REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

I.U.P SANTIAGO MARIÑO

EXTENSIÓN MATURÍN

Intercambiadores De Calor:

Flujo Cruzado

INDICE

1

laura

INTRODUCCIÓN

2

Un intercambiador de calor es un dispositivo construido para transferir eficientemente

energía calórica de un fluido a otro, a través de una superficie sólida. En el diseño de un

intercambiador de calor son utilizados los principios de convección y de conducción de

calor. No ocurre transporte radiactivo de energía calórica entre el intercambiador y el

ambiente salvo que el dispositivo no se encuentre debidamente aislado o que su

superficie esté muy caliente. El intercambiador de calor tiene muchos usos en los

procesos de ingeniería.

En la actualidad, la mayoría de los intercambiadores de calor no son puramente de flujo

paralelo, contraflujo o flujo cruzado; estos son comúnmente una combinación de los dos

o tres tipos de intercambiador. Desde luego, un intercambiador de calor real que incluye

dos, o los tres tipos de intercambio descritos anteriormente, resulta muy complicado de

analizar. La razón de incluir la combinación de varios tipos en uno solo, es maximizar la

eficacia del intercambiador dentro de las restricciones propias del diseño, que son:

tamaño, costo, peso, eficacia requerida, tipo de fluidos, temperaturas y presiones de

operación, que permiten establecer la complejidad del intercambiador.

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 entendimiento básico de los

componentes mecánicos de los intercambiadores de calor es necesario para comprender

cómo estos funcionan y operan para un adecuado desempeño.

Intercambiadores De Calor.

3

Como se menciono anteriormente, un intercambiador de calor es un componente que

permite la transferencia de calor de un fluido (líquido o gas) a otro fluido. Entre las

principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de calor se encuentran

las siguientes:

• Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura.

• Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor temperatura.

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor temperatura.

• Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío

• Llevar al punto de ebullición a un fluido mientras se condensa un fluido gaseoso con

mayor temperatura.

La función de los intercambiadores de calor es la transferencia de calor, donde los

fluidos involucrados deben estar a temperaturas diferentes. Se debe tener en mente que

el calor sólo se transfiere en una sola dirección, del fluido con mayor temperatura hacia

el fluido de menor temperatura. En los intercambiadores de calor los fluidos utilizados

no están en contacto entre ellos, el calor es transferido del fluido con mayor temperatura

hacia el de menor temperatura al encontrarse ambos fluidos en contacto térmico con las

paredes metálicas que los separan.

Intercambiadores Con Corrientes Cruzadas

En la mayoría de los casos, en los intercambiadores que nos encontramos en la vida

práctica, los fluidos circulan perpendicularmente entre sí o en direcciones aproximadas

ortogonales, que aceptaremos como perpendiculares. Un ejemplo de interés en

refrigeración, es el que se produce en los aerorrefrigeradores. En estos equipos, el aire

es impulsado por los ventiladores e incide perpendicularmente sobre los tubos dotados

de aletas.

Los intercambiadores de flujo cruzado Son muy frecuentes cuando uno de los dos

fluidos es un gas, siendo típico el ejemplo de calefacción de aire con vapor de agua. En

la figura siguiente se muestra el caso más característico. Uno de los fluidos,

generalmente líquido, circula por el interior de los tubos, mientras que el otro, gas, lo

hace perpendicularmente por convección natural o forzada. A su vez, uno o los dos

fluidos, pueden circular canalizados, es decir, confinados en un espacio determinado a

4

base de tabiques o paredes separadas, lo que influye en los gradientes de temperatura y

el valor del coeficiente global de transmisión de calor.

El tipo de intercambiadores que utilizan en las industrias de procesos químicos, es el

dispositivo de carcasa y tubo.

Para asegurarse de que el fluido del lado de la carcasa circule transversalmente a los

tubos, ocasionando así una mayor transferencia de calor, se colocan en la carcasa unos

deflectores, dependiendo del montaje de entrada en los extremos del intercambiador, se

pueden utilizar uno o más pasos de tubos. Los intercambiadores de calor de corrientes

cruzadas se emplean generalmente para calentar aire o gases y en aplicaciones de

refrigeración.

