La pieza clave de tu sistema de refrigeración
¿Qué es un Intercambiador de Calor? Funciones y características
Un Intercambiador de Calor es un aparato tecnológico usado en sistemas refrigeración que permite realizar un intercambio térmico entre 2 fluidos, los cuales pueden entrar en contacto o estar separados por superficies de diversos materiales.
Este equipo se usa para muchas aplicaciones dentro de la refrigeración industrial, desde los sectores de la producción de alimentos, medicinas, metales, entre muchos más. Además puede usarse para aplicaciones de confort como climatización y calentamiento de agua para la industria hotelera.
¿Qué papel tiene el Intercambiador de Calor en un sistema de refrigeración?
Dentro de un sistema de refrigeración, el Intercambiador de Placas funciona de forma similar al radiador de un auto: el anticongelante que absorbe el calor del motor, expulsa ese calor para volverse a enfriar y repetir el proceso.
Así mismo, el Intercambiador de Calor es usado en todas aquellas aplicaciones que requieran enfriar o calentar fluidos. Y estos pueden ser de lo más diversos:
- Gases
- Agua salada o dulce
- Refrigerantes
- Amoniaco
- Y muchos más dependiendo su aplicación.
Su papel es clave para eficientar los procesos de todo el sistema, ya que dependiendo de sus condiciones y una correcta ingeniería desde su diseño, fabricación e instalación, permite optimizar la calidad de los procesos que permiten el ciclo de refrigeración.
Recordemos que en el ciclo de refrigeración un Intercambiador de Calor puede utilizarse como condensador, evaporador, economizador, enfriador de aceite, sub-enfriador de líquido y calentador de agua con gas de la descarga.
A su vez, el Intercambiador de Calor puede ser instalado, por ejemplo, en un proceso previo al de la condensación ya que, al enfriar algún refrigerante o agua, permite que el condensador necesite menos energía para sus procesos, lo que al final reduce el gasto energético.
¿Deseas conocer cómo opera un Intercambiador de Calor?
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Tipos de Intercambiadores de Calor. Principales diferencias.
Los Intercambiadores de Calor pueden ser clasificados en 2 tipos generales:
1. De contacto directo: cuando el intercambio térmico se realiza entre dos fluidos que entran en contacto entre sí, aunque luego puedan separarse. Un equipo que realiza este tipo de intercambio son las torres de refrigeración.
2. De contacto indirecto: en este equipo, el intercambio se realiza por medio del contacto de los fluidos con una superficie que los separa entre sí. Ejemplos de estos son:
1. Intercambiadores de Casco y Tubo (o carcaza y tubo)
Este tipo de equipos se utiliza mucho en refinerías y laboratorios químicos, aunque en los últimos años, está siendo desplazado por modelos más recientes de menor tamaño, y más sencillos de recibir mantenimiento.
Consta de una serie de tubos que se colocan en una carcaza cilíndrica, sujetos en cada extremo por láminas perforadas. Los fluidos circulan por el interior de los tubos y es dirigido por ductos o canales.
2. Intercambiadores de Doble Tubo
Este es el equipo más sencillo de intercambio térmico y se usa para procesos básicos.
Se forma con dos tubos concéntricos: un fluido circula por el tubo interior y el otro por el espacio formado entre los dos tubos. Por lo tanto, el volumen del fluido a enfriar o calentar suele ser muy bajo y en producciones industriales se requiere de un gran número de estos equipos, volviéndose prácticamente insostenibles.
3. Intercambiadores de Calor de Placas
Este tipo de equipos están teniendo un mayor uso en la industria gracias a la tecnología que usan (Alfa Laval), esto les permite tener varias ventajas como el ahorro de espacio, energía y eficiencia en el intercambio de calor.
En ellos, los fluidos circulan por separado a través de placas de acero u otro material y realizan su intercambio térmico por medio de la superficie de estas mismas placas.
Existen varios tipos de Intercambiadores de Placas, en algunos las placas pueden estar soldadas, semi- soldadas o simplemente ajustadas a través de empaques.
Por su eficiencia se usan tanto en aplicaciones industriales como de confort o procesos que requieren altos niveles de limpieza sanitaria, como lo es la pasteurización de leche, entre otros.
¿Por qué elegir un Intercambiador de Placas?
Ventajas estratégicas de un Intercambiador de Calor de Placas: diseño, fabricación e implementación.
- Son más ligeros y fáciles de instalar.
