Intercambiador de calor - Definición, funcionamiento, tipos, aplicaciones y mucho más

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¿Qué es un intercambiador de calor?

Un intercambiador de calor es un equipo que transfiere continuamente calor de un medio a otro. Hay dos tipos principales de intercambiadores de calor: directos e indirectos.

 

  • Intercambiador de calor directo, donde ambos medios están en contacto directo entre sí. Se da por sentado que los medios no se mezclan. Un ejemplo de este tipo de intercambiador de calor es una torre de enfriamiento, donde el agua se enfría a través del contacto directo con el aire.
  • Intercambiador de calor indirecto, donde ambos medios están separados por una pared a través de la cual se transfiere el calor.

Los intercambiadores de calor indirectos están disponibles en varios tipos principales (placa, carcasa y tubo, espiral, etc.) En la mayoría de los casos, el tipo de placa es el intercambiador de calor más eficiente. En general, ofrece la mejor solución a los problemas térmicos, brindando los límites más amplios de presión y temperatura dentro de la restricción del equipo actual.

que es un intercambiador de calor

Teoría de la transferencia de calor

Las leyes naturales de la física siempre permiten que la energía de conducción en un sistema fluya hasta que se alcance el equilibrio. El calor abandona el cuerpo más caliente o el fluido más caliente, siempre que haya una diferencia de temperatura y se transfiera al medio frío.

 

Un intercambiador de calor sigue este principio en su esfuerzo por alcanzar la ecualización. Con un intercambiador de calor tipo placa, el calor penetra en la superficie, lo que separa el medio caliente del frío con mucha facilidad. Por lo tanto, es posible calentar o enfriar fluidos o gases que tengan niveles de energía mínimos. La teoría de la transferencia de calor de un medio a otro, o de un fluido a otro, está determinada por varias reglas básicas:

  • El calor siempre se transferirá de un medio caliente a un medio frío.
  • Siempre debe haber una diferencia de temperatura entre los medios.
  • El calor perdido por el medio caliente es igual a la cantidad de calor ganado por el medio frío, excepto por las pérdidas a los alrededores.
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Tipos de intercambiadores de calor

 

Como hemos comentado hay dos tipos principales de intercambiadores de calor:

  • Intercambiador de calor directo, donde ambos medios se encuentran en contacto directo el uno con el otro. Se da por hecho que los fluidos no se mezclan entre sí. Un ejemplo de este tipo de intercambiador de calor es una torre de refrigeración, en la que el agua se enfría mediante el contacto directo con el aire.
  • Intercambiador de calor indirecto, en el que dos fluidos se encuentran separados por una pared a través de la cual se transfiere el calor.

 

En este contexto, solo se tratarán los intercambiadores de calor indirectos, es decir, aquellos intercambiadores de calor en los que los fluidos no se mezclan, pero en los que el calor se transfiere a través de las superficies de transferencia de calor. Las pérdidas de temperatura mediante radiación se pueden despreciar cuando se consideran los intercambiadores de calor en este contexto. Los intercambiadores de calor indirectos están disponibles en varios tipos principales (placas, multitubulares, espirales, etc.).

 

Los intercambiadores de calor más utilizados en la industria son:

Intercambiador de calor soldadas

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La elección perfecta para:

  • Temperaturas extremas (hasta 550 grados)
  • Pequeño espacio
  • Presiones de diseño extremadamente altas

Beneficios:

  • Transferencia de calor eficiente (soldadura de las placas de cobre)
  • Libre de mantenimiento
  • Larga vida útil

 

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Intercambiador de calor de placas de acero inoxidable

intercambiador-de-calor-soldado-inoxidable.jpg

La elección perfecta para:

  • Temperaturas extremas (hasta 550 grados)
  • Área de higiene del agua potable
  • Medios agresivos

Beneficios:

  • Transferencia de calor eficiente 100% de acero inoxidable
  • Libre de mantenimiento
  • Larga vida útil

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Intercambiador de placas con juntas

Intercambiador de calor Alfa Laval

La elección perfecta para:

  • Intercambio de calor entre gases o líquidos
  • Aplicaciones individuales
  • Cambios de capacidad

Beneficios:

  • Alta eficiencia energética
  • Seguridad operacional
  • Facilidad de servicio y bajos costos de mantenimiento

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Funcionamiento de un intercambiador de calor

Esta animación muestra el principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de placas con juntas de 1 paso para líquidos/líquidos, donde los fluidos corren contracorriente a través del intercambiador de calor. El líquido caliente (ilustrado en rojo) normalmente entra por una de las conexiones superiores y sale por la conexión inferior. El líquido frío (ilustrado en azul) entra por una de las conexiones inferiores y sale por la conexión de arriba.

 

A medida que los fluidos pasan a través del intercambiador de calor, el calor se transfiere de los medios calientes a los medios fríos. El flujo de contracorriente permite las máximas posibilidades de recuperación de calor y se puede lograr una aproximación muy cercana a la temperatura. La temperatura cruzada también es posible, lo que significa que la salida caliente puede alcanzar una temperatura más baja que la salida fría. Esto sólo puede lograrse de forma limitada con intercambiadores de calor tubulares que hacen que los intercambiadores de calor de placas y bastidores sean más eficientes térmicamente.

