Intercambiadores de calor



Antes de comenzar hablar de intercambiadores de calor, empezaremos el tema desde la unidad más básica para el entendimiento de los mismos, explicaremos qué es el calor:
CALOR
El calor se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo de energíasiempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
El calor es representado con la letra (Q) y la variable que trabaja es temperatura (t). Ahora bien sabemos que el calor puede manifestarse de dos maneras:
Calor Sensible: Cuando en un sistema su temperatura aumentadebido a un suministro de energía en forma de calor.
La ecuación del calor sensible es: Q=mc(Tf-Ti)
Dónde:
{Q} = calor
m = masa
Ti = Temperatura inicial
Tf = Temperatura final
Calor Latente: Cuando en un sistema su temperatura no cambia cuando se suministra energía en forma de calor. Durante el suministro de energía en forma de calor el fluido cambia de fase.
La ecuación del calor latente es:Q=λm
Dónde:
Q = calor
m = masa
“λ” es una constante de proporcionalidad y se conoce como “entalpia de transformación”.
Ahora que ya sabemos que el calor es la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes cuerpos o zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas podemos distinguir que está energía (calórica o térmica) puede ser transferida pordiferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección.

Transferencia del Calor
Prácticamente en todas las operaciones intervienen la producción o absorción de energía en forma de calor. Por lo tanto, las leyes que rigen la transferencia de calor y el tipo de aparatos, cuyo fin principal es el control del flujo de calor.
Cuando dos objetos estána temperaturas diferentes se ponen en contacto térmico, el calor fluye desde de objeto de temperatura más elevada al de temperatura baja.
Conducción: El calor fluye sin que tenga lugar un movimiento observable de la materia, el flujo de calor es proporcional al gradiente de la temperatura y de signos opuestos.
Dq= - k dT
dA dx Ley de FourierDónde:
q: Velocidad del flujo de calor en dirección normal a la superficie
A=Área de la superficie
T=Temperatura
X=Distancia normal a la superficie
K=Constante de proporcionalidad o conductividad térmica
La conducción térmica se debe a la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas
Convección: Es el flujo de calor asociado con el movimiento de un fluido. Incluye la transferencia de calor apartir de paredes metálica, partículas sólidas y superficies liquidas. El flujo convectivo es proporcional a la diferencia entre temperatura superficie y temperatura del fluido.
q=h (Ts-Tf)
A
T: Temperatura de la superficie
Tf: Temperatura global del fluido, más allá de la superficie
h: Coeficiente de transferencia de calor
Convección natural y forzada: Cuando las corrientes en unfluido son consecuencia de las fuerzas de flotación generada por diferencias de densidad, a esto se lo denomina convección natural. Convección forzada es una corriente se debe a un dispositivo mecánico (como una bomba o un agitador) el flujo es independiente de las diferencias de densidad.
Radiación: Es la transferencia de energía a través del espacio por medio de onda electromagnéticas. Laenergía emitida por un cuerpo negro es proporcional a la temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia.
Wb= ΩT4
Wb=Velocidad de emisor de la energía radiante por unidad de área
Ω=Constante de Stefan-Boltmann
T=Temperatura absoluta

Intercambiador de calor
Una vez entendidos los conceptos anteriores, podemos introducirnos en intercambiadores de calor ¿Qué es un intercambiador de calor?:...