trasnferencia de calor y masa

7. INTERCAMBIADORES DE CALOR

Un intercambiador de calor es un equipo utilizado para extraer calor de un fluido que esta mas caliente de lo deseado, transfiriendo este calor a otro fluido que esta menos caliente y necesita ser calentado. La transferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa a ambos fluidos.Un intercambiador de calor es un componente quepermite la transferencia de calor de un fluido (líquido o gas) a otro fluido.
En los sistemas mecánicos, químicos, nucleares y otros, ocurre que el calor debe ser transferido de un lugar a otro, o bien, de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea.

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dosmedios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Formas de intercambiar calor
Transferencia de calor convectiva del fluido hacia la pared interna del tubo
Transferencia de calor conductiva a través de la pared del tuboTransferencia de calor convectiva desde la pared externa del tubo hacia el fluido exterior.

7.1 CLASIFICACIÓN DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

TIPOS SEGÚN SU CONSTRUCCION
Carcasa y tubo:
Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcaza. El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor comofluido de carcaza o fluido externo.




Plato:

Consiste de placas en lugar de tubos para separar a los dos fluidos caliente y frío. Los líquidos calientes y fríos se alternan entre cada uno de las placas y los bafles dirigen el flujo del líquido entre las placas.










TIPOS SEGÚN SU OPERACIÓN

Flujo paralelo:
Existe un flujo paralelo cuando el flujo interno o de lostubos y el flujo externo o de la carcaza ambos fluyen en la misma dirección.

Contraflujo:
Se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección pero en sentido opuesto.

Flujo cruzado:
Son comúnmente usado donde uno de los fluidos presenta cambio de fase y por tanto se tiene un fluido pasado por el intercambiador en dos fases bifásico.

Intercambiadores de un solopaso (o paso simple) y de múltiple pasos:



Figura 6: Intercambiador de un solo paso e intercambiador de múltiple paso.
 
 Un método que combina las características de dos o más intercambiadores y permite mejorar el desempeño de un intercambiador de calor es tener que pasar los dos fluidos varias veces dentro de un intercambiador de paso simple.
 
Cuando los fluidos del intercambiadorintercambian calor más de una vez, se denomina intercambiador de múltiples pasos. Sí el fluido sólo intercambia calor en una sola vez, se denomina intercambiador de calor de paso simple o de un solo paso.
 
En la figura (6) se muestra un ejemplo de estos intercambiadores.

TIPOS SEGÚN SU FUNCIÓN EN UN SISTEMA
 
• Intercambiador regenerativo.
• Intercambiador no-regenerativo.


Unintercambiador regenerativo es aquel donde se utiliza el mismo fluido (el fluido caliente y el fluido frío es el mismo) como se muestra en la figura (7). Esto es, el fluido caliente abandona el sistema cediendo su calor a un regenerador y posteriormente regresando al sistema.
Es importante recordar que el término "regenerativo/no-regenerativo" sólo se refiere a "cómo" funciona el intercambiador de caloren un sistema y no indica el tipo de intercambiador.



Figura 7: Intercambiador regenerativo e Intercambiador no-regenerativo.

GRADO DE CONTACTO ENTRE LOS FLUIDOS

INTERCAMBIADORES DE CONTACTO DIRECTO

También conocidos como cambiadores de mezcla, son aquellos dispositivos en los que los fluidos sufren una mezcla física completa, realizándose, como consecuencia, la transferencia...