Intercambiadores

Introducción.

Dentro de la industria química y otros tipos de industrias, el aprovechamiento optimo de la energía para reducir costos, es un tema que abarca desde el diseño de planta, equipos líneas y ubicación de los mismos. Es así como el intercambio de energía tiene su propio apartado de estudio, lo cual nos llevara a conocer y analizar el equipo para la realización de cálculos diseño yconstrucción del equipo necesario.
Es así como el estudio de los intercambiadores de calor tiene un gran rango de aplicación e importancia dentro la Ingeniería para optimizar y maximizar su utilización y asi disminuir en medida los costos de la Industria.

Definición Intercambiadores de calor

El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que desempeña en un proceso. Losintercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. El vapor y el agua de enfriamiento son servicios y no se consideran en el mismo sentido que las corrientes de proceso recuperables. Los calentadores se usan primariamente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin, aun cuando en las refinerías de petróleo el aceite caliente recirculado tiene el mismopropósito. Los enfriadores se emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador principal. Los condensadores son enfriadores cuyo propósito principal es eliminar calor latente en lugar de calor sensible.

Clasificación Intercambiadores de calor

Dentro de la clasificación de los intercambiadores de calor podremos encontrarlos con respecto al sentido del flujo y suconstrucción. Para casos mas prácticos se enunciara su clasificación con respecto a su construcción, ya que con respecto a su flujo existen, en paralelo, contracorriente y en algunos casos transversal.

a) Intercambiador de calor de doble tubo
El intercambiador más simple es el intercambiador de doble tubo o de tubos concéntricos. Donde uno de los fluidos fluye en el interior de una tubería y elotro lo hace en el espacio anular entre ambas tuberías. Los fluidos pueden circular en paralelo o a contracorriente. El intercambiador puede fabricarse con un simple par de tubos adaptando las conexiones en los extremos, o con varios pares interconectados en serie. Este tipo de intercambiador es útil principalmente para velocidades de flujo bajas.

b) Intercambiadores de tubos y coraza.Cuando se manejan flujos más grandes se usa un intercambiador de tubos y coraza, que es el tipo más importante en las industrias de proceso. Los flujos de estos intercambiadores son continuos. Se usan muchos tubos en paralelo con uno de los fluidos circulando en su interior. Los tubos, distribuidos en forma de manojo, están encerrados en una sola coraza y el otro fluido fluye por el exterior de lostubos, dentro de la coraza.

El fluido frío entra y circula por los tubos en paralelo en un solo paso, mientras que
el fluido caliente entra por el otro extremo y fluye a contracorriente por el exterior de los tubos. Se usan deflectores transversales de tal manera que el fluido se ve forzado a fluir perpendicularmente por la batería de tubos en lugar de hacerlo en paralelo. Esta turbulenciaadicional generada por el flujo transversal, aumenta el coeficiente de transferencia de calor de la coraza.

c) Intercambiador de flujo cruzado.
Cuando se va a calentar o enfriar un gas como el aire, uno de los dispositivos de uso más común es el intercambiador de calor de flujo transversal. Uno de los fluidos, que es un líquido, fluye dentro de tubos y el gas exterior fluye a través delmanojo de tubos por convección forzada o a veces natural. El fluido del interior de los tubos se considera sin mezcla, ya que está confinado y no puede mezclarse con ninguna otra corriente. El flujo de gas en el exterior de 16s tubos está mezclado, dado que puede moverse libremente entre los tubos y habrá una tendencia a que la temperatura del gas se igual en la dirección normal al flujo. En el...