La. Operaciones Unitarias Ii

LABORATORIO Nº 2
INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS

1. INTRODUCCIÓN
La economía y mayor eficiencia en el equipo de transferencia de calor ha ocasionado el desarrollo de diversos tipos de intercambiadores de calor. Uno de ellos es el intercambiador de placas paralelas.
Este equipo se empezó en los años 30 para el tratamiento y pasteurización de la leche. Este tipo de intercambiadores decalor satisfaso la necesidad de contar con un equipo de fácil limpieza, sin irregularidades ni rencores donde se pudieran albergar bacterias y se fomentara su desarrollo. La elaboración de este producto alimenticio tan sensible requiere de elevados coeficientes de transferencia de calor UD para que el tiempo de residencia, especialmente a altas temperaturas, sea mínimo. El equipo debía ofreceracceso a ambos lados de la superficie de transferencia de calor para facilitar su limpieza. Con el transcurso del tiempo se reconoció que las características de esos primeros diseños se podrían aplicar a todas las industrias que manejan líquidos, ya sea como parte del proceso o en los servicios de enfriamiento de una planta.
Un intercambiador de placas típico se compone de dos seccionesprincipales:
* El bastidor, cuyos componentes son de acero al carbón, con excepción de aquellos que, como las conexiones de entrada y salida, tiene contacto con los fluidos.
* Las placas de transferencia de calor, que se fabrican prensando laminas delgadas de gran variedad de aleaciones y metales resistentes a la corrosión. El mas usado es el acero inoxidable. El espesor de las placas esgeneralmente de 0.6 a 0.9 mm.
El bastidor incluye un cabezal fijo y un apoyo de extremo, conectados por una barra portante superior y por una barra inferior guía. La barra superior sostiene el cabezal seguidor, que puede moverse según se requiera. El conjunto de placas de transferencia de calor queda prensado entre el cabezal fijo y el seguidor por barras de unión.
En sus esquinas el cabezal tieneconexiones para permitir la entrada y salida de los fluidos de trabajo al intercambiador.
Una placa típica de forma rectangular, tiene bocas en las esquinas que corresponden a la ubicación de las conexiones del bastidor. Con el objeto de aumentar la superficie de transferencia de calor, las placas presentan velocidades relativamente bajas (0.25 a 1 m/s).
Como se monta un conjunto completo de placas, laestructura de los canales de flujo es simétrica en ambos lados de modo que se pueden determinar de antemano y con toda precisión las caídas de presión y la temperatura.
Esta es una característica en la que difiere de los intercambiadores de tubo y coraza, en los que la estructura del lado de la coraza es tan compleja que, para predecir el coeficiente de transferencia de calor, se deben tomargrandes márgenes de seguridad. Otra característica es que los coeficientes globales de transferencia de calor que se obtiene en servicios de líquidos a líquido, son de dos a tres veces mayores que los que se pueden obtener con las mayores unidades de tubo y coraza. Los coeficientes de diseño para un intercambiador de pacas de agua a agua son de 4000 a 6000 (w/m2 -ºC).
Las limitaciones de diseñoincluyen 2000 kpa como presión máxima dependiendo del tipo de empaques utilizados. El área de las placas puede variar de 0.03 hasta 1.5 m2 y en el equipo completo de 0.03 hasta 600 m2.
El intercambiador de placas se desmonta fácilmente destornillando las barras de unión, por lo que las operaciones de mantenimiento y limpieza se pueden efectuar rápido.

2. OBJETIVO

* Calcular elcoeficiente global de diseño UD para el intercambiador de calor de placas al igual que las ventajas y limitaciones de los intercambiadores de calor de este tipo.
3. FUNDAMENTO TEÓRICO

Son llamados intercambiadores de calor compactos. Están formados por un conjunto de placas de metal corrugadas (acero inoxidable, titanio, etc.) contenidas en un bastidor, el sellado de las placas se realiza...