Un condensador de superficie es un tipo de intercambiador de calor que se utiliza a menudo para condensar vapor bajo presión de vacío como parte de una planta de energía térmica. El condensador de tubo y carcasa convierte el vapor de su fase gaseosa en líquido como parte de un ciclo termodinámico que incluye un generador de vapor, una bomba y una turbina. El vapor se condensa en la superficie exterior de los tubos a través de los cuales pasa el agua de refrigeración. El agua puede provenir de un sistema de circuito cerrado o un sistema abierto a una fuente exterior. La configuración de un condensador de superficie se designa por el número de pasadas, si el sistema está dividido y la forma de la carcasa.
El ciclo termodinámico que utiliza un condensador de superficie incorpora un generador donde se calienta el agua para crear vapor a alta presión. La presión del vapor impulsa una turbina para producir energía. El sistema pasa el escape de vapor al condensador de superficie a una presión más baja. El condensador vuelve a convertir el vapor en líquido. Una bomba mueve el agua condensada de regreso al generador de vapor para que el ciclo se pueda repetir.
La forma física del condensador es una carcasa con un haz de tubos que la atraviesa. El agua de refrigeración corre a través de los tubos. El intercambio de calor tiene lugar cuando el agua de refrigeración absorbe calor del vapor a través de la superficie de los tubos. La pérdida de calor hace que el vapor se convierta en agua líquida, conocida como condensado, y caiga al fondo del condensador. El agua de refrigeración puede reciclarse en un circuito cerrado o puede extraerse de una fuente exterior, como un lago o río, y descargarse después de pasar por el condensador.
La presión de vacío es importante para la eficiencia del sistema. La carcasa del condensador de superficie se mantiene al vacío manteniendo la temperatura en un punto lo suficientemente bajo como para que la presión de vapor del agua sea menor que la presión ambiental. Este nivel reducido ayuda a aumentar la caída de presión en la turbina, mejorando así la salida. La presión de vacío tiende a atraer gases no condensables, como aire, al condensador. Estos gases deben eliminarse para evitar una reducción en la eficiencia causada por los gases no condensables que rodean los tubos e interfieren con el intercambio de calor. La remoción también es necesaria para evitar la corrosión por la presencia de oxígeno en el sistema.
El diseño de la unidad puede permitir que el agua de refrigeración pase a través de los tubos una vez o puede tener múltiples haces de tubos de modo que el agua fluya de un extremo a otro de la carcasa dos o más veces, o pase. Un condensador de superficie dividida tendrá secciones y haces de tubos separados, de modo que parte de la unidad se puede apagar para mantenimiento mientras otra parte aún está funcionando. Una unidad no dividida con una sola carcasa y un haz de tubos debe apagarse por completo por cualquier servicio o problema. Las carcasas de los condensadores de superficie pueden tener formas rectangulares o cilíndricas según la ubicación del equipo y la capacidad del sistema.