- Ocupan mucho menos espacio que otros de casco y tubos.
- Tienen alta resistencia a flujos en alta presión.
- Ofrecen mucho menos vibración.
- Mayor durabilidad y resistencia.
- Mayores facilidades en el mantenimiento.
- En algunos casos el número de placas pueden aumentar o disminuir de acuerdo a las necesidades de cada proyecto.
Diseño: considera las dimensiones, el número de placas necesarias, los empaques, el tipo de material usado para las placas, así como el corrugado de las mismas.
Fabricación: la fabricación es un proceso especializado basado en el tipo de fluido que se utilice para el intercambio de calor.
Implementación o aplicación: una correcta ingeniería de un proyecto debe determinar los requisitos para su aplicación. Esta debe llevarse considerando variables como caída de presión de fluidos, dimensiones, temperaturas y aquellas características físicas o químicas de los fluidos que requieran materiales específicos de placas.
Placas empacadas: las placas son alineadas a presión por medio de empaques, se usa para flujos de intensidad menor comparadas con otro tipo de alineaciones. Este tipo de placas son comúnmente utilizadas para intercambio de calor entre dos fluidos que no cambian de fase, por ejemplo agua/agua, agua/aceite, agua/glicol.
Placas semi-soldadas: la línea semi-soldada puede resistir presiones más altas en comparación con las empacadas. Son comúnmente utilizadas en refrigeración industrial con amoniaco, como evaporadores (o chillers) para el enfriamiento de agua o glicol.
Placas soldadas: los Intercambiadores de Calor de Placas Soldadas proporcionan una transferencia de calor eficiente con una huella pequeña. No necesitan mucho mantenimiento, ofrecen una larga vida útil y pueden soportar altas temperaturas y presiones de diseño extremadamente altas. Se utilizan en una amplia gama de funciones, incluidas la refrigeración, la calefacción, la evaporación y la condensación.
Alfa Laval es el único fabricante con un intercambiador soldado 100% de acero inoxidable que se puede utilizar con fluidos que atacarían la soldadura de cobre, como lo es el amoniaco.
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- Nitrilo (NBR): se usa para realizar intercambios de calor a temperaturas menores a 100 grados Cº.
- Etileno Propileno Dieno (EPDM): para temperaturas hasta 160 grados Cº, pero no es compatible con aceites.
- Viton (FPM): es un material de alto precio, no estandarizado que se usa para solventes orgánicos, lubricantes o ácido sulfúrico. Siendo para este último, su aplicación más común.
- Neopreno (CR): de igual forma un material de alto precio, para equipos de alta especialidad que manejan gases como el R22 o amoniaco.
Tipos de fluidos aptos para un Intercambiador de Calor.
El Intercambiador de Calor de Placas, dependiendo su diseño, fabricación e implementación, pueden realizar una transferencia térmica en los líquidos más usados en procesos de refrigeración industrial.
- Agua.
- Agua salada.
- Ácidos.
- Gases.
- Líquidos de alimentación: leche, cerveza artesanal, etc.
- Refrigerantes naturales o soluciones glicoladas.
Refrigerantes naturales para tu Intercambiador de Calor
Los refrigerantes naturales existen sin intervención humana y debido a su mínimo impacto ambiental empiezan a ser lo más usados en la industria.
La tecnología en intercambiadores de calor avanza a la par del uso de este tipo de refrigerantes que buscan reducir las emisiones contaminantes a la atmósfera.
Los refrigerantes naturales son:
- Amoníaco (NH3, R717): usado en refrigeración industrial, cuartos fríos, procesos alimenticios y más recientemente está siendo usado en refrigeración comercial y chillers.
- Hidrocarburos (HC): aparte de su uso en refrigeración industrial, los refrigerantes HC se han usado en refrigeradores domésticos, refrigeración comercial, acondicionadores de aire y chillers.
- Dióxido de carbono (CO2, R744): sus propiedades termodinámicas y de transporte son excelentes, haciendo que los sistemas sean potencialmente eficientes en climas fríos. Debido a su baja toxicidad y no inflamable, tiene una clasificación de seguridad de A1.
Alfa Laval, marca líder en Intercambiadores de Calor
Alfa Laval es sin duda un referente mundial en el diseño y la fabricación de Intercambiadores de Calor de Placas, los cuales lideran la industria y presentan año con año innovaciones para optimizar procesos de refrigeración industrial cada vez más complejos.
