Qué intercambiador de calor elegir

Los intercambiadores de calor son equipos que transfieren energía térmica de un fluido «caliente» a otro «frío», a través de una pared de intercambio, sin mezclarlos. Los intercambiadores de calor están muy extendidos en la industria, ya que la transferencia de energía térmica está en el centro de muchos procesos (calentamiento o enfriamiento de un producto, condensación de vapores o evaporación de líquidos, etc.), pero también se encuentran en cuestiones de ahorro energético (recuperación de energía perdida, optimización), industria del automóvil, calefacción y aire acondicionado, etc.

Hay muchos tipos diferentes de intercambiadores de calor para satisfacer necesidades específicas, pero la mayoría de los intercambiadores de calor industriales pueden clasificarse en dos tipos principales: intercambiadores de calor de tubos e intercambiadores de calor de placas.

Consultar los intercambiadores de calor

¿Cómo elijo un intercambiador de calor?

Encontrará un intercambiador estándar de muchos fabricantes, pero si tiene una necesidad específica, también pueden ofrecerle un intercambiador a medida que se adapte a sus condiciones de uso y entorno. Su elección dependerá de:

El tipo de intercambiador de calor necesario:
- Los intercambiadores de calor más habituales son los tubulares (un fluido circula por unos tubos dispuestos en una carcasa, la «calandria», que contiene un segundo fluido).
- Los intercambiadores de calor de placas y juntas ofrecen una alternativa interesante en términos de tamaño y coste (los fluidos fluyen entre placas metálicas sin mezclarse).
- Los intercambiadores de calor de placas soldadas, que funcionan de forma similar a los intercambiadores de calor de placas con juntas.
- Los intercambiadores de calor de placas brasadas, utilizados sobre todo en ingeniería de climatización.
Las condiciones de funcionamiento, en particular la temperatura, el caudal y la presión de los fluidos que entran y salen del intercambiador.
El tipo de fluido que circula por cada lado del intercambiador y sus propiedades físicas y químicas.
Las limitaciones de instalación, conservación y mantenimiento.

Con esta información, los fabricantes pueden ayudarle a determinar la potencia calorífica del intercambiador que necesita, así como sus características dimensionales.

Tipo de intercambiador de calor	Beneficios	Desventajas
Intercambiador tubular	Posibilidad de grandes dimensiones. Admite fluidos con una diferencia de temperatura de entrada muy grande. Soporta presiones muy elevadas. Pérdidas de presión limitadas en los fluidos circulantes, tanto en la calandria como en los tubos.	El intercambio de calor entre los dos fluidos es correcto, pero los intercambiadores de placas ofrecen una mayor eficiencia energética. Difícil de mantener, sobre todo para intercambiadores muy grandes.
Intercambiador de placas y juntas	Compacta. Buena eficiencia energética gracias a las turbulencias provocadas por la forma de las placas. Autolimpiable. Fácil de desmontar. El número de placas puede variar.	Temperaturas máximas entre 150 y 200°C. Presión máxima 25 bar. La caída de presión es significativa para ambos fluidos debido a las turbulencias provocadas por la forma de las placas.
Intercambiador de calor de placas brasadas	Muy compacto. Buena eficiencia energética gracias a las turbulencias provocadas por la forma de las placas. Autolimpiable. Se puede desmontar. Posibilidad de limpieza a alta presión. Algunos intercambiadores pueden soportar presiones de hasta 140 bares.	La temperatura del fluido de entrada está limitada a 200°C. La caída de presión es significativa para ambos fluidos debido a las turbulencias provocadas por la forma de las placas.
Intercambiador de calor de placas soldadas	Muy compacto. Buena eficiencia energética gracias a las turbulencias provocadas por la forma de las placas. Autolimpiable. Posibilidad de limpieza a alta presión. El uso de soldaduras significa que los fluidos de entrada pueden soportar diferencias de temperatura significativas: las temperaturas soportadas oscilan entre -40 y +500°C.	No se puede desmontar. Presión máxima 30 bar. La caída de presión es significativa para ambos fluidos debido a las turbulencias provocadas por la forma de las placas.

