El intercambiador de calor es un dispositivo que facilita la transferencia de energía térmica de un fluido a otro facilitando el transporte de la energía entre dos medios. Existen múltiples procesos que utilizan intercambiadores de calor. Algunos ejemplos comunes los vemos en calentadores de agua y sistemas de aire acondicionado. No obstante, su uso y proliferación es muchos más amplio de lo evidente. Los procesos de transferencia de calor ocurren de tres maneras diferentes, radiación, conducción y convección que explicamos a continuación.
•Radiación – es el mecanismo mediante el cual recibimos calor del sol. La radiación no necesita un medio físico para transportar la energía térmica. Ese proceso ocurre a través de ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz. El calor emitido por radiación puede ser absorbido, reflejado y transmitido. A pesar de lo complejo que resulta explicar la teoría de radiación, sus efectos son fácilmente percibidos por cualquiera que permanezca algunos minutos expuesto al sol de medio día en tiempo de verano.
•Conducción – como lo sugiere el nombre del mecanismo, la conducción es un fenómeno que se propaga a través de un medio. Si tocamos una superficie muy caliente, el calor es transferido a nuestra piel por conducción. Nuestro sentido del tacto percibe un efecto debido la excitación de las moléculas de la piel en el punto de contacto. El calor transportado por conducción no requiere movimiento de masa a través del medio conducente. Por ejemplo, cuando se coloca un recipiente metálico con mango en una fuente de calor percibimos que este se calienta paulatinamente a pesar de no estar en contacto directo con la fuente de calor. En otras palabras, el calor migra desde el punto de contacto directo hasta llegar al asidero. A nivel microscópico, el proceso de conducción se genera mediante la excitación de partículas no visibles, sean moléculas o átomos. La fuente de calor aumenta el nivel de vibración de las partículas que componen la materia expuesta y el efecto se propaga eventualmente a las partículas vecinas.
•Convección – anteriormente explicamos que la radiación no necesita un medio para transportar el calor y la conducción no necesita movimiento de material. El proceso de convección, por el contrario, ocurre mediante el movimiento de fluidos en un medio. El movimiento de grandes masas de aire en la atmosfera que da origen los vientos se debe mayormente al transporte de calor por convección. Es un proceso conocido por convección natural. Ocurre por cambios en densidad debido a la absorción de calor por el aire en la atmosfera. El aire que se calienta tiende a subir por ser menos denso provocando que el aire frío baje. El proceso de convección puede ser forzado. Uno de los ejemplos más simples es el ventilador de aire. Este reduce la temperatura debido a que intercambia calor mediante un proceso de convección forzada. El proceso de convección tiene dos variantes, convección directa e indirecta. La mezcla de un medio caliente con uno frío es un ejemplo de convección directa. El ejemplo de convección indirecta más notable es el intercambiador de calor. Este permite transferir calor por convección sin mezclar los fluidos que propician el intercambio.
Los intercambiadores de calor más comunes son conocidos como de tubo y carcaza (Shell & Tube) e intercambiadores de placas y armazón (Plate & Frame). Existen no obstante otros tipos tales como intercambiadores de tubo en espiral, de tubos concéntricos, etc. En un intercambiador de calor puede haber una combinación de efectos de transferencia sin embargo es la convección la que predomina. Toda la estructura del intercambiador puede equilibrarse a un nivel de temperatura mediante el proceso de conducción. Parte del calor de esa estructura pudiese ser emitido por radiación, y otra porción puede ser disipada por convección a la atmosfera circundante. En muchas ocasiones se necesitará aislación térmica para mitigar las perdidas.
M. R. Franceschini Inc. se especializa en sistemas de intercambio de calor para procesos que utilizan vapor y agua caliente. A continuación, algunas de las preguntas más comunes que quede tener el usuario de esos sistemas.
¿Qué tipo de intercambiador es el adecuado para mi proceso?
¿Como dimensiono el intercambiador?
¿Cómo puedo obtener reemplazos idénticos de placas y juntas para mi intercambiador existente?
¿Cómo puedo mejorar el desempeño de mi sistema de intercambio de calor?
¿Qué especialista local puede evaluar mi sistema?
Para más información comuníquese al 787-622-7080 con su representante en M. R. Franceschini, Inc. Próximamente estaremos explorando las características mas comunes de los intercambiadores de calor, así como sistemas típicos donde se utiliza esa tecnología.
