¿Qué es un intercambiador de calor?

Intercambiador refrigerado por aire; Los Intercambiadores de Calor Enfriados por Aire son comúnmente usados en vehículos u otras aplicaciones móviles donde no hay una fuente de agua fría permanente disponible. Thermex diseña y suministra paquetes de enfriamiento combinados (o enfriadores combinados) que combinan un enfriador de agua de la camisa del motor, un enfriador de aceite y un enfriador de aire de carga en una sola unidad que reduce los requisitos de espacio y mejora la eficiencia. El aire frío es proporcionado por un ventilador o por el flujo de aire causado por el movimiento del vehículo.

Diseño de un intercambiador de calor

1. ¿Cómo se diseña un intercambiador de calor?

Para poder seleccionar un intercambiador de calor, necesitamos saber;

• Tipo de fluido del circuito primario, temperatura y caudal (normalmente el fluido caliente)
• Qué se quiere sacar del circuito primario (disipación de calor o una temperatura de salida objetivo)
• Tipo de fluido del circuito secundario, temperatura y caudal (normalmente el refrigerante)

Los campos anteriores son sólo los básicos. Al realizar una consulta, también debe informar a Thermex de cualquier limitación de pérdida de presión y cualquier otro requisito especial.

Por favor, haga clic aquí para descargar la plantilla de la hoja de datos de Thermex que destaca los campos necesarios para la selección del intercambiador de calor. La hoja de datos también debe guardarse y enviarse a nosotros si necesita un presupuesto para un intercambiador de calor.

• Cambiadores de calor de carcasa y tubos – Formulario de consulta

Por favor, no dude en ponerse en contacto con nosotros si necesita ayuda con el formulario.

2. Intercambiadores de calor marinos

Los principios de funcionamiento de un intercambiador de calor marino son los mismos que los de un refrigerador diseñado para el uso de agua dulce, la principal consideración para el diseñador, sin embargo, es que el intercambiador de calor marino debe ser resistente a la erosión o corrosión causada por el agua de mar. Esto significa que los materiales que entran en contacto con el agua de mar deben ser adecuados, como el Cuproníquel 90/10, el Cuproníquel 70/30, el Bronce y el Titanio.

Hay otros factores que deben tenerse en cuenta cuando se diseña un intercambiador de calor marino. Uno de ellos es la velocidad, si es demasiado baja existe el riesgo de que la arena y otras partículas bloqueen los tubos. Por otro lado, si es demasiado rápida, esas mismas partículas pueden erosionar rápidamente la placa del tubo y los tubos.

Se puede proporcionar protección adicional instalando un ánodo de sacrificio que Thermex puede incluir a petición. Este se instalará en el orificio roscado que normalmente se utiliza para un tapón de drenaje y está en contacto directo con el flujo de agua de mar.

3. ¿Con qué fluidos puede funcionar un intercambiador de calor?

La idoneidad de un fluido con un intercambiador de calor dependerá del tipo de intercambiador de calor que se utilice y de los materiales que estén disponibles. Los intercambiadores de calor Thermex estándar son adecuados para la mayoría de los fluidos, incluidos el aceite, el agua, el agua glicolada y el agua de mar. Para fluidos más corrosivos, como el agua salada clorada, los refrigerantes y los ácidos, será necesario utilizar otros materiales, como el acero inoxidable y el titanio.

4. ¿Qué es el cruce de temperaturas?

El cruce de temperaturas es un término utilizado para describir el escenario en el que las temperaturas de ambos circuitos en un intercambiador de calor refrigerado por líquido comienzan a cruzarse. Esto puede ser un factor importante en el diseño de un intercambiador de calor, ya que la eficiencia de un enfriador se reducirá significativamente cuando las temperaturas se cruzan. En muchos casos, un intercambiador de calor de placas es la mejor opción para aplicaciones en las que no se puede evitar el cruce de temperaturas.

	Aceite	Agua
Temperatura de entrada Temperatura	80	30	Temperatura de salida	50	51.5	Tasa de flujo	25 L/min	15 L/min

La tabla anterior demuestra que la temperatura de salida del agua de refrigeración es ligeramente superior a la del aceite. Una forma sencilla de combatir esto y aumentar la eficiencia del enfriador de aceite es aumentar el caudal del refrigerante. En este ejemplo concreto, aumentar el caudal de agua a 25 L/min reduciría la temperatura de salida del agua a 43°C

5. Qué es un «pase» del intercambiador de calor y cómo sé cuántos pases necesito?

Un pase del intercambiador de calor se refiere al movimiento de un fluido desde un extremo del intercambiador de calor al otro. Por ejemplo, cuando se refiere al circuito «a través de los tubos» (normalmente el refrigerante); – Paso simple – El fluido entra en un extremo del intercambiador de calor, y sale por el otro extremo. – Doble paso – El fluido entra y sale del intercambiador de calor por el mismo extremo. – Paso triple – El fluido recorre la longitud del cuerpo del intercambiador de calor tres veces antes de salir. Las imágenes de abajo ayudarán a demostrarlo;

Solo paso (1 paso)



Doble paso (2 pasos)



Triple paso (3 pases)



• Un mayor número de pases aumenta la cantidad de transferencia de calor disponible, pero también puede conducir a una alta pérdida de presión y a una alta velocidad.
• Con un conjunto completo de datos operativos, Thermex puede seleccionar el intercambiador de calor más eficiente posible mientras trabaja dentro de los límites de pérdida de presión y velocidad.
• El número de pases en el circuito primario también puede ajustarse para optimizar el rendimiento térmico y la eficiencia cambiando la cantidad y el paso de los deflectores.

