Intercambiadores De Calor 1

Intercambiadores de calor de superficie

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE SUPERFICIE
Una de las aplicaciones más comunes de la transferencia de calor se encuentra en el
diseño y selección de intercambiadores de calor de superficie. Aun y cuando los
problemas que intervienen en el diseño completo de un intercambiador de calor son
múltiples y de carácter muy diverso, la metodología para predecir elcomportamiento
térmico es relativamente sencilla.
Dentro de los múltiples aspectos que se deben considerar en el diseño de un
intercambiador de calor cabe enumerar los siguientes: esfuerzos mecánicos y
dilataciones térmicas en las tuberías, problemas de corrosión, depósito de sólidos en
las líneas de flujo, caídas de presión, peso y tamaño del intercambiador y desde luego
el costo. Este último factorjuega eventualmente un papel sumamente importante en el
diseño o selección de un tipo de intercambiador de calor y debe mantenerse siempre
en mente.
En el presente manual, solo se trataran los aspectos de diseño térmico para
condiciones ya establecidas de un intercambiador de calor y los diferentes aspectos
que involucra el cálculo de su eficiencia.
TEORÍA GENERAL DE INTERCAMBIADORES DE CALOR DESUPERFICIE
Los intercambiadores de calor de superficie son equipos que facilitan el intercambio
de energía térmica entre dos fluidos a temperaturas diferentes, sin que estos se
mezclen entre sí. En la práctica, los intercambiadores de calor son de uso común en
una amplia variedad de aplicaciones, desde los sistemas domésticos de calefacción y
acondicionamiento del aire, hasta los procesos químicosy la producción de energía
en plantas.
En un intercambiador la transferencia de energía térmica, suele comprender
convección en cada fluido y conducción a través de la pared del material que los
separa. En el análisis de los intercambiadores de calor resulta conveniente trabajar
con un coeficiente de transferencia de calor total (U), que toma en cuenta la
contribución de todos estos efectos sobredicha transferencia. La velocidad de la
transferencia de calor entre los dos fluidos en un lugar dado de un intercambiador
depende de la magnitud de la diferencia de temperatura local, la cual varía a lo largo
de dicho intercambiador. En el análisis de los intercambiadores de calor, suele ser
conveniente trabajar con la diferencia de temperatura media logarítmica, ΔT ml , la cual
es unadiferencia media equivalente de temperatura entre los dos fluidos para todo el
intercambiador. El coeficiente de transferencia de calor (U), así como la diferencia
media logarítmica de temperaturas (ΔT ml ), y su metodología de cálculo se describen
más adelante.
TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
Las distintas aplicaciones de la transferencia de calor requieren diferentes tipos de
accesorios yconfiguraciones del equipo para dicha transferencia. El intento de acoplar
los accesorios para la transferencia de calor a cada tipo de necesidades, dentro de las
restricciones específicas, ha conducido a numerosos tipos de diseños innovadores de
intercambiadores de calor:

Héctor Rojas Garduño

Instituto Tecnológico de Celaya

Intercambiadores de calor de superficie

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Intercambiador de Doble Tubo. Eltipo más simple de intercambiador de calor
consta de dos tubos concéntricos de diámetros diferentes (figura 1), llamado
intercambiador de calor de tubo doble. En un intercambiador de este tipo uno
de los fluidos pasa por el tubo más pequeño, en tanto que en el otro lo hace por
el espacio anular entre los dos tubos. En un intercambiador de calor de tubo
doble son posibles dos tipos de disposicióndel flujo: en el flujo paralelo los dos
fluidos, el frío y el caliente, entran en el intercambiador por el mismo extremo y
se mueven en la misma dirección. Por otra parte, en el contraflujo los fluidos
entran en el intercambiador por los extremos opuestos y fluyen en direcciones
opuestas.
Intercambiador Compacto. Otro tipo de intercambiador de calor, diseñado
específicamente para lograr una gran...