¿Por qué elegir un intercambiador tubular?

Intercambiador de calor tubular Bowman

La tecnología de los intercambiadores de calor tubulares es la más antigua, pero se sigue utilizando mucho en la industria, porque es muy fiable, sobre todo para fluidos con alta presión o alta viscosidad. Los intercambiadores de calor tubulares están formados por tubos por los que circula un primer fluido. Estos tubos están dispuestos en una calandria que contiene un segundo fluido.

Estos intercambiadores de calor pueden ser muy grandes y satisfacer requisitos de intercambio de calor muy elevados. El mantenimiento puede ser más complicado que el de los intercambiadores de calor de placas, precisamente por su tamaño y por las posibles incrustaciones en el interior de los tubos. Además, la eficacia de un intercambiador de calor de tubos es menor que la de un intercambiador de calor de placas.

Como los materiales utilizados dependen de los fluidos que circulan, la calandra debe ser compatible con el fluido que circula por su interior y los tubos también deben ser compatibles con ambos fluidos.

Algunos fabricantes ofrecen intercambiadores de calor con tubos en espiral para reducir las dimensiones totales.
¿Por qué elegir un intercambiador de placas?
Intercambiador de placas FISCHER

Los intercambiadores de calor de placas ofrecen muchas ventajas sobre los intercambiadores de calor de tubos. Para un rendimiento equivalente, son más compactos, ligeros y eficientes.

Existen distintas tecnologías de intercambiadores de calor de placas, pero el principio básico sigue siendo similar: los fluidos circulan entre las distintas placas onduladas muy finas (ranuradas transversalmente para crear turbulencias) que aseguran el intercambio de calor. Los fluidos pueden fluir en contracorriente entre las placas, aumentando la eficacia de la transferencia de calor. Según el modelo, el número de placas puede aumentarse fácilmente para obtener una superficie de intercambio de calor muy grande sin aumentar excesivamente el tamaño del intercambiador.

Debido al flujo turbulento de los fluidos, suelen ser autolimpiantes. Sin embargo, esta turbulencia provoca importantes pérdidas de carga para ambos fluidos.

Estos intercambiadores pueden fabricarse con materiales específicos para hacerlos más ligeros y resistentes a la corrosión. Encontrarás intercambiadores de calor de acero inoxidable, intercambiadores de calor de titanio y mucho más.

Los intercambiadores de calor de placas se dividen en tres categorías principales:
- Intercambiadores de calor de placas y juntas: cada placa está provista de una junta periférica y todas las placas están comprimidas entre dos placas atornilladas. Este tipo de intercambiador es modular: puedes aumentar o disminuir fácilmente el número de placas para modificar la potencia del intercambiador ajustando la superficie total de intercambio, y así modular las temperaturas de los fluidos que salen del intercambiador. Estos intercambiadores son relativamente fáciles de mantener. Sin embargo, tienen una resistencia limitada a las altas presiones y temperaturas, del orden de 150 a 200°C a una presión máxima de 25 bares. También debes asegurarte de que los materiales utilizados para las placas y las juntas son compatibles con los fluidos en circulación.
- Intercambiadores de calor de placas brasadas: las placas se sueldan entre sí utilizando cobre o níquel, para crear intercambiadores de calor compactos y de una sola pieza. Estos intercambiadores de calor pueden soportar temperaturas de unos 200 °C y presiones de 30 bares. Sin embargo, no es posible variar el número de placas para modificar la potencia del intercambiador. Suelen ser más caros que los intercambiadores de calor de placas y juntas, pero duran más y son fáciles de limpiar con equipos de limpieza a alta presión. Este tipo de intercambiador puede desmontarse para su mantenimiento.
- Intercambiadores de placas soldadas: las placas están soldadas entre sí, por lo que estos intercambiadores son más resistentes que los de placas soldadas. También son más resistentes a altas temperaturas y presiones que otros modelos de placas (entre -40 y +500°C, a una presión máxima de 30 bares). Sin embargo, no es posible variar el número de placas para modificar el rendimiento del intercambiador. Son fáciles de limpiar con un limpiador de alta presión, pero no se pueden desmontar.