Tipos de intercambiador de calor y cómo usarlos en sistemas de recuperación de energía

Qué son los intercambiadores de calor

Un intercambiador de calor es uno de los equipos más utilizados a nivel de instalaciones térmicas, tanto a nivel edificatorio, terciario como industrial. Un intercambiador de calor es un equipo diseñado para transferir calor entre dos fluidos. Estos dos fluidos (líquidos, gases) pueden estar en contacto o separados por una barrera sólida. Su uso es básico en todo tipo de sistemas de climatización o refrigeración, acondicionamiento de aire, transferencia energética o en procesos químicos. La transmisión de calor se produce mediante convección y conducción.

Usos de los intercambiadores de calor

Las aplicaciones de los intercambiadores de calor son prácticamente ilimitadas a nivel industrial y en instalaciones, ya que forman parte de cualquier proceso en el que se quiera transferir calor. De forma general, podemos decir que los principales usos de los sistemas de intercambio de calor son:

• Elevar la temperatura de un fluido, usando otro más caliente.
• Refrigerar un fluido usando otro que se encuentra a menos temperatura.
• Condensar gases.
• Evaporar líquidos.

Diferentes tipos de sistemas de intercambiador de calor

Clasificar los sistemas de intercambio de calor puede llevarse a cabo usando muchos criterios diferentes. A la hora de clasificar los distintos tipos de intercambiadores de calor pueden tenerse en cuenta diferentes criterios. Teniendo en cuenta el grado de contacto entre los fluidos, se agrupan en dos tipos diferentes:
 

• Intercambiador de calor de contacto directo

• Intercambiador de calor de contacto indirecto

En un intercambiador de tipo directo no existe contacto directo entre los fluidos y nunca llegan a mezclarse. Los fluidos están separados por una barrera sólida y pueden también no coincidir en el mismo instante de tiempo.

Los intercambiadores de calor de contacto indirecto pueden ser de varios tipos, siendo los más usados, según su tipología constructiva:

• De tubos concéntricos o doble tubo
• De carcasa y tubos
• De placas
• Intercambiadores compactos
• Regeneradores

Los equipos de tubos concéntricos son los más sencillos que existen ya que están compuestos por dos tubos concéntricos de diferente diámetro de modo que uno de los fluidos circula por el interior del más pequeño y el otro lo hace por el espacio anular entre ambos tubos.

Los intercambiadores de carcasa y tubos son muy utilizados a nivel industrial y usan una carcasa con multitud de tubos en su interior.

Los equipos de placas están formados por una sucesión de láminas de metal, armadas en un bastidor y separadas por juntas, que se fijan con una coraza de acero. El fluido circula entre estas láminas.​

 

Uso de intercambiadores de calor para recuperación de energía

• Recuperación de calor para aire: trabajan recuperando energía del aire de extracción, que se usa para precalentar el aire introducido al sistema.
• Recuperación de calor de purgas: permiten usar la energía térmica del agua caliente que se purga en una caldera, para precalentar el agua del circuito que se repone.
• Recuperadores para gases o economizadores: una aplicación fundamental es recuperar calor en los productos de combustión en calderas.
• Recuperadores de calor de condensación: se usan en las calderas de condensación para extraer calor de condensación del vapor de agua contenido en los humos y aprovechar esta energía.
• Los intercambiadores de calor son por lo tanto 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.