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• María José

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¿QUÉ SON LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR? El intercambiador de calor es un dispositivos diseñado para transferir calor entre dos fluidos, encontrándose éstos en contacto o separados por una barrera sólida. Se trata de componentes esenciales en los sistemas de climatización o refrigeración, acondicionamiento de aire, producción energética y procesamiento químico. Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la acción del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

Tipos de intercambiadores[editar] La clasificación más común de los intercambiadores es atendiendo al grado de contacto entre los fluidos. Así, se distinguen los siguientes tipos: 

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Intercambiadores de contacto directo. Son aquellos en los que el intercambio de calor se hace por mezcla física de los fluidos. No son muy frecuentes dada la contaminación que supone para uno o para ambos fluidos. Sin embargo, hay veces que esto no importa, como en el caso de la torre de refrigeración, en las que el agua es enfriada por el aire atmosférico en un proceso combinado de transferencia de masa y de calor. Intercambiadores de contacto indirecto. Son aquellos en los que los fluidos no entran en contacto directo, no se mezclan, sino que están separados por un tabique sólido, un espacio o incluso un tiempo. El calor se transmite por convección y conducción a través de la pared separadora. Estos, a su vez, pueden clasificarse:  Intercambiadores alternativos. En ellos, ambos fluidos recorren el mismo espacio de forma alternada, de forma que una superficie recibe el calor de un fluido caliente, para secuencialmente, transmitírselo a otro más frío, al contactar con la misma superficie. Existe un cierto contacto entre ambos fluidos, pero puede suponerse despreciable en los casos en los que la contaminación no es determinante. Cuando sí lo es, el uso de estos aparatos es inviable. Son de este tipo, muchos acumuladores y recuperadores de calor.  Intercambiadores de superficie. En ellos el proceso de transmisión de calor está invariablemente relacionado con la superficie de un sólido que los separa, de modo que no existe la posibilidad de contacto entre ellos. Son los más utilizados en todo tipo de aplicaciones. Atendiendo a la forma de la superficie separadora, estos intercambiadores pueden ser:  Intercambiadores de placas. Son aquellos en los que la superficie de separación entre los fluidos es una pared plana. Son relativamente recientes, pero sus ventajas respecto de los clásicos multitubulares, están desplazando a estos en la mayoría de las aplicaciones.  Intercambiadores de tubos. En ellos la separación entre los fluidos es siempre la pared de un tubo cilíndrico, por cuyo interior circula uno de ellos, mientras el otro lo hace por el exterior. Si se atiende a la dirección del flujo de ambos fluidos a través de la superficie, pueden ser:  Intercambiadores de flujos cruzados. Cuando las corrientes de los dos fluidos, forman un ángulo entre sí. Son más utilizados para intercambios entre un líquido y un gas.

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Intercambiadores de flujos paralelos. Cuando las corrientes de ambos fluidos discurren paralelas en la misma dirección. Atendiendo al sentido de circulación, pueden ser: Intercambiadores en equicorriente. Si ambas corrientes circulan en la misma dirección y en el mismo sentido. Intercambiadores en contracorriente. Si las dos corrientes siguen la misma dirección pero sentidos contrarios.

Existen dos tipos de transmisión de calor en los intercambiadores:  Transmisión de calor por conducción: La conducción es la forma en que tiene lugar la transferencia de energía a escala molecular. Cuando las moléculas absorben energía térmica vibran sin desplazarse, aumentando la amplitud de la vibración conforme aumenta el nivel de energía. Esta vibración se transmite de unas moléculas a otras sin que tenga movimiento alguno.

 Transmisión de calor por convección: Cuando un fluido circula en contacto con un sólido, por ejemplo por el interior de una tubería, existiendo una diferencia de temperatura entre ambos, tiene lugar un intercambio de calor. Esta transmisión de calor se debe al mecanismo de convección. El calentamiento y enfriamiento de gases y líquidos son los ejemplos más habituales de transmisión de calor por convección. Dependiendo de sí el flujo del fluido es provocado artificialmente o no, se distinguen dos tipos: convección forzada y convección libre (también llamada natural). La convección forzada implica el uso de algún medio mecánico, como una bomba o un ventilador, para provocar el movimiento del fluido. Ambos mecanismos pueden provocar un movimiento laminar o turbulento del fluido. Bibliografía

https://www.quiminet.com/articulos/los-intercambiadores-de-calor-17400.htm http://t-soluciona.com/noticias/intercambiadores-calor-que-son-sirven/

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

Existe una variación de diseños en los equipos de intercambio de calor. En ciertas ramas de la industria se han desarrollado intercambiadores muy especializados para ciertas aplicaciones puntuales. Tratar todos los tipos sería muy complicado por la cantidad y variedad de ellos que se puede encontrar.

