Las baterías de frío y calor no son más que intercambiadores de calor que, gracias a los serpentines con aletas, permiten la circulación del agua en el sistema.
El agua fría se obtiene en el chiller o enfriadora de agua, que enfría el agua a través de un refrigerante en un evaporador de placa o doble tubo. Siempre a una temperatura apta. Mientras que el agua caliente que circula por el serpentín es suministrado por la caldera, que aprovecha el calor sobrante de la enfriadora cuando el objetivo es regular la humedad en clima cálido.
Esto es clave en climatización, ya que garantiza el buen funcionamiento energético del sistema en cuestión.
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Baterías de frío y calor o intercambiadores de calor
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor de manera continua entre dos fluidos o entre un fluido o un sólido en contacto con dos fluidos. Por tal motivo, son equipos fundamentales en los sistemas de aire acondicionado.
En estos sistemas, las tuberías de agua que conectan a los serpentines deben integrar válvulas motorizadas para que la temperatura o el caudal de agua, en el caso de las válvulas partidoras de tres vías, sea proporcional a lo que requieren los termostatos, de acuerdo a los elementos de control.
Esto implica un nivel de energía considerable que hace necesaria la utilidad de combinaciones de calderas, bombas de calor y colectores solares en beneficio de la eficiencia energética.
Aplicación en climatización
En climatización, el funcionamiento es el mismo y tiene gran importancia en el sector por todo lo que implica. Tomemos en cuenta que es un equipo utilizado para enfriar un fluido sumamente caliente con el fin de transferir este calor a un fluido frío que necesita ser calentado.
A medida que los fluidos pasan a través de estas baterías de frío y calor, el calor se transfiere de los medios calientes hacia los fríos. El flujo de contracorriente, por lo tanto, facilita las posibilidades de recuperación de calor, alcanzando una aproximación de temperatura bastante óptima.
La transferencia de calor se realiza mediante una pared metálica o de tubo que separa ambos fluidos. Por tanto, es común que las aplicaciones de los intercambiadores de calor varíen y reciben diferentes nombres:
- Intercambiador de calor: Que calienta y enfría dos fluidos.
- Condensador: Condensa un vapor o mezcla de vapores.
- Enfriador: Cuya función es enfriar un fluido por medio del agua.
- Calentador: Que aplica calor sensible a un fluido.
- Rehervidor: Se conecta a la base de una torre fraccionadora que proporciona el calor de ebullición necesario para la destilación.
- Vaporizador: Calentador que vaporiza una parte del fluido.
Tipos de intercambiador de calor
Los intercambiadores de calor pueden analizarse a partir del grado de contacto entre fluidos: calor directo y calor indirecto.
- Intercambiador de calor directo: Es posible gracias a la mezcla física de los fluidos donde ambos medios están en contacto entre sí. Tal es el caso de la torre de refrigeración. Donde el agua es enfriada al entrar en contacto directo con el aire atmosférico que da lugar al proceso de transferencia de masa y calor.
- Intercambiador de calor indirecto: Medios separados donde no existe contacto directo entre fluidos. Por tanto, no llegan a mezclarse al estar separados por elementos sólidos, espacio o lapso de tiempo. De esta manera, el calor se transfiere por convección o conducción por medio de la pared que los separa.
Estos a su vez pueden ser tubos concéntricos o doble tubo, de coraza y tubos, placas, compactos, regeneradores, entre otros. Los dispositivos de doble tubo, por otro lado, son conocidos por su sencillez. Ya que están conformados por dos piezas concéntricas de diferente diámetro, que permiten que uno de los fluidos circule fácilmente por el interior más pequeño, mientras que el otro circula por el espacio anular entre ambos tubos.
También destacan los intercambiadores de coraza y tubos en la categoría de intercambiados de contacto indirecto. Que son muy demandados en la industria por sus componentes básicos y multitud de tubos, respectivamente.
Por otro lado, los sistemas de placas se ensamblan a base de una sucesión de láminas de metal, todas en un bastidor y separadas por juntas fijas a una coraza de acero. Dicha conexión permite que entre la primera y segunda lámina fluya el fluido que corresponda, entre la segunda y tercera otra, y así con las demás láminas. Garantizando de esta forma independencia, rendimiento y funcionalidad.
Usos del intercambiador de calor
Las baterías de frío y calor se emplean para:
- Elevar la temperatura de un fluido debido a la acción de otro más caliente.
- Refrigerar un fluido utilizando otro con menor temperatura.
- Lograr el punto de ebullición a un fluido por la acción de un segundo de mayor temperatura.
- Llevar a ebullición un fluido específico mientras admite la condensación de otro gaseoso más caliente.
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