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.