Intercambiadores De Calor

INTERCAMBIADORES DE CALOR,
MÉTODO DE LA (LMTD)
INTRODUCCIÓN
En un proyecto de ingeniería de equipamiento térmico son importantes
no sólo las características de eficiencia térmica, sino también las
referentes a la economía del sistema, más importantes, y que habrá
que conjugar adecuadamente.
El papel de los intercambiadores de calor ha adquirido una gran
importancia ante la necesidad deahorrar energía y disponer de
equipos óptimos no sólo en función de su análisis térmico y del
rendimiento económico de la instalación, sino también en función de
otros factores como el aprovechamiento energético del sistema y la
disponibilidad y cantidad de energía y de materias primas necesarias
para cumplir una determinada función.
Desde el momento en que un intercambiador de calor seinstala y
pone en funcionamiento dentro de un proceso de transferencia térmica,
se precisa un determinado gradiente de temperatura para que se
pueda efectuar la transmisión del calor; la magnitud de este gradiente
se puede reducir utilizando un intercambiador mayor, pero esto a su
vez implica un mayor costo, tanto de tipo económico, como energético.
Consideraremos como parte del conjunto de losintercambiadores de
calor, no sólo los clásicos formados por la carcasa y tubos, sino
también otros, como los de lecho fluido, o los que aprovechan la
energía solar, o las tuberías de calor o calefacción, etc.
TIPOS BÁSICOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
Los intercambiadores de calor son tan importantes y tan ampliamente
utilizados en la industria, que su diseño ha experimentado un grandesarrollo, existiendo en la actualidad normas ideadas y aceptadas por
TEMA que especifican con detalle los materiales, métodos de
construcción, técnicas de diseño y sus dimensiones.

El intercambiador de calor más sencillo se compone de un tubo dentro
de otro tubo, Fig 1; este montaje de corrientes paralelas funciona,
tanto en contracorriente como en cocorriente, circulando el fluido
caliente oel frío a través del espacio anular, mientras que el otro fluido
circula por la tubería interior.

INTERCAMBIADOR DE PASO SIMPLE (1-1).El intercambiador más sencillo que consta de dos tubos concéntricos,
no es adecuado cuando el gasto másico es elevado. Si se utilizan
varios tubos concéntricos en paralelo, el peso del material de los tubos
que se necesita se haría tan grande, que es muchomás económico el
construirlos formando un conjunto de carcasa y tubos, de forma que se
utiliza una carcasa común para muchos tubos; éste intercambiador,
debido a que funciona con un solo paso de fluido en el lado de la
carcasa y un solo paso de fluido en el lado de los tubos se denomina
intercambiador 1-1, Fig .2.

En este tipo de intercambiador, uno de los fluidos circula por el interior
delos tubos, mientras que el otro fluido se ve forzado a circular entre
la carcasa y la parte exterior de los tubos, normalmente a ellos.
Cuando las temperaturas TC del fluido del lado caliente y TF del fluido
del lado frío son variables de un punto a otro, a medida que el calor va
pasando del fluido más caliente al más frío, la velocidad de
intercambio térmico entre los fluidos tambiénvariará a lo largo del
intercambiador, porque su valor depende, en cada sección, de la
diferencia de temperaturas entre los fluidos caliente y frío.
En un flujo paralelo en cocorriente, la temperatura final del fluido
más frío nunca puede llegar a ser igual a la temperatura de salida
del fluido más caliente.
Sin embargo, en un flujo en contracorriente, la temperatura final del
fluido más frío (quees el que se calienta) puede superar la
temperatura de salida del fluido más caliente (que se enfría), puesto
que existe un gradiente de temperaturas favorable a todo lo largo del
intercambiador de calor.
En un intercambiador en contracorriente, los coeficientes de
transmisión de calor del lado de la carcasa y del lado de los tubos
deben ser del mismo orden de magnitud y ser grandes...