Intercambiador de calor de placas funcionamiento

Los fluidos entran a través de las conexiones y portillas de las placas de transferencia de calor. Las juntas de estanqueidad especialmente diseñadas, situadas entre las placas, dirigen los fluidos de modo que los fluidos calientes y fríos pasan contracorriente en canales alternados. Cuando el fluido entra entre las placas, pasa sobre el área de distribución. Alfa Laval ofrece dos tipos de áreas de distribución: nuestra patentada CurveFlowTM y el patrón de chocolate. El área de distribución bien diseñada de Alfa Laval es una de las características más importantes de un intercambiador de calor de placas. Su principal propósito es asegurar un flujo uniforme de fluido sobre toda la placa, al tiempo que se maximiza la eficiencia de la transferencia de calor y se minimiza la mala distribución y el ensuciamiento. En la animación se puede ver que el área de distribución ayuda a los fluidos a llenar rápidamente toda la sección transversal de las placas.

Para medios muy sensibles al calor, el flujo de corriente se utiliza en intercambiadores de calor de placas con juntas. La ventaja de este diseño es que el fluido más frío se encuentra con el más caliente al entrar en el intercambiador de calor, minimizando el riesgo de sobrecalentamiento o congelación de los medios sensibles. En la animación se puede imaginar que el fluido caliente está invertido, de modo que ambos fluidos entran por las conexiones inferiores.

 

La animación muestra el principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de placas con juntas convencionales, pero el mismo principio de funcionamiento es aplicable también a las gamas especializadas como nuestros intercambiadores de calor de placas semisoldadas y WideGap.

¿Qué determina la eficiencia de los intercambiadores de calor de placas?

El factor decisivo para la eficiencia energética del intercambiador de calor de placas es la eficiencia térmica o la eficiencia del proceso. Esto muestra la relación entre la energía térmica absorbida y la liberada , es decir, qué porcentaje del calor se transfirió realmente entre los dos medios. El 100 por ciento solo es posible en teoría. Porque en condiciones prácticas, los intercambiadores de calor siempre producen pequeñas pérdidas al medio ambiente. La eficiencia térmica de los intercambiadores de calor solo puede acercarse a la marca del 100 por ciento. Y solo si se trata de un dispositivo sofisticado, como en el caso de los intercambiadores de calor Alfa Laval. Porque la eficiencia térmica de los intercambiadores de calor de segunda clase es a menudo sorprendentemente baja.

En la mayoría de los casos, los intercambiadores de calor de placas son los más eficientes. Normalmente ofrecen la mejor solución a los problemas térmicos, proporcionando los límites de presión y temperatura más amplios dentro de las restricciones de los equipos actuales.

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Aplicaciones industriales de un intercambiador de calor

Aunque el principio de la transferencia de calor es el mismo independientemente del medio utilizado, debemos diferencian las aplicaciones entre sí. La mayoría de las tareas se dividen en tres aplicaciones principales:

Agua/Agua

La mayor parte de nuestra producción de intercambiadores de calor se utiliza para tareas de agua/agua, es decir, agua calentada o enfriada con agua.

 

Agua enfriada: aquí se utiliza agua de menor temperatura, por ejemplo de una torre de refrigeración, un lago, un río o el mar.

 

Agua calentada: aquí se utiliza agua con una temperatura más alta, por ejemplo, calefacción urbana, calderas o agua caliente para procesos.

 

Algunos usos típicos de los intercambiadores de calor de placas:

- Calefacción/refrigeración del distrito

- Calentamiento del agua del grifo

- Calentamiento de piscinas

- Recuperación de calor (refrigeración del motor)

- Control de la temperatura de las piscifactorías

- Industria siderúrgica - refrigeración de hornos

- Industria energética - refrigeración central

- Industria química - refrigeración de procesos

Agua/petróleo

En algunas industrias, el petróleo tiene que ser enfriado usando agua. Esta agua puede ser conectada a un sistema de recuperación de calor que recupera el calor del petróleo para varios usos, como el calentamiento del agua del grifo, etc.

 

Algunos usos típicos de los intercambiadores de calor de placas:

- Refrigeración de aceite hidráulico

- Enfriamiento de aceite de enfriamiento

- Refrigeración del aceite de motor en los bancos de pruebas de los motores

 

Con el aceite sintético puede ser necesario usar juntas especiales. Por favor, póngase en contacto con

Alfa Laval para estas aplicaciones.

 

Los intercambiadores de calor de placas pueden funcionar con aceites con viscosidades tan altas como 2.500 centiPoise. Las emulsiones también pueden ser usadas en intercambiadores de calor de placas, y puede ser tratado como el agua cuando las concentraciones son inferiores al 5%

Agua/glicol

Cuando hay riesgo de congelamiento, se agrega glicol al agua.

El glicol tiene una capacidad calorífica diferente a la del agua y por lo tanto necesita un área de transferencia de calor algo mayor para realizar la misma tarea. Por otra parte, las propiedades físicas de los diversos glicoles son muy similares.

 

Algunos ejemplos de glicoles son:

- Etilenglicol (mono, di o tri)

- Propilenglicol.

 

Algunos usos típicos de los intercambiadores de calor de placas:

- Como un intercooler en una bomba de calor

- La producción de agua fría en los alimentos

- Refrigeración del aire acondicionado

Principales industrias donde se usa un intercambiador de calor

Los intercambiadores de calor de placas de Alfa Laval se utilizan en muchas industrias diferentes, por ejemplo:

  • Química
  • Farmacia
  • Marina
  • Biotecnología
  • Manejo de fluidos
  • Aplicación HVAC
  • Proceso de calentamiento y enfriamiento
  • Enfriamiento de aceite
  • Refrigeración comercial
  • Refrigeración industrial
  • Y más

¿Se enfrenta a desafíos muy específicos? Nuestros intercambiadores de calor de placas se pueden adaptar individualmente y son extremadamente flexibles , por ejemplo, con respecto a los cambios de capacidad . ¡Estaremos encantados de asesorarle y encontrar exactamente lo que necesita!

aplicaciones industriales intercambiador de calor

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