Intercambiadores de calor Ing. Iván Fernández Cruz Alumno: Jaziel Arturo Cales Gutiérrez Grupo: 307

fundamento El papel de los intercambiadores de calor han adquirido una creciente importancia recientemente al empezar a ser conscientes los técnicos de la necesidad de ahorrar energía. En consecuencia de desea obtener equipos óptimos, no solo en función de un análisis térmico y rendimiento económico de lo invertido, si no también en función del aprovechamiento energético del sistema. Un cambiador de calor consiste en un limite solido, buen conductor, que separa dos fluidos que se intercambian energía por transmisión de calor. Una de las primeras tareas en el análisis térmico de un cambiador de calor de carcasa y tubos consiste en evaluar el coeficiente global de transmisión de calor entre las dos corrientes fluidas…

Definición Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor de un fluido a otro, sea que estos estén separados por una barrera solida o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Clasificación Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos se puede realizar una clasificación dependiendo de su construcción. Para la elección del mismo se consideran aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad, conductividad térmica, etc.

Tipos de intercambiadores de calor Los intercambiadores de calor se clasifican de la manera siguiente: Contacto indirecto o recuperadores: - Tubos concéntricos o doble tubo - Coraza y tubos - Evaporadores - Placa - Compacto - Regeneradores Contacto directo: - Torres de enfriamiento

Tubos concéntricos o doble tubo Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo son los más sencillos que existen. Están constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el interior del tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos.

CORAZA Y TUBOS El intercambiador de calor de coraza y tubos es el más utilizado en la industria. Está formado por una coraza y por multitud de tubos. Se clasifican por el número de veces que pasa el fluido por la coraza y por el número de veces que pasa el fluido por los tubos.

EVAPORADORES Un evaporador es un intercambiador de calor de coraza y tubos. Las partes esenciales de un evaporador son la cámara de calefacción y la cámara de evaporación. El haz de tubos corresponde a una cámara y la coraza corresponde a la otra cámara. La coraza es un cuerpo cilíndrico en cuyo interior está el haz de tubos. Las dos cámaras están separadas por la superficie sólida de los tubos, a través de la cual tiene lugar el intercambio de calor. La forma y la disposición de estas cámaras, diseñadas para que la eficacia sea máxima, da lugar a distintos tipos de evaporadores.

Evaporadores de tubos verticales

PLACAS Un intercambiador de calor de placas consiste en una sucesión de láminas de metal armadas en un bastidor y conectadas de modo que entre la primera y la segunda placa circule un fluido, entre la segunda y la tercera otro, y así sucesivamente. Estas placas están separadas por juntas, fijadas en una coraza de acero. La circulación de estos fluidos puede tener diferentes configuraciones, en paralelo y contracorriente

COMPACTO Los intercambiadores de calor compactos están diseñados para conseguir una gran área superficial de transferencia de calor por unidad de volumen. En los intercambiadores compactos, los dos fluidos normalmente se mueven en direcciones ortogonales entre sí. Esta configuración del flujo recibe el nombre de flujo cruzado. El flujo cruzado se clasifica en mezclado (uno de los dos fluidos fluye libremente en dirección ortogonal al otro sin restricciones) y no mezclado (se ponen unas placas para guiar el flujo de uno de los fluidos).

REGENERADORES En un regenerador, la transferencia de calor entre dos corrientes es transportada por el paso alternado de fluidos calientes y fríos a través de un lecho de sólidos, el cual tiene una apreciable capacidad de almacenamiento de calor. El fluido caliente proporciona calor a los sólidos que se calientan de forma gradual; pero antes de llegar al equilibrio los flujos son cambiados y entonces el fluido frío remueve el calor del lecho. En un tipo de regenerador se utilizan dos lechos idénticos, como en un sistema absorbedor-desorbedor. Un segundo tipo utiliza un lecho rotatorio con forma de una llanta gruesa, con el fluido frío que circula axialmente a través del sector (generalmente 180º) del lecho, mientras que el fluido caliente circula en una dirección contraria a través del otro sector. En regeneradores rotatorios, el lecho es frecuentemente una matriz de barras, pantallas o láminas corrugadas, hace que tenga una gran área de superficie, pero además, una alta fracción de vacíos y una caída de presión más baja que un lecho de partículas.

TORRES DE ENFRIAMIENTO Las torres de enfriamiento son un tipo de intercambiadores de calor que tienen como finalidad quitar el calor de una corriente de agua caliente, mediante aire seco y frío, que circula por la torre. El agua caliente puede caer en forma de lluvia y al intercambiar calor con el aire frío, vaporiza una parte de ella, eliminándose de la torre en forma de vapor de agua.

Aplicaciones industriales Industria alimentaria: enfriamiento, terminación y pasteurización de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres etc. Industria química y petroquímica: producción de combustibles, etanol, biodiesel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites industriales, plantas de cogeneración, etc. Industria del aire acondicionado: cualquier proceso que implique enfriamiento de los gases. Calefacción y energía solar: producción de agua caliente mediante paneles solares, etc. Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante el empleo del agua del mar.

En los procesos químicos Los intercambiadores de calor a placas se utilizan para controlar temperaturas de proceso, calentamiento o enfriamiento de productos químicos en proceso, evaporadores, concentradores. La eficacia térmica de los procesos energéticos es vital para las industrias químicas. intercambiadores de calor compactos ofrecen una elevada eficiencia energética y se utilizan en los siguientes tipos de aplicaciones: Refrigeración Condensación Evaporación Precalentamiento Calefacción

Productos químicos Los intercambiadores de calor en la industria química también son utilizados en la elaboración de ciertos productos tales como productos petroquímicos, polímeros, fibras, productos químicos inorgánicos, fertilizantes, productos químicos especiales, productos de consumo y cosméticos. Uno de los mas sofisticado son los reactores de placas para producción contínua de productos químicos especiales proporcionan una producción más rentable y segura, un control total del proceso de fabricación y un menor impacto medioambiental.

Ecuaciones de diseño

Conclusión En un intercambiador de calor se debe realizar paulatinamente un mantenimiento ya que esto puede ocasionar problemas para su funcionamiento. Además que al conocer los tipos de intercambiadores de calor podemos seleccionar el intercambiador apropiado, este siempre va a depender de la aplicación en la industria y por su economía para su elaboración. También la utilización de estos equipos en la industria se puede ahorrar energía lo cual implica costos y mantener las propiedades de tratamiento de los fluidos los mismos que coadyuvan el optimo desempeño de las maquinas y equipos..

Bibliografía www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/Intercambiadores.pd epsem.upc.edu/~intercanviadorsdecalor/.../intercanviadors_calor.html www.danfoss.com/Latin_America.../Industrial+heat+exchangers.htm local.alfalaval.com/es...calor/intercambiadores-de-calor.../default.aspx