En un intercambiador de este tipo, se puede hacer circular un gas a través de un haz de

tubos, mientras que en el interior de los tubos se utiliza otro fluido, con fines de

calentamiento o de refrigeración.

5

En este caso el gas circula a través de

haces de tubos de aletas, por lo que es no mezclado puesto que está confinado en

canales separados por las aletas, según pasa a través del intercambiador. Este

intercambiador es típico entre los utilizados en las aplicaciones de acondicionamiento

de aire.

Si un fluido no es mezclado, puede haber un gradiente de temperatura tanto paralelo

como normal a la dirección de la corriente, mientras que cuando el fluido es mezclado,

y como resultado del mezclado, la temperatura del fluido tendera a igualarse en la

dirección normal a la corriente.

6

En la imagen se da un perfil aproximado de temperatura del gas que circula por el

intercambiador del calor según la figura, habiendo supuesto que el gas se calienta al

atravesar el intercambiador.

El intercambiador de calor de flujo cruzado uno de los fluidos fluye de manera

perpendicular al otro fluido, esto es, uno de los fluidos pasa a través de tubos mientras

que el otro pasa alrededor de dichos tubos formando un ángulo de 90° Los

intercambiadores de 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.

Un ejemplo típico de este tipo de intercambiador es en los sistemas de condensación de

vapor, donde el vapor exhausto que sale de una turbina entra como flujo externo a la

carcasa del condensador y el agua fría que fluye por los tubos absorbe el calor del vapor

y éste se condensa y forma agua líquida. Se pueden condensar grandes volúmenes de

vapor de agua al utiliza este tipo de intercambiador de calor.

Se distingue principalmente entre los intercambiadores de calor los multitubulares y de

placas. Y aunque los segundos presentan innumerables ventajas frente a los primeros,

sus usos están limitados por cuestiones tecnológicas, por lo cual los intercambiadores de

carcasa y tubos siguen siendo los más empleados.

7

Eliezer

Intercambiadores De Carcasa Y Tubos:

En éstos, uno o los dos fluidos realizan varios recorridos o "pasos" por el cambiador, en

la figura siguente se muestran unos ejemplos. Así, si el fluido frío pasa una sola vez por

los tubos y el caliente una sola vez por la carcasa, el cambiador se denomina 1-1; si los

pasos son 1 y 2 respectivamente, pasa a llamarse 1-2; y así, los hay 2-4, 2-6, etc.

En todos los cambiadores multitubulares, el fluido que circula por la carcasa se ve

obligado a atravesar el bloque de tubos con flujo cruzado más que en paralelo, forzado

por la presencia de unos tabiques deflectores perpendiculares a los tubos. De esta forma

se consigue una mayor turbulencia y por tanto un valor más alto del coeficiente de

transmisión de calor para el fluido externo.

Los Intercambiadores Multitubulares Están Constituidos Fundamentalmente Por:

– Un haz de tubos por el interior de los cuales circula uno de los fluidos (fluido de

tubos).

– Una envolvente, llamada carcasa, que rodea el haz de tubos y por cuyo espacio circula

el segundo fluido (fluido de carcasa).

– Dos cierres en los extremos de la carcasa, llamados cabezales, los cuales distribuyen

los fluidos.

Como cada partícula de fluido puede recorrer el cambiador más de una vez, los

intercambiadores de carcasa y tubos se identifican por el número de pasos por carcasa y

8

tubos, designando primero el número de pasos por carcasa y después el número de

pasos por tubos.

El paso es el número de veces que un fluido recorre la longitud total del intercambiador

de calor.

Así, un intercambiador en equicorriente o contracorriente es un cambiador (1-1) si

presenta un paso por carcasa y un paso por tubos. Un cambiador (1-2) presenta un paso

por carcasa y dos pasos por tubos.

