Intercambiadores

de calor

Intercambiadores de calor

Un intercambiador de calor es un dispositivodiseñado para transferir calor entre dos medios,que estén separados por una barrera o que seencuentren en contacto. Son parte esencial de losdispositivos de refrigeración, acondicionamientode aire, producción de energía yprocesamiento químico.

Un intercambiador típico es el radiador del motorde un automóvil, en el que el fluido refrigerante,calentado por la acción del motor, se refrigera porla corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez,reduce la temperatura del motor volviendo acircular en el interior del mismo.

Tipos de Intercambiadores de

Calor

Para la clasificación de los

intercambiadores de calor tenemos tres

categorías importantes:

Regeneradores

Intercambiadores de tipo abierto

Intercambiadores de tipos cerrados o

recuperadores

Regeneradores

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 la

energía térmica, es muy importante en

este dispositivo.

Intercambiadores de tipo

abierto

Los intercambiadores de calor de tipo

abierto son dispositivos en los que las

corrientes de fluido de entrada fluyen

hacia una cámara abierta, y ocurre una

mezcla física completa de las corrientes.

Las corrientes caliente y fría que entran

por separado a este intercambiador

salen mezcladas en una sola.

Intercambiadores de tipos

cerrados o recuperadores

Los intercambiadores de tipo 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 por

estar involucrada en el camino de la

transferencia de calor.

Clasificación según su

aplicación

Calderas:

Las calderas de vapor son unas de las primerasaplicaciones de los intercambiadores de calor. Confrecuencia se emplea el término generador de vaporpara referirse a las calderas en las que la fuente decalor es una corriente de un flujo caliente en vez delos productos de la combustión a temperaturaelevada.

Condensadores:

Los condensadores se utilizan en aplicacionestan variadas como plantas de fuerza de vapor,plantas de proceso químico y plantas eléctricasnucleares para vehículos espaciales.

Torres de enfriamiento:

Las torres de enfriamiento se han

utilizado ampliamente para desechar en

la atmósfera el calor proveniente de

procesos industriales en vez de hacerlo

en el agua de un río, un lago o en el

océano.

Su relación con la

Termodinámica• La ciencia de la transferencia de calor pretende

explicar cómo la energía térmica puede ser transferiday predecir la rapidez con la que, tendrá lugar.

• La termodinámica trata sistemas en equilibrio; puedeusarse para predecir la cantidad de energía requeridapara llevar un sistema desde un estado de equilibrio aotro; no para predecir la rapidez del cambio, ya que elsistema no está en equilibrio durante el proceso.

• El hecho de que el objetivo deseado del análisis seala rapidez de la transferencia del calor, señala ladiferencia entre la transferencia de calor y latermodinámica.

Considérese el enfriamiento de una barra de

acero caliente que se introduce en un cubo

con agua.

La termodinámica predice la temperatura final

de equilibrio del conjunto barra de acero-agua.

La transferencia de calor puede utilizarse para

predecir la temperatura de la barra y del agua

como función del tiempo.

Respuesta térmica

transitoria Si un cuerpo sólido se somete a un

cambio repentino en el medio

ambiente, debe transcurrir cierto

tiempo antes que se establezca en él

una condición de temperatura en

equilibrio.

En el proceso de calentamiento oenfriamiento transitorio que tiene lugaren el periodo intermedio antes queestablezca el equilibrio, el análisis debemodificarse para tomar en cuenta elcambio de la energía interna del cuerpocon el tiempo, y se deben ajustar lascondiciones de frontera para quecorrespondan a la situación física queaparece en el problema de transferenciade calor en estado transitorio.