Intercambiador de Calor

 

INTERCAMBIADOR DE CALOR  I.- Definición

Transfiere calor entre dos fluidos, o entre la superficie de un sólido y un fluido en movimiento. “Dispositivo diseñado para transmitir el calor entre dos fluidos separados físicamente; uno de ellos

circula por un lado de la barrera y el otro, por el otro lado” (Parro, 2007, párr.1) .1  Es un sistema muy básico diseñado para la recuperación recu peración del calor mediante la transferencia de esta entre dos medios. En este caso aire-aire. Es decir, el aire caliente y viciado del interior transfiere calor al aire frío y sano del exterior. Un ejemplo fácil para visualizarlo es la comparación con un radiador de coche, pues el sistema es muy similar aunque en este modelo la transferencia sea entre agua-aire. (AgriNews, 2014, párr.2) 2 

II.- Tipos

Disponemos de una variedad de intercambiadores de calor según el tipo de líquidos y temperaturas que vayan a emplearse. a)  Intercambiadores de calor de carcasa y tubos de funke

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos sirven, por ejemplo, en las calefacciones como intercambiador de calor de gases residuales aprovechando el calor residual para generar agua caliente. Características técnicas

-Intercambiadores de calor con tubos rectos/intercambiadores de calor con tubo en U -Intercambiadores de calor de seguridad -Todos los modelos habituales (tipo TEMA) -Para todos los medios líquidos y gaseosos -Diámetro del equipo hasta máx. 2 000 mm con longitudes de aprox. 10 m -Presiones de servicio hasta 600 bar -Temperaturas de entrada hasta 550°C -Como equipos estándar o como soluciones específicas

1

Parro. Parro. [En línea] [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.parro.com.ar/definicion-deintercambiador+de+calor 2AgriNews.

AgriNews. [En línea] [Citado el: 2018 de Abril de 22.] https://agrinews.es/2014/01/21/que-es-unintercambiador-de-calor/.

 

b)  Intercambiadores de calor de placas atornillados de funke

Con un sistema de estampación de las placas Off- Set “optimizado termodinámicamente para soluciones compactas y económicas. Se usa especialmente para el abastecimiento de agua caliente en hogares así como para el suministro de calor a distancia

Características técnicas

-Superficie de intercambio de de calor por placa: 0,04 - 3 3,0 ,0 m² -Presión máx. de servicio: 25 bar -Temperatura máx. de servicio: 195°C -También disponible como intercambiador de calor de seguridad o en titanio /y otros materiales especiales

c)  Intercambiadores de calor de placas soldadas de funke

Bombas de calor con intercambiadores de calor con placas soldadas extraen el calor de las aguas residuales urbanas para calentar el agua de abastecimiento de edificios públicos. Características técnicas

-Serie GPL / GPLK para aplicaciones en sectores de calefacción  – aire acondicionado ventilación -Serie TPL con agregados de turbulencias con alta transmisión de calor para la refrigeración de aceites en la industria maquinaria -Presión máx. de servicio: 30 bar -Temperatura máx. de servicio: 200°C -Opciones de soldado al hilo de cobre o 100% Acero inoxidable d)  Unidades de refrigeración aceite/aire de funke

Las unidades refrigeradoras de aceite/aire de FUNKE se utilizan para la refrigeración de aceites lubricantes de rotores de aerogeneradores onshore y offshore. Características técnicas

-Refrigeración de aceite, líquidos difícilmente inflamables o emulsiones en la construcción de máquinas, instalaciones y de vehículos especiales. -Disponibles en 15 tamaños de hasta 250 kW, es decir, 6,2 kW / K potencia frigorífica -Área frontal: 0,05 - 1,44 m² -Presión máx. de servicio: 26 bar posible -Temperatura máx. de servicio: 120°C para aceite / 90°C para emulsiones -Accionamiento disponible con corriente trifásica, corriente contínua o con motores hidráulicos

 

e)  Precalentadores de aceite eléctricos de funke

Sus principales aplicaciones son el calentamiento de aceite, emulsiones y líquidos (que no tengan gran facilidad de inflamarse) mediante corrientes eléctricas. Aunque donde más se emplean es en maquinaria e instalaciones ubicadas en el exterior. Características técnicas

-Calentamiento mediante energía eléctrica de aceites, líquidos difícilmente inflamables y emulsiones -Disponible en 11 tamaños para ubicación tanto interior como exterior -Capacidad calorífica: 3 - 100 kW -Presión máx. de servicio: 25 bar -Temperatura máx. de servicio: 80°C -Posibilidad de diseño de modelos especiales para temperaturas de hasta 200ºC f)  Intercambiadores de doble tubo sanitario de exergy

Este intercambiador de la marca Exergy consiste en dos tubos, uno interno y el otro externo que se encuentran enrollados juntos. Se trata de un diseño único y compacto que previene la fatiga térmica, mejora la productividad y provoca que el tamaño general disminuya. Aguanta en altas temperaturas, así como altas presiones o en bajo caudal. Dentro de la gama sanitaria los diseños cumplen los estándares necesarios de la industria farmacéutica. Características

-Ratio de transferencia de calor hasta 100 000 BTU/hr (29KW) -Caudal hasta 10GPM (38LPM) -Presión hasta 4 500 psi (310 bar) g)  Intercambiadores de calor de sondex PLACAS "FREE FLOW"

Las Placas Free Flow están diseñadas para líquidos que contienen fibras u otras partículas que pueden obstruir el paso a través de un intercambiador de calor de placas tradicional. PLACAS SEMI-SOLDADAS

La ventaja de esta construcción es que alterna, por un lado, un canal de placa soldada (casete) y por el otro, un canal de placa tradicional con junta, lo que permite un montaje y limpieza de este lado más fácil. Este tipo de intercambiador de calor está especialmente diseñado para el sector de refrigeración y para aplicaciones con fluidos particularmente agresivos con la junta habitual.