Funcionamiento

La pared de los tubos separa a ambos fluidos, y dado que el calor transferido depende de

la superficie de contacto entre ellos, para ofrecer una mayor superficie, y por tanto una

mayor transferencia térmica entre fluidos, se dispone un gran número de tubos de

pequeño diámetro.

Por esa razón nos interesará colocar el mayor número de tubos lo más finos posibles,

pero siempre con una consistencia mecánica adecuada. Los tubos suelen estar hechos de

aceros al carbono, aceros inoxidables, o incluso de otros materiales, siempre y cuando el

cambiador sea de baja responsabilidad.

Para aumentar la transferencia térmica se colocan en la carcasa una serie de segmentos

cortados, llamados bafles, pantallas o deflectores, que se emplean para favorecer la

turbulencia del líquido dentro de la carcasa y de este modo aumentar el intercambio.

Además, contribuyen a evitar el pandeo y las vibraciones de los tubos al dar rigidez al

conjunto.

El arreglo o distribución de los tubos depende de la situación particular, dado que

mientras que un arreglo cuadrado permite la limpieza mecánica, uno triangular favorece

la turbulencia y por tanto aumenta el rendimiento. Esto último es debido a que al no

encontrarse alineados los tubos, se interrumpe el camino, forzando el régimen

turbulento que aumenta el coeficiente convectivo. Además, el arreglo triangular permite

el alojamiento del máximo número de tubos.

Tipos

9

Debido a las necesidades impuestas tanto por dilatación térmica como por limpieza del

intercambiador existen un total de tres soluciones que ofrecen solución a estas

necesidades.

Así, mientras que el tipo de intercambiador más simple es el de placas fijas, cuando

existen problemas de temperatura habrá que recurrir a uno de tubos en U o de cabezal

flotante, siendo este último el apropiado si se requiere la limpieza mecánica del interior

de los tubos.

Placas fijas: son los más económicos, y permiten alojar el máximo número de tubos en

el interior de la carcasa, pero debido a que la carcasa no se puede abrir, ya que forma

una única pieza con los espejos y tubos, no puede limpiarse mecánicamente la

envolvente. Lo que si se puede limpiar es el interior de los tubos dado que son

accesibles al sacar las tapas. Además, sólo se puede usar si la diferencia de temperaturas

entre envuelta y tubos es pequeña, de modo que la dilatación o contracción no sean

apreciables.

Tubos en U: aunque presenta el inconveniente de no permitir la limpieza mecánica por

el interior de los tubos debido a la existencia de los codos, es la opción económica

cuando existe dilatación diferencial, dado que al no tener cabezal posterior permite la

expansión de los tubos dentro de la carcasa.

Cabezal flotante: aunque es el más caro es el más empleado, dado que el haz de tubos

puede dilatar con independencia de la carcasa y puede desmontarse, con lo que se

permite la limpieza mecánica tanto para carcasa como para tubos. Esto se debe a que

mientras que una de las placas es fija entre las bridas de la carcasa y el cabezal de

distribución, la otra puede moverse libremente por el interior de la carcasa al presentar

un diámetro inferior.

Criterios De Circulación De Los Fluidos

El fluido deberá circular por el interior de los tubos cuando se ensucie o produzca

incrustaciones más rápidamente que el otro. A intensidad de producción de

10

incrustaciones iguales, el de mayor presión o el de temperatura media más alejada de la

temperatura ambiente. Si el fluido es corrosivo, también irá por el interior de tubos, para

evitar que la carcasa también sea de un material especial.

El fluido más viscoso irá por la envuelta para aumentar el coeficiente global de

transferencia.

Factor De Ensuciamiento

Las superficies de transferencia en un intercambiador perderán eficiencia, después de un

período de tiempo de operación, debido a la formación de incrustaciones, acumulación

de suciedad, corrosión, etc.

Para tener en cuenta la reducción del intercambio térmico que provocan, se recurre al

factor de ensuciamiento, que se determina de forma experimental en función del tipo de

fluido y la velocidad del mismo.

