Intercambiadores de Calor


Trabajo Práctico Nº3
“Intercambiadores de Calor”

Los intercambiadores de calor son equipos que permiten transferir energía (calor) de un fluido a otro sin ponerlos en contacto directo, la transferencia se produce a través de una pared sólida que los separa. Un fluido transfiere calor por convección a una pared sólida, el calor atraviesa esta por conducción y por último el otro fluidorecibe la transferencia por convección. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Tipos de intercambiadores de calor según el proceso de transferencia de calor

De Contacto Directo
En este tipo de intercambiador, el calor es transferido por contacto directo entre dos corrientes en distintas fases(generalmente un gas y un líquido de muy baja presión de vapor) fácilmente separables después del proceso de transferencia de energía; como ejemplo se tienen las torres de enfriamiento de agua con flujo de aire. El flujo de aire puede ser forzado o natural.

De Contacto Indirecto
En los intercambiadores de tipo contacto indirecto, las corrientes permanecen separadas y la transferencia de calor serealiza a través de una pared divisora, o desde el interior hacia el exterior de la pared de una forma no continua. Cuando el flujo de calor es intermitente, es decir, cuando el calor se almacena primero en la superficie del equipo y luego se transmite al fluido frío, se denominan intercambiadores tipo transferencia indirecta, o tipo almacenador o sencillamente regenerador. La intermitencia en elflujo de calor es posible debido a que el paso de las corrientes tanto caliente como fría es alternado; como ejemplo pueden mencionarse algunos precalentadores de aire para hornos. Aquellos equipos en los que existe un flujo continuo de calor desde la corriente caliente hasta la fría, a través de una delgada pared divisora son llamados intercambiadores tipo transferencia directa o simplementerecuperadores; éstos son los más usados a nivel industrial.

Tipos de intercambiadores según su construcción

Intercambiadores de doble tubos

Este es uno de los diseños más simples y consiste básicamente de dos tubos concéntricos, en donde una corriente circula por dentro del tubo interior mientras que la otra circula por el ánulo formado entre los tubos. Este es un tipo de intercambiador cuyaconstrucción es fácil y económica, lo que lo hace muy útil.
Constructivamente están constituidos por juegos de tubos concéntricos,"tes" conectoras, cabezales de retorno y codos en U según el esquema siguiente. Este esquema representa una "horquilla" Los intercambiadores de doble tubo están constituidos por varias horquillas interconectadas para obtener el área de transferencia, que como veremos, seprevé en el cálculo de su diseño.


Intercambiadores de Tubo y Carcasa ó de Tubo y Coraza

Transfieren energía de un fluido a otro a través de la pared de tubos. A diferencia del doble tubo si bien un fluido circula por dentro de los tubos el otro circula por el espacio libre que dejan los tubos ubicados dentro de un recipiente cilíndrico denominado carcaza. Existen diferentes arreglosconstructivos que permiten 1 ó más pasos por el interior de los tubos y 1 ó más pasos por el lado carcasa.
De los diversos tipos de intercambiadores de calor, éste es el más utilizado en las refinerías y plantas químicas en general debido a que:
a) Proporciona flujos de calor elevados en relación con su peso y volumen.
b) Es relativamente fácil de construir en una gran variedad de tamaños.
c) Esbastante fácil de limpiar y de reparar.
d) Es versátil y puede ser diseñado para cumplir prácticamente con cualquier aplicación.



Este tipo de equipo consiste en una carcaza cilíndrica que contiene un arreglo de tubos paralelo al eje longitudinal de la carcaza. Los tubos pueden o no tener aletas y están sujetos en cada extremo por láminas perforadas. Estos atraviesan a su vez a una...