¿Qué es un intercambiador de calor?
Las bombas de calor son útiles para reducir el uso de energía y mejorar la eficiencia energética de forma ecológica. La creciente satisfacción mundial con la tecnología HVAC está impulsando la búsqueda de mejores formas de hacer que los intercambiadores de calor sean más eficientes.
El intercambiador de calor es fundamental para mantener todo el sistema de bomba de calor funcionando sin problemas. Si bien todos los intercambiadores de bombas de calor siguen diseños básicos similares, las bombas de calor de primera categoría necesitan los mejores intercambiadores de calor posibles. Profundicemos en cómo funcionan los intercambiadores de calor, su diseño, idoneidad y otros aspectos importantes.
¿Qué es un intercambiador de calor?
Un intercambiador de calor es un dispositivo que se ocupa de los aspectos esenciales del proceso de energía térmica. Opera basándose en los principios de la termodinámica, permitiendo la transferencia de calor entre fluidos con diferentes propiedades. Existe una amplia gama de diseños de intercambiadores de calor, que van desde innovaciones convencionales hasta modernas.
Las características específicas del diseño están influenciadas por diversas aplicaciones, como las plantas de procesamiento industrial. Los intercambiadores de calor han ganado una amplia aceptación ensistemas de climatizacióndebido a su eficiente regulación de la temperatura y su rentabilidad. Su utilización ensistemas de refrigeracióntambién es ampliamente aceptado.
¿Cómo se intercambia el calor?
Los principios de la dinámica térmica gobiernan cómo se transfiere el calor dentro del dispositivo. El calor se mueve naturalmente desde áreas de alta temperatura a aquellas de menor temperatura. Los sistemas de bomba de calor transfieren principalmente calor de una fuente de calor a un disipador de calor, y funcionan según el principio de mover calor en lugar de generarlo.
Varios modos de transferencia de calor garantizan que el proceso se produzca de manera eficiente dentro del refrigerante. Un intercambiador de calor no es una unidad única, sino una combinación de serpentines, placas, tubos y otros componentes que trabajan juntos para facilitar el intercambio de calor. Profundicemos más:
●Conducción- Implica la transferencia de calor entre moléculas con diferentes energías cinéticas. Cuando las moléculas chocan, aquellas con mayor energía transfieren calor a aquellas con menor energía. Los intercambiadores de calor utilizan paredes que actúan como barreras entre fluidos, facilitando la conducción. Operan según la Ley de Conducción del Calor de Fourier y continúan hasta que se alcanza el equilibrio térmico.
●Convección -Este proceso, regido por la ley de enfriamiento de Newton, implica la transferencia de energía térmica a medida que las moléculas se mueven a lo largo de las paredes del intercambiador de calor. Las moléculas calentadas se expanden y ascienden debido a su menor densidad, transfiriendo calor a moléculas más frías a medida que se mueven. Este proceso continuo crea una corriente de convección.
●Radiación termal-En este proceso, se emite energía electromagnética desde una superficie a alta temperatura. A diferencia de la conducción y la convección, la radiación no requiere un medio de transferencia y fluye libremente.
Tipos de intercambiador de calor
Los diferentes tipos de intercambiadores de calor cumplen diversas funciones, siendo el tipo de contacto indirecto una categoría. Estos intercambiadores de calor emplean placas y tubos como particiones, asegurando que los fluidos involucrados no se mezclen durante el proceso de intercambio de calor.
Normalmente construidas de metal, las paredes de los tubos o placas son componentes clave. Los intercambiadores de calor indirectos se pueden clasificar además en:
●Intercambiadores de calor de placas- Estos dispositivos constan de placas delgadas muy juntas, lo que permite un flujo de fluido separado. Por lo general, emplean una configuración de flujo a contracorriente y ofrecen opciones de personalización, como aletas tipo almohada o aletas de placa.
●Intercambiadores de calor de carcasa y tubos- Este tipo consta de múltiples tubos alojados dentro de un recinto cilíndrico más grande. Los tubos están aislados y los fluidos fluyen por dentro y por la superficie exterior de los tubos del intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos admiten configuraciones de flujo concurrente y contracorriente y son compatibles con fluidos monofásicos y bifásicos.
¿Cómo funciona el intercambiador de calor?
Cómo funcionan los intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor son instrumentos diseñados para permitir la transferencia de calor entre moléculas de fluidos de diferentes temperaturas. Los intercambiadores de calor de aire acondicionado son compatibles con una amplia gama de tipos de fluidos categorizados como fluidos de proceso o fluidos de servicios públicos.
El refrigerante es un fluido comúnmente empleado en las bombas de calor modernas, que son componentes vitales en diversas industrias para operaciones de calefacción y refrigeración.
Funcionamiento de intercambiadores de calor en sistemas HVAC
Principalmente, los sistemas HVAC utilizan espacio para el intercambio de energía térmica. El intercambiador de calor dentro de los sistemas HVAC funciona intercambiando calor y aire frío. Los problemas con los intercambiadores de calor pueden afectar significativamente el rendimiento general del sistema HVAC.
Un intercambiador de calor que funciona mal no facilita el proceso de intercambio de calor, lo que genera incomodidad y compromete la calidad del aire dentro del edificio.