Generalmente, el recubrimiento que genera el ensuciamiento se considera por medio de

unas resistencias térmicas adicionales (interior y exterior), conocidas como resistencias

de ensuciamiento, que dan como resultado la disminución en el rendimiento del

intercambiador.

Rfun=Rsucio + Rlimpio

Luis

Los intercambiadores de calor de placas, como el que se muestra en la figura 2,

consisten en placas estándares, que sirven como superficies de transferencia de calor y

un armazón para su apoyo.

Hay varios tipos de intercambiadores de calor de placa que incluyen: con empaques o se

sellos, soldados y semisoldados.

11

Los intercambiadores de calor de placa son de uso frecuente en fluidos de baja

viscosidad con demandas moderadas de temperaturas y presión, típicamente por debajo

de los 150°C. El material de los sellos se elige preferentemente para soportar la

temperatura de operación y conforme a las características del líquido de proceso.

Los intercambiadores de calor de placas y marco consisten en una serie de placas

acanaladas que se montan en un marco y se afianzan con abrazaderas. Cada placa se

hace de una material prensable (acero inoxidable, níquel, titanio, etc.) y se forma con

una serie de corrugaciones. El paquete también incluye una junta o sello. La junta o

sello contiene la presión y controla el flujo.

Las placas son ensambladas en paquetes montados sobre unos rieles guías que se

encuentran tanto en la parte inferior como superior y se mantienen unidas a presión por

medio de tornillos de compresión.

El arreglo de la junta de cada placa distribuye el medio caliente y frío en canales de

flujo alternados a través del paquete de placas.

12

No todos los procesos son iguales por lo que no todas estas necesidades se pueden

cubrir con el mismo diseño, y el desarrollo tecnológico nos da la oportunidad de

resolver las necesidades industriales con un nuevo diseño, el “intercambiador de casco y

placas”.

Lo que podría ser una complicada selección es ahora un camino sencillo a seguir con los

nuevos intercambiadores de calor de casco y placas.

El intercambiador de calor de casco y placas ofrece un funcionamiento térmico

equiparable a un intercambiador de calor de placa con la capacidad de soportar la

presión y la temperatura de un intercambiador de casco y tubo. Los usos incluyen

transferencia térmica simple de líquido a líquido, condensadores, evaporadores, las

cascadas, y los enfriadores de aceite.

En el interior de estos intercambiadores (figura 3) se encuentra un paquete de placas

circulares totalmente soldadas; este paquete se encuentra montado y protegido por un

casco el cual es un recipiente a presión.

Los intercambiadores de calor de casco y placas son extremadamente eficientes debido

a la alta turbulencia creada por la geometría compleja de cada paso de la placa. La

elevada turbulencia conduce a un coeficiente mucho más alto de transferencia de calor

comparado con los intercambiadores de calor convencionales, es decir que requieren de

menor superficie de transferencia de calor para realizar un trabajo dado. Esto demuestra

13

que no sólo son compactos sino que también son rentables pues se requiere menos

material para su fabricación.

Además de las ventajas en su tamaño compacto y su versatilidad, el intercambiador de

casco y placas es muy durable. Esto es debido a que los casetes de placas circulares, al

ser soldados en su totalidad y por su propia estructura, proveen suficiente rigidez para

eliminar la vibración por inducción y permitirle un diseño para muy altas presiones. Una

gran ventaja en la estructuración de este tipo de equipos es que los fabricantes han

demostrado que el equipo puede sufrir congelación sin detrimento de sus características

mecánicas, debido a que los casetes están contenidos en un recipiente a presión que

hace la función de marco.

En este tipo de intercambiadores el riesgo de tener contaminación cruzada es nulo, ya

que las placas circulares están totalmente soldadas formando los casetes y no cuentan

con ningún tipo de empaque, como se puede ver en la figura 4, lo que por consiguiente

nos lleva a bajos costos de mantenimiento por cambios de empaques.

Finalmente la elección de un intercambiador de calor depende de varios factores entre

los que se encuentran el económico, de aplicación, de operación y por supuesto del

criterio del ingeniero de proyectos. A continuación se presenta una tabla de las

características de cada uno de los intercambiadores.

