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Aplicaciones de transferencia- el intercambiador de calor

El desarrollo de los intercambiadores es variado y de una amplia gama de tamaños y tecnología como plantas de potencia de vapor, plantas de procesamiento químico, calefacción y acondicionamiento de aire de edificios, refrigeradores domésticos, radiadores de automóviles, radiadores de vehículos especiales, etc.
En los tipos comunes,tales como intercambiadores de coraza y tubos y los radiadores de automóvil, la transferencia de calor se realiza fundamentalmente por conducción y convección desde un fluido caliente a otro frío que está separado por una pared metálica.
En las calderas y los condensadores, es de fundamental importancia la transferencia de calor por ebullición y condensación.
En ciertos tipos de intercambiadoresde calor, como las torres de enfriamiento, el flujo caliente (es decir, el agua) se enfría mezclándola directamente con el fluido frío (es decir, el aire) o sea que el agua se enfría por convección y vaporización al pulverizarla o dejarla caer en una corriente (o tiro) inducida de aire.
En los radiadores de las aplicaciones especiales, el calor sobrante, transportado por el líquido refrigerante,es transmitido por convección y conducción a la superficie de las aletas y de allí por radiación térmica al vacío.
En consecuencia el diseño térmico de los intercambiedores es un área en donde tienen numerosas aplicaciones los principios de transferencia de calor.
El diseño real de un intercambiador de calor es un problema mucho más complicado que el análisis de la transferencia de calorporque en la selección del diseño final juegan un papel muy importante los costos, el peso, el tamaño y las condiciones económicas.
Así por ejemplo, aunque las consideraciones de costos son muy importantes en instalaciones grandes, tales como plantas de fuerza y plantas de proceso químico las consideraciones de peso y de tamaño constituyen el factor predominante en la selección del diseño en el casode aplicaciones especiales y aeronáuticas. Por lo tanto en este trabajo es importante hacer un tratamiento completo del diseño de intercambiadores de calor.

Para la clasificación de los intercambiadores de calor tenemos tres categorías importantes:

Regeneradores:
Los regeneradores son intercambiadores en donde un fluido caliente fluye a través del mismo espacio seguido de uno frío enforma alternada, con tan poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes.
La superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energía térmica, es muy importante en este dispositivo.
Las propiedades del material superficial, junto con las propiedades de flujo y del fluido de las corrientes fluidas, y con la geometría del sistema, son cantidades que deben conocer para analizaro diseñar los regeneradores.

Intercambiadores de tipo abierto:
Como su nombre lo indica, los intercambiadores de calor de tipo abierto son dispositivos en los que las corrientes de fluido de entrada fluyen hacia una cámara abierta, y ocurre una mezcla física completa de las corrientes.
Las corrientes caliente y fría que entran por separado a este intercambiador salen mezcladas en una sola.El análisis de los intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la conservación de la masa y la primera ley de la termodinámica; no se necesitan ecuaciones de relación para el análisis o diseño de este tipo de intercambiador.

Intercambiadores de tipo cerrado o recuperadores:
Los intercambiadores de tipo cerrado son aquellos en los cuales ocurre transferencia de calor entre doscorrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre sí.
Las corrientes de fluido que están involucradas en esa forma están separadas entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que por estar involucrada en el camino de la transferencia de calor.
En consecuencia, la transferencia de calor ocurre por la convección desde el fluido más cliente a la superficie...