Optimización de la Transferencia Térmica: Explorando los Intercambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor

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. Son elementos fundamentales en diversos sistemas, incluyendo:

• Calefacción
• Refrigeración
• Acondicionamiento de aire
• Producción de energía
• Procesamiento químico

Además, se encuentran presentes en aparatos de la vida cotidiana como calentadores, frigoríficos, calderas, ordenadores y el radiador de un automóvil. Su función principal es transferir energía térmica entre dos o más fluidos a diferente temperatura.

Clasificación de los Intercambiadores de Calor

Existen tres categorías principales de intercambiadores de calor:

1. Regeneradores

En los regeneradores, un fluido caliente fluye a través del mismo espacio seguido de uno frío en forma alternada, con mínima mezcla física entre las dos corrientes. La superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energía térmica, es crucial en este dispositivo. Para analizar o diseñar regeneradores, es esencial conocer las propiedades del material superficial, las propiedades de flujo y del fluido de las corrientes, y la geometría del sistema.

2. Intercambiadores de Tipo Abierto

En los intercambiadores de tipo abierto, las corrientes de fluido de entrada fluyen hacia una cámara abierta, donde ocurre una mezcla física completa de las corrientes. Las corrientes caliente y fría que entran por separado salen mezcladas en una sola.

3. Intercambiadores de Tipo Cerrado o Recuperadores

En los intercambiadores de tipo cerrado, la transferencia de calor ocurre entre dos corrientes fluidas que no se mezclan ni tienen contacto entre sí.

Tipos de Distribución de Flujo

• Flujo en Paralelo: Los fluidos caliente y frío fluyen en la misma dirección.
• Contraflujo: Los fluidos caliente y frío entran por los extremos opuestos del intercambiador y fluyen en direcciones opuestas.
• Flujo Cruzado de un Solo Paso: Un fluido se desplaza dentro del intercambiador perpendicularmente a la trayectoria del otro fluido.
• Flujo Cruzado de Paso Múltiple: Un fluido se desplaza transversalmente en forma alternativa con respecto a la otra corriente de fluido.

Aplicaciones

Los intercambiadores de calor se aplican en calderas, condensadores y torres de enfriamiento.

Limpieza y Mantenimiento de los Intercambiadores

La acumulación de suciedad en los intercambiadores de calor provoca una notable caída de presión y reduce la transferencia de calor. Por lo tanto, es fundamental realizar una limpieza periódica.

Limpieza Exterior de los Tubos

• Taladrado mecánico del interior de los tubos y limpieza exterior con aire a presión.
• Calentamiento del haz de tubos en un baño de gasolina caliente de sosa cáustica.
• Limpieza del haz de tubos por chorreado de arena seca.
• Circulación de ácido inhibido.

Limpieza Interior

• Extracción de las tapas sin retirar el haz tubular y eliminación de la suciedad con un latiguillo de agua a presión (80-100 kg/cm²).