14

Fabricación De Aletas Para Intercambiadores

Se fabrican de una gran variedad de tipos y se emplean principalmente para el

enfriamiento y calentamiento de gases en flujo cruzado. Las aletas helicoidales de la

figura a) se clasifican como transversales y sujetan a varias formas tales como insertos,

expandiendo el metal mismo para formarlas o soldando una cinta metálica en el tubo en

una forma continua. Las aletas de tipo disco son también del tipo transversal y

usualmente se sueldan al tubo o se sujetan a él mediante contracción, como se muestra

en la figura b y c

Las aletas de tipo espina y tipo diente o espiga, emplean conos, pirámides o cilindros

que se extienden desde la superficie del tubo de manera que se pueden utilizar para flujo

longitudinal o flujo cruzado.

15

Materiales De Construcción

El material más común de los intercambiadores de calor es el acero al carbono.

La construcción de acero inoxidable se utiliza a veces en los servicios de plantas

químicas y en la industria de alimentos donde se necesitan altas condiciones de asepsia

y, en raras ocasiones, en las refinerías petroleras.

Las “aleaciones” en servicios en plantas químicas y petroquímicas, en orden

aproximado de utilización, son el acero inoxidable de la serie 300, el níquel, el metal

monel, las aleaciones de cobre, aluminio, el Inconel, el acero inoxidable de la serie 400,

y otras aleaciones. En servicios de refinerías petroleras, el orden de frecuencia cambia y

las aleaciones de cobre (para unidades enfriadas por agua) ocupan el primer lugar, y el

acero de aleación baja el segundo.

Los tubos de aleaciones de cobre, sobre todo el latón Admiralty inhibido, se emplean en

general con enfriamiento por agua.

16

Los cabezales del lado de los tubos para el servicio con agua se hacen en gran

variedad de materiales: acero al carbono, aleaciones de cobre, hierro colado, acero al

carbono con pintura especial o recubierta con plomo o plástico. Construcción No Metálica

Existen intercambiadores de tubo y coraza con tubos de vidrio. Los

intercambiadores de calor de tubo y coraza de acero tienen una presión de diseño

máxima de 75 psi, en cambio los fabricados con vidrio tiene una presión de diseño

máxima de 15 psi. Todos los tubos tienen libertad para expandirse, ya que se emplea un

sellador de teflón en la unión del espejo al tubo

Ensuciamiento Y Formación De Escamas

El ensuciamiento se refiere a cualquier capa o depósito de materias extrañas en

una superficie de transferencia de calor, comúnmente estos materiales tienen baja

conductividad térmica (son malos conductores de calor y entorpecen la transferencia de

calor), lo que provoca una mayor resistencia a la transferencia de calor. En los equipos

de transferencia se producen varios tipos diferentes de ensuciamiento. La sedimentación

es deposición de materiales finamente divididos, a partir del fluido de proceso. La

17

formación de escamas se debe, con frecuencia, a la cristalización de un material cuya

solubilidad, a la temperatura de la pared del tubo, es más baja que a la temperatura

promedio del fluido. Muchas corrientes de proceso reaccionan y el material resultante,

menos soluble, se deposita en la superficie como una película, con frecuencia de una

resistencia y espesor considerable. Los productos de la corrosión pueden oponer una

resistencia importante a la transferencia de calor. Los crecimientos biológicos, como las

algas, constituyen un problema grave en muchas corrientes de agua de enfriamiento y en

la industria de la fermentación.

Retiro De Depósitos De Suciedad

El retiro químico de la suciedad se puede lograr en algunos casos con ácidos

débiles, disolventes especiales, etc. Otros depósitos se adhieren con debilidad y se

pueden lavar mediante el funcionamiento periódico a velocidades muy altas o un

enjuague con un chorro de agua, una lechada de agua y arena o vapor a alta velocidad.