6. Cómo hacer que un intercambiador de calor sea más eficiente.

La eficiencia de un intercambiador de calor se puede definir de muchas maneras, en términos de rendimiento térmico hay varios factores clave a tener en cuenta;

Diferencial de temperatura – Como se ha comentado en el punto 3 (cruce de temperaturas) la diferencia entre el fluido caliente y el refrigerante es muy importante a la hora de diseñar un intercambiador de calor. El refrigerante siempre tiene que estar a una temperatura más baja que el fluido caliente. Las temperaturas más bajas del refrigerante sacarán más calor del fluido caliente que las temperaturas más cálidas del refrigerante. Si usted tuviera un vaso de agua potable a temperatura ambiente, por ejemplo, es mucho más eficaz enfriarlo usando hielo en lugar de sólo agua fría, el mismo principio se aplica a los intercambiadores de calor.

Caudal – Otro factor importante son los flujos de los fluidos tanto en el lado primario como en el secundario del intercambiador de calor. Un mayor caudal aumentará la capacidad del intercambiador para transferir el calor, pero un mayor caudal también significa una mayor masa, lo que puede dificultar la eliminación de la energía, además de aumentar la velocidad y la pérdida de presión.

Instalación – El intercambiador de calor debe instalarse siempre siguiendo las directrices de un fabricante. En general, la forma más eficiente de instalar un intercambiador de calor es con los fluidos fluyendo en una disposición de contracorriente (por lo que si el refrigerante se desplaza de izquierda a derecha, el fluido caliente se desplaza de derecha a izquierda) y para los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, el refrigerante debe entrar en la posición de entrada más baja (como se muestra en los diagramas anteriores) para garantizar que el intercambiador de calor esté siempre lleno de agua. En el caso de los intercambiadores de calor refrigerados por aire, es importante tener en cuenta el flujo de aire cuando se instala un refrigerador, ya que cualquier parte del núcleo que esté bloqueada comprometerá la capacidad de refrigeración. Para obtener más información sobre el flujo a contracorriente y por qué es más eficiente, por favor, lea nuestra entrada del blog «Por qué los intercambiadores de calor de flujo a contracorriente son más eficientes»

7. ¿Qué intercambiadores de calor específicos para la industria puede proporcionar Thermex?

A veces, un tipo de intercambiador de calor específico puede ser seleccionado en base a la industria para la que se utilizará. Algunos ejemplos incluyen;

	Enfriadores de aceite hidráulico (Shell y tubo) Intercambiadores de calor de placas soldadas Enfriadores de aceite refrigerados por aire
Marina	Enfriadores de aceite marino Enfriadores Intercambiadores de calor de tanques de cabecera Intercambiadores de calor de colectores Intercambiadores de calor de titanio
Equipos de proceso alimentario	Intercambiadores de calor de carcasa y tubos de acero inoxidable Intercambiadores de calor de placas soldadas
Planta móvil	Intercambiadores de calor refrigerados por aire Enfriadores de aceite hidráulico
Generación de energía	Intercambiadores de calor de gases de escape Intercambiadores de calor de colectores Intercambiadores de calor de tanques de cabecera Intercambiadores de calor refrigerados por aire
Minería	Intercambiadores de calor de carcasa y tubos de acero inoxidable Intercambiadores de calor de acero al carbono
Spas y piscinas Piscinas	Intercambiadores de calor para piscinas

Puesta en marcha e instalación

1. Cómo instalar un intercambiador de calor

El método correcto de instalación del intercambiador de calor varía según el tipo exacto de unidad y el entorno de funcionamiento. Para las instrucciones de instalación, consulte uno de nuestros Manuales de Instalación y Funcionamiento

• Intercambiadores de Calor de Carcasa y Tubo – IOM
• Intercambiadores de Calor de Placas Soldadas – IOM

2. Cómo aumentar la vida útil de un intercambiador de calor

Los intercambiadores de calor están fabricados con materiales robustos, no tienen piezas móviles y funcionan a una variedad de presiones y temperaturas diferentes, por lo tanto, si un intercambiador de calor se utiliza de la manera correcta, entonces no hay ninguna razón por la que no debería ser capaz de permanecer operativo durante muchos años. Para ayudar a aumentar la vida útil de un intercambiador de calor hay varios pasos que se deben tomar;

Asegurarse de que los datos de diseño son precisos – Si usted está enviando datos a nuestros ingenieros para la selección del intercambiador de calor, entonces es mejor asegurarse de que es lo más preciso posible. Esto no sólo asegurará que su intercambiador de calor sea térmicamente eficiente, sino que también será capaz de funcionar durante un largo período de tiempo. Si los caudales son demasiado elevados, la erosión podría ser un problema, si las presiones son demasiado elevadas, podrían producirse fugas y si hay productos químicos inusuales en los fluidos (como ácidos en el agua refrigerante), póngase en contacto con nosotros para comprobar la compatibilidad. Si nuestros materiales estándar no son adecuados, normalmente podemos suministrar una alternativa que sí lo sea.

Comisión e instalación – Al instalar su intercambiador de calor, asegúrese de que se utilizan los accesorios y tuberías correctos. Si no está seguro, consulte el manual de instalación y funcionamiento de Thermex para obtener más detalles. Para los intercambiadores de calor en aplicaciones que utilizan agua de mar contaminada, poco profunda o salobre como refrigerante y tienen tubos de aleación de cobre, se recomienda hacer funcionar el intercambiador de calor en agua de mar limpia durante varias semanas primero, esto crea una capa protectora sobre el material del tubo que ayuda a proteger contra la corrosión. Puede encontrar más información sobre este tema en www.copper.org. En la medida de lo posible, también se deben utilizar filtros cuando los fluidos puedan contener partículas sólidas para evitar que se produzca la erosión de los tubos.

Mantenimiento y servicio regular – Todos los intercambiadores de calor de carcasa y tubos Thermex están diseñados para permitir un fácil mantenimiento y servicio. Las tapas de los extremos pueden retirarse, lo que permite extraer el haz de tubos interno para su limpieza. También se pueden suministrar nuevos kits de sellado desde el almacén y están disponibles para su compra en nuestra tienda web. Para obtener información y consejos sobre el mantenimiento de su intercambiador de calor, consulte el Manual de Instalación y Funcionamiento de Thermex.

3. ¿Qué hace que un intercambiador de calor falle en funcionamiento?

Hay muchas causas posibles para el fallo de un intercambiador de calor, algunos ejemplos para carcasa y tubos incluyen;

Síntoma	Posible causa	Posible solución	Prevención
Mezcla de aceite y agua	Fallo del anillo O	Normalmente un kit de sellado es todo lo que se requiere para resolver el problema, pero hay que comprobar las temperaturas para asegurarse de que las juntas compradas son adecuadas.	Antes de comprar un enfriador de aceite, asegúrese de que Thermex conoce las presiones y temperaturas que se utilizan.
	Tubo dividido
Erosión en la cara de la placa del tubo	La velocidad del agua es demasiado alta	Compruebe el caudal de agua y aconseje a Thermex. En algunos casos puede ser necesario un material de mayor calidad, como 70/30 CuNi o Titanio.	Cuando se utilice agua de mar, asegúrese de que el caudal no excede las capacidades del Intercambiador de Calor. Póngase en contacto con nosotros para que le asesoremos.
División del cabezal/tapa final	El agua congelada se expande dentro del intercambiador de calor/enfriador de aceite.	Se necesitará un nuevo kit de cabezal y un kit de juntas.	Drenar el sistema de agua durante el invierno si no se utiliza el enfriador.
Capacidad térmica insuficiente, o rendimiento reducido.	Condiciones de funcionamiento que no coinciden con las condiciones de diseño	Revise las condiciones de diseño y las condiciones de funcionamiento con los ingenieros de Thermex, puede ser necesaria una nueva pila de tubos o una bomba.	Asegúrese de que los datos de funcionamiento proporcionados a Thermex sean lo más precisos posible.
	Sedimentos, suciedad u otras obstrucciones en el interior del intercambiador de calor	Retire los cabezales para comprobar los tubos, límpielos con un líquido adecuado o un limpiador de tuberías.	Utilice un sistema de filtración para evitar obstrucciones dentro de los tubos, o aumente el caudal de agua de refrigeración.
	Demasiados tubos obstruidos	Se requerirá una nueva pila de tubos.	Evite tomar medidas que obstruyan los tubos o reduzcan el número de ellos en funcionamiento.

Abreviaturas y terminología de los intercambiadores de calor

A continuación se muestran algunas abreviaturas y términos utilizados con frecuencia en la industria de los intercambiadores de calor;

• Diferencial de temperatura extrema (ETD)
• Enfriador de gas de escape (EGC)
• Enfriador de gasóleo marino (MGO)
• Intercambiador de calor de tanque de cabecera (HTHE) Intercambiador de calor del tanque de cabecera
• CAC Enfriador de aire de carga
• ACOC Enfriador de aceite refrigerado por aire
• PHE / PHEX Intercambiador de calor de placas
• Flujo del lado de la carcasa/conexiones – El lado de la carcasa se refiere al flujo de un fluido, como el aceite, sobre la superficie externa de la pila de tubos
• Flujo/Conexiones del lado de los tubos – El lado de los tubos se refiere al flujo de un fluido a través de los tubos de la pila de tubos, normalmente el refrigerante Pérdida / Caída de presión El nivel de contrapresión generado por el bombeo de los fluidos a través de los circuitos del intercambiador de calor

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