Para sintetizar su estudio es más factible si se clasifican según su operación, función y forma de construcción.

Según su función: Refrigerador: utiliza un refrigerante para enfriar un fluido hasta una temperatura menor que la obtenida si se utilizara agua.

Condensador: unidades de carcaza y tubo que se utilizan para la condensación de vapores de desecho. (Contacto directo)

Enfriador: unidad en la cual una corriente del proceso intercambia calor con agua o aire sin cambio de fase Calentador: aumenta la entalpia de una corriente sin cambio de fase. Re hervidor: un vaporizador que provee calor latente de vaporización. Generadores de vapor: (calderas) Sobrecalentador: calienta el vapor por encima de la temperatura de saturación. Vaporizador: convierte el líquido en vapor. (Líquidos diferentes al agua)

Según su operación: Según la operación que cumplen, pueden estos clasificarse por el sentido relativo que hay entre los fluidos que intervienen en el proceso. Flujo paralelo, Contra flujo y Flujo cruzado Flujo paralelo

Cuando el flujo interno o de los tubos y el flujo externo o de la carcaza ambos fluyen en la misma dirección. En este caso, los dos fluidos entran al intercambiador por el mismo extremo y estos presentan una diferencia de temperatura significativa. Como el calor se transfiere del fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor temperatura, la temperatura de los fluidos se aproxima la una a la otra, es decir que uno disminuye su temperatura y el otro la aumenta tratando de alcanzar el equilibrio térmico entre ellos. Debe quedar claro que el fluido con menor temperatura nunca alcanza la temperatura del fluido más caliente.

Contra flujo Cuando los dos fluidos fluyen en la misma dirección pero en sentido opuesto. Cada uno de los fluidos entra al intercambiador por diferentes extremos. Ya que el fluido con menor temperatura sale en contra flujo del intercambiador de calor en el extremo donde entra el fluido con mayor temperatura, la temperatura del fluido más frío se aproximará a la temperatura del fluido de entrada. Este tipo de intercambiador resulta ser más eficiente que los otros dos tipos mencionados anteriormente. En contraste con el intercambiador de calor de flujo paralelo, el intercambiador de contra flujo puede presentar la temperatura más alta en el fluido frío y la más baja temperatura en el fluido caliente una vez realizada la transferencia de calor en el intercambiador

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 90º.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 entracomo 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.

Según su construcción:

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Intercambiador de doble tubo. Intercambiador de coraza y tubo. Intercambiador de calor de platos.

Intercambiador de doble tubo. Están constituidos por dos tubos concéntricos, un fluido circula por el tubo interior y el otro por el ánulo que queda entre ambos tubos, la transferencia se realiza a través de la pared del tubo interior.

Intercambiador de coraza y tubo. Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcaza. El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor como fluido de carcaza o fluido externo. En los extremos de los tubos, el fluido interno es separado del fluido externo de la carcasa por la(s) placa(s) del tubo. Tipos: Cabezal fijo: tiene ambos extremos del cabezal de tubos sujetos a la carcasa. Cabezal móvil: tiene un solo extremo del cabezal de tubos sujeto a un extremo, y el otro a un cabezal móvil.

Intercambiador de calor de platos.

Consiste en una serie de placas en lugar de tubos para separar a los dos fluidos caliente y frío. Los líquidos calientes y fríos se alternan entre cada uno de las placas y los bafles dirigen el flujo del líquido entre las placas. Ya que cada una de las placas tiene un área superficial muy grande, las placas proveen un área extremadamente grande de transferencia de térmica a cada uno de los líquidos .Por lo tanto, un intercambiador de placa es capaz de transferir mucho más calor con respecto a un intercambiador de carcaza y tubos con volumen semejante, esto es debido a que las placas proporcionan una mayor área que la de los tubos. El intercambiador de calor de plato, debido a la alta eficacia en la transferencia de calor, es mucho más pequeño que el de carcaza y tubos para la misma capacidad de intercambio de calor. Sin embargo, el tipo de intercambiadores de placa no se utiliza extensamente debido a la inhabilidad de sellar confiablemente las juntas entre cada una de las placas. Debido a este problema, el tipo intercambiador de la placa se ha utilizado solamente para aplicaciones donde la presión es pequeña o no muy alta, por ejemplo en los refrigeradores de aceite para máquinas.

