Modelamiento Ontercambiador

XII JORNADAS DE INVESTIGACIÓN
Revista Investigación Científica, Vol. 4, No. 2, Nueva época. Mayo - Agosto 2008
ISSN 1870-8196

Simulación dinámica de un intercambiador
de calor de tubos y coraza
José Adrián Trejo Tapia,
Juan Manuel García González
Unidad Académica de Ciencias Química
Programa de Ingeniería Química
Universidad Autónoma de Zacatecas

Introducción
La simulación es elproceso de representar o modelar los comportamientos de
un sistema (o un proceso). Está demostrado que el modelado de procesos y la
simulación son herramientas de ingeniería muy eficaces para el desarrollo y
optimización de procesos físicos, químicos y biológicos. En la industria química,
problemas no lineales, reales y extensos se resuelven con la simulación. Los
ingenieros han sido capaces dehacer contribuciones significantes a la
sociedad a través de simulaciones exitosas de una gran variedad de sistemas.
Un sistema es un objeto o una colección de estos cuyas propiedades se
desean estudiar, las razones para estudiarlo pueden ser por curiosidad, o para
construirlo en diferente escala así como obtener una mayor comprensión del
sistema en cuestión.
Un intercambiador de calor esun dispositivo cuyo propósito principal es
transferir el calor entre dos fluidos. Los intercambiadores se pueden clasificar en
tres categorías:
1. Regeneradores.
2. Intercambiadores de tipo abierto.
3. Intercambiadores de tipo cerrado o recuperadores.

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Losregeneradores son intercambiadores en donde un fluido caliente fluye a
través del mismo espacio seguido de uno frío en forma alternada, con tan
poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes. La superficie,
que alternativamente recibe y luego libera energía térmica es muy importante
en este dispositivo.
Los intercambiadores de calor de tipo abierto son dispositivos en los quelas
corrientes de fluido de entrada fluyen hacia una cámara abierta, y ocurre una
mezcla física completa de las dos corrientes. Las corrientes caliente y fría que
entran por separado a este intercambiador salen mezcladas en una sola. El
análisis de los intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la
conservación de la masa y la primera ley de la termodinámica.
Los intercambiadores detipo cerrado son aquellos en los cuales ocurre
transferencia de calor entre dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no
tienen contacto entre sí. Las corrientes de fluido que están involucradas en esa
forma están separadas entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra
superficie que pueda estar involucrada en el camino de la transferencia de
calor. En consecuencia, latransferencia de calor ocurre por la convección
desde el fluido más caliente a la superficie sólida, por conducción a través del
sólido, y de ahí por convección desde la superficie sólida al fluido más frío. El
intercambiador de calor que se cubre en este trabajo es uno del tipo cerrado.
Para el adecuado estudio de un sistema y la manera en que se
comportará ante los cambios, se hace necesaria laexperimentación con el
mismo. Lo anterior no siempre resulta posible; en ocasiones, por no poder
hacerlo con el sistema real, en otras, se trata de construir prototipos, lo cual
resulta costoso y con gran consumo de tiempo. Por todo lo anterior, los
estudios de un sistema se realizan a través de un modelo del mismo, para el
cual, generalmente no es necesario incluir todos los detalles, de lo queresulta
en un modelo simplificado del sistema. Existe siempre la cuestión de si el
modelo refleja exactamente al sistema para los propósitos de las decisiones a
tomar.
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Así pues, se define como modelo al conjunto de información relativa a un
sistema con fines...