Radiador

Un radiador es un intercambiador de calor que se utiliza para transferir energía térmica de un medio a otro con el fin de enfriar o calentar. La mayoría de los radiadores se fabrican para funcionar en automóviles , edificios y aparatos electrónicos .

Un radiador siempre es una fuente de calor para su entorno, ya sea para calentar dicho entorno o para enfriar el fluido o refrigerante que se le suministra, como en el caso de la refrigeración de motores de automóviles y las torres de refrigeración seca de sistemas de climatización . A pesar de su nombre, la mayoría de los radiadores transfieren la mayor parte del calor por convección en lugar de por radiación térmica .

El hipocausto romano es el primer ejemplo de un tipo de radiador para la calefacción de edificios. A Franz San Galli , un empresario ruso de origen prusiano que vivía en San Petersburgo , se le atribuye comúnmente la invención del radiador de calefacción alrededor de 1855, ^{[ 1 ] [ 2 ]} habiendo recibido una patente de radiador en 1857, ^{[ 3 ]} pero el escocés Duncan Cameron, en 1845, había descubierto un diseño similar mediante el uso de vapor caliente y un sistema cerrado de agua, mientras estudiaba en la universidad. ^{[ 4 ]}

La transferencia de calor en un radiador se produce mediante dos mecanismos: radiación térmica y convección en el aire o líquido en circulación. La conducción no suele ser una fuente importante de transferencia de calor en los radiadores. Un radiador incluso puede transferir calor por cambio de fase , por ejemplo, al secar un par de calcetines. En la práctica, el término «radiador» se refiere a cualquier dispositivo en el que un líquido circula por tubos expuestos (a menudo con aletas u otros medios para aumentar la superficie). El término « convector » se refiere a una clase de dispositivos en los que la fuente de calor no está directamente expuesta.

Para aumentar la superficie disponible para el intercambio de calor con el entorno, un radiador cuenta con múltiples aletas en contacto con el tubo que transporta el líquido que circula por él. El aire (u otro fluido externo) en contacto con las aletas disipa el calor. Si el flujo de aire se ve obstruido por suciedad o daños en las aletas, esa parte del radiador resulta ineficaz para la transferencia de calor.

Los radiadores se utilizan habitualmente para calentar edificios en el continente europeo. En un sistema de calefacción central por radiación , se genera agua caliente, o a veces vapor, en una caldera central y se distribuye mediante bombas a través de los radiadores del edificio, donde este calor se transfiere al exterior.

En algunos países, los radiadores portátiles son habituales para calentar una sola habitación, como una alternativa más segura a los calefactores eléctricos y a los calefactores con ventilador .

Los radiadores se utilizan en torres de refrigeración secas y torres de refrigeración de circuito cerrado para enfriar edificios que utilizan enfriadoras de líquido para calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), manteniendo el refrigerante de la enfriadora aislado del entorno.

Los radiadores se utilizan para enfriar motores de combustión interna , principalmente en automóviles, pero también en aeronaves con motor de pistón , locomotoras ferroviarias , motocicletas , centrales eléctricas estacionarias y otros lugares donde se utilizan máquinas térmicas ( las embarcaciones , al tener un suministro ilimitado de agua relativamente fría en el exterior, suelen utilizar intercambiadores de calor líquido-líquido ).

Para enfriar el motor térmico, se hace circular un refrigerante a través del bloque del motor , donde absorbe el calor generado. El refrigerante caliente se introduce en el depósito de entrada del radiador (ubicado en la parte superior o lateral), desde donde se distribuye a través del núcleo del radiador mediante tubos hasta otro depósito situado en el extremo opuesto. A medida que el refrigerante circula por los tubos del radiador, transfiere gran parte de su calor a los tubos, que a su vez lo transfieren a las aletas situadas entre cada fila de tubos. Las aletas liberan el calor al aire ambiente. Las aletas aumentan considerablemente la superficie de contacto de los tubos con el aire, incrementando así la eficiencia del intercambio. El líquido enfriado regresa al motor y el ciclo se repite. Normalmente, el radiador no reduce la temperatura del refrigerante hasta la temperatura ambiente, pero sí lo suficiente como para evitar el sobrecalentamiento del motor.

Este refrigerante suele ser a base de agua, con la adición de glicoles para evitar la congelación y otros aditivos para limitar la corrosión , la erosión y la cavitación . Sin embargo, también puede ser un aceite. Los primeros motores utilizaban termosifones para hacer circular el refrigerante; hoy en día, sin embargo, todos los motores, salvo los más pequeños, utilizan bombas . ^{[ 5 ]}

Hasta la década de 1980, los núcleos de los radiadores solían ser de cobre (para las aletas) y latón (para los tubos, colectores y placas laterales), mientras que los depósitos también podían ser de latón o de plástico , a menudo poliamida . A partir de la década de 1970, aumentó el uso del aluminio , que acabó por dominar la gran mayoría de las aplicaciones de radiadores para vehículos. Las principales ventajas del aluminio son su menor peso y coste.

Dado que el aire tiene menor capacidad calorífica y densidad que los refrigerantes líquidos, se debe hacer circular un caudal considerable (en relación con el del refrigerante) a través del núcleo del radiador para absorber el calor. Los radiadores suelen tener uno o más ventiladores que impulsan el aire a través de ellos. Para ahorrar energía del ventilador en los vehículos, los radiadores suelen estar ubicados detrás de la parrilla delantera. La entrada de aire forzado puede proporcionar una parte o la totalidad del flujo de aire de refrigeración necesario cuando la temperatura del refrigerante se mantiene por debajo de la temperatura máxima de diseño del sistema y el ventilador permanece apagado.

A medida que los dispositivos electrónicos se miniaturizan, disipar el calor residual se vuelve más complejo. Se utilizan pequeños radiadores, conocidos como disipadores de calor, para transferir el calor de los componentes electrónicos a una corriente de aire de refrigeración. Los disipadores de calor no utilizan agua, sino que conducen el calor desde la fuente. Los disipadores de calor de alto rendimiento incorporan cobre para una mejor conducción. El calor se transfiere al aire por conducción y convección; una proporción relativamente pequeña se transfiere por radiación debido a la baja temperatura de los dispositivos semiconductores en comparación con su entorno.

Los radiadores también se utilizan en los circuitos de refrigeración líquida para disipar el calor.

Los radiadores son componentes de algunas naves espaciales. Estos radiadores funcionan irradiando energía térmica en forma de luz (generalmente infrarroja, dadas las temperaturas a las que operan las naves espaciales), ya que en el vacío del espacio ni la convección ni la conducción pueden transferir el calor. En la Estación Espacial Internacional , se pueden observar claramente como grandes paneles blancos unidos a la estructura principal . Se encuentran tanto en naves tripuladas como no tripuladas. ^{[ 6 ]}

• Disipador de calor
• Dispersor de calor
• Tubo de calor
• Bomba de calor
• Radiatori : pasta pequeña y achatada con forma de radiador.