Intercambiadores de calor

Intercambiadores de calor
Este capitulo dedicado a los intercambiadores de calor quizás sea el
más

i mportante

en

un

curso

de

transferencia

de

calor.

Esta

aseveración se realiza en virtud de que en este tema se integran
todos los conocimientos adquiridos previamente, y lo que es más
importante aún todo ese cú mulo de conoci mientos serán

utilizados

en eldiseño o selección de un dispositivo de mucha utilidad práctica
co mo lo es el intercambiador de calor.

A la hora de seleccionar un intercambiador de calor existen varios
factores que influyen, para realizar una adecuada selección. Entre
ellos mencionaremo s
•

Flujo de calor

•

Tamaño y peso

•

Caída de presión

•

Econo mía

En este capitulo nos concentraremos en describir fundamental mente
la metodología para el análisis y selección de intercambiadores de
calor, desde el punto de vista térmico.

En este sentido destacan las siguientes técnicas de análisis

Factor de corrección- Diferencia de temperatura logarítmica media (FLMTD), y Efe ctividad- Número de unidades de Transferencia ( ε -NTU)
De tal manera que el ob jetivo funda mental de este capitulo loconstituye

en

primer

tér mino

conocer

los

distintos

tipos

de

intercambiadores y finalmente describir las dos técnicas de análisis

antes señaladas, destacando las ventajas y desventa jas de una y otra
técnica.

Tipos de intercambiadores de calor.

Los intercambiadores de calor se clasifican en 4 tipos.
Interca mbiadores de:

1. Doble T ubo
2. Carcaza y T ubo3. Flujo Cruzado
4. Compacto

Doble T ubo: Es el intercambiador más sencillo, por el tubo interno
circula uno de los fluidos, mientras que el otro fluido circula por el
espacio anular. Dependiendo del sentido del flujo se clasifica en
Flujo paralelo y Fl ujo contraco rrie nte, este interca mbiador se
muestra en la Figura 4.1

Figura 4.1 Interca mbiador de doble tubo.

Carcaza y t ubo:Es el intercambiador más a mpliamente usado en la
industria. En este intercambiador un fluido fluye por el interior de los
tubos, mientras el otro es forzado a través de la carcaza y sobre el
exterior de los tubos. Para asegurar que el fluido por el lado de la
carcaza

fluya

a

través

de

los

tubos

e

induzca

una

mayor

transferencia de calor, se colocan,deflectores ó placas verticales. Es
corriente encontrar intercambiadores de calor de 2,4,8,etc. pasos de
tubos. De la mis ma manera e xiste la posibilidad que exista varios
pasos de carcaza.

Figura 4.2 Intercambiador de carcaza y tubo
Flujo cruzado: alternativamente los fluidos pueden mo verse en flujo
cruzado (perpendicular uno al otro), tal como se señala en la figura
4.3. Los intercambiadores enflujo cruzado se utilizan común mente en
procesos de enfriamiento o calenta miento de aire o gas. En la Figura
4.3 se señala a dos tipos de intercambiadores de calor de flujo
cruzado. Las dos configuraciones difieren de acuerdo si el fluido que
se induce sobre los tubos esta mezclado o sin mezclar. Un fluido se

dice que esta sin mezclar debido a que las aletas previenen el
movi miento enla dirección (y) que es la dirección transversal a la
dirección del flujo principal (x). En este caso la te mperatura del fluido
varia con x y con y.

Figura 4.3 Intercambiador de flujo cruzado
En contraste para el haz de tubo sin aletear, el movi miento del fluido,
se dice que esta mezclado ya que la temperatura no ca mbia en la
dirección transversal, siendo función exclusiva de ladirección del
flujo principal. Dado que el flujo dentro de los tubos esta sin me zclar,
a mbos fluidos se dicen que están sin mezclar en el intercambiador
aleteado, mientras que un fluido esta mezclado y el otro sin mezclar
en el intercambiador no- aleteado. Es importante destacar que la
condición de mezclado y sin mezclar del intercambiador influencia
significativamente el funciona miento del...