueven en la misma dirección.
- Contracorriente: Los fluidos se mueven en direcciones opuestas (más eficiente para la transferencia de calor).
- Flujo Cruzado: Los fluidos se mueven perpendicularmente entre sí (común en radiadores).

Cómo crearlo

1. Carcasa y Tubos (Tipo industrial más común)

Construir un cilindro exterior grande (la carcasa).
Colocar un haz de tubos más pequeños dentro de la carcasa.
Un fluido fluye por los tubos, mientras que el otro fluye alrededor de ellos dentro de la carcasa.

2. Intercambiador de Placas

Apilar varias placas de metal delgadas con espacios entre ellas.
Los fluidos fluyen por espacios alternos, permitiendo una superficie masiva en un volumen compacto.

3. Tubo Aleteado (Estilo radiador)

Adjuntar aletas de metal delgadas al exterior de una tubería.
A medida que el fluido fluye por la tubería, un ventilador o corriente de aire natural sopla a través de las aletas, eliminando el calor rápidamente.

Materiales necesarios

Metales Altamente Conductores: El Cobre y el Aluminio son los mejores para la transferencia de calor.
Metales Resistentes a la Corrosión: Acero o Acero Inoxidable para alta presión o fluidos corrosivos.
Sellos y Juntas: Para prevenir fugas entre las dos trayectorias de fluido.

Variantes y mejoras

Radiador: Un tipo específico de intercambiador de calor diseñado para enfriar un líquido usando aire.
Condensador: Diseñado para cambiar un gas en un líquido eliminando calor.
Evaporador: Diseñado para cambiar un líquido en un gas añadiendo calor.

Límites y riesgos

Ensuciamiento: Acumulación de incrustaciones, óxido o materia biológica en las superficies, lo que reduce la eficiencia.
Corrosión: Los fluidos pueden corroer las paredes de metal, provocando fugas y mezclas.
Estrés Térmico: Los cambios rápidos de temperatura pueden hacer que el metal se expanda o contraiga, pudiendo agrietar la estructura.
Caída de Presión: Empujar fluido a través de tubos o espacios estrechos requiere una potencia de bombeo significativa.

Intercambiador de Calor

Hecho de