Intercambiadores de calor

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Realizado por:
Ibeth Rodríguez
13.008.182
Maracaibo, 14 de Enero del 2016

2. 1: Intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor son equipos de transferencia de calor.
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor
entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren
en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción,
refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y
procesamiento químico.
Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que
el fluido calor portador, calentado por la acción del motor, se enfría por la
corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del
motor volviendo a circular en el interior del mismo
IMPORTANCIA INDUSTRIAL
Los intercambiadores de calor se utilizan en aplicaciones industriales ya que
le ofrece un alto nivel de rendimiento y rentabilidad ya que pueden adecuarse
a las necesidades planteadas ya que existen una alta gama de
intercambiadores de calor con una amplia variedad de tamaños y
capacidades, una gran superficie de transferencia de calor, una enorme
versatilidad y un bajo consumo de energía.
otras ventajas que se obtienen mediante la utilización de estos que se
permite obtener Temperaturas de aproximación más cercanas; Eficacia
superior; Presiones de trabajo más elevadas; Estructura robusta;
Incrustaciones reducidas; Auto limpieza; Diseño compacto y flexible;
Disponible en materiales distintos; Adecuado para fluidos de alta viscosidad.

3. 2-Tipos
Toberas: La tobera es un ducto con área de sección transversal
uniformemente variable en el cual se acelera un flujo de vapor o gas,
transformando su energía potencial manifestada en alta temperatura y
presión en energía cinética
Aplicación: Si bien la ilustración elegida es relativamente pequeña y de
alguna manera poco parece hacer intervenir la participación crucial del lote
de toberas, la masiva existencia de sistemas de este tipo (en las
instalaciones de porte auxiliados por personal especializado/ingenierías), es
justamente la motivación para seleccionarlo como ilustración, i.e. cálculo
estimativo de correctas especificaciones para la bomba que integrará el
circuito hidráulico.
Ventajas desventajas
Mejor Comportamiento frente a
sólidos en suspensión
Mayor coste que la placa orificio (de
8 a 15 veces)
Altas presiones y temperaturas Mas difícil de mantener
Menor perdida de carga No acto para fluidos muy viscosos o
pegajosos

4. Intercambiadores de Calor de Coraza y Tubo
Intercambiadores de calor de carcasa y tubos están compuestos por tubos
cilíndricos, montados dentro de una carcasa también cilíndrica, con el eje de
los tubos paralelos al eje de la carcasa. Un fluido circula por dentro de los
tubos, y el otro por el exterior (fluido del lado de la carcasa). Son el tipo de
intercambiadores de calor más usado en la industria.
Aplicación: Vapor/Agua, para condensar vapor y / o calentar agua
Aceite/Agua, para enfriar aceite en sistemas de lubricación o hidráulicos y
transformadores eléctricos
Vapor/Combustible, para calentar combustible en tanques de
almacenamiento, fosas de recepción y estaciones de bombeo
Aire/Agua, para enfriar aire como Post-enfriadores de compresor de
aire (after - coolers)
Refrigerante/Agua, para condesar refrigerantes
Intercambiadores de calor para procesos químicos y/ o petroquímicos;
fabricados en acero al carbón, acero inoxidable y / o aceros especiales
Chilers (Intercambiadores de calor para enfriar agua con gas
refrigerante) para unidades de agua helada
Inter - Enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Atlas Copco
Inter - enfriadores y Post - Enfriadores para compresores Ingellson
Rand
Ventajas Desventajas
Son eficientes debido a la alta
turbulencia
Elevado factor de ensuciamiento
Altas temperaturas Equipos muy grandes y pesados

5. Altas presiones Baja transferencia de calor
Intercambiadores de doble tubo: Adecuado para trabajar en aplicaciones
líquido-líquido y en general para los procesos donde los intercambiadores de
placas no se puedan utilizar.
Aplicación: Industrias Alimentaría, Química, Petroquímica, Farmacéutica,
etc.
Ventajas Desventajas
Fácil Mantenimiento Muchas fugas
Facilidad de control Poca Transferencia de calor
Economía en construcción
3: Trasferencia de calor
Conducción: Es la transferencia de calor que se produce a través de un
medio estacionario -que puede ser un sólido- cuando existe una diferencia de
temperatura.
Convección: Se caracteriza porque se produce por medio de un fluido
(líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes
temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de
materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor
por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por
medio de bombas o al calentar agua en una cacerola, la que está en

6. contacto con la parte de abajo de la cacerola se mueve hacia arriba, mientras
que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el lugar que dejó
la cacerola caliente.
Radiación: se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas
de los átomos o moléculas constitutivas. En ausencia de un medio, existe
una transferencia neta de calor por radiación entre dos superficies a
diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con temperatura
finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.
Procesos industriales más importantes que utilizan intercambiadores de
calor.
Uso de los intercambiadores industriales
Son diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los tipos de
intercambiadores existentes, pero en general, los intercambiadores son
usados para recuperar calor entre dos corrientes en un proceso. Por ejemplo
para algunos de los intercambiadores más usados actualmente, algunos de
los usos que se conocen son los siguientes: (solo se discutirán los casos
mas comunes)
4: Proceso industrial que utilicen intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor son ampliamente utilizados en la industria
alimentaria, para calentamiento y enfriamiento de productos, en sistemas de
esterilización, pasteurización, desactivación enzimática, etc.

7. También son utilizados en estas industrias para procesos auxiliares de
calentamientos de agua, generación de vapor, recuperadores, enfriadores de
fluidos etc.
La gran mayoría de los procesos industriales emplean intercambiadores de
calor en operaciones tales como recalentamiento, pasteurización,
esterilización y refrigeración, entre otras.
Existe varios sistemas para el control de los intercambiadores de calor
debido a q son muchos los factores que deben considerarse: la presión de
vapor o del fluido de alimentación, las fluctuaciones en el caudal de producto,
las variaciones en las temperaturas de producto, en su calor especifico, los
retardos del proceso entre otros.
5: DISEÑO PRELIMINAR DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR.
Entre los métodos más utilizados para el diseño térmico de intercambiadores
de calor de tubo y coraza se pueden citar los siguientes: Método de
Donohue, Método de Tinker, Método de Kern, Método de Bell-Delaware,
Método de Wills and Jonhston, etc.
En todos los métodos siempre se parte del dato de la cantidad de calor a
transferir o de la diferencia de temperaturas deseadas, así como de las
propiedades de los líquidos o gases que intervienen en el proceso.

9. Método de Taborek
Uno de los métodos más actuales e importantes para el cálculo de
intercambiadores de calor de tubo y coraza es el de Taborek. La versión de
Taborek del método de Delaware es probablemente el método más exacto,
más confiable y completo disponible en la literatura. El método predice tanto
los coeficientes de transferencia de calor como las caídas de presión en
función de la geometría del haz de tubos y su descripción dimensional.
El flujo monofásico de líquidos y gases sobre paquetes de tubos es un
proceso importante de la transferencia de calor confrontado en numerosas
aplicaciones de intercambiadores de calor. En contraste con la transferencia
de calor dentro de los tubos, el flujo en el lado de la coraza es
particularmente complejo debido a los muchos factores geométricos
implicados y las muchas trayectorias posibles del fluido.
La teoría básica del flujo monofásico en el lado de la coraza en
intercambiadores de calor del TIPO E se presenta a continuación de acuerdo
a lo establecido por Taborek [10, 11]
Procedimiento para el diseño y cálculo de un intercambiador de calor de tubo
y coraza mediante el método de Taborek
Taborek realmente no hace ningún aporte en los cálculos por el lado del
tubo, ya que no se diferencia del método de Kern o del método de Delaware.
Este método solamente se diferencia en los cálculos por el lado de la coraza.
Antes de comenzar el cálculo, las condiciones de proceso requeridas para
ambos fluidos son:

10. BIBLIOGRAFÍA.-
[1].- HOLLMAN, J. P. “TRANSFERENCIA DE CALOR”. Editorial Mc GRAW
HILL. 8° Edición.
[2].- KERKN, Donald. “PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR”.
Editorial CONTINENTAL S.A. México 1998.
[3].- PERRY. “MANUAL DEL INGENIERO QUÍMICO”. Editorial Mc GRAW –
HILL. Barcelona 1996.
[4].- GREGORIG, Romano. “CAMBIADORES DE CALOR”. Ediciones URMO
S.A. España 1979.