Estos métodos se pueden aplicar tanto al lado de la coraza como el de los tubos sin

retirar el haz de tubos. Sin embargo la mayor parte de los depósitos se pueden retirar

mediante una acción mecánica positiva, como la introducción de una varilla, la acción

de una turbina o el raspado de la superficie. Estas técnicas se pueden aplicar del lado de

los tubos sin sacar el haz de tubos; pero en el lado de la coraza sólo se puede hacer esto

después de retirar el haz, e incluso entonces, esto será con un éxito limitado, debido a la

cercanía de los tubos.

Yamal

Aplicaciones De Los Intercambiadores De Calor

Los intercambiadores de calor se encuentran en muchos sistemas químicos o mecánicos.

Estos sirven, como su nombre lo indica, para ganar calor o expeler calor en

determinados procesos. Algunas de las aplicaciones más comunes se encuentran en

calentamiento, ventilación, sistemas de acondicionamiento de espacios, radiadores en

máquinas de combustión interna, calderas, condensadores, y precalentadores o

18

enfriamiento de fluidos. En este apartado se revisan algunas aplicaciones específicas de

intercambiadores de calor.

Equipos De Transferencia De Calor Más Comunes En La Industria.

Serpentines

Los serpentines son unidades de transferencia hechas de tubo liso o aleteado por

los que circula un fluido en el interior de los tubos y otro se ubica dentro de un área

confinada, estos equipos pueden verse comúnmente en ollas de calentamiento,

contenedores de agua helada, calentadores de aire, enfriadores de aire, chaquetas de

autoclaves etc.

La configuración de los serpentines es muy variada, aunque el principio

establece que la unidad debe tener una longitud definida y el fluido entra y sale por el

mismo tubo. Los serpentines suelen conseguirse en configuraciones helicoidales rectas

en U etc.

Evaporadores

Los Evaporadores son intercambiadores que se encargan de enfriar fluidos por

un proceso de expansión de gas el cual circula a través del interior de los tubos y enfría

el fluido que circula por la carcaza. Los Evaporadores son equipos normalmente usados

en los dispositivos de enfriamiento de agua tales como Chiller o para enfriamiento de

gases o aire tal es el caso de los aires acondicionados. Su configuración puede estar

dada en equipos de tubo coraza o flujo cruzado.

Condensadores

Se conoce como unidad condensadora a todo aquel intercambiador que cumple

una función de disminución de temperatura, ya sea para gases, vapores otros.

La configuración de un condensador puede ser de tubo coraza, placas y

superficies extendidas. Los condensadores son generalmente equipos que se encuentran

en los procesos de cambios de fase de gases a líquidos, los equipos de calefacción de

líquidos con vapor son a su vez condensadores de vapor. En los ciclos de refrigeración

19

los condensadores tienen la función de enfriar el gas refrigerante ya sea por flujo

cruzado gas-aire o gas-agua.

Las unidades Chiller

Están conformadas por dos elementos de transferencia de calor un evaporador

y un condensador, además de los elementos clásicos del ciclo de refrigeración

(compresor, válvula de expansión, filtros etc.) los Chiller son unidades que se encargan

de enfriar agua para aplicaciones varias. Este proceso se realiza mediante la compresión

de un gas refrigerante el cual sale comprimido de la bomba o compresor a una

temperatura de aproximadamente 80 grados, circula a través del compensador

manteniendo la presión y bajando la temperatura a 40 grados aproximadamente luego

pasa por la válvula de expansión donde el gas se expande produciendo su enfriamiento,

el gas circula dentro de los tubos del evaporador donde se genera la transferencia con el

agua enfriándola hasta una temperatura que puede oscilar entre 1 y 4 grados (o menos

de acuerdo al control).

Torres de enfriamiento

Las torres de enfriamiento

Son unidades que se encargan de enfriar agua por un proceso de división de la

partícula de agua y su posterior circulación por una corriente de aire forzado logrando

reducir la temperatura de la gota de agua en el proceso. Estos sistemas tienen ventajas y

desventajas bien marcadas. Las torres de enfriamiento son unidades abiertas donde el

agua de un determinado proceso llega al tope de la torre a una temperatura máxima de

60 grados centígrados. Esta entra a los rociadores de tope que se encargan de separar él

liquido en la mayor cantidad de partículas posibles, estas caen en un relleno ubicado a

los lados de la torre donde establece un recorrido en contra flujo con una columna de

aire forzado, las partículas de agua recorren el relleno hasta enfriarse (1 o 2 grados por

encima de la temperatura de la columna de aire) y llegan hasta la bandeja de fondo

donde se retorna al proceso.

