Ver 1ª PARTE
AUMENTANDO
EL RENDIMIENTO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
La mejora del rendimiento de un
intercambiador de calor se potencia aumentando la transferencia de calor.
Técnicas
para aumentar la transferencia de calor
Técnicas pasivas (sin energía):
·
Superficie extendida.
·
Superficies tratadas.
·
Superficies rugosas.
·
Dispositivos para aumentar la turbulencia del
fluido.
·
Dispositivos de tensión de superficie.
·
Aditivos para fluidos.
Técnicas activas (se requiere
energía):
·
Ayudas mecánicas.
·
Vibración de superficie.
·
Vibración de fluido.
·
Campo eléctrico o magnético.
·
Inyección o succión.
Superficies
extendidas
Superficies que sirven para
aumentar la transferencia de calor.
Superficies
rugosas
Se refiere a tubos y canales con
elementos rugosos en forma de protuberancias.
Modo de transferencia de calor
Las técnicas para aumentar la
transferencia de calor pueden aplicarse para varios modos de transferencia
tales como:
1. Convección
natural en una fase.
2. Convección
forzada en una fase.
3. PEbullición de masa (Pool
boiling).
4. Ebullición por convección forzada.
5. Condensación.
Técnicas
pasivas
Las superficies extendidas se
emplean habitualmente en intercambiadores de calor compactos e intercambiadores
de tubo y carcasa para líquidos o gases.
Superficie
extendida en gases
En transferencia de calor de
convección forzada entre un gas y un líquido, el coeficiente de transferencia
de calor del gas puede ser del orden de 1/50 a 1/10 el del líquido. El uso de
superficies extendidas reducirá la resistencia térmica del lado del gas. Sin
embargo, la resistencia del lado del gas resultante puede exceder la del
líquido.
Superficie
extendida en líquidas
Se usan superficies extendidas
con líquidos que pueden estar en la superficie interior o exterior de los
tubos. Debido a que los líquidos tienen coeficientes de transferencia de calor
superior a los gases, se requieren aletas más pequeñas.
CORROSIÓN
EN LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS
Es una práctica general en los
fabricantes de intercambiadores de placas usar solamente materiales resistentes
a la corrosión, dictado por factores como la pureza del producto y la
minimización del ensuciamiento en corrosión.
FOULING
EN INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS
La elevada turbulencia, caudal
del fluido uniforme, superficie de placas uniforme y la aplicación de material
resistente a la corrosión por el fabricante de las placas reduce el fouling y
la necesidad de limpieza frecuente. De aquí, los factores de fouling requeridos
en los intercambiadores de calor de placas con pequeños comparados con los
comúnmente usados en diseños de tubo y carcasa. Normalmente serían un 20 – 25 %
de los usados en intercambiadores de tubo y carcasa.
FOULING
POR CORROSIÓN
El fouling por corrosión se debe
a la deposición de productos de corrosión en superficies de transferencia de
calor. En esta categoría de proceso de fouling, el material de transferencia de
calor en sí mismo reacciona para producir productos de corrosión, que ensucian
la superficie de transferencia de calor. Las formas más comunes de este tipo de
fouling son la pérdida de material debido a un adelgazamiento general, óxido de
hierro en los tubos de acero al carbono en los sistemas de agua de
refrigeración, y ensuciamiento del extremo del tubo de radiador soldado en el
lado del agua por corrosión. El fouling de corrosión es altamente dependiente
de la elección del material y las condiciones ambientales. De aquí, es posible
superar el fouling de corrosión si se hace la elección correcta del material
para resistir las condiciones ambientales. Medidas tales como el uso de inhibidores,
protección catódica, y tratamiento superficial tal como pasivación de acero
inoxidable minimizará la corrosión y el fouling por corrosión.
CRISTALIZACIÓN
O FOULING DE PRECIPITACIÓN
Este tipo de fouling tiene
principalmente lugar en los sistemas de agua de refrigeración, cuando sales
solubles, predominantemente carbonato cálcico, llegan a estar supersaturados y
cristalizan en la pared del tubo para formar incrustaciones. Tales
incrustaciones ocurren debido a que muchas sales disueltas en agua muestran
efectos de solubilidad inversa, una condición que invierte la solubilidad
normal (aumentando con la temperatura) en la que decrece con la temperatura.
Así una solución de solubilidad inversa cristalizará cuando se calienta,
mientras que en las sales de solubilidad normal cristalizarán cuando se
enfrían. Los aditivos químicos pueden ser útiles para reducir los problemas de
fouling debidos a cristalización y congelación de varias formas. Hay cuatro
grupos de agentes químicos para controlar cristalización: agentes de
distorsión, dispersantes, agentes de secuestro, y agentes químicos umbral.
FOULING
BIOLÓGICO
La fijación de microorganismos
(bacterias, algas y hongos) y macro organismos (barnaclas, esponjas, peces,
algas, etc.) en las superficies de transferencia de calor donde el agua de
enfriamiento se usa en condiciones como el arrastre de ríos, lagos, aguas
costeras, etc., se suele denominar como fouling biológico. En contacto con las
superficies de transferencia de calor, estos organismos pueden fijarse y reproducirse,
a veces atascar totalmente el paso de fluidos.
LIMITACIONES
DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS
Si bien los intercambiadores de
calor tienen caídas de presión comparable a los encontrados en las unidades de
tubo y carcasa, generalmente están confinados a operaciones a temperaturas y
presiones más bajas debido al uso de juntas de elastómeros para el sellado. Los
límites habituales son 149 ºC y 300 psi. La máxima presión de trabajo permitida
también está limitada por la resistencia de la carcasa y resistencia a la
deformación de la placa. Los fabricantes producen una carcasa a bajo coste para
trabajos a baja presión. Todos los intercambiadores de calor de placa usados en
la industria química y afines son capaces de operar a 85 psig, la mayoría a 142
psig, muchos a 230 psig, y algunos a presiones tan altas como 300 psig.
Ver 3ª PARTE
0 comentarios:
Publicar un comentario