11 Abr ¿Qué son los intercambiadores de calor de placas y cómo funcionan?

Vamos a explicar brevemente qué son y cómo funcionan los intercambiadores de calor de placas, así como algunos de sus elementos.  

Los intercambiadores de calor de placas son dispositivos altamente eficientes, utilizados en una amplia variedad de aplicaciones industriales para transferir calor de un fluido a otro, tales como: Enfriamiento/calentamiento, evaporación, condensación, pasteurización, entre otros. 

Los intercambiadores de calor de placas suelen estar compuesto por varias placas delgadas de metal que se colocan una detrás de otra, con juntas de sellado en los bordes para crear canales de fluido entre ellas. Los canales formados por las placas se alternan entre el fluido caliente y el fluido frío, lo que permite que el calor se transfiera de uno a otro. Cada placa metálica tiene un patrón específico de canales y cavidades que permite el flujo de a través del intercambiador de calor.  

Así mismo, poseen un marco o bastidor, que mantiene las placas en su lugar y asegura que los canales de fluido estén bien alineados, este suele estar hecho de materiales como acero al carbono o acero inoxidable.  

La transferencia de calor se produce cuando los fluidos fluyen a través de los canales de las placas, lo que aumenta la eficiencia de la transferencia de calor. 

Figura 1. PHE de API Heat Transfer – Schmidt

En la figura 1, pueden observar una configuración típica para un PHE, con sus bastidores y placas, así como el sentido y recorrido de los fluidos en su interior, el objetivo básico es maximizar la superficie de contacto, así como la creación de vórtices que favorezcan un eficiente intercambio de calor.

Figura 2. Diferentes tipos de placas para un PHE de API Heat Transfer – Schmidt

Es por esto que el principal elemento en estos equipos lo constituyen las placas, en la figura 2, se puede observar placas con patrones de flujo y disposiciones, donde cada uno de ellos posee sus respectivas ventajas y desventajas. Las placas corrugadas son las más comunes y suelen tener patrones de flujo cruzado o flujo paralelo. También existen intercambiadores de placas soldadas, ideales para aplicaciones de alta presión y temperaturas elevadas.

El diseño de un intercambiador de calor de placas implica una serie de factores que deben considerarse para garantizar que el intercambiador de calor sea adecuado para la aplicación prevista. Aquí hay algunos de los elementos básicos que se deben considerar en el diseño de un intercambiador de calor de placas:

• Caudal de fluido y capacidad de transferencia de calor: El caudal de los fluidos que circularán por el intercambiador de calor debe determinarse para asegurar que el intercambiador pueda manejar la cantidad de calor transferido necesaria.
• Temperatura y presión: La temperatura y presión de los fluidos que circularán por el intercambiador de calor deben determinarse para seleccionar materiales de placas y juntas adecuados y asegurar que el intercambiador de calor pueda funcionar de manera segura.
• Área de transferencia de calor: El área de transferencia de calor requerida debe ser determinada para seleccionar el número de placas necesarias y la longitud y ancho adecuados para lograr la transferencia de calor requerida.
• Distribución del flujo: La distribución del flujo a través de las placas es un factor importante que afecta la eficiencia de transferencia de calor del intercambiador. Se deben considerar los patrones de flujo para minimizar las zonas muertas y maximizar la eficiencia de transferencia de calor.
• Materiales de las placas y juntas: Los materiales de las placas y juntas deben seleccionarse según la compatibilidad química y las condiciones de operación de los fluidos que circularán por el intercambiador de calor.
• Diseño de la carcasa: Si el intercambiador de calor tiene una carcasa, se debe considerar el diseño de la carcasa para facilitar la limpieza, mantenimiento y reemplazo de placas.

En conclusión, los intercambiadores de calor de placas son una opción eficiente para la transferencia de calor en una variedad de aplicaciones industriales. Al elegir las placas adecuadas, se pueden maximizar los beneficios y garantizar un rendimiento óptimo del intercambiador de calor de placas.