Intercambiadores De Calor

Factores de incrustación o fouling
El rendimiento de los intercambiadores de calor suele deteriorarse con el paso del tiempo como resultado de la acumulación de depósitos representa una resistencia adicional para esta transferencia y hace que disminuya la razón de la misma en un intercambiador. El efecto neto de estas acumulaciones sobre la transferencia de calor se representa por un factor deincrustación Rf el cual es una medida de la resistencia térmica introducida por la incrustación.
El tipo más común de incrustación es la precipitación de depósitos sólidos que se encuentran en un fluido sobre las superficies de transferencia de calor El lector puede observar este tipo de incrustación incluso en su casa. Si revisa las superficies interiores de su tetera después de un usoprolongado, es probable que advierta una capa de depósitos de calcio sobre las superficies en las cuales ocurre la ebullición. Esto se presenta en especial en zonas en donde el agua es dura. Al raspar se desprenden las escamas de ese tipo de depósitos y las superficies se pueden limpiar de ellos por medio de un tratamiento químico. Imagine ahora el lector esos depósitos minerales formándose sobre lassuperficies interiores de los finos tubos de un intercambiador de calor y el efecto perjudicial que pueden tener sobre el área de paso del flujo y sobre la transferencia de calor. Con el fin de evitar este problema potencial, el agua en las plantas generadoras de procesos se trata en forma extensa y se elimina su contenido sólido antes de permitir que circule por el sistema. Las partículas de cenizasólida que se encuentran en los gases de combustión y que se acumulan sobre las superficies de los precalentadores de aire crean problemas semejantes.
Otra forma de incrustación, la cual es común en la industria de procesos químicos, es la corrosión y otra la incrustación química. En este caso las superficies se incrustan por la acumulación de los productos de las reacciones química sobre ellas. Estaforma de incrustación se puede evitar recubriendo los tubos metálicos con vidrio o usando tubos de plástico en lugar de los metálicos. Los intercambiadores también pueden incrustarse por el crecimiento de algas en los fluidos calientes. Este tipo de incrustación se conoce como incrustación biológica y se puede impedir mediante el tratamiento químico.
En las aplicaciones donde es probable queocurra, la incrustación debe considerarse en el diseño y selección de los intercambiadores de calor. En esas aplicaciones puede ser necesario seleccionar un intercambiador más grande y, por ende, más caro, para garantizar que satisfaga los requisitos de diseño de transferencia de calor incluso después de que ocurra la incrustación. La limpieza periódica de los intercambiadores y el tiempo desuspensión de actividades resultante son inconvenientes adicionales asociados con la incrustación.
Es obvio que el factor de incrustación es cero para un nuevo intercambiador, y aumenta con el tiempo a medida que se acumulan los depósitos sólidos sobre la superficie del mismo. El factor de incrustación depende de la temperatura de operación y de la velocidad de los fluidos, así como de la duración delservicio. La incrustación se incrementa al aumentar la temperatura y disminuir la velocidad.
La relación del coeficiente de transferencia de calor total dada con anterioridad es válida para superficies limpias y es necesario modificarla para tomar en cuenta los efectos de la incrustación sobre las superficies interior y exterior del tubo. Para un intercambiador de calor de casco y tubos, sin aletas,se puede expresar como:
[pic]

En donde Rf, i y Rf, o son los factores de incrustación en esas superficies.
En los manuales se encuentran tablas más completas de ellos. Como el lector esperaría, existe una incertidumbre en estos valores y deben ser usados como una guía en la selección y evaluación de los intercambiadores, con el fin de tomar en cuenta los efectos de la incrustación...