Clase Tema 2 Parte 5

Realizado por: Ing. Cesar Torrellas 1

Plantas Industriales

Intercambiadores deCalor


IntercambiadoresUn intercambiador de calor es un dispositivodiseñado para transferir calor de un fluido a otro, seaque estos estén separados por una barrera sólida oque se encuentren en contacto. Son parte esencial delos dispositivos de refrigeración, acondicionamientode Aire, producción de Energía y procesamientoQuímico.


Tipos de Intercambiadores de Calor

Dada la multitud de aplicaciones de estosdispositivos, se puede realizar una clasificacióndependiendo de su construcción. Para la elección delmismo se consideran aspectos como tipo de fluido,densidad, viscosidad, contenido en sólidos, límite detemperaturas, conductividad térmica, etc.


Las partes principales son dos juegos de tubosconcéntricos, dos tubos en “T” conectores, un cabezalde retorno y un codo en U. La tubería interior sesoporta en la exterior mediante estoperos y elfluido entra al tubo interior a través de unaconexión roscada localizada en la parte externa delintercambiador.

Intercambiador de Doble tubo


Deflectores Segmentados


Intercambiador de Placas

De placas: formados por un conjunto de placas de metal corrugadas (acero inoxidable, titanio, etc.) contenidas en un bastidor. El sellado de las placas se realiza mediante juntas o bien pueden estar soldadas.


Intercambiador de Tubos en U

Tubulares: formadospor un haz de tuboscorrugados o no,realizado en diversosmateriales. El haz detubos se ubica dentrode una carcasa parapermitir el intercambiocon el fluido a calentaro enfriar.


Intercambiador de Tubo Aleteado

Tubo aleteado: secompone de un tubo ohaz de tubos a los quese sueldan aletas dediferentes tamaños ygrosores para permitirel intercambio entrefluidos y gases. P. ej.,radiador de un vehículo


Intercambiador de Un solo paso


Intercambiador de Tubos en Espiral


Intercambiador de Flujo Transversal


Aplicaciones Industriales

Industria alimentaria: enfriamiento, termización y pasteurización de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino, jarabe de azúcar, aceite, etc.

Industria química y petroquímica: producción de combustibles, etanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites industriales, plantas de cogeneración, etc.

Industria del Aire acondicionado: cualquier proceso que implique enfriamiento o calentamiento de los gases.

Calefacción y Energía Solar: producción de agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua caliente mediante paneles solares, etc.

Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante el empleo del agua del mar.


Efectividad de un Intercambiador

La efectividad de transferencia de calor se define como la razón de la transferencia de calor lograda en un intercambiador de calor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera de área infinita de transferencia de calor.

En contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área del intercambiador de calor, la temperatura de salida del fluido mismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluido máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito.

En el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que la temperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitiera que ambos se mezclaran libremente en un intercambiador de tipo abierto.


Torres de Enfriamiento

de Tiro Mecánico


Proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado.

Son torres compactas con sección transversal y altura de bombeo pequeñas en comparación con las de tiro natural.

Proporcionan un control preciso de la temperatura del agua a la salida.

CARACTERÍSTICAS GENERALES


Torres de enfriamientoLas torres de enfriamiento tienen como finalidad enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y frío que circula por el mismo aparato.

Las torres pueden ser de muchos tipos, sin embargo el enfoque se centra en un equipo de costo inicial bajo y de costo de operación también reducido


Torres de enfriamiento


CLASIFICACIÓN Tiro forzado:

Ventilador situado en la entrada de aire.

Tiro inducido:Ventilador situado en la zona de descarga de aire.


Flujo Contracorriente: Flujo cruzado:


TORRES DE TIRO INDUCIDO

Flujo contracorriente:

Flujo cruzado:


FLUJO EN CONTRACORRIENTE

Movimiento vertical del aire a través del relleno.

Ventajas: Máximo rendimiento

(agua más fría contacto aire más seco).

Reducción de la altura de entrada de aire.

Desventajas: Arrastre suciedad

(elevada velocidad entrada aire).

Gran pérdida de presión estática, aumento de potencia de ventilación.


FLUJO CRUZADO

Movimiento del aireperpendicular al agua que cae.

Ventajas: Menor altura (altura torre

igual a altura relleno). Fácil mantenimiento

(inspección sencilla de componentes internos).

Desventajas: No recomendable cuando se

requiere un gran salto térmico y un valor de acercamiento pequeñomás superficie transversal y más potencia de ventilación.

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