Los intercambiadores de calor son aparatos diseñados para transferir calor de un lugar a otro. Su función es extraer calor de un líquido como agua caliente o vapor y dirigirlo hacia otro como agua fría o aire. Este proceso mediante el cual se transfiere calor de un fluido a otro se llama Transferencia de Calor. Dado que los intercambiadores de calor se utilizan en muchos lugares, como fábricas, centrales eléctricas o incluso en nuestros hogares, se vuelven muy importantes. Por debajo de ellos, ¿cómo gestionaríamos el calor en estos sistemas?
Para tener una idea clara del mecanismo de funcionamiento detrás de los intercambiadores de calor, se explican algunas cosas sobre cómo funciona la transferencia de calor. El calor es una forma de energía que fluye de los objetos calientes a los fríos. Cuando tocas una estufa caliente, por ejemplo, el calor se transfiere de la estufa a tu mano, lo que a su vez la hace sentir caliente. Ésta es una buena razón para tener cuidado con las superficies calientes. Hay tres mecanismos para el movimiento del calor: conducción, convección y radiación.
La convección ocurre cuando el calor es transportado por fluidos en movimiento como el aire y el agua. Es un mecanismo de transferencia de calor muy importante en el caso de varios tipos de dispositivos como los intercambiadores de calor. Por ejemplo, el agua caliente fluye a través de un intercambiador de calor y, por convección, transfiere su calor al agua fría que también fluye a través del intercambiador.
Es un proceso de transferencia de calor llamado radiación, que ocurre sin ningún contacto directo entre los objetos. Como ejemplo, consideremos cómo el sol calienta la Tierra de una manera sencilla. Esto se debe a que el calor del sol viaja a través del espacio, pero como no hay moléculas en el vacío, calienta nuestro planeta sin tener que tocarnos.
Los intercambiadores de calor son maravillosos porque pueden ayudar a ahorrar energía. Extraen calor de un líquido caliente y luego lo mueven para que fluya en otro frío, haciéndolo sin perder energía. En un horno de proceso - Es muy evidente y ampliamente utilizado pero, con el uso de un intercambiador de calor podemos ahorrar entre un 25 y un 35% de energía; por ejemplo, una fábrica que calienta el agua que pasa a través de varios pasos/niveles en la misma planta, ahora que hace calor en el primer paso, es posible un cuarto nivel frío alternativo, por lo que se podría evitar una tarea más del calentador. De esta manera no se desperdicia energía térmica, lo que genera importantes ahorros en sus facturas mensuales.
La diferencia de temperatura entre los dos líquidos juega un papel importante en la transferencia de calor. Se transfiere más calor con una mayor diferencia de temperatura. Por eso es importante diseñar el intercambiador de calor teniendo en cuenta la diferencia de temperatura adecuada. Esta es una consideración importante para que los ingenieros garanticen que el intercambiador de calor funcione de manera efectiva.
Un diseño particularmente intrigante es el intercambiador de calor de microcanales. Otra forma de utilizar estos intercambiadores de calor es que parecen canales diminutos, de sólo unos pocos milímetros de ancho. Estos pequeños canales pueden ofrecer un buen rendimiento térmico en un volumen muy pequeño debido a la alta relación área-volumen. Eso los convierte en candidatos ideales para este tipo de intercambio de calor.