Intercambiador de calor

Intercambiadores de Calor. Patrones de Diseño en la fabricación
Un intercambiador de calor es cualquier dispositivo utilizado para transferir calor de un líquido procesado a otro. En un tipo de intercambiador, los hidrocarburos procesados circulan a través de tubos rodeados por aire o agua fría, de forma similar al radiador de un automóvil.
El intercambio de calor por radiación entre variassuperficies depende de sus diferentes características radiantes, geometrías y orientaciones. El análisis exhaustivo del fenómeno no es operativo por ser demasiado largo y complejo, por lo que en la práctica se deben asumir algunas simplificaciones para poder abordar el estudio:
Todas las superficies son grises ó negras.
Los procesos de emisión y reflexión son difusos.
Las superficies tienentemperaturas y propiedades uniformes en toda su extensión.
La absorbancia es igual a la emitancia e independiente del tipo de radiación incidente.
La sustancia que exista entre las superficies radiantes no emite ni absorbe radiación.
Factor de forma
Para determinar el intercambio de calor por radiación entre superficies hay que determinar la distribución de la radiación emitida por cadasuperficie y que llega a las otras, que se denomina factor de forma, también llamado factor de configuración o de ángulo. El factor de forma desde una superficie i a una superficie j, Fij, se define como la fracción de la radiación emitida por la superficie i que incide sobre la superficie j, o en otras palabras, es interceptada por j.
Si un recinto cerrado está formado por n superficies, la suma de losdiferentes factores de forma de la superficie i con respecto a las n superficies será la unidad, propiedad que se denomina relación de recinto, haciéndose notar que si la superficie es plana o convexa no se verá a sí misma, por lo que en dicho caso Fii = 0:

Los factores de forma dependen exclusivamente de la geometría de las superficies, pero la determinación analítica de sus valores resultacomplicado, por que se han elaborado tablas y gráficos para los casos mas frecuentes, pudiéndose solucionar casos más complejos mediante la combinación de casos simples y en virtud de las relaciones de reciprocidad o de recinto.
Tipos de Intercambiadores de Calor
Para la clasificación de los intercambiadores de calor tenemos tres categorías importantes:
Regeneradores:
Los regeneradores sonintercambiadores en donde un fluido caliente fluye a través del mismo espacio seguido de uno frío en forma alternada, con tan poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes.
La superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energía térmica, es muy importante en este dispositivo.
Las propiedades del material superficial, junto con las propiedades de flujo y del fluido delas corrientes fluidas, y con la geometría del sistema, son cantidades que deben conocer para analizar o diseñar los regeneradores.
Intercambiadores de tipo abierto:
Como su nombre lo indica, los intercambiadores de calor de tipo abierto son dispositivos en los que las corrientes de fluido de entrada fluyen hacia una cámara abierta, y ocurre una mezcla física completa de las corrientes.
Lascorrientes caliente y fría que entran por separado a este intercambiador salen mezcladas en una sola.
El análisis de los intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la conservación de la masa y la primera ley de la termodinámica; no se necesitan ecuaciones de relación para el análisis o diseño de este tipo de intercambiador.
Intercambiadores de tipos cerrados o recuperadores:
Losintercambiadores de tipo cerrado son aquellos en los cuales ocurre transferencia de calor entre dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre sí.
Las corrientes de fluido que están involucradas en esa forma están separadas entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que por estar involucrada en el camino de la transferencia de calor.
En consecuencia, la...