Introducción a los Intercambiadores de Calor - Clase 22 Transferencia de Calor

Summary

Este video ofrece una introducción detallada sobre los intercambiadores de calor, sus tipos y el coeficiente de transferencia de calor total. Se exploran diversos tipos de intercambiadores como los de doble tubo, compactos, de carcasa y tubos, y de placas. Además, se explica el concepto de resistencia térmica, la influencia de las incrustaciones en la eficiencia de los intercambiadores y cómo calcular la transferencia de calor considerando factores como la convección, conducción e incrustaciones. Finalmente, se mencionan métodos para seleccionar y predecir el rendimiento de estos dispositivos, invitando a los espectadores a aprender más sobre estos temas en videos posteriores.

Takeaways

• 😀 Un intercambiador de calor es un dispositivo que permite el intercambio de calor entre dos fluidos sin que se mezclen.
• 😀 Los intercambiadores de calor pueden ser de diversos tipos, como el de tubo concéntrico, intercambiadores compactos y de carcasa y tubos.
• 😀 En los intercambiadores de tubo concéntrico, los fluidos pueden fluir en paralelo o en contraflujo, afectando el perfil de temperatura de los mismos.
• 😀 Los intercambiadores compactos son ideales para aplicaciones con limitaciones de espacio y peso, como en radiadores de automóviles.
• 😀 El intercambiador de carcasa y tubos es uno de los más utilizados, permitiendo el paso de un fluido por los tubos internos y otro por la carcasa externa.
• 😀 El coeficiente de transferencia de calor total se ve influenciado por la convección y conducción a través de las paredes de los tubos y el espacio anular.
• 😀 Las resistencias térmicas en los intercambiadores de calor se suman, y cada una representa una resistencia por convección o conducción.
• 😀 Las aletas aumentan el área de transferencia de calor, pero su eficiencia debe considerarse para evitar sobreestimar el rendimiento.
• 😀 Las incrustaciones (formadas por sales, sedimentos o algas) en las superficies de los intercambiadores afectan negativamente la transferencia de calor, actuando como una capa aislante.
• 😀 Para mitigar las incrustaciones, se pueden usar métodos como el filtrado, inhibidores químicos y recubrimientos plásticos.
• 😀 Para el diseño y selección de intercambiadores de calor, se utiliza el método de la diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD) y el método de efectividad-NTU para predecir temperaturas de salida.

Q & A

¿Qué es un intercambiador de calor?

Un intercambiador de calor es un dispositivo utilizado para intercambiar calor entre dos fluidos sin que estos se mezclen. Un fluido se calienta mientras que el otro se enfría.

¿Cuáles son los tipos principales de intercambiadores de calor mencionados en el video?

Los tipos principales mencionados son: intercambiadores de doble tubo, intercambiadores compactos, intercambiadores de carcasa y tubos, intercambiadores de placas y armazón, y intercambiadores regenerativos.

¿Cómo funciona un intercambiador de calor de tubos concéntricos?

En un intercambiador de tubos concéntricos, un fluido circula por el tubo interno y otro fluido circula por el espacio anular entre los dos tubos. Los fluidos pueden fluir en paralelo o en contraflujo, lo que afecta la transferencia de calor.

¿Qué características tienen los intercambiadores compactos?

Los intercambiadores compactos tienen una gran área de transferencia de calor en un volumen pequeño, y son especialmente útiles en aplicaciones con espacio limitado, como en los radiadores de automóviles.

¿Qué es un intercambiador de carcasa y tubos?

Un intercambiador de carcasa y tubos consta de una carcasa grande que contiene tubos más pequeños. Un fluido circula por los tubos y otro por la carcasa. Los deflectores dentro de la carcasa ayudan a mejorar la transferencia de calor al hacer que el fluido haga un movimiento en zigzag.

¿Cómo se determina el coeficiente global de transferencia de calor?

El coeficiente global de transferencia de calor se determina tomando en cuenta las resistencias por convección interna y externa, así como la conducción a través del material del intercambiador. La fórmula utilizada es la análoga a la ley de enfriamiento de Newton.

¿Qué papel juegan las aletas en los intercambiadores de calor?

Las aletas se utilizan para aumentar el área de transferencia de calor, lo que mejora la eficiencia del intercambiador. En algunos casos, las aletas se colocan en el lado del gas, que tiene un coeficiente de transferencia de calor más bajo, para maximizar la transferencia de calor.

¿Qué son las incrustaciones y cómo afectan la transferencia de calor?

Las incrustaciones son depósitos de sales, sedimentos o crecimiento biológico que se forman en las superficies de los intercambiadores de calor. Estas incrustaciones reducen la eficiencia de la transferencia de calor al agregar resistencia térmica adicional.

¿Qué métodos se mencionan para prevenir las incrustaciones en los intercambiadores de calor?

Se mencionan métodos como el filtrado de impurezas antes de que entren al intercambiador y el uso de inhibidores químicos para prevenir incrustaciones biológicas y la corrosión.

¿Cómo se calcula la resistencia térmica adicional debido a las incrustaciones?

La resistencia térmica adicional por incrustaciones se determina mediante el factor de incrustación, que es un valor tabulado en libros técnicos y manuales de fabricantes, y se incorpora al circuito térmico de transferencia de calor.