Intercambiadores De Calor

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto.

Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Entre las principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de

Calor se encuentran las siguientes:

• Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura.

• Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura.

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura.

• Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío.

Por lo cual surgen sus diferentes clasificaciones que se puede subdividir:

• Según el tipo de servicio

• De acuerdo al proceso de transferencia

• De acuerdo a los mecanismos de transferencia de calor

• De acuerdo al número de fluidos involucrados

• De acuerdo a la disposición del fluido

• De acuerdo a la compactación de la superficie

• De acuerdo al tipo de construcción

Clasificación y Funcionamiento

-Tipos de intercambiadores de calor según su construcción

• Carcaza y tubo

La construcción más básica y común de los intercambiadores de calor es el de tipo tubo y carcaza, este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcaza.

El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor como fluido de carcaza o fluido externo. En los extremos de los tubos, el fluido interno es separado del fluido externo de la carcaza por la(s) placa(s) del tubo. Los tubos se sujetan o se sueldan a una placa para proporcionan un sello adecuado.

En sistemas donde los dos fluidos presentan una gran diferencia entre sus presiones, el líquido con mayor presión se hace circular típicamente a través de los tubos y el líquido con una presión más baja se circula del lado de la cáscara.

Esto es debido a los costos en materiales, los tubos del intercambiador de calor se pueden fabricar para soportar presiones.

• Plato

El intercambiador de calor de tipo plato, consiste de placas en lugar de tubos para separar a los dos fluidos caliente y frío.

Los líquidos calientes y fríos se alternan entre cada uno de las placas y los bafles

dirigen el flujo del líquido entre las placas. Ya que cada una de las placas tiene un área superficial muy grande, las placas proveen un área extremadamente grande de transferencia de térmica a cada uno de los líquidos .Por lo tanto, un intercambiador de placa es capaz de transferir mucho más calor con respecto a un intercambiador de carcaza ytubos con volumen semejante, esto es debido a que las placas proporcionan una mayor área que la de los tubos.

El intercambiador de calor de plato, debido a la alta eficacia en la transferencia de calor, es mucho más pequeño que el de carcaza y tubos para la misma capacidad de intercambio de calor. Sin embargo, el tipo de intercambiadores de placa no se utiliza extensamente debido a la inhabilidad de sellar confiablemente las juntas entre cada una de las placas.

-Tipos de intercambiadores de calor según su operación

• Flujo paralelo

Existe un flujo paralelo cuando el flujo interno o de los tubos y el flujo externo o de

la carcaza ambos fluyen en la misma dirección. En este caso, los dos fluidos entran al intercambiador por el mismo extremo y estos presentan una diferencia de temperatura significativa.

Como el calor se transfiere del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura, la temperatura de los fluidos se aproximan la una a la otra, es

decir que uno disminuye su temperatura y el otro la aumenta tratando de alcanzar el equilibrio térmico entre ellos.

Debe quedar claro que el fluido con menor temperatura nunca alcanza la temperatura del fluido más caliente.

• Contraflujo

Se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección pero en sentido opuesto. Cada uno de los fluidos entra al intercambiador por diferentes extremos Ya que el fluido con menor temperatura sale en contraflujo del intercambiador de calor en el extremo donde entra el fluido con mayor temperatura, la temperatura del fluido más frío se aproximará a al temperatura del fluido de entrada.

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