Un intercambiador de calor es un dispositivo cuya función es transferir calor entre dos fluidos sin que estos se mezclen. Estos fluidos pueden estar en contacto o separados por una barrera sólida. Para que se produzca un buen intercambio, la temperatura de uno de los fluidos tendrá que ser fría y la del otro caliente.

Los intercambiadores de calor son un elemento clave en los sistemas de refrigeración industrial, calefacción, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Usos del intercambiador de calor

Los intercambiadores de calor se utilizan para distintos usos:

  • Para elevar la temperatura de un fluido utilizando otro con una mayor temperatura.
  • Para enfriar un fluido utilizando otro con una temperatura menor.
  • Para condensar gases utilizando fluidos fríos.
  • Para llevar a ebullición un fluido a través de otro con mayor temperatura.
  • Para llevar a ebullición un fluido mientras se condensa otro con más caliente.

 

Tipos de intercambiadores de calor según el grado de contacto de los fluidos

Intercambiador de contacto directo

Se trata de intercambiadores donde el proceso se hace por mezcla física de los fluidos. Este tipo de intercambiador no es el más utilizado debido a que supone la contaminación de uno o ambos fluidos.

Intercambiador de contacto indirecto

En este caso, no existe un contacto entre los fluidos y, por tanto, no se mezclan. Los fluidos están separados por un tabique o por espacio y la transferencia de calor se produce por conducción y convección a través de la pared separadora.

Dentro de este tipo de intercambiadores se encuentran los intercambiadores alternativos y los intercambiadores de superficie.

Intercambiador alternativo

En este tipo de intercambiador, los dos fluidos recorren el mismo espacio pero de manera alterna. Por una superficie sólida pasará un fluido caliente y, posteriormente, ese calor será transmitido al fluido más frío cuando pase por esa misma superficie. En este caso, los fluidos pueden llegar a contactar. Sin embargo, no es significativo ya que no se produce contaminación.

Intercambiador de superficie

La transmisión de calor está relacionada con el sólido que separa ambos fluidos, el cual hace que no exista un mínimo contacto entre ellos. Es el tipo de intercambiador más utilizado. Dependiendo del tipo de superficie puede clasificarse en:

  • Intercambiadores de placas: La separación de los fluidos se hace a través de una pared plana. El intercambiador de calor de placas consta de una serie de láminas muy delgadas de metal corrugadas con un alto coeficiente de transferencia. Por un lado de la lámina circula uno de los fluidos y por la lámina contigua circulará el otro, de modo que nunca se mezclan. Este diseño permite un buen mantenimiento ya que el desmontaje para su limpieza es sencillo.
  • Intercambiadores de tubos: Es el tipo de intercambiador de calor más utilizado en plantas químicas y refinerías. La separación de fluidos será la pared de un tubo cilíndrico. Por el interior del tubo circulará uno de los fluidos al que se le denominará “flujo interno” y por el exterior circulará el otro al que se le denominará “flujo externo”. Si los fluidos presentan una gran diferencia de presiones, el de mayor presión será el que circulará por el interior del tubo. Estos dispositivos son fáciles de construir y de limpiar. Según la dirección de los fluidos podría hacerse otra clasificación:
    • Flujos cruzados: Los fluidos circulan formando un ángulo de 90°, es decir, de manera perpendicular. Este tipo se da más cuando el intercambio se produce entre un líquido y un gas.
    • Flujos paralelos: Ambos fluidos entran por el mismo lado del intercambiador y discurren en la misma dirección de forma paralela. Pueden darse dos casos: que fluyan en la misma dirección y el mismo sentido, o en la misma dirección pero con sentido contrario.