Intercambiadores De Calor

Intercambiador de calor.
En los sistemas mecánicos, químicos, nucleares y otros, ocurre que el calor debe ser transferido de un lugar a otro, o bien, de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea.

Entre las principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de
calor se encuentran las siguientes:

• Calentar un fluidofrío mediante un fluido con mayor temperatura.

• Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura.

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura.

• Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío.

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mientras se condensa un fluido gaseoso con mayor temperatura.Debe quedar claro que la función de los intercambiadores de calor es la transferencia de calor, donde los fluidos involucrados deben estar a temperaturas diferentes. Se debe tener en mente que el calor sólo se transfiere en una sola dirección, del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura. En los intercambiadores de calor los fluidos utilizados no están en contactoentre ellos, el calor es transferido del fluido con mayor temperatura hacia el de menor temperatura al encontrarse ambos fluidos en contacto térmico con las paredes metálicas que los separan.

Clasificación de Intercambiadores de Calor.
Según el proceso de transferencia:

- Contacto directo
- Contacto indirecto
- Transferencia directa
- Con almacenamiento
- Lecho fluido

Según suconstrucción:

- Tubular
- Doble tubo
- Carcasa y Tubos
- Flujo cruzado
- Espiral
- Placas
- Superficie aleteada (tubular o de placas)
- Regenerativo
- Estático
- Dinámico

Según la compacidad:

- Compactos
- No compactos

Según la disposición de flujos:

- Paso único
- Equicorriente
- Contracorriente
- Cruzado
- Paso múltiple

Según el mecanismo de transferencia:

- Convección/ Convección
- Convección / Cambio de fase
- Cambio de fase / Cambio de fase
- Convección / Radiación

Según la aplicación:

- Economizadores, precalentadores, recuperadores
- Hornos
- Generador de vapor
- Evaporadores, condensadores, torre de refrigeración.
- Colector solar
- Heat-pipe

Tipos de intercambiadores de calor según su construcción

Si bien los intercambiadores de calorse presentan en una inimaginable variedad de formas y tamaños, la construcción de los intercambiadores está incluida en alguna de las dos siguientes categorías: carcaza y tubo o plato.
Como en cualquier dispositivo mecánico, cada uno de estos presenta ventajas o desventajas en su aplicación.

Carcaza y tubo

La construcción más básica y común de los intercambiadores de calor es el de tipotubo y carcaza que se muestra en la figura (1).

Figura 1: Intercambiador de calor de carcasa y tubos.

Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcaza. El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor como fluido de carcaza o fluido externo. En los extremos de los tubos,el fluido interno es separado del fluido externo de la carcaza por la(s) placa(s) del tubo. Los tubos se sujetan o se sueldan a una placa para proporcionan un sello adecuado. En sistemas donde los dos fluidos presentan una gran diferencia entre sus presiones, el líquido con mayor presión se hace circular típicamente a través de los tubos y el líquido con una presión más baja se circula del lado dela cáscara. Esto es debido a los costos en materiales, los tubos del intercambiador de calor se pueden fabricar para soportar presiones más altas que la cáscara del cambiador con un costo mucho más bajo. Las placas de soporte (support plates) mostradas en figura (1) también actúan como bafles para dirigir el flujo del líquido dentro de la cáscara hacia adelante y hacia atrás a través de los...