Los intercambiadores de calor de microcanales mejoran el rendimiento de los refrigeradores


Nov 24, 2023

En un esfuerzo por mejorar la eficiencia energética de los productos de refrigeración, los intercambiadores de calor de microcanales (MCHE) han irrumpido en el mercado. Como evolución de los intercambiadores de calor de aletas y tubos, los MCHE ofrecen eficiencia y ahorro de costes, además de una gran resistencia a la corrosión, especialmente en el mercado de las enfriadoras refrigeradas por aire. 

¿Qué es un intercambiador de calor?

Los intercambiadores de calor permiten la transferencia de calor entre dos medios diferentes, sin mezclarse ni estar en contacto directo. Desempeñan un papel fundamental en los sistemas de enfriadoras refrigeradas por aire, en los que una batería condensadora (intercambiador de calor) permite transferir el calor no deseado del refrigerante al aire.

¿Cómo funcionan los intercambiadores de calor?

En un intercambiador de calor tradicional de aletas y tubos, el refrigerante fluye a través de estrechos tubos de cobre (conocidos como serpentines) en el interior del intercambiador de calor y el aire fluye a través de aletas de aluminio en el exterior. 

En los sistemas de refrigeración por aire, el refrigerante de los tubos finos transporta calor. En un proceso gradual, este calor se intercambia con el aire. En primer lugar, el refrigerante calentado en los tubos transfiere su calor a la pared del tubo. Una serie de aletas de aluminio están conectadas al exterior de la pared del tubo. El calor se transmite a estas aletas a través de la pared del tubo. Las aletas desempeñan un papel crucial, ya que aumentan la superficie disponible para que el aire fluya, lo que permite una mayor transferencia de calor de las aletas al aire. El calor pasa de las aletas al aire que pasa, para ser liberado a la atmósfera exterior.

¿Cómo funcionan los intercambiadores de calor de microcanales?

Los MCHE han tomado el intercambiador de calor de aletas y tubos tradicional y lo han desarrollado para la nueva generación. Los principios de funcionamiento son exactamente los mismos, con el refrigerante fluyendo a través de tubos estrechos en el interior del intercambiador de calor, transfiriendo el calor no deseado al aire a través de las aletas.

Una unidad de microcanales incluye dos colectores, uno de entrada y otro de salida, a ambos lados del intercambiador de calor. Entre cada cabezal hay una serie de tubos planos, que a su vez están divididos en microcanales (tubos más pequeños dentro del tubo plano, que recorren toda su longitud). Esto aumenta la superficie y el calor intercambiado a través de la pared del tubo. Entre los tubos hay aletas con rejilla para aumentar la superficie disponible para el aire. El sistema está soldado con fundentes no corrosivos y fabricado con aleaciones de aluminio. El refrigerante circula por los tubos planos multicanal y el aire lo hace por los huecos de las aletas. 

Lo inteligente de este sistema es la forma en que aumenta la superficie disponible para el aire y prolonga el tiempo que el refrigerante permanece dentro del intercambiador de calor. El refrigerante entra por uno de los cabezales y luego pasa por los microcanales de los tubos planos hasta llegar al otro cabezal. Los deflectores dentro del cabezal, controlan la dirección en la que fluye el refrigerante. Esto obliga al refrigerante a atravesar los tubos varias veces. Cuanto más tiempo permanezca el refrigerante en el tubo, mayor será la transferencia de energía térmica a la pared del tubo. 

Como en los intercambiadores de calor de aletas y tubos tradicionales, el calor se conduce a través de la pared del tubo hasta las aletas. El calor pasa de las aletas al aire y se libera a la atmósfera exterior.

¿Los intercambiadores de calor de microcanales hacen que los sistemas de refrigeración sean más eficientes desde el punto de vista energético?

La respuesta corta es sí. El uso de MCHE mejora la transferencia de calor y el rendimiento térmico. Esto se debe a que

  • Los MCHE pueden utilizar hasta un 50% menos de refrigerante. 
  • El método de fabricación de ensamblaje por soldadura elimina la resistencia de contacto para una mayor eficiencia.
  • Los tubos multicanal planos tienen un diámetro menor que los tubos de cobre, lo que permite un mayor intercambio de calor en la transferencia de calor monofásica.
  • Los tubos multicanal planos tienen una mayor tensión superficial que los tubos de cobre, lo que provoca un flujo estratificado. Esto también permite un mayor intercambio de calor en la transferencia de calor bifásica.
  • Las unidades de microcanal utilizan aletas apersianadas. Esto garantiza un coeficiente de transferencia de calor un 50% superior al de las aletas rectangulares que suelen encontrarse en los intercambiadores de calor de aletas y tubos.
  • Las aletas apersianadas pueden reducir las turbulencias del flujo de aire y minimizar las sombras de aire.
  • Las aletas con rejilla producen una menor caída de presión en el lado del aire, lo que reduce el consumo de energía del ventilador.
  • Los MCHE son más resistentes a la corrosión, lo que aumenta su vida útil. 

