CONCEPTOS

INTERCAMBIADORES
DE CALOR
(CONCEPTOS)

Intercambiador de calor
Los intercambiadores de calor son
equipos de transferencia de calor.
Pueden
clasificarse
según
su
construcción o el servicio que prestan.

1

Clasificación de intercambiadores de
calor según el servicio
Refigerador: utiliza un refrigerante para
enfriar un fluido hasta una temperatura
menor que la obtenida si se utilizara agua.
“Condensador: unidades de carcaza y tubo
que se utilizan para la condensacion de
vapores de desecho. (contacto directo)
“ Enfriador: unidad en la cual una corriente del
proceso intercambia calor con agua o aire sin
cambio de fase
“

“ Calentador:

aumenta la entalpia de una
corriente sin cambio de fase.
“ Rehervidor: un vaporizador que provee
calor latente de vaporizacion
“ Generadores de vapor:(calderas)
“ Sobrecalentador: calienta el vapor por
encima
de
la
temperatura
de
saturacion.
“ Vaporizador: convierte el liquido en
vapor. ( liquidos diferentes al agua)

2

Clasificación de intercambiadores de
calor según configuración.
Intercambiador de doble tubo
“ Intercambiador de coraza y tubo
“ Intercambiador de calor de placas
“ Intercambiadores de calor de flujo cruzado
“

Clasificación deintercambiadores de
calor según configuración.
“

“

Intercambiador de doble tubo: están constituidos por
uno o mas tubos en forma de U, encerrados dentro
de otro tubo que hace papel de carcaza.
Las secciones de doble tubo permiten un flujo en
contracorriente y co-corriente. Soportan hasta
presiones de 16500 kPa en el lado de la carcaza y
103400 kPa en tubos. Estos intercambiadores se
justificaneconómicamente si el área requerida es
menor de 30 m2

3

Pros
Versátil
Manejan altas presiones
Disponibles en muchos tamaños
Fácilmente modificables para
mantenimiento
U Comparable con
intercambiadores de tubo y coraza

Contras
Grandes, pesados, y caros por
unidad de área
Intercambiadores de tubo y
coraza son menos caros para
áreas

> 30 m2

4

Intercambiador de doble tubo en serie

Clasificación deintercambiadores de
calor según configuración.
“

Intercambiador carcaza y tubo: consiste en
un haz de tubos paralelos encerrados en
una carcaza cilíndrica llamado coraza
Tipos:
- Cabezal fijo: tiene ambos extremos del
cabezal de tubos sujetos a la carcaza.
- Cabezal móvil: tiene un solo extremo del
cabezal de tubos sujeto a un extremo, y el
otro a un cabezal móvil.

5

Clasificación deintercambiadores de
calor según configuración.

Pros
Amplio intervalo de
operación , tamaños, y
en especial
1.8 < A < 3 millon
ft2 bajo costo/ ft2

Contras
Inflexibles una vez
instalados

Intercambiador de tubos y carcaza

6

Intercambiador de tubos y carcaza

Intercambiador serie

7

Componentes de un intercambiador de tubo y carcaza
Cabezal
Boquilla de canal

Boquilla de la coraza
Carcaza

DeflectoresBoquilla canal

Boquilla de la carcaza

8

Deflectores transversales

Barras tirantes
Bafle

Clasificación de intercambiadores de
calor según configuración.
“

Intercambiador de calor de platos : consiste en una
serie de placas finas con corrugación que separa los
fluidos

9

Intercambiadores de calor de placas
Pros
“
“

“
“

Desarrollados para la industria
alimenticia
Especialmente útil dondela
corrosión, sedimentación, limpieza y
esterilización son importantes.
EL flujo es altamente turbulento ⇒
alto U’s,
Fácil de desmantelar y limpiar

Contras
•

Limitado a temperaturas modestas y
bajas presiones <25 bar

•

Los empaques son caros y deben
ser re-usables.

10

Ecuaciones básicas de diseño
T2

Ecuación de Fourier:
q = −kA

T1

dT
dr

r2

A = 2π rL

r1

T

r2

o
q
=
∫r 2π rL T∫ −kdT1
1

q=

2π Lk (T2 − T1 )
ln(r2 / r1 )

Resistencias térmicas:
Rtot =
q=

T3

Ta − T3
q

r3

(T2 − T1 )
ln(r1 / r2 )
2π Lk

T2
T1

ln(r2 / r1 )
R1 =
2π Lk

r2

ln( r3 / r2 )
R2 =
2π Lk2

r1

Ta

Ley enfriamiento Newton
q=

(Ta − T1 )
1
→ Ra =
1
2π r1 Lha
hA

Rtot = ∑ R =

T3 T2

T1

Ta

R2

R1

Ra

q

ln(r2 / r1 ) ln(r3 / r2 )
1
+
+
2π r1 Lha
2π Lk
2π Lk

11

T3

Resistencias térmicas:
r3

T2...