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Aunque no lo parezca, muchos objetos que tenemos en la casa al menos a nivel teórico son intercambiadores de calor; permiten el intercambio de energía térmica entre dos fluidos (que pueden ser líquidos o gaseosos) sin que estos entren en contacto entre sí.
En este video veremos cómo funciona un intercambiador de calor.
JAES, gracias a su experiencia de más de 10 años en suministros industriales, se ha convertido en el socio de confianza para todas aquellas empresas que necesitan sistemas de intercambio de calor, y ofrece en su catálogo todo tipo de intercambiadores de calor de los principales fabricantes.
Durante la epoca de los romanos ya existían diversos sistemas de intercambio de calor; en las termas romanas se utilizaban los humos de combustión de un brasero para calentar los baños de agua caliente. Estos calentaban losas de piedra, luego el agua pasaba por encima de las losas, permitiendo así el intercambio de calor.
De todos modos, los primeros intercambiadores de calor en toda regla se fabricaron durante la Edad Media. Para destilar bebidas alcohólicas, se utilizaban bobinas (y todavía se utilizan en la actualidad) para la condensación del destilado. En tiempos modernos, identificamos esas bobinas con intercambiadores de calor No son más que intercambiadores de calor de carcasa y tubos.
Hacia el año 1930, en cambio, se empezaron a utilizar superficies planas para el intercambio de calor, como las que se utilizan hoy en día en los intercambiadores de placas.
Para comprender mejor el funcionamiento del intercambiador de calor, tomaremos un intercambiador de placas común como ejemplo y lo analizaremos por completo.
Este último consta de una secuencia de placas mecanizadas para aumentar la superficie de contacto con los fluidos. Cada placa tiene cuatro orificios (dos orificios de alimentación y dos de drenaje); entre cada par hay una junta que garantiza el sellado hidráulico hacia el exterior y alrededor de los orificios de paso. De esta manera, se forma una cámara de paso para el fluido.
Estas juntas, según su diseño, hacen que el fluido caliente o el fluido frío fluyan entre dos placas. De esta forma, alternando una cámara caliente con una cámara fría para todo el intercambiador de calor, se optimiza el intercambio de calor entre los dos líquidos. También es importante que los fluidos fluyan en direcciones opuestas para un mejor intercambio de calor.
Como podemos ver, la junta que permite el pasaje del fluido frío, hace que el flujo pase desde el orificio de suministro inferior hacia el orificio de drenaje superior y tapa por completo los orificios del fluido caliente.
Mientras tanto, la junta que permite el pasaje del fluido caliente, hace que el flujo pase desde el orificio de alimentación superior al orificio de drenaje inferior y tapa por completo los orificios del fluido frío.
Este "intercambio en contracorriente" ayuda la circulación de los fluidos, mejorando la eficiencia del intercambiador de calor, porque el fluido frío, al calentarse, disminuirá su densidad y empecerá a subir, mientras que el fluido caliente, enfriándose, disminuirá su densidad y empecerá a bajar.
Los intercambiadores de placas son un tipo de intercambiador de calor ampliamente utilizado en sistemas de calefacción urbana. Una planta de energía produce vapor de alta temperatura, que se envía con tuberías de entrega y retorno a las viviendas; aquí, los intercambiadores de calor actúan como interfaz entre el vapor de la red de distribución y el agua del sistema de calefacción de las viviendas. Toda la ciudad de Nueva York se calienta de esta manera y es una forma de calefacción que se usa en muchas ciudades grandes.
Gracias a sus capacidades de intercambio de calor, los intercambiadores tienen las formas y usos más variados. Veamos varios ejemplos.
Como hemos visto en nuestro video sobre el funcionamiento de una central termoeléctrica, todo el principio de funcionamiento se basa en el intercambio de calor. La caldera tubular de agua, por ejemplo, es un tipo de intercambiador tubular, como los condensadores y el desgasificador térmico.
Incluso las torres de enfriamiento son grandes intercambiadores de calor, que transfieren el exceso de temperatura del líquido directamente al gas de la atmósfera terrestre.