Existen 3 tipos de Intercambiadores de Placas que Alfa Laval desarrolla y distribuye alrededor del mundo. Cada uno maneja diferentes modelos y dimensiones, dependiendo de su aplicación en proyectos de refrigeración.
Intercambiadores de Calor de Placas Soldadas
Los Intercambiadores de Calor de Placas Soldadas de cobre proporcionan una transferencia de calor eficiente con una huella pequeña. No necesitan mayor mantenimiento y ofrecen una larga vida útil, ya que pueden soportar altas temperaturas y presiones de diseño extremadamente altas. Se utilizan en una amplia gama de funciones, incluidas la refrigeración, la calefacción, la evaporación y la condensación.
Alfa Laval también produce el único Intercambiador de Calor soldado 100% de acero inoxidable con tecnología patentada AlfaNova
Intercambiadores de Calor con Placas y Marcos Empacados
Los Intercambiadores de Calor con Placa y Marco con empaquetaduras proporcionan una transferencia de calor eficiente en equipos compactos. Las unidades tienen un diseño flexible y son fáciles de mantener.
La gama de productos es extremadamente amplia y se utiliza en tareas de calefacción, refrigeración, recuperación de calor, evaporación y condensación. Se aplican en industrias que van desde HVAC, refrigeración de motores, productos lácteos, alimentos, hasta procesos más pesados como procesamiento químico, producción de petróleo y generación de energía.
Intercambiadores de Calor de Placas Fusionadas
Los Intercambiadores de Calor de Placas Fusionadas están hechos 100% de acero inoxidable y proporcionan una transferencia de calor eficiente, de igual manera su huella ambiental es muy reducida. No necesitan mayor mantenimiento y ofrecen una larga vida útil.
Son adecuados para aplicaciones que demandan gran limpieza y en las que se utilizan medios agresivos como el amoniaco o donde no se acepta la contaminación con cobre y níquel. Pueden manejar temperaturas muy altas o presiones extremadamente altas.
Tecnología novedosa de Alfa Laval en Intercambiadores de Calor
En su historia reciente Alfa Laval desarrolló un Intercambiador de Calor hecho 100% de acero inoxidable llamado AlfaNova. Este es el primero en su tipo en el mundo, ya que las placas corrugadas se fusionan utilizando una tecnología innovadora, mejor conocida como Alfa- Fusión.
Los resultados de este proceso son placas con micro-estructura homogénea en todos los Intercambiadores, esto les brindan robustez, higiene y alta resistencia a la corrosión.
El AlfaNova está diseñado para manejar tareas exigentes en un amplio espectro de aplicaciones y utilidades industriales.
Actualmente, la compañía dedica una gran parte de su área de fabricación a este producto y otros más que muestran que la innovación es una herramienta importante para la eficiencia en sistemas de refrigeración de todo el mundo.
Alfa Laval, costo vs calidad (comparación con otras marcas en la industria).
Alfa Laval ha desarrollado una tecnología insuperable en cuanto a efectividad, garantía y tranquilidad que brinda a los equipos un proceso fundamental para el ahorro energético.
La refrigeración industrial presenta un reto importante en la necesidad de difundir una cultura de la prevención, esta consiste en asegurar la calidad de un equipo desde su diseño, la fabricación de los equipos y en su instalación.
TE RECOMENDAMOS: 5 retos en la instalación de sistemas de refrigeración industrial.
Estos 3 pasos requieren del mejor equipo y un cálculo especializado, de esta manera se evita que el cliente final encuentre daños en su equipo, evitando mermar su producción o un desgaste de su sistema por el uso de piezas más económicas.
Alfa Laval ofrece Intercambiadores de Calor con grandes ventajas que en un largo plazo permiten:
- Mayor durabilidad de los equipos.
- Eficiencia y menor desgaste por mantenimiento.
- Ahorro en el uso de energía.
- Evitar la descompostura de uno o varios equipos del sistema de refrigeración.
- Soporte técnico avanzado y catálogos específicos para el uso de cada producto.
En Froztec hemos encontrado en Alfa Laval un aliado tecnológico que nos ha permitido enfrentar con éxito diversos retos, asegurando que estas piezas de alta tecnología brinden todos su beneficios a los proyectos actuales de refrigeración industrial.
¿Cómo aplicar un Intercambiador de Calor en tu industria?
¿Realmente necesitas un Intercambiador de Calor de Placas?