 

SONDER SAFE (DOBLE PLACA) El sistema de seguridad Sonder Safe se compone de dos placas estampadas juntas. Las dos placas forman un único conjunto que permite la detección de posibles fugas, entre las dos placas, de manera visual al ser vista desde fuera la posible fuga. Esto evita que se produzca una posible mezcla de los productos (primario y secundario). INTERCAMBIADOR DE PLACAS SOLDADAS

Contrariamente a los tradicionales intercambiadores de calor de placas, el intercambiador de calor de placas soldadas no contiene juntas de goma y por lo tanto puede funcionar de forma continua con temperaturas desde 180 °C hasta más de 200 °C. La presión de trabajo puede ser superior a 30 bar. INTERCAMBIADORES INTERCAMBIADOR ES TODO SOLDADOS (SAW) Y EN CARCASA (SHELL)

Diseño y función del intercambiador de calor: Este intercambiador de calor funciona de la misma manera que una unidad tubular clásica. Sin embargo, es más eficiente porque utiliza placas en lugar de tubos. Las placas se sueldan entre sí, mediante soldadura láser / TIG, para formar un paquete de placas (casete), que está montado dentro de una cáscara cilíndrica tradicional. Resistencia a la presión: PN 16 / PN 25. Temperatura máxima: Hasta 250 °C.3  Ya que los intercambiadores de calor se presentan en muchas formas, tamaños, materiales de manufactura y modelos, estos son categorizados de acuerdo con características comunes. Una de las características comunes que se puede emplear es la dirección relativa que existe entre los dos flujos de fluido. Las categorías son: a)  Flujo paralelo: el fluido con mayor temperatura y el fluido con menor temperatura

fluyen en la misma dirección.4 

3

 Técnica de Fluidos. Técnica de Fluidos. [En línea] [Citado el: 22 de Abril de 2018.] https://www.tecnicafluidos.es/intercambiadores-de-calor-de-carcasa-tubos-de-funke-p-234-es. 4 Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007. [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/Intercambiadores.pdf.

 

b) b)   Contraflujo: el fluido con mayor temperatura y el fluido con menor temperatura fluyen en con la misma dirección pero en sentido contrario.5 

c) c)   Flujo cruzado: el fluido con mayor temperatura y el fluido con menor temperatura fluyen formando un ángulo de 90◦ entre ambos, es decir perpendicular uno al otro.6 

d)  Intercambiadores de un solo paso (o paso simple) y de múltiple pasos:

Los intercambiadores de un solo paso tienen fluidos que transfieren calor de uno a otro una sola vez. Los intercambiadores de múltiple paso tienen fluidos que transfieren calor de uno a otro más de una vez a través del uso de tubos en forma de "U" y el uso de bafles.7 

5

 Ibid

6 Ibid 7

 Ibid, pág.8

 

e)  Intercambiadores Regenerativos y No-regenerativos:

Los intercambiadores de calor regenerativos usan el mismo fluido para calentar y enfriar. Los intercambiadores de calor no-regenerativos usan fluidos separados para calentar y enfriar8 

Usos del intercambiador de calor  

Elevar la temperatura de un fluido gracias g racias a otro más caliente.

 

Refrescar un fluido empleando otro con menor temperatura.

 

Llevar al punto de ebullición a un fluido por la acción de un segundo con mayor temperatura.

 

Condensar gases utilizando fluidos fríos.

 

Llevar a ebullición un determinado fluido mientras se condensa otro gaseoso más caliente. 9 



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



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8

 Ibid.

9 Tsoluciona.

Tsoluciona. [En línea] [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://tsoluciona.com/noticias/intercambiadores-calor-que-son-sirven/.

 

Referencia bibliográfica

1. Parro. Parro. [En línea] [Citado el: 22 2 2 de Abril de 2018.] http://www.parro.com.ar/definicion-dehttp://www.parro.com.ar/definicion-deintercambiador+de+calor. 2. AgriNews. AgriNews  AgriNews.. [En línea] [Citado el: 2018 de Abril de 22.] https://agrinews.es/2014/01/21/que-es-unhttps://agrinews.es /2014/01/21/que-es-un-intercambiador-de-calor intercambiador-de-calor/. /. 3. Técnica de Fluidos. Técnica de Fluidos. [En línea] [Citado el: 22 de Abril de 2018.] https://www.tecnicafluidos.es/in https://www.tecnic afluidos.es/intercambiadores-de-c tercambiadores-de-calor-de-carcasa-tubos-de alor-de-carcasa-tubos-de-funke-p-234-es. -funke-p-234-es. 4. Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007.a [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/H http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/Interc eatExchanger/Intercambiadores.pdf ambiadores.pdf.. 5 Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007.a [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/ http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/In HeatExchanger/Intercambiadores.pd tercambiadores.pdf. f. 6 Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007. a[Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/ http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/In HeatExchanger/Intercambiadores.pd tercambiadores.pdf. f. 7. Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007.b [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/ http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/In HeatExchanger/Intercambiadores.pd tercambiadores.pdf. f. 8. Jaramillo, A. CIE.UNAM. CIE.UNAM. [En línea] 20 de Noviembre de 2007.b [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/ http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/Interca HeatExchanger/Intercambiadores.pdf. mbiadores.pdf. 9. Tsoluciona. Tsoluciona. [En línea] [Citado el: 22 de Abril de 2018.] http://tsoluciona.com/noticias/intercambiad soluciona.com/n oticias/intercambiadores-calor-que-son-sirven ores-calor-que-son-sirven/. /.