Corazatubojei.docx

1. INTRODUCCION La transferencia de calor, es un proceso en el que se intercambia energía calórica entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. La transferencia de calor abarca fenómenos físicos como la conducción y convección, que se deben de comprender antes de proceder a desarrollar metodologías que conduzcan al diseño térmico de los sistemas correspondientes como por ejemplo los que implican procesos de transferencia de calor de un fluido a otro. Un intercambiador de calor es un dispositivo usado para transferir energía térmica (entalpia) entre dos o más fluidos, entre una superficie sólida y un fluido, o entre partículas sólidas y un fluido a diferentes temperaturas y en contacto térmico. Las aplicaciones típicas involucran calentamiento o enfriamiento de una corriente de fluido que puede involucrar evaporación o condensación de corrientes de fluidos simples o multicomponente. En otras aplicaciones, el objetivo podría ser recuperar o rechazar calor, pasteurizar, destilar, concentrar, cristalizar o controlar un fluido de proceso. 2. MARCO TEORICO 2.1. Tipos de Transferencia de Calor 2.1.1. Transferencia de calor por conducción La conducción de calor o transferencia de energía en forma de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto con el primero.1 La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica.2 La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. 2.1.2. Transferencia de calor por convección La convección es una de las tres formas de transferencia de calor (líquido, gas o plasma) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. La convección en sí es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido. Por ejemplo, al trasegar mediante bombas o al calentar agua en una cacerola, el agua en contacto con la base de la cacerola asciende, mientras que el agua de la superficie, desciende y ocupa el lugar que dejó la caliente. La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un líquido. Incluye también el intercambio de energía entre una superficie sólida y un fluido o por medio de una bomba, un ventilador u otro dispositivo mecánico (convección mecánica, forzada o asistida). En la transferencia de calor libre o natural, un fluido es más caliente o más frío. En contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

2.1.3. Transferencia de calor por Radiación La transferencia de calor es el proceso de propagación del calor en distintos medios. La parte de la física que estudia estos procesos se llama a su vez Transferencia de calor o Transmisión de calor o transferencia térmica. La transferencia de calor se produce siempre que existe un gradiente térmico

o cuando dos sistemas con diferentes temperaturas se ponen en contacto. El proceso persiste hasta alcanzar el equilibrio térmico, es decir, hasta que se igualan las temperaturas. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos o regiones lo suficientemente próximas, la transferencia de calor no puede ser detenida, solo puede hacerse más lenta Intercambiador de calor: son dispositivos que permiten el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En un intercambiador la transferencia de calor suele comprender convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa. 2.2. Intercambiador de calor son dispositivos que permiten el intercambio de calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En un intercambiador la transferencia de calor suele comprender convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa. 2.2.1 Intercambiador de calor de placas En el diseño del intercambiador de calor, las placas de metal estampadas forman en un paquete y se ensamblan en un marco. Entre cada par de placas hay un empaque de elastómero, que impide que los fluidos se mezclen y se fuguen fuera del paquete de placas. Las placas cuelgan de una barra de carga superior y se alinean por medio de una barra inferior. Todas las partes de las barras en contacto directo con las placas de transferencia de calor están hechas de acero inoxidable. En la mayoría de los casos las barras cargan y guía se soportan en un extremo por el marco fijo, y en el otro extremo, por una columna de soporte. El paquete de placas se coloca entre marco fijo y el marco móvil, y se aprieta a una longitud total predeterminada, por medio de los tornillos de apriete laterales. Mediante el uso de diferentes tipos de placas, con diferentes características, los intercambiadores pueden adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. Los intercambiadores se pueden desmontar fácilmente para la inspección, el mantenimiento, o para adicionarle placas.

Figura 1. intercambiador de placas 2.2.1.1 Intercambiador de calor de doble tubo Este tipo de intercambiador de calor está conformado por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes, en este tipo uno de los fluidos pasa por el tubo más pequeño, mientas que el otro lo hace por el espacio anular entre los dos tubos.

Figura 2. intercambiador de calor tubo doble 2.2.1.2 Intercambiador de calor de coraza y tubos los intercambiadores de calor son muy importantes, y para ello es necesario realizar un análisis de estos equipos ya que, es muy conveniente trabajar con ellos; existen varios tipos de intercambiador de calor, entre los cuales se pueden mencionar, en los cuales se pueden clasificar por la configuración de los mismos y por la dirección del flujo. Este tipo de intercambiador se emplea en grandes aplicaciones industriales. Contienen un gran número de tubos empacados en un casco con sus ejes paralelos al de éste. La transferencia de calor tiene lugar a medida que uno de los fluidos se mueve por dentro de los tubos, por lo cual el otro se mueve por fuera de estos, pasando por el casco. Por lo general se emplean desviadores en el casco, lo cual fuerza al fluido a moverse en dirección transversal a dicho casco con el fin de mejorar la transferencia de calor, y también para mantener un espacio uniforme entre los tubos

Figura 3. Intercambiador de coraza y tubo