http://www.hidroterm.com.ve/documentacion/intercambiadoresdecal or.pdf https://es.scribd.com/doc/39561381/INTERCAMBIADORES-DECALOR https://books.google.com.ec/advanced_book_search?q=tipos+de+in tercambiadores+de+calor+.EDU&hl=es http://clayton.com.mx/Libros/books/intercambiadores_de_calor.pdf

Usos de los intercambiadores de calor Los intercambiadores de calor son ampliamente utilizados en la industria alimentaria, para calentamiento y enfriamiento de productos, en sistemas de esterilización, pasteurización, desactivación enzimática, etc. También son utilizados en estas industrias para procesos auxiliares de calentamientos de agua, generación de vapor, recuperadores, enfriadores de fluidos etc. MachinePoint Engineering suministra intercambiadores de calor de distintos tipos, orientados totalmente a la industria alimentaria, construidos íntegramente en acero inoxidable de grado alimentario, ASI-314, ASI 316. ASTM 449, Aceros inoxidables duples, etc. Los intercambiadores fabricados por MachinePoint Engineering tienen un diseño higiénico,

fácilmente limpiables mediante procesos CIP. Y con rugosidades interiores menores de 4 micras. Se construyen diversos tipos de intercambiadores dependiendo de su aplicación. Intercambiadores de calor y humedad.La utilización de un intercambiador de calor y de humedad (ICH) es, generalmente, suficiente para calentar y humidificar los gases inspirados durante la ventilación mecánica. El ICH se debe colocar por encima de la sonda de intubación y debe cambiarse cuando se encuentre sucio por las secreciones bronquiales. En caso de que aparezcan secreciones bronquiales espesas o atelectasias, el calentamiento y la humidificación son insuficientes y se debe sustituir el ICH por un humidificador calentador. Las ventajas de un ICH residen principalmente en su facilidad de uso y su bajo coste, sus inconvenientes son el aumento del espacio muerto y de las resistencias inspiratorias. Con los materiales que se utilizan actualmente, el riesgo de obstrucción de las sondas endotraqueales es muy reducido. En reanimación, los ICH se pueden mantener en un mismo paciente hasta una semana. La incidencia de neumopatías adquiridas bajo ventilación mecánica y de obstrucción de las sondas endotraquelles, después de utilizar 7 días un mismo ICH, no difieren de las observadas si se realiza el cambio diario. Un ICH no se puede utilizar en caso de hipotermia o de fístula broncopleural. Intercambiadores Barriquand.La química verde, o química sustentable/química ecológica, resulta de productos verdes – de origen vegetal (biomasa) o animal y residuos (grasa animal) – como alternativa a las fuentes fósiles.Objetivo: obtener moléculas de base que participen en la fabricación de productos de origen biológico, tales como plásticos, envolturas, pinturas, resinas, etc. La biotecnología, como por ejemplo la biorrefinería (BTL biomass to liquid), utiliza agentes biológicos, como enzimas, levaduras o algas, en sus procesos de transformación, particularmente con el fin de producir biocarburantes: biodiesel, alcohol de primera, segunda y tercera generación (etanol carburante). Principales etapas de elaboración durante las cuales intervienen los intercambiadores Barriquand

Barriquand interviene en todas estas fases con intercambiadores adaptados a las exigencias técnicas y metalúrgicas de tales productos, frecuentemente corrosivos o ensuciantes. Cada proceso es objeto de pliegos de condiciones y de especificaciones técnicas particulares que imponen un dimensionamiento y una concepción adaptados a los intercambiadores. 

Extracción, triturado

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Fermentación

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Fragmentación

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Metanización

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Destilación

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Rectificación

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Gasificación (syngaz)

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Depuración

Bibliografia.http://www.barriquand.com/es/intercambiadores-calor-quimica-verde-biocombustible http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1280470303718283 http://www.machinepoint.com/foodtechnologies/machinery.nsf/beverage_technology/interc ambiadores_de_calor.html

Tipos de intercambiadores de calor

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