Como ya sabes, este equipo es una alternativa tecnológica para eficientar los procesos de refrigeración industrial. El Intercambiador de Calor de Placas es particularmente efectivo en sistemas que requieren una transferencia térmica rápida, ayudando a optimizar y reducir la energía requerida para otros componentes.
Si estás considerando aplicar un Intercambiador de Placas en tu sistema de refrigeración, acercarte a especialistas que te ayuden a garantizar que esta pieza cumpla el propósito de optimizar tus procesos.
Factores a considerar antes de implementar un Intercambiador de Placas en tu proyecto
Necesitas conocer detalladamente a este equipo si deseas emplearlo de la mejor manera. Considera algunas de sus ventajas y compáralas con los requerimientos del sistema en el que te encuentres trabajando.
Ventajas importantes de un Intercambiador de Calor de Placas:
- Mantenimiento: un Intercambiador de Placas permite el fácil acceso a las mismas, por lo que cualquier reparación o mantenimiento se puede realizar con facilidad. En los equipos con placas soldadas o fusionadas, no es posible separar las mismas, sin embargo su tecnología avanzada le permite proveer mayor eficiencia y larga durabilidad en procesos de alta presión.
- Reparaciones: debido a que la tecnología en intercambio de calor por medio de placas, es una de las más avanzadas de la industria, sólo llega a presentar problemas mínimos por averías.
- Alfa Laval cuenta con extensos catálogos e información sobre la capacidad y compatibilidad de los equipos; así como los requerimientos técnicos necesarios para su óptimo funcionamiento.
- Repuestos: las empresas que desarrollan esta tecnología (principalmente Alfa Laval), ofrecen una alta disponibilidad de repuestos o placas extra para para ampliar la capacidad del Intercambiador de Calor de Placas cuando así se requiera.
En Froztec International contamos con una alianza que nos permite capacitar y ofrecer asesoría especialidad en el uso de estos equipos de Alfa Laval.
Ejemplo práctico: Intercambiadores de Calor de Placas en la producción de cerveza artesanal.
Para la producción de cerveza artesanal se requiere un número considerable de procesos en los cuales intervienen las materias primas y diferentes procesos de enfriamiento y calentamiento.
Entre los procesos de elaboración, existe uno que requiere un proceso de enfriamiento rápido (previo al de la fermentación) donde interviene un Intercambiador de Placas.
Por sus propiedades, el Intercambiador de Calor de Placas de Alfa Laval permite ser usado en procesos de producción de alimentos y bebidas, ya que sus materiales permiten los niveles de higiene requeridos. 
Ejemplo práctico: Intercambiador de Calor de Placas en el sector hotelero
En la industria de la hotelería existen 5 aspectos básicos requeridos en el funcionamiento de los sistemas de refrigeración
- Ahorro y eficiencia energética.
- Correcto funcionamiento de los equipos y evitar posibles fallas.
- Reducir el impacto ambiental y acceder a certificaciones para cuidar su prestigio.
- La higiene y el cuidado de la salud de huéspedes.
- Confort, excelencia en servicios básicos y cuidado de agua como albercas y spas.
Para estos, el Intercambiador de Calor de Placas ha estado demostrando eficiencia y aprovechamiento de los recursos invertidos en los sistemas de refrigeración. Entre sus posibilidades dentro de esta industria del hospedaje se encuentran:
- Eficiencia en el calentamiento para piscinas o albercas
En el funcionamiento y regulación de las temperaturas del agua, el Intercambiador de Placas ha probado su efectividad ya que permite aumentar la temperatura de la superficie en un menor tiempo y con un alto rendimiento.
- Rendimiento en el sistema de climatización
La implementación de Intercambiadores de Calor de Placas en los sistemas de climatización generan un importante ahorro en el consumo energético, ya que eficientan el funcionamiento de otros componentes y evitan el desgaste o un alto consumo.
- Aprovechamiento doble: calentamiento de agua y enfriamiento para climatización de habitaciones
Un método efectivo de aplicaciones del Intercambiador de Placas para el ahorro de energía consiste en el reaprovechamiento del calor absorbido por el aire acondicionado para calentar el agua de las albercas y piscinas.
Ejemplo práctico: Intercambiador de Calor de Placas en la industria metalúrgica
La industria metalúrgica tiene requerimientos de refrigeración en materiales como moldes y prensas que necesitan liberar altos niveles de calor. Esto implica el uso de grandes cantidades de energía mediante sistemas de refrigeración de alta capacidad.
Los Intercambiadores de Placas requieren ser fabricados con materiales específicos, ya que muchas veces los fluidos presentan impurezas o partículas que requieren un diseño particular y empaques que soporten altas temperaturas.
Ejemplo práctico: Intercambiador de Calor de Placas para procesos de congelación rápida
El proceso de congelación rápida requiere de un intercambio de calor veloz y eficiente la elaboración de productos delicados.
Por ejemplo, un correcto funcionamiento del ciclo frigorífico en la industria pesquera es fundamental para el rendimiento económico de la actividad desde la pesca hasta su comercialización.
El Intercambiador de Placas puede enfriar agua a gran velocidad para el rápido enfriamiento del producto marino y es también aprovechado en embarcaciones para procesos que necesitan enfriar agua de mar o producir hielo con la misma.
En plantas de congelación industrial donde se utiliza amoniaco vemos Intercambiadores de Placas aplicados como economizadores y como enfriadores de aceite, los cuales ayudan a subir la eficiencia energética de la planta y optimizar su operación.
¿Cómo cotizar un Intercambiador de Calor para tu proyecto de refrigeración?
Los Intercambiadores de Calor de Placas, pese a ser usados en diferentes industrias, se clasifican en dos principales categorías:
- Industrial: para procesos de industrias variadas, donde se usa en material no vulnerable a la contaminación.
- Sanitario: para procesos que requieren una máxima limpieza como en la industria alimentaria.
Una vez determinada su aplicación principal, existen requerimientos específicos que es necesario considerar para iniciar la cotización de un Intercambiador adecuado para nuestros propósitos.
Requerimientos básicos para cotizar un Intercambiador de Calor de Placas
Para cotizar todo equipo de refrigeración industrial es necesario realizar el análisis de varios factores:
- Su propósito de refrigeración.
- La zona geográfica del proyecto.
- Las necesidades de espacio.
Ahora bien, para cotizar el diseño de un Intercambiador de Calor de Placas también se consideran diversas especificaciones, las más importantes son:
- Propiedades de los fluidos entre los que necesitamos realizar el intercambio térmico.
- Caídas de presión permitidas: es un dato necesario establecido por el resto del sistema de refrigeración. Este dato nos arroja el número y tipo de placas que necesita nuestro equipo porque a menor presión mayor número de placas son necesarias.
Alfa Laval a desarrollado diferentes tipos de placas que permiten reducir la caída de presión sin utilizar mayor número de cantidad de placas. - Temperaturas y flujos de los medios calentador/enfriador: las temperaturas de entrada y salida, calentamiento y enfriamiento que necesitamos aplicar.
- Requerimientos de limpieza: se toma en cuenta el área donde se instalará y las necesidades de tamaño para su mantenimiento.
Ten en cuenta que un cálculo impreciso pone en riesgo la utilidad del equipo. Por ello, es importante contar con la asesoría de un experto en refrigeración que analice los requerimientos técnicos para un diseño apropiado.
Un honesto y preciso cálculo de las necesidades específicas, es la clave para consolidar un proyecto que requiera una máxima eficiencia.
Froztec respalda tu proyecto de refrigeración industrial
La ingeniería especializada es un soporte tecnológico que muchas empresas aportan a los contratistas de refrigeración industrial o al cliente final, esto con el fin de proveer los cálculos y equipos adecuados para cada proyecto.
Esta asesoría es particularmente necesaria en proyectos más sofisticados que requieren el diseño de equipo especial.
Una empresa que te brinde este servicio debe ir a la par contigo en el esfuerzo para que tus proyectos cumplan con las expectativas de calidad y eficiencia. Contar con esta ayuda puede ser determinante en la búsqueda del éxito de tu proyecto de refrigeración.
En Froztec tenemos casi 2 décadas siguiendo nuestro objetivo de ofrecer a nuestros clientes, equipos de refrigeración industrial de excelente calidad y un servicio de ingeniería y soporte especializado.
La actualización es fundamental, por lo que constantemente ofrecemos cursos y talleres sobre novedades tecnológicas de la industria. Asesoramos de igual forma sobre el uso de equipos respetuosos con el medio ambiente.
Si estás ante un proyecto importante de refrigeración industrial, considera recibir el mejor acompañamiento especializado, el cual se convierta en tu puerta de entrada a mayores oportunidades de negocios.
