Dr. Raymundo Erazo Erazo
Profesor Principal Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Facultad de Química e Ingeniería Química
Director de Departamento Académico de Procesos
Lima – Perú
[email protected]

Generalidades sobre los intercambiadores de calor

General information about heat exchangers

Una de las formas de energía más importante en los procesos químicos industriales es la energía térmica, o calórica, y de conformidad con la termodinámica, sólo es tal a través de la frontera del sistema, dentro o fuera de ella no lo es. A diferencia de la materia, cuando dos fluidos con diferentes solutos a distintas concentraciones son puestos en contacto, el soluto o los solutos se transfieren entre las fases, la energía térmica se transmite por contacto directo o indirecto entre fluidos líquidos o gaseosos y los sólidos, de allí que la denominación de transmisión de calor sea la correcta.

En la práctica industrial, esta transmisión de calor se logra a través del denominado “intercambiador de calor”; el cual es un equipo diseñado para calentar o enfriar un fluido mediante la transmisión térmica a través de una superficie entre dos fluidos a diferentes temperaturas. La transmisión de calor espontánea, de alta a baja temperatura, son los deseados en cualquier proceso real, lo inverso es viable, pero tiene un costo (segunda ley de la termodinámica), como, por ejemplo, refrigeración, criogenia, etc.

Al clasificar los distintos tipos de intercambiadores de calor, el criterio del grado de contacto entre los fluidos parece ser el más indicado, definiéndose los intercambiadores de calor de contacto directo e indirecto. En los primeros, la transmisión de calor es por mezcla entre los fluidos con la consiguiente separación de los mismos luego de la operación. Un típico ejemplo de los primeros es la torre de refrigeración usada para remover el calor de una corriente de agua caliente, por medio de aire seco y frío que circulan en el sistema en contracorriente; mientras que los segundos, en donde no hay mezcla de los fluidos, están separados por superficies sólidas, siendo los principales mecanismos de transmisión de calor por convección o conducción a través de la superficie y sus diseños prácticos van desde tubos concéntricos o doble tubo, de coraza y tubos, de placas, compactos, regeneradores etc.

Los intercambiadores de calor de doble tubo, de coraza y tubos son de diseño y fabricación sencillos y por lo tanto de costos mínimos, mientras que los de placas consisten en una sucesión de láminas de metal, conectadas a una coraza de acero de tal forma que entre ellas pueden circular diferentes fluidos, que en costos serán superiores a los primeros.