Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos fluidos, o entre la superficie de un sólido y un fluido en movimiento, esta transferencia de calor puede ser por conducción o convección.
Estos son elementos fundamentales a nivel de instalaciones térmicas industriales, las aplicaciones de los intercambiadores son ilimitadas, ya que forman parte de cualquier proceso en el que se quiera transferir calor. Entre las aplicaciones se tiene elevar la temperatura de un fluido, utilizando uno de más temperatura, refrigerar un fluido usando otro a menor temperatura, condensar gases, evaporar líquidos. Algunas de las industrias donde se utilizan los IC son:
- Industria alimenticia (pasteurización, evaporación)
- Textil, para la recuperación y ahorro de energía, entre otras
- Petróleo y Gas
Ahora bien, es importante el estudio de la transferencia de calor aplicada en este tipo de equipos para hacer más eficiente los procesos es por esto que a continuación se clasificarán los intercambiadores según varios principios:
1. Basado en el principio de operación:
- Recuperativo
- Regenerativo
- Contacto directo
En los intercambiadores de calor de tipo recuperativo, el fluido frío y caliente fluye a través de la unidad sin mezclarse entre sí. La transferencia de calor se produce a través de la pared metálica. Ejemplos de intercambiadores de calor recuperativos son calderas, calentadores, enfriadores, vaporizadores, condensadores, etc.
El tipo regenerativo de intercambiadores de calor de la misma superficie de calentamiento está expuesto alternativamente a fluidos calientes y fríos.
El calor asociado con el fluido caliente es almacenado o absorbido por los sólidos. El suministro de fluido caliente se corta y el fluido frío se pasa sobre los sólidos para regenerar el calor. Ejemplo de este tipo de intercambiadores de calor son los regeneradores de hornos de hogar abierto, hornos de fusión de vidrio, etc.
Las unidades recuperativas y regenerativas también se pueden llamar como condensadores de superficie,
En el tipo de contacto directo de los intercambiadores de calor, los fluidos calientes y fríos están en contacto directo y se mezclan durante el proceso de transferencia de calor. La transferencia de masa también ocurre simultáneamente. Ejemplos de intercambiadores de calor de tipo de contacto directo son columnas de pulverización, torres de enfriamiento, depuradores, etc.
2. Según el patrón de flujo, los intercambiadores de calor pueden ser:
- De flujo paralelo
- Contracorriente
- De flujo cruzado
En la disposición de flujo en paralelo, el fluido caliente y frío fluye en la misma dirección. En la disposición de flujo de contracorriente, el fluido caliente y frío se mueve en direcciones opuestas.
En la disposición de flujo cruzado, los fluidos calientes y fríos se mueven en ángulo recto entre sí.
3. Basado en la función de los intercambiadores de calor.
- Enfriador
- Calentador
- Evaporador
- Enfriador
- Condensación parcial
- Vaporizador
- Recalentador
- Condensador
- Generador de vapor
- Caldera de calor residual
4. Según el tipo de construcción
- De carcasa y tubo
- De bayoneta
- Doble tubo
- Refrigerado por aire
- De espiral
- De placa
Para concluir, los intercambiadores de calor son equipos básicos para el funcionamiento de cualquier instalación energética, pero también un sistema clave para mejorar la eficiencia energética y disminuir el consumo de energía, es por esto la importancia de su estudio y aplicación a nivel industrial.