Las temperaturas máximas que manejan las torres de enfriamiento constituyen

una limitante importante, así como la contaminación del agua de proceso por el contacto

directo con el aire ambiental, los tratamientos de esta agua son por lo general costosos y

20

requieren de mantenimientos constantes, sin embargo la posibilidad de enfriar grandes

volúmenes de agua logra compensar sus debilidades.

Torres evaporativas

Las torres de tipo evaporativas tienen un comportamiento similar al de las torres

de enfriamiento, con la diferencia de que el agua de proceso se encuentra en un ciclo

cerrado a través de un serpentín en el tope de la torre, produciéndose el enfriamiento del

agua de proceso por intermedio del rociado de agua sobre la superficie del serpentín

acompañado de aire forzado, el agua cae al fondo de la tina y es nuevamente bombeado

al tope de la torre para volver a cumplir el proceso.

Una de las ventajas de estos equipos es que el agua de proceso se contamina

muy poco ya que se encuentra en un ciclo cerrado, sin embargo su costo es

sustancialmente superior al de las torres de enfriamiento.

Calentadores de vapor

Los calentadores de vapor son por lo general intercambiadores de tubo coraza

por los que circula vapor por la coraza y agua o gas por el interior de los tubos, existen

también calentadores de aceite térmico y de resistencia eléctrica.

After cooler – pre cooler

Estos equipos son utilizados normalmente en unidades de compresión de aire ya

sean de una o varias etapas. Por lo general los compresores de aire de una etapa poseen

un intercambiador a la salida de aire comprimido de tipo tubo coraza agua-aire o flujo

cruzado aire-aire, estos equipos son conocidos como after cooler o post enfriadores su

función es bajar la temperatura del aire comprimido hasta niveles idóneos de trabajo

dentro de la planta. Lospre-cooler son equipos utilizados en compresores de múltiples

etapas para enfriar el aire que sale de una etapa y entra en la siguiente, por lo general

estos son de tubo coraza.

Fin fan cooler

Estos equipos están compuestos de una unidad de flujo cruzado con un

ventilador alineado a la superficie plana del intercambiador con la finalidad de hacer

21

circular aire a través de la tubería aletada y enfriar el fluido que corre por dentro de los

tubos.

CONCLUSION

Lo más importante de un intercambiador de calor, es que desarrolle su función en la

forma más precisa posible, para lo cual es necesario una exactitud en sus cálculos, de tal

manera que cumpla con el equilibrio termodinámico para lo cual será aplicado. Un

sobredimensionamiento o subdimensionamiento térmico del intercambiador, va en

desmedro de las demás partes del sistema.

El papel de los intercambiadores térmicos ha adquirido una creciente importancia

recientemente al empezar a ser conscientes los técnicos de la necesidad de ahorrar

energía. En consecuencia se desea obtener equipos óptimos, no sólo en función de un

análisis térmico y rendimiento económico de lo invertido, sino también en función del

aprovechamiento energético del sistema

El diseño térmico de los intercambiadores es un área en donde tienen numerosas

aplicaciones los principios de transferencia de calor.

El diseño real de un intercambiador de calor es un problema mucho más complicado

que el análisis de la transferencia de calor porque en la selección del diseño final juegan

un papel muy importante los costos, el peso, el tamaño y las condiciones económicas.

22

Así por ejemplo, aunque las consideraciones de costos son muy importantes en

instalaciones grandes, tales como plantas de fuerza y plantas de proceso químico las

consideraciones de peso y de tamaño constituyen el factor predominante en la selección

del diseño en el caso de aplicaciones especiales y aeronáuticas

BIBLIOGRAFIA

23