Intercambiadores de calor

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Un intercambiador de calor es un aparato que facilita el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes evitando que se mezclen entre sí.

APLICACIONES DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR
Los intercambiadores de calor se encuentran en muchos sistemas químicos o mecánicos. Estos sirven, como su nombre lo indica, para ganar calor oexpeler calor en determinados procesos. Algunas de la aplicaciones más comunes se encuentran en calentamiento, ventilación, sistemas de acondicionamiento de espacios, radiadores en máquinas de combustión interna, calderas, condensadores, y precalentadores o enfriamiento de fluidos. En este apartado se revisan algunas aplicaciones específicas de intercambiadores de calor. Se intenta proveer variosejemplos específicos de cómo funciona un intercambiador de calor en un determinado sistema, claro está que no se cubren todas las aplicaciones posibles.
ALGUNOS TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
a ) TUBO DOBLE. Es el tipo más sencillo de intercambiador de calor. Está constituido por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otrofluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de intercambiador son posibles dos configuraciones en cuanto a la dirección del flujo de los fluidos: contraflujo y flujo paralelo.
En la configuración en flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo extremo y fluyen en el mismo sentido.
En la configuración en contraflujo los fluidos entran por los extremos opuestos yfluyen en sentidos opuestos.
En un intercambiador de calor en flujo paralelo la temperatura de salida del fluido frío nunca puede ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente.
En un intercambiador de calor en contraflujo la temperatura de salida del fluido frío puede ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente.
El caso límite se tiene cuando la temperatura desalida del fluido frío es igual a la temperatura de entrada del fluido caliente.
La temperatura de salida del fluido frío nunca puede ser superior a la temperatura de entrada del fluido caliente.
En la figura siguiente se muestran esquemas de las dos configuraciones así como la evolución de la temperatura de los fluidos en cada una de ellas:

b ) COMPACTOS. Son intercambiadores diseñados paralograr una gran área superficial de transferencia de calor por unidad de volumen. La razón entre el área superficial de transferencia de calor y su volumen es la densidad de área .

Ejemplos de intercambiadores de calor compactos son los radiadores de automóviles, los intercambiadores de calor de cerámica de vidrio de las turbinas de gas, y el pulmón humano.

En los intercambiadores compactos losdos fluidos suelen moverse en direcciones ortogonales entre sí.

Esta configuración de flujo recibe el nombre de flujo cruzado. El flujo cruzado se clasifica a su vez en mezclado ( uno de los fluidos fluye libremente en dirección ortogonal al otro sin restricciones ) y no mezclado ( se disponen una placas para guiar el flujo de uno de los fluidos ). En la figura siguiente se muestran esquemasde ambos tipos de flujo:

INTERCAMBIADOR DE CASCO Y PLACAS

Hay dos tipos principales de intercambiadores de calor, definidos por su tipo de construcción o de cuerpo: el primero es el intercambiador de calor de casco y tubo, el segundo es conocido como intercambiador de calor de placas.

La historia de los intercambiadores de calor, tanto de casco y tubos como de placas, es bien conocida. Alo largo de los años, diferentes tipos de intercambiadores de calor se han diseñado para cumplir las especificaciones de diferentes procesos y aplicaciones. Cada uno de estos diseños presenta inigualables ventajas y hasta el día de hoy han mantenido un liderazgo en la industria de la refrigeración, pero hoy surge un nuevo participante que toma lo mejor de cada uno de estos diseños y los pone a...