Los fabricantes de MCHE están de acuerdo en su capacidad superior para transferir calor e importancia dentro de los sistemas HVAC de alta eficiencia. Los intercambiadores de calor de microcanal ofrecen un alto nivel de fiabilidad y durabilidad, menor carga de refrigerante, menor tamaño y peso, junto con un envidiable ahorro en la huella de carbono.

Microcanal frente a aleta y tubo?

Ventajas de los intercambiadores de calor de microcanal:

  • Eficiencia energética: algunos fabricantes afirman que son entre un 20 y un 40% más eficientes que los intercambiadores de calor de aletas y tubos.
  • Los MCHE son mucho más pequeños y pueden pesar hasta un 60% menos por intercambiador de calor, o hasta un 7% menos por enfriadora.
  • Construcción robusta con una vida útil más larga
  • Fáciles de limpiar, lo que mejora su mantenimiento
  • Es probable que cuesten menos en materiales
  • Pueden mejorar la eficiencia energética de los sistemas más antiguos al sustituir a los intercambiadores de calor de aletas y tubos
  • Funcionamiento más silencioso, ya que pueden utilizarse ventiladores más pequeños.
  • Más flexible en cuanto a disposición y diseño.

Desventajas del intercambiador de calor de microcanales:

  • El condensado puede ser un problema y bloquear el flujo de aire sobre las aletas. 
  • Dado que la unidad es más compleja, las características de diseño del intercambiador de calor deben garantizar un flujo de refrigerante correcto.  Las unidades mal diseñadas o fabricadas no ofrecerán los resultados deseados.

Una de las grandes ventajas del MCHE es la resistencia natural a la corrosión que ofrece la estructura de aluminio, que puede mejorarse aún más con revestimientos protectores. El estudio Carrier - Heat Exchanger Corrosion Durability Study, realizado por Advanced Materials Engineering, comparó nueve serpentines diferentes, entre ellos MCHE con y sin revestimiento, sistemas de aletas y tubos de cobre y aluminio con y sin revestimiento, y serpentines desnudos de aluminio y cobre. 

Como era de esperar, un intercambiador de calor de microcanales con revestimiento de alta calidad obtuvo el mejor resultado en todas las pruebas. Sin embargo, el MCHE sin revestimiento superó a los intercambiadores de calor de aletas y tubos tradicionales sin revestimiento, con aletas de aluminio prerrevestidas y bobinas revestidas de oro con tubos de cobre y aletas de aluminio. El MCHE sin revestimiento también superó al serpentín desnudo con tubos de cobre y aletas de cobre.

Certificación de enfriadoras que utilizan intercambiadores de calor de microcanales

Al elegir una enfriadora que utilice MCHE, debe asegurarse de seleccionar el producto adecuado para su aplicación. No sólo necesita conocer sus capacidades, sino que es vital que disponga de información sobre su rendimiento técnico. Esto le ayudará a evitar posibles problemas de rendimiento. 

La certificación le permite comparar productos de forma objetiva para tomar una decisión con conocimiento de causa. Entre las ventajas de elegir un producto certificado se incluyen:

  • El rendimiento del producto se evalúa según los mismos criterios y los resultados se expresan en la misma unidad de medida, independientemente del país en el que se fabriquen o comercialicen los productos.
  • El rendimiento de un producto certificado es verificado por un organismo acreditado imparcial, independiente y competente
  • Los productos certificados cumplen las normas
  • Un producto cuyas prestaciones están certificadas funcionará de acuerdo con las especificaciones indicadas por el fabricante.

Si desea consultar y comparar la tecnología de enfriadoras, nuestro directorio de productos certificados es un buen punto de partida. La sencilla función de búsqueda le permite ver los productos por familia, tipo, marca, nombre del modelo y número de certificado. 

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