Intercambiador de calor
Así, se distinguen los siguientes tipos: El cruce de temperaturas en ambos intercambiadores es posible.
Tiene una aproximación mayor en las temperaturas para el intercambiador de placas.
Ambos se pueden utilizar en multiplicidad de servicios.
El intercambiador de placas no se puede utilizar con fluidos con partículas en suspensión, ya que obstruirían los canales.
Se conoce como caída específica de presión.
El intercambiador más simple y en el que mejor se puede apreciar el intercambio en equicorriente o en contracorriente es el conocido como de «tubo en tubo» o de «tubos concéntricos», que como su nombre indica, consiste en un tubo dentro de otro de mayor diámetro y todo ello con una longitud L. Sin embargo, con este tipo de intercambiador, con potencias no demasiado grandes se requiere una gran longitud para obtener la superficie de intercambio necesaria, por lo que no es demasiado utilizado, salvo para muy pequeñas potencias, en lo que se conoce también como «tuberías de acompañamiento».
[2] En la elaboración del vino, teniendo en cuenta las temperaturas a las que se trabaja, normalmente entre 14 y 38 °C, las potencias de intercambio no suelen ser elevadas y se utilizan también intercambiadores concéntricos, construidos en acero inoxidable y de un tamaño considerable a pesar de la poca potencia.
En este caso, por sencillez y rapidez, se utiliza el método NUT.
En un intercambiador, las temperaturas de los fluidos se van modificando a medida que recorren la longitud L del aparato, por lo que en cada punto, existe un coeficiente de película distinto y por tanto, un coeficiente global de transmisión distinto.
son las diferencias de temperatura a la entrada y a la salida del cambiador, tal como se indica en la figura.
los radios interior y exterior del mismo tubo.
En el caso del intercambiador en equicorriente, la temperatura de salida del fluido frío, no puede alcanzar nunca la temperatura de salida del fluido caliente, puesto que siempre es necesaria una diferencia de temperaturas para que el intercambio tenga lugar.
Sin embargo, en el intercambiador en contracorriente, el gradiente de temperaturas que se origina como consecuencia de la forma en que se produce el intercambio, permite que la temperatura de salida del fluido frío pueda superar la temperatura de salida del fluido caliente, lo que se traduce a su vez, en mayor intercambio térmico para la misma superficie de intercambio y por tanto, mayor rendimiento.
Por lo que hay una mayor diferencia de temperatura logarítmica para el intercambiador a contracorriente que para el intercambiador a concorriente.
Incorpora todas las resistencias debido a los fenómenos de conducción, convección y radiación.
También se define un coeficiente global promedio que es la inversa de las resistencias mencionadas.
En el cálculo anterior, se ha supuesto que las superficies de los intercambiadores se mantienen limpias, sin embargo, en la práctica es muy frecuente que estas superficies se encuentren contaminadas debido; a la posible suciedad de los propios fluidos, a posibles subproductos formados por envejecimiento o por reacciones químicas entre superficie y fluido, a la corrosión de la superficie o incluso a otros materiales arrastrados por los fluidos como consecuencia de la circulación de los mismos por otras partes de la máquina.
[5] El coeficiente global de transmisión queda entonces: En la que
[6] En la práctica es difícil estimar este valor y se puede fijar a partir de tablas en las que están tabulados los valores correspondientes a los fluidos más utilizados.
Actualmente, para dar solución a estos problemas y aumentar el rendimiento, se diseñan los llamados intercambiadores dinámicos de superficie rascada.
