La función de un intercambiador de calor es de trasladar el calor de un circuito primario a otro secundario, realizando un intercambio térmico, pero manteniendo un aislamiento físico de los fluidos de ambos circuitos. Por ejemplo, la energía del primario, originada por una caldera, unos paneles solares o un pozo de geotermia, se transfiere a un circuito secundario constituido por un sistema de ACS o suelo radiante. Con lo cual, podemos decir que los intercambiadores de calor son aparatos de transferencia térmica entre dos fluidos, el primario y el secundario, sin que se lleguen a mezclar ambos fluidos.
El intercambiador consta de dos circuitos independientes con una zona común, que es la superficie de intercambio. La cantidad de calor transferido, de un circuito a otro, depende de las dimensiones de dicha superficie y de su coeficiente de transferencia térmica, aparte de los valores de caudal y temperatura.
Los intercambiadores han de cumplir una serie de requisitos:
- Compatibles con los fluidos que circulan por ellos.
- Resistentes a las altas temperaturas de dichos fluidos.
- Buenas propiedades de transferencia térmica.
- Bajas pérdidas térmicas.
- Baja pérdida de carga
- Solidez mecánica.
Los materiales utilizados en la construcción de los intercambiadores para la producción de ACS principalmente son de cobre y acero inoxidable e incluso en algunos casos de titanio. Fundamentalmente se distinguen dos tipos de intercambiadores:
- Intercambiadores de haz tubulares.
- Intercambiadores de placas.
Los intercambiadores tubulares consisten en una envolvente en cuyo interior existe un haz tubular. Pueden ser de dos tipos, de varios pasos o de dos pasos en contracorriente. En intercambiador en varios pasos el agua del primario (circuito que conexiona con la caldera) circula por el haz de tubos mientras que el agua a calentar (circuito secundario) circula entre el cuerpo de intercambiador y el exterior de los tubos. Una serie de deflectores verticales hacen que mejore el intercambio. En el intercambiador de dos pasos en contracorriente sólo se tiene un deflector en posición longitudinal en vez de transversal. El agua de la caldera circula por el interior del haz, y el agua sanitaria por el exterior del haz. Ambas corrientes siguen sentido contrario, por lo que se dice que trabaja en contracorriente.
En la siguiente animación puedes ver un intercambiador tubular de gran potencia, frecuentemente utilizado en la industria y en grandes instalaciones térmicas. Su funcionamiento es bastante simple y llegan a alcanzar elevados rendimientos.
Los intercambiadores de placas, están formados por placas laminares montadas sobre un bastidor. Los flujos de agua fría y caliente, circulan a contracorriente por ambas caras de las placas intercambiando el calor. Como puedes ver en la figura, se forman dos canales de flujo independientes, uno para el fluido caliente y otro para el frío Las placas pueden ser desmontables o soldadas.
En los Intercambiadores de placas con juntas desmontables las placas están estampadas con igual geometría, siendo independientes entre sí, consiguiéndose la estanqueidad mediante juntas. La presión máxima de trabajo para este tipo de intercambiadores es de 10 bar.
En los intercambiadores de placas soldadas, las placas están fabricadas en acero inoxidable y están montadas en forma de espina de pescado. Cada una de las placas se gira 180 º respecto a la anterior formando un enrejado de puntos de contacto.
