La perdida

1. Introducción
Las operaciones unitarias son parte fundamental en las tareas de producción a nivel industrial. En todos los procesos existe por lo menos una operación que implique la transferencia de energía, materia o movimiento. Lo anterior supone, la necesidad de diseñar equipos adecuadosque permitan que estas etapas de transferencia se adelanten de forma adecuada y económica.
Una de lasoperaciones unitarias más estudiada es la transferencia de calor donde interviene la producción o absorción de energía en forma de calor. La absorción se refiere al flujo de calor, el cual fluye desde el objeto más caliente hasta el objeto más frio; los mecanismos por los que fluye el calor son tres: conducción, convección y radiación. (MacCabe et al, 1991)
La CONDUCCION de calor es elmecanismo de transmisión en sólidos, aunque también se puede suponer que es el único que tiene lugar en los fluidos en reposo. El calor es transferido en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas másaltas a las más bajas. Los mejores conductores de calor son los metales. (Esplugas& Chamarro; 2005)
La CONVECCION es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro, por ejemplo el aire con unventilador o el agua con una bomba. Sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio. (Esplugas& Chamarro; 2005)
La RADIACIÓN térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en lasconfiguraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportada por ondas electromagnéticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética.(Esplugas& Chamarro; 2005)
Estos procesos de conducción, radiación y convección son llevados a cabos en equipos según los requerimientos del proceso; los equipos más comunes donde ocurren estos procesos son losintercambiadores de calor de tubos concéntricos, los cuales son el objetivo de estudio en este informe.
Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos, son los intercambiadores de calor más sencillos. Están constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otro fluido por el espacio anular entre los dos tubos. En este tipo deintercambiador son posibles dos configuraciones en cuanto a la dirección de flujo de los fluidos: contra flujo y flujo paralelo. En la configuración de flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo extremo y fluyen en el mismo sentido. En la configuración en contra flujo los fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en sentidos opuestos.
Estos tipos de intercambiador se utilizan cuandolas necesidades del proceso implican superficies de intercambio pequeñas (hasta 20 m2), pues ocupan mucho espacio, además presentan problemas de goteos y escapes debido al gran número de conexiones, que requieren mucho tiempo para su mantenimiento.
Al momento de realizar los cálculos teóricos se debe tener en cuenta que el término más importante y con mayor error en su cálculo es el coeficienteglobal de transferencia de calor. La determinación de este es fundamental cuando se desea evaluar la eficiencia de un intercambiador de calor. El cálculo del coeficiente incluye la resistencia de conducción y convección entre los fluidos separados por paredes cilíndricas (Incropera and DeWitt 1999)
Durante la operación de los intercambiadores de calor, las